公路隧道全壽命周期安全管理分析

吳洪彬

摘 要：公路隧道建設(shè)項目作業(yè)周期長，投資金額高，容易因人為因素影響工程質(zhì)量。為保證工程順利開展，需要參與方樹立良好的全壽命周期管理理念?；诖?，圍繞公路隧道全壽命周期安全管理方法進(jìn)行分析，提出公路隧道安全管理措施，以此提高公路隧道的安全性，應(yīng)對火災(zāi)等突發(fā)事故，加強(qiáng)隧道路段的交通管制，通過信息化技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)，推動隧道管理的規(guī)范化發(fā)展，最大程度降低風(fēng)險隱患造成的不良影響。

關(guān)鍵詞：全壽命周期安全管理；數(shù)據(jù)庫；公路隧道

中圖分類號：U415.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2023）06-0072-03

0 引言

當(dāng)下，社會對公路隧道的路網(wǎng)建設(shè)質(zhì)量提出了更高的要求。公路隧道本身具有一定的特殊性和復(fù)雜性，因此急需相關(guān)管理部門加強(qiáng)互動協(xié)作，提高事故的響應(yīng)速度，保證數(shù)據(jù)處理精確性及預(yù)測時效性，利用全壽命周期管理思想，將建設(shè)環(huán)節(jié)各參與方和影響因素考慮全面。

1 公路隧道全壽命周期安全管理方法探究

1.1 五大系統(tǒng)

為了最大程度降低隧道施工坍塌現(xiàn)象，避免出現(xiàn)人員傷亡，減少財產(chǎn)損失，需要在施工過程中設(shè)置好坍塌事故的應(yīng)急措施，完善好相關(guān)安全管理體系，保證隧道建設(shè)的安全性。具體的系統(tǒng)設(shè)置主要包括以下5點：①門禁系統(tǒng)。該系統(tǒng)需要配備專職人員實施每日值班，并記錄好人員、材料的進(jìn)出狀況。②考勤系統(tǒng)。主要用于掌握作業(yè)人員、裝置的具體位置，便于現(xiàn)場管理以及安全監(jiān)控，這樣即便發(fā)生安全事故，也能在熟悉洞內(nèi)狀況的基礎(chǔ)上，第一時間實施救援工作。③逃生系統(tǒng)。主要包括逃生管道以及應(yīng)急物資，要求管道本身具有極強(qiáng)的剛度以及抗沖擊能力，鋼管直徑要控制在80 cm以上，厚度不低于6 mm，采用高分子聚乙烯材料完成管道安裝，并保證滿足各項安全要求。比如：逃生管道采用鋼絲繩、U型插鞘進(jìn)行連接，應(yīng)急物資則應(yīng)放置在隧道掌子面周邊，箱內(nèi)物品需要涵蓋生存食品、急救用品以及藥品，這樣當(dāng)發(fā)生隧道事故時也能幫助現(xiàn)場人員及時完成自救與互救，最大程度減少因外界搶救不及時而產(chǎn)生的損失。④視頻監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)全天不間斷的工程監(jiān)控，以成像方式獲取現(xiàn)場施工資料，通過安裝高清攝像頭，內(nèi)置多級訪問視頻系統(tǒng)，獲取施工現(xiàn)場的清晰畫面。⑤通訊系統(tǒng)。主要采用顯示電話機(jī)，通過設(shè)置報警電話，實現(xiàn)洞內(nèi)洞外的實時聯(lián)絡(luò)[1]。

1.2 四個距離

在開展隧道開挖作業(yè)過程中，應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合相關(guān)施工標(biāo)準(zhǔn)以及專項施工方案的要求，控制好掌子面一次性循環(huán)進(jìn)尺。采用臺階法完成開挖作業(yè)，并結(jié)合具體的隧道圍巖狀況以及支護(hù)鋼架間距，確定臺階的一次性開發(fā)進(jìn)尺量。比如當(dāng)隧道內(nèi)存在5級、6級圍巖，則要求開挖進(jìn)尺低于1榀鋼架間距。而臺階的下斷面一次開挖長度應(yīng)保證與上斷面一致，不超過1.5 m。同時還要采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法，結(jié)合圍巖狀況以及支護(hù)鋼架間距設(shè)計開挖循環(huán)進(jìn)尺，保證下斷面一次開挖長度低于1 m。至于4級圍巖則要保證開挖進(jìn)尺不超過3 m，注意分幅作業(yè)。

