中国公路隧道发展概况?

中国是一个多山的国家,大约75%的领土是山地,河流和广阔的海洋。近10年平均每年修建公路隧道350km(见图1),建成通车水下公路隧道28座,在交通基础设施建设中发挥着越来越重要的作用。同时,在城市建设中,以节约土地和保护环境为目的的城市道路隧道也方兴未艾。总的来说,公路隧道从重丘走向深山,从陆地走向水下,从山地走向城市。面对日益频繁的地震、火灾、暴雨等灾害,高地应力、活动断层、高寒、高海拔、富水等复杂地质条件,日益增强的环保、节能等建设理念,以及我国渡江跨海、穿越高原等重要战略通道建设的实际需求,仍有突出的技术瓶颈亟待解决。

中国公路隧道发展综述

中国最早的交通隧道始于陕西古宝斜道上的石门隧道,建于公元66年。新中国成立后,上世纪50年代,中国只有30多条公路隧道,总长2.5公里。上世纪六七十年代,我国开始在干线公路上修建一些百米以上的隧道,但标准很低。上世纪80年代末,中国真正开始修建高速公路和高速公路隧道。20世纪90年代建成通车的成渝高速公路中梁山隧道和缙云山隧道,使我国公路隧道单洞长度增加到3 000 m以上,在通风、滑坡、瓦斯、地下水、运营管理和交通监控技术等方面取得突破性进展,为今后我国山区长公路隧道建设积累了宝贵经验。20世纪90年代末,川藏公路二郎山隧道(长465,438+060 m)、四川广安华蓥山公路隧道(长4634km)、云南楚大高速公路九顶山隧道(长3204m)相继通车,创造了我国山岭长隧道建设历史。广州珠江沙面水下公路隧道和上海过黄浦江隧道(全长3000多米)的建成通车,标志着我国沉管隧道建设技术达到了一个新的水平。重庆铁山坪路隧道复线(全长5 424 m)、京八达岭高速公路探鱼沟隧道、重庆川黔公路真武山隧道;辽宁省沈大高速公路韩家岭隧道(亚洲最宽的四车道公路隧道)等。,应该说我国公路隧道的施工技术水平已经接近国际先进水平,有的已经达到国际领先水平。

从21世纪初开始,中国的公路网交通逐渐越过崇山峻岭,延伸到近海深水。截至2010年底,全国公路隧道7384座,5122600米,其中特长隧道265座,165438+。秦岭终南山隧道、上海崇明隧桥、厦门翔安海底隧道等重大工程相继建成。详情见附件。

国内外公路隧道施工技术及产业发展现状

国内发展

中国是一个多山的国家,大约75%的领土是山地或丘陵,河流和广阔的海洋。近十年来,高速公路网交通逐渐越过崇山峻岭,向近海深水延伸。山区公路隧道年均增长350公里,28条水下公路隧道建成通车。同时,在城市建设中,以节约土地和保护环境为目的,城市道路隧道方兴未艾,地下立交也应运而生。总的来说,公路隧道建设进入了快速发展时期,其成就表现在基础理论的成熟、研究方法的全面、勘察设计技术的先进、建设规模的日益宏大、结构类型的日益丰富、施工技术的机械化、材料的先进和设备的完备。

1.基础理论

20世纪70年代末以来,随着“新奥法”原理的引进和推广,公路隧道技术人员逐渐注意到隧道围岩“三位一体”(荷载产生、承重结构和建筑材料),并通过控制爆破、锚喷支护和现场监测等手段成功应用,提高了我国公路隧道的建设水平。而且在实践中,新奥法得到了进一步的发展,特别是结合我国公路隧道建设的国情,在基础理论方面进行了进一步的探索和研究,如浅埋暗挖法。

2.研究方法。

早期,工程类比法和经典力学分析法是公路隧道的主要研究方法。然而,一旦隧道遇到复杂的工程地质条件或形成特殊的断面结构,一方面,很难找到类似的工程先例可以借鉴,很难找到合适的经典力学解析模型加以应用;另一方面,单靠上述方法并不能保证合理性和准确性。因此,随着各种技术的发展,借助计算机对隧道工程全过程进行数值模拟的研究方法逐渐得到广泛应用。实验方法作为现代科学的主要研究方法,无疑是一种极其重要的研究方法。它是隧道工程研究中的有力武器,可以弥补数值模拟分析方法的不足,两者相辅相成。总的来说,工程类比法、经典解析法、数值模拟法和试验法构成了隧道工程的研究方法体系,尤其是后两者已成为解决重大技术问题的主要有效手段。

