发布时间 : 星期一 文章运营隧道结构监测技术以及健康安全评价体系 - 图文更新完毕开始阅读
对隧道工程安全监测系统、隧道安全交通安全评价技术方法和预测、预警模型等方面进行了解，发现目前对隧道结构健康安全评价的研究仍存在着不足之处，主要体现在以下几个方面：
1、现今我国隧道结构健康安全评价的相关研究主要集中在隧道的建设阶段，主要集中在隧道结构物自身的安全设计，和对隧道的施工安全、施工方法等方面做出安全评价，仅有很少的研究涉及到对运营隧道的结构进行健康安全评价；
2、目前运营隧道健康安全评价的研究内容大多是隧道的消防、通风以及照明等单个方面，因此对隧道自身结构在运营时期的状况进行综合评判非常有必要，从而对隧道结构的整体健康安全评价体系作进一步的研究；
3、与国外相比，国内在隧道结构健康安全监控方面缺乏比较成熟的监控标准和规范。
4、目前许多隧道健康安全评价的相关研究，主要集中在公路与铁路隧道，地铁隧道健康安全研究的较少，虽然地铁隧道与公路、铁路隧道有相似之处，但是由于地铁隧道的工程地形、水文地质以及周边环境等客观条件的制约，研究内容与评价方法跟公路、铁路隧道并不完全一致，因而对地铁隧道的结构进行健康安全评估体系是非常必要。
综上所述，研究适合我国国情的地铁隧道结构安全检测与监测技术，建立运营隧道结构健康安全状态评价体系，综合运用评价方法，对结构进行健康监测与评估，从而科学合理的管理运营隧道，并进行及时的养护维修，对保证隧道的结构安全，延长隧道的寿命，提高隧道的服务功能[4]，具有重要的学术价值和现实意义，也是本课题未来要深入研究的方向。
1.4 国内外相关研究
对于运营隧道，病害是不可避免的。隧道的病害分为两部分，其一是先天性造成的，另外是由于在运营使用的过程，其逐渐老化产生的。对于运营隧道工程的结构监测，国内外学者作了大量的研究，取得了一定的研究成果[5-6]。针对运营隧道结
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构健康安全评价已有研究大致可分为两类，其一在运营隧道结构监测；其二是运营隧道健康安全的研究现状。 1.4.1运营隧道结构监测研究现状
上个世纪70年代起，日本颁布了《铁路隧道维修技术标准》，在隧道检查和诊断的工作方法及流程、隧道内病害的科学技术检测、隧道病害等级划分、针对各种隧道病害的养护技术、病害隧道诊断专家系统、以及网络无缝对接技术的隧道健康安全监测等方面进行了大量系统的研究工作[7-11]。
美国《高速公路和铁路交通隧道检测手册》是美国在公路和铁路隧道管理中评估隧道技术状态的重要依据。该手册对运营隧道的检测周期、检测方法、隧道病害等级划分以及病害等级评定依据作了细致的规定。美国开发的一种非接触式的空气耦合天线的雷达探测系统，可用于隧道结构体系深部病害信息探测，为运营隧道衬砌检测速度的提高提供了基本的条件[12]。
德国公路署发布的《无损伤检测隧道内壳的规范》，给出了检测隧道内壳的合适测量法，即如何进行对隧道进行测量、描述和评价结果等等，然而，此规范只对评判检测结果的方法进行了说明，并未给出如何通过检测结果，进行定量的评判隧道的安全性[13]。
目我国目前针对运营隧道结构监测的研究主要包括如下几个方面[14]： 1、隧道的检查
为对运营期的公路隧道进行检查和调查，以便尽早发现隧道劣化、损伤、缺陷等病害，从而真实地掌握结构物的性能状况。参照我国2003年制定与实施的《公路隧道养护技术规范》，对隧道等土建结构的检查工作分为四类：日常检查、定期检查、特别检查和专项检查，各类检查的检查频率、内容和判定标准不一[15-16]。
2、隧道的检测
隧道的健康检测主要包含衬砌裂缝的调查与分析，衬砌混凝土强度、衬砌厚度及背后回填状况检测以及隧道断面检测等方面。2004 年，我国在《铁路隧道衬砌质量无损检验规程》中详细说明了铁路隧道衬砌质量无损检验的技术要求，同时，介
