领先世界的中国交通隧道

崔金泰

詹天佑建京张铁路隧道创奇迹

1905年正式开工的京张铁路是我国自主设计建造的第一条铁路。这条铁路全长200多千米，工程复杂浩繁， 要穿山越岭地通过居庸关、八达岭等高山峻岭，这必然要建造桥梁和工程异常艰巨的多条大隧道。外国专家认为，中国人没有能力自己修建这样艰巨的铁路工程。詹天佑20岁留学回国后， 凭着在国内修建滦河大桥显露的出众才华，很快被派任京张铁路总办，并兼任总工程师。他要为中国人争这口气。

京张铁路的关键工程是从南口往北20多千米的一段线路，尽是悬崖峭壁和高山深涧，特别是关沟地带最为险峻，工程十分艰巨。铁路要从这里经过，必须开凿居庸关、五桂头、石佛寺和八达岭四条大隧道。开凿这些隧道时， 由于没有任何国内外先例可以借鉴，施工人员遇到的困难一个接一个。以居庸关隧道为例，其山势高，岩层厚，开挖隧道的工作量浩大。詹天佑针对这种情况进行大胆试验，他用炸药炸开岩石，从而开创了我国用炸药开山建隧道的先例。当开挖工作进行到几十米长时，山顶上的泉水往下渗漏，隧道里像下雨似的哗哗地流个不停，到处积聚着坑坑洼洼的泥水，使工程无法进行。当时没有抽水机，詹天佑便用开排水沟的办法排除洞中积水，从而保障工程得以继续进行。他还利用我国古代建造拱桥的经验，在隧道中及时砌上边墙环拱，防止刚开挖出的隧道塌方。这可以说是对隧道施工的开创性的贡献。

相当于居庸关隧道3倍长的八达岭隧道，施工更为艰巨复杂。由于它长达1000多米，开挖难度很大。詹天佑向有经验的老工人征求意见，采用从中部凿井的办法，即从山顶打两个直井，然后分别向两头开凿。这样，就可同时在6个工作面施工，大大加快了工程进度。然而，由于没有升降机，工人进隧道上上下下便成了问题。詹天佑便采用土办法，在隧道井口装上了又大又结实的辘轳，用来接送工人上下进出隧道，同时还可以运出隧道的土石，运进炸药、器材等。

就这样，詹天佑带领施工大军排忧解难，攻克了一个个难关，创造性地使居庸关、八达岭等大隧道比原计划提前两年相继凿通，在世界铁路隧道建造史上创造了奇迹！

世界最难施工的铁路隧道

我国在铁路建设的飞速发展中，铁路隧道的建造也取得了重大突破：自主创新建造了世界最难施工的铁路隧道和铁路隧道群、创建了世界海拔最高的永久冻土铁路隧道和世界最长的高原冻土铁路隧道等，迈入了世界铁路隧道建造的先进前列，并在隧道设计、施工、材料与设备等方面获得高水平成果，为今后铁路隧道发展创造了有利条件。

浏阳河铁路隧道是武（汉）广（州）高铁线路上的关键工程，也是我国首座穿越城市、河流和高速公路的铁路隧道。该隧道全长约10.12千米，属于特长、特大断面隧道。由于隧道为客运专线双线，开挖宽度最大超过16米，开挖高度超过13米，断面积超过160平方米，平均埋深在30至50米，成为国内外高速铁路综合性施工难度最大、长度最长的铁路隧道之一。具体来说，这座隧道由于穿越市区建筑物、立交桥等市政设施，具有复杂环境下城市地铁隧道建造的特点。隧道穿越地层多为泥岩、泥质砂岩等软弱围岩，这对大跨度断面隧道的稳定极为不利。由于工期紧迫，施工人员采取了超常规施工方案，对6个工作面同步展开施工，并采用以非爆破铣挖法为主的施工工艺，加快了施工进度。

大瑶山隧道是衡（阳）广（州）铁路复线最难施工的隧道。隧道全长14.3千米，是20世纪80年代我国最长的双线电气化铁路隧道，其长度在世界双线铁路隧道中名列前茅。这座隧道横穿南岭山区瑶山山脉主峰。这里地势陡峭，峡谷纵横，河道迂回曲折，滩多水急，素有“九龙十八潭”之称。隧道埋深70至910米，穿越11条岩石破碎、地下水丰富的断层带，加之围岩稳定性差和断层地段涌水量大，因而地质情况十分复杂，给施工带来极大困难。从施工方面看，大瑶山隧道具有“长”“大”“难”“新”四大特点。“长”和“大”是指隧道长和断面积大；“难”指施工困难，主要难在穿越的地层破碎，地下水大，以及没有更多可借鉴的经验和资料；“新”是在施工中采用新技术和新设备。施工中，施工人员成功地研究出全断面（面积达80至130平方米）5米深孔光面爆破技术。通常采用的爆破技术，犹如在土堆中放“二踢脚”鞭炮，而光面爆破这种新技术所炸出的隧道表面光洁齐整，而且面积很大，减少了对表面的修整施工环节，因而达到了快速施工的要求。施工人员在施工中还首次运用了光电测距和光电三角高程控制测量新技术进行控制和竖井投点，并首次成功地进行了独头巷道施工通风等。由于在设计和施工中大胆创新，采用科研成果和先进技术，隧道建设比原计划提前3年建成，为今后修建铁路隧道开辟了一条新路。

