【正文】 公路隧道學(xué)科發(fā)展研究報(bào)告（2011）中國(guó)公路學(xué)會(huì)隧道工程分會(huì)2012年4月目 錄一、引言………………………………………………………………………………1二、我國(guó)公路隧道發(fā)展歷史沿革及特征………………………………………3三、國(guó)內(nèi)外公路隧道建設(shè)技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r………………………………………4……………………………………………………4 “十五”以來(lái)西部項(xiàng)目科研成果與突破………………………………………5 勘察設(shè)計(jì)技術(shù)方面…………………………………………………………6 隧道施工技術(shù)方面…………………………………………………………11 隧道設(shè)計(jì)基礎(chǔ)理論方面……………………………………………………12 檢測(cè)評(píng)估、維修加固與養(yǎng)護(hù)管理技術(shù)方面………………………………13 隧道防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)方面…………………………………………………13 總體評(píng)價(jià)……………………………………………………………………14 國(guó)外技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)……………………………………………………16 與國(guó)外先進(jìn)水平的差距………………………………………………………17四、“十二五”公路隧道科技重點(diǎn)突破的方向與技術(shù)………………………30 技術(shù)發(fā)展需求…………………………………………………………………30 重點(diǎn)研究方向及主要目標(biāo)……………………………………………………31 重點(diǎn)研究項(xiàng)目建議……………………………………………………………31公路隧道學(xué)科發(fā)展研究報(bào)告（2011）一、引言我國(guó)是多山國(guó)家，75％左右的國(guó)土都是山地，且江河縱橫，海域?qū)掗?。?0年來(lái)，公路隧道平均每年新建350公里（見(jiàn)圖1），28座水下公路隧道已建成通車，隧道在交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)中起到越來(lái)越重要的作用，同時(shí)在城市建設(shè)中，以節(jié)約土地和保護(hù)環(huán)境為宗旨，城市道路隧道也方興未艾。總體上，公路隧道已由重丘走向深山、由陸域走向水下、由山區(qū)走向城市。面對(duì)地震、火災(zāi)和暴雨等災(zāi)害日益頻發(fā)，面對(duì)高地應(yīng)力、活動(dòng)斷裂、高寒、高海拔和富水等復(fù)雜地質(zhì)條件，面對(duì)保護(hù)環(huán)境和節(jié)約能源等日益增強(qiáng)的建設(shè)理念，面對(duì)我國(guó)跨江海、穿高原等重要戰(zhàn)略通道建設(shè)的實(shí)際需要，公路隧道建設(shè)尚存在突出技術(shù)瓶頸亟待解決。 圖1 近10年來(lái)我國(guó)公路隧道修建公里隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我國(guó)公路的建設(shè)規(guī)模在日益擴(kuò)大，尤其是公路隧道的建設(shè)已進(jìn)入一個(gè)快速發(fā)展的時(shí)期。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2010年底，全國(guó)公路隧道為7384處、其中，特長(zhǎng)隧道265處、長(zhǎng)隧道1218處、。其中，位居世界規(guī)模第一、長(zhǎng)度第二，是我國(guó)公路隧道建設(shè)的標(biāo)志性工程。目前，尚有眾多的特長(zhǎng)隧道正在建設(shè)之中（見(jiàn)表1）。我國(guó)中西部特長(zhǎng)公路隧道 表1No.