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中国公路桥梁隧道现状与发展前景

归档日期:09-20       文本归类:公路运输      文章编辑:爱尚语录

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  我国是多山国家,75%左右国土都是山地,且江河纵横,海域宽阔。近10年来,公路隧道平均每年新建350km(见图1),28座水下公路隧道已建成通车,它在交通基础设施的建设中,起到越来越重要的作用,同时在城市建设中,以节约土地和保护环境为宗旨,城市道路隧道也方兴未艾。总体上,公路隧道已由重丘走向深山、由陆域走向水下、由山区走向城市。面对地震、火灾和暴雨等灾害日益频发,面对高地应力、活动断裂、高寒、高海拔和富水等复杂地质条件,面对保护环境和节约能源等日益增强的建设理念,面对我国跨江海、穿高原等重要战略通道建设的实际需要,公路隧道建设尚存在突出技术瓶颈亟待解决。

  我国最早的交通隧道始于公元66年建成的陕西古褒斜道上的石门隧道。建国后,上20世纪50年代,我国仅有公路隧道30多座,总长2.5公里。60至70年代,我国在干线公路开始修建一些百米以上的隧道,但标准很低。80年代后期,我国才真正开始兴建高速公路和高速公路隧道。90年代开通的成渝高速公路的中梁山隧道、缙云山隧道,把我国公路隧道单洞长度提高到 3 000 m 以上,并在处理通风、塌方、瓦斯、地下水和营运管理与交通监控技术等方面取得了突破性进展,为我国今后修建山岭长大公路隧道积累了一些宝贵经验;90 代末,通车的四川省川藏公路上二郎山隧道(长 4160m)、四川广安地区华蓥山公路隧道(长 4634km)、云南楚大高速公路的九顶山隧道(长3204m)开创了我国山岭长大隧道的建设史;广州珠江沙面水下公路隧道建成通车和上海穿越黄浦江江底隧道(长度超过 3000 m)标志着我国水下沉埋隧道修建技术达到了新的水平;重庆铁山坪路隧道双线 m )、北京至八达岭高速公路的谭峪沟隧道、 重庆市川黔公路的真武山隧道;辽宁沈大高速公路韩家岭隧道 (亚洲最宽的四车道公路隧道)等 ,应当说, 目 前我国公路隧道的施工技术水平已接近国际先进水平,部分已达到国际领先水平。

  进入21世纪10年来,我国公路网交通逐渐向崇山峻岭穿越,向离岸深水延伸,截止2010年底,全国公路隧道为7384处、512.26万米,其中,特长隧道265处、113.80万米,长隧道1218处、202.08万米。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,根详见附件。

  我国是个多山国家,75%左右国土都是山地或重丘,且江河纵横,海域宽阔。近十年来,公路网交通逐渐向崇山峻岭穿越,向离岸深水延伸,山岭公路隧道以年均350公里的速度增长,28座水下公路隧道也已建成通车;同时,在城市建设中,以节约土地和保护环境为宗旨,城市道路隧道方兴未艾,地下互通立交也应运而生。总体上,公路隧道的建设已进入快速发展时期,其建设成就表现为基础理论日趋成熟,研究手段日益全面,勘测设计技术日益先进,建设规模日益宏大,结构型式日趋丰富,施工技术迈进机械化,材料日益先进,装备渐趋完备等。

  从20世纪70年代末开始,随着“新奥法”原理的引入和推广,公路隧道技术人员逐渐注意到隧道围岩为“三位一体”(产生荷载、承载结构和建筑材料)的特性,并通过控制爆破、锚喷支护和现场监测等手段成功应用,提高了我国的公路隧道建设水平;而且在实践中也对新奥法进一步发展,特别是结合我国公路隧道建设国情,在基础理论方面开展了进一步的探索研究,如浅埋暗挖法等。

  早期,工程类比法和经典力学解析法是公路隧道的主要研究方法。然而,隧道一旦遇到复杂工程地质条件,或形成特殊断面结构时,一方面难以找到类似工程先例可以借鉴,难以找到适合的经典力学解析模型可以应用;另一方面,仅凭上述方法也无法确保合理性与准确性。因此,随着各项技术的发展,借助计算机对隧道工程进行全过程数值模拟的研究方法逐渐得到了广泛应用。作为近代科学主要研究手段的实验法,无疑也是极其重要的研究方法。它是隧道工程研究中的一个强有力武器,可以弥补数值仿真分析方法的不足,二者相辅相承。总体上,工程类比法、经典解析法、数值模拟法和实验法构成了隧道工程的研究方法体系,特别是后两者已成为解决重大技术难题的主要有效手段。

