CN112418645A - 一种隧道工程全生命周期安全评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种隧道工程全生命周期安全评价方法，包括以下步骤：建立隧道工程全生命周期安全评价六个评价指标，即：多源评价指标A、超前探测指标B、妥当处置指标C、精细检测指标D、监测预警指标E和应急救援指标F；对六个评价指标进行动态权重配置；对六个评价指标进行分值评定；计算隧道全生命周期安全评价值S，并确定安全评价技术等级。优点为：本发明方法涵盖隧道工程规划设计、建设及运营全过程，通过本发明方法可对隧道工程安全状况进行评价，保障隧道工程全生命周期安全永续发展。

Description

一种隧道工程全生命周期安全评价方法

技术领域

本发明属于隧道工程技术领域，具体涉及一种隧道工程全生命周期安全评价方法。

背景技术

进入21世纪以来，随着我国经济的持续发展、综合国力的不断提升及高新技术的不断应用，我国隧道及地下工程得到了前所未有的发展。截止至2018年底，我国交通隧道建设共计36103km，我国已成为世界上隧道及地下工程规模最大、数量最多、地质条件和结构形式最复杂、修建技术发展速度最快的国家，我国隧道及地下工程建设水平已然跻身国际先进行列。

然而，随着地质条件、施工环境、结构形式的复杂多变，隧道工程建设过程中时常遇到突泥涌水、塌方冒顶、围岩断层破碎、岩溶溶洞及采空区发育等不良地质与地质灾害。随着隧道及地下工程的相继建成及运营，隧道工程衬砌开裂、渗水、挂冰、仰拱起鼓、隧道断面变形等病害时有发生，隧道工程全生命周期安全管控风险将越来越高，因此，对于隧道工程安全评价需从全生命周期考虑，单阶段隧道安全保障评价方法不能满足我国隧道工程快速发展的步伐。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种隧道工程全生命周期安全评价方法，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种隧道工程全生命周期安全评价方法，包括以下步骤：

步骤1，建立隧道工程全生命周期安全评价六个评价指标，即：多源评价指标A、超前探测指标B、妥当处置指标C、精细检测指标D、监测预警指标E和应急救援指标F；

步骤2，对六个评价指标进行动态权重配置，其权重值根据隧道工程规划设计、建设及运营状态及情况进行调整设置，其中，多源评价指标A的权重值为a，超前探测指标B的权重值为b，妥当处置指标C的权重值为c，精细检测指标D的权重值为d，监测预警指标E的权重值为e，应急救援指标F的权重值为f，并且， a+b+c+d+e+f＝1.0；

步骤3，对六个评价指标进行分值评定，每个评价指标的评定满分为100分，其评定要求及考量因素根据以下内容进行：

步骤3.1，对多源评价指标A进行分值评定，预测风险；其中，评定分值为 Q(A)；

步骤3.2，对超前探测指标B进行分值评定，确证病害；其中，评定分值为 Q(B)；

步骤3.3，对妥当处置指标C进行分值评定，方可掘进；其中，评定分值为 Q(C)；

步骤3.4，对精细检测指标D进行分值评定，把关质量；其中，评定分值为 Q(D)；

步骤3.5，对监测预警指标E进行分值评定，保障安全；其中，评定分值为 Q(E)；

步骤3.6，对应急救援指标F进行分值评定，减少损失；其中，评定分值为 Q(F)；

步骤4，根据步骤2～步骤3，采用下式计算隧道全生命周期安全评价值S，并确定其安全评价技术等级；其中：

S＝Q(A)×a+Q(B)×b+Q(C)×c+Q(D)×d+Q(E)×e+Q(F)×f；

步骤5，隧道安全评价等级按安全评价值划分为三级，其中，[90～100)分为一级；[70～90)分为二级；(0～70)分为三级；

从而根据步骤4计算得到的隧道全生命周期安全评价值S，确定隧道安全评价等级。

优选的，步骤3.1具体为：

在规划设计阶段，整合项目所在地区域地质、遥感，隧址区物探和钻孔数据成果，利用空间分析和三维地质建模技术，建立隧址区三维工程地质“体模型”，对隧道地质情况进行整体掌握，划分隧道建设严重不良地质段、较严重不良地质段和可正常施工段，并将成果导入智能风险预测系统，指导隧道工程建设安全；

多源评价指标A以对隧道整体地质情况把控，区分严重不良地质段、较严重不良地质段、可正常施工段为目标，结合两种及以上探测成果综合分析获取，据此对多源评价指标A进行评定，评定分值为Q(A)。

