现代隧道建设的特点

现代隧道建设发展的特点与科技进步、社会经济发展和可持续发展理念等因素息息相关：a．人类科学技术进步，尤其是计算机技术和信息技术的快速发展，使得隧道开挖过程的受力能够通过数值仿真和监控量测信息反馈得以准确控制，并实现施工过程中的“动态设计与施工”；b．隧道掘进的机械设备不断完善并且智能化，可以最大限度保护围岩整体性和施工过程的安全性；c．节能减排、生态保护和可持续发展理念日益深入人心；d．以人为本的建设理念不断深化。

根据上述理念，结合现代隧道建设和运营特点，具体可归纳为以下几方面。

（1）隧道越修越长

随着道路等级标准的提高和隧道设计理论以及施工技术的不断改进，公路隧道的修筑长度由19世纪的2～3km发展到现在的数十千米。20世纪比较著名的有日本的关越隧道长达11．06km，意大利的勃朗峰隧道长达11．6km，挪威奥尔兰隧道长达24．5km，本世纪则有中国的新关角隧道长达32．6km，瑞士的新圣哥达隧道长达57．0km。我国大规模的公路隧道建设虽然才20多年时间，但是发展很快。例如青海大坂山隧道为世界第一海拔高度公路隧道，位于国道227线，地处青藏高原东北部，海拔3 800m，设置了1 865m防寒泄水洞，并在隧道进出口设置300m防雪棚。又如一系列黄土隧道群的建设，像连霍主干线甘肃天巉公路黄土隧道群、巉柳公路黄土隧道群、平凉—定西高速公路黄土隧道群、宝鸡—天水高速公路黄土隧道等，解决了黄土隧道防排水、软弱地基加固、塌方、湿陷、渗漏等技术难题，建设与营运情况总体良好。还有如厦门翔安隧道为我国第一座六车道公路海底隧道，工程中遇到大量软弱地层和分化槽（囊），采取了超前预注浆加固、CRD、双侧壁导坑等多种工法，目前已运营通车。此外，还修建了全长18．02km的我国目前最长的公路隧道———秦岭终南山隧道。这些长大公路隧道的成功修建，除了公路等级标准要求的提高外，新的施工工艺、现代通风监测技术以及许多成功经验起着决定性的作用。

（2）曲线隧道越来越多

在新的隧道设计理论和施工技术推动下，特别是在总结公路隧道运营管理的实践经验后，现代公里隧道的选线已经完全打破了过去的宁直勿弯的规则，曲线隧道逐渐增多，目前国外更为多见，例如奥地利的巴拉斯基复线隧道，就结合地形和环境条件设计了一段长1．2km的曲线隧道。曲线隧道逐渐增多的原因主要有：a．避开不良地质区域，提高隧道结构安全性；b．限制行车速度，充分保证行车安全；c．能有效控制加速出洞引起的眩光现象，对避免发生交通事故很有帮助。例如，2008年12月28日建成通车的重庆寸滩隧道，主要供寸滩港区大型集装箱运输车辆进出，全长只有400m，平曲线半径300m，纵坡3%，设计小半径曲线隧道的目的是限制或防止大型载重车辆超速行驶进入港区发生交通事故，体现了“以人为本”的设计理念。

（3）隧道跨度越来越大

从岩土力学角度来看，隧道的跨度是一个可以用来衡量隧道工程稳定程度和施工难度的一个重要指标。一般而言，跨度越大，越不利于洞室围岩的稳定性；另外，跨度越大，不良地质条件（如断层等）的影响也越大，会给隧道工程施工造成困难。因此大跨度隧道地下工程的建设和运营标志着勘察、设计和施工技术的新进展和成熟度。表1．3为我国部分代表性宽幅隧道。

表1．3　我国主要宽幅隧道

（4）纵向式通风方式占主导地位

20世纪，国外建成的近400座长度超过3km的公路隧道中，多数为全横向式通风或半横向式通风，以瑞士、奥地利和意大利为代表。近年来，随着纵向通风方式在长大公路隧道的实践，公路隧道的通风方式基本上分为两个派别：以欧洲为代表的横向式通风或半横向式通风，和以亚洲日本为代表的纵向式通风。随着汽车排污限制标准的提高，控制公路隧道通风量的因素已经从CO逐渐过渡为烟雾浓度，加之双洞方案逐渐取代单洞方案，因此，分段的纵向通风方式已经占主导地位。日本认为：加静电除尘器的分段纵向通风方式可以适应任何交通形式和任何长度的公路隧道。欧洲各国也逐渐转变传统观念，在许多新建或者增修的复线长大公路隧道中，用分段纵向通风方式取代过去的横向通风方式。我国修建的若干座长大公路隧道基本上是采用纵向式通风方式或分段纵向通风方式。

