我国隧道及地下工程近两年的发展与展望

2017-03-15 04:39洪开荣
隧道建设(中英文) 2017年2期
关键词:隧洞隧道工程

洪开荣

(中铁隧道集团有限公司, 河南 洛阳 471009)

我国隧道及地下工程近两年的发展与展望

洪开荣

(中铁隧道集团有限公司, 河南 洛阳 471009)

总结我国隧道及地下工程近两年的发展情况。1)铁路、公路、地铁、水工等主要领域的隧道总数和总长度快速增长。2)重难点隧道及地下工程建设进展顺利: 青藏铁路关角隧道、兰新高铁祁连山隧道、兰渝铁路木寨岭隧道、烟台地下水封LPG洞库、渝黔高铁天坪隧道等相继完工;港珠澳大桥沉管隧道、引松供水隧洞、引汉济渭输水隧洞、武汉三阳路长江隧道、大瑞铁路高黎贡山隧道、京张高铁八达岭地下车站、惠州地下水封油库、湛江地下水封油库、珠海横琴地下综合管廊等在如期建设中。3)特长山岭隧道建设技术、软岩隧道大变形控制技术、高瓦斯隧道建设技术、岩爆隧道建设技术、大断面矩形顶管及矩形盾构设计与应用技术、隧道机械化施工水平等方面取得了进一步的突破。我国隧道及地下工程修建技术整体处于国际先进水平。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。最后,基于隧道及地下工程发展方向,指出超长隧道技术,高地应力软岩大变形控制技术,高水压、大断面水下隧道建设技术,高地温、高地热隧道建设技术,高地震烈度与构造活跃带的隧道建设技术,隧道运营维护管理技术,新材料研发与应用的开发等是今后需要深入研究的关键课题。

隧道; 地下工程; 铁路隧道; 公路隧道; 地铁隧道; 水工隧洞; 地下车站; 地下储能洞库; 城市地下综合管廊; 山岭隧道; 软岩大变形; 瓦斯隧道; 岩爆; 矩形顶管; 矩形盾构; 跨江越海通道; 城市轨道交通; 深埋隧洞

0 引言

进入21世纪以来,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。我国已是世界上隧道及地下工程规模最大、数量最多、地质条件和结构形式最复杂、修建技术发展速度最快的国家[1]。随着各大城市地铁建设力度的不断加大;跨江越海隧道工程数量不断增加,国家的重点建设项目,如长距离供水、水下交通、西气东输等工程都将涉及到穿越江河的问题;铁路、公路、市政、供水、供气、防洪、水电等隧道工程的建设都会使隧道(隧洞)的数量大幅度增多[2]。

中国土木工程学会理事长郭允冲在“2016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十九届年会”开幕式上总结了我国隧道及地下工程领域近年来取得的成绩,他指出: 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。城市地下空间的开发利用近年来也呈现出快速发展的势头,城市地下铁道、地下管廊、地下商业、地下公路交通、地下停车场、地下交通枢纽以及城市地下防灾工程等建设工程越来越多;城市地下空间的开发利用已经由原来的“单点建设、单一功能、单独运转”逐步向“多功能集成、规模化建设”转变。

虽然近些年我国在隧道与地下工程领域取得了可喜的成绩,但是也要清醒地认识到,我国虽然已经是隧道大国,却还不是隧道科技强国,在隧道与地下工程建设领域还存在一些亟待解决的问题,机遇和挑战并存。在“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”上,我对我国隧道与地下工程的发展情况进行了总结和展望[3],但近两年我国隧道与地下工程呈现井喷式发展,取得了骄人的成绩和进步。因此,有必要总结近两年我国在隧道及地下工程重难点领域取得的成绩和技术进步,了解各领域对隧道及地下工程的重大需求,并基于隧道及地下工程发展方向,找出我国隧道及地下工程今后应重点研究并解决的问题,希望对推动我国隧道及地下工程的进一步发展起到一定的作用。

1 我国隧道及地下工程近两年的发展

自“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的建设取得了长足的发展: 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;技术上取得了许多突破。

1.1 主要领域的隧道建设进展情况

1.1.1 铁路隧道

截至2015年底,全国在建铁路隧道3 784座,总长8 692 km;规划隧道4 384座,总长9 345 km;运营隧道13 411座,总长13 038 km。2015年新增开通运营铁路隧道1 316座,总长2 160 km,其中10 km以上隧道18座,总长245 km。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。相比2013年,新增铁路运营隧道2 337座(总长4 099 km)。

表1 全国铁路隧道情况汇总(截至2015年底)

