公路隧道養護費用估價模型及評價體系研究

崔琦　董敏毅　王選倉

摘要：基于控制公路隧道養護費用的目的，通過對道養護費用的主要影響因素——隧道長度、通車年數、路面寬度、交通量等進行深入分析，利用MATLAB軟件對所選取的指標建立公路隧道養護費用的估價模型，提出了公路隧道養護費用的單項評定標準；采用灰色關聯度分析法確定了公路隧道養護費用的綜合評價體系，經過實例驗證，估價模型及評價體系有效、準確。

關鍵詞：公路隧道；養護費用；估價模型；評價標準

中圖分類號：U457文獻標志碼：B

Abstract： For the purpose of controlling the maintenance cost of highway tunnel， a comprehensive investigation and analysis of the maintenance cost of highway tunnel was conducted on the main influencing factors including tunnel length， service time， road width， traffic volume， etc. The evaluation model of highway tunnel maintenance cost was established by using MATLAB software. The standard of highway tunnel maintenance cost was put forward. The gray relational analysis method was used to determine the comprehensive evaluation system of highway tunnel maintenance cost， and the evaluation model and system are valid and accurate according to practical cases.

Key words： highway tunnel； maintenance cost； evaluation model； evaluation criterion

0引言

隨著中國公路隧道的不斷建成及發展，越來越多的公路隧道逐漸進入到養護階段，養護費用也在逐年遞增[13]。由于公路隧道病害發生的原因多種多樣，導致隧道病害發生的時間、種類和程度等很難預測及控制，公路隧道養護費用的使用與控制仍然存在問題，因此公路隧道養護費用的合理使用及控制十分重要[46]。合理的控制使用養護費用，不僅能夠提高公路隧道養護的質量，而且有利于養護費用的合理分配與控制，提高公路隧道養護工程的費用管理水平[79]。

本文通過對中國公路隧道的病害及養護措施和各項養護費用的調查，分析公路隧道養護費用因素的影響，并確定各階段的養護費用區間；根據公路隧道養護費用的綜合評價體系，提出公路隧道養護費用管理標準和辦法，這對于中國公路隧道養護造價的控制與管理有重要意義，有利于提高養護管理水平、充分發揮養護資金的最大效益。

1養護費用調查分析

1.1年投入調查分析

近年來，中國各等級公路養護逐年增多，不管是從養護里程還是養護力度，都是在不斷地增加[1012]。本文收集云南省2007～2012年隧道養護投入費用情況，繪制出的隧道養護費年投入情況，如圖1、2所示。

從圖1中可以看到，公路隧道在剛通車的前2年因路面、襯砌等的狀況較好，投入的養護費用較少；在2010年隧道養護費用的突然增多，主要是因為國檢和部分高速在2010～2012年進行了大中修工程。

觀察圖2可知，隧道機電設施病害處治和隧道土建結構病害治理占到總費用的93%。因此，控制管理好隧道機電設施養護費用和隧道土建結構病害的治理費用尤為重要。

1.2機電設施養護項的調查分析

通過對云南省隧道機電設施養護項的統計分析，得出機電設施各項養護費用的對比如圖3所示。從圖3中

可以明顯看到，電費占隧道小修機電養護費用的53%。其中，照明系統維護費是照明系統和供配電系統2個系統的機電維護費，其他養護費用是通風系統、給排水消防救援系統的費用。

1.3土建工程養護項的調查及分析

通過部分數據的調查分析，繪制出土建工程各養護項的費用比例如圖4所示?？梢悦黠@地看到，在收集到的養護項中，修復隧道內破損混凝土路面所需的費用最高，占到41%；其次是隧道內排水溝清於費用，占27%；再次是隧道內瓷磚清潔費用，占到16%；第四是襯砌滲漏水處治費用，占8%。

2影響公路隧道養護費用的因素分析

2.1隧道長度

隧道設計時最為關鍵的是隧道照明、通風、監控和消防等的安裝密度。隧道越長，這些機電設施的布設密度也就越大，并且從公路運營安全的角度考慮，隧道越長，對機電設施的要求也就越高[1315]。

2.2通車年數

公路隧道通車之后，在荷載的不斷作用下，病害逐漸增多，使其性能及技術狀態逐漸衰退[16]。根據調查情況，對基礎數據中通車年限相同的隧道進行合并平均，然后分析通車年限與養護費用之間的關系，如圖5所示。

