公路隧道工程品质与科技进步

2017年全国公路隧道学术交流年会年全国公路隧道学术交流年会公路隧道工程品质与科技进步公路隧道工程品质与科技进步蒋树屏（工学博士）蒋树屏（工学博士）2017.4.24 重庆重庆2017年全国年全国公路隧道学术交流年会公路隧道学术交流年会12017年全国公路隧道学术交流年会年全国公路隧道学术交流年会一一、隧道品质的总体隧道品质的总体评价评价二二、科技进步的支撑科技进步的支撑作用作用三三、防灾对策与品质防灾对策与品质影响影响四四、隧道围岩隧道围岩坍塌实例分析坍塌实例分析五五、隧道洞口品质隧道洞口品质工程实例工程实例六六、机械化机械化、装配化装配化、信息化信息化22017年全国公路隧道学术交流年会年全国公路隧道学术交流年会一一、隧道品质的总体隧道品质的总体评价评价二二、科技进步的支撑科技进步的支撑作用作用三三、防灾对策与品质防灾对策与品质影响影响四四、隧道围岩隧道围岩坍塌实例分析坍塌实例分析五五、隧道洞口品质隧道洞口品质工程实例工程实例六六、机械化机械化、装配化装配化、信息化信息化32017年全国公路隧道学术交流年会年全国公路隧道学术交流年会品质品质，既指工程物体的外表美观既指工程物体的外表美观，又指内部材质的耐久特性又指内部材质的耐久特性，还反映制作还反映制作过程中的精细程过程中的精细程度度。品质工程品质工程，除了保证工程本身的安全除了保证工程本身的安全、质量质量、耐久和美观耐久和美观，还要讲究还要讲究：工程与自然环境的协调工程与自然环境的协调、工程与使用功能的协调工程与使用功能的协调、工程与人文社会的协调工程与人文社会的协调。隧道隧道内部内部工程：既有工程：既有山体开挖洞腔围岩稳定山体开挖洞腔围岩稳定、地下水防水与排水系统地下水防水与排水系统、围围岩注浆加固岩注浆加固-止水止水、锚杆锚杆-喷射混凝土喷射混凝土-钢支撑支护钢支撑支护等；等；隧道外部工程：洞口隧道外部工程：洞口工程工程、洞身衬砌工程洞身衬砌工程、边侧共同沟边侧共同沟、路面工程以及交路面工程以及交通工程附属设施通工程附属设施等等。以上以上每个环节都具每个环节都具有良好品有良好品质质，即为隧即为隧道品质工道品质工程程。4蒋树屏2017年全国公路隧道学术交流年会年全国公路隧道学术交流年会我我国是一个山脉多国是一个山脉多、水域宽的国家水域宽的国家，公路交通公路交通发展遇到发展遇到大量隧道及其技术大量隧道及其技术问题问题。截止截止2016年底年底，全国公路隧道为全国公路隧道为15181座座、14039.7公里公里，同比净增同比净增1175座座、1355.8公里公里。2013年年至至2016年三年来年三年来，公路隧道总座数公路隧道总座数、总总里程的平均里程的平均年年增长率分别为增长率分别为9.2%、11.9%。我国已建成世界最长双洞高速公路隧道秦岭终南我国已建成世界最长双洞高速公路隧道秦岭终南山隧道等超长山隧道等超长山岭隧道山岭隧道、上海崇明通道水下隧道上海崇明通道水下隧道、南京南京、武汉越江通道水下隧武汉越江通道水下隧道等大直径道等大直径盾构隧道盾构隧道，以及上海以及上海、南昌等地江底隧道和即将完成的港珠澳通道南昌等地江底隧道和即将完成的港珠澳通道海底隧道等宽体海底隧道等宽体沉管隧沉管隧道道，长度长度10公里以上的公路隧道已达十余座公里以上的公路隧道已达十余座，成为世界成为世界隧道大国隧道大国。这些这些在役隧道经过较长时间的运营检验在役隧道经过较长时间的运营检验，表明工程品质良好表明工程品质良好、使用功能如使用功能如初初、养护维修合理养护维修合理，实现了当初确定的安全实现了当初确定的安全、质量质量、环保环保、节能节能、经济综合建经济综合建设目标设目标，是品质工程的客观存在是品质工程的客观存在。