我国隧道及地下工程近两年的发展与展望培训讲学.doc

我国隧道及地下工程近两年的发展与展望精品资料我国隧道及地下工程近两年的发展与展望洪开荣“2014中国隧道与地下工程大会暨中国土木工程学会隧道及地下工程分会第十八届年会”在杭州召开以来，我国隧道及地下工程建设近两年又取得了长足的发展。 各领域的隧道总数与总长度快速增长； 重难点隧道及地下工程建设进展顺利； 技术上取得许多突破。1我国隧道及地下工程近两年的发展1.1主要领域隧道建设进展1.1.1铁路隧道 截至2015年底，全国在建铁路隧道3784座，总长8692km；规划隧道4384座，总长9345km；运营隧道13411座，总长13038km。2015年新增开通运营铁路隧道1316座，总长2160km，其中，10km以上隧道18座，总长245km。相比2013年，新增铁路运营隧道2337座（总长4099km）。表1是中国铁路总公司工程设计鉴定中心统计的全国铁路隧道情况汇总。1.1.2公路隧道 据统计，截至2015年底，我国大陆运营公路隧道14006座，总长12684km；近两年新增运营公路隧道2647座（3079 km）。1.1.3地铁隧道 截至2015年底，我国大陆已有22个城市开通地铁，拥有97条运营线路，总里程2934 km；在建126条线路，总里程达3000多km。截至目前，大陆已有43个城市获批修建地铁，规划总里程达12000km。1.1.4水工隧洞根据“国家172项引水工程建设计划”，近年来新建水工隧洞数量持续增加，兰州市水源地引水隧洞（31.570km）、北疆供水工程喀双隧洞（283.270km）、东北引松供水隧洞等水工隧洞相继开工建设。1.2 重难点工程1.2.1青藏铁路关角隧道 青藏铁路关角隧道全长32.645 km，是世界高海拔第一长隧，也是国内已运营的最长铁路隧道。工程于2007年11月6日全面开工，采用钻爆法施工，2014年4月15日全线贯通，2014年12月25日正式通车。仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢23通过断裂带大变形控制技术、岩溶裂隙水综合处理技术、斜井中隔板分割风道施工通风技术、钻爆法斜井皮带机出碴技术、特长隧道运营通风技术、特长隧道防灾救援疏散与通风技术等一系列关键技术，克服了施工过程中遇到的诸多技术难题，在特长隧道的修建技术上取得了重大突破。1.2.2兰新高铁祁连山隧道祁连山隧道长9490m，隧道轨面海拔高程3607.4m，为双线铁路隧道。隧道长距离穿越碎屑流地层，碎屑流是一种罕见的地质现象，俗称地下泥石流（图见下页），施工极为困难，风险极高。祁连山隧道于2014年12月26日建成通车，是世界上海拔最高的高速铁路隧道，被誉为“世界高铁第一隧”。1.2.3兰渝铁路木寨岭隧道兰渝铁路木寨岭隧道长19.1 km，为双洞单线分离式特长隧道。隧道地质条件极其复杂，经过包括区域性大断层在内的11条断裂带，高地应力软岩地段占全隧长度的84.5%，最大地应力27.16MPa，处于高地应力区域，被称为“全国铁路高风险隧道之最”。隧道围岩不仅变形大，且变形快，流变性强，极易坍塌，被国内外专家称为“中国之最，世界罕见”，为全线唯一动态设计、动态施工的隧道项目，于2016年7月18日贯通。1.2.4港珠澳大桥沉管隧道 港珠澳大桥沉管隧道全长5.664 km，最大水深44 m，由33节沉管对接而成，包括28节直线段沉管和5节曲线段沉管。港珠澳大桥海底隧道是我国第一条外海沉管隧道，也是世界上最长的公路沉管隧道和唯一的深埋沉管隧道，被誉为交通工程中的“珠穆朗玛峰”。预计到2017年上半年港珠澳大桥海底隧道将实现全线贯通。管节制作布置 管节沉放1.2.5超长引水隧洞 引松供水隧洞（69.855 km ）、引汉济渭输水隧洞（98.3 km）等输水隧洞，采用TBM与钻爆法联合施工。目前，各工程均处于建设阶段。1.2.6武汉三阳路长江隧道 武汉三阳路长江隧道全长4.6km（江中段长约2.59 km），是世界上首条公铁合建的水下盾构法隧道。采用2台直径为15.76 m的泥水盾构施工，盾构于2016年4月始发。