隧道建設(shè)進(jìn)入快速發(fā)展時期
本文關(guān)鍵詞:隧道建設(shè),由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
1979年我國公路隧道通車?yán)锍虄H為52公里/374座,2002年我國公路隧道通車?yán)锍桃堰_(dá)704公里/1782座,比1979年增長了13倍。
我國幅員遼闊,人口眾多,資源相對稀缺,各地經(jīng)濟(jì)發(fā)展很不平衡。交通運(yùn)輸發(fā)展相對落后,制約了經(jīng)濟(jì)發(fā)展。為了適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速增長的需要,并促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展。改革開放以來,我國將交通運(yùn)輸列為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略重點(diǎn)之一。公路交通在國民經(jīng)濟(jì)和交通運(yùn)輸中具有覆蓋面大、適應(yīng)性強(qiáng),機(jī)動靈活等特點(diǎn)和優(yōu)勢,因此受到重視,并得到快速發(fā)展,尤其包括高速公路、長大橋梁和公路隧道等公路基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展更是舉世矚目。
中國山地、丘陵和高原很多,其面積約占國土總面積的69%。地形西高東低,自西向東呈現(xiàn)階梯下降。第一級階梯是青藏高原,平均海拔4500~5000 米。據(jù)統(tǒng)計(jì),世界上海拔8000米以上的高峰共14座,位于喜馬拉雅山脈和喀喇昆侖山脈的中國國境線上和國境內(nèi)者即達(dá)9座。第二階梯是青藏高原、云貴高原和西北部黃土高原和內(nèi)蒙古高原。云貴高原海拔2000~1000米。第三階梯主要以平原、丘陵和低山地貌為主。自北而南分布著東北平原、華北平原和長江中下游平原,海拔多在200米以下,這里地勢低平,沃野千里,是我國最重要的農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá),人口、城鎮(zhèn)、村落密集,工業(yè)基礎(chǔ)雄厚,交通方便的地區(qū)。長江以南以低山丘陵為主,廣大地區(qū)海拔大多小于500米,地面起伏不平,平坦的河谷平原、盆地與低緣的丘陵、斷續(xù)相連的低山交錯分布。
在山區(qū)或半山區(qū)修筑的公路,由于過去公路建設(shè)資金嚴(yán)重短缺,多以盤山公路為主。這種公路不僅等級低,繞行里程長,占用可耕地多,而且能耗高,安全隱患多,生態(tài)環(huán)境破壞大等,因而造成巨大經(jīng)濟(jì)損失和人員大量傷亡。隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,人民生活水平的大幅度提高,公路交通建設(shè)規(guī)模日益擴(kuò)大,技術(shù)進(jìn)步達(dá)到新的水平,公路隧道建設(shè)不僅在山區(qū)和丘陵地區(qū)公路建設(shè)中,而且在東部江河橋隧跨越方案比選中,對公路隧道的選擇和建設(shè),日益引起重視,并有很大發(fā)展。
四臂鑿巖臺正在工作
我國公路隧道建設(shè)成就
上個世紀(jì)后半葉的前30年我國所修建的公路等級低,線形要求不高,當(dāng)公路翻越山嶺時,大都采用盤山展線繞行。50年代,我國僅有30多座總長約2. 5km的公路隧道。在六七十年代,我國干線公路上曾修建了百米以上的公路隧道。1964年修建的北京至山西原平公路(四級公路),修建了兩座200米以上的隧道,已是非常大的工程。進(jìn)入八十年代,我國公路隧道發(fā)展的速度加快,具有代表性的工程有深圳梧桐山隧道和珠海板樟山隧道,福建鼓山隧道,甘肅七道梁隧道等。據(jù)統(tǒng)計(jì),1979年我國公路隧道通車?yán)锍虄H為52km/374座,1993年我國的公路隧道通車?yán)锍虨?36km/682座,隧道平均長度分別為139米和199 米,均以二級以下的短隧道為主。據(jù)統(tǒng)計(jì),2000年我國隧道通車?yán)锍桃堰_(dá) 628km/1684座,隧道平均長度已達(dá)373米,其中特長隧道為54km/15座,長隧道為207km/135座,中隧道為255km/514座,短隧道為112km/1020座,公路隧道通車?yán)锍瘫?979年增長了12倍多,比1993年增長了4倍多。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),到2001年底,我國建成的千米以上的公路隧道已有140余座。
