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1、修建公路隧道应建立安全风修建公路隧道应建立安全风险性、可靠性评估体系险性、可靠性评估体系 中国工程院院士中国工程院院士王梦恕王梦恕1 今今后后就就任任何何一一项项工工程程从从规规划划、勘勘测测设设计计、施施工工直直到到运运营营都都应应进进行行安安全全、风风险险性性、可可靠靠性性评评估估体体系系的的分分析析，目目前前在在预预可可性性和和可可行行性性研研究究报报告告中中只只进进行行经经济济投投资资风风险险的的评评估估，这这是是很很狭狭义义而而不不全全面面的的。随随着着公公路路隧隧道道的的增增多多，和和水水文文地地质质复复杂杂性性不不确确定定性性的的存存在在，如如何何优优质质、快快速速、安安全全建建
2、成成而而不不留留隐隐患患进进行行运运营营，需需进进行行全全方方位位、安安全全风风险性、可靠性评估。险性、可靠性评估。2评估的内容分为四个阶段应考虑的主要问题见附表：评估的内容分为四个阶段应考虑的主要问题见附表： 3 一、线路规划中影响、安全、风险的一、线路规划中影响、安全、风险的几个问题几个问题 1、为为保保证证隧隧道道内内满满足足行行车车视视距距要要求求，以以及及路路面面超超高高的的变变化化以以利利运运营营安安全全，中中短短隧隧道道内内应应禁禁止止设设置置S型型反反向向曲曲线线，长长大大隧隧道道必必须须设设置置时时，在在反反向向曲曲线线间间必必须须设设置置一一段段缓缓和和曲曲线线或或直直线线
3、段段，从从司司机机安安全全操操作作出出发发，一一般般曲曲线线长长度度是是不不宜宜过过短短，同同时时小小偏偏角角、大大半半径径曲曲线线容容易易使使司司机机产产生生直直线线错错觉觉易易出出现现行行车车事事故故，曲曲线线转转角角应应大于大于7度为宜。度为宜。4 56一、线路规划中影响、安全、风险的一、线路规划中影响、安全、风险的几个问题几个问题 2、隧道纵坡、隧道纵坡 一般为不小于一般为不小于0.3%、不大于、不大于3%，对于二、三、四级公路的中短隧道可对于二、三、四级公路的中短隧道可适当放宽到适当放宽到5%以下，隧道内的变坡点以下，隧道内的变坡点不宜过多，要有较大直径的竖曲线以不宜过多，要有较大直
4、径的竖曲线以满足视距要求。满足视距要求。 7一、线路规划中影响、安全、风险的一、线路规划中影响、安全、风险的几个问题几个问题 3、隧道洞口经常由于设置了缓和曲线进洞，、隧道洞口经常由于设置了缓和曲线进洞，而引起交通事故不断，所以联络洞口的线路应而引起交通事故不断，所以联络洞口的线路应为直线，洞口附近不易设置竖曲线，变坡点应为直线，洞口附近不易设置竖曲线，变坡点应距离洞门有一定距离，凸形曲线上的车辆在接距离洞门有一定距离，凸形曲线上的车辆在接近变坡点时，由于视距较小，经常出现不安全近变坡点时，由于视距较小，经常出现不安全事故。所以，在进洞口附近更不宜设置较大的事故。所以，在进洞口附近更不宜设置较
5、大的下坡和小直径的平面曲线进洞。出洞口附近更下坡和小直径的平面曲线进洞。出洞口附近更不宜设置较小的平面曲线，设计者应考虑壁洞不宜设置较小的平面曲线，设计者应考虑壁洞效应，在进出洞口应考虑司机在生理上、心理效应，在进出洞口应考虑司机在生理上、心理上的变化，这是确保安全、防止风险之本上的变化，这是确保安全、防止风险之本。 8一、线路规划中影响、安全、风险的一、线路规划中影响、安全、风险的几个问题几个问题 4、线路与隧道设置、线路与隧道设置 线线路路与与隧隧道道设设置置原原则则应应遵遵守守在在丘丘陵陵地地带带以以中中、短短隧隧道道群群为为主主，尽尽量量取取代代半半填填半半挖挖式式的的线线路路。上上挡
