大型橋梁管理策略研究

時間:2022-07-06 09:10:30

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大型橋梁管理策略研究

1以橋梁設施生命周期評估為原則的資產管理

由于每一座大型橋梁的成本都極高,其投入使用后可為社會帶來不可估量的經濟價值,因此,橋梁管理者的首要目標是保護好大橋資產,保證每一座橋梁能在其淘汰前充分發揮其價值,即橋梁的資產管理。學者們對資產管理的定義有多種,按照不同行業有不同釋義,較為權威的,根據《公路資產管理架構》(CountrySurveryorsSociety,2004)提出,高速公路、路橋隧等基礎設施的資產管理可定義為:為滿足當前及未來使用者的需要,需對基礎設施進行管理、運營、保護及改善,資產管理則是確保這一系列行為所需的資源能得到最佳分配的策略方法。SteeleandCole(2005)認為,作為基礎設施管養單位,好的資產管理需樹立多項宏觀目標,包括:(1)觀點應該立足長遠;(2)使用系統的流程對各項需求進行評估,并按照評估進行資源分配;(3)真誠地尋找、確認并記錄自身及社會大眾的需求;(4)根據設施的壽命或使用周期來確定資產管理途徑;(5)資產管理并不僅僅是交通設施資產的管理和升級,還包括對這些資產的利用和使用。其中,SteeleandCole(2005)強調,以橋梁設施的生命周期為原則對橋梁設施進行評估并按評估開展管理工作能有效的延長橋梁使用壽命。生命周期是指某一產品(或服務)從取得原材料,經生產、使用直至廢棄的整個過程,即從搖籃到墳墓的過程。Mohammed(2013)在其書籍《生命周期成本:橋梁投資與管理的應用于實現》同樣列舉了大量世界各地采用生命周期管理方法提高橋梁性能的實例,許多橋梁管養單位都建立生命周期評估模型以開展橋梁管理工作,某些地區政府甚至要求各橋梁(公路)管養單位必須編制年度生命周期成本報告。根據SteeleandCole(2005)所歸納,通常情況下生命周期評估模型分為6個模塊(如圖1):(1)起始階段。建立資產管理與其他經營目標的關系,并確定其重要性。(2)確定需求層次。這一步驟描述所需要開展的工作所在的層次(預先按重要程度劃分各個層次),以及為什么要開展此項工作。(3)確認是否有備用方案。這一步驟預估即將開展的工作的成績與期望業績之間可能存在的差異,使用其他方法會否擴大或縮小這一差異。(4)做出決策。這一步驟顯示管理者開展落實工作,體現執行力。(5)工作交付。部分或者全部成果在這一部分得以展示,可通過這些成果來驗證之前的觀點是否狹隘或者長遠,同時根據情況制定遠期規劃。(6)報告及監測。這一步驟通過檢驗之前所有步驟累積經驗,為今后各個階段的各項工作提供指導。

2以可用資源效用最大化為原則的均衡管理

依托生命周期理論的橋梁管理方法具有全面細致的優點,其各項分析與橋梁投入、產出及潛在環境影響均有緊密關聯,若條件充分可保證每個環節對橋梁設施造成的影響都最優。但是,由于諸多現實原因,現目前的生命周期成本最小化標準并不能完全滿足橋梁管理者的特定要求。例如當可用預算超出用于設施維護的生命周期成本時,橋梁性能可以在有效管理下維持在一個更高水平;然而當某些資源低于預估的生命周期成本最小值時,管理者則需要將有限的資源進行最優分配。Mohammed(2013)將橋梁生命周期管理法總成分進行劃分,即橋梁管理者自身運營所需成本、社會成本及使用橋梁者產生的成本,其中社會成本由審美及文化價值和環境影響兩部分構成(如圖2)。這就意味著,橋梁管理單位無法直接控制運用生命周期管理法所帶來的總成本,而社會成本(如市民要求橋梁的整潔美觀)以及使用者產生的成本(如增加的車流量對橋面的影響)的增加,都有可能導致管理成本大幅度上漲,這些趨勢在我國經濟與文化發展勢頭比較快速的地區尤為明顯。圖2生命周期管理法成本構成為此,許多學者引入了橋梁“組合目標”的概念(FrangopolandLiu,2005),即通過平衡橋梁設施的生命周期需求和橋梁管養者的相關特殊要求,有效的找出合適的決策,形成“可持續發展”管理方法(Deter,2000),思維導圖如圖3。圖3組合目標管理方法思維導圖該方法在實際應用中也顯示出許多成效,如(Shave,IbellandDenton,2005)的一份報告顯示,巴斯大學為英國一家公路管理公司設計的一項關于錨固剪裁方案,便是利用有限的資源,在不影響安全的情況下,對工程各項需求進行權衡,成功節省了300萬英鎊。相較于生命周期管理法,組合目標管理法(或均衡管理法)更加重視對成本的運用,強調在資源匱乏時,通過提高效率和競爭力,以減少對資源的消耗來實現目標。雖然是“均衡”管理,但對橋梁安全性能衡量在此方法重仍占主導作用。因為無論是部分或橋梁整體結構遭到破壞,都會使交通陷入癱瘓無法通行,可能造成相當大的經濟后果,導致產生更多的社會成本及使用者成本使管理手段崩潰。因此,均衡管理法也可以直接用經濟因素來進行評估,即找到可能遭受的成本(損失)最少的方法,這也為橋梁管理者在制定決策時提供更為直觀、更便于理解的思路。

