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長(zhǎng)大公路隧道設(shè)計(jì)建造的難題與創(chuàng)新探索
時(shí)間:2024-11-07 來(lái)源:《中國(guó)公路》雜志2024年第20期 分享:
我國(guó)在高寒高海拔、高地應(yīng)力軟巖、富水巖溶、高地溫、強(qiáng)巖爆、高瓦斯等地區(qū)修建了一大批重難點(diǎn)公路隧道工程,也提出了諸多隧道修建理念、設(shè)計(jì)方法和施工技術(shù)。
20多年來(lái),我國(guó)公路的建設(shè)發(fā)展十分迅速,公路隧道的建設(shè)也隨著公路建設(shè)和道路等級(jí)的提高不斷向長(zhǎng)大發(fā)展。截至2023年底,我國(guó)投入運(yùn)營(yíng)的10公里以上公路隧道有25座,正在建設(shè)的有31座。公路隧道工程建設(shè)的技術(shù)進(jìn)步不僅體現(xiàn)在隧道長(zhǎng)度、斷面跨度的增長(zhǎng),還體現(xiàn)在克服復(fù)雜地質(zhì)條件和惡劣氣候環(huán)境帶來(lái)的影響。隨著交通強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略和“一帶一路”倡議的實(shí)施推進(jìn),我國(guó)在高寒高海拔、高地應(yīng)力軟巖、富水巖溶、高地溫、強(qiáng)巖爆、高瓦斯等地區(qū)修建了一大批重難點(diǎn)公路隧道工程,也提出了諸多隧道修建理念、設(shè)計(jì)方法和施工技術(shù)。隨著工程的推進(jìn),在隧道地質(zhì)勘察、設(shè)計(jì)、特長(zhǎng)公路隧道防災(zāi)救援、運(yùn)維中也涌現(xiàn)出很多問(wèn)題和挑戰(zhàn)亟需解決。
▲施工人員正在G4216四川沿江高速宜金段清平2號(hào)隧道拱架焊接。楊捷 攝
長(zhǎng)大公路隧道建設(shè)面臨的問(wèn)題
長(zhǎng)大公路隧道建設(shè)往往受勘探地形或自然條件限制,特別是山區(qū)長(zhǎng)大、深埋、復(fù)雜地質(zhì)條件下的公路隧道,如果在勘察中僅采用地質(zhì)調(diào)繪、鉆探等手段,很難在短時(shí)間內(nèi)查清其工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件。由此可見(jiàn),傳統(tǒng)勘察技術(shù)已無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代建設(shè)工程的實(shí)際需求。

隨著隧道長(zhǎng)度、斷面和跨度的增長(zhǎng),復(fù)雜的地質(zhì)條件和惡劣的氣候環(huán)境帶來(lái)了很多需要克服的技術(shù)難題,比如高寒高海拔、高地應(yīng)力軟巖大變形、強(qiáng)巖爆、高地溫、高瓦斯、富水巖溶等。
受地形地貌、地表構(gòu)造物及地下空間資源開(kāi)發(fā)需求等影響,隧道改擴(kuò)建和復(fù)雜結(jié)構(gòu)隧道工程逐年增多,超大斷面隧道、超小凈距隧道、疊層隧道、螺旋隧道、地下立交等帶來(lái)了許多需要進(jìn)一步研究和突破的問(wèn)題。
高速公路隧道交通組成客貨混雜、交通主體差異性較大、事故發(fā)生隨機(jī)性高,防災(zāi)救援存在狹長(zhǎng)密閉空間,事故高溫和煙霧影響范圍大、外界救援難,以及到達(dá)并早期處理事故、管控和救援不及時(shí)易發(fā)生次生事故和二次災(zāi)害,隧道內(nèi)滯留人員多,疏散路徑長(zhǎng)且途徑較少等特點(diǎn)。
在物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)迅速發(fā)展的背景下,長(zhǎng)大公路隧道建設(shè)和運(yùn)維技術(shù)也需要快速提升,以新一代信息技術(shù)與行業(yè)深度融合為核心,實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道日常監(jiān)控、事故應(yīng)急、安全監(jiān)測(cè)、節(jié)能減排、日常養(yǎng)護(hù)等業(yè)務(wù)的全方位管理。
