隧道及地下工程发展现状与展望

隧道及地下工程发展现状与展望

(中铁武汉勘察设计研究院有限公司,湖北,武汉,430074)

【摘要】我国隧道及地下工程事业自20世纪80年代以来,特别是进入21世纪以来得到了快速发展。随着经济的持续发展、综合国力的不断提升及高新技术的不断应用,我国隧道及地下工程得到了前所未有的迅速发展。

【关键词】隧道;地下工程;发展现状;展望

一、导言

我国正处于社会主义经济发展的重要时期,而基础设施建设在国民经济中一直占有举足轻重的地位。近年来,由于我国经济的迅速发展、城市人口的急剧增长以及复杂的国际局势和我国周边态势,为解决人口流动与就业点相对集中给交通、环境等带来的压力,满足国家环境和局势变化需求,修建各种各样的隧道及地下工程(如城市地铁、公路隧道、铁路隧道、水下隧道、市政管道、地下能源洞库等)成为必然趋势,这给隧道及地下工程的发展建设带来了机遇。隧道及地下工程事业的发展有利于国土资源的充分开发利用,具有环保和节能优势,特别是在改变我国水资源条件及油气能源储备等方面,具有重要的作用,但是同样面临着诸多严峻的挑战。

面对机遇和挑战,分析我国隧道及地下工程的发展现状,总结近年来的技术发展与创新,对推动我国隧道及地下工程的进一步发展有积极的意义。

二、隧道及地下工程的发展的必要性及概况

我国正处于社会主义经济发展的重要时期,而基础建设在国民经济的结构中一直占有举足轻重的地位。近年来,由于我国经济的迅速发展以及人口的城市化,为从根本上缓解并解决人口的增长给城市交通、环境等带来的压力,修建各种各样的地下隧道、地下商城及其他形式的地下构建物趋势的增长是必然的。

在我国现代化进程中,离开了地下设施,城市是无法正常运转的。就一般规模的城市而言,其供水供气、排污通讯以及供热都是不可或缺的地下设施,而对于那些人口过50万甚至过百万的大型城市,则地下购物商店,地下文化设施(博物馆等)、地下住宅、地下办公室、地下停车场、地下行人通道、储藏室及废物处置地等集生活、储存、运输及废物处置的地下设施更是极为重要的减轻人口压力的方法。

三、近年来的技术发展与创新

隧道及地下工程以其基本不占用地面土地资源的突出优势,在当今面临“人口增长、资源短缺、环境恶化”的3大挑战中,发挥着越来越重要的作用,因此,其应用越来越广泛,正所谓“入地有戏”。

近十年来,我国隧道及地下工程建设事业有了较快的发展,不单表现在隧道数量、隧道长度的增长上,而且在技术上也得到了快速发展,在各种工法的应用方面也有不断突破。

3.1勘测与设计水平不断提高

近年来,随着复杂地质条件下大埋深和长洞线隧道工程的不断增多,工程勘察综合利用了遥测遥感、多点高频物探、GIS、GPS等技术,不仅提高了勘测效率,也大幅提高了控制精度的等级。设计技术方面引入了BIM技术,隧道设计逐步重视交通和建造艺术的双重功效,在隧道扁平度和埋深方面均有较大突破,涌现出一批新型隧道结构形式,诸如分岔隧道等,并形成了地下立体互通的设计理念,立体交叉广泛应用于公路、铁路隧道和地铁中,如长沙营盘路湘江隧道。

3.2隧道施工技术的发展

中国大部分地铁隧道采用浅埋暗挖法,包括部分公路、铁路隧道,尤其是浅埋山岭隧道与水下隧道。钻爆法施工长期主导中国隧道工程施工技术,推进了中国设备的信息化和自动化进程,针对开挖和支护流水线作业,先后自主研制了液压凿岩台车、挖装机、自动机械化喷射混凝土设备、拱架安装机、移动栈桥、模板台车等一系列装备,极大提高了工作效率。