1.2.7八达岭地下车站 京张高铁八达岭隧道全长12.01 km，八达岭地下车站最大埋深102 m，地下建筑面积3.6万m2，是世界最大、埋深最深的高铁地下车站。车站两端渡线段单洞开挖跨度32.7 m，是国内单拱跨度最大的暗挖铁路隧道。工程于2016年4月开工建设。1.2.8地下储能洞库 烟台地下水封LPG洞库总库容为100万m，是目前世界上库容最大的储气洞库，也是第1座由我国自主设计的储气洞库，于2014年建成。目前在建的地下储能工程还有惠州地下水封油库、湛江地下水封油库（库容各500万m）等。1.2.9城市地下综合管廊 珠海横琴综合管廊工程总投资20亿元，全长33.4 km，沿环岛北路、港澳大道、横琴大道等地形成“日”字形环状管廊系统，是我国已建成的里程最长、规模最大、体系最完善的地下综合管廊。 横琴新区综合管廊规划图1.3 技术进步1.3.1特长山岭隧道建设技术 基于青藏铁路西格二线关角隧道建设，成功解决了高海拔低气压地区特长隧道独头掘进、大倾角长斜井施工、长距离大水量反坡连续排水、斜井皮带机出碴等一系列关键技术难题。关角隧道的贯通标志着我国实现了长大隧道施工技术由20 km级向30 km级的突破，给“截弯取直”选线带来了更大的空间。1.3.2软岩大变形控制技术 针对兰渝铁路木寨岭隧道软岩大变形问题，采用全国独有的“小导洞应力释放三层支护长锚索单层衬砌”的兰渝铁路“木寨岭模式”推进隧道建设，有效地控制了极高地应力软弱围岩条件下的隧道大变形问题。隧道支护和衬砌混凝土厚度达1.5 m，岭脊段混凝土厚度达到2.1 m。木寨岭隧道的贯通标志着我国在极高地应力软岩大变形隧道施工方面取得了新的重大突破。1.3.3高瓦斯隧道建设技术 针对以渝黔铁路天坪隧道（瓦斯压力达3.75 MPa，瓦斯含量达14 m/t）等为代表的高瓦斯隧道建设难题，通过采用瓦斯网格抽放防突、强化通风、瓦斯智能化监测等关键技术，成功实现了高瓦斯隧道无轨运输施工。天坪隧道全长13.978 km，于2016年7月16日贯通，是渝黔铁路全线最长的高风险隧道。1.3.4岩爆隧道建设技术 在乌兹别克斯坦安琶铁路甘姆奇克隧道施工中研究并成功应用了岩爆预测预报技术、岩爆段应力释放及防护技术、机械化配套安全快速施工技术，克服了3 000余次中等、强烈岩爆，并最终于2016年2月25日实现全隧安全顺利贯通，在国际上彰显了“中国技术、中国速度”。1.3.5大断面矩形顶管及矩形盾构设计与应用 通过郑州下穿中州大道、天津黑牛城道地下通道等工程建设，逐步形成了具有自主知识产权的矩形大断面顶管隧道的设计、制造、施工一体化技术，同时在宁波地铁采用类矩形盾构施工已取得成功。1.3.6机械化施工水平不断提高 在贵广高铁三都隧道、沪昆高铁雪峰山隧道群、怀邵衡铁路南雪峰山隧道等施工中，逐步探索、研究、应用、推广出由液压凿岩台车、喷射机械手、全液压自行式仰拱栈桥和无骨架衬砌台车等组成的机械化配套作业生产线，实现了隧道全工序机械化作业。2各领域对隧道及地下工程的重大需求国家新型城镇化建设、新一轮西部大开发、“一带一路”、海绵城市、城市地下综合管廊、城市轨道交通、京津冀协同发展、长江经济带、珠三角经济区等战略规划，为我国隧道及地下工程领域技术发展带来了前所未有的契机。2.1 西部交通建设对隧道的需求 20162030年是我国西部大开发加速发展时期，交通基础设施建设也将得到快速发展，在铁路、公路的建设过程中必将出现大量的特长、深埋隧道。如成兰铁路，隧道的比例高达70%以上。2.2调水工程对隧道的需求 目前南水北调东线、中线工程已经通水，但正在建设的北疆供水工程、东北供水工程和即将开工建设的南水北调西线工程还有大量的特长隧洞，如雅砻江引水隧洞长131 km、通天河引水隧洞长289 km，这些隧洞无论规模或技术难度都是空前的。2.3跨江越海交通工程对隧道的需求 随着国家发展战略及基础设施建设的推进，以及铁路网、公路网结构的进一步完善，将会出现越来越多的水下隧道，如在建的汕头苏埃通道、武汉三阳路长江隧道以及拟建的琼州海峡、渤海海峡及台湾海峡通道等。2.4战略能源储备对地下工程的需求 据有关分析研究，到2020年我国石油对外依存度将达70%，天然气对外依存度将达50%。建设大型地下储油、储气洞库成为必然，未来将会在沿海地区建设大量地下储能洞库。