長(zhǎng)大公路隧道建設(shè)的創(chuàng)新探索
隧道勘察技術(shù)創(chuàng)新
超長(zhǎng)距離“水平鉆”勘探技術(shù) 利用定向鉆沿設(shè)計(jì)隧道軸線鉆進(jìn),通過(guò)間斷取芯、全程巖屑采集、涌水量觀測(cè)、綜合測(cè)井、孔內(nèi)電視等方法,并綜合分析鉆進(jìn)過(guò)程中的鉆壓、泵量、扭矩、鉆速等技術(shù)參數(shù),獲取沿隧道軸線上各部位的相關(guān)參數(shù),如巖石成分、完整性、抗壓強(qiáng)度、圍巖級(jí)別劃分等更為詳細(xì)的地質(zhì)資料。例如,G0711新疆烏魯木齊至尉犁高速天山勝利隧道在通過(guò)F6博羅科努—阿其克庫(kù)都克斷裂帶前,采用水平定向鉆長(zhǎng)距離取芯勘察探測(cè),最長(zhǎng)鉆孔距離達(dá)2271米,巖芯采取率達(dá)84.6%。

“空、天、地”三位一體化綜合勘察新技術(shù) 三位一體化綜合勘察新技術(shù)采用高分辨率航天航空遙感、無(wú)人機(jī)勘測(cè)、多孔對(duì)井間電磁波成像、輕便型全液壓鉆探及超深孔多參數(shù)原位測(cè)試等勘察新技術(shù)。國(guó)道575線新疆巴里坤至哈密公路東天山隧道初步設(shè)計(jì)采用的綜合勘察技術(shù),川藏鐵路雅安至林芝段融合應(yīng)用“空、天、地”三位一體化綜合勘察新技術(shù),開(kāi)創(chuàng)了高原復(fù)雜地質(zhì)條件工程勘察先河。
隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù) 隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)是利用地質(zhì)勘察技術(shù)對(duì)掌子面前方的地質(zhì)情況及不良地質(zhì)體的性質(zhì)及位置進(jìn)行探測(cè)、分析,并預(yù)測(cè)可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn),提前做好防治措施,從而達(dá)到隧道施工防災(zāi)、減災(zāi)的目的。隧道施工的鉆爆法超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)已研發(fā)出多種技術(shù)方法,總體可歸納為地質(zhì)分析法類(lèi)和物探法類(lèi)。
傳統(tǒng)的地震波法設(shè)備(TSP、HSP、TGP、TRT)對(duì)地下水探測(cè)的能力非常有限,TGS360pro地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)解決了地震波法難以探測(cè)水文情況這一技術(shù)難題,相比于一般的地震波超前地質(zhì)預(yù)報(bào)法,其對(duì)含水體識(shí)別度有所提高。隧道瞬變電磁探測(cè)方法對(duì)含水體響應(yīng)敏感,國(guó)內(nèi)研究者已提出了隧道環(huán)境中瞬變電磁的解譯方法。
隧道土建設(shè)計(jì)難點(diǎn)與創(chuàng)新
基于主動(dòng)支護(hù)的高地應(yīng)力軟巖大變形處理技術(shù) 隨著長(zhǎng)大隧道規(guī)模和埋深向2000米跨越,設(shè)計(jì)施工遇到了前所未有的挑戰(zhàn)。
G75蘭海高速渭源至武都段木寨嶺隧道采用分離式設(shè)計(jì),全長(zhǎng)15226米,洞身最大埋深約629.1米。隧址區(qū)實(shí)測(cè)最大水平主應(yīng)力18.86兆帕,最大水平主應(yīng)力方向與隧洞軸線方向夾角很小,均為NEE(東北偏東)向。施工過(guò)程中遇到高地應(yīng)力軟巖大變形,初期支護(hù)頻繁出現(xiàn)鋼拱架扭曲、侵限等情況,最大變形3145毫米,最大變形速率每天831毫米。