（5）双洞取代单洞

单洞双向交通不能充分利用车辆交通风，并且要求通风设备装机容量增加，特别是单洞双向交通的事故率远远高于双洞单向交通，因而近年来，双洞单向交通逐渐取代单洞双向交通隧道。据不完全统计，国外正将早期建设的100多座单洞双向交通隧道改变为双洞单向交通隧道，这对于降低通风难度、节约能量、减少交通事故都很有帮助。此外，双洞交通可以大大提高交通量，满足防灾救灾和战备要求，奥地利的巴拉斯基隧道和陶恩隧道就是典型的例子。

我国建设的高速公路隧道全部为双洞单向交通隧道，但是，二级公路及其二级以下公路隧道基本上都是单洞双向交通隧道。一些二级公路的单洞双向交通隧道，随着交通量的增大，也逐步改为双洞单向交通隧道，例如重庆城市中心的向阳隧道，随着交通量的增加，后来又修建了八一隧道。

（6）隧道功能多样化

公路隧道的主要功能是用于汽车通行，即交通功能。但是，对于人类修建的长大公路隧道，特别是特长公路隧道、建设难度很大的隧道以及造价很高的隧道等，会引起广大人民的关注和好奇心，因此，旅游观光成为长大公路隧道的另一明显特点，突出的例子有英吉利海峡隧道、东京湾隧道、香港湾隧道和上海延安东路隧道等。又如，在我国秦岭终南山隧道建设前，陕西省政府曾提出了将隧道的通行功能和隧道区域自然环境与旅游观光融为一体的设想，在已经建成的秦岭终南山隧道内专门建设了若干景观带，有机地与通风设施和交通工程结合，值得一看。

（7）地下立交正在成为现实

目前，国内地下工程建设迅猛发展，但其功能偏于单一，未来城市应该走深地层、多功能、立体交叉发展的道路，真正实现城市的可持续发展。在这方面，欧美一些城市走到了前列，美国波士顿和日本东京已建成地下快速路。公路互通式立交隧道跨度大、结构复杂，近接施工难度大，且其通风和防灾等运营技术难度更大，对隧道设计理论和施工技术提出了挑战。当前，我国的公路立交也在起步，比如国内第一座大型暗挖地下互通式立交———厦门万石山地下立交隧道属既有平面分岔、又有上下交叉的地下立交结构，其结构特点表现为最大跨度结构段宽25．8m；连拱段为不对称结构，小净距段中夹岩1．42m。另外，重庆嘉华大坪隧道采用弱爆破法，成功实现了从其上的轻轨隧道和其下的襄渝铁路隧道中间穿越。该隧道为双洞六车道，长1 434．5m，两洞相距最小值为10m，隧道最大跨度21．6m，最大开挖面积230．06m2，与轻轨隧道垂直净距54m，与铁路隧道垂直净距37m，交角为15°～35°。

综上所述，隧道工程已经成为国家建设和人民生活和生产的重要组成部分，是空间拓展、资源集约的体现，也是集地质、岩土、结构、计算力学、机械、机电、信息控制和灾害防治与应急响应多学科、多领域的综合技术。近年来我国隧道工程建设和技术虽然取得了很大的成就，但是还存在许多问题，有待进一步深入研究和解决。由于隧道的不可逆性和难以更改的特点，一旦建成就很难改变，因此隧道建设的规划、设计和施工一定要讲究科学性、合理性和高质量。本书重点在于山岭隧道的构成、设计计算和部分施工技术方面的知识介绍，为进一步使内容易学易懂、更为贴近实际工程，在介绍基本原理和基本方法的同时，注意围绕实际工程开展案例分析和典型项目介绍。相信通过大家不懈努力、勇于实践和不断地探索，我国一定会从“隧道大国”变为“隧道强国”。