6、挡刷刷坡坡很很高高今今后后也也不不安安全全、费费用用高高，环环境境破破坏坏严严重重，下下挡挡路路基边坡处理也很难保证不下滑、不沉。基边坡处理也很难保证不下滑、不沉。 沿沟选线采用以桥代路，不破坏环沿沟选线采用以桥代路，不破坏环境为宜。境为宜。 9101112一、线路规划中影响、安全、风险的一、线路规划中影响、安全、风险的几个问题几个问题 5、公路选线应靠山、不占良田，线路、公路选线应靠山、不占良田，线路间距应尽量靠近，中间隔离带，在满足间距应尽量靠近，中间隔离带，在满足绿化、安全的前提下应越窄越好，以节绿化、安全的前提下应越窄越好，以节约土地，尤其耕地，约土地，尤其耕地，2003年仅公路建年仅
7、公路建设占用耕地达设占用耕地达56.6万亩，比万亩，比2002年增加年增加40万亩，大手笔的占地设计不可取。万亩，大手笔的占地设计不可取。 1314一、线路规划中影响、安全、风险的一、线路规划中影响、安全、风险的几个问题几个问题 6、越岭线路的隧道宜长不宜短，尤其、越岭线路的隧道宜长不宜短，尤其北方应将线路北方应将线路 标高降到冰冷线以下。二标高降到冰冷线以下。二郎山隧道为了缩短隧道长度，靠西藏边郎山隧道为了缩短隧道长度，靠西藏边洞口仍在冰冻线以上，造成不能全天侯洞口仍在冰冻线以上，造成不能全天侯运营。秦岭终南山隧道长运营。秦岭终南山隧道长18km，是世界是世界第二长公路隧道，缩短线路第二长公
8、路隧道，缩短线路65km，实现实现了全天侯安全运营。了全天侯安全运营。 15 16 17二、隧道勘测、设计阶段在安全风险二、隧道勘测、设计阶段在安全风险上应注意的问题上应注意的问题 1、隧道洞口位置、间距的确定原则、隧道洞口位置、间距的确定原则 （1）从洞口安全、环保出发，应遵守早）从洞口安全、环保出发，应遵守早进晚出、不刷洞口仰坡，甚至可设置明洞进晚出、不刷洞口仰坡，甚至可设置明洞段进洞，应追求环境效益第一、社会效益段进洞，应追求环境效益第一、社会效益第二、工程本身效益第三的原则，一味追第二、工程本身效益第三的原则，一味追求短而省钱的理念应予克服。求短而省钱的理念应予克服。 18 1920
9、21 22 23二、隧道勘测、设计阶段在安全风险二、隧道勘测、设计阶段在安全风险上应注意的问题上应注意的问题 （2）隧道洞口应选在从山梁上突凸处进）隧道洞口应选在从山梁上突凸处进洞，切勿沿沟凹处进洞，造成洞口引线洞，切勿沿沟凹处进洞，造成洞口引线处在深路堑之间，从水文、地质条件评处在深路堑之间，从水文、地质条件评价，这都是最不利的断层发育带，给设价，这都是最不利的断层发育带，给设计、施工、运营会带来许多长久性的灾计、施工、运营会带来许多长久性的灾害。害。 24 25 26 27二、隧道勘测、设计阶段在安全风险上二、隧道勘测、设计阶段在安全风险上应注意的问题应注意的问题（3）洞洞间间距距的的设设
10、计计原原则则为为宜宜近近不不宜宜连连。尤尤其其在在软软弱弱地地层层段段、城城市市隧隧道道洞洞口口场场地地紧紧张张段段等等地地，更更应应遵遵守守。连连拱拱隧隧道道从从结结 构构设设计计、防防水水，施施工工难难度度上上均均存存在在很很大大的的缺缺点点，已已被被已已建建好好的的工工程程所所证证实实，保保证证不不了了开开展展和和漏漏水水，不不是是一一个个好好的的结结构构型型式式、地地铁铁工工程程、铁铁路路工工程程在在可可能能的的条条件件下下均均将将连连拱拱改改为小间距隧道。为小间距隧道。28 29 30 31 3233343536 37二、隧道勘测、设计阶段在安全风险二、隧道勘测、设计阶段在安全风险上