為解決隧道大變形的問(wèn)題,施工單位先后采取了系統(tǒng)長(zhǎng)錨桿、圍巖后注漿加固、不對(duì)稱(chēng)設(shè)計(jì)、大拱腳施工工藝、多層初支支護(hù)等多種措施改善了變形控制,但對(duì)大變形嚴(yán)重段落處置效果不佳。因此,參建各方以中國(guó)科學(xué)院院士孫鈞、何滿(mǎn)潮為核心的科研團(tuán)隊(duì)提出改變既有主動(dòng)支護(hù)不足的研究成果,構(gòu)建了基于“主動(dòng)”和“主動(dòng)—讓壓”支護(hù)理念的新型支護(hù)技術(shù)。主動(dòng)(主動(dòng)—讓壓)支護(hù)體系最終將由“預(yù)應(yīng)力錨索(預(yù)應(yīng)力讓壓錨索)+柔性勾花網(wǎng)+W鋼帶+鋼筋網(wǎng)+型鋼拱架+噴射混凝土+模筑混凝土二襯”組成,使圍巖變形速率得到大幅降低,圍巖形變能的釋放呈穩(wěn)定可控態(tài)勢(shì),避免了支護(hù)體系因突發(fā)變形而可能導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)損裂與整體失穩(wěn)的發(fā)生。木寨嶺隧道首次在全國(guó)公路隧道中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力錨索主動(dòng)支護(hù)體系,有效地改變了圍巖的應(yīng)力狀態(tài),對(duì)軟弱圍巖大變形抑制效果良好。
大縱坡斜井單層襯砌設(shè)計(jì)的探索 秦嶺天臺(tái)山隧道1號(hào)斜井最大縱坡40.2%,采用有軌運(yùn)輸系統(tǒng),斜井以Ⅲ級(jí)圍巖為主,主要為中風(fēng)化中粗粒黑云母花崗巖。
斜井開(kāi)挖施工采用聚能水壓爆破,開(kāi)挖巖壁平整,成形規(guī)整。但是,斜井在澆筑二襯時(shí)因縱坡過(guò)大,導(dǎo)致模板臺(tái)車(chē)固定困難,并因混凝土澆筑后臺(tái)車(chē)上部荷載增加,進(jìn)一步增大了二襯臺(tái)車(chē)下滑趨勢(shì),導(dǎo)致臺(tái)車(chē)支撐構(gòu)件斷裂,施工風(fēng)險(xiǎn)極大。因此,通過(guò)規(guī)范符合性核查和結(jié)構(gòu)安全性綜合分析,決定取消斜井二襯,并通過(guò)摩阻力測(cè)試及隧道通風(fēng)計(jì)算,滿(mǎn)足隧道通風(fēng)標(biāo)準(zhǔn),既保證斜井結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定及耐久性,也滿(mǎn)足隧道通風(fēng)運(yùn)營(yíng)需要。

超深豎井硬巖掘進(jìn)機(jī)技術(shù) 公路隧道豎井向著井筒深、斷面大的方向發(fā)展。在建的新疆烏尉高速天山勝利隧道豎井內(nèi)徑9米至10.5米,其中2號(hào)豎井最大井深約為700米,比秦嶺終南山高速隧道661米豎井還深39米。為解決新疆天山勝利隧道2號(hào)豎井工程快速施工難題,中交天和機(jī)械設(shè)備制造有限公司自主研發(fā)制造了國(guó)內(nèi)首臺(tái)高寒、高海拔、大深度、超大直徑豎向硬巖掘進(jìn)機(jī)“首創(chuàng)號(hào)”,首次將全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)(TBM)破巖工藝與傳統(tǒng)鉆進(jìn)完美結(jié)合,相當(dāng)于TBM呈豎向掘進(jìn),并實(shí)現(xiàn)超大直徑豎井一次成型。“首創(chuàng)號(hào)”刀盤(pán)直徑11.4米,豎向掘進(jìn)深度達(dá)800米,采用全智能化掘進(jìn)技術(shù),可實(shí)現(xiàn)井下掘進(jìn)無(wú)人化操作,零部件實(shí)現(xiàn)全國(guó)產(chǎn)化,滿(mǎn)足現(xiàn)代豎井建設(shè)機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化要求。