隧道內(nèi)的仰拱與掌子面的間隔需要切實滿足安全布局要求，例如三級圍巖需低于90 m，5級以上圍巖則要高于40 m。此外，隧道的雙洞測距還要滿足以下要求：小徑距隧道的開挖洞要錯開一定的隧道開挖寬度；開挖工作面的間隔距離要控制在4倍隧道跨度左右，兩端做好溝通交流，實施統(tǒng)一指揮，且兩工作面不可同一時間完成起爆處理。至于軟弱破碎圍巖，則要保證開發(fā)面間距在3.5倍隧道開挖跨度，在開挖時開展動態(tài)測量，保證布局滿足實際要求。

1.3 三項檢測

三項檢測主要包括：①超前地質(zhì)檢測。它是指在施工開始前進(jìn)行地質(zhì)勘察，并在掌握地質(zhì)勘查結(jié)果的基礎(chǔ)上，探究掌子面前方圍巖地質(zhì)條件，預(yù)測隱伏的地質(zhì)災(zāi)害問題。超前地質(zhì)檢測主要采用物探法或地質(zhì)調(diào)查法。②監(jiān)控量測。其主要目的在于判斷圍巖的狀態(tài)以及支護(hù)工作狀態(tài)，評估隧道的圍巖變化狀況，為后續(xù)的支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計提供判別依據(jù)，從而更加科學(xué)合理完成作業(yè)規(guī)劃。同時也為后續(xù)的作業(yè)實施提供有力數(shù)據(jù)，保證開挖支護(hù)參數(shù)設(shè)計合理，施工工藝具有一定的可行性與可靠性。在進(jìn)行噴錨襯砌隧道施工過程中，需要注意周邊位移以及地表下沉等，做好相應(yīng)量測工作，并將相關(guān)數(shù)據(jù)及時反饋至現(xiàn)場，從而指導(dǎo)施工。③有毒有害氣體的檢測。其主要目的在于保護(hù)施工人員的生命安全，避免出現(xiàn)人員中毒。在實施隧道貫通前，及時開展有毒有害氣體的檢測，在存在高風(fēng)險的施工段安裝氣體檢測儀，設(shè)定好檢測周期，并對出現(xiàn)的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行及時處理[2]。

1.4 兩個環(huán)節(jié)

隧道施工過程中的支護(hù)作業(yè)以及仰拱施工，是確保隧道圍巖不變形的重要環(huán)節(jié)。在進(jìn)行支護(hù)施工時，應(yīng)當(dāng)以保證圍巖穩(wěn)定為主要目標(biāo)，施工過程中充分觀察各支護(hù)部位是否存在變形與損壞。如果存在變形與損壞，則要組織作業(yè)人員第一時間撤離現(xiàn)場，之后噴射混凝土、鋼筋網(wǎng)片，并保證采用的管棚技術(shù)切實滿足公路隧道的技術(shù)規(guī)范要求。

仰拱施工要控制好施工工序，在下臺階完成。采用的鋼拱架要與上部準(zhǔn)確銜接，打造閉合穩(wěn)定的支護(hù)體系，確保結(jié)構(gòu)受力。在仰拱開發(fā)過程中要做好一系列的交通管制措施，要求開挖長度的土質(zhì)圍巖低于3 m，確保支護(hù)作業(yè)以及仰拱施工能夠充分發(fā)揮預(yù)防變形、隧道坍塌事故的作用[3]。