隧道名長(zhǎng)度(m)位置車道通風(fēng)方式1秦嶺終南山隧道18020陝西223豎井分段縱向式2大坪里隧道12290甘肅222豎井分段縱向式3包家山隧道11500陝西223斜井分段縱向式4寶塔山隧道10391山西22豎斜井送排式縱向通風(fēng)5泥巴山隧道9985四川22斜井+豎井分段縱向式6麻崖子隧道9000甘肅22斜豎井送排+射流風(fēng)機(jī)縱向7龍?zhí)端淼?700湖北22立坑送排+射流風(fēng)機(jī)縱向式8米溪梁隧道7923陜西22左(右)洞單井送排式通風(fēng)9括蒼山隧道7930浙江22縱向式+半橫流式(排煙)10方斗山隧道7581重慶222座斜井送排式縱向通風(fēng)、位于四川省雅西高速公路上的的泥巴山隧道全長(zhǎng)10公里、等等。根據(jù)國(guó)家十一五”發(fā)展規(guī)劃，還將有更多的特長(zhǎng)公路隧道建成通車。圖2 2001~2009年公路工程增長(zhǎng)情況因此，山嶺公路隧道的建設(shè)日益增多。我國(guó)交通運(yùn)輸部發(fā)布的《公路水路交通行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》（表11）中的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)未包含水下公路隧道和城市道路隧道以及香港、澳門和臺(tái)灣地區(qū)的山嶺公路隧道。圖2反映出2001～%，分別是“路”和“橋”，表明公路隧道在山區(qū)公路建設(shè)中的重要地位日益凸顯。表11 隧道與公路的增長(zhǎng)關(guān)系年份高速公路二級(jí)及以上公路隧道總里程/萬(wàn)公里年增長(zhǎng)/萬(wàn)公里總里程/萬(wàn)公里年增長(zhǎng)/萬(wàn)公里總里程/萬(wàn)延米年增長(zhǎng)/萬(wàn)延米占高速公路增長(zhǎng)里程的百分比/%占二級(jí)及以上公路增長(zhǎng)里程的百分比/%200120021320032004200520062007200820092010 二、我國(guó)公路隧道發(fā)展歷史沿革及特征據(jù)交通部統(tǒng)計(jì)，20世紀(jì)50年代，我國(guó)僅有30多座公路隧道。60至70年代，我國(guó)干線公路上曾修建了百米以上的公路隧道。1964年修建的北京至山西原平公路上，修建了兩座200米以上的隧道，已是非常大的工程。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至1979年，我國(guó)公路隧道通車?yán)锍虄H為52公里，數(shù)量為374座。1993年發(fā)展到682座，總長(zhǎng)136公里。隧道平均長(zhǎng)度為199米，均是二級(jí)以下的短隧道為主。進(jìn)入21世紀(jì)的10年來(lái)，我國(guó)公路網(wǎng)交通逐漸穿越崇山峻嶺，向離岸深水延伸，截至2010年底，全國(guó)公路隧道為7384處、其中，特長(zhǎng)隧道265處、長(zhǎng)隧道1218處、。秦嶺終南山隧道、上海崇明隧橋、廈門翔安海底隧道等重大工程相繼建成，是世界上公路隧道最多的國(guó)家。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)鐵路隧道數(shù)量和長(zhǎng)度也已突破7000座和4000公里，均為世界第一。與鐵路、水利和礦山隧道相比，公路隧道在我國(guó)的起步最晚，發(fā)展速度最快，真正意義上的現(xiàn)代公路隧道只有二十幾年的發(fā)展歷史。公路隧道之所以能夠取得如此快速和巨大的成就，這與我國(guó)在鐵路、水利和礦山隧道長(zhǎng)期的技術(shù)發(fā)展積累是密不可分的。正是我國(guó)在二十世紀(jì)后五十年大量的鐵路、水利和礦山隧道的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，為今后修建高速公路隧道奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。與鐵路、水利和礦山隧道相比，公路隧道有其獨(dú)特的特點(diǎn)：1）公路隧道是大跨扁平結(jié)構(gòu)，其跨度遠(yuǎn)大于鐵路和礦山隧道；2）公路隧道穿越的地質(zhì)條件異常復(fù)雜，圍巖穩(wěn)定性差，這是同樣跨度大的水利隧道所不能想象的；3）公路隧道為滿足線形、逃生等需要，采用的結(jié)構(gòu)形式比鐵路隧道復(fù)雜，如：連拱、小凈距、分岔、螺旋隧道等；4）公路隧道為保證行車舒適性、安全性，必須配備復(fù)雜的運(yùn)營(yíng)機(jī)電系統(tǒng)，含：通風(fēng)、照明、消防、監(jiān)控、供配電、救援等系統(tǒng)，這是其他類型隧道所沒(méi)有的。