【正文】 施工的山區(qū)隧道 5000Km，待開工的山區(qū)隧道 5000Km。 中國隧道及地下工程修建技術(shù) 中國工程院院士 王夢恕 主 要 內(nèi) 容 中國是世界上隧道發(fā)展強(qiáng)國 一 隧道及地下工程建設(shè)理念 二 隧道及地下工程設(shè)計理念 三 鉆爆法施工技術(shù) 四 掘進(jìn)機(jī)法施工技術(shù) 七 淺埋暗挖法施工技術(shù) 五 明挖法施工技術(shù) 六 盾構(gòu)施工技術(shù) 八 沉埋管段法施工技術(shù) 九 輔助工法 十 隧道及地下工程建設(shè)風(fēng)險管理 十一 一、中國是世界上隧道發(fā)展強(qiáng)國 中國是世界隧道和地下工程最多、發(fā)展最快、水文地質(zhì)及結(jié)構(gòu)形式最復(fù)雜的國家 我國鐵路隧道截止 2022年已營業(yè)線路的隧道 5941座 ， 總長 3750km為世界第一 ， 目前正在開工建設(shè)的鐵路隧道超過 4700km， 2022年以后開工建設(shè)的隧道將超過 9000km。如蘭渝鐵路線路長 800Km，其中隧道長度占 600Km，被稱為地下鐵路。高速公路必須進(jìn)入山區(qū)修建，少占良田。 我國公路隧道已有長足的發(fā)展 ，對圍巖動態(tài)量測反饋分析技術(shù) 、 組合式通風(fēng)技術(shù) 、 運(yùn)營交通簡易監(jiān)控技術(shù) 、 新型防水 、 排水 、 堵水技術(shù) 、 圍巖穩(wěn)定技術(shù) 、 支護(hù)及襯砌結(jié)構(gòu)技術(shù)等都有許多工程實例 、業(yè)績和成果 ， 其中大部分成果已處于國內(nèi)領(lǐng)先水平 ， 還有一些成果已達(dá)到國際先進(jìn)水平 。 平面位置圖 隧道埋位置圖 隧道埋深位置圖 上海地區(qū)多條水底隧道穿越黃浦江 均采用雙向四通道，盾構(gòu)法施工，效果很好，兩端接線容易，方便市民。 方案 1 方案 2 臺灣海峽海底地形圖 44 2030年前后發(fā)展展望 煙大跨海通道 跨海長 100余公里，將煙臺至大連通道縮短了 1600余公里，是沿海通道的重要組成部分。 在建設(shè)全過程中應(yīng)對可研階段、初步設(shè)計階段、施工階段、運(yùn)營階段進(jìn)行全方位工程風(fēng)險、環(huán)境等分析。利用二線導(dǎo)洞快速施工 +橫通道模式取消斜井。采用在洞內(nèi)橫通道之間設(shè)置射流風(fēng)機(jī)（ 15— 30KW/臺）， 風(fēng)機(jī)本身產(chǎn)生高速氣流（ 30米／秒）的卷吸作用，產(chǎn)生很大的壓力差，從而強(qiáng)迫誘導(dǎo)大量新風(fēng)，在 U型風(fēng)道中產(chǎn)生單向巨大風(fēng)流，達(dá)到換氣目的。 若一定要用單洞雙線隧道，不設(shè)平導(dǎo)，采用無軌運(yùn)輸，設(shè)計長度應(yīng) ≤ 7Km；不設(shè)平導(dǎo)，有軌運(yùn)輸，設(shè)計極限長度應(yīng) ≤ 15Km，設(shè)備投入比無軌多 ，綜合全面比較，該方案風(fēng)險大，不省錢。不設(shè)斜豎井施工，可增設(shè)多條平導(dǎo)和橫洞。 采用平行雙洞射流通風(fēng)模型，可解決長大隧道施工通風(fēng)難題。噴混凝土后的網(wǎng)構(gòu)拱架承受 10倍荷載，工鋼則承受 4倍荷載；工剛后部混凝土噴不上，滲漏水；耐久性好；便宜省鋼材；安裝容易；宜和小導(dǎo)管、鎖腳錨管結(jié)合 。有鋼拱架區(qū)段不設(shè)臨時錨桿。 