隧道及地下工程的基本問題及其研究

林耀勛

（遼寧城市建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 沈陽 111000）

關(guān)鍵字：隧道；地下工程；基本問題；發(fā)展創(chuàng)新

我國隧道及地下工程事業(yè)在21 世紀(jì)得到了快速發(fā)展，尤其是隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，綜合國力的不斷提升，隧道及地下工程得到了前所未有的快速發(fā)展，占據(jù)著國民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)設(shè)施的重要部分。近年來，隨著城市化建設(shè)不發(fā)加快，城市人口急劇增長，為了解決人口流動(dòng)給交通、環(huán)境帶來的壓力，就需要修建多種隧道及地下工程。隧道及地下工程的發(fā)展有利于資源的充分利用，在水、石油、天然氣等能源儲(chǔ)備方面更加的節(jié)約環(huán)保。本文從我國隧道及地下工程現(xiàn)狀出發(fā)，總結(jié)近年來的技術(shù)發(fā)展與創(chuàng)新，促進(jìn)隧道及地下工程的進(jìn)一步發(fā)展。

1 我國隧道及地下工程現(xiàn)狀

隧道及地下工程有其自身獨(dú)特的優(yōu)勢，不占用地面土地資源，尤其是當(dāng)前城市化建設(shè)中，人口流入過快，資源短缺等情況下，發(fā)揮著極為重要的作用。近年來，我國隧道及地下工程也有了較快的發(fā)展，不僅在數(shù)量上還在技術(shù)了有了新的突破，各種技術(shù)應(yīng)用也在不斷突破。

1.1 隧道工程

隧道工程有三種，鐵路隧道工程，公路隧道工程與地鐵隧道工程。目前，我國大陸截止2013 年，運(yùn)營的鐵路隧道有1 萬多座，總長約9000km，目前鐵路運(yùn)營最長的山嶺隧道是太行山隧道，最長的水下隧道是獅子洋隧道。我國大陸的公路隧道也有上萬座，總長接近上萬km，目前最長的公路隧道為秦嶺終南山隧道，除了這些還有跨江越海隧道工程也在不斷發(fā)展。地鐵隧道工程，目前我國大盧已有多個(gè)城市開通了地鐵，14 年底，地鐵運(yùn)營線路超過3000km，在運(yùn)營的地鐵線路上，客流量爆滿，尤其是北京、上海、廣州、深圳等一線城市，基本形成多線網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，一線地鐵的客運(yùn)量已經(jīng)超過公共客流量的40%，在上班高峰期接近70%。

1.2 地下工程

截止2013 年，我國已經(jīng)建成的地下水電站超過3000座，水工隧道超過1000km，目前我國較長的引水隧洞有有秦嶺特長輸水隧道，全長98.3km，吉林中部的引松供水工程隧洞，全長134.6km，遼西北供水工程隧洞，全長230km 等。目前我國對(duì)于地下空間的綜合性利用只是在小范圍內(nèi)進(jìn)行，隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)的加快，除了將常規(guī)的供排水、通訊、供熱管放在地下外，還可以將交通、電力、存儲(chǔ)等放置在地下，充分利用地下空間，加快城鎮(zhèn)化建設(shè)。除此之外，還可以在地下建立地下油氣工程，實(shí)現(xiàn)油氣的運(yùn)輸與儲(chǔ)備。眾所周知，油氣儲(chǔ)備有著極為重要的戰(zhàn)略意義，而地下空間有著天然的存儲(chǔ)優(yōu)勢，容積大，安全經(jīng)濟(jì)，有效的節(jié)約土地資源，目前在國際上水封地下油氣庫技術(shù)已經(jīng)被廣泛運(yùn)用。我國的地下油氣庫存儲(chǔ)技術(shù)起步較晚，然而也又了較快的發(fā)展。目前我國在黃島、寧波、珠海等地修建了多座大型水封石油氣庫工程，總庫達(dá)到400 多萬立方。