3消除不確定因素的精準化管理

在橋梁管理中常常存在一些不確定因素可能影響橋梁安全,由于之前沒有相關經驗,或者缺少某些重要信息,導致管理中對它們沒有系統的認識,在管理工作中為其額外耗費了大量成本。通常有兩種不確定因素:隨機存在的偶然因素和由于缺乏知識以及計劃不完善而導致的不確定性。前者的存在是不可避免的,而后者可通過不斷學習歸納等方式進行消減。針對不確定因素的不同性質,管理者可使用不同的精準化管理方法。3.1依托科技設備的精準判定。第一類不確定因素具有不可預見性或偶然性,本文作者所在的橋梁管理單位就曾出現過河上的失控船只、橋面行走路橋突然翻越欄桿進入橋梁二層桁架等情況。由于該類情況的不確定性,導致很難對它們是否對橋梁設施造成損傷以及造成多大損傷進行評估,一旦評估錯誤后果亦不堪設想。對于此類不確定因素,可依托監視攝像頭等科技設備對情況進行精準確定,為快速制定管理方案提供依據或爭取時間。同樣的,更先進的技術可以應用來精準監測肉眼看不到的不確定因素,如橋梁稱重系統監測橋梁荷載能力、使用裂縫監測儀監測混凝土橋墩、使用聲吶設備監測高強螺栓脫落情況等。González(2011)歸納了目前常被用到的設備(見表1),橋梁管理單位可使用其精準判定各項不確定因素,為后期管理節約成本。3.2建立數據庫利用數理邏輯判定。第二類不確定因素主要是因為知識的匱乏,或者對不穩定因素的處置流程欠缺系統性,導致產生額外成本。如橋梁伸縮縫自燃實際是因為電源線漏電、鋼混接頭疑似裂縫實際是表面油漆剝離等發生在常見的橋梁設施上,但又不常見現象,極易引起橋梁管理人員混亂,導致做出偏頗的管理決策。因此,將日常管理工作中的較為常見的設施數據進行記錄并歸類,建立數據庫,利用統計學手段對不確定因素進行界定,進而選擇相應的管理處置方案。如使用貝葉斯判決規則等方法進行排除或者判定,再利用蒙特•卡羅方法等手段進行復檢等組合方法精準判定不確定因素。相較于利用科技設備判定不確定因素,應用數據庫規律指導管理工作同樣能有效節約成本,且更容易操作。如圖4的橋梁支座管理流程模型,其核心特點就是將邏輯判斷與數據庫信息相結合,排除干擾因素來精準確定對支座的處置措施,以達到節約管理成本的效果。目前,多個國家的路橋管理單位已將該管理方法當作支座管理標準,精準提高管理效率(Luís,Jorge,andJoo,2013)。

4充分完善、反應迅速的應急管理

另一項橋梁管理的重要事項是對突發事件的應急管理。在我國,依據《中華人民共和國突發事件應對法》,突發事件被定義為:突然發生,造成或者可能造成嚴重社會危害,需要采取應急處置措施予以應對的自然災害、事故災難、公共衛生事件和社會安全事件。如若發生突發事件無法快速、有效的解決,前三種管理手段取得的成果都有可能無法彌補。曹杰、朱莉出版的《現代應急管理》(2011)羅列了一系列有效的應急管理手段,但由于路橋突發事件具有其獨特性,該書內容在某些方面無法完全覆蓋路橋突發事件。目前,橋梁管理行業內對于突發事件的應急處置并未成系統。路橋應急管理效果的好與壞不取決于某一環節有多強,而是取決于某一環節有多脆弱,本文作者主編的《城市路橋安全應急管理》依托豐富的突發事件處置案例,對路橋應急管理的特點以及路橋應急管理的基本任務作了明確。按照路橋應急管理具有的特點:(1)整體性與系統性相統一。(2)隱形與顯性并存。(3)共性與個性的結合。(4)階段性與時限性相伴。(5)政府主導性與社會參與性。應對應構建完善的路橋應急救援體系、應急預案體系、應急管理法律體系、應急管理救援保障體系和應急信息處置平臺,為提高現代城市橋梁的應急管理水平提供豐富的參考。

5結論與建議

隨著現代社會的不斷發展,橋梁管理的難度和復雜程度不斷提高,為持續做好橋梁設施性能及安全的管理工作,本文從四個方面對橋梁管理給出了建議:在宏觀目標上借鑒生命周期管理方法,以提高綜合管理水平,適應時展,不斷尋找新的發展契機;在個別資源稀缺的項目上可使用組合目標管理方法,將有限的資源進行最優分配,確保管理模式可持續發展;同時建立健全科學的、系統的管理方法提高管理手段的精準度,避免額外成本;在日常工作中不斷構建完善的應急管理體系,確保無薄弱環節,保證橋梁安全,避免橋梁管養單位因突發事件遭受重大經濟損失。

作者:李政 單位:重慶市城投路橋管理有限公司