2.5城市轨道交通发展需求 截至目前，全国有43座城市已批复轨道交通线路，总投资2.4万亿元，规划建设线路总长度4 705 km，超过已运营线路总里程。随着我国城镇化水平的不断提高与城市人口规模的上升，轨道交通仍有较大发展空间；且随着路网的完善，大量的上跨下穿区间隧道将会成为必然。2.6城市地下综合管廊发展需求 国家积极推进城市地下综合管廊建设，国办发201561号文中指出： 到2020年，建成一批具有国际先进水平的地下综合管廊并投入运营。因此，城市地下空间开发利用将进入到一个新的发展时期。目前69座城市规划的地下综合管廊工程已达 1 000 km。2.7城市排水、排污和海绵城市对深隧建设的需求 为加快推进海绵城市建设，增强城市防涝能力，改善水生态，国办发201575号文中提出： 要综合采取“渗、滞、蓄、净、用、排”等措施，最大限度地减少城市开发建设对生态环境的影响，将70%的降雨就地消纳和利用；到2020年，城市建成区20%以上的面积达到目标要求；到2030年，城市建成区80%以上的面积达到目标要求。因此，将会出现大量用于排、蓄水的城市深埋隧洞。3需重点研究的问题3.1超长隧道技术研究 超长大深埋隧道宜采用不设或少设斜竖井，以TBM法为主的“TBM+钻爆法”修建模式。高黎贡山隧道、新疆引水工程（独头掘进距离超过20 km）等，都面临着长距离独头掘进的难题。3.2高地应力软岩隧道大变形控制技术研究 我国在建和规划的高地应力软岩大变形隧道非常多，尽管在大变形控制技术方面已经取得了很大进步，如兰渝铁路、成兰铁路等大变形隧道，但是在大变形预测及极严重大变形控制方面还需要进行系统深入的研究。3.3高水压、大断面水下隧道建设技术研究 高水压是在建的苏埃通道、佛莞城际新狮子洋隧道，及拟建的渤海海峡通道、琼州海峡通道、台湾海峡通道等大断面水下隧道工程所面临的重大技术难题，开展1 MPa以上水压条件下的盾构刀具更换、长距离掘进等关键技术研究显得尤为迫切。3.4高地温、高地热隧道建设技术 针对大瑞铁路高黎贡山隧道（深孔钻探实测最高温度为40.6 ，路肩最高温度为36.7 ）及类似工程建设的需求，需尽快开展高地温、高地热条件下隧道施工及防护技术研究。3.5高地震烈度与构造活跃带的隧道建设技术 随着国家基础设施建设力度的进一步加大，高地震烈度或构造活跃带地区隧道安全问题更加突出。如目前正在修建的成兰铁路隧道、川藏铁路隧道、高黎贡山隧道等都位于强地震带。3.6隧道运营维护管理技术研究 利用信息化技术以及人工智能对隧道的智能安全监控、隧道灾害预警以及救援措施实施等相关技术进行研究可作为该领域的一个发展方向。岩溶发育、高海拔缺氧、低温、低气压恶劣气候环境下的隧道防灾相关技术也有待进一步深入研究。3.7新材料研发与应用的开发研究 混凝土材料的耐久性、混凝土材料在强度发展过程中与钢筋协同工作的性能、施工性能等是提高隧道安全服役年限的重要因素，高性能混凝土（含喷射混凝土）、高可靠性防水材料等有待进一步开发。21世纪是地下空间作为资源加以大力开发利用的世纪，也是隧道与地下工程大发展的世纪，隧道与地下工程建设难度越来越大，建设技术标准要求也越来越高。面对机遇和挑战，需要隧道及地下工程相关人员在“以人为本，全面、协调、可持续发展”的科学发展观的统领下，在隧道及地下工程建设中不断创新、攻坚克难，为把我国建成隧道强国而努力。洪开荣（1965），男，湖南株洲人，1990年毕业于兰州铁道学院，桥梁与地下工程专业，博士，教授级高级工程师，现从事隧道与地下工程设计、施工、科研及管理工作。中铁隧道集团有限公司总工程师，盾构及掘进技术国家重点实验室主任，中国土木工程学会隧道及地下工程分会秘书长，中原学者，国家“万人计划”科技创新领军人才，国务院政府特殊津贴专家。（原文见隧道建设2017年第2期）2016中国隧道与地下工程大会在隧道建设技术上，高速铁路隧道技术体系已基本形成；艰险山区复杂地质条件长大隧道建造技术不断取得进步；大断面软弱围岩隧道建造技术取得了很大进展；城市大跨浅埋隧道、越江跨河水下隧道的建造技术都已取得突破；隧道掘进机研发与制造取得了很多进步，这些都标志着我国隧道建设技术达到了一个新的发展水平。中国土木工程学会理事长 郭允冲