公路隧道学科发展研究报告

1公路隧道学科发展研究报告（2011）中国公路学会隧道工程分会2012年4月2目录一、引言………………………………………………………………………………1二、我国公路隧道发展历史沿革及特征………………………………………3三、国内外公路隧道建设技术发展状况………………………………………43.1我国公路隧道科技发展情况……………………………………………………43.2“十五”以来西部项目科研成果与突破………………………………………53.2.1勘察设计技术方面…………………………………………………………63.2.2隧道施工技术方面…………………………………………………………113.2.3隧道设计基础理论方面……………………………………………………123.2.4检测评估、维修加固与养护管理技术方面………………………………133.2.5隧道防灾减灾技术方面…………………………………………………133.2.6总体评价……………………………………………………………………143.3国外技术发展现状与趋势……………………………………………………163.4与国外先进水平的差距………………………………………………………17四、“十二五”公路隧道科技重点突破的方向与技术………………………304.1技术发展需求…………………………………………………………………304.2重点研究方向及主要目标……………………………………………………314.3重点研究项目建议……………………………………………………………313公路隧道学科发展研究报告（2011）一、引言我国是多山国家，75％左右的国土都是山地，且江河纵横，海域宽阔。近10年来，公路隧道平均每年新建350公里（见图1），28座水下公路隧道已建成通车，隧道在交通基础设施的建设中起到越来越重要的作用，同时在城市建设中，以节约土地和保护环境为宗旨，城市道路隧道也方兴未艾。总体上，公路隧道已由重丘走向深山、由陆域走向水下、由山区走向城市。面对地震、火灾和暴雨等灾害日益频发，面对高地应力、活动断裂、高寒、高海拔和富水等复杂地质条件，面对保护环境和节约能源等日益增强的建设理念，面对我国跨江海、穿高原等重要战略通道建设的实际需要，公路隧道建设尚存在突出技术瓶颈亟待解决。图1近10年来我国公路隧道修建公里随着我国国民经济的迅速发展，我国公路的建设规模在日益扩大，尤其是公路隧道的建设已进入一个快速发展的时期。据统计，截至2010年底，全国公路隧道为7384处、512.26万米，其中，特长隧道265处、113.80万米，长隧道1218处、202.08万米。其中，2007年建成通车的秦岭终南山公路隧道全长18.02公里，位居世界规模第一、长度第二，010002000300040005000600020002001200220032004200520062007200820092010年公里4是我国公路隧道建设的标志性工程。目前，尚有众多的特长隧道正在建设之中（见表1）。我国中西部特长公路隧道表1No.隧道名长度(m)位置车道通风方式1秦岭终南山隧道18020陝西2×23竖井分段纵向式2大坪里隧道12290甘肃2×22竖井分段纵向式3包家山隧道11500陝西2×23斜井分段纵向式4宝塔山隧道10391山西2×2竖斜井送排式纵向通风5泥巴山隧道9985四川2×2斜井+竖井分段纵向式6麻崖子隧道9000甘肃2×2斜竖井送排+射流风机纵向7龙潭隧道8700湖北2×2立坑送排+射流风机纵向式8米溪梁隧道7923陕西2×2左(右)洞单井送排式通风9括苍山隧道7930浙江2×2纵向式+半横流式(排煙)10方斗山隧道7581重庆2×22座斜井送排式纵向通风例如位于甘肃省宝天高速公路上的大坪里隧道全长12.29公里、位于陕西省西康高速公路上的包家山隧道全长11.5公里、位于四川省雅西高速公路上的的泥巴山隧道全长10公里、位于湖北省沪蓉西高速公路上的龙潭隧道全长8.7公里、位于陕西省安康至陕川界高速公路上的米溪梁隧道全长7.92公里，等等。