近十年來,我國已修建了不少長隧道、特長隧道以及隧道群,隧道占公路里程比重不斷增大。同時隧道建設(shè)技術(shù)不斷提高和成熟。其中:
——1995年建成的成渝高速公路上的中梁山隧道長3.165km,縉云山隧道長2.529km, 解決了我國長大公路隧道的通風(fēng)問題,在我國的現(xiàn)代化隧道建設(shè)中具有重要意義。
——1999年12月通車的四川省川藏公路上的二郎山隧道長4.176km,該隧道是連接西藏與內(nèi)地的重點(diǎn)工程。該隧道的建成縮短運(yùn)營里程25. 4km,提高了線路標(biāo)準(zhǔn),避免了公路在海拔3000米以上的山區(qū)迂回,促進(jìn)了地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
——1999年9月全線通車的四川廣安地區(qū)華鎣山公路隧道長4.534km,是成都到上海高速公路中的廣安至重慶高速公路的瓶頸工程,也是目前我國已通車的最長公路隧道。華鎣山公路隧道地質(zhì)復(fù)雜,集溶洞、涌泥、突水、巖爆、高瓦斯和石油天然氣于一身。
——1998年12月實(shí)現(xiàn)單洞通車,并于1999年底實(shí)現(xiàn)雙洞通車的全長2×4. 116km的浙江省甬臺高速公路大溪嶺—湖霧嶺隧道。該隧道為確保隧道運(yùn)營通車后的通行能力及安全性,設(shè)置了照明、通風(fēng)、防火監(jiān)控等完善的運(yùn)營機(jī)電設(shè)施,它是我國自行設(shè)計(jì)施工及采用國產(chǎn)材料設(shè)備為主的現(xiàn)代化大型隧道。
同時,我國還修建了不少大跨度隧道、連拱隧道和小間距隧道。
——全長3.455km的北京八達(dá)嶺高速公路潭峪溝隧道,斷面采用五心圓扁坦拱形式,單洞開挖寬度約15m,為我國三車道公路隧道修建積累了經(jīng)驗(yàn)。沈大高速公路改建工程中的一條隧道,單向四車道行車,單洞開挖寬度接近20m。
——京珠高速公路五龍嶺隧道為雙連拱結(jié)構(gòu),總開挖寬度達(dá)32.52m。在地質(zhì)條件不利的條件下,采用三導(dǎo)坑分部開挖,掛網(wǎng)錨噴加剛拱架聯(lián)合支護(hù),成功地將我國隧道修建技術(shù)向前推進(jìn)了一步。之后,我國福建省還用暗挖法修建了四條隧道。
——福建省的里洋隧道等,上下行隧道采用獨(dú)立的結(jié)構(gòu)形式,但其中間巖柱厚度約為6m,突破了傳統(tǒng)的單修隧道間巖柱厚度不小于3D(D為單洞跨度)的限制,在具體的工程條件下,極大地節(jié)約了工程造價。 此外,為了保護(hù)稀有動物和人類文化遺產(chǎn),一些路線也采用了隧道方案。
——秦嶺山區(qū)是大熊貓和金絲猴等珍稀動物的保護(hù)區(qū),西安-漢中的高速公路在秦嶺山區(qū)大量地采用了特長隧道群的方案,把人類活動對稀有物種的影響降到最低限度。
——南京的古城墻是國家級重點(diǎn)文物,為了解決進(jìn)出中山門的公路交通問題,南京修建了富貴山隧道。
此外,我國應(yīng)用暗挖、盾構(gòu)和沉管等三種基本方法,建成了5條水下隧道,質(zhì)量都達(dá)到了優(yōu)良要求。
京珠高速公路五龍嶺隧道
隧道施工技術(shù)的發(fā)展
我國修建公路隧道的基本方法有新奧法、盾構(gòu)法和沉管法等。
——以錨噴支護(hù)及柔性襯砌為主要特征的新奧法(NATM),在我國起步較晚,鐵路、城建等部門在引進(jìn)新奧法相關(guān)技術(shù)方面做了大量工作,并取得了一定的成效。目前,我國公路隧道采用新奧法設(shè)計(jì)和施工比率已達(dá)50%左右。
——盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)方法一般用于沿海沖積層地層中開挖隧道。我國已成功采用盾構(gòu)法進(jìn)行了多條公路隧道施工,包括上海黃浦江3條穿江隧道等。
——全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)方法(TBM),具有施工速度快、隧道成型好、機(jī)械化程度高,以及對周圍環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)。我國僅在鐵路隧道、水工隧道施工中采用了TBM法。