隧道機(jī)電設(shè)計(jì)難點(diǎn)與創(chuàng)新
長(zhǎng)大公路隧道規(guī)模的不斷增長(zhǎng),給隧道低碳運(yùn)營(yíng)和防災(zāi)減災(zāi)帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)和難題。“雙碳”背景下,隧道通風(fēng)照明能耗巨大,傳統(tǒng)的工程方案越來(lái)越不適應(yīng)時(shí)代的需求。智慧公路建設(shè)理念的提出,也對(duì)長(zhǎng)大隧道的防災(zāi)減災(zāi)運(yùn)營(yíng)管控提出了更高的要求。為解決上述問(wèn)題,相關(guān)研究提出了一些新理念、新技術(shù)、新方案。
通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)創(chuàng)新 通風(fēng)計(jì)算關(guān)鍵參數(shù)優(yōu)化方案:隧道通風(fēng)系統(tǒng)的需風(fēng)量計(jì)算參照《公路隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)細(xì)則》中“煙塵顆粒物”的基準(zhǔn)排放量以2000年為起點(diǎn),按每年2%的遞減率計(jì)算,最大折減年限不宜超過(guò)30年,已不能滿(mǎn)足現(xiàn)有工程的實(shí)際需求。隨著《重型柴油車(chē)污染物排放限值及測(cè)量方法》(重柴“國(guó)六標(biāo)準(zhǔn)”)的實(shí)施和重載LNG貨車(chē)大量普及,機(jī)動(dòng)車(chē)排放量將大幅下降。通過(guò)專(zhuān)項(xiàng)研究——基于污染物年折減率、折減年限和重載LNG貨車(chē)發(fā)展趨勢(shì),根據(jù)目前我國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)技術(shù)發(fā)展情況、國(guó)家對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)排放的管控政策及當(dāng)?shù)亟煌拷M成,新能源車(chē)輛及載重LNG貨車(chē)占比,對(duì)煙塵顆粒物年折減率可綜合優(yōu)化為3%,折減年限至2035年。

通風(fēng)井自然風(fēng)道方案:G85銀昆高速陜西寶坪秦嶺天臺(tái)山特長(zhǎng)隧道設(shè)計(jì)中提出在地下風(fēng)機(jī)房設(shè)置自然風(fēng)道,利用主隧道和通風(fēng)井口的溫度及氣壓差產(chǎn)生的自然風(fēng)氣流,輔助主隧道通風(fēng),減少隧道通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)營(yíng)臺(tái)數(shù)及功率,節(jié)約能源,降低運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。
照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)創(chuàng)新 物聯(lián)網(wǎng)照明系統(tǒng)已應(yīng)用于西藏S5線圭嘎拉隧道,其運(yùn)用基于遠(yuǎn)距離無(wú)線電(Long Range Radio,LoRa)物聯(lián)網(wǎng)的智慧照明控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由洞內(nèi)外亮度檢測(cè)器、車(chē)流量檢測(cè)器、隧道進(jìn)口攝像機(jī)、紅外感應(yīng)器、LoRa聯(lián)動(dòng)控制器、LoRa網(wǎng)關(guān)、亮度可控型公路隧道LED照明燈具、通訊系統(tǒng)和上位機(jī)監(jiān)控管理軟件等組成。