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绍了如地质雷达法、声波法等检测衬砌混凝土强度、厚度及背后回填状况的方法。此规程也为公路隧道的衬砌质量检验提供了借鉴[17]。任晓菲等[18]介绍了衬砌断面的检测方法，以及隧道激光断面仪在隧道断面净空检测中的应用。柴聚奎等[19]分析了衬砌裂缝的产生原因，介绍了裂缝的主要检测内容及裂缝检测仪器的原理和检测方法。
1. 病害原因分析
运营隧道变异的产生是在各种因素的综合作用下的结果。关宝树等[20]认为，产生隧道病害的原因主要分为两类，其一是外因，即环境条件以及外力等外部因素，其中是内因，即设计、施工以及材料等构造上的方面的影响，具体见图1-1。
外力外因环境隧道病害产生原因外因材料施工设计 图 1-1 隧道病害产生的原因
樊永杰等[21]研究了襄渝县的大巴山隧道，对导致隧道病害的地下水的化学成分、补给特点以及滞留时间等因素进行了重点分析与研究。
2. 病害等级评估
在《公路隧道养护技术规范》当中，隧道按其检查结果分为三个方面，首先是外荷载作用、其次是材料劣化，最后是渗漏水，并对这三种主要情况进行判定与分类。运营隧道的安全评估是对隧道健康状态进行的综合评价，依据隧道病害的检测结果，结合隧道健康状态综合评价方法，利用评价指标和评价模型来完成。 1.4.2 运营隧道健康安全研究现状
国外的运营地铁隧道健康安全评价起源很早，综合评价的方法也较为领先。在欧美等国家，由于其城市轨道交通运营史较长，在运营的同时通常会建有为定量评
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价提供足够数据支持的数据库，能够为定量评价提供足够充足的数据，同时可以准确地运用者数值或图形将计算出来事故危险性进行清晰的表达。与此同时，在评估中也提出了最优化的风险预防方案[22-23]。
伦敦城市轨道交通风险评价 [24]是通过对工作人员和乘客可能产生的伤害的各种危险因素进行预测与分析，它的基本思路是建立人主要危险因素员跟人员伤亡之间的定量关系，从而划定风险因素的伤害等级，目的是全面了解产生危险有害因素的起源，并有针对性进行改进。
纽约地铁[25]由美国运管部和交通部进行综合安全评定，评定的程序是首先找出地铁中所有影响人员安全的因素，然后明确上述因素的影响范围，并对这些因素逐一进行安全认证，在验证完成之后，提交一份报告，最终生成 SSC（Safely and Security Certification）报告，接下来就是制定安全标准，并不断地优化。各个标准都要结合前一步的影响因素，以便站在结合实际情况的角度进行判断。
我国的健康安全评价虽然发展的的时间较短，但其在公路、航空以及电子等领域缺相对成熟。鉴于我国城市轨道交通的起步较晚，运营地铁隧道的健康安全评价获得到的重视程度并不高。近些年来，国内的一些学者和科研单位也对地铁的风险评估进行了研究，收获了一定的成果，为我国地铁风险评价理论的发展打下了许多基础，也对地铁隧道的安全运营管理和科学养护具有比较好的指导意义。
北京交通大学的任星辰[27]分析了我国近年来发生的轨道交通运营事故，总结出设施设备的原因占事故总数的 70%以上。此文全面研究与分析了地铁隧道设施设备的安全风险，并确立了个指标因素的权重，最后并对设施设备安全评级的进行指标集的划分，最后在工程实例中运用综合模糊评价法，验证改方法的可行性。
香港的张伟[28]分析对比了内地、香港以及台湾地铁隧道安全评价的模式其各自的优缺点，通过对深圳地铁3号线的进行分析研究，总结了进行其中评价的经验，为我国城市轨道交通风险评价拓宽了思路。
然而，在隧道健康安全状况的评价过程中，常会出现各类指标因素之间互相矛盾，并且监测指标值具有随机性和概率分布的特征，以及定量信息、定性信息串联在一起等很多问题，上述已有方法并不能妥善处理这些复杂的情况。而本文基于蒙
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