1.5 一個執(zhí)行

隧道施工安全主要目的在于進(jìn)一步提高隧道的施工安全，堅決遏制重大事故的形成。該規(guī)定從資質(zhì)要求、專項方案編制、現(xiàn)場支護(hù)監(jiān)控、量測作業(yè)、人員限制等方面，對隧道施工環(huán)節(jié)提出了極為詳細(xì)的要求，可以作為施工安全管理的“重典”。在施工時各參與方需要嚴(yán)格執(zhí)行各項規(guī)定，保證安全管理措施有效落實，做到全覆蓋、真落實[4]。

1.6 全過程安全風(fēng)險管理

為了進(jìn)一步提高公路隧道的施工安全，提高管理水平，確保安全隱患的準(zhǔn)確排查與解決，需要所有參與方對施工各階段實施風(fēng)險評估以及風(fēng)險控制，將安全隱患扼殺在搖籃當(dāng)中。

在施工開始前，要判斷地質(zhì)狀況與設(shè)計的施工方案是否一致。若不一致，則要進(jìn)行地質(zhì)狀況的重新勘察，判斷可能產(chǎn)生的風(fēng)險危害性。若地質(zhì)變化本身對隧道施工存在較大的影響，則要進(jìn)行施工方案的重新制定，確認(rèn)應(yīng)對地質(zhì)變化的技術(shù)性措施，降低安全事故的危害。

要打造完善的風(fēng)險管理體系，積極借鑒國內(nèi)外先進(jìn)的風(fēng)險防控方法，結(jié)合隧道工程建設(shè)狀況，進(jìn)行管理體系的適當(dāng)調(diào)整，明確風(fēng)險誘發(fā)因素，從而制定針對性的防范對策。

應(yīng)不斷規(guī)范施工作業(yè)流程，保證機(jī)械裝置使用效率的最大化，減少能源消耗。如果條件允許，也還可引入VR技術(shù)，來培訓(xùn)人員的危險應(yīng)對能力，保證施工人員具有極高的職業(yè)道德。

2 公路隧道安全管理措施

以往的公路隧道安全管理方法需要耗費(fèi)大量的時間來完成數(shù)據(jù)處理，且事故的響應(yīng)速度較慢，難以切實保證公路的安全暢通。為了解決此類問題，提出以下4點優(yōu)化隧道安全管理方式的有效對策。

2.1 完善安全設(shè)施建設(shè)

若想切實提高公路隧道的安全管理質(zhì)量，便需要做好公路的營運(yùn)管理，注重隧道的養(yǎng)護(hù)。要求管理人員具備良好的安全意識，嚴(yán)抓安全生產(chǎn)，保證各項治理措施有效落實，加大安全設(shè)施的資金投入力度，保證人力資源的合理分配，技術(shù)手段的有效使用。

第一，要設(shè)置好隧道的警示標(biāo)志，利用一系列標(biāo)牌與警示文字來提醒公路隧道中穿梭車輛駕駛員，幫助其準(zhǔn)確獲取前方路況信息，確保行駛安全。同時管理者還要做好標(biāo)線設(shè)置，加強(qiáng)重點路段的安全防控，營造安全通行環(huán)境，定期清潔隧道內(nèi)的反光立柱、瓷磚，提高標(biāo)志牌的清晰度，保證反光設(shè)施能夠起到良好的警示效果。至于隧道內(nèi)存在的受損設(shè)施，則要及時與有關(guān)部門聯(lián)系安排修繕，使相關(guān)標(biāo)志標(biāo)牌完好無損。

第二，要做好隧道的信息化建設(shè)，加強(qiáng)數(shù)據(jù)化技術(shù)的運(yùn)用，實現(xiàn)相關(guān)設(shè)施的升級與改造。現(xiàn)階段許多高速隧道在管理時都搭配了圖像監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)隧道內(nèi)360°無死角監(jiān)控，解決以往因監(jiān)控盲區(qū)導(dǎo)致信息傳遞不佳，影響車輛通行的問題。