消防智能自主滅火技術(shù)目前,公路隧道基本采用手動(dòng)滅火模式,容易錯(cuò)過(guò)最佳滅火時(shí)期,造成事故擴(kuò)大,應(yīng)變手動(dòng)滅火為自動(dòng)滅火,迅速滅掉初期火災(zāi)。為解決以上問(wèn)題,在西藏S5線圭嘎隧道設(shè)計(jì)了智能自主滅火系統(tǒng)。該系統(tǒng)將機(jī)器人技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合,搭載移動(dòng)消防滅火系統(tǒng),在隧道異常時(shí)觸發(fā)預(yù)警信號(hào),迅速到達(dá)事故點(diǎn),自動(dòng)滅火。

全方位路況雷達(dá)感知系統(tǒng) 秦嶺天臺(tái)山隧道設(shè)計(jì)實(shí)施了全方位路況雷達(dá)感知系統(tǒng),通過(guò)相鄰雷達(dá)設(shè)備之間的組網(wǎng),實(shí)現(xiàn)在長(zhǎng)距離范圍內(nèi)對(duì)單一車(chē)輛行駛狀態(tài)的精準(zhǔn)感知,進(jìn)一步檢測(cè)動(dòng)態(tài)交通事件,實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離范圍內(nèi)動(dòng)態(tài)交通流運(yùn)行狀態(tài)感知、交通事件精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)、交通運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)預(yù)警、通行誘導(dǎo)、交通流運(yùn)行安全狀態(tài)分析和控制決策等多種功能。
公路隧道群智能行車(chē)誘導(dǎo)與預(yù)警系統(tǒng) 寶坪高速隧道群銀洞峽隧道、青石嶺隧道、天臺(tái)山隧道左線為32公里長(zhǎng)大下坡段,設(shè)計(jì)實(shí)施了公路隧道群智能行車(chē)誘導(dǎo)與預(yù)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由交通事件感知系統(tǒng)、隧道內(nèi)行車(chē)安全誘導(dǎo)與預(yù)警裝置、現(xiàn)場(chǎng)控制器等組成。
特長(zhǎng)隧道防災(zāi)救援體系的創(chuàng)新
秦嶺天臺(tái)山隧道具有“超長(zhǎng)隧道、大交通量、客貨混行、單縱坡、多車(chē)道、接隧道群、駕駛環(huán)境差、運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)要求高、救援通道少”等顯著特點(diǎn)。天臺(tái)山隧道防災(zāi)救援設(shè)計(jì)遵循“化整為零、回轉(zhuǎn)串聯(lián)、分區(qū)救援、及時(shí)響應(yīng)”設(shè)計(jì)原則,通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新,從防災(zāi)、救援、疏散3個(gè)維度建立了超長(zhǎng)高速公路防災(zāi)救援設(shè)計(jì)體系,結(jié)合研究總結(jié)可形成超長(zhǎng)高速公路防災(zāi)救援設(shè)計(jì)指南,為類(lèi)似工程項(xiàng)目尤其是超長(zhǎng)公路隧道防災(zāi)救援設(shè)計(jì)提供相應(yīng)的參考和依據(jù)。
救援疏散設(shè)施隧道疏散通道:利用隧道施工斜井,建立“隧道微型互通”概念。天臺(tái)山隧道北側(cè)洞口和臨近的觀音山施工斜井,形成微型互通作為永久性通道,使G85銀昆高速與陜西省道212線連通,緊急情況下可將天臺(tái)山隧道中車(chē)輛疏散出高速公路至地方道路。

隧道救援站:天臺(tái)山隧道南側(cè)洞口設(shè)置秦嶺救援站,在北側(cè)洞口設(shè)置神沙河救援站,實(shí)現(xiàn)兩端洞口均能有效救援,可將天臺(tái)山超長(zhǎng)隧道救援時(shí)間控制在8分鐘以?xún)?nèi)。
