现阶段隧道技术常遇问题及应对措施分析

摘要：一直以来，公路、铁路的运输能力是衡量一个国家国家力量的重要参考标准。伴随着改革开放带来的发展不断加速和深化，对于公路、铁路的运输能力的提高和相关技术的研究发展也提出了新的目标，隧道技术愈发凸显其重要性，发展中存在的问题和遇到的瓶颈亟需解决和突破。

关键词：通风设计；盾构隧道

Abstract: since always, highway, railway transport capacity is the measure of a country's national strength important reference standard. Along with the development of reform and opening up to bring to accelerate and deepening, for highway, railway transportation ability the enhancement and related technology research development has also put forward new target, tunnel more technology highlights its importance, the problems existing in the development and meet the bottleneck to be solved urgently and breakthrough.

Keywords: ventilation design; Shield tunnel

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

我国的隧道建设目前迎来了史无前例的发展机遇，国土面积和地域地质结构特征决定了我国成为世界上拥有最多隧道数量的国家之一。在国内的隧道建设领域依然存在着一些问题：一是随着发展的需要，公路和铁路隧道进入城市地区，地铁隧道施工中遇到的地中环境和复杂地表环境相关问题也出现在了公路和铁路隧道的施工建设中；二是越来越多且非常复杂的地质问题；三是劳动力日益匮乏。

1、 公路隧道通风设计问题

公路隧道因其相对的封闭性，容易造成因隧道内污浊空气和汽车尾气排放而导致的空气污染、隧道发生火灾不易及时扑救等问题。隧道通风设计是根据对隧道内污浊空气的稀释标准为重要依据的，此项标准影响着隧道建成后的环保状况和建设时的运营费用，甚至会影响到通风设计方案的选择和投资规模。隧道中机动车的排放物是隧道内空气污染物的主要来源，主要成分是颗粒物、NO、CO、HC等。其中CO影响人体健康和反应能力的程度非常严重，所以它和颗粒物是隧道通风设计需要主要控制的污染物。除了对有害气体进行分门别类，对于污浊空气的排放量的计算也是隧道通风设计中重点考虑的一个要素。有害气体排放量计算的主要参数是以其基准排放量和交通量为依据的。通风设计在实际的施工过程中由于并未统一规定关于递减率的取值，仅仅依靠设计人员自身的工作经验，由此无法对车辆的基准排放量有一个准确的数值使设计人员感到一筹莫展。隧道通风量的不合理之处正是由于设计人员基本不考虑递减或者只取一个较小的递减率而造成的。解决此类问题的办法，一般需要借鉴国际机构报告中推荐的排放量为参考数据。PIARC作为在世界范围内具有广泛影响的组织，其下属的常设委员会――隧道技术委员会一直致力于对隧道技术进行现场测试和相关研究，该委员会的最新测试成果和经调整后所作出的推荐报告一般均被世界多个国家普遍采用。我国设计人员依据该委员会的最新的权威性推荐报告中所测定的排放量数值，综合运用现有的通风设计技术，可以在更加接近实际情况的条件下使隧道通风的设计更加趋于合理。作为隧道通风设计中的重要环节，公路隧道的火灾事故通风应该引起设计人员的高度重视。通风设计在隧道发生火灾时应该做到有效排烟、防烟，使烟气流动合理，在最大限度上确保人们的生命财产安全。然而由于受到运营费用和投资等影响，当下隧道通风设计普遍为纵向通风方式。烟气因为纵向通风中没有专门的排放通道只能通过车行通道进行排放，此种情况下的人员疏散和火灾通风便成为了一个亟需解决的实际问题。在双洞单向行车隧道中，必须按照要求设计一定数量的人行和车行横通道，前者防烟防火密闭门，后者设置密闭性的防火卷帘门，分别采取自动关闭和两侧手动开启的方式和两侧手动/电动开启/关闭的方式，考虑到防止烟气扩散到邻近的安全隧道，确定手动开启为优先，从而确保了消防救援和人员安全撤离疏散的有序进行。火灾发生时消防救援和人员疏散在单洞双向行车隧道中如何进行仍然是一个有着实际困难阻碍的课题。在这方面，一些欧洲的隧道通风设计在防火防灾上的经验值得吸取和借鉴：（一）对进洞车辆进行有效检测与监控，提前阻止问题车辆进入隧道（二）更加严格地保持车距，有必要将大型车辆的车距保持在150m以上。（三）当对向交通隧道内发生火灾时，应及时将风速降至1.5m/s以下，避免火灾救援与排烟因混流受到影响。（四）为双向交通隧道配置独立的动力和通风系统，并扩建成两个独立的单洞。