大變形、大地應(yīng)力地段采用圓形輪廓及襯砌是最簡單的方法。 按無軌運(yùn)輸、雙洞、射流巷道式通風(fēng)實現(xiàn)特長隧道無斜豎井設(shè)計和施工。 大跨施工應(yīng)選擇變大跨為小跨的施工方法，如 CD法、雙 CD法、 CRD法、雙側(cè)壁法。 隧道頂部允許塌方空洞存在，拱頂上方要有2m土厚保護(hù)。與鉆爆法、淺埋暗挖法相比，經(jīng)濟(jì)效益要低 10倍左右。 （ 2）支護(hù)結(jié)構(gòu) ①開敞式 TBM用復(fù)合式襯砌，最易適應(yīng)不同地層和水量；支護(hù)壽命長，可確保 100年，出事故維護(hù)方便。 ， 單臂掘進(jìn)機(jī)開挖 ，地層較好 ， 無水處采用 。 ：指硬巖地層，開口率僅在 30％左右。 水底公路隧道盾構(gòu)直徑的確定 （ 1）雙向 4車道 國內(nèi)外成功的水底公路隧道盾構(gòu)直徑多 右，實踐證明，制造、施工及運(yùn)營風(fēng)險較小；較經(jīng)濟(jì)（ /臺）。 二次模筑 薄管片 薄管片 +二次模筑 =復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)。 （ 二 ） 鉆爆法施工必備的條件 機(jī)械設(shè)備必須配套形成作業(yè)線 ， 隧道的安全 、 優(yōu)質(zhì) 、 快速施工的關(guān)鍵在于機(jī)械設(shè)備的投入 ， 投入量起碼是工程造價的 25%左右 ， 機(jī)械投入量所產(chǎn)生的產(chǎn)值一般為 5~10倍機(jī)械的投入造價 。 從安全出發(fā) ， 必須先噴后錨 。 可以選用整體車架式 ， 也可以選用鉸接車架式 。如果短時間內(nèi)實在無法解決加裝廢氣凈化裝置的話，應(yīng)加大洞內(nèi)通風(fēng)量作為補(bǔ)償。 （ 2）設(shè)計采用 8字形格柵拱架，做到在 x， y兩個方向?qū)崿F(xiàn)等強(qiáng)度、等剛度、等穩(wěn)定度，取代工字鋼，并進(jìn)行了系統(tǒng)室內(nèi)外加載破壞試驗，網(wǎng)格拱架噴射混凝土提高 10倍，承載力、工字鋼則提高 4倍。 （ 9）拓寬淺埋暗挖法在有水、不穩(wěn)定地層中應(yīng)用時，要采用以注漿堵水為主，以降水為輔的原則。城市地鐵工程及其他地下工程采用明挖法施工對環(huán)境影響較大，應(yīng)慎重選用。 TBM由八大主要技術(shù)系統(tǒng)組成 刀盤 。實踐證明，掘進(jìn)斷面越大，用泥水加壓式盾構(gòu)機(jī)的效果越好。 北京西三環(huán)向東四環(huán)內(nèi)地層粒徑大致如此。 盾構(gòu)整機(jī)八大構(gòu)成系統(tǒng) 液壓傳動系統(tǒng) 電氣控制系統(tǒng) 集中潤滑系統(tǒng) 同步注漿系統(tǒng) 盾尾密封系統(tǒng) 地面監(jiān)控系統(tǒng) 發(fā)泡加泥系統(tǒng) 油溫冷卻系統(tǒng) 整機(jī)七項支持技術(shù) 土壓平衡自動控制技術(shù) 襯砌拼裝遙控技術(shù) 刀盤驅(qū)動密封技術(shù) 注油潤滑技術(shù) 盾構(gòu)姿態(tài)態(tài)控制技術(shù) PLC程序控制技術(shù) 施工數(shù)據(jù)管理技術(shù) 九 沉埋管段法施工技術(shù) 沉管法施工技術(shù)：沉埋管段法；懸浮管段法 淺埋管段建設(shè)關(guān)鍵技術(shù) 干塢制造 管段制造 通風(fēng)豎井施工 水下基槽開挖 浮運(yùn)與就位 接頭聯(lián)接方式 注漿 回填與防護(hù) 引道的淺埋暗挖法施工技術(shù) 十 輔助工法 注漿法（單液、雙液）；管棚法；超前小導(dǎo)管法；水平旋噴法；凍結(jié)法；降水法（輕型井點、深井泵降水）；降水回灌法。 