优选的，步骤3.2具体为：

在隧道建设阶段，积极开展隧道超前探测工作，利用地质调查法、超前钻探法、物探法、超前导洞法中的两种及以上超前地质预报方法，综合分析评判，掌握掌子面前方岩土体信息，实现不良地质体的三维化、精细化探测，提前发现不良地质位置及规模，降低隧道施工风险，并将成果导入至超前预报可视化系统，指导隧道安全施工；

超前探测指标B以掌握掌子面前方岩土体信息，实现不良地质体的三维、精细探测，了解前方不良地质体位置及规模为目标，须通过两种及以上探测成果综合分析，据此对超前探测指标B进行评定，评定分值为Q(B)。

优选的，步骤3.3具体为：

根据多源评价及超前探测成果综合分析判定，掌握掌子面前方不良地质情况，对其进行精细化处置，并掘进；

妥当处置指标C以处置效果为评价目标，通过多源评价及超前探测，其前方无不良地质情况，分值为100分；前方有不良地质时，根据处置效果进行综合评定，评定分值为Q(C)。

优选的，步骤3.4具体为：

在隧道建设阶段，通过地质雷达法或声波法对隧道工程进行质量检测，掌握隧道施工整体情况，并将成果导入质量检测可视化系统，保障隧道结构安全；

精细检测指标D以检测缺陷范围及整改结果为评价目标，无缺陷时以满分记录，存在缺陷时根据缺陷范围及处置效果进行综合评价，评定分值为Q(D)。

优选的，步骤3.5具体为：

在隧道运营阶段，对衬砌变形、结构应力应变变化、温度、火灾、机电隧道运营中重点参数，采用自动化监测，并将成果导入至多参数监测预警系统，智能分析、及时预警，保障隧道运营安全；

监测预警指标E以监测预警成果为评价指标，对预警结果及发展变化趋势进行综合评定，评定分值为Q(E)。

优选的，步骤3.6具体为：

通过三维探测、检测技术及装备的应用，结合隧道勘察设计、超前预报、监控量测、质量检测、交竣工验收、运营监测多源信息，对灾害类型、规模、成因、发展趋势情况进行分析，并将成果导入隧道应急指挥系统，为应急事故处置方案提供依据，减少灾害处置造成二次伤害，降低损失；

应急救援指标F以灾害类型、规模、发展趋势及造成的经济损失情况为考量因素，未发生应急事故时为满分，发生应急事故时，根据考量因素对应急救援指标进行评定，其评定分值为Q(F)。

本发明提供的一种隧道工程全生命周期安全评价方法具有以下优点：

本发明提供一种隧道工程全生命周期安全评价方法，本发明方法涵盖隧道工程规划设计、建设及运营全过程，通过本发明方法可对隧道工程安全状况进行评价，保障隧道工程全生命周期安全永续发展。

附图说明

图1为本发明提供的一种隧道工程全生命周期安全评价方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种隧道工程全生命周期安全评价方法，具体为隧道工程全生命周期安全评价技术领域，本发明方法涵盖隧道工程规划设计、建设及运营全过程，通过本发明方法可对隧道工程安全状况进行评价，保障隧道工程全生命周期安全永续发展。

本发明提供一种隧道工程全生命周期安全评价方法，本发明方法涵盖隧道工程规划设计、建设及运营全过程，归纳为“多源评价、超前探测、妥当处置、精细检测、监测预警、应急救援”六个方面，通过本发明方法，可对隧道工程安全状况进行评价，保障隧道工程全生命周期安全永续发展。

具体方法如下：

步骤1，建立隧道工程全生命周期安全评价六个评价指标，即：多源评价指标A、超前探测指标B、妥当处置指标C、精细检测指标D、监测预警指标E和应急救援指标F；

步骤2，对六个评价指标进行动态权重配置，其权重值可根据隧道工程规划设计、建设及运营状态及情况进行调整设置，其中，多源评价指标A的权重值为a，超前探测指标B的权重值为b，妥当处置指标C的权重值为c，精细检测指标D 的权重值为d，监测预警指标E的权重值为e，应急救援指标F的权重值为f，并且， a+b+c+d+e+f＝1.0；

步骤3，对六个评价指标进行分值评定，每个评价指标的评定满分为100分，其评定要求及考量因素可根据以下内容进行：

步骤3.1，对多源评价指标A进行分值评定，预测风险；其中，评定分值为 Q(A)；

具体的，在规划设计阶段，整合项目所在地区域地质、遥感，隧址区物探和钻孔等数据成果，利用空间分析和三维地质建模技术，建立隧址区三维工程地质“体模型”，对隧道地质情况进行整体掌握，划分隧道建设严重不良地质段、较严重不良地质段和可正常施工段，并将成果导入智能风险预测系统，指导隧道工程建设安全；

