中國(guó)鐵路隧道發(fā)展與展望(含截至2020年底中國(guó)鐵路隧道統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù))

田四明，王 偉，鞏江峰

(中國(guó)鐵路經(jīng)濟(jì)規(guī)劃研究院有限公司，北京 100038)

1 中國(guó)鐵路隧道建設(shè)基本情況

據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2020年底，中國(guó)鐵路營(yíng)業(yè)里程達(dá)14.5萬(wàn) km，其中，投入運(yùn)營(yíng)的鐵路隧道共16 798座，總長(zhǎng)約19 630 km。分析歷年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知[1-5]，1980—2020年的40年間，中國(guó)共建成隧道12 412座，總長(zhǎng)約17 621 km(占中國(guó)鐵路隧道總長(zhǎng)度的90%)，特別是近15年來(lái)，中國(guó)鐵路隧道發(fā)展極為迅速，共建成鐵路隧道9 260座，總長(zhǎng)約15 316 km(占中國(guó)鐵路隧道總長(zhǎng)度的78%)。其中，“十一五”期間(2006—2010年)建成鐵路隧道2 262座，總長(zhǎng)約2 686 km(占比14%)； “十二五”期間(2011—2015年)建成鐵路隧道3 611座，總長(zhǎng)約6 038 km(占比31%)； “十三五”期間(2016—2020年)建成鐵路隧道3 387座，總長(zhǎng)約6 592 km(占比33%)。為便于分析和研究，對(duì)中國(guó)鐵路隧道發(fā)展規(guī)模情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以便更好地促進(jìn)中國(guó)鐵路隧道的發(fā)展。中國(guó)鐵路隧道不同時(shí)期發(fā)展規(guī)模情況見(jiàn)表1和圖1。

表1 中國(guó)鐵路隧道不同時(shí)期發(fā)展規(guī)模情況(截至2020年底)

圖1 中國(guó)鐵路隧道不同時(shí)期發(fā)展規(guī)模情況(截至2020年底)

2 中國(guó)特長(zhǎng)鐵路隧道建設(shè)規(guī)劃情況

2020年新增開(kāi)通運(yùn)營(yíng)鐵路隧道714座，總長(zhǎng)約1 589 km，其中特長(zhǎng)隧道39座，總長(zhǎng)約498 km； 在建鐵路隧道2 746座，總長(zhǎng)約6 083 km； 規(guī)劃鐵路隧道6 354座，總長(zhǎng)約16 255 km。

截至2020年底，中國(guó)已投入運(yùn)營(yíng)的特長(zhǎng)鐵路隧道共209座，總長(zhǎng)2 811 km。其中，長(zhǎng)度20 km以上的特長(zhǎng)鐵路隧道11座，總長(zhǎng)262 km，見(jiàn)表2。

表2 中國(guó)已投入運(yùn)營(yíng)的長(zhǎng)度20 km以上的特長(zhǎng)鐵路隧道

表2(續(xù))

1)新增運(yùn)營(yíng)。 2020年新增開(kāi)通運(yùn)營(yíng)特長(zhǎng)鐵路隧道39座，總長(zhǎng)498 km，見(jiàn)表3。

表3 2020年中國(guó)新增運(yùn)營(yíng)特長(zhǎng)鐵路隧道

表3(續(xù))

表3(續(xù))

2)在建。在建特長(zhǎng)鐵路隧道116座，總長(zhǎng)1 675 km。其中，長(zhǎng)度20 km以上的特長(zhǎng)鐵路隧道10座，總長(zhǎng)276 km，見(jiàn)表4。

表4 中國(guó)在建長(zhǎng)度20 km以上的特長(zhǎng)鐵路隧道

3)規(guī)劃。規(guī)劃特長(zhǎng)鐵路隧道338座，總長(zhǎng)5 054 km。其中，長(zhǎng)度20 km以上的特長(zhǎng)鐵路隧道37座，總長(zhǎng)999 km，見(jiàn)表5。

表5 中國(guó)規(guī)劃長(zhǎng)度20 km以上的特長(zhǎng)鐵路隧道

表5(續(xù))

表5(續(xù))

3 中國(guó)高速鐵路隧道建設(shè)規(guī)劃情況

截至2020年底，中國(guó)已投入運(yùn)營(yíng)的高速鐵路總長(zhǎng)約3.7萬(wàn) km，投入運(yùn)營(yíng)的高速鐵路隧道共3 631座，總長(zhǎng)約6 003 km，其中特長(zhǎng)隧道87座，總長(zhǎng)約1 096 km[6-7]。從2008年第1條有隧道的高速鐵路合寧鐵路(南京南至合肥南)起至2020年底，每年建成投入運(yùn)營(yíng)的高速鐵路隧道長(zhǎng)度柱狀圖見(jiàn)圖2。

圖2 2008—2020年中國(guó)建成投入運(yùn)營(yíng)的高鐵隧道長(zhǎng)度柱狀圖(單位： km)

1)新增運(yùn)營(yíng)。2020年中國(guó)新增運(yùn)營(yíng)有隧道工程項(xiàng)目的高速鐵路共9條，總長(zhǎng)約2 389 km； 共有隧道189座，長(zhǎng)約508 km。其中，特長(zhǎng)隧道15座，總長(zhǎng)約176 km，見(jiàn)表6。

表6 2020年中國(guó)新增運(yùn)營(yíng)高鐵特長(zhǎng)隧道

2)在建。中國(guó)正在建設(shè)的有隧道工程項(xiàng)目的高速鐵路共47條，總長(zhǎng)約8 327 km； 共有隧道1 811座，總長(zhǎng)約2 750 km。其中，特長(zhǎng)隧道50座，總長(zhǎng)約645 km，見(jiàn)表7。