根据国家十一五”发展规划，还将有更多的特长公路隧道建成通车。图22001~2009年公路工程增长情况因此，山岭公路隧道的建设日益增多。我国交通运输部发布的《公路水路交通行业发展统计公报》（表1-1）中的统计数据未包含水下公路隧道和城市道路隧道以及香港、5澳门和台湾地区的山岭公路隧道。图2反映出2001～2009年山岭公路隧道年均增长率高达50.97%，分别是“路”和“桥”的3.61倍和2.94倍，表明公路隧道在山区公路建设中的重要地位日益凸显。表1-1隧道与公路的增长关系年份高速公路二级及以上公路隧道总里程/万公里年增长/万公里总里程/万公里年增长/万公里总里程/万延米年增长/万延米占高速公路增长里程的百分比/%占二级及以上公路增长里程的百分比/%20011.9422.770.520022.510.5724.972.2783.5132.280.5720032.970.4627.162.19100.116.63.610.7620043.430.4629.952.79124.5624.465.320.8820054.100.6732.582.63152.728.144.201.0720064.530.4335.332.75184.1831.487.321.1420075.390.8638.042.71255.5571.378.302.6320086.030.6439.971.93318.6463.099.863.2720096.510.4842.522.55394.2075.5615.742.9620107.410.944.732.21512.26118.0613.125.34二、我国公路隧道发展历史沿革及特征据交通部统计，20世纪50年代，我国仅有30多座公路隧道，总长约2.5公里。60至70年代，我国干线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，修建了两座200米以上的隧道，已是非常大的工程。据统计，截至1979年，我国公路隧道通车里程仅为52公里，数量为374座。1993年发展到682座，总长136公里。隧道平均长度为199米，均是二级以下的短隧道为主。进入21世纪的10年来，我国公路网交通逐渐穿越崇山峻岭，向离岸深水延伸，截至2010年底，全国公路隧道为7384处、512.26万米，其中，特长隧道265处、113.80万米，长隧道1218处、202.08万米。秦岭终南山隧道、上海崇明隧桥、厦门翔安海底隧道等重大工程相继建成，是世界上公路隧道最多的国家。据统计，我国铁路隧道数量和长度也已突破7000座和4000公里，均为世界第一。与铁路、水利和矿山隧道相比，公路隧道在我国的起步最晚，发展速度最快，真正意义上的现代公路隧道只有二十几年的发展历史。公路隧道之所以能够取得如此快速和巨大6的成就，这与我国在铁路、水利和矿山隧道长期的技术发展积累是密不可分的。正是我国在二十世纪后五十年大量的铁路、水利和矿山隧道的建设经验，为今后修建高速公路隧道奠定了坚实的基础。与铁路、水利和矿山隧道相比，公路隧道有其独特的特点：1）公路隧道是大跨扁平结构，其跨度远大于铁路和矿山隧道；2）公路隧道穿越的地质条件异常复杂，围岩稳定性差，这是同样跨度大的水利隧道所不能想象的；3）公路隧道为满足线形、逃生等需要，采用的结构形式比铁路隧道复杂，如：连拱、小净距、分岔、螺旋隧道等；4）公路隧道为保证行车舒适性、安全性，必须配备复杂的运营机电系统，含：通风、照明、消防、监控、供配电、救援等系统，这是其他类型隧道所没有的。这些特点表明公路隧道的技术难度更大，也促使公路隧道界必须在设计、施工、运营和养护方面开展大量的开拓创新研究工作，解决自己特有的技术和管理问题。总之，公路隧道是在汲取铁路、水利和矿山隧道建造经验的基础上，不断开拓创新，高起点、高水平的发展形成独特的公路隧道技术体系。