——我國采用沉管隧道法施工的公路隧道,有廣州珠江公路—鐵路合用沉管隧道,寧波甬江公路沉管隧道等。其質(zhì)量和防水性能都達(dá)到了較高的水平。建于上海的8車道沉管越江隧道即將建成,該隧道的建成標(biāo)志著我國在沉管隧道領(lǐng)域達(dá)到了國際先進(jìn)水平。
防排水是公路隧道工程的重要環(huán)節(jié)之一,關(guān)系到結(jié)構(gòu)安全和洞內(nèi)行車安全。目前我國在隧道和地下工程防排水技術(shù)方面,有了很大的進(jìn)步。從圍巖注漿止水,襯砌結(jié)構(gòu)防水,施工縫處理技術(shù),到各種防排水材料、構(gòu)件和設(shè)備等都取得了一些成果。但是,公路隧道尤其長大隧道建設(shè)起步較晚,其防排水技術(shù)還處于發(fā)展階段,隧道工程還存在滲漏水現(xiàn)象。
沉埋管段制作技術(shù)
我國的隧道運(yùn)營設(shè)施裝備水平逐漸提高
——公路隧道照明。目前我國1km以上公路隧道照明形式為完全照明占 87%,局部照明占4%,無照明占9%。
——公路隧道通風(fēng)。目前我國1km以上公路隧道通風(fēng)形式為自然通風(fēng)占 40%,機(jī)械通風(fēng)占60%。
——公路隧道消防設(shè)施。目前我國1km以上公路隧道消防設(shè)施為有消防設(shè)施占66%,無消防設(shè)施占34%。
——隧道電子設(shè)備。目前我國1km以上公路隧道有監(jiān)控、通信、檢測設(shè)備者占19%,有監(jiān)控、通信設(shè)備者占16%,有通信設(shè)備者占7%,有監(jiān)控設(shè)備者占 20%,其他占38%。
公路隧道主要研究成果
近10年來,我國交通部門每年投入大量科研經(jīng)費(fèi),圍繞隧道工程的實(shí)際問題開展了科學(xué)研究,如“公路隧道CAD技術(shù)研究”、“公路長大隧道縱向通風(fēng)研究”、“《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》編制”、“公路隧道通風(fēng)技術(shù)研究”、“沉管隧道修筑技術(shù)研究”、“特長公路隧道修筑技術(shù)研究”、“連拱隧道建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)的研究”、“隧道路面結(jié)構(gòu)與材料的研究”等,在隧道的施工、管理、通風(fēng)、照明、監(jiān)控、防災(zāi)、維護(hù)等許多領(lǐng)域均取得了重大成果,這些研究成果強(qiáng)有力地支持了我國公路隧道建設(shè)。其中有國家立項(xiàng)的“公路長大隧道縱向通風(fēng)研究”項(xiàng)目,解決了成渝高速公路上的中梁山隧道和縉云山隧道的通風(fēng)問題。在此隧道的修建中,匯集了眾多國內(nèi)外隧道專家,對隧道通風(fēng)等重大難題進(jìn)行了研究,通過采用縱向通風(fēng)系統(tǒng),為國家節(jié)省了幾千萬元的投資,為以后的隧道建設(shè)提供了成功的經(jīng)驗(yàn)。由交通部立項(xiàng)的西部交通建設(shè)科技項(xiàng)目“秦嶺終南山特長公路隧道關(guān)鍵技術(shù)研究” 將解決我國秦嶺終南山特長公路隧道(擬建方案長18.4km)的防災(zāi)救援、通風(fēng)照明、機(jī)電控制與運(yùn)營管理等一系列問題。
為適應(yīng)我國公路隧道建設(shè)的發(fā)展,八、九十年代,交通部組織編寫了公路隧道的設(shè)計(jì)、施工、通風(fēng)照明設(shè)計(jì)、養(yǎng)護(hù)技術(shù)等規(guī)范,,對我國公路隧道建設(shè)起到了促進(jìn)與推動作用。交通部于1985年發(fā)布了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路隧道勘測規(guī)程》(2000年進(jìn)行了修訂)。1988年發(fā)布了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》,1999年進(jìn)行了修訂并改名為《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范》。1995年發(fā)布了《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》。