52017年全国公路隧道学术交流年会年全国公路隧道学术交流年会62017年全国公路隧道学术交流年会年全国公路隧道学术交流年会一一、隧道品质的总体评价隧道品质的总体评价二二、科技进步的支撑科技进步的支撑作用作用三三、防灾对策与品质防灾对策与品质影响影响四四、隧道围岩隧道围岩坍塌实例分析坍塌实例分析五五、隧道洞口品质隧道洞口品质工程实例工程实例六六、机械化机械化、装配化装配化、信息化信息化72017年全国公路隧道学术交流年会年全国公路隧道学术交流年会为为追求工程品质和工程创新追求工程品质和工程创新，隧道隧道科技科技、设计设计、施工施工、监理和管理工作者监理和管理工作者努力进取努力进取，在在地质勘察地质勘察、支护结构支护结构、围岩稳定围岩稳定、防水排水防水排水、通风照明通风照明、防火减防火减灾灾、交通监控交通监控、运营管理等八个方面取得了长足的科技进步运营管理等八个方面取得了长足的科技进步，获得创获得创新成果：新成果：断层断层、岩溶岩溶、富水富水、瓦斯瓦斯、黄土黄土、高海拔等复杂环境修建技术高海拔等复杂环境修建技术；大跨大跨、小净距小净距、连拱连拱、分岔分岔、立交立交、螺旋螺旋、半隧道半隧道-棚洞等非常规技术棚洞等非常规技术；耐震耐震、围岩荷载与分级等设计理论方法围岩荷载与分级等设计理论方法；隧道地质超前预报与信息化设计与施工隧道地质超前预报与信息化设计与施工；特长隧道特长隧道（群群）通风通风、防灾和监控技术防灾和监控技术；公路隧道结构运营健康监控和诊断技术公路隧道结构运营健康监控和诊断技术；LED与新型能源照明等新材料与新方法与新型能源照明等新材料与新方法；超大断面盾构隧道设计与施工技术超大断面盾构隧道设计与施工技术；海洋环境沉管隧道管节制作海洋环境沉管隧道管节制作、出坞出坞、浮运浮运、沉放与对接技术等方面沉放与对接技术等方面。这些这些科技进步有效地提高了隧道工程品质水平科技进步有效地提高了隧道工程品质水平。82017年全国公路隧道学术交流年会年全国公路隧道学术交流年会图图1 公路隧道品质工程公路隧道品质工程 例例9高山深水挡不住对隧道品质工程的追求！2017年全国公路隧道学术交流年会年全国公路隧道学术交流年会科技进步推动了技术标准化工作科技进步推动了技术标准化工作。这二十年来这二十年来，编制或修订了编制或修订了公路隧公路隧道设计规范道设计规范、公路隧道施工技术规范公路隧道施工技术规范、公路隧道通风照明规范公路隧道通风照明规范、公路隧道交通工程规范公路隧道交通工程规范、公路隧道养护技术规范公路隧道养护技术规范等等10多部行业规范多部行业规范和细则和细则，建立起公路隧道的技术与标准体系建立起公路隧道的技术与标准体系。这些这些技术规范技术规范对提高公路隧道科技水平和对提高公路隧道科技水平和工程工程品质品质发挥发挥了重要作用了重要作用102017年全国公路隧道学术交流年会年全国公路隧道学术交流年会11同时，加大了实验室等科技平台的建设力度，为行业开展公路隧道科学试验同时，加大了实验室等科技平台的建设力度，为行业开展公路隧道科学试验和技术开发打下了基础。和技术开发打下了基础。建成：建成：公公 路路 隧隧 道道 建建 设设 技技 术术 国国 家家 工工 程程 实验室实验室隧道隧道建设与养护技术交通行业重点实验室建设与养护技术交通行业重点实验室交通交通运输运输行业隧道行业隧道建设与养护建设与养护技术协同技术协同创新平台创新平台2017年全国公路隧道学术交流年会年全国公路隧道学术交流年会试验隧道试验隧道火灾试验火灾试验 1:1交通控制试验交通控制试验照明试验照明试验 1:1水下隧道实水下隧道实验效验效果图果图12通风试验通风试验 1:102017年全国公路隧道学术交流年会年全国公路隧道学术交流年会13中巴车火灾试验中巴车火灾试验2017年全国公路隧道学术交流年会年全国公路隧道学术交流年会世界最大断面足尺沉管试验隧道世界最大断面足尺沉管试验隧道1:1横断面横断面从从总体上讲总体上讲，交通行业建立起了公路隧交通行业建立起了公路隧道规划道规划-勘设勘设-施工施工-运营运营-养护成套技术体系养护成套技术体系，实现实现了规模的跨越发展和品质的扎实提升了规模的跨越发展和品质的扎实提升。