当前，随着技术的不断发展和运营的需要，公路隧道趋势是越修越长、越修越宽，技术越来越难、越复杂。公路隧道的修建涉及到了结构、防排水、岩土、地质、地下水、空气动力、光学、消防、交通工程、自动控制、环境保护、工程机构等十几个学科领域，是综合复合技术，需要多学科进行联合研究、进行攻关。三、国内外公路隧道建设技术发展状况3.1我国公路隧道科技发展情况为适应我国公路隧道建设快速发展的需求，突破和解决重点工程建设和养护管理方面面临的重大需求问题，交通运输部自“十五”开始，加大了对公路隧道科研的支持力度，从设计、施工、检测评价、维修加固与养护管理等各个环节，按需求的紧迫性有计划地设立了一系列科研项目。截至2008年，“十五”和“十一五”期间交通运输部在隧道工程方向设立西部项目32项（见表2），投入研究经费约6593万元。涉及隧道设计技术（24项）、施工技术（14项）、基础理论研究（2项）、检测评估、维修加固与养护管理技术（3项）、防灾减灾（4项）。组织调动全国科研、设计、施工等单位参与研究攻关，针对隧道建设和养护中的难点、焦点和热点问题，形成了一批创新型技术、工法和装备，部分成果达到国际领先或先进水平，填补了国内诸多空白，对公路隧道的又好又快发展起到了保驾7护航的关键作用。山区高速公路隧道修筑技术课题一览表表2序号项目名称承担单位负责人1黄土地区隧道的修筑技术研究甘肃省交通厅工程处康军2秦岭终南山特长公路隧道关键技术研究陕西省公路局袁雪戡3连拱隧道建设关键技术的研究云南省公路规划勘察设计院李志厚4隧道路面结构与材料的研究贵州省交通规划勘察设计研究院佘远程5雪峰山公路隧道关键技术研究湖南省交通规划勘察设计院彭建国6双洞小净距隧道设计、施工关键技术研究四川省交通厅公路规划勘察设计研究院李玉文7公路隧道健康诊断的应用技术研究中交第一公路勘察设计研究院王华牢8分岔式隧道设计施工关键技术研究湖北沪蓉西高速公路建设指挥部曹传林9沪蓉国道主干线龙潭特长隧道特殊地质条件下的关键技术湖北沪蓉西高速公路建设指挥部白山云10高海拔地区复杂地质条件下公路隧道设计与施工技术研究四川省交通厅公路规划勘察设计研究院郑金龙11公路隧道围岩分级指标体系与动态分类方法研究西南交通大学王明年12公路隧道喷射防水层技术研究重庆交通科研设计院刘伟13公路隧道松驰荷载预测理论与预警系统及设计方法研究重庆交通科研设计院蒋树屏14公路隧道建设中数字化技术应用研究交通部公路科学研究院王晓晶15单拱四车道公路隧道设计优化与施工技术研究湖南省交通科学研究院张亮16大相岭泥巴山深埋特长隧道关键技术研究四川省交通厅公路规划勘察设计研究院陈乐生17公路隧道施工重大险情预警与应急救援技术研究交通部公路科学研究院张高强18山区隧道建设环境保护关键技术研究重庆交通科研设计院张兰军19沿河傍山路段棚洞结构适应性及设计施工技术研究重庆交通科研设计院黄伦海20西部地区公路瓦斯隧道设计与施工技术研究四川省交通厅公路规划勘察设计研究院王联21乌鞘岭特长公路隧道群建设与运营安全控制技术研究甘肃路桥公路投资有限公司牛思胜22重庆地区高速公路隧道结构安全与健康状态标识系统研究重庆高速公路发展有限公司杜国平23寒冷地区公路隧道冻害雪害防治技术研究长安大学吕康成24西部复杂环境条件下隧道洞口段设计施工综合技术研究长安大学陈建勋25连拱隧道建设关键技术的推广应用研究云南省公路勘察设计院李志厚26黄土地区公路隧道修筑技术推广应用研究甘肃省交通厅工程处康军27公路隧道超深大断面竖井工程施工技术研究中交隧道工程局有限公司李亚武28公路隧道抗震及减震技术研究四川省交通厅公路规划勘察设计研究院林国进29公路隧道单层衬砌结构关键技术研究重庆市交通规划勘察设计院钟明全30公路隧道衬砌结构耐火技术研究重庆交通科研设计院林志31高速公路螺旋型曲线隧道营运安全控制技术研究四川雅西高速公路有限责任公司何刚32多断层、富水岩溶地区特长公路隧道修建关键技术及防灾救援方案研究与应用陕西省交通建设集团公司杨育生3.2“十五”以来西部项目科研成果与突破为解决我国中、