在學(xué)習(xí)國際先進(jìn)技術(shù)和我國鐵路隧道建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,中國公路隧道在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、計(jì)算理論、結(jié)構(gòu)分析、模型試驗(yàn)、材料科學(xué)、施工工藝、施工設(shè)備、施工控制、檢測技術(shù)、大型專用機(jī)械等方面綜合技術(shù)不斷進(jìn)步,逐步形成了有中國特色的成套技術(shù)。
但從總體上說,我國公路隧道建設(shè)技術(shù)還適應(yīng)不了我國隧道發(fā)展的要求,與國外先進(jìn)水平相比,還存在很大的差距。具體表現(xiàn)在,一是新技術(shù)應(yīng)用率較低,隧道建成后滲漏水較為普遍,造成洞內(nèi)設(shè)施及襯砌結(jié)構(gòu)破壞,返修率高,建設(shè)費(fèi)用和維修費(fèi)用相當(dāng)高。二是超長公路隧道的關(guān)鍵技術(shù)問題,如通風(fēng)問題還沒有完全解決,制約了高等級公路的發(fā)展等。三是我國公路隧道在照明、通風(fēng)、消防和報(bào)警系統(tǒng)以及火災(zāi)自動檢測系統(tǒng)、緊急電話系統(tǒng)、隧道通訊系統(tǒng)、電視監(jiān)視系統(tǒng)、隧道交通檢測控制系統(tǒng)等方面還不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的有關(guān)要求。其主要原因是對公路隧道運(yùn)營設(shè)施的資金投入不足,重于建設(shè),疏于運(yùn)營管理。
新世紀(jì)的展望
新世紀(jì)中國進(jìn)入了第十個五年計(jì)劃的建設(shè)時期,加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是今后五至十年一項(xiàng)十分重要的任務(wù)。要優(yōu)化結(jié)構(gòu),調(diào)整布局,提高工程質(zhì)量,拓寬投資渠道,注重投資效益,把基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提高到一個新水平。
“五縱七橫”的國道主干線建設(shè)任務(wù)有望提前10年在2010年前貫通。作為一期的“兩縱兩橫三條重要路段”預(yù)計(jì)將在“十五”期內(nèi)先期建成。
按照計(jì)劃10年內(nèi)將新建成40萬公里新路,使中國公路里程達(dá)到210萬公里,高速公路達(dá)到3.5萬公里以上。
隨著高等級公路向西部延伸,新世紀(jì)前10年中,將有總長155公里以上的公路隧道將要投入建設(shè)。其中,西安至安康高速公路上穿越秦嶺山脈的秦嶺終南山特長公路隧道,隧道方案之一全長 18.4km,其長度為亞洲第一,世界第二;還有多處長度4-8km的山嶺隧道即將建成或投入建設(shè):
* 湖南省雪峰山隧道全長7.1km;
* 陜西省秦嶺1號隧道全長6.1km,秦嶺2號隧道,秦嶺3號隧道的長度分別為5km與6km;
* 四川省泥巴山隧道全長約8km;
* 福建省美菰嶺隧道全長5.6km;
* 甘肅省七道梁隧道全長約5km;
* 山西省雁門關(guān)隧道全長5.6km;
* 四川省鷓鵠山隧道全長4.4km;
* 西安至漢中高速公路上穿越秦嶺山脈的三座特長隧道單洞總長34km,整個西漢高速公路隧道單洞總長度約100km;西昌至攀枝花公路的隧道群總長14km;
另外,上海崇明島和武漢的長江上還將建設(shè)大型過江通道工程。 同時,我國還有許多特長隧道正在研究中。例如,貫穿中國沿海大走廊的渤海海峽隧道與瓊州海峽隧道等,修建連接臺灣省與祖國大陸的臺灣海峽隧道也在研討中?梢灶A(yù)見,21世紀(jì)初葉,中國公路建設(shè)和隧道技術(shù)必將有一個新的更大的發(fā)展。
隨著經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與創(chuàng)新、對自然規(guī)律認(rèn)識的深化,人們對基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)“質(zhì)量和效益”的意識正在不斷增強(qiáng),對可持續(xù)發(fā)展理念的認(rèn)識正不斷提升。融合“總體規(guī)劃設(shè)計(jì)的合理性,工程材料和結(jié)構(gòu)的耐久性,社會效益的可持續(xù)性”的工程“品質(zhì)”的理念和基礎(chǔ)設(shè)施的“有效服務(wù)”越來越受到重視。
