我國(guó)隧道及地下工程展望

王躍海

摘要：我國(guó)的隧道及地下工程建設(shè)已經(jīng)取得了輝煌的成就，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，施工技術(shù)、方法和設(shè)備的不斷進(jìn)步，管理和各類規(guī)范的不斷完善，展望未來(lái)，我國(guó)隧道及地下工程事業(yè)將會(huì)有更大的進(jìn)步及更為廣闊的發(fā)展空間。筆者認(rèn)為，我國(guó)隧道及地下工程事業(yè)將會(huì)有更大的進(jìn)步和更為廣闊的發(fā)展空間。

關(guān)鍵詞：隧道及地下工程;鐵路隧道;公路隧道

一、我國(guó)隧道及地下工程現(xiàn)狀

1.鐵路隧道工程

據(jù) 有 關(guān) 部 門 統(tǒng) 計(jì)， 我 國(guó) 大 陸 2013年底運(yùn)營(yíng)鐵路隧道有 11074 座， 總 長(zhǎng)8938.78km;2014 年在建的鐵路隧道有4206 座，長(zhǎng)度 7795.15km;已規(guī)劃有 4600余 座 鐵 路 隧 道， 總 長(zhǎng) 10600km。目前鐵路運(yùn)營(yíng)最長(zhǎng)的山嶺隧道是太行山隧道，長(zhǎng)27848m;運(yùn)營(yíng)最長(zhǎng)的水下隧道是獅子洋隧道，長(zhǎng)度 10800m。在建鐵路最長(zhǎng)的隧道為關(guān)角隧道，長(zhǎng) 32645m;規(guī)劃待建最長(zhǎng)的鐵路隧道為高黎貢山隧道，長(zhǎng)34538m。

2.公路隧道工程

截至 2013 年底，我國(guó)大陸有公路隧道 11359 座， 總 長(zhǎng) 9605.6km， 與 2012 年相比凈增 1337 座， 長(zhǎng) 度 增 加 1552.9km。進(jìn)入 21 世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)高速公路增長(zhǎng)迅速，2010—2013 年，高速公路的增長(zhǎng)率為29.0%，而其隧道總里程與座數(shù)的增長(zhǎng)率分別為 46.7% 和 35.0%，遠(yuǎn)高于公路本身的增長(zhǎng)率。

3.地鐵隧道工程

截至 2013 年末，中國(guó)大陸已有 19 個(gè)城市開通了地鐵，擁有 83 條運(yùn)營(yíng)線路，總里程達(dá) 2746km;至 2014 年底，運(yùn)營(yíng)里程會(huì)超過(guò) 3000km。另有 15 個(gè)城市的首條地鐵線正在建設(shè)中。目前全部在建的地鐵線路達(dá)106條，總里程超過(guò)2400km。

4.水工隧洞與地下水電站

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至 2013 年，已建成的地下水電站已超過(guò) 3000 座，已建成的各類水工隧洞超過(guò) 10000km;正在建設(shè)的引水隧洞超過(guò) 1000km;已規(guī)劃的引水隧洞工程長(zhǎng)度超過(guò) 2000km。目前在建的、長(zhǎng)度比較長(zhǎng)的引水隧洞有引漢濟(jì)渭工程秦嶺特長(zhǎng)輸水隧洞（全長(zhǎng) 98.3km）、引紅濟(jì)石工程隧洞（全長(zhǎng) 19.76km）、引洮工程隧洞（長(zhǎng) 96.35km）、引大濟(jì)湟工程隧洞（全長(zhǎng) 24.17km）、遼西北供水工程隧洞（全長(zhǎng)230km）、吉林中部引松供水工程隧洞（全長(zhǎng) 134.631km，隧洞直徑 6.6m，采用 TBM施工）。

5.市政隧道及地下工程

目前我國(guó)地下空間綜合性利用只是在局部小區(qū)域進(jìn)行規(guī)劃和建設(shè)，北京、廣州等都有示范工程。隨著城鎮(zhèn)化的發(fā)展，除原來(lái)常規(guī)的供排水、通訊、供熱管網(wǎng)外，交通、高壓電力、倉(cāng)儲(chǔ)、停車、商鋪等充分利用地下空間是發(fā)展的必然趨勢(shì)。

二、近年來(lái)的技術(shù)發(fā)展與創(chuàng)新

1.勘測(cè)與地質(zhì)預(yù)報(bào)

1.1 遙測(cè)遙感、多點(diǎn)高頻物探和高速地質(zhì)鉆機(jī)的綜合使用，使得地質(zhì)及水文資料的信息量和準(zhǔn)確度大為增強(qiáng)。

1.2 地球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）的應(yīng)用，不僅使野外勘測(cè)工作效率翻倍、費(fèi)用減少，而且使控制精度等級(jí)提高。

1.3 地質(zhì)預(yù)報(bào)方面 ：地質(zhì)素描、物探與鉆探相結(jié)合，長(zhǎng)短距離預(yù)報(bào)相結(jié)合，預(yù)報(bào)資料與地質(zhì)分析相結(jié)合，使得預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確度大為提高。主要物探技術(shù)有 TSP、HSP、陸地聲納、直流電法、地質(zhì)雷達(dá)等，鉆探技術(shù)有中長(zhǎng)距離鉆探、超長(zhǎng)炮孔、炮孔。

2.設(shè)計(jì)方面

盡管在隧道及地下工程設(shè)計(jì)理論與方法上沒有大的創(chuàng)新與突破，但在圍巖荷載、水壓力取值和巖體微觀力學(xué)行為等方面做了大量的研究與探索。在設(shè)計(jì)圖方面引入了三維圖，特別是近年應(yīng)用 BIM 技術(shù)，將空間結(jié)構(gòu)、物料特性、工藝設(shè)計(jì)、全生命周期管理融于一體，進(jìn)行了探索，并進(jìn)行了試點(diǎn)性應(yīng)用。在設(shè)計(jì)理念上，建立了地下立體互通理念，在隧道扁平度、隧道埋深方面都有很大突破。

