隧道施工的感悟(为您展示土木人的日常)

基于隧道及地下工程的发展方向,需要在超长山岭隧道建设技术、高水压大断面水下通道建设技术、高地温高地热隧道建设技术、复杂环境下城市地下通道建设技术、构造活跃带隧道建设技术等关键课题需要进行深入研究。结合我国在当前地下工程领域的综合科技水平,工业化进程的加快势必要求对地下工程施工提出了更高的自动化、信息化要求。第四次工业革命的到来和未来新能源碳中和目标为智慧建造注入了新的活力,需要我们在地下工程设计建造运行维护的管理和技术方面进行革命性的创新。

1、超长隧道技术研究。超长大深埋隧道宜采用不设或少设斜竖井,以TBM法为主的“TBM 钻爆法”修建模式。高黎贡山隧道、新疆引水工程(独头掘进距离超过20 km)等,都面临着长距离独头掘进的难题。

2、 高地应力软岩隧道大变形控制技术研究。我国在建和规划的高地应力软岩大变形隧道非常多,尽管在大变形控制技术方面已经取得了很大进步,如兰渝铁路、成兰铁路等大变形隧道,但是在大变形预测及极严重大变形控制方面还需要进行系统深入的研究。

3、 高水压、大断面水下隧道建设技术研究。高水压是在建的苏埃通道、佛莞城际新狮子洋隧道,及拟建的渤海海峡通道、琼州海峡通道、台湾海峡通道等大断面水下隧道工程所面临的重大技术难题,开展1 MPa以上水压条件下的盾构刀具更换、长距离掘进等关键技术研究显得尤为迫切。

4、高地温、高地热隧道建设技术。针对大瑞铁路高黎贡山隧道(深孔钻探实测最高温度为40.6 ℃,路肩最高温度为36.7 ℃)(见图)及类似工程建设的需求,需尽快开展高地温、高地热条件下隧道施工及防护技术研究。

隧道施工的感悟(为您展示土木人的日常)(1)

5、高地震烈度与构造活跃带的隧道建设技术。随着国家基础设施建设力度的进一步加大,高地震烈度或构造活跃带地区隧道安全问题更加突出。如目前正在修建的成兰铁路隧道、川藏铁路隧道、高黎贡山隧道等都位于强地震带。

隧道施工的感悟(为您展示土木人的日常)(2)

6、隧道运营维护管理技术研究。利用信息化技术以及人工智能对隧道的智能安全监控、隧道灾害预警以及救援措施实施等相关技术进行研究可作为该领域的一个发展方向。岩溶发育、高海拔缺氧、低温、低气压恶劣气候环境下的隧道防灾相关技术也有待进一步深入研究。

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7、新材料研发与应用的开发研究。混凝土材料的耐久性、混凝土材料在强度发展过程中与钢筋协同工作的性能、施工性能等是提高隧道安全服役年限的重要因素,高性能绿色、新能源方式和满足“碳中和”目标、机敏型混凝土(含喷射混凝土)、高可靠性防水材料等有待进一步开发。

二十一世纪是地下空间作为资源加以大力开发利用的世纪,也是隧道与地下工程大发展的世纪,隧道与地下工程建设难度越来越大,建设技术标准要求也越来越高。展望未来地下工程及隧道施工领域我认为:1)钻爆法和浅埋暗挖法是今后永恒的施工方法。2)TBM是实现快速施工的新的机械化程度很高的施工方法,小TBM或小导洞超前 钻爆法扩大是经济快速的施工方法。3)当前盲目追求掘进设备的高、大、全一定会物极必反,适合的才是最优的。4)安全是所有工程包括地下工程顺利实现的管理核心。过分的强调地下工程的深、大、长、难必然会牺牲其本有的安全、舒适、便捷。5)在当前地下工程领域的科技创新、制度创新要协同发挥作用,两个轮子一起转。创新不能脱离当前生产力发展水平的要求。

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