全球最长的公路双洞隧道

20世纪90年代以来，随着我国公路建设的大发展，公路隧道的建造也获得丰硕成果，修建了不少长隧道、特长隧道和隧道群。在21世纪的前10年中，我国建成总长约185千米的公路隧道，其中千米长以上的公路隧道达160多座，并在设计与施工技术上取得重大突破。这些隧道中，包括世界最长的公路双洞隧道—穿越秦岭山脉的终南山特长公路隧道、世界最大的秦岭隧道群、湖南雪峰山公路隧道等。

秦岭终南山公路隧道是我国自行设计建造的世界最长的双洞单向公路隧道，隧道单洞长18.02千米，双洞长36.04千米，人们驱车行驶15分钟就可穿越秦岭这一天然屏障。有了这一穿越秦岭的隧道，西安至柞水的公路里程由146千米缩短为60千米，行程由3小时缩短为40分钟，大大减少了交通运输费用，经济效益十分显著。这座隧道还是国家高速公路网包头至北海、银川至武汉两条公路西部大通道共用的“咽喉工程”，是沟通黄河经济圈与长江经济圈的交通枢纽。其建设规模居世界第一，也是目前世界上第一座采用双洞单向行驶的特长山岭公路隧道。

作为我国秦岭高速公路示范性工程的终南山公路隧道，是技术标准最高、建设规模最大的高速公路隧道，其独特之处是具有国际领先的防灾救援系统、监控管理系统，以及先进的特殊灯光带和全球口径最大、深度最深的隧道竖井通风工程。

终南山公路隧道在设计上处处体现人性化的理念，如在隧道里专门设置了世界上高速公路隧道最先进的特殊灯光带。这是3个150米长的彩色灯光带，通过不同的灯光色彩和幻灯图案的变化，营造出“蓝天”“白云”“彩虹”等自然景象，再配上隧道内公路两旁的树木花草，构成了一幅幅大自然田园风光，使驾驶员和乘客有身临其境的感觉。这种灯光和图案的变化可以将特长隧道演化成几个短隧道，从而减轻驾驶员在特长隧道内行驶的单调感和焦虑情绪，缓解驾驶疲劳。

终南山公路隧道还拥有世界上高速公路隧道最完备的监控技术装备。隧道每隔125米设罝一台视频监控摄像机，整个隧道两洞共有摄像机288台，是世界上高速公路摄像机安装最密集的隧道。同时，隧道内每隔250米还设置一台视频事件检测器和火灾报警系统，对突发事件采用双系统全方位的自动跟踪监控，并根据事件类型提供有效的救援方案。这些监控设备的设计水平居世界领先地位，其中许多关键技术属国内首创。

后起之秀的地铁隧道

1863年，世界上第一条地铁在伦敦建成通车，标志着城市轨道交通正式诞生。地铁实际就是铁路列车在城市地下隧道行驶，是占用土地和空间最少、运输能力最大、运输速度最快、污染环境最小的理想交通工具，因而被越来越多的世界大都市采用。地铁隧道和陆地隧道基本相同，地铁隧道的规模虽然不如铁路隧道大，但其隧道长，而且城市地下管线多，加之隧道线路交汇多，给施工带来更大困难。1969年，我国在北京建成第一条地铁。到2008年，北京地铁运营里程达200千米，已居世界前列。近几年，我国地铁的运营里程已超过发展地铁最早的欧美国家。在地铁长度世界排名前10名的城市中，我国就占5个。目前，我国已有近50个城市建成或筹建地铁，寸土寸金的都市迎来了地铁发展的黄金时代。

天津地铁是我国大城市建成的第二条地铁。由于天津属于河滩冲击平原地区，地下水非常丰富，这给地铁施工带来很大困难。在天津地铁1号线西站施工过程中，地下水渗漏涌出，造成地铁厢体下沉达40厘米，涌水历经半年未能堵住。这是地铁施工中从未遇到过的难题。

面对这一情况，施工单位专门成立技术攻关小组进行解决。攻关小组采取对地铁厢体的底板进行双液注浆新工艺、新方案，经过对水泥、水玻璃的配料反复比选，确定了最佳凝固时间。经过4昼夜的紧急施工，终于将涌水堵住。这一施工项目为在地铁施工中解决地下涌水难题开创了先河，所获得的宝贵经验在今后的地铁建设中推广应用。

