朱定

（港珠澳大桥管理局，广东 珠海 519060）

1 工程概况

港珠澳大桥跨越珠江口伶仃洋海域，连接粤港澳三地，是集桥、岛、隧于一体的特大型跨海通道，工程设计使用寿命120 a，其中岛隧工程是大桥的控制性关键工程。隧道采用沉管方案，岛隧工程总长7 440.5 m，包括5 664 m长沉管隧道，2个面积10万m2离岸人工岛。港珠澳大桥沉管隧道共分33节，标准管节每节长180 m，宽37.95 m，高11.4 m，单节重约7.4万t，最大沉放水深44 m。是我国首条于外海建设的沉管隧道，也是目前世界上施工建设综合难度最大的沉管隧道。

2 维养管理理念

坚持以“全寿命周期内的维修及养护”为理念，立足预防、防治并举。依靠成熟的传统工艺工法，不断创新，延缓设施的大中修周期，保持运行养护成本的经济性，提高营运养护的总体水平。同时突出“以人为本、用户满意”的服务理念，以全面、及时、安全、优质、高效的养护行为，营造舒适、整洁的行车环境。

3 维养管理目标

确保结构安全受控，保障设施安全运行。结构安全受控是保证设施安全运行的基础，根据设计要求和结构特点，制定巡查和各类检查计划，以达到设施的全寿命周期管理，使设施的技术效益、经济效益和社会效益得以全面实现。

保证设施完好整洁，提供舒适行车环境。根据结构的特性和现状，制定各类设施、设备的针对性养护维修计划，保证结构的设计使用功能，创造快捷、舒适的行车条件。

注重积累各类资料，建立维养工作档案。在养护工作中，收集设施的各类技术资料，记录运行历史，做好各类技术储备工作，为长效管理打好扎实的基础。

以信息化管理为引领，不断提升管理水平。结合养护维修实践，开发创新信息管理技术，提高工作效率，持续提升营运养护水平。

4 维养管理架构

港珠澳大桥维养管理采取“管理局—职能业务部门—维养单位”三级管理体系，实行统一领导、分工负责、归口管理的原则。管理局工程管理部是维养归口管理部门，其主要职责是审核月度、季度及年度维养计划；组织实施维养工作；对维养效果进行检查及考核；负责建立维养工作档案。维养单位采用公开招标模式，其具体负责实施维养各项工作，包括日常巡视、清洁、检查、监测与检测、维修、档案整理等工作。

5 预防性维养管理应用

5.1 结构单元分解

本项目维养管理采用工程分解体系[1-2]（Object Breakdown Structure，OBS）将主体工程按结构类型、使用功能、材料分类、结构层次和附属关系分解为更为简单、易于管理的标准化结构单元，所有的检查和维护活动等都基于OBS实现。标准化结构单元划分便于使用统一的检查、维护记录、单元编码及数据档案管理，有利于完全涵盖与捕捉具有多途径，多因素特点的结构病害或缺陷，反映结构真实健康状况和工作状态。因此将岛隧工程划分为5个区段，依次为：东人工岛隧道敞开段及现浇暗埋段、沉管隧道段、西人工岛隧道现浇暗埋段及隧道敞开段。根据区段划分再作进一步OBS分解，包括：基础、管节结构、管廊、止水系统、防火系统、检修道、隧道路面、减光罩、泵房、挡浪墙等。

5.2 数据管理

以“港珠澳大桥主体工程综合管理信息系统”、“港珠澳大桥主体工程结构健康监测系统”等为基础，形成数据管理系统。为岛隧工程提供数据管理及存档管理支撑，实现对已产生的关键工程数据和运营期动态数据的管理，提供数据存档、维护、查询及评估报告等功能。

5.3 日常巡查与清洁

日常巡查与清洁是最基本且频率最高的维养工作，可以在第一时间发现工程的突发性事故、突出病害等异常情况。日常巡查是针对土建结构各部件是否处于正常工作状态、是否妨碍交通安全等进行的检查。日常巡查采用人工与信息化手段相结合的方式，巡查中发现结构缺陷与病害应及时上报并做好档案记录。

清洁工作是针对工程结构各单元在使用过程中产生的垃圾、污迹、淤积等进行的清理工作。清洁工作应制定详细的计划和实施方案，并将清洁情况记录在册。

5.4 检查

检查可分为初始检查、经常检查、定期检查、应急检查和专项检查五类[3]，检查流程见图1。图中：S为情况正常；B为一般异常；A为严重异常。状况值及其表述见5.6节。采用OBS对岛隧工程单元结构进行科学分解，所有构件及设施检查旨在评估结构的状态，并及时发现存在的问题及隐患，为后续的运营维护和病害处治提供依据。

图1 检查流程图Fig.1 The check flow chart

5.4.1 初始检查

初始检查的目的服务于结构零状态基准数据采集，建立技术档案，作为日后经常检查、定期检查、专项检查及工程评估的基础。初始检查可以确定岛隧结构各构件的基准技术状况，对后期发现的结构缺陷和病害做对比分析，确定病害或缺陷成因及发展程度，为进一步养护工作提供依据。初始检查包含结构检查和耐久性检查。

