公路隧道40年建设成就与科技创新
2018-10-11
40年前我国修筑公路主要采用劈山开道、盘山越岭的方式,40年以后,我国逐步实现了逢山穿隧道,这种方式对保护环境、减少征地起了很大作用。同时,我国水域辽阔,遇水架桥是必然选择。40年来,我国水下隧道建设取得的成绩,给交通基础设施多样化增添了浓重的一笔。
世界最大断面足尺1∶1沉管试验隧道平台
建设成就
20世纪70年代末,我国公路多为盘山峻岭,千米级隧道不足十座,技术落后,标准较低。伴随高速公路的发展,我国已建成公路隧道16229座,总里程15285公里(截至2017年年底),同比净增1048座、1245.4公里,增长率分别为6.5%、8.1%,隧道里程增长率高于高速公路本身增长率4.8%。这表明了公路向崇山峻岭延伸,环境保护受到重视,交通用地更加节约。
目前,我国已建成秦岭终南山隧道等超长山岭隧道、崇明长江隧道等大直径盾构隧道、港珠澳海底隧道等沉管隧道,长度10公里以上的公路隧道已达十余座,成为世界隧道大国。
秦岭终南山隧道长18公里,是世界最长的高速公路隧道,得到隧道强国行业人士的肯定,其采用的三竖井送排纵向通风模式得到了很高的评价。秦岭终南山隧道在2007年建成,它的建成受益于1998年建成的浙江大溪岭-湖雾岭隧道,这座隧道首次采用了竖井竖排通风方式,而秦岭终南山隧道借鉴参考了这座隧道的成功模式。
水下公路隧道实例(按长度排序)
秦岭终南山隧道
港珠澳海底隧道
我国也建设了很多水下隧道,主要分布在沿海和长江上游区域。比如,崇明长江盾构隧道、翔安海底钻爆隧道、港珠澳沉管隧道。这3条隧道的建成标志着我国在水下隧道方面的建设成就——盾构、钻爆、沉管。成绩的取得离不开对早期隧道经验的借鉴,较早建成的广东广州珠江沉管隧道、上海外环隧道及延安东路隧道等。近年来,六车道的高速公路越来越多,这对隧道建设提出了更高的要求,公路改扩建,隧道也要改扩建。这40年来,由两条车道,逐步向四条车道、六条车道延长,小型隧道建设断面也发生了一些变化。
山岭公路隧道实例(按长度排序)
早期公路隧道
较早期的公路隧道,仍然发挥着重要作用。例如甘肃兰州的老七道梁隧道,现在由于交通量扩容,新建了新七道梁隧道,秦岭终南山隧道最近也开始扩容。青海大坂山隧道,首次采用了深埋防冻泄水洞这一特殊结构。经过了多次改装,青海湖的国际自行车赛通过这条隧道,所以知名度很高。当然还有福建鼓山隧道等,这都是我国二十世纪七八十年代末建设的隧道,它们仍然在发挥着作用。
技术支撑了公路隧道长度的超越。在1998年,我国只有浙江的长4.1公里的大溪岭-湖雾岭隧道,这座隧道是标志性的突破,首次采用了竖井送排式通风方式。在2007年,又建成了秦岭终南山特长隧道。秦岭终南山隧道当时建设的费用和运营费用远远低于其他同期建设的隧道。秦岭终南山、明湖泉、老山、真武山,上海的崇明长江隧道等。每一座隧道都有非常丰厚的工程故事和非常精彩的科技故事。这些在役隧道经过较长时间的运营检验,工程品质良好、使用功能如初、养护维修合理,实现了建设之初确定的安全、质量、环保、节能、经济综合建设目标,是品质工程的客观存在。
科技创新
为了追求工程品质和工程创新,隧道科研、设计、施工、监理和管理工作者努力进取,在地质勘察、支护结构、围岩稳定、防水排水、通风照明、防火减灾、交通监控、运营管理8个方面取得了长足的科技进步,获得创新成果。比如,断层、岩溶、富水、瓦斯、黄土、高海拔等复杂环境修建技术;大跨、小净距、连拱、分岔、立交、螺旋、半隧道、棚洞等非常规技术;耐震、围岩荷载与分级等设计理论方法;隧道地质超前预报与信息化设计与施工;特长隧道(群)通风、防灾和监控技术;公路隧道结构运营健康监控和诊断技术;LED与新型能源照明等新材料与新方法;超大断面盾构隧道设计与施工技术;海洋环境沉管隧道管节制作、出坞、浮运、沉放与对接技术等方面。科技进步提高了隧道工程品质水平,技术水平跻身世界先进行列,我国成为公路隧道最多、发展最快的国家之一。
科技进步推动了技术标准化工作。40年来,编制或修订了《公路隧道设计规范》《公路隧道施工技术规范》《公路隧道通风照明规范》《公路隧道交通工程规范》《公路隧道养护技术规范》等十多部行业规范和细则,建立起公路隧道的技术标准体系,这些技术规范对提高公路隧道科技水平和工程品质发挥了重要的作用。
同时,交通运输行业加大了实验室等科技平台的建设力度,为行业开展公路隧道科学试验和技术开发打下了基础。如已经建成了公路隧道建设技术国家工程实验室,隧道建设与养护技术交通行业重点实验室,交通运输行业隧道建设与养护技术协同创新平台,从而开展了大量的围岩与支护试验、照明、通风、交通控制,防灾减灾等大量的科学实验。在研究水下隧道方面的科学实验领域,表现突出的是港珠澳沉管隧道防减灾研究中的特色燃烧实验,我国建成了世界最大断面足尺1∶1沉管试验隧道平台等。
40年来,交通运输行业总体上建立起了公路隧道规划、勘设、施工、运营、养护成套技术体系,实现了规模的跨越发展、品质的扎实提升、建养的科技进步。
总而言之,40年来公路隧道的建设规模、工程品质和科技创新方面取得了很大的成就。然而,面对崇山峻岭,困难重重,公路隧道科学技术还有很长的路要走。尤其是针对山岭隧道的机械化、装备化、信息化和智能化,还有很多事需要做,这是摆在我们面前实实在在的任务和责任。
港珠澳沉管隧道防减灾研究——客车燃烧试验