面對繁重的公路和隧道建設(shè)任務(wù),我們必須要努力做好幾項(xiàng)工作:一是加強(qiáng)公路隧道標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系的建設(shè)。隨著我國長大特長公路隧道建設(shè)的不斷增多,公路隧道建設(shè)難度越來越大,其技術(shù)也不斷發(fā)展和變化,因此,一方面借鑒國外和國內(nèi)鐵路行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,另一方面,加快修訂和編制公路隧道方面的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的步伐。
二是加大勘測設(shè)計(jì)施工科技含量,提高工程質(zhì)量。進(jìn)一步提高計(jì)算機(jī)技術(shù)在工程規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工管理和運(yùn)營管理中的應(yīng)用水平,同時還應(yīng)充分利用先進(jìn)的勘測、施工技術(shù)與設(shè)備,推動公路隧道工程發(fā)展。在公路隧道工程建設(shè)中,要確立“全壽命成本分析” 的概念,即要求在設(shè)計(jì)階段就一并考慮工程建成后維修、養(yǎng)護(hù)和管理的問題,以“工程生命周期投資”降至最低為目標(biāo)。
三是加強(qiáng)公路隧道的照明、通風(fēng)、防災(zāi)和監(jiān)測與控制的研究與開發(fā)。學(xué)習(xí)西方發(fā)達(dá)國家在公路隧道運(yùn)營管理技術(shù)方面的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),并在“十五”期間,組織對特長公路隧道的照明、通風(fēng)、防災(zāi)和監(jiān)測與控制等各個方面的內(nèi)容的科研攻關(guān)。
四是加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)維修工作,全面提高運(yùn)營管理水平。要重視隧道的養(yǎng)護(hù)維修工作,特別是在交通量較大的隧道段,要得到經(jīng)常性的養(yǎng)護(hù)與維修,同時提高應(yīng)對突發(fā)性災(zāi)害的搶險(xiǎn)能力。充分認(rèn)識公路隧道運(yùn)營管理的重要性,加大對公路隧道照明、通風(fēng)、防災(zāi)和監(jiān)測與控制等方面設(shè)施的投入,同時完善管理體制,全面提高我國公路隧道運(yùn)營管理水平。
五是注重環(huán)境保護(hù)。隧道洞口開挖和洞身掘進(jìn)的棄土棄石、施工設(shè)備排放的廢水廢氣處理,是公路建設(shè)施工期和運(yùn)營期環(huán)境保護(hù)的重要課題,需要認(rèn)真研究解決。同時洞口的設(shè)計(jì)應(yīng)注重美學(xué)效應(yīng),使隧道不僅是車輛的通道,同時又能點(diǎn)綴錦繡河山。應(yīng)注意減少小隧道工程對地下水平衡的擾動,盡量減少隧道排出的廢氣對大氣的污染。
六是加強(qiáng)國內(nèi)外公路、隧道交通行業(yè)交流,推動公路和隧道交通領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)進(jìn)步。世界道路協(xié)會(PIARC)在世界各地舉辦的世界道路大會和各類類型的研討會代表了當(dāng)今國際公路和隧道技術(shù)的最新發(fā)展方向,通過參與國際科技組織的活動可以有效地了解當(dāng)前國際科技發(fā)展動向,密切與有關(guān)組織機(jī)構(gòu)的聯(lián)系,促進(jìn)多層次的國際合作和交流,推動我國公路和隧道交通領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)進(jìn)步。
中國的工程師已經(jīng)作好充分的準(zhǔn)備,以新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝、新設(shè)備的技術(shù)進(jìn)步和管理科學(xué)的創(chuàng)新,與世界各國的橋梁界同行攜手,迎接新世紀(jì)全球最大規(guī)模的交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)任務(wù)的挑戰(zhàn)。
北京八達(dá)嶺高速公路石佛寺隧道
專題:長江上的橋隧之爭
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本文編號:248498
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