国内外长大隧道施工技术综述与展.doc

国内外长大隧道施工技术的综述与展望 宋战平 吴焕通 二〇〇九年三月 摘要：当前，山岭隧道和其他地下工程是人类向自然界要空间、进行资源开发的主要方向之一，“上天入地”是人类向立体空间发展的必然趋势。21世纪世界隧道与地下空间的开发必将出现大量的长大隧道工程。本文对国内外长大隧道工程及长大隧道工程的施工技术现状、取得的成就及发展趋势进行了综合分析。系统介绍了山岭隧道施工理念和山岭隧道防排水指导原则，长大山岭隧道的施工开挖技术现状、发展和山岭隧道支护技术现状、发展；讨论了长大隧道通风技术现状和山岭隧道的施工机械配置，指出了山岭隧道施工技术的发展现状；基于以上的分析，结合我国山岭隧道施工技术现状，展望了对21世纪长大山岭隧道的施工技术的发展趋势。 关键词： 隧道工程；山岭隧道；施工技术；发展和展望 0 前 言 当前，山岭隧道和其他地下工程是人类向自然界要空间、进行资源开发的主要方向之一，“上天入地”是人类向立体空间发展的必然趋势。中国是一个多山的国家，高速、准高速铁路、公路的发展和建设是中国21 世纪的特色；21 世纪的中国必然将出现大量的隧道工程，长大隧道的建设势在必行。长大隧道的修建给我们带来了无限的机遇和挑战，为能更好地适应当前隧道施工技术的发展，提高我局长大隧道施工技术水平，以便在今后的长大隧道施工中能更好地、全面开发和应用新原理、新技术、新设备、新方法、新工艺、新材料，迎接 21 世纪山岭隧道大发展的到来，深入了解当前国内外长大隧道施工技术现状，把握国内外长大隧道施工技术发展是十分必要的。 1 国内外长大隧道建设 1.1 国外长大隧道建设 隧道是一种修建在地下，两端有出入口，供车辆、行人、水流及管线等通行的工程建筑物。OECD（国际经济合作与发展组织）1970年隧道会议综合各种因素对隧道所下的定义：“以某种用途、在地面下用任何方法按规定形状和尺寸修筑的断面积大于2m2的洞室。”均称之为隧道。 近代隧道兴起于十七世纪的运河时代，从这一时期起，欧洲陆续修建了许多运河隧道。1820年前后，随着铁路运输的兴起，英国、法国等欧洲，然后是美国和明治维新后的日本先后开始修建铁路隧道。在19世纪60年代以前，修建的隧道都用人工凿孔和黑火药爆破方法施工。1861年修建穿越阿尔卑斯山脉的仙尼斯峰铁路隧道时，首次应用风动凿岩机代替人工凿孔。1867年修建美国胡萨克铁路隧道时，开始采用硝化甘油炸药代替黑火药，使隧道施工技术及速度得到进一步发展。在20世纪初期，欧洲和北美洲一些国家铁路形成铁路网，建成的5公里以上长隧道有 20座20世纪60年代以来，隧道机械化施工水平有很大提高全断面液压凿岩台车和其他大型施工机具相继用于隧道施工喷锚技术的发展和新奥法的应用为隧道工程开辟了新的途径掘进机的采用彻底改变了隧道开挖的钻爆方式。日本20世纪70年代末共建成5公里以上的长隧道达60座，为世界上铁路长隧道最多的国家1981年建成的长22228米大清水双线隧道，为世界最长的山岭铁路隧道长53850米青函海底隧道为当今世界最长的海底铁路隧道。956前后建设的2km长的宝成铁路秦岭隧道施工中首次使用风动凿岩机和轨行式矿车，是中国大陆隧道施工由“人力开挖”过渡到“机械开挖”时代的标志。1970年根据其所在位置可分为山岭隧道、水下隧道和城市隧道三大类。为缩短距离和避免大坡道而从山岭或丘陵下穿越的称为山岭隧道；为穿越河流或海峡而从河下或海底通过的称为水下隧道；为适应铁路通过大城市的需要而在城市地下穿越的称为城市隧道。这三类隧道中修建最多的是山岭隧道。长度大于3km的隧道生产系统十分复杂包含开挖、运输、衬砌、通风、风水管、供电、通讯等子系统Method(NITM)）又称为岩土控制变形分析(ADECO－RS)施工工法。该施工法是意大利人Pietro Lunardi在研究围岩的压力拱理论和新奥法施工理论的基础上提出的，该工法主要关注工作面超前核心围岩的稳定，并以此为基础对施工方法进行选择。意大利全断面预加固隧道施工工法适用于低粘聚力的软弱地层，大断面隧道开挖及用于浅埋隧道控制地面沉降和挤压地层的深埋隧道开挖，该工法被意大利公路及铁路领域纳入规范并广泛采用。欧洲国家的大型项目施工也较多地采用此工法。我国铁道部在2007年5月15号铁建设[2007]102号《关于加强铁路隧道工程安全工作的若干意见》隧道的设计和施工要积极学习、借鉴、采用、推广国内外先进技术，对条件适宜的隧道要积极采用岩土控制变形分析法(新意法)等先进施工方法和施工工艺5 m3/km/d的排放标准。表2给出了在建宜万线隧道工程注浆加固“限制排放”施工方案。 （2）回填注浆。隧道施工中，特别是有钢架或挂网联合喷射混凝土时，由于钢筋的骨架作用，难免会在围岩与喷射混凝土层之间产生空隙，因此，在有钢架和挂网支护的情况下，