隧道與地下工程發(fā)展思考

王珍

摘要：隨著改革開(kāi)放的持續(xù)深入，社會(huì)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、科技進(jìn)步、國(guó)際地位提高以及城市進(jìn)程加速的同時(shí)，大城市現(xiàn)代化建設(shè)、更新與改造將會(huì)加快，必須更大范圍、更大規(guī)模地推進(jìn)城市土地資源的高效利用與地下空間的科學(xué)開(kāi)發(fā)。在不久的將來(lái)，地下空間的開(kāi)發(fā)與利用必將迎來(lái)新的時(shí)代。本文從國(guó)內(nèi)城市隧道與地下工程發(fā)展的現(xiàn)狀、特點(diǎn)出發(fā)，提出若干城市隧道及地下工程發(fā)展的建議，并闡述了對(duì)城市隧道及地下工程發(fā)展的相關(guān)問(wèn)題的思考見(jiàn)解。

關(guān)鍵詞：城市隧道;地下工程;發(fā)展;建議

前 ?言

21 世紀(jì)初，中國(guó)經(jīng)濟(jì)將持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)，城市化水平不斷提高，再加上當(dāng)前中國(guó)政府提倡建設(shè)資源節(jié)約型環(huán)境友好型社會(huì)，因此中國(guó)城市隧道與地下工程的開(kāi)發(fā)利用將越來(lái)越得到重視。預(yù)計(jì)到 2020 年，中國(guó)將成為世界城市地下隧道開(kāi)發(fā)利用的大國(guó)和強(qiáng)國(guó)。特別是對(duì)我國(guó)而言，開(kāi)發(fā)利用城市隧道，對(duì)城市用地的節(jié)省，能源的節(jié)約，城市交通狀況的改善，城市污染的減輕，城市空間容量的擴(kuò)大，城市生活質(zhì)量的提高等都有重要作用。

一、隧道與地下工程對(duì)城市發(fā)展的作用

由于人口的高度城市集中化，為緩解人口增長(zhǎng)對(duì)城市環(huán)境的壓力，修建各種城市隧道和地下工程在世界各國(guó)呈現(xiàn)急劇增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。一般規(guī)模的城市，其煤氣供應(yīng)管道、排污、通信、電纜等必定是地下設(shè)施;在超過(guò)50萬(wàn)人口的大中型城市，除上述地下設(shè)施外，還同時(shí)發(fā)展了市區(qū)隧道交通、汽車(chē)地下線(xiàn)路及地下人行走道等的運(yùn)輸隧道;在人口過(guò)百萬(wàn)的特大城市，還有地下商場(chǎng)、地下文化娛樂(lè)設(shè)施、地下停車(chē)場(chǎng)及廢物處置地等地下設(shè)施。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在過(guò)去的30到40年間，人口超過(guò)50萬(wàn)的100多個(gè)城市修建或正要修建在地下運(yùn)行的地鐵、城市軌道或快速運(yùn)輸系統(tǒng)。截止1999年，世界上約有70個(gè)城市建有地鐵運(yùn)輸系統(tǒng)。從這個(gè)數(shù)據(jù)不難看出，在大城市，隧道的修建日益迫切，城市隧道和地下工程在整個(gè)國(guó)家運(yùn)輸系統(tǒng)和城市發(fā)展中，扮演著愈來(lái)愈重要的角色。

二、城市隧道與地下工程發(fā)展特點(diǎn)與現(xiàn)狀

1.城市隧道與地下工程發(fā)展特點(diǎn)

我國(guó)城市隧道及地下工程發(fā)展的主要特點(diǎn)是：第一、城市地下隧道的機(jī)械化施工水平有了顯著的提高。在秦嶺鐵路隧道的修建過(guò)程中，引進(jìn)了全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)，標(biāo)志著我國(guó)鐵路隧道結(jié)束了鉆爆法施工“一統(tǒng)天下”的局面。第二、困難地質(zhì)條件下的隧道施工技術(shù)有了進(jìn)一步提升，積累了更為豐富的克服高瓦斯、高地應(yīng)力、大涌水等不良地質(zhì)條件的經(jīng)驗(yàn)。第三、工程測(cè)試技術(shù)在城市隧道及地下工程中越來(lái)越受到重視。第四，特長(zhǎng)公路隧道、海底公路和鐵路隧道的已經(jīng)進(jìn)入前期研究階段。第五，在隧道的修建過(guò)程中，環(huán)境保護(hù)已經(jīng)被提上議事日程。

2.城市隧道與地下工程技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

隨著我國(guó)在基礎(chǔ)設(shè)施投入發(fā)面力度的加大，我國(guó)城市隧道及地下工程修建數(shù)量增多，修建難度增加，技術(shù)創(chuàng)新的深度和廣度較之前也明顯加大。期間最大成就是建成了我國(guó)最長(zhǎng)的鐵路隧道——長(zhǎng)為 18.4km 的西康鐵路秦嶺隧道。為了配合秦嶺隧道的建設(shè)，鐵道部組織科研、施工、設(shè)計(jì)等各單位針對(duì)秦嶺隧道建設(shè)急需解決的 6 大類(lèi) 24 項(xiàng)科研課題進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān)，取得了一系列科研成果。這些研究成果中，有的已經(jīng)直接應(yīng)用到秦嶺隧道的施工中，有的將靈活運(yùn)用于其他城市隧道的建設(shè)。