2、 高原铁路隧道施工问题

铁路隧道的建设在实际施工过程中往往会遇到比公路隧道施工更多更复杂的问题和情况。我国西部大开发战略的重要步骤都是通过在青藏高原上开通一条条铁路、公路的基础上才能得以实现。其中赫赫有名的风火山隧道就是作为青藏铁路控制工程中的难点、重点而成为了高原铁路隧道施工的典范而为人熟知。该隧道轨面海拔达到4905米，隧道全长1338米，其海拔为世界最高。隧道具有着富冰冻土、饱冰冻土和含土冰层等极其复杂的土质性质。即使是经验丰富的施工队员在见到了较为罕见的饱冰冻土土质时都不免为之惊讶，而且冻土层最厚处已经达到了140米甚至更厚；而最薄的覆盖层却仅仅只有8米，爆破过程稍有不慎则会使土层坍塌或是无法贯通，对施工过程提出了极其严格的要求。因为4900米是可可西里边缘地带的平均海拔，风火山地区冬季可以达到-41摄氏度的最低气温，即使是年平均气温也只有-7~-8摄氏度，空气含氧量更是仅仅为内陆的一半。可以说具备了铁路隧道施工过程中所能遇到的几乎所有的难题。负责施工建设该段隧道的中铁二十局集团公司，在“以人为本、依靠科技、注重环保”的总体指导思想下，通过与其他部门单位积极有效的配合，顽强拼搏，严格管理，科学施工，逐一攻克了隧道施工技术上的层层难关。如何突破风火山隧道施工中的难点重点是青藏铁路建设总指挥部需要考虑的首要难题。指挥部以监理、设计、施工和建设等成员单位为基础，建设了专门的领导小组负责进行对科技项目的攻关，开展联合攻关的形式，与中科院冻土研究所、西南交大和铁道科学院等相关单位进行积极配合，互相协作，联合攻关，研制出了低温早强混凝土用于解决高原冻土隧道施工设计中遇到的饱冰冻土和富冰冻土问题，同时为了解决冰岩光爆和浅埋冻土隧道进洞等技术难题，采用了保温、防水灯新工艺和新技术，形成了一套有效解决高原隧道施工和冻土路基的办法。由于风火山地区的地质情况非常复杂，如何解决围岩热融问题就成了关键。指挥部将辩证施治坚持到底，将工作的首要目标定为攻克饱冰冻土地质。经过对国内外冻土隧道施工经验的研究和借鉴，两台特大型隧道空调机组在经过与石家庄铁道学院的共同努力之后成功研制并投入生产施工中，使冷气空调室和空气冷冻室在隧道内的建设成为可能，进而实现了在正负5摄氏度的范围内对洞内温度进行严格有效的控制，从而使热融在不同冻土地质条件下出现的各种问题得到了有效解决，在新的道路上探索出了确保工程顺利的方法。考虑到风火山隧道的土层最薄处只有8米且具有较长的浅埋层，坍塌事故极易出现，所以指挥部提出了不同的工法方案用以针对性地解决地质不同情况下的支护和喷护。一种相对稳定的环境通过对加温后的水泥浆锚注和空锚杆的合理利用可以形成在围岩上层，同时采用双层超强超前支护法，实行“快初衬、快支护、弱爆破”的方法在富冰冻土区段安全通过。

3、结束语

我国已经成为了毋庸置疑的隧道大国，经过多年的专业研究和实际应用，相关的隧道施工技术也得到了长足的发展和进步，隧道技术作为铁路公路运输线的关键技术值得我们加大研究力度和提高重视程度。需要注意的是，现阶段的隧道施工技术中仍然存在着一定的问题和不足，为了避免在今后的隧道施工建设中出现安全隐患，仍然需要对隧道施工技术投入更多的精力进行研究和发展。

参考文献：

[1]吕康成，伍毅敏.现代隧道技术 [J].工业建筑，2009（13）：154.

[2]苏立勇.现代隧道技术[J].工业建筑，2005,42（5）

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