11、应注意的问题上应注意的问题 两洞间距已不受两洞间距已不受2.5倍倍3倍倍洞径的规定，当时规范是按松散洞径的规定，当时规范是按松散特沙基原理确定的，该理论已不特沙基原理确定的，该理论已不符合目前施工技术不断提高的要符合目前施工技术不断提高的要求，目前一些隧道设计已取消了求，目前一些隧道设计已取消了这个规定，这是一大进步。这个规定，这是一大进步。 38 3940二、隧道勘测、设计阶段在安全风险二、隧道勘测、设计阶段在安全风险上应注意的问题上应注意的问题 （4）从运营通风角度考虑，防止上下行）从运营通风角度考虑，防止上下行洞口污着空气短路，（既从上行排出洞洞口污着空气短路，（既从上行排出洞口的废气，
12、又被下行洞口的进风带进去）口的废气，又被下行洞口的进风带进去）。因此，上下洞口之间应设置高挡墙，。因此，上下洞口之间应设置高挡墙，或建筑小品，或将上下行的洞口在里程或建筑小品，或将上下行的洞口在里程上错开上错开30m左右，不要设在一个横断面左右，不要设在一个横断面上。上。 41 42 43二、隧道勘测、设计阶段在安全风险二、隧道勘测、设计阶段在安全风险上应注意的问题上应注意的问题 2、支护结构衬砌形式必须采用复合式衬砌，这对、支护结构衬砌形式必须采用复合式衬砌，这对防水、防裂、运营通风都有好处。一次支护设计荷载防水、防裂、运营通风都有好处。一次支护设计荷载应考虑全部土压力和部分水压水，当变位稳
13、定后可施应考虑全部土压力和部分水压水，当变位稳定后可施作二次衬砌。二次衬砌实质上是安全储备，但由于复作二次衬砌。二次衬砌实质上是安全储备，但由于复合衬砌按连杆法计算，属于超静定结构，多次实验量合衬砌按连杆法计算，属于超静定结构，多次实验量测证明，当二次模筑衬砌做好后，荷测证明，当二次模筑衬砌做好后，荷 载会自动将一次载会自动将一次支护反受荷载的支护反受荷载的30%转移到二次衬砌上，这正是超静转移到二次衬砌上，这正是超静定结构的特点，但决不应理解为一次支护应按定结构的特点，但决不应理解为一次支护应按70%荷荷载进行设计，这种误解经常导致一次支护太弱，造成载进行设计，这种误解经常导致一次支护太弱，
14、造成施工过程中的塌方、变位过大，所以应重视一次支护施工过程中的塌方、变位过大，所以应重视一次支护的设计，以调整适应不同围岩的受力，而不是用二次的设计，以调整适应不同围岩的受力，而不是用二次衬砌厚度来调整。衬砌厚度来调整。 44 45二、隧道勘测、设计阶段在安全风险二、隧道勘测、设计阶段在安全风险上应注意的问题上应注意的问题 3、从环保出发，从保护水资源出发，尤其、从环保出发，从保护水资源出发，尤其不能因施工降低了地下水位而影响人居和不能因施工降低了地下水位而影响人居和农田时，必须采用农田时，必须采用“以堵为主，限排为辅以堵为主，限排为辅”的防水设计原则，二次衬砌应按折减后的防水设计原则，二次衬
15、砌应按折减后的水压力进行设计。在岩溶、石灰岩地区的水压力进行设计。在岩溶、石灰岩地区的隧道更应重视这个问题。取消中心水沟的隧道更应重视这个问题。取消中心水沟的设计构思。设计两边水沟，水沟深应低的设计构思。设计两边水沟，水沟深应低于路面以下于路面以下20cm左右，是正确的。左右，是正确的。 46二、隧道勘测、设计阶段在安全风险二、隧道勘测、设计阶段在安全风险上应注意的问题上应注意的问题 4、洞口段及洞门要考虑地震的影响，、洞口段及洞门要考虑地震的影响，可设计不受力的斜洞门或不设洞门。可设计不受力的斜洞门或不设洞门。洞口段一般在洞口段一般在30m50m处设一条处设一条减震变形缝，全洞不得变形缝。减