表7 中國(guó)在建的高鐵特長(zhǎng)隧道

表7(續(xù))

表7(續(xù))

表7(續(xù))

其中： 設(shè)計(jì)速度為300～350 km/h的高速鐵路隧道共1 566座，累計(jì)長(zhǎng)度約為2 344 km； 設(shè)計(jì)速度為250 km/h的高速鐵路隧道共245座，累計(jì)長(zhǎng)度約為406 km。

3)規(guī)劃。截至2020年底，中國(guó)規(guī)劃的有隧道工程項(xiàng)目的高速鐵路共93條，總長(zhǎng)20 970 km； 共有隧道3 525座，累計(jì)長(zhǎng)度約為7 966 km。其中，特長(zhǎng)隧道134座，總長(zhǎng)1 867 km，見(jiàn)表8。

表8 中國(guó)規(guī)劃的高鐵特長(zhǎng)隧道

表8(續(xù))

表8(續(xù))

表8(續(xù))

表8(續(xù))

表8(續(xù))

其中： 設(shè)計(jì)速度為300～350 km/h的高速鐵路隧道共2 884座，累計(jì)長(zhǎng)度約為6 842 km； 設(shè)計(jì)速度為250 km/h的高速鐵路隧道共641座，累計(jì)長(zhǎng)度約為1 124 km。

4 中國(guó)鐵路隧道修建技術(shù)展望

4.1 高海拔、高烈度地震區(qū)、大埋深超長(zhǎng)鐵路隧道大規(guī)模建設(shè)

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，西部地區(qū)鐵路建設(shè)規(guī)模逐年加大，高海拔、高烈度地震區(qū)、大埋深超長(zhǎng)鐵路隧道將越來(lái)越多，特別是剛剛開(kāi)工建設(shè)的川藏鐵路雅安至林芝段，分布有72座隧道，隧道總長(zhǎng)約840 km，其中長(zhǎng)度20 km以上的隧道有16座，長(zhǎng)度30 km以上的隧道有6座，最長(zhǎng)隧道超過(guò)40 km； 埋深超過(guò)1 000 m的隧道段長(zhǎng)610 km，且處于印度板塊與歐亞板塊強(qiáng)烈擠壓的“喜馬拉雅東構(gòu)造節(jié)”，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，穿越新構(gòu)造板塊活動(dòng)強(qiáng)烈的橫斷山區(qū)，地質(zhì)條件極端復(fù)雜，隧道建設(shè)將要面臨的硬巖巖爆、軟巖大變形、高地溫、活動(dòng)斷裂、超高壓富水?dāng)嗔训炔涣嫉刭|(zhì)問(wèn)題十分突出。目前，中國(guó)雖然在拉林、成蘭等艱險(xiǎn)山區(qū)鐵路隧道建設(shè)中積累了一定的工程經(jīng)驗(yàn)，但在川藏鐵路建設(shè)中遇到的諸多世界級(jí)難題必然會(huì)超出認(rèn)知，特別需要廣大隧道建設(shè)者齊心協(xié)力，堅(jiān)持科技創(chuàng)新，攻堅(jiān)克難，為川藏鐵路的順利建成貢獻(xiàn)力量。

4.2 鐵路隧道智能建造技術(shù)發(fā)展迅速

近年來(lái)，隨著勞動(dòng)力成本的不斷提高，隧道現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)人員數(shù)量逐年減少，隧道工程建設(shè)“以機(jī)代人”成為現(xiàn)實(shí)需求，少人化(甚至無(wú)人化)是未來(lái)隧道工程建設(shè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。在機(jī)械化與信息化高度融合的基礎(chǔ)上，發(fā)展具有自感知、自學(xué)習(xí)、自決策、自實(shí)施功能的機(jī)器人，進(jìn)行隧道建造主要工序的智能化作業(yè)，對(duì)提高施工效率、保障施工安全、提高施工質(zhì)量具有重要意義。目前，鄭萬(wàn)高鐵在隧道機(jī)械化大斷面快速建造技術(shù)的基礎(chǔ)上，初步構(gòu)建了高速鐵路隧道智能化建造體系，并成功進(jìn)行了工點(diǎn)試驗(yàn)。

4.3 超長(zhǎng)深水跨海鐵路隧道修建技術(shù)研究逐步深入

隨著珠江口水底隧道、汕頭灣海底隧道、甬舟海底隧道的開(kāi)工建設(shè)，以及瓊州海峽、渤海海峽、臺(tái)灣海峽跨海通道規(guī)劃研究的逐步深入，超長(zhǎng)深水跨海鐵路隧道的建造技術(shù)亟需取得突破。包括超長(zhǎng)海底隧道空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)及緩解措施、高水壓隧道襯砌結(jié)構(gòu)防水技術(shù)、超長(zhǎng)海底隧道長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)溫升工程對(duì)策、深海大斷面隧道超長(zhǎng)距離施工與接合技術(shù)等。

4.4 鐵路隧道智能運(yùn)維技術(shù)急需發(fā)展

隨著隧道與地下工程規(guī)模的逐年增加，隧道運(yùn)營(yíng)維養(yǎng)需求遠(yuǎn)超現(xiàn)有維養(yǎng)能力，研發(fā)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的隧道狀態(tài)智能監(jiān)測(cè)、運(yùn)維和病害整治技術(shù)非常有必要。包括研發(fā)適用于隧道與地下工程的結(jié)構(gòu)健康智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、基于大數(shù)據(jù)的隧道狀態(tài)評(píng)估智能決策系統(tǒng)、高效率的隧道與地下工程維護(hù)技術(shù)及智能化裝備等[8]。

說(shuō)明：文中數(shù)據(jù)不包括中國(guó)香港、澳門(mén)特別行政區(qū)及臺(tái)灣地區(qū)的數(shù)據(jù)。