第三，施工單位還要做好公路隧道的信息誘導(dǎo)系統(tǒng)布置。此類系統(tǒng)是以計算機(jī)、電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信為基礎(chǔ)，依照出行者的起點向道路使用者提供最優(yōu)路徑，使其能夠獲得交通信息幫助，從而找到行車最優(yōu)路徑。其不僅包括警告警示信息以及交通誘導(dǎo)信息，還設(shè)置了人性化的友好提示信息，比如謹(jǐn)慎駕駛、注意安全等，能夠更好地幫助駕駛者控制行車速度，改善隧道通行環(huán)境，實現(xiàn)車輛的安全駕駛，提高隧道車流量的管控力度，最終實現(xiàn)減少交通事故的目標(biāo)，縮短因車輛故障等交通事故引發(fā)的不必要延誤。

第四，施工單位要做好隧道的維護(hù)保養(yǎng)工作，保證機(jī)電設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。在日常工作中，隧道管理部門需要制定完善的保養(yǎng)規(guī)劃，制定保養(yǎng)周期，加強(qiáng)隧道病害的預(yù)防效果，并控制好養(yǎng)護(hù)預(yù)算成本。設(shè)備的維護(hù)管理要運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)實時監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)以及配件性能，實現(xiàn)設(shè)備故障的精準(zhǔn)預(yù)測，明確配件需求，為主動服務(wù)提供技術(shù)支撐，降低故障率。利用專家系統(tǒng)綜合分析故障的形成原因，可從根本上消除故障形成因素，保證后續(xù)采取的維修措施更具有針對性與實用性[5]。

2.2 明確防火重點

2.2.1 施工單位做好防火演練及總結(jié)學(xué)習(xí)

在隧道發(fā)生火災(zāi)時，管理部門要本著救人為先的救援思想，正確處理救人與滅火之間的關(guān)系，盡可能保證兩者的同步實施，第一時間搶救被困人員，疏散群眾，實現(xiàn)火源隔離，避免火勢的大面積蔓延。

以某地區(qū)新建的雙洞單線鐵路隧道為例，該隧道因割除的灼熱鋼筋頭掉落在軟式透水盲溝上引發(fā)燃燒，最終形成火災(zāi)事故。在火災(zāi)發(fā)生后，相關(guān)人員第一時間撥打火警電話，并迅速配合設(shè)置限速標(biāo)志以及警告標(biāo)志，規(guī)劃警告區(qū)、過渡區(qū)以及緩沖區(qū)，并協(xié)助消防人員及時做到分流交通的疏導(dǎo)，避免二次事故的形成。

在火災(zāi)后，由施工單位組織全體人員開展事故教育活動，以此次事故為契機(jī)，加強(qiáng)反思，舉一反三，辨識各項作業(yè)潛在的風(fēng)險隱患，查找主要工序、重要節(jié)點的風(fēng)險，全面分析經(jīng)常性作業(yè)中的不足之處。并成立安全檢查小組，對現(xiàn)場實施地毯式排查，加大基礎(chǔ)工作的整改力度，保障項目的有序運(yùn)行。

該單位通過強(qiáng)化防火管理，落實各項安全指標(biāo)，堅持明火作業(yè)專人監(jiān)護(hù)制度。要求員工具備一定的自救能力，熟練使用消防器材，掌握豐富的滅火知識，以此將火災(zāi)隱患扼殺在搖籃之中。為了避免此類狀況，還要對以往采用的應(yīng)急救援體系進(jìn)行重新審核，加強(qiáng)各類預(yù)案的演練，找出預(yù)警機(jī)制、應(yīng)急措施存在的不足之處，加強(qiáng)信息的傳遞效率，保證救援器材的科學(xué)分配。并加強(qiáng)人員的專項訓(xùn)練與培訓(xùn)，使其具備良好的安全意識，能夠具備極強(qiáng)的應(yīng)急處理能力，通過完善應(yīng)急照明系統(tǒng)，保證斜井、井底作業(yè)臺等項目都能安全開展。