142017年全国公路隧道学术交流年会年全国公路隧道学术交流年会一一、隧道品质的总体评价隧道品质的总体评价二二、科技进步的支撑作用科技进步的支撑作用三三、防灾对策与品质防灾对策与品质影响影响四四、隧道围岩隧道围岩坍塌实例分析坍塌实例分析五五、隧道洞口品质隧道洞口品质工程实例工程实例六六、机械化机械化、装配化装配化、信息化信息化152017年全国公路隧道学术交流年会年全国公路隧道学术交流年会然而然而，隧道工程经常遭遇坍塌隧道工程经常遭遇坍塌、岩爆岩爆、涌水涌水、突泥突泥、岩溶岩溶、滑动滑动、瓦斯瓦斯、火灾火灾、地震地震、暴雨等十种灾害的威胁暴雨等十种灾害的威胁，尤其坍塌对尤其坍塌对隧道内部品质的负面影响隧道内部品质的负面影响大大，且安全且安全形势严峻形势严峻。围岩围岩，既是隧道的荷载源又是承载体既是隧道的荷载源又是承载体，它的稳定程度是影响隧道建筑成它的稳定程度是影响隧道建筑成形的形的关键关键，围岩稳定技术是隧道工程的核心围岩稳定技术是隧道工程的核心技术技术。工程表明工程表明，坍塌后对隧道结构品质有很大伤害坍塌后对隧道结构品质有很大伤害，因此防止坍塌是因此防止坍塌是确保隧确保隧道内部道内部品质和外部品质的品质和外部品质的重要环节重要环节。隧道开挖隧道开挖围岩围岩松动松动围岩围岩坍塌坍塌加固加固处治处治162017年全国公路隧道学术交流年会年全国公路隧道学术交流年会坍塌坍塌坍体与坍腔坍体与坍腔右线距洞口右线距洞口500m处处技术对策技术对策加密加密监测，重视增量，及时监测，重视增量，及时反馈反馈增长锚杆，灌浆饱满，托钣锁口增长锚杆，灌浆饱满，托钣锁口做好支撑，刚度适宜，喷层贴壁做好支撑，刚度适宜，喷层贴壁优化开挖，增大矢跨，二衬优化开挖，增大矢跨，二衬跟上跟上隧道主要防减灾技术对策隧道主要防减灾技术对策A隧道地层为硬质凝灰岩隧道地层为硬质凝灰岩，变形量为变形量为1mm以内以内，其右线出口其右线出口K7+580m的地方的地方在在无无任何任何预兆的情况下突预兆的情况下突然出现坍塌然出现坍塌，施工人员施工人员被困于开挖面与坍塌体被困于开挖面与坍塌体之间之间，后获救后获救。17原因分析原因分析节理节理发育，脆性破坏，塑区发育，脆性破坏，塑区深厚深厚初支不强，挖面过大，二衬初支不强，挖面过大，二衬滞后滞后2017年全国公路隧道学术交流年会年全国公路隧道学术交流年会岩爆岩爆二郎山二郎山隧道隧道、终南山隧道终南山隧道、锦锦屏交通屏交通隧道等隧道等数座发生过数座发生过岩爆岩爆。技术对策技术对策1）调整钻爆设计调整钻爆设计，提提高光面爆破高光面爆破效果；效果；2）对掌子面和洞壁喷撒水对掌子面和洞壁喷撒水，软化软化岩体降岩体降低其强低其强度度；3）开挖采用短进尺开挖采用短进尺、多循环多循环，改善改善围围岩的应力状态；岩的应力状态；4）当岩爆强烈时当岩爆强烈时，应应分部分部开挖开挖，降低降低岩爆破坏程度岩爆破坏程度；5）系统锚杆系统锚杆不宜过长不宜过长，按按“短杆密布短杆密布”控制；控制；6）轻微岩爆区采用素轻微岩爆区采用素喷喷，强烈岩爆段可强烈岩爆段可采用纤维喷层采用纤维喷层；7）钢筋钢筋网宜采取挂网宜采取挂“整体网整体网”，钢架架设间距不宜过密钢架架设间距不宜过密；8）岩爆岩爆的的地段不得地段不得在爆破后立即进入开挖面在爆破后立即进入开挖面附近；附近；9）通过通过观察找出观察找出岩爆发生的前兆岩爆发生的前兆，逐步积累经验逐步积累经验；10）开展岩爆预测开展岩爆预测，预报其位置与规模预报其位置与规模。简言之简言之，应改善围岩应改善围岩、加固围岩加固围岩、安全防护安全防护。182017年全国公路隧道学术交流年会年全国公路隧道学术交流年会涌涌泥泥B隧道发生突涌泥（隧道内隧道发生突涌泥（隧道内“泥石流泥石流”）；C隧道发生地表塌陷，出口左幅突涌泥，涌出堆隧道发生地表塌陷，出口左幅突涌泥，涌出堆积体长约积体长约29m，高，高1.5m3.5m。原因分析原因分析岩溶充填，管道深远，压力聚集岩溶充填，管道深远，压力聚集地调失察，洞壁失稳，二衬未作地调失察，