三、城市隧道與地下工程發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

1.對(duì)城市環(huán)境的影響

這里所說(shuō)的對(duì)城市環(huán)境的影響，主要指以下兩個(gè)方面：一是對(duì)城市環(huán)境的改善。如修建地下軌道交通能夠改善城市交通流量，減小由于交通擁擠給城市造成環(huán)境的壓力;可以將地面車(chē)輛的行駛空間和地面行人行走空間改建在地下，這一方面的實(shí)例很多如：在加拿大多倫多和蒙特利爾的地下商場(chǎng)，華盛頓和舊金山地鐵系統(tǒng)，以及在漢城、北京和上海的地下購(gòu)物街，還有在柏林、倫敦、巴黎和東京的鐵路網(wǎng)絡(luò)的延伸等。二是城市環(huán)境造成的破壞和威脅。通常在城市隧道中采用盾構(gòu)法施工時(shí)，利用前艙的工作壓力可以有效控制地層變形。然而在盾構(gòu)推進(jìn)后期，由于種種原因引起的地表沉降仍舊占有相當(dāng)大的比例，這對(duì)地表構(gòu)筑物的安全存在著一定程度的隱患。這一問(wèn)題在已修建完好的國(guó)內(nèi)某地鐵運(yùn)營(yíng)中已經(jīng)出現(xiàn)，因此如何解決好城市隧道施工對(duì)環(huán)境的影響，直接影響到城市環(huán)境的發(fā)展。

2.施工過(guò)程中的技術(shù)限制

在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，城市隧道施工尤其是大斷面隧道施工技術(shù)仍然具有一定的挑戰(zhàn)，如大直徑盾構(gòu)設(shè)備的開(kāi)發(fā)能夠?yàn)槿蘸蟮叵麓罂缍溶?chē)站提供快速安全且對(duì)周?chē)h(huán)境擾動(dòng)小的優(yōu)點(diǎn)。此外，特長(zhǎng)隧道的施工，尤其是采用盾構(gòu)隧道施工，兩邊對(duì)接的施工技術(shù)已經(jīng)在日本出現(xiàn)，日本現(xiàn)在正嘗試25km的隧道盾構(gòu)貫通對(duì)接技術(shù)的研究。而我國(guó)在沿海地段無(wú)法采用橋梁時(shí)，特別需要利用這樣的技術(shù)來(lái)修建地下隧道。因此，施工過(guò)程中的技術(shù)限制仍然是我國(guó)城市隧道與地下工程發(fā)展的畔腳石。

四、城市隧道與地下工程發(fā)展趨勢(shì)和建議

1.城市隧道與地下工程發(fā)展趨勢(shì)

我國(guó)是世界上人口數(shù)量龐大的國(guó)家。隨著人口城市化進(jìn)程的加速，我國(guó)人口在百萬(wàn)以上的大城市已有 35 個(gè)，北京和上海更是已經(jīng)成為人口超過(guò)千萬(wàn)的特大城市。因此，發(fā)展以地鐵為骨干的城市軌道交通來(lái)解決這些城市的客運(yùn)問(wèn)題己成為城市經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展需求的必然趨勢(shì)。我國(guó)目前已有 20 余座大城市正在建設(shè)或籌建地鐵與輕軌交通，而城市地鐵對(duì)施工技術(shù)的要求比山嶺隧道更為精細(xì)，因此如何針對(duì)各城市的地質(zhì)特點(diǎn)來(lái)“精益求精” 地修建地鐵，將是今后城市隧道與地下工程的發(fā)展趨勢(shì)和奮斗方向。

2.城市隧道與地下工程發(fā)展建議

目前， 城市地下工程施工技術(shù)的發(fā)展迅速， 各種方法和技術(shù)更是日新月異。因此，結(jié)合已有資料和對(duì)該問(wèn)題的認(rèn)識(shí)，從我國(guó)的實(shí)際情況出發(fā)，提出一些較為實(shí)際的發(fā)展建議：第一、重視盾構(gòu)機(jī)的引進(jìn)、應(yīng)用和開(kāi)發(fā)。應(yīng)當(dāng)以降低成本， 提高質(zhì)量，施工速度快，使用壽命長(zhǎng)等為開(kāi)發(fā)的方向。此外，要使盾構(gòu)技術(shù)產(chǎn)品化、系列化。第二、重視隧道掘進(jìn)機(jī)和混合型盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的研制和應(yīng)用。通過(guò)自主研發(fā)，使二者更好地應(yīng)用于復(fù)雜地質(zhì)條件，使掘進(jìn)機(jī)向著自動(dòng)控制一體化和智能化設(shè)備方向發(fā)展。第三、大力發(fā)展淺埋暗挖技術(shù)、沉井技術(shù)、沉管技術(shù)、非開(kāi)挖技術(shù)等，促進(jìn)中小口徑頂管掘進(jìn)機(jī)的推廣與應(yīng)用。第四、大力開(kāi)發(fā)多媒體監(jiān)控和三維仿真計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)城市隧道管理信息化和智能化。

五、結(jié)束語(yǔ)

21 世紀(jì)是一個(gè)充滿(mǎn)希望與活力的世紀(jì)，“地下空間”作為一種寶貴的自然資源，當(dāng)今世界上許多國(guó)家也包括我國(guó)在內(nèi)，都必須在對(duì)它進(jìn)行科學(xué)、合理、有序、高效的開(kāi)發(fā)與利用。特別對(duì)于我國(guó)，隨著我國(guó)城市經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)及人口的高度集中，城市隧道及地下工程的修建日益迫切。

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