2 隧道及地下工程技術(shù)發(fā)展與創(chuàng)新

隨著我國隧道及地下工程的快速發(fā)展，隧道修建技術(shù)水平在項(xiàng)目規(guī)劃，勘探設(shè)計(jì)、施工建造與運(yùn)營管理等多個(gè)方面有了明顯的提高，隧道及地下工程不在堅(jiān)持單一工程的設(shè)計(jì)理念，在建造過程中，要綜合考慮環(huán)境保護(hù)、造價(jià)風(fēng)險(xiǎn)、生命周期等，在應(yīng)用領(lǐng)域全方位的拓展。

2.1 勘測與設(shè)計(jì)

在勘測的時(shí)候綜合利用遙測遙感、多點(diǎn)高頻物探等技術(shù)，可以提高地質(zhì)與水文資料的準(zhǔn)確度與信息量。利用GPS技術(shù)，可以減少野外勘測費(fèi)用，提高工作效率，提升控制精度等級(jí)。利用地址素描技術(shù)，結(jié)合物探、鉆探等，可以對(duì)地質(zhì)進(jìn)行預(yù)報(bào)，然后將預(yù)報(bào)資源與地質(zhì)分析相結(jié)合，可以有效提升預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確度。隧道及地下工程設(shè)計(jì)理論與方法雖然沒有打的突破，但是在水壓取值、圍巖荷載、巖體為管理學(xué)等方面進(jìn)行了大量的探索研究，在設(shè)計(jì)圖方面引入三維技術(shù)，將空間探索、工藝設(shè)計(jì)、物料特征、生命周期管理進(jìn)行融合，并進(jìn)行統(tǒng)一的管理。在設(shè)計(jì)理念方面，采用地下立體交通理念，比如長沙營盤路湘江隧道，就采用這種形式，被稱為國內(nèi)外地下隧道之最。除此之外，還在隧道扁平度與深埋方面有了新的突破。

2.2 施工方面

第一，淺埋暗挖技術(shù)，深埋暗挖技術(shù)在北京地鐵項(xiàng)目上取得成功后，被廣泛應(yīng)用在我國的鐵路工程以及部分隧道工程中。這種施工技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平，尤其是注漿、將水回灌等技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)一步拓寬了深埋暗挖技術(shù)的使用范圍。第二，盾構(gòu)與TBM 裝備施工技術(shù)，我國的盾構(gòu)與TBM自主制造技術(shù)取得了不錯(cuò)的成果，占據(jù)國內(nèi)80%的市場，并且出口新加坡、印尼等國。盾構(gòu)技術(shù)在國內(nèi)地鐵市場發(fā)揮著主導(dǎo)作用，盾構(gòu)與TBM 技術(shù)在所有地鐵工程中得到了廣泛應(yīng)用，比如穿越長江、黃河、珠江等大型河流的市政道路、鐵路、地鐵】運(yùn)輸管道等方面都取得了顯著的技術(shù)成果。盾構(gòu)施工技術(shù)可以突破大顆粒的砂石鵝卵石底層，適用于高度軟硬度不一以及極軟的地層，并且將地層沉降控制在mm級(jí)。TBM 技術(shù)分為單護(hù)盾技術(shù)與敞開式技術(shù)兩種，在施工過程中，根據(jù)地質(zhì)情況，對(duì)單護(hù)盾IBM 技術(shù)進(jìn)行改造，增強(qiáng)了TBM 應(yīng)對(duì)軟弱地層掘進(jìn)的能力，敞開式TBM 技術(shù)應(yīng)用于地鐵區(qū)間隧道施工中，主要是用于地鐵車站節(jié)點(diǎn)的控制。

3 結(jié)語

隨著城市化建設(shè)的加快，地面資源緊缺，這就需要建設(shè)隧道及地下工程，可以有效緩解地面壓力。尤其是21 世紀(jì)，隧道及地下工程建設(shè)進(jìn)入高峰期，并取得了輝煌的成績。隧道及地下工程技術(shù)的不斷成熟，管理與規(guī)范也在不斷完善，充分利用地下資源，保障城市的高速運(yùn)轉(zhuǎn)。