這些特點(diǎn)表明公路隧道的技術(shù)難度更大，也促使公路隧道界必須在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)和養(yǎng)護(hù)方面開(kāi)展大量的開(kāi)拓創(chuàng)新研究工作，解決自己特有的技術(shù)和管理問(wèn)題?？傊?，公路隧道是在汲取鐵路、水利和礦山隧道建造經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，不斷開(kāi)拓創(chuàng)新，高起點(diǎn)、高水平的發(fā)展形成獨(dú)特的公路隧道技術(shù)體系。當(dāng)前，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和運(yùn)營(yíng)的需要，公路隧道趨勢(shì)是越修越長(zhǎng)、越修越寬，技術(shù)越來(lái)越難、越復(fù)雜。公路隧道的修建涉及到了結(jié)構(gòu)、防排水、巖土、地質(zhì)、地下水、空氣動(dòng)力、光學(xué)、消防、交通工程、自動(dòng)控制、環(huán)境保護(hù)、工程機(jī)構(gòu)等十幾個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，是綜合復(fù)合技術(shù)，需要多學(xué)科進(jìn)行聯(lián)合研究、進(jìn)行攻關(guān)。三、 國(guó)內(nèi)外公路隧道建設(shè)技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r為適應(yīng)我國(guó)公路隧道建設(shè)快速發(fā)展的需求，突破和解決重點(diǎn)工程建設(shè)和養(yǎng)護(hù)管理方面面臨的重大需求問(wèn)題，交通運(yùn)輸部自“十五”開(kāi)始，加大了對(duì)公路隧道科研的支持力度，從設(shè)計(jì)、施工、檢測(cè)評(píng)價(jià)、維修加固與養(yǎng)護(hù)管理等各個(gè)環(huán)節(jié)，按需求的緊迫性有計(jì)劃地設(shè)立了一系列科研項(xiàng)目。截至2008年，“十五”和“十一五”期間交通運(yùn)輸部在隧道工程方向設(shè)立西部項(xiàng)目32項(xiàng)（見(jiàn)表2），投入研究經(jīng)費(fèi)約6593萬(wàn)元。涉及隧道設(shè)計(jì)技術(shù)（24項(xiàng)）、施工技術(shù)（14項(xiàng)）、基礎(chǔ)理論研究（2項(xiàng)）、檢測(cè)評(píng)估、維修加固與養(yǎng)護(hù)管理技術(shù)（3項(xiàng)）、防災(zāi)減災(zāi)（4項(xiàng)）。組織調(diào)動(dòng)全國(guó)科研、設(shè)計(jì)、施工等單位參與研究攻關(guān)，針對(duì)隧道建設(shè)和養(yǎng)護(hù)中的難點(diǎn)、焦點(diǎn)和熱點(diǎn)問(wèn)題，形成了一批創(chuàng)新型技術(shù)、工法和裝備，部分成果達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先或先進(jìn)水平，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)諸多空白，對(duì)公路隧道的又好又快發(fā)展起到了保駕護(hù)航的關(guān)鍵作用。山區(qū)高速公路隧道修筑技術(shù)課題一覽表 表2序號(hào)項(xiàng)目名稱承擔(dān)單位負(fù)責(zé)人1黃土地區(qū)隧道的修筑技術(shù)研究甘肅省交通廳工程處康軍2秦嶺終南山特長(zhǎng)公路隧道關(guān)鍵技術(shù)研究陜西省公路局袁雪戡3連拱隧道建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)的研究云南省公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院李志厚4隧道路面結(jié)構(gòu)與材料的研究貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院佘遠(yuǎn)程5雪峰山公路隧道關(guān)鍵技術(shù)研究湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