盾构、TBM掘进机长期以来依赖国外引进,但近年来以中铁装备为代表的中国厂家已实现了中国盾构和TBM的自主制造,占据了中国大部分市场,在地铁工程中广泛应用,并于2014年成功实现了超前地质预报装备的搭载。在大量工程实践中,不断创新了单护盾TBM和敞开式TBM技术,解决了TBM在软弱地层掘进脱困与市区沉降控制技术中的难题,形成了超浅埋、大宽度、小净距矩形顶管技术与盾构始发、到达零覆土技术,在甘肃引洮7号隧洞、重庆轨道交通6号线等工程中成功应用,创造了多项世界纪录。

3.3隧道工程防灾和减灾技术的进步

隧道地质灾害主要包括突水突泥、岩爆、大变形和高瓦斯。突水突泥灾害源的定位定量预报技术取得了较大突破,尤其是对含水构造的静储量的估算,灾害预测预警尝试建立以微震为载体的多元信息综合预报预警系统,以实现对灾害源动补给水量和涌水量的预测预警,该技术已在成兰铁路跃龙门隧道进行了现场试验。对于大规模突水突泥灾害的治理,涌现出了一系列新型注浆材料及配套工艺、装备,初步解决了高压大流量动水封堵与富水破碎岩体加固的技术难题,如江西吉莲高速莲花隧道大规模破碎带突水突泥的治理。大变形问题在乌鞘岭隧道中极为突出,在兰渝铁路、沪蓉西高速等诸多工程中也有出现,其具有变形速率快、总变形量大和持续时间长等显著特点,实际施工中主要从开挖工法、支护措施等方面进行改进,诸如采用深孔锚杆、钢管混凝土等,但尚未从根本上解决该问题。锦屏引水隧洞施工中遇到了强烈的岩爆灾害,主要采用导洞释放应力,掌子面洒水等措施进行预防,监测预警主要依赖微震技术,对应力型岩爆具有一定效果,整体来讲岩爆灾害的防治仍处于被动状态。

3.4隧道工程结构新材料与运营管理的进步

以防排水材料、衬砌混凝土材料以及反光材料为代表,隧道结构新材料及工艺不断涌现,诸如喷涂速凝型防水材料、高性能防腐混凝土、自发光材料等。隧道风险监控方面发展了无线智慧感知及可视化技术,研发了隧道结构健康快速检测车,提出了等效节能照明理念,并以秦岭终南山公路隧道为应用示范工程,突破了长大隧道防灾救灾和通风照明技术的难题,采取竖井送排式纵向通风方式,每座隧道洞内设置3处特殊照明带,缓解驾驶疲劳。整体来讲,隧道工程运营管理仍需向精细化、信息化和智能化方向继续发展。

四、结论

21世纪将是隧道及地下工程建设的黄金季,铁路、公路、地铁隧道,水电隧洞,地下能源洞库,以及跨江、跨海通道建设都将进入高峰期。未来,隧道及地下工程建设面临重大机遇和挑战。我国的隧道及地下工程建设已经取得了辉煌的成就,随着我国经济的不断发展,施工技术、方法和设备的不断进步,管理和各类规范的不断完善,展望未来,我国隧道及地下工程事业将会有更大的进步及更为广阔的发展空间。

参考文献:

[1]中国隧道及地下工程修建技术[J].岩土力学,2013,03:761.

[2]王建秀,邹宝平,胡力绳.隧道及地下工程光面爆破技术研究现状与展望[J].地下空间与工程学报,2013,04:800-807.

[3]王福禄.探讨地下工程的现状及其发展前景[J].科技资讯,2013,23:49.

[4]郭陕云.论隧道工程的环境问题及其对策[J].隧道建设,2014,09:815-822.

[5]李欣.地下隧道工程中地质问题的处理方法[J].江西建材,2014,21:146.

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