多源评价指标A以对隧道整体地质情况把控，区分严重不良地质段、较严重不良地质段、可正常施工段为目标，结合两种及以上探测成果综合分析获取，据此对多源评价指标A进行评定，评定分值为Q(A)；

步骤3.2，对超前探测指标B进行分值评定，确证病害；其中，评定分值为 Q(B)；

具体的，在隧道建设阶段，积极开展隧道超前探测工作，利用地质调查法、超前钻探法、物探法(包含地震波法、电磁法、电法、钻孔物探等)、超前导洞法等中的两种及以上超前地质预报方法，综合分析评判，掌握掌子面前方岩土体信息，实现不良地质体的三维化、精细化探测，提前发现不良地质位置及规模，降低隧道施工风险，并将成果导入至超前预报可视化系统，指导隧道安全施工；

超前探测指标B以掌握掌子面前方岩土体信息，实现不良地质体的三维、精细探测，了解前方不良地质体位置及规模为目标，须通过两种及以上探测成果综合分析，据此对超前探测指标B进行评定，评定分值为Q(B)；

步骤3.3，对妥当处置指标C进行分值评定，方可掘进；其中，评定分值为 Q(C)；

具体的，根据多源评价及超前探测成果综合分析判定，掌握掌子面前方不良地质情况，对其进行精细化处置，并掘进；

妥当处置指标C以处置效果为评价目标，通过多源评价及超前探测，其前方无不良地质情况，分值为100分；前方有不良地质时，根据处置效果进行综合评定，评定分值为Q(C)；

步骤3.4，对精细检测指标D进行分值评定，把关质量；其中，评定分值为 Q(D)；

具体的，在隧道建设阶段，通过地质雷达法或声波法等方法对隧道工程进行质量检测，掌握隧道施工整体情况，并将成果导入质量检测可视化系统，保障隧道结构安全；

精细检测指标D以检测缺陷范围及整改结果为评价目标，无缺陷时以满分记录，存在缺陷时根据缺陷范围及处置效果进行综合评价，评定分值为Q(D)；

步骤3.5，对监测预警指标E进行分值评定，保障安全；其中，评定分值为 Q(E)；

具体的，在隧道运营阶段，对衬砌变形、结构应力应变变化、温度、火灾、机电等隧道运营中重点参数，采用自动化监测，并将成果导入至多参数监测预警系统，智能分析、及时预警，保障隧道运营安全；

监测预警指标E以监测预警成果为评价指标，对预警结果及发展变化趋势进行综合评定，评定分值为Q(E)；

步骤3.6，对应急救援指标F进行分值评定，减少损失；其中，评定分值为 Q(F)；

通过三维探测、检测技术及装备的应用，结合隧道勘察设计、超前预报、监控量测、质量检测、交竣工验收、运营监测(机电、车流、火灾……)等多源信息，对灾害类型、规模、成因、发展趋势等情况进行分析，并将成果导入隧道应急指挥系统，为应急事故处置方案提供依据，减少灾害处置造成二次伤害，降低损失；

应急救援指标F以灾害类型、规模、发展趋势及造成的经济损失等情况为考量因素，未发生应急事故时为满分，发生应急事故时，根据考量因素对应急救援指标进行评定，其评定分值为Q(F)；

步骤4，根据步骤2～步骤3，采用下式计算隧道全生命周期安全评价值S，并确定其安全评价技术等级；其中：

S＝Q(A)×a+Q(B)×b+Q(C)×c+Q(D)×d+Q(E)×e+Q(F)×f；

步骤5，隧道安全评价等级按安全评价值划分为三级，其中，[90～100)分为一级；[70～90)分为二级；(0～70)分为三级；

从而根据步骤4计算得到的隧道全生命周期安全评价值S，确定隧道安全评价等级。

通过上述流程对隧道进行全生命周期安全评价，可对隧道工程全生命周期安全建设及运营进行掌握，并为其安全状态提供技术支撑。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种隧道工程全生命周期安全评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，建立隧道工程全生命周期安全评价六个评价指标，即：多源评价指标A、超前探测指标B、妥当处置指标C、精细检测指标D、监测预警指标E和应急救援指标F；

步骤2，对六个评价指标进行动态权重配置，其权重值根据隧道工程规划设计、建设及运营状态及情况进行调整设置，其中，多源评价指标A的权重值为a，超前探测指标B的权重值为b，妥当处置指标C的权重值为c，精细检测指标D的权重值为d，监测预警指标E的权重值为e，应急救援指标F的权重值为f，并且，a+b+c+d+e+f＝1.0；