院彭建國(guó)6雙洞小凈距隧道設(shè)計(jì)、施工關(guān)鍵技術(shù)研究四川省交通廳公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院李玉文7公路隧道健康診斷的應(yīng)用技術(shù)研究中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院王華牢8分岔式隧道設(shè)計(jì)施工關(guān)鍵技術(shù)研究湖北滬蓉西高速公路建設(shè)指揮部曹傳林9滬蓉國(guó)道主干線龍?zhí)短亻L(zhǎng)隧道特殊地質(zhì)條件下的關(guān)鍵技術(shù)湖北滬蓉西高速公路建設(shè)指揮部白山云10高海拔地區(qū)復(fù)雜地質(zhì)條件下公路隧道設(shè)計(jì)與施工技術(shù)研究四川省交通廳公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院鄭金龍11公路隧道圍巖分級(jí)指標(biāo)體系與動(dòng)態(tài)分類方法研究西南交通大學(xué)王明年12公路隧道噴射防水層技術(shù)研究重慶交通科研設(shè)計(jì)院劉 偉13公路隧道松馳荷載預(yù)測(cè)理論與預(yù)警系統(tǒng)及設(shè)計(jì)方法研究重慶交通科研設(shè)計(jì)院蔣樹(shù)屏14公路隧道建設(shè)中數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用研究交通部公路科學(xué)研究院王曉晶15單拱四車道公路隧道設(shè)計(jì)優(yōu)化與施工技術(shù)研究湖南省交通科學(xué)研究院張亮16大相嶺泥巴山深埋特長(zhǎng)隧道關(guān)鍵技術(shù)研究四川省交通廳公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院陳樂(lè)生17公路隧道施工重大險(xiǎn)情預(yù)警與應(yīng)急救援技術(shù)研究交通部公路科學(xué)研究院張高強(qiáng)18山區(qū)隧道建設(shè)環(huán)境保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)研究重慶交通科研設(shè)計(jì)院張?zhí)m軍19沿河傍山路段棚洞結(jié)構(gòu)適應(yīng)性及設(shè)計(jì)施工技術(shù)研究重慶交通科研設(shè)計(jì)院黃倫海20西部地區(qū)公路瓦斯隧道設(shè)計(jì)與施工技術(shù)研究四川省交通廳公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院王聯(lián)21烏鞘嶺特長(zhǎng)公路隧道群建設(shè)與運(yùn)營(yíng)安全控制技術(shù)研究甘肅路橋公路投資有限公司牛思勝22重慶地區(qū)高速公路隧道結(jié)構(gòu)安全與健康狀態(tài)標(biāo)識(shí)系統(tǒng)研究 重慶高速公路發(fā)展有限公司杜國(guó)平23寒冷地區(qū)公路隧道凍害雪害防治技術(shù)研究長(zhǎng)安大學(xué)呂康成24西部復(fù)雜環(huán)境條件下隧道洞口段設(shè)計(jì)施工綜合技術(shù)研究長(zhǎng)安大學(xué)陳建勛25連拱隧道建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)的推廣應(yīng)用研究云南省公路勘察設(shè)計(jì)院李志厚26黃土地區(qū)公路隧道修筑技術(shù)推廣應(yīng)用研究甘肅省交通廳工程處康軍27公路隧道超深大斷面豎井工程施工技術(shù)研究中交隧道工程局有限公司 李亞武 28公路隧道抗震及減震技術(shù)研究四川省交通廳公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院 林國(guó)進(jìn) 　29公路隧道單層襯砌結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)研究重慶市交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院鐘明全30公路隧道襯砌結(jié)構(gòu)耐火技術(shù)研究重慶交通科研設(shè)計(jì)院林志31高速公路螺旋型曲線隧道營(yíng)運(yùn)安全控制技術(shù)研究四川雅西高速公路有限責(zé)任公司何剛32多斷層、富水巖溶地區(qū)特長(zhǎng)公路隧道修建關(guān)鍵技術(shù)及防災(zāi)救援方案研究與應(yīng)用陜西省交通建設(shè)集團(tuán)公司楊育生 “十五”以來(lái)西部項(xiàng)目科研成果與突破為解決我國(guó)中、西部困難復(fù)雜地區(qū)公路隧道勘察設(shè)計(jì)技術(shù)與方法面臨的挑戰(zhàn)，交通運(yùn)輸部針對(duì)公路隧道、尤其是西部地區(qū)公路隧道建設(shè)和養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，把握行業(yè)熱點(diǎn)問(wèn)題和國(guó)際前沿技術(shù)，在基礎(chǔ)理論研究、應(yīng)用技術(shù)研發(fā)、成果應(yīng)用轉(zhuǎn)化與推廣等方面設(shè)立了多個(gè)重點(diǎn)科研攻關(guān)項(xiàng)目，同時(shí)在支持國(guó)家重點(diǎn)工程建設(shè)項(xiàng)目中有針對(duì)性地布局了大量的專題性研究?！笆濉币詠?lái)，西部課題在山區(qū)高速公路隧道修筑技術(shù)領(lǐng)域開(kāi)展的主要工作有：1）復(fù)雜水文地質(zhì)和工程地質(zhì)環(huán)境下（斷層、巖溶、富水、瓦斯等）的隧道建造技術(shù)；2）特長(zhǎng)隧道（群）通風(fēng)、防災(zāi)和監(jiān)控技術(shù)；3）非常規(guī)隧道（大跨度、小凈距、連拱、分岔、螺旋隧道、棚洞、大斷面豎井等）設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)技術(shù)；4）高寒地區(qū)公路隧道建造技術(shù)；5）隧道施工過(guò)程中的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)；6）公路隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)控和診斷技術(shù)；7）黃土地區(qū)隧道修筑技術(shù)；8）隧道建設(shè)的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用；9）隧道新型設(shè)計(jì)理論和方法（抗震設(shè)計(jì)、單層襯砌、圍巖荷載和分級(jí)等）；10）新材料、新技術(shù)和新工藝的應(yīng)用研究（噴射防水層、太陽(yáng)能照明等）?？傮w而言，一大批重大科研項(xiàng)目和重大工程的完成表明，制約我國(guó)特長(zhǎng)公路隧道建設(shè)與運(yùn)營(yíng)的技術(shù)瓶頸已經(jīng)取得了突破，公路隧道的設(shè)計(jì)水平已接近國(guó)際先進(jìn)水平，部分達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，施工技術(shù)有了重大進(jìn)步，解決了：1）隧道選型；2）隧道安全快速施工；3）特長(zhǎng)隧道通風(fēng)、照明、運(yùn)營(yíng)安全控制。取得了一系列的技術(shù)成果與突破，并提煉為共性技術(shù)，為國(guó)家重點(diǎn)工程項(xiàng)目建設(shè)、行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制修訂、隧道行業(yè)的整體技術(shù)進(jìn)步發(fā)揮了重要的、積極的作用。以交通運(yùn)輸部西部交通建設(shè)科技項(xiàng)目為例簡(jiǎn)要介紹如下： 勘察設(shè)計(jì)技術(shù)方面我國(guó)西部地區(qū)多為山區(qū)，自然地理?xiàng)l件惡劣，高速公路隧道修建面臨眾多難點(diǎn)問(wèn)題，依托山區(qū)高速公路隧道建設(shè)的實(shí)際需求，科技工作者們重點(diǎn)就特殊結(jié)構(gòu)形式和西部特殊自然環(huán)境下公路隧道設(shè)計(jì)、特大公路隧道工程配套技術(shù)等方面立題開(kāi)展了研究。2001～2008年西部交通科技項(xiàng)目山嶺公路隧道設(shè)計(jì)與施工技術(shù)方面課題一覽表 表3序號(hào)項(xiàng)目類別及名稱實(shí)施年限特殊結(jié)構(gòu)形式公路隧道