  公路隧道勘测设计水平有了较大提高。首先是地质勘察手段的进步,如现代物探工具和高速地质钻机的使用。在初测地质勘查和施工阶段地质超前预报工作中普遍采取了地震波反射法、声波反射法、红外线探水法和地质雷达等。各种地质勘察方法的综合,使得地质情报的可靠度有了较大的改进;在设计理念方面,环保意识有所加强,施工前预设计、施工阶段信息化反馈动态设计的原则得到了推广;由于计算机技术的采用,隧道围岩、结构、地层和临近构筑物的受力、变形及破坏的数值分析,为设计提供了量化依据;计算机辅助设计(CAD)手段的普及,使绘图工作的状况大为改观。在以上进步的基础上,公路隧道设计质量有了很大提高。

  隧道建设规模主要表现为众多超特长隧道和超大跨扁平隧道的建设。据不完全统计,目前国内的特长公路山岭隧道(含在建)已达到179座,其中,双洞四车道、全长18.02公里的陕西秦岭终南山公路隧道,已于2007年10月建成通车,是世界双洞规模世界第一的公路隧道,为超特长公路隧道建设技术的典型代表。对于大跨扁平隧道,双洞六车道隧道国内已建成近百座,其建设技术已基本成熟;双洞八车道公路隧道也相继建成了数座,2004年建成通车的辽宁韩家岭隧道是我国第一座单洞四车道公路隧道,2006年建成的深圳雅宝隧道最大开挖宽度21.1m,最大开挖高度13.7m,是我国第一座投入运营的双洞八车道公路隧道,2008年10月,国内最长双洞八车道隧道——广州龙头山隧道也竣工通车,近日河南、新疆等地也在开展双洞八车道公路隧道的建设。

  早期公路隧道普遍采用双洞分离式的结构型式。但因种种条件限制,很多情况下双洞隧道左右线间距往往不能满足建设需求,因此出现了连拱式和小净距式的隧道结构型式。此外,伴随着桥隧相连和实现地下互通等特殊条件或功能的技术要求的出现,分岔式隧道结构型式、桥隧混合结构型式、地下立交结构型式的工程实践也日益增多。

  对于连拱隧道,其中墙型式已从最初的整体式直中墙到夹心式直中墙,再发展到夹心式曲中墙;从对称连拱隧道发展到不对称连拱隧道,甚至无中墙;从全暗或全明连拱隧道发展到明暗组合的连拱隧道。相对连拱隧道而言,小净距隧道因其工程风险较小、造价相对较低等优点,也逐步得到了广泛应用。2004年建成通车的京福高速公路福州段小净距隧道群,将14座连拱隧道变更为小净距隧道,是国内首次大规模推广小净距隧道的建设工程。

  为解决桥隧紧邻问题,新开发了一种结构型式——分岔式结构,其结构型式可分为两类:第一类依次由洞口的连拱结构段、小净距结构段,逐渐过渡为正常的双洞分离式结构;第二类洞口段先设置为四车道大拱,然后逐渐过渡为连拱隧道、小净距隧道,最后转变为标准的双洞分离隧道。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、拍盘隧道等均是典型工程。特别是拍盘隧道,为适应整幅桥型结构伸入隧道,开发形成了特殊的上下双层桥隧混合共建结构,最大开挖跨径达25.77m,矢跨比0.35,断面面积达346.6m2。

  由于地下互通式立交可减少拆迁、保护环境,并可直接实现地下隧道之间或地下隧道与地面道路之间的交通转换,因此该型结构近年来也应运而生。厦门市机场路一期工程的万石山隧道与钟鼓山隧道的完全互通,是我国第一座采用暗挖地下立交结构型式的隧道,并已于2008年9月建成;该段落既有平面分岔结构,又有上下交叉结构,单洞最大开挖跨度达25.89m,小净距段中夹岩厚度仅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,还首次把地下立交结构引入到水下隧道工程中。

  由于相关研究的不断深入与工程实践的迫切需要,使得小净距隧道的中夹岩厚度、连拱隧道的中隔墙厚度的极限值不断被刷新,并伴随着一批新结构型式的开发与实践,丰富了隧道的结构型式,增强了隧道工程的生命力。

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