線路與隧道設(shè)置 線路與隧道設(shè)置原則應(yīng)遵守在丘陵地帶以中 、短隧道群為主 ， 盡量取代半填半挖式的線路 。 （ 2）隧道洞口應(yīng)選在從山梁上突凸處進(jìn)洞，切勿沿溝凹處進(jìn)洞，造成洞口引線處在深路塹之間，從水文、地質(zhì)條件評價，這都是最不利的斷層發(fā)育帶，給設(shè)計、施工、運(yùn)營會帶來許多長久性的災(zāi)害。一次支護(hù)設(shè)計荷載應(yīng)考慮全部土壓力和部分水壓水，當(dāng)變位穩(wěn)定后可施作二次襯砌。 隧道設(shè)計從安全出發(fā)不應(yīng)設(shè)計上下行共用一個隧道的做法，上下行應(yīng)分洞設(shè)置，兩洞之間的聯(lián)絡(luò)通道，尤其車輛通道應(yīng)適當(dāng)加密，以利防災(zāi)和調(diào)頭，通道兩端暢通，不設(shè)防風(fēng)門、該門對通風(fēng)作用不大，反而影響防災(zāi)。 我國有近三分之二的巖溶地區(qū) ， 必須重視 。 輔助工法應(yīng)正確選用 長管棚是公路愛采用的進(jìn)洞方法，但洞內(nèi)是不適宜，應(yīng)以小導(dǎo)管為主。 應(yīng)分期 、 分批 、 安裝通風(fēng)設(shè)備 一般一公里以下的隧道不設(shè)通風(fēng)和照明，用自然風(fēng)、活 風(fēng)、反光石是能實現(xiàn)節(jié)約運(yùn)營的要求，經(jīng)濟(jì)風(fēng)險可化成零風(fēng)險。 建議和意見 。 曝光 1：借工程之名搞不正之風(fēng)、搞腐敗，導(dǎo)致搞豆腐渣工程的教訓(xùn)是深刻的； 曝光 2：不遵守合同，以權(quán)代管，以權(quán)壓人，不尊重科學(xué)，亂壓價、包死材料漲價視而不見，追求不合理工期不管施工單位的盈利和死活，將利潤空間壓縮到了干的越多，虧的越多，不及時驗工計價，拖欠施工款相當(dāng)嚴(yán)重，這是造成拖欠農(nóng)民打工款的主要原因之一，國家重點青藏鐵路工程也有類似發(fā)生，實感不該，甲方個別人的人性、理性已到了不可容忍的地步，試想這叫什么管理，根本談不上管理，可稱為霸權(quán)管理。這種領(lǐng)導(dǎo)實屬光輝自己，實質(zhì)在透析企生命，作為甲方也讓中標(biāo)，這也叫工程管理！實屬名利管理。 ，施工方案由施工單位確定，甲方牽頭，設(shè)計、監(jiān)理進(jìn)行完善，做到及時修改、及時實施?；厥桩?dāng)今世界土木工程給人類帶來了幸福，也帶來了許多遺憾，由于匆忙上項目，不遵守真正行業(yè)專家的意見，不重視、違背了環(huán)境效益第一，社會效益第二，工程本身投資效益是第三的次序和關(guān)系，追求新奇、獨(dú)特，世界第一而出現(xiàn)許多讓后人感到遺憾的工程，如國家大劇院追求獨(dú)特，建成后與周圍不協(xié)調(diào)，很難看，維護(hù)運(yùn)行費(fèi)很高，平均每天要投入 100萬元，文娛演出的設(shè)備，人工最低票價不能低于 500元 /每票，再加演出費(fèi)老百姓能看得起嗎？這叫貴族大劇院更確切，真不知當(dāng)初修建的初衷是什么？ 