5.4.2 经常检查

经常检查原则上使用简单的巡查工具进行目视巡查，以定性判断为主。破损状况判定分3种情况：情况正常、一般异常、严重异常。岛隧工程经常检查频率不低于1次/月。

5.4.3 定期检查

定期检查是按规定周期对主体结构及其附属构造物的技术状况进行的全面检查及等级评定，主要功能是搜集结构技术状态的动态数据，为评定岛隧工程的使用功能，制定维养管理计划提供基本数据。通过定期检查，系统掌握结构基本技术状况，评定结构物功能状态，为制订维养工作计划提供依据。定期检查建立在日常巡查和经常检查基础之上，是对结构基本状况的全面细部检查。同时针对本工程，特别增加耐久性检查内容作为定期检查的一部分。

5.4.4 应急检查

应急检查是指结构遭遇自然灾害、发生交通事故或隧道保护区域遭受大型施工等外力作用后，对遭受影响的隧道结构立即进行详细勘察、检查，及时掌握结构受损情况，为下一步采取针对性维修对策提供依据。

5.4.5 专项检查

专项检查是根据定期检查和应急检查结果，并经过技术状态评估之后，判断需要进一步查明某些破损或病害的详细情况而进行的更为深入的专门检测。通过专项检查，完整掌握破损或病害的详细情况，为其是否实施处治以及采取何种处治措施等提供技术依据。

5.5 自动化及智能化检测

为有效掌握运营期隧道和人工岛结构状态及其发展演化趋势，对结构出现的各类异常状况及时作出诊断并预警，确保结构的运营安全，本项目于施工阶段已在沉管隧道和人工岛结构上布置了自动化监测点，隧道内监测点布设详见图2[4-5]。

图2 隧道内自动化监测点布置示意图Fig.2 Layout of automatic monitoring points in the tunnel

隧道结构自动化监测项目包括：重要的环境要素（温度、湿度、交通荷载、地震）、管节间相对位移、关键控制截面应力及应变、混凝土氯离子腐蚀状态、管节接头止水带渗漏等。人工岛结构自动化监测项目包括：结构空间变位、深层水平位移和岩土体分层沉降等。

自动化监测项目可以实现监测数据的实时采集、传输和分析处理。数据分为实时数据和特征数据，不仅可以进行数据回放、查询、统计，还可以用来进行岛隧结构数据动态展示、对比及预警，指导岛隧工程开展预防性、针对性检查工作。港珠澳大桥根据结构危险状态等级分黄色、橙色、红色三级预警，当结构预警指标到达设定阈值时，系统将通过数字颜色改变、窗口提示、声音、短信等方式，醒目直观的提醒和通知管养人员。

5.6 隧道结构技术状况评定

5.6.1 各隧道区段技术状况评分

式中：wi为分项权重；jgcii为隧道各区段分项状况值；i为OBS隧道各区段各分项。

5.6.2 隧道总体技术状况评定

式中：j为OBS隧道各区段各单位；JGCIj为隧道各单位技术状况值；Wj为隧道各单位的权重，其值见表1[6]。

表1 各隧道段权重表Table 1 Weight table of each tunnel section

5.6.3 技术状况评定分类界限

港珠澳大桥岛隧工程技术状况评定分类界限值详见表2[7]。

表2 隧道技术状况评定分类界限值Table 2 Boundary values of classification and evaluation for the tunnel technology status

1类为完好状态。2类为轻微破损，应对结构破损部位进行监测或检査，必要时实施保养维修。3类为中等破损，应对结构破损部位进行重点监测，并对局部实施保养维修。4类为严重破损，已影响行人、行车安全，应尽快实施结构病害处治措施，并及时实施交通管制。

5.7 维修

维修分为小修保养、中修、大修三类。因港珠澳大桥沉管隧道在设计施工中采用了大型化、工厂化、标准化、预制化理念，与传统的隧道相比，维修模式必然也存在较大差异。因此，基于OBS结构分解，对于混凝土结构裂缝、混凝土结构破损、钢结构（钢剪力键、钢紧固件、预应力锚具、隧道减光罩）、隧道路面、排水设施、检修道、记忆支座、止水系统、无缝伸缩缝等均制定了详细的维修手册[8]。明确了结构缺陷分类及所对应的维修方法、适用材料和检查验收标准等，已期达到精细化维修施工管理目标和质量优良目标。

6 结语

科学检查与预防性维养是保证最大限度实现和延长主体结构设计使用寿命不可缺少的重要环节。港珠澳大桥提出建设是发展，维养管理也是发展；建设是生产力，维养管理也是生产力的理念。本项目从设计阶段即开始“预谋”养护工作，对结构单元维养进行科学分解；规范人工日常巡查、清洁、结构检查（初始、经常、定期、应急和专项检查五类）频次与内容；通过结构内预留预埋的自动化检测设备实时采集数据；对人工及设备收集的大量数据科学分析并研判；规范各类维修施工管理。在运营期维养实施过程中将结合本项目岛隧工程特点，立足预防、防治并举、精心组织，精细管理，创造一流养护水平，保证大桥具备畅通、舒适、安全、经济、美观的使用功能，确保实现大桥120 a的设计使用寿命。