2.2.2 根據(jù)火勢發(fā)展明確滅火措施

工作人員需要在查明火勢的發(fā)展?fàn)顩r后，明確起火燃燒的位置以及性質(zhì)，根據(jù)火災(zāi)狀況制定針對性的滅火措施，并在探明滅火路線后，由撲救人員及時進(jìn)行撲救工作。

具體方法有：①直接滅火法。其是指當(dāng)隧道內(nèi)的火勢相對較小或者火勢處于陰燃狀態(tài)，隧道內(nèi)并無爆炸跡象。此時滅火人員可在做好個人防護(hù)的前提下，攜帶滅火器材完成滅火。②轉(zhuǎn)移處置法。其是指當(dāng)失事車輛處于隧道深處，難以有效開展滅火救援行動，且存在一定的倒塌傾斜危險。此時可采用機(jī)車，將處于燃燒的車輛牽引出洞，并在車輛抵達(dá)安全地帶后，開展滅火堵漏措施。③封洞滅火法。其是指當(dāng)隧道內(nèi)產(chǎn)生火災(zāi)后，且內(nèi)部人員已全部撤離，但難以實施進(jìn)洞或牽引至洞外完成滅火時，可通過封堵隧道進(jìn)出口來斷絕空氣，達(dá)到滅火的目的。

2.2.3 做好火場排煙工作

要進(jìn)行火場排煙工作，利用固定排煙設(shè)施以及消防隊的排煙設(shè)備完成排煙，利用噴霧水槍降低火勢，之后積極搶救人員，通過隧道右側(cè)的人行道將中毒、受傷人員輸送至安全地點。

2.3 強(qiáng)化交通管制

結(jié)合事故的具體特性，要求責(zé)任單位能夠履行好自身職責(zé)，各司其職，抵達(dá)現(xiàn)場后采取交通管制措施，了解事故性質(zhì)，避免二次事故的形成。擺放好警示標(biāo)志，引導(dǎo)車輛安全通行，確保救護(hù)工作有條不紊地進(jìn)行。

2.4 打造隧道管理數(shù)據(jù)庫

在日常管理時，隧道管理部門需要及時記錄隧道路段發(fā)生的各類事件，總結(jié)經(jīng)驗，打造信息管理數(shù)據(jù)庫，將具有代表性的事件歸類，匯編成易于工作人員理解的操作章程，以此指導(dǎo)工作推進(jìn)。同時管理部門還要做好隧道區(qū)域突發(fā)事件的應(yīng)急演練，結(jié)合虛擬現(xiàn)實技術(shù)打造虛擬場景，使人員可以產(chǎn)生身臨其境的感受，以此提高人員的事故處理能力。

3 結(jié)束語

通過對高速公路全生命周期的質(zhì)量管理措施開展分析討論，提出完善安全設(shè)施、明確防火重點、強(qiáng)化交通管制、打造隧道管理數(shù)據(jù)庫等公路隧道的安全管理手段，以此降低公路隧道安全事故的形成概率，切實保障相關(guān)人員的生命財產(chǎn)安全，實現(xiàn)高速公路的暢通運(yùn)行，謀取更高的社會效益以及經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 甘麗凝，張偉倫，胡珉.資金效益視角下隧道全壽命周期運(yùn)維優(yōu)化策略分析[J].公路，2022，67（10）：401-408.

[2] 朱合華，鄧越，沈奕.公路隧道光環(huán)境全壽命周期綠色指標(biāo)應(yīng)用案例分析[J].中國公路學(xué)報，2022，35（1）：13-22.

[3] 傅成兵.公路隧道火災(zāi)報警系統(tǒng)全壽命周期管理建設(shè)[J].中國交通信息化，2020（7）：121-125.

[4] 孫巧燕，趙勇，代明.基于全壽命周期的公路隧道照明系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用研究[J].公路，2019，64（8）：338-342.

[5] 馮成奎，王飛，徐文浩.公路隧道全壽命周期綜合評價指標(biāo)體系研究[J].地下空間與工程學(xué)報，2019，14（S1）：378-384.