隧道洞內(nèi)微型消防站:天臺(tái)山隧道設(shè)置洞內(nèi)消防站,可以放置消防摩托及簡(jiǎn)易消防物資和設(shè)備,事故發(fā)生后可以第一時(shí)間到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)引導(dǎo)疏散滯留人員,實(shí)現(xiàn)道路交通管制,以及小型事故救援和滅火。

交通轉(zhuǎn)換設(shè)施 隧道交通轉(zhuǎn)換帶和回轉(zhuǎn)車(chē)道基于天臺(tái)山隧道雙洞聯(lián)通不暢和洞外聯(lián)絡(luò)道縱向距離較遠(yuǎn)的特點(diǎn),設(shè)置在隧道中部。在隧道主洞加寬段處設(shè)置“八字形”聯(lián)絡(luò)通道,共同組成交通轉(zhuǎn)換帶。一旦隧道局部區(qū)段發(fā)生較大事故需長(zhǎng)時(shí)間封洞,則可以利用事故兩端的交通轉(zhuǎn)換帶,將事故區(qū)段對(duì)向隧道調(diào)整為雙向通行。通過(guò)交通轉(zhuǎn)換帶,將特長(zhǎng)隧道轉(zhuǎn)換為多個(gè)較短區(qū)段,減少隧道事故影響區(qū)段,提高隧道疏散效率和通行能力。
隧道回轉(zhuǎn)車(chē)道是天臺(tái)山隧道考慮大型消防車(chē)輛掉頭需求,在隧道主洞布設(shè)3處回轉(zhuǎn)車(chē)道,車(chē)道寬8米,和主洞垂直布設(shè),緊急情況下,可以滿(mǎn)足大型車(chē)輛雙向掉頭。利用回轉(zhuǎn)車(chē)道,將超長(zhǎng)隧道分割成短距離疏散和救援區(qū)段。

防災(zāi)設(shè)施 視覺(jué)疲勞緩沖帶:天臺(tái)山隧道為克服隧道內(nèi)行車(chē)環(huán)境單調(diào),緩解視覺(jué)疲勞問(wèn)題,在隧道內(nèi)設(shè)置特殊燈光帶。特殊燈光帶與交通轉(zhuǎn)換帶統(tǒng)籌考慮,設(shè)置在隧道加寬段。通過(guò)隧道拱頂設(shè)置LED燈或者發(fā)光軟膜條等,實(shí)現(xiàn)不同顏色和圖案的變換效果,緩解駕駛員視覺(jué)疲勞問(wèn)題。
事件監(jiān)控和定位系統(tǒng):隧道運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可具備對(duì)異常事件事故車(chē)輛和行人實(shí)時(shí)跟蹤定位監(jiān)測(cè)的功能,設(shè)備不受各類(lèi)環(huán)境干擾和光線干擾,可有效解決傳統(tǒng)視頻事件檢測(cè)系統(tǒng)、微波車(chē)輛監(jiān)測(cè)器、多目標(biāo)雷達(dá)監(jiān)測(cè)器誤報(bào)高、漏報(bào)多、監(jiān)測(cè)精度低等諸多問(wèn)題;對(duì)異常事件快速形成報(bào)警信息予以提示,系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到異常事件時(shí),驅(qū)動(dòng)與雷達(dá)配套的遙控?cái)z像機(jī)對(duì)異常車(chē)輛、行人或事故現(xiàn)場(chǎng)持續(xù)自動(dòng)跟蹤、定位和查看,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道緊急事件的第一時(shí)間獲知并進(jìn)行事件定位,便于隧道防災(zāi)救援組織。

疏散引導(dǎo)和救援系統(tǒng) 依據(jù)天臺(tái)山隧道防災(zāi)救援的硬件設(shè)施,將隧道劃分為幾個(gè)小的救援區(qū)段和消防分區(qū),并通過(guò)智能引導(dǎo)和疏散系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)疏散路徑的明確化和清晰化,結(jié)合防災(zāi)救援預(yù)案將隧道災(zāi)害事故影響降至最低。
長(zhǎng)大公路隧道發(fā)展展望