16、震变形缝，全洞不得变形缝。 47二、隧道勘测、设计阶段在安全风险二、隧道勘测、设计阶段在安全风险上应注意的问题上应注意的问题 5、隧道设计从安全出发不应设计上、隧道设计从安全出发不应设计上下行共用一个隧道的做法，上下行应下行共用一个隧道的做法，上下行应分洞设置，两洞之间的联络通道，尤分洞设置，两洞之间的联络通道，尤其车辆通道应适当加密，以利防灾和其车辆通道应适当加密，以利防灾和调头，通道两端畅通，不设防风门、调头，通道两端畅通，不设防风门、该门对通风作用不大，反而影响防灾。该门对通风作用不大，反而影响防灾。 48 49 505152535455二、隧道勘测、设计阶段在安全风险二、隧道勘测、设计
17、阶段在安全风险上应注意的问题上应注意的问题 6、结构设计的首要任务是做好方案设计：结构设计包、结构设计的首要任务是做好方案设计：结构设计包含方案设计（概念设计、结构创作、构思、选型）和含方案设计（概念设计、结构创作、构思、选型）和结构分析或核算两个内容，目前重分析、轻方案的做结构分析或核算两个内容，目前重分析、轻方案的做法很传统，许多设计人员把结构设计看成是规范加计法很传统，许多设计人员把结构设计看成是规范加计算，很少重视结构创新，在设计中采用低安全度带来算，很少重视结构创新，在设计中采用低安全度带来的节约仅能是工程造价降低的节约仅能是工程造价降低12%，而引入的风险可，而引入的风险可能贻患无
18、穷，如一次支护安全度设计相当低，是造成能贻患无穷，如一次支护安全度设计相当低，是造成塌方的主要原因之一。所以，把精力集中到方案设计、塌方的主要原因之一。所以，把精力集中到方案设计、概念设计上来，跳出因方案陈旧又使材料消耗指标过概念设计上来，跳出因方案陈旧又使材料消耗指标过高、结构安全度过低的设计误区。高、结构安全度过低的设计误区。 56二、隧道勘测、设计阶段在安全风险二、隧道勘测、设计阶段在安全风险上应注意的问题上应注意的问题 7、走信息化设计的道路、走信息化设计的道路 隧道和岩土工程紧密相关，勘测在初步设隧道和岩土工程紧密相关，勘测在初步设计阶段仅是宏观的水文地质，而不是施工中的计阶段仅是宏
19、观的水文地质，而不是施工中的水文地质，这个设计应叫水文地质，这个设计应叫“预设计预设计”，设计人，设计人员必须结合工程所揭示的水文地质、岩土特性员必须结合工程所揭示的水文地质、岩土特性验证和修改自己的设计参数。否则，会造成重验证和修改自己的设计参数。否则，会造成重大灾害，在实践中增长经验和判断能力。信息大灾害，在实践中增长经验和判断能力。信息化设计的重要手段是用先进的量测仪器进行及化设计的重要手段是用先进的量测仪器进行及时量测、及时反馈、及时研究、及时修正，要时量测、及时反馈、及时研究、及时修正，要重视时空效应所带来的灾害。重视时空效应所带来的灾害。 57三、施工阶段安全风险评估应三、施工阶段
20、安全风险评估应重视的几个问题重视的几个问题 1、必必须须将将地地质质超超前前预预报报做做为为工工序序配配设设备备、配配人员有费用。人员有费用。 工工程程的的风风险险、安安全全离离不不开开超超前前预预报报，尤尤其其在在岩岩溶溶地地区区，若若不不明明确确前前方方是是否否存存在在含含泥泥砂砂、水水的的岩岩溶溶，将将会会造造成成大大的的人人身身伤伤亡亡。我我国国有有近三分之二的岩溶地区，必须重视。近三分之二的岩溶地区，必须重视。 其预报手段必须采用几种方法同时进行其预报手段必须采用几种方法同时进行检测的综合性预报。检测的综合性预报。 58三、施工阶段安全风险评估应三、施工阶段安全风险评估应重视的几个问