1993年5月，上海建成第一条地铁，是天津之后我国第三个建成地铁的大城市。上海地铁1号线新闸路车站是施工的主要难点。这座车站为矩形二层三跨钢筋混凝土结构，全长226米，宽21.2米，分地面、地下两部分，总建筑面积达1.2万平方米。地下部分采用“连续墙围护明挖法”施工。该工程获上海市市政工程金奖。经过20多年的建设，上海市地铁运营里程已居全国之首，荣获世界之冠。

我国最复杂、最难施工的地铁线路，当属广州地铁5号线工程。它位于人口密集、商业繁华地区，穿越上千栋楼房，7次穿越地质断层地带，6次穿越广（州）茂（名）铁路，两过珠江。施工中，遇到了花岗岩、砂层、淤泥、富水破碎层等几乎所有的不良地质条件。在5号线西段，有上百个犹如陷阱的地下溶洞，它们随时都会“吞掉”施工用的盾构机，造成机毀人亡、路面塌陷和建筑物坍塌等特大事故。这项工程的施工难度在于：一是要在高楼林立的地下深挖近40米，挖出一个建筑面达2.5万平方米的车站；二是在“急转弯”的动物园至杨箕区间，建两条转弯半径只有206米、上下重叠的隧道；三是用暗挖法挖出一個空间建设车站。施工人员在施工中， 因地制宜地采用盾构法、钻爆法、明挖法等施工方法。在施工高峰期，曾有26台盾构机同时作业，这在世界地铁建设史上也是罕见的。施工人员克服重重困难，在施工中创造了“6个世界第一”：建成第一条用盾构机成功穿越溶洞的地铁线路；第一次用盾构机挖出最小曲率半径的隧道；第一次采用先隧道后车站的创新施工方法；第一次在富水砂层进行暗挖钻爆法施工，并成功开挖隧道；第一次用钻爆法对隧道内桩基托换；第一次用网络监测系统进行信息化施工。

快速发展的海底隧道

从海上交通发展的历程来看，海底隧道是跨海峡交通的最佳方式。20世纪30年代以来，世界各国已相继建成跨海和跨海峡海底隧道100余座，其中包括日本于20世纪40年代在关门海峡建成的世界最早的海底隧道，以及英、法两国于1993年联合建成的全长49.26千米的英吉利海峡隧道。

我国海湾、海峡众多，随着经济发展和交通运输日益增长的需要，海底隧道的建造已提上了国家交通建设的日程。2010年4月，我国大陆第一条海底隧道即厦门翔安海底隧道建成通车。这条海底隧道采用钻爆法建成三洞隧道形式，其中两侧行车主洞各设3车道，中洞为服务隧道，主要用于市政管理、检修和逃生。隧道横向宽度17.5米，行车主洞开挖断面最大面积达170平方米，是目前世界上断面最大的海底隧道。隧道在施工中遇到很多困难，而且还需要穿越多处海底风化深槽、疏松土层、透水砂层等不良地质路段。施工人员坚持科技创新，改进传统施工方法，在主洞软弱围岩地带连续6个月月掘进超过60米，刷新了世界特大断面海底隧道的施工纪录。厦门翔安海底隧道的建成，不仅使厦门出入岛形成了从海上到海底的全天候立体交通格局，而且为在复杂地质条件下建设海底隧道提供了宝贵经验。更值得一提的是，这条海底隧道穿越的海域位于台湾海峡，从而为未来的台湾海峡隧道的建设创造了优越条件。

继第一条海底隧道建成通车后，我国大陆第二条海底隧道—青岛胶州湾海底隧道于2011年 6月正式建成通车。它的建成通车，是对青岛发展成为国际大都市的有力支撑。

作为港珠澳大桥重要组成部分的海底隧道，于2018年10月24日正式开通运营。港珠澳大桥建造海底隧道最为关键的一环，是建造外海沉管隧道。这条隧道已成为当今世界上最长（全长6.7千米）和唯一的深埋沉管隧道。在外海沉管隧道工程的建造中，最难的是外海沉管的安装。沉管隧道由33节沉管对接而成，每节沉管长180米，重达8万吨，比一艘航空母舰还要重。沉管最终接头的精准度为毫米级偏差，创造了震撼人心的世界纪录。沉管安装时， 首先要把这个庞然大物用船从工厂运到施工地点， 然后再精准沉放到指定位置， 并与前面的沉管对接。这每一次对接都需要几百人共同协作才能完成。实践表明，沉管海底隧道在40米的水压下“滴水不漏”，打破了海底隧道防水密封性的世界纪录。