3.勘测和设计的技术方面

公路隧道勘察设计水平有了很大提高。首先是地质勘探手段的进步,如现代地球物理工具和高速地质钻机的使用。施工阶段的初期地质勘探和地质超前预报一般采用地震波反射法、声波反射法、红外探水法和地质雷达。多种地质勘探方法的集成,大大提高了地质信息的可靠性;在设计理念上,强化了环保意识,普及了施工前预设计、施工阶段信息反馈动态设计等原则;由于采用了计算机技术,对隧道围岩、结构、地层和邻近结构的应力、变形和破坏进行了数值分析,为设计提供了定量依据;计算机辅助设计(CAD)的普及极大地改善了绘图的状况。在上述进展的基础上,公路隧道设计质量有了很大提高。

4.就建设规模而言

隧道建设的规模主要表现在修建了许多超长隧道和超长平洞。据不完全统计,目前我国共有179座特长公路山岭隧道(含在建)。其中,陕西秦岭钟南山公路隧道,全长18.02公里,已于2007年6月建成通车。它是世界上最大的双隧道公路隧道,是超长公路隧道建设技术的典型代表。大跨度扁平隧道,国内已建成近百座双洞六车道隧道,施工技术基本成熟;几条双洞八车道公路隧道相继建成。辽宁省韩家岭隧道于2004年建成通车,是中国第一座单洞四车道公路隧道。深圳雅宝隧道建于2006年,最大开挖宽度21.1m,最大开挖高度13.7m,为国内首座双洞八车道公路隧道,于2008年投入运营。

5.结构类型

早期,公路隧道广泛采用双孔分离式结构。但由于各种条件的限制,在很多情况下,双洞隧道的左右线间距往往不能满足施工要求,因此出现了连拱隧道和小净距隧道两种隧道结构形式。此外,随着桥隧连接、地下立交等特殊条件或功能的技术要求的出现,岔管隧道结构、桥隧混合结构、地下立交结构的工程实践日益增多。

对于连拱隧道来说,墙型从原来的整体直中墙变成了夹心直中墙,再变成了夹心曲中墙;从对称连拱隧道到非对称连拱隧道,甚至不设中墙;从全暗或全亮连拱隧道到明暗结合型连拱隧道。与连拱隧道相比,小净距隧道因其工程风险小、造价相对较低的优势而逐渐得到广泛应用。2004年,京福高速福州段建成通车,14连拱隧道改为小净距隧道,这是我国第一个推广小净距隧道的大型建设项目。

为了解决桥隧靠得很近的问题,发展了一种新的结构型式——岔式结构,分为两种:第一种从连拱结构段和入口处的小净距结构段逐渐过渡到正常的双孔分离式结构;第二类进口段先设置为四车道大拱,再逐步转化为连拱隧道和小净距隧道,最后转化为标准的两孔分离式隧道。2007年建成的湖北沪蓉西高速公路八字岭隧道、2008年通车的山西晋济高速公路月湖泉隧道和排盘隧道就是典型工程。特别是在排盘隧道,为适应全桥结构伸入隧道,开发了特殊的上下双层桥隧混合施工结构,最大开挖跨度25.77m,矢跨比0.35,断面面积346.6m2。

由于地下立交可以减少拆迁,保护环境,可以直接实现地下隧道之间或者地下隧道与地面道路之间的交通转换,这种类型的结构近年来也有所出现。厦门机场路一期工程中的石湾山隧道与钟鼓山隧道完全贯通,是国内首条采用地下立交结构的隧道,已于2008年9月竣工。该截面既有平面分叉结构,又有上下交叉结构。单孔最大开挖跨度25.89m,小净距段岩石包体厚度仅为1.42m,连拱段为不对称连拱结构。2009年8月开工的长沙营盘路湘江隧道也首次将地下立交结构引入水下隧道工程。

由于相关研究的不断深入和工程实践的迫切需要,小净距隧道中围岩厚度和连拱隧道中墙厚度的限值不断被刷新,随着一批新结构型式的发展和实践,丰富了隧道的结构型式,增强了隧道工程的生命力。