21、题重视的几个问题 2、必须进行信息化施工、必须进行信息化施工 量测是安全、优质建成隧道工程的量测是安全、优质建成隧道工程的重要手段，通过量测可及时检查施工方重要手段，通过量测可及时检查施工方法是否妥当、设计参数是否合理，各施法是否妥当、设计参数是否合理，各施工工序是否正确。目前应用先进的无尺工工序是否正确。目前应用先进的无尺量测仪器和软件是非常必要的。做到及量测仪器和软件是非常必要的。做到及时修正、决策，不及时，必带来灾难。时修正、决策，不及时，必带来灾难。 59三、施工阶段安全风险评估应三、施工阶段安全风险评估应重视的几个问题重视的几个问题 3、施工方法正确选择、施工方法正确选择 硬岩采用全
22、断面开挖法或超前导洞后硬岩采用全断面开挖法或超前导洞后部扩大法，无轨运输、无轨装碴；软弱地部扩大法，无轨运输、无轨装碴；软弱地层必须采用正台阶法，台阶不分长、中短，层必须采用正台阶法，台阶不分长、中短，一律一倍洞高，过长会引起大变形、塌方，一律一倍洞高，过长会引起大变形、塌方，过短会引起工作面失稳。半断面禁止使用。过短会引起工作面失稳。半断面禁止使用。当正台阶法满足不了地层的稳定，可采用当正台阶法满足不了地层的稳定，可采用CD法、法、CRD法和双侧臂导洞法等。法和双侧臂导洞法等。 60 61 62 63 6465三、施工阶段安全风险评估应三、施工阶段安全风险评估应重视的几个问题重视的几个问题
23、4、辅助工法应正确选用、辅助工法应正确选用 长管棚是公路爱采用的进洞方法，但洞内长管棚是公路爱采用的进洞方法，但洞内是不适宜，应以小导管为主。特殊情况下才在是不适宜，应以小导管为主。特殊情况下才在洞内采用长管棚，该方法造价高，严重影响工洞内采用长管棚，该方法造价高，严重影响工期，扰动地层严重，采用深孔注浆以取代洞内期，扰动地层严重，采用深孔注浆以取代洞内长管棚。管棚直径不宜过大，目前地铁有向大长管棚。管棚直径不宜过大，目前地铁有向大直接发展的不好趋势，通过计算和工程实践，直接发展的不好趋势，通过计算和工程实践，当管棚直径超过当管棚直径超过 125mm时，对仰止变形已不时，对仰止变形已不明显，反
24、而浪费。明显，反而浪费。 66 67三、施工阶段安全风险评估应三、施工阶段安全风险评估应重视的几个问题重视的几个问题 5、正正常常设设计计、正正常常施施工工是是确确保保安安全全、风风险最小的良药。险最小的良药。 当前政绩工程必须禁止，要有科学发当前政绩工程必须禁止，要有科学发展观，合理的设计周期能全面优化方案设展观，合理的设计周期能全面优化方案设计和结构设计，过短的设计周期和不合理计和结构设计，过短的设计周期和不合理的施工工期是违背科学的，赶工期、低造的施工工期是违背科学的，赶工期、低造价是严重影响安全，可靠性的大忌，风险价是严重影响安全，可靠性的大忌，风险大、质量低、百年寿命都不能实现。大、
25、质量低、百年寿命都不能实现。 68三、施工阶段安全风险评估应三、施工阶段安全风险评估应重视的几个问题重视的几个问题 6、建立工地实验室严把材料关：材料是、建立工地实验室严把材料关：材料是占工程费用的大头，对钢筋、水泥、砂、占工程费用的大头，对钢筋、水泥、砂、石大宗料必须有严格的投招标优选制度，石大宗料必须有严格的投招标优选制度，甲方提供甚至监理方规定都是可以的，但甲方提供甚至监理方规定都是可以的，但必须规范自己的制度和行为，从爱护工程必须规范自己的制度和行为，从爱护工程出发，爱护各级干部出发，公开、透明、出发，爱护各级干部出发，公开、透明、严格检验签字负责是搞好工程的先决条件，严格检验签字负责