由圖5分析得到，隧道小修養護費用隨著通車年數的增加而增多。兩者相關性顯著，相關系數R2為0975 5。

2.3路面寬度

對公路隧道養護來說，隨著路面寬度的不斷增加，易出現裂縫、坑槽等局部病害，維修所需的資金也就增多；同時隧道內襯砌面積的增大，襯砌損壞和滲漏水、機電設施和其他工程的維修保養工作量的增加，相應的養護費用就越多；隨著交通量增多，隧道內機電設施的損壞也就越多，特別是照明、通風、消防和降噪等機電，相應的維修費用就越多

[1718]。

隨著隧道路面寬度的變化，隧道小修養護費用隨著變化，如圖6所示。隨著路面寬度的增大，其小修費用的分布也是趨于上升的，用多項式來表示其變化規律，其相關系數R2達到了0865 2。

2.4交通量

交通量對道路使用性能的影響是毋庸置疑的。交通荷載造成路面結構的損壞，以及造成隧道襯砌結構的損裂、腐蝕和滲漏水等病害；交通量會影響隧道內的環境，造成隧道結構、機電設施的腐蝕和隧道內植物的死亡等，增加的病害造成維修養護費用增加[1920]。 由于道路的損傷主要是大中型貨車造成的，為減少有些因素造成的干擾，選取路面寬度為105～12 m的數據進行分析，分析結果如圖7所示。

4基于區間數海明距離的養護費用綜合評價體系研究

4.1區間控制研究

本文依據國內及云南省一些典型高速公路隧道和快速公路隧道養護費用實際水平，分析得到其實際使用費用的區間。

假設隧道各項養護費用為隨機變量x，且服從參數μ與σ的正態分布，記做 x～N（μ，σ2）。由數理統計知識可知雙邊置信區間為

4.2單項評價標準研究

公路隧道養護費用的評價標準是衡量隧道養護費用合理性的一個標尺，這個標尺必須遵循一定的目的性、科學性、簡潔性、全面性、客觀性和可操作性。選取優、良、中、次、差5個等級作為評價標準。將評定結果為次和差的費用作為重點控制對象，各項評語代表確定的標尺下波動的大小，按照波動大小劃分出個評語的等級，分別為確定的區間：5%、5%～10%、10%～15%、15%～20%。

根據原始基礎數據比例范圍，按照各評語等級波動幅度計算得到公路隧道各養護工程費用單項評定等級及標準，見表4。

4.3關聯度研究

根據評價指標，得到始點零化像及其變化；綜合評價指標得到絕對關聯度及灰色綜合關聯度為

采用灰色關聯度分析法計算時，將灰色綜合評價指數，即公路隧道養護項目總費用，作為系統特征序列x0（n），4個分項指標作為行為序列xi（n） （i=l，…，4；n為數據個數），通過始點零化像變換，可求出x0與xi的絕對關聯度。

灰色綜合評價指數，公路隧道養護項目總費用與4個分指標的灰色絕對關聯度和相對關聯度分別記為UU1，，U2，U3，U4。由式（9）可以得出公路隧道養護項目總費用模型。結合調查收集到的數據對幾條隧道的各項養護費用進行灰色關聯度分析法計算其權重。

（1）絕對關聯度計算。對各養護費用的比例，進行始點零化像，結果見表5。

5實例驗證分析

以楚大高速九鼎山隧道養護費用為例，對其養護費用情況進行單項評價和綜合評價，確定其費用水平。該公路隧道養護費用及比例情況為：日常保養占4.28%，小修養護占12.06%，中修工程占4517%，大修工程占3849%。

現選取各個指標，確定養護費用比例綜合評價單項指標劃分。根據九鼎山隧道養護費用調查數據，采用區間數表示，得到九鼎山公路隧道養護費用比例。

6結語

通過對中國隧道養護項目資金費用調查，系統分析了隧道養護費用的主要影響因素，本文得出以下幾點結論。

（1）全面調查分析公路隧道的養護費用投入，得到了影響公路隧道養護費用的因素，主要包括隧道長度、通車年數、路面寬度和交通量。

（2）通過對云南省隧道養護資金的全面調查，應用MATLAB軟件建立隧道養護費用估價模型，得到了基于區間估計公路隧道各養護階段的費用區間，確定公路隧道的養護費用的單項評價指標。

（3）通過對灰色關聯度的分析，得到了公路隧道各階段養護費用的關聯度和比重關系。

（4）基于海明距離決策理論，得到了公路隧道養護費用的綜合評價體系，并進行了實例驗證，結論真實且可靠。

參考文獻：

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