工程給后代留下遺產(chǎn)，不要留下遺憾 許多大樓蓋的起用不起，上海金茂大廈一天的運(yùn)營費(fèi)也要 50萬元；北京市在聽取人大代表和院士建議后，開始對奧運(yùn)賽館工程進(jìn)行瘦身審查，取消了五棵松籃球場和需耗資 ，破壞環(huán)境 30m高 100多米長的大屏幕，并對外形象個爛柿子的奧運(yùn)主館，將能活動自重達(dá) 頂棚取消的做法是很正確的、明智的。 曝光 8：世界銀行貸款追求沒有標(biāo)底不合理低價中價，中標(biāo)額低于概預(yù)算一倍左右，美其名和國際接軌，不知世界銀行是否懂工程建設(shè)之大忌是什么？可謂之盲目低造價工程管理。施工中優(yōu)化設(shè)計、修改設(shè)計是正常的，這種修改有利于工程的質(zhì)量和合理性。并且應(yīng)嚴(yán)格按安全、質(zhì)量、環(huán)保是第一，工期進(jìn)度是第二的次序安排建設(shè)，最后要落實到設(shè)計、施工單位應(yīng)有經(jīng)濟(jì)效益可得，甲方也能在限額內(nèi)圓滿得到一個很好的精品工程，五項指稱的次序是符合科學(xué)發(fā)展觀的。對于大于 3km以上的長隧道，應(yīng)改善通風(fēng)的計算方法，通過實測，以確定合理的通風(fēng)方式，豎井采用分半進(jìn)風(fēng)和抽風(fēng)的設(shè)計是不好的，隔板受力復(fù)雜，適用壽命不易保證，大型風(fēng)機(jī)耗電嚴(yán)重，都需認(rèn)真研究，一般 6km長的隧道，目前裝機(jī)容量達(dá)到 5000kw左右，其運(yùn)營經(jīng)濟(jì)風(fēng)險是較大的。管棚直徑不宜過大，目前地鐵有向大直接發(fā)展的不好趨勢，通過計算和工程實踐，當(dāng)管棚直徑超過 125mm時，對仰止變形已不明顯，反而浪費(fèi)。 必須進(jìn)行信息化施工 量測是安全、優(yōu)質(zhì)建成隧道工程的重要手段，通過量測可及時檢查施工方法是否妥當(dāng)、設(shè)計參數(shù)是否合理，各施工工序是否正確。所以，把精力集中到方案設(shè)計、概念設(shè)計上來，跳出因方案陳舊又使材料消耗指標(biāo)過高、結(jié)構(gòu)安全度過低的設(shè)計誤區(qū)。 從環(huán)保出發(fā)，從保護(hù)水資源出發(fā)，尤其不能因施工降低了地下水位而影響人居和農(nóng)田時，必須采用“以堵為主，限排為輔”的防水設(shè)計原則，二次襯砌應(yīng)按折減后的水壓力進(jìn)行設(shè)計。 尤其在軟弱地層段 、 城市隧道洞口場地緊張段等地 ， 更應(yīng)遵守 。 沿溝選線采用以橋代路，不破壞環(huán)境為宜。隨著隧道的增多，和水文地質(zhì)復(fù)雜性不確定性的存在，如何優(yōu)質(zhì)、快速、安全建成而不留隱患進(jìn)行運(yùn)營，需進(jìn)行全方位、安全風(fēng)險性、可靠性評估。 不能加滾刀，刀頭形式及數(shù)量較少。 (e) 泥水加壓盾構(gòu)存在盾尾的漏水以及難以確認(rèn)開挖面狀態(tài)等缺點，還需要較大的泥水處理場地。 2. 土壓平衡盾構(gòu)不是全能的，應(yīng)同時考慮選用泥水盾構(gòu) 泥水盾構(gòu) 土壓盾構(gòu) （ 1）土壓平衡盾構(gòu)的考慮 不穩(wěn)定的粉砂是最適合使用土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)。 明挖法基坑施工原則：做好地下水的處理；合理選擇圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式；合理選擇圍護(hù)結(jié)構(gòu)入土深度；合理選擇支撐體系；控制開挖時空效應(yīng)；嚴(yán)格控制基坑周圍超載和動