根據(jù)我國公路隧道目前的養(yǎng)護現(xiàn)狀及需求，將預防性養(yǎng)護思想引入運營公路隧道養(yǎng)護中。根據(jù)對預防性養(yǎng)護特點的分析，提出對隧道預防性養(yǎng)護的理解，闡述隧道預防性養(yǎng)護的顯著特征。技術性特征方面，根據(jù)對隧道性能產(chǎn)生影響的不同，對隧道養(yǎng)護措施進行分類；經(jīng)濟性特征方面，將經(jīng)濟性分析方法以及評價指標應用于隧道預防性養(yǎng)護工作，為推動隧道養(yǎng)護科學的發(fā)展提供參考和借鑒。

公路隧道； 預防性養(yǎng)護 ； 技術性； 經(jīng)濟性

U457.4A

鐵路與公路鐵路與公路

［定稿日期］2023-03-07

［作者簡介］陶磊（1993—），男，碩士，工程師，研究方向為隧道檢測及養(yǎng)護。

0" 引言

截至2021年底，我國大陸地區(qū)公路隧道已超過2.3萬處，總長超過2.4萬km，我國公路隧道發(fā)展已進入建設與養(yǎng)護并重階段［1-2］。隨著大體量的隧道投入運營，以及公路隧道土建結(jié)構(gòu)病害顯現(xiàn)且進入高發(fā)階段，傳統(tǒng)養(yǎng)護已不滿足隧道現(xiàn)代化養(yǎng)護需求，預防性養(yǎng)護理念逐漸被重視［3］。

受地下結(jié)構(gòu)的特殊性、運營環(huán)境的復雜性以及“重建輕養(yǎng)”思想［4］的影響，隧道預防性養(yǎng)護相關研究進展緩慢，研究成果較少。盛湧等［5］基于四川省公路隧道現(xiàn)狀對隧道預防性養(yǎng)護內(nèi)容進行了探討。蔣雅君等［6-7］基于全壽命周期理論，對預防性養(yǎng)護理念下的隧道性能、養(yǎng)護成本、養(yǎng)護管理的綜合體系進行了分析，以及對隧道預防性養(yǎng)護的經(jīng)濟性評價方法開展了討論；韓興博等［8］以劣化可靠度為基礎對隧道預防性養(yǎng)護決策展開研究，構(gòu)建了決策框架；王平讓等［9］將風險理念與預防性養(yǎng)護結(jié)合，建立了以風險把控為核心的公路隧道預防性養(yǎng)護管理模型。

綜合目前研究現(xiàn)狀，本文將預防性養(yǎng)護的先進理念引入運營公路隧道養(yǎng)護中，對預防性養(yǎng)護在公路隧道養(yǎng)護中應用的部分問題展開基礎性探討，為推動運營公路隧道預防性養(yǎng)護的研究提供參考和借鑒。

1" 隧道預防性養(yǎng)護

1.1" 我國公路隧道養(yǎng)護現(xiàn)狀

我國目前公路隧道的養(yǎng)護水平遠遠不能滿足實際養(yǎng)護需求，傳統(tǒng)養(yǎng)護主要以“治”為主，矯正性養(yǎng)護為主要養(yǎng)護手段，其特點：

（1）哪里出現(xiàn)問題先維修處理哪里，缺乏預見性和全局性，是一種被動的養(yǎng)護行為。

（2）如果維修不及時，病害可能會進一步發(fā)展，造成更大程度損壞而形成惡性循環(huán)。

（3）往往需要投入大量資金，但也未必能取得滿意效果。

1.2" 預防性養(yǎng)護理念與特點

路面預防性養(yǎng)護在工程實踐中已得到大量應用，并取得一定效益，其定義為：在路面狀況良好的情況下，采取的對現(xiàn)有道路系統(tǒng)進行有計劃的、基于費用-效益的養(yǎng)護策略［10］。其效果如圖1所示：在病害發(fā)展初期采用路面預防性養(yǎng)護措施后，路面狀況對道路使用年限的敏感度明顯降低，以及與在路面狀況較差時采取的養(yǎng)護措施相比，路面狀況良好時采用預防性養(yǎng)護措施費用大大降低。

由此可見預防性養(yǎng)護特點：

（1）主動養(yǎng)護行為，預防性養(yǎng)護以維持結(jié)構(gòu)物使用功能良好狀態(tài)為目的，在結(jié)構(gòu)狀況良好時，即采取適當養(yǎng)護措施。

（2）養(yǎng)護技術體系，預防性養(yǎng)護技術由多種預防性養(yǎng)護措施系統(tǒng)性組合使用所構(gòu)成，這些養(yǎng)護措施具有延緩結(jié)構(gòu)物性能劣化速率、延長結(jié)構(gòu)使用壽命的特點。