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14 006座,总长12 684 km;近两年新增运营公路隧道2 647座(3 079 km)。目前最长的公路隧道为17.1 km的木寨岭隧道,于2016年7月18日贯通。

1.1.3 地铁隧道

截至2015年底,我国大陆已有22个城市开通了地铁,拥有97条运营线路,总里程达2 934 km;在建126条线路,总里程达3 000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12 000 km。

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(31.570 km)、北疆供水工程喀双隧洞(283.270 km)、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

近两年来,我国青藏铁路关角隧道、兰渝铁路西秦岭隧道等一大批重难点工程相继贯通,同时港珠澳大桥沉管隧道、引汉济渭供水工程、大瑞铁路高黎贡山隧道、武汉三阳路长江隧道等也在如期建设中。

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。该工程于2007年11月6日全面开工,采用钻爆法施工,于2014年4月15日实现全线贯通,于2014年12月25日正式通车。关角隧道线路平面示意图见图1。关角隧道工程的特点和难点有: 隧道位于青藏高原,为高海拔严寒地区,自然环境十分严酷,作业人员适应性差,人员和设备效率低下;隧道穿越新构造运动形成的复杂构造区域,地质条件异常复杂,施工面临的难题多,风险高;作为世界上首座高海拔严寒地区长度超过30 km的隧道,需要研究新的隧道修建技术,以克服高海拔和隧道长度带来的技术难题。通过采取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,并在特长隧道的修建技术上取得了重大突破[4]。

图1 关角隧道线路平面示意图[4]

1.2.2 兰新高铁祁连山隧道

祁连山隧道长达9 490 m,隧道轨面海拔最高高程为3 607.4 m,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,施工极为困难,风险极高。此外,隧道还穿越断层、裂隙和多年冻土。为了克服碎屑流这一难题,通过试用国内钻爆法施工的10种不同工法,总结出“一探、二封、三泄、四注”的全新工艺,攻克了碎屑流这一“拦路虎”,并成功穿越了施工难度最大、安全风险最高的突水突泥突石坍塌体区段,攻克了软岩极高地应力挤压大变形地质难题和大规模突水突泥突石灾害等世界级施工难题。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全长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,共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27.16 MPa,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“国内之最,世界罕见”,为全线唯一动态设计、动态施工的隧道项目。兰渝铁路木寨岭隧道于2016年7月18日贯通,工程示意图见图2。

图2 木寨岭隧道工程示意图

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”。 截至2016年10月8日,海底隧道E33沉管成功浮运沉放,这是沉放的第一节曲线段沉管,要与东人工岛实现对接。目前,港珠澳大桥海底隧道已完成了29节沉管的安装,距离最终33节沉管全部对接完成只剩下4节。预计到2017年上半年港珠澳大桥海底隧道将实现全线贯通。港珠澳大桥沉管隧道管节制作布置与沉放见图3。

图3 港珠澳大桥沉管隧道管节制作布置与沉放

Fig. 3 Pre-manufacturing and sinking of segment of immersed tunnel of Hong Kong-Zhuhai-Macao Bridge

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。

吉林省中部城市引松供水工程输水干线全长263.02 km, 总干线布置见图4。输水总干线采用自流输水,丰满水库取水口至饮马河为隧道,长约72 km,开挖直径为7 930 mm,坡度1/4 300,采用3台开敞式TBM掘进施工。其中,TBM3由中铁隧道集团有限公司施工,采用中铁工程装备集团有限公司提供的具有自主知识产权的1台CTT8030E型TBM施工,是国内首次采用具有自主知识产权的国产TBM施工。工程难点有: 掘进距离长、工期对掘进进度指标要求高;长距离穿越风化灰岩地层,灰岩段长度达 6 859 m ,TBM于灰岩段长距离施工在世界范围内尚属首次,灰岩岩体风化的不均匀程度较为明显,且缺乏在灰岩地质条件下的施工经验;隧道经过39处断层及低电阻异常带,Ⅳ级和Ⅴ级围岩等不良地质段共计4 648 m,约占隧道全长的23%,初期支护量大,对TBM辅助工法设备的设计和配置要求高;TBM掘进第2阶段主要以花岗岩为主,占整个隧道的59%,岩石抗压强度为80~130 MPa,石英含量34%,对TBM刀盘、刀具破岩能力和耐磨性有很高的要求[5]。

图4 引松供水工程总干线布置[5]