3.施工方面

3.1 淺埋暗挖技術(shù)的應(yīng)用。淺埋暗挖法在大秦線與北京地鐵取得

成功后，目前已廣泛應(yīng)用在我國(guó)大部分地鐵工程以及部分公路隧道、鐵路隧道、跨江越海隧道工程中。特別是注漿、超前管棚、超前小導(dǎo)管、水平旋噴、凍結(jié)、降水法（輕型井點(diǎn)和深井降水）、降水回灌等輔助工法進(jìn)一步發(fā)展，拓寬了淺埋暗挖法的使用范圍。目前，我國(guó)隧道淺埋暗挖法施工技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平。

3.2 盾構(gòu)、TBM裝備與施工技術(shù)。盾構(gòu)與 TBM 技術(shù)在國(guó)內(nèi)（除貴陽(yáng)外）的所有地鐵工程中得到了廣泛應(yīng)用 ;在穿越長(zhǎng)江、黃河、黃浦江、珠江、湘江、贛江等大型河流的市政道路、高速鐵路、地鐵、輸氣管道等工程方面都取得了許多技術(shù)成果。長(zhǎng) 8.9km 的上海長(zhǎng)江隧道為目前世界上已建成的最大直徑（15.38m）的盾構(gòu)隧道。盾構(gòu)施工技術(shù)方面，在大粒徑砂卵石地層、高度軟硬不均地層、極軟土地層中取得了技術(shù)上的突破 ;在地層沉降控制方面，能控制在 mm 級(jí)水平上 ;進(jìn)度方面，目前的最高月進(jìn)度已達(dá)到 700m以上。

4.防災(zāi)救災(zāi)與通風(fēng)照明方面

長(zhǎng)大隧道的運(yùn)營(yíng)安全與隧道的通風(fēng)照明關(guān)系非常密切。公路隧道發(fā)生火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)較高，其危害也大。在這方面，終南山特長(zhǎng)公路隧道進(jìn)行了創(chuàng)新。終南山隧道為通風(fēng)與防災(zāi)，采取豎井送排式縱向通風(fēng)方式，設(shè)置 3 座換風(fēng)豎井及地下機(jī)房，豎井直徑為 11.5m，井深 661m;為了緩解長(zhǎng)時(shí)間駕駛疲勞，每座隧道洞內(nèi)共設(shè) 3 處特殊照明帶，每處特殊照明區(qū)段長(zhǎng) 150m，寬20.9m。開展了反光材料在隧道節(jié)能照明中的基礎(chǔ)理論和輔助功能的系統(tǒng)研究，解決了反光材料與常用光源的匹配問(wèn)題，提出等效節(jié)能照明理念，為隧道照明節(jié)能開辟了新途徑。

三、我國(guó)隧道及地下工程的展望

1.特長(zhǎng)隧道將成為“新常態(tài)”

埋深大、隧道長(zhǎng)、修建難度大是目前及今后較長(zhǎng)時(shí)期隧道及地下工程建設(shè)普遍面臨的問(wèn)題，有眾多的新難題需要攻克。隨著我國(guó)鐵路、公路進(jìn)一步向西部地區(qū)延伸，不僅隧道數(shù)量與總長(zhǎng)度會(huì)不斷提升，而且大于 10km 的公路隧道、大于20km的鐵路隧道將會(huì)越來(lái)越多。

2.地鐵工程持續(xù)發(fā)展

我國(guó)現(xiàn)已規(guī)劃發(fā)展城市軌道交通的城市總數(shù)已經(jīng)超過(guò) 54 個(gè)，全部規(guī)劃線路超過(guò) 400 條，總里程超過(guò) 15000km。到 2020年，將有 40 個(gè)城市建有地鐵，總里程可達(dá)7000km。我國(guó)城市地鐵建設(shè)方興未艾，已經(jīng)從一線城市延伸至二三線城市。

3.城市鐵路地下化

目前，高速鐵路遠(yuǎn)離城市中心，給人民出行帶來(lái)了不便，但城際鐵路正在興起，城市鐵路地下化將給隧道及地下工程帶來(lái)機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

4.城市地下公路會(huì)悄然興起

人性化的城市發(fā)展，居住、就業(yè)、休閑區(qū)域一體的統(tǒng)籌，適合人居環(huán)境要求，城市地下公路必將有廣闊的發(fā)展前景。如在建的杭州紫之隧道（長(zhǎng)13.9km）、規(guī)劃的長(zhǎng)沙桐梓坡—鴨子鋪全地下通道（長(zhǎng)12.2km）。

5.城市排蓄水工程

城市規(guī)模快速擴(kuò)張，致使原有的排水和凈化能力不能滿足要求，城市內(nèi)澇頻發(fā)，老城區(qū)溢流污染嚴(yán)重。在現(xiàn)代城市建設(shè)排水系統(tǒng)，必須盡量避免引起占道、拆遷等問(wèn)題。

6.技術(shù)方面

鉆爆法和淺埋暗挖法仍是我國(guó)隧道施工的主要方法，但進(jìn)一步提升其機(jī)械化水平是其占據(jù)舞臺(tái)中心的助推劑。盾構(gòu)與TBM 施工應(yīng)用的領(lǐng)域?qū)⒉粩鄶U(kuò)展，目前在地鐵、跨江越海通道工程中處于絕對(duì)主導(dǎo)地位，特長(zhǎng)隧道（洞）將會(huì)首選盾構(gòu)與TBM施工。

參考文獻(xiàn)：

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