（3）經(jīng)濟性養(yǎng)護，對結(jié)構(gòu)物實施預防性養(yǎng)護，以降低運營階段養(yǎng)護成本以及提高結(jié)構(gòu)物經(jīng)濟價值和實用價值為目的。

1.3" 對隧道預防性養(yǎng)護的理解

根據(jù)現(xiàn)階段公路隧道養(yǎng)護現(xiàn)狀，結(jié)合到預防性養(yǎng)護的基本理念與特點，本文認為隧道預防性養(yǎng)護對隧道狀況敏感，是在隧道狀況良好的情況下且時機恰當時實施的主動養(yǎng)護。技術性和經(jīng)濟性是隧道預防性養(yǎng)護的兩個顯著特征。

（1）技術性方面，隧道預防性養(yǎng)護為一種養(yǎng)護策略，是具體預防性養(yǎng)護措施的系統(tǒng)性組合。

（2）經(jīng)濟性方面，隧道預防性養(yǎng)護為一種經(jīng)濟性行為，以降低運營期養(yǎng)護成本、提高經(jīng)濟效益為目標。

本文則從技術性和經(jīng)濟性兩個顯著特征入手，對運營公路隧道預防性養(yǎng)護所涉及的部分基礎問題展開研究。

2" 技術性

2.1" 維修養(yǎng)護措施

根據(jù)對結(jié)構(gòu)性能影響的不同，維修養(yǎng)護措施常分為三類，如表1所示。三者之間的區(qū)別如圖2所示：采取日常養(yǎng)護措施，結(jié)構(gòu)在t2時刻達到正常使用壽命；在t1時刻采取預防性養(yǎng)護措施，改變了結(jié)構(gòu)的劣化速率，在未提高結(jié)構(gòu)性能的情況下延緩了結(jié)構(gòu)性能的衰減，延長了結(jié)構(gòu)的使用壽命，結(jié)構(gòu)在t4時刻達到使用壽命；在t3時刻采取加固處治，提高了結(jié)構(gòu)性能而未改變劣化速率，延長了結(jié)構(gòu)的使用壽命，結(jié)構(gòu)在t5時刻達到使用壽命。

2.2" 運營公路隧道養(yǎng)護措施分類

根據(jù)維修養(yǎng)護措施對結(jié)構(gòu)性能產(chǎn)生的不同效果對運營隧道養(yǎng)護措施進行分類和定義，并對公路隧道常見的養(yǎng)護措施分類，如表2所示。

加固處治措施襯砌背后、內(nèi)部注漿，鑿槽嵌拱、增設鋼拱，套拱，錨桿加固，圍巖注漿，灌漿錨固，隧底加固，更換襯砌等（1）隧道日常養(yǎng)護措施。設計期內(nèi)就考慮，且計劃內(nèi)進行的日常維護。其主要特征是不會改變結(jié)構(gòu)的性能。

（2）隧道預防性養(yǎng)護措施。對隧道的結(jié)構(gòu)病害采取工程措施，延緩結(jié)構(gòu)性能的衰減，從而延長結(jié)構(gòu)的使用壽命。其主要特征通過相應工程措施來延緩結(jié)構(gòu)性能的衰減。

（3）隧道加固處治措施。以恢復隧道結(jié)構(gòu)安全性、耐久性以及使用功能為目的，對隧道的圍巖、結(jié)構(gòu)病害采取工程措施，從而延長結(jié)構(gòu)的使用壽命。其主要特征通過相應工程措施來提高結(jié)構(gòu)性能。

3" 經(jīng)濟性

運營階段是項目投入使用并產(chǎn)生效益的階段，在該階段對隧道進行預防性養(yǎng)護，實際上是一種以提高項目的經(jīng)濟價值和實用價值為目的的繼續(xù)投資，因此養(yǎng)護行為的經(jīng)濟性成為了決策者重要的參考指標。

鐵路與公路陶磊，吳耀宗，鄧剛，等： 運營公路隧道預防性養(yǎng)護初步探討

3.1" 經(jīng)濟性分析方法

基礎設施養(yǎng)護作為常見的公共項目，需要消耗社會資源，隧道預防性養(yǎng)護作為養(yǎng)護行為的一種，也需要通過必要的工程經(jīng)濟分析進行方案選擇。效益—費用分析法［13］是公共項目經(jīng)濟分析方主要采用方法。其將項目的費用和效益統(tǒng)一成貨幣形式，通過折現(xiàn)的效益和費用的量值大小來評價項目計劃和投資的資源配置效率性。該方法核心是界定項目的費用和效益。

養(yǎng)護機構(gòu)進行隧道預防性養(yǎng)護，存在養(yǎng)護措施成本以及必要的檢測成本和相應的管理成本所構(gòu)成的機構(gòu)成本，存在具體養(yǎng)護行為會對社會政治以及生態(tài)環(huán)境造成影響而具有相應的社會成本，存在因養(yǎng)護行為導致隧道功能不完善或功能喪失而造成額外損失的用戶成本。機構(gòu)成本屬于間接成本，其較為具體直觀，易統(tǒng)計量化。社會成本和用戶成本是由于養(yǎng)護行為自身原因所造成的其他方面損失，屬于間接成本，一般難以具體統(tǒng)計量化［14］。