超長(zhǎng)、超大跨隧道建設(shè)技術(shù)有待進(jìn)一步突破
目前,我國(guó)西南、西北等地區(qū)公路建設(shè)往往面臨山大溝深、人跡罕至、作業(yè)困難等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題,新建隧道長(zhǎng)度越來(lái)越長(zhǎng)。東南沿海城市因市政化改造、公路改擴(kuò)建的需求,隧道斷面(雙向八車(chē)道、十車(chē)道)、型式(地下立交隧道、分岔隧道、多層隧道結(jié)構(gòu))超出以往經(jīng)驗(yàn),建設(shè)技術(shù)極其復(fù)雜,需要多層次、多領(lǐng)域聯(lián)合攻關(guān),解決技術(shù)難題,滿(mǎn)足建設(shè)需求。
隧道預(yù)制裝配化技術(shù)有待提升
預(yù)制裝配式隧道是將隧道襯砌結(jié)構(gòu)分模預(yù)制、分塊安裝,關(guān)鍵接頭部件可靠連接的一種新型結(jié)構(gòu)體系。國(guó)內(nèi)公路隧道相關(guān)應(yīng)用非常少,相關(guān)的計(jì)算方法、設(shè)計(jì)規(guī)范欠缺,施工機(jī)械設(shè)備及智能化水平與鉆爆法隧道不配套,預(yù)制裝配化研究步伐亟待加強(qiáng),構(gòu)建預(yù)制裝配式襯砌結(jié)構(gòu)體系,提升隧道預(yù)制裝配化水平。
長(zhǎng)大公路隧道施工方法面臨考驗(yàn)
當(dāng)前,我國(guó)長(zhǎng)大公路隧道建造仍以鉆爆法為主,但從技術(shù)發(fā)展方向來(lái)看,應(yīng)逐步采用TBM法替代鉆爆法,形成以TBM為主、鉆爆法為輔的施工模式。現(xiàn)階段,由于TBM法對(duì)地質(zhì)條件要求高,適應(yīng)性較差,即使隧道設(shè)計(jì)斷面相同,在不同地質(zhì)條件下也需要設(shè)計(jì)不同的掘進(jìn)機(jī),其選型往往是整個(gè)項(xiàng)目最關(guān)鍵的因素。近年來(lái),一些單位也設(shè)計(jì)了對(duì)軟硬地層有一定適應(yīng)性的復(fù)合式掘進(jìn)機(jī),但是在施工中穿越軟巖或者斷層破碎帶的時(shí)候往往存在卡機(jī)等問(wèn)題。因此,需要針對(duì)長(zhǎng)大隧道不同的圍巖及各種不良地質(zhì)等,研發(fā)性能更為優(yōu)異、通用性更強(qiáng)的TBM設(shè)備。
智慧隧道建設(shè)亟需規(guī)范化
近年來(lái),物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析、人工智能、機(jī)器視覺(jué)、數(shù)字孿生等新一代信息技術(shù)迅速發(fā)展,與公路隧道高度融合。然而,隧道智慧化、信息化的進(jìn)程中仍存在許多制約因素,缺少較為權(quán)威的智慧隧道建設(shè)規(guī)范和細(xì)則,缺乏整體規(guī)劃,智慧隧道的設(shè)計(jì)內(nèi)容和涵蓋范圍難以明確,數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、系統(tǒng)之間不能互聯(lián)互通。智慧隧道的建設(shè)作為一個(gè)長(zhǎng)期戰(zhàn)略目標(biāo),亟需從國(guó)家層面構(gòu)建合理的發(fā)展生態(tài)。
隨著行業(yè)技術(shù)日益的飛速進(jìn)步,隧道工程應(yīng)尋求設(shè)計(jì)理念、工法、工藝突破,重視智慧隧道建設(shè),堅(jiān)持建、管、養(yǎng)技術(shù)協(xié)同發(fā)展,不斷實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新,使我國(guó)從隧道建設(shè)大國(guó)邁向隧道建設(shè)強(qiáng)國(guó)。
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