引汉济渭输水隧洞全长98.3 km,设计输水流量70 m3/s,纵坡1/2 500,最大埋深2 000 m,其中穿越秦岭段39.08 km。工程具有地质条件复杂、大埋深、高地应力、高地温、施工通风与运输距离长、反坡排水困难等难点。TBM施工段采用2台直径为8.02 m岩石掘进机施工、连续皮带机出碴、全圆穿行式模板台车衬砌。岭南TBM 通过3号斜井运至井底,在洞内组装调试完成后向出口方向掘进;岭北TBM通过6号斜井运至井底,在洞内组装调试完成后向进洞方向掘进;出口段TBM在出口段洞内组装并完成调试后向5号斜井方向掘进[6]。其他洞段采用钻爆法施工。引汉济渭输水隧洞施工方案布置见图5。

1.2.6 武汉三阳路长江隧道

武汉三阳路长江隧道是武汉轨道交通7号线的越江段,联通武昌、汉口,是整条隧道的控制性工程,工程平面图见图6。隧道全长4.6 km(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。隧道采用2台直径为15.76 m的泥水盾构施工,盾构高度超过5层楼,全长167 m,总质量近4 000 t,总推力达20万kN,是目前国内最大的盾构。盾构于2016年4月始发。工程具有超大直径、高水压、小间距、地质条件复杂、建设条件困难等特点,总体设计难度大[7]。

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、埋深最大的高铁地下车站。车站层次多、洞室数量大、洞型复杂、交叉节点密集,是目前国内最复杂的暗挖洞群车站。车站两端渡线段单洞开挖跨度达32.7 m,是国内单拱跨度最大的暗挖铁路隧道。八达岭地下车站采用了诸多创新设计: 在高铁地下车站中首次采用叠层进出站通道形式;首次采用环形救援廊道设计;首次采用一次提升长大扶梯及斜行电梯等先进设备;首次采用精准微损伤控制爆破等先进技术。工程于2016年4月开工建设。八达岭地下车站效果图见图7。

图5 引汉济渭输水隧洞施工方案布置[6]

图6 武汉三阳路长江隧道总平面图[7]

Fig. 6 Plan of Yangtze River-crossing Tunnel on Sanyang Road in Wuhan[7]

图7 八达岭地下车站效果图

1.2.8 地下储能洞库

烟台地下水封LPG洞库总库容为100万m3,储存丁烷、LPG和丙烷气体。丁烷和LPG洞库位于地下90 m以下,库容均为25万m3;丙烷库位于地下130 m以下,库容为50万m3。烟台地下水封LPG洞库是继汕头、宁波、珠海、黄岛后我国内陆地下的第5座储气洞库,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[8],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m3)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、横琴大道等地形呈“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见图8。项目位于地质条件较差的淤泥地区,在综合管廊施工过程中,地基处理先随道路同步进行软基处理,基坑采用支护明挖方式。根据不同地质条件,施工过程中因地制宜地采用灌注桩、钢板桩和护壁锚杆等不同支护方法。在地层条件较差的淤泥地区,采用堆载砂井后注浆加固、水泥搅拌桩空间优化加固、阶梯式组合支护开挖、穿岩基坑吊脚桩支护静力破碎开挖等一系列创新技术,确保了横琴综合管廊在软弱地层区的安全施工[9]。

图8 横琴新区综合管廊规划图[9]

Fig. 8 Planning of underground utility tunnel in Hengqin District in Zhuhai[9]

1.3 技术进步

近两年,我国在特长山岭隧道建设技术、软岩大变形控制技术、高瓦斯隧道建设技术、大断面盾构施工技术、地铁重叠隧道技术、TBM施工技术等方面取得了进一步的突破,隧道及地下工程修建技术整体处于国际先进水平。

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 m3/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。天坪隧道的贯通标志着渝黔铁路控制性工程取得重大突破。图9为天坪隧道瓦斯抽放、避险硐室、洞口通风布置现场照片。

1.3.4 岩爆隧道建设技术

乌兹别克斯坦安革连至琶布单线电气化铁路甘姆奇克隧道全长19.268 km,是中亚第一长隧、乌国一号工程、中乌最大单体合作项目,于2013年7月29日开工。隧道埋深超过700 m的地段长达7 km,最大埋深达1 275 m。大埋深地段围岩为石英斑岩、花岗斑岩及花岗正长岩等脆性岩石,发生岩爆的可能性极高。图10为甘姆奇克隧道出口照片。

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”。

(a) 瓦斯抽放

(b) 避险硐室

(c) 洞口通风布置

图10 乌兹别克斯坦甘姆奇克隧道出口照片

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矩形盾构施工已取得成功。图11为郑州市下穿中州大道隧道工程平面布置图,该工程于2014年9月2日全部贯通。