實施預防性養(yǎng)護，延緩了結(jié)構(gòu)劣化速率，延長了隧道使用壽命，直接降低了運營期養(yǎng)護成本，間接增加了運營收益，提高了隧道的經(jīng)濟價值和實用價值。隧道預防性養(yǎng)護費用和效益界定如表3所示。

3.2" 經(jīng)濟評價指標

根據(jù)性質(zhì)的不同，工程投資方案的評價指標可大致分為時間型指標、價值型指標以及效率型指標，具體分類如圖3所示。時間型指標是以時間為尺度來反映項目的經(jīng)濟效益；價值型指標，具有相同的評價尺度，只是代表的時間不同；效率型指標主要反映項目的資金使用效率和項目的盈利能力水平。這三類指標從不同角度反映了項目資金的經(jīng)濟性，為較全面地反映項目的經(jīng)濟性，

在應用效益-費用分析法對預防性養(yǎng)護方案進行對比評價時，常以保證運營期收益最大或成本最低為實施目標，一般選用基于現(xiàn)值的價值型和效率型指標［7］，常用經(jīng)濟評價指標如表4所示。

4" 結(jié)語

將預防性養(yǎng)護的先進理念引入運營公路隧道養(yǎng)護工作中，隧道預防性養(yǎng)護為主動養(yǎng)護，技術上為系統(tǒng)性的養(yǎng)護策略、經(jīng)濟上為注重經(jīng)濟性的養(yǎng)護模式。根據(jù)對隧道性能影響的不同對隧道養(yǎng)護措施進行分類，為日常養(yǎng)護措施、預防性養(yǎng)護措施、加固處治措施。將效益-費用分析法以及凈現(xiàn)值、費用年值、效益-費用比、凈現(xiàn)值率4個經(jīng)濟評價指標引入隧道預防性工作中，對隧道預防性養(yǎng)護費用和效益進行界定。相應研究為隧道養(yǎng)護工作開拓了思路，并提供了參考與借鑒。

參考文獻

［1］" 中華人民共和國交通運輸部. 2021年交通運輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報［R/OL］. （2022-05-25）［2023-02-12］. http：//www.gov.cn/xinwen/2022-05/25/content_3656659.htm.

［2］" 申志軍，李樹忱，吳治家，等. 運營隧道缺陷與病害整治技術［M］. 北京：人民交通出版社股份有限公司，2016.

［3］" 劉文斌，王世偉，秦之富. 公路隧道經(jīng)常檢查及養(yǎng)護工作探討［J］. 隧道建設. 2019（S1）：486-492.

［4］" 丁浩，張琦，劉永華，王芳其.我國公路隧道養(yǎng)護工程技術與管理技術之思考［J］.公路隧道，2015，（1）：01-05.

［5］" 盛湧，唐富軍，謝立廣，等.公路隧道預防性養(yǎng)護探究［J］.四川建筑，2018，（06）：74-77.

［6］" 蔣雅居，陶磊，魏晨茜，等.運營公路隧道預防性養(yǎng)護研究初探［J］.現(xiàn)代隧道技術，2019，56（增刊2）：15-20.

［7］" 蔣雅居，陶磊，劉莎，等.運營公路隧道結(jié)構(gòu)預防性養(yǎng)護經(jīng)濟性評價方法探討［J］.隧道建設，2019，40（增刊2）：332-338.

［8］" 韓興博，葉飛，王永東，等.劣化可靠度下的隧道襯砌結(jié)構(gòu)預防性養(yǎng)護決策［J］.中國公路學報，2021，34（1）：104-115.

［9］" 王平讓，豆海濤.基于風險理念的公路隧道預防性養(yǎng)護管理研究［J］.公路與汽運，2022，（1）：155-158.

［10］" 曾峰. 瀝青路面預防性養(yǎng)護決策方法的研究與技術應用［D］.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學，2009.

［11］" 曾峰，張肖寧，王端宜. 瀝青路面預防性養(yǎng)護技術研究進度及關鍵問題［J］. 中外公路，2009，29（4）：74-78.

［12］" D. M. Frangopol， Estes A. C. lifetime bridge maintenance strategies based on system reliability［J］. structural engineering，1997，7（3）：193-198.

［13］" 石勇民，劉燕，鄭曉云，等.工程經(jīng)濟學［M］.北京：人民交通出版社，2010.120-123.

［14］" 胡琦忠. 工程結(jié)構(gòu)全壽命周期設計理論的核心指標研究［D］.杭州：浙江大學，2009.

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