26、是搞好工程的先决条件，今天做为技术条件必须提出来。今天做为技术条件必须提出来。 69四、公路隧道运营的风险四、公路隧道运营的风险 1、隧道内的设计速度可以是、隧道内的设计速度可以是80km/h但但真正运营速度不宜过高，一般不易超过真正运营速度不宜过高，一般不易超过60km/h，也就是也就是1km长的隧道长的隧道1分钟穿分钟穿过去比用过去比用0.75分钟穿过要安全，仅少了分钟穿过要安全，仅少了0.25分，有什么意义。因此，运营期间分，有什么意义。因此，运营期间限制运营速度是安全行驶的前提，条件限制运营速度是安全行驶的前提，条件较差的隧道可以限制到较差的隧道可以限制到40km/h也不会影也不会影响
27、高速的效果。响高速的效果。 70四、公路隧道运营的风险四、公路隧道运营的风险 2、应分期、分批、安装通风设备、应分期、分批、安装通风设备 一般一公里以下的隧道不设通风和一般一公里以下的隧道不设通风和照明，用自然风、活照明，用自然风、活 风、反光石是能风、反光石是能实现节约运营的要求，经济风险可化成实现节约运营的要求，经济风险可化成零风险。零风险。 71 72四、公路隧道运营的风险四、公路隧道运营的风险 对中、长隧道，根据车流量、根据隧道上坡、对中、长隧道，根据车流量、根据隧道上坡、下坡的特点可分洞、分阶段设置，下坡的特点可分洞、分阶段设置，CO和可见度和可见度这两个指标通过射流通风机和清扫路面
28、能实现这两个指标通过射流通风机和清扫路面能实现3km隧道不通风的要求，加强管理可实现经济风隧道不通风的要求，加强管理可实现经济风险的化解。对于大于险的化解。对于大于3km以上的长隧道，应改善以上的长隧道，应改善通风的计算方法，通过实测，以确定合理的通风通风的计算方法，通过实测，以确定合理的通风方式，竖井采用分半进风和抽风的设计是不好的，方式，竖井采用分半进风和抽风的设计是不好的，隔板受力复杂，适用寿命不易保证，大型风机耗隔板受力复杂，适用寿命不易保证，大型风机耗电严重，都需认真研究，一般电严重，都需认真研究，一般6km长的隧道，目长的隧道，目前装机容量达到前装机容量达到5000kw左右，其运营
29、经济风险左右，其运营经济风险是较大的。是较大的。 73四、公路隧道运营的风险四、公路隧道运营的风险 3、建立简易的报警、救灾、监视措施。、建立简易的报警、救灾、监视措施。 手机报警、报警电话应优先考虑，手机报警、报警电话应优先考虑，往往比火灾传感器报警要快，要省费用，往往比火灾传感器报警要快，要省费用，要准确，应坚持可靠、适用而不要追求要准确，应坚持可靠、适用而不要追求先进。在谈到风险安全时，设计投入的先进。在谈到风险安全时，设计投入的仪器设备很多，在今后的运营中多被闲仪器设备很多，在今后的运营中多被闲置、放坏，应求真务实的调查研究。置、放坏，应求真务实的调查研究。 74 总总之之，随随着着公
30、公路路隧隧道道的的大大量量出出现现，尤尤其其超超过过3 3kmkm以以上上的的中中长长隧隧道道的的出出现现，修修得得起起、用用不不起起的的呼呼声声越越来来越越大大，从从减减少少运运营营灾灾害害出出发发，又又要要装装许许多多寿寿命命不不长长的的各各种种设设备备和和仪仪器器，又又要要耗耗不不少少电电能能，这这种种运运行行模模式式对对我我国国贫贫困困地地区区更更形形成成反反差差，这这是是阻阻碍碍各各等等级级公公路路隧隧道道大大量量发发展展，而而耗耗大大量量土土地地用用路路堑堑取取代代隧隧道道并并用用展展线线降降低低线线路路运运营营条条件件。因因此此，开开展展无无动动力力照照明明、通通风风、设设置置流流动动救救灾灾设设备备是是今今后后研研究的重点。究的重点。75 谢谢！76演讲完毕，谢谢观看！