图11 郑州市下穿中州大道隧道工程平面布置图[3]

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。图12为凿岩台车洞内作业照片。

(a)

(b)

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。“一带一路”横贯欧亚见图13。

图13 “一带一路”横贯欧亚

2.1 西部交通建设对隧道的需求

2016—2030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。南水北调输水路线见图14。

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,见图15—18。

图14 南水北调输水路线示意图

图15 汕头苏埃通道平面示意图

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%[3]。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[2015]61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[2015]75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

基于隧道及地下工程发展方向,超长山岭隧道建设技术、高水压大断面水下隧道建设技术、高地温高地热隧道建设技术、复杂环境下城市隧道建设技术、构造活跃带隧道建设技术等关键课题需要进行深入研究。

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。

图16 琼州海峡跨海通道地理位置

图17 渤海海峡通道地理位置

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研究

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。图19为高黎贡山隧道平面位置示意图,图20为高黎贡山隧道地表某处地热照片。

3.5 高地震烈度与构造活跃带的隧道建设技术研究

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。 中国强震及地震带分布见图21。

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。

图18 台湾海峡通道地理位置

图19 高黎贡山隧道平面位置示意图

图20 高黎贡山隧道地表某处地热照片

Fig. 20 Picture of geothermy on ground surface of Gaoligongshan Tunnel

图21 中国强震及地震带分布

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。

4 结语

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。

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Development and Prospects of Tunnels and Underground Works in China in Recent Two Years

HONG Kairong

(ChinaRailwayTunnelGroupCo.,Ltd.,Luoyang471009,Henan,China)

The development of tunnel and underground works in China in recent two years is summarized as follows: 1) The quantity and total length of railway tunnel, highway tunnel, Metro tunnel and water supply tunnel increase rapidly. 2) Some of the key and difficult tunnels and underground works, i.e. Guanjiao Tunnel on Qinghai-Tibet Railway, Qilianshan Tunnel on Lanzhou-Xinjiang High-speed Railway, Muzhailing Tunnel on Lanzhou-Chongqing Railway, Underground Water-sealed LPG Cavern in Yantai and Tianping Tunnel on Lanzhou-Guiyang High-speed Railway, have been completed; and some, i.e. immersed tunnel of Hong Kong-Zhuhai-Macao Bridge, Songhua River Water Conveyance Tunnel, Hanjiang River-Weihe River Water Conveyance Tunnel, Yangtze River-crossing Tunnel on Sanyang Road in Wuhan, Gaoligongshan Tunnel on Dali-Ruili Railway, Badaling Underground Station of Beijing-Zhangjiakou High-speed Railway, underground water-sealed oil-storage cavern in Huizhou, underground water-sealed oil-storage cavern in Zhanjiang and underground utility tunnel in Hengqin District in Zhuhai, are under construction. Technologies, i.e. construction technologies for super-long mountain-crossing tunnel, control technologies for large deformation of soft rock tunnel, construction technologies for tunnel with high gas concentration, countermeasures for rockburst and design and application of large cross-section rectangular pipe jacking and shield, and mechanized construction level have reached great achievement. The construction technologies for tunnels and underground works in China are advanced internationally. New requirements have been proposed by new urbanized construction, new round of Western Development, the Belt and Road, the Sponge City, urban underground utility tunnel, urban rail transit, coordination development of Beijing, Tianjing and Hebei, the Yangtze River Economic Zone and the Pearl River Delta Economic Zone. Finally, the author provides the developing directions of tunnels and underground works in China, which are construction technologies for super-long tunnel, control technologies for large deformation of high ground stress and soft rock tunnel, construction technologies for high water stress and large cross-section underwater tunnel, construction technologies for tunnels with high ground temperature and high geothermy, construction technologies for tunnels in sections with high seismic intensity and active tectonic zone, operation, maintaining and management technologies for tunnels and development and application of new materials.

tunnel; underground works; railway tunnel; highway tunnel; Metro tunnel; water supply tunnel; underground station; underground energy storage cavern; urban underground utility tunnel; mountain-crossing tunnel; large deformation of soft rock; gas tunnel; rockburst; rectangular pipe jacking; rectangular shield; river/sea-crossing tunnel; urban rail transit; deep-buried tunnel

2017-02-13

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。E-mail: ctg-kr@vip.163.com。

10.3973/j.issn.1672-741X.2017.02.002

U 455

A

1672-741X(2017)02-0123-12

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