步骤3，对六个评价指标进行分值评定，每个评价指标的评定满分为100分，其评定要求及考量因素根据以下内容进行：

步骤3.1，对多源评价指标A进行分值评定，预测风险；其中，评定分值为Q(A)；

步骤3.2，对超前探测指标B进行分值评定，确证病害；其中，评定分值为Q(B)；

步骤3.3，对妥当处置指标C进行分值评定，方可掘进；其中，评定分值为Q(C)；

步骤3.4，对精细检测指标D进行分值评定，把关质量；其中，评定分值为Q(D)；

步骤3.5，对监测预警指标E进行分值评定，保障安全；其中，评定分值为Q(E)；

步骤3.6，对应急救援指标F进行分值评定，减少损失；其中，评定分值为Q(F)；

步骤4，根据步骤2～步骤3，采用下式计算隧道全生命周期安全评价值S，并确定其安全评价技术等级；其中：

S＝Q(A)×a+Q(B)×b+Q(C)×c+Q(D)×d+Q(E)×e+Q(F)×f；

步骤5，隧道安全评价等级按安全评价值划分为三级，其中，[90～100)分为一级；[70～90)分为二级；(0～70)分为三级；

从而根据步骤4计算得到的隧道全生命周期安全评价值S，确定隧道安全评价等级。

2.根据权利要求1所述的一种隧道工程全生命周期安全评价方法，其特征在于，步骤3.1具体为：

在规划设计阶段，整合项目所在地区域地质、遥感，隧址区物探和钻孔数据成果，利用空间分析和三维地质建模技术，建立隧址区三维工程地质“体模型”，对隧道地质情况进行整体掌握，划分隧道建设严重不良地质段、较严重不良地质段和可正常施工段，并将成果导入智能风险预测系统，指导隧道工程建设安全；

多源评价指标A以对隧道整体地质情况把控，区分严重不良地质段、较严重不良地质段、可正常施工段为目标，结合两种及以上探测成果综合分析获取，据此对多源评价指标A进行评定，评定分值为Q(A)。

3.根据权利要求1所述的一种隧道工程全生命周期安全评价方法，其特征在于，步骤3.2具体为：

在隧道建设阶段，积极开展隧道超前探测工作，利用地质调查法、超前钻探法、物探法、超前导洞法中的两种及以上超前地质预报方法，综合分析评判，掌握掌子面前方岩土体信息，实现不良地质体的三维化、精细化探测，提前发现不良地质位置及规模，降低隧道施工风险，并将成果导入至超前预报可视化系统，指导隧道安全施工；

超前探测指标B以掌握掌子面前方岩土体信息，实现不良地质体的三维、精细探测，了解前方不良地质体位置及规模为目标，须通过两种及以上探测成果综合分析，据此对超前探测指标B进行评定，评定分值为Q(B)。

4.根据权利要求1所述的一种隧道工程全生命周期安全评价方法，其特征在于，步骤3.3具体为：

根据多源评价及超前探测成果综合分析判定，掌握掌子面前方不良地质情况，对其进行精细化处置，并掘进；

妥当处置指标C以处置效果为评价目标，通过多源评价及超前探测，其前方无不良地质情况，分值为100分；前方有不良地质时，根据处置效果进行综合评定，评定分值为Q(C)。

5.根据权利要求1所述的一种隧道工程全生命周期安全评价方法，其特征在于，步骤3.4具体为：

在隧道建设阶段，通过地质雷达法或声波法对隧道工程进行质量检测，掌握隧道施工整体情况，并将成果导入质量检测可视化系统，保障隧道结构安全；

精细检测指标D以检测缺陷范围及整改结果为评价目标，无缺陷时以满分记录，存在缺陷时根据缺陷范围及处置效果进行综合评价，评定分值为Q(D)。

6.根据权利要求1所述的一种隧道工程全生命周期安全评价方法，其特征在于，步骤3.5具体为：

在隧道运营阶段，对衬砌变形、结构应力应变变化、温度、火灾、机电隧道运营中重点参数，采用自动化监测，并将成果导入至多参数监测预警系统，智能分析、及时预警，保障隧道运营安全；

监测预警指标E以监测预警成果为评价指标，对预警结果及发展变化趋势进行综合评定，评定分值为Q(E)。

7.根据权利要求1所述的一种隧道工程全生命周期安全评价方法，其特征在于，步骤3.6具体为：

通过三维探测、检测技术及装备的应用，结合隧道勘察设计、超前预报、监控量测、质量检测、交竣工验收、运营监测多源信息，对灾害类型、规模、成因、发展趋势情况进行分析，并将成果导入隧道应急指挥系统，为应急事故处置方案提供依据，减少灾害处置造成二次伤害，降低损失；

应急救援指标F以灾害类型、规模、发展趋势及造成的经济损失情况为考量因素，未发生应急事故时为满分，发生应急事故时，根据考量因素对应急救援指标进行评定，其评定分值为Q(F)。

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