高速鐵路隧道技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀存在問(wèn)題及其展望

讀書報(bào)告高速鐵路隧道技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀存在問(wèn)題及其展望目錄一、我國(guó)遂道及地下工程的發(fā)展現(xiàn)狀11.1交通隧道11.2水利水電隧洞21.3地下工程2二、我國(guó)隧道及地下工程的主要開挖方法及新技術(shù)2三、當(dāng)前國(guó)內(nèi)鐵路隧道施工主要存在技術(shù)問(wèn)題33.1 爆破精細(xì)控制技術(shù)33.2 改進(jìn)開挖技術(shù)33.3 機(jī)制砂噴混凝土濕噴工藝43.4 仰拱與掌子面進(jìn)度的協(xié)調(diào)性43.5 隧道溝槽施工工藝43.6 通風(fēng)及空氣凈化技術(shù)5四、貴廣鐵路建設(shè)實(shí)例6五、我國(guó)隧道及地下工程的發(fā)展前景75.1隧道發(fā)展前景7六、高速鐵路隧道的研究幾個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題86.1 高速鐵路隧道的空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)86.2 高速鐵路隧道的瞬變壓力96.3 高速鐵路隧道的微壓波9高速鐵路隧道技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，存在問(wèn)題及其展望自1978年我國(guó)改革開放以來(lái)，我國(guó)在交通、水利水電、市政等基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域取得了令人矚目的成就，特別是近十年來(lái)，更取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，同時(shí)在設(shè)計(jì)和施工技術(shù)水平上也有了很大提高。但是由于我國(guó)東西高差大、地勢(shì)復(fù)雜，隧道工程是鐵路工程中不可缺少的重要項(xiàng)目，例如最近剛開通的蘭新高鐵，隧道比例達(dá)到60%以上。我國(guó)大力發(fā)展高速鐵路，列車運(yùn)行速度的提高勢(shì)必造成列車振動(dòng)荷載進(jìn)一步加大，從而對(duì)隧道結(jié)構(gòu)的動(dòng)力穩(wěn)定性提了更高的要求。伴隨著鐵路的出現(xiàn)和發(fā)展，鐵路隧道也逐漸發(fā)展起來(lái)，但受制于技術(shù)條件的限制，在很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，鐵路隧道的規(guī)模都很有限，直到20 世紀(jì)，隨著人類科技水平和技術(shù)裝備的進(jìn)步，才開始出現(xiàn)了一些大型隧道，世界鐵路隧道的世界記錄也不斷被更新。我國(guó)高速鐵路已進(jìn)入實(shí)質(zhì)性的建設(shè)階段，全國(guó)各鐵路干線列車提速正在進(jìn)行之中。1、 我國(guó)遂道及地下工程的發(fā)展現(xiàn)狀1.1交通隧道交通隧道主要包括鐵路隧道、公路隧道及城市地鐵工程，鐵路隧道目前在數(shù)量、長(zhǎng)度、設(shè)計(jì)及施工技術(shù)上在我國(guó)處于領(lǐng)先地位，截至1997年，在我國(guó)的鐵路線上已建成并正式交付運(yùn)營(yíng)的隧道大約5200座，總長(zhǎng)度2457.89km，平均占鐵路網(wǎng)總長(zhǎng)度的4.7。目前我國(guó)已建成鐵路中隧道占線路長(zhǎng)度在30%以上的就有襄渝線34.3%，成昆線31.6%，在建鐵路中隧道占線路長(zhǎng)度比例最大的達(dá)到50.42%(西康線)。目前已建成的最長(zhǎng)隧道是西康線的秦嶺單線隧道，長(zhǎng)18.4km，其它較長(zhǎng)的還有衡廣鐵路復(fù)線上的大瑤山雙線隧道，長(zhǎng)14.295km，于1987年建成。南昆線上的米花嶺隧道，長(zhǎng)9.383km。地鐵工程目前僅有京、津、滬、穗四市約80km正在運(yùn)營(yíng)，而在建工程則很多，目前除上述四城市仍在繼續(xù)擴(kuò)建地鐵外，南京、重慶、青島、沈陽(yáng)、深圳、成都等約20個(gè)大中城市進(jìn)行了地鐵和輕軌交通系統(tǒng)規(guī)劃，部分項(xiàng)目正在全面施工。我國(guó)公路隧道在80年代前，因公路等級(jí)較低，同時(shí)限于設(shè)計(jì)、施工及短期投資大等多種原因，很少設(shè)計(jì)長(zhǎng)大隧道，且數(shù)量(總長(zhǎng)度)上也不多，但改革開放以后，為了實(shí)現(xiàn)截彎、降坡、提速、提高運(yùn)營(yíng)安全及實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)收益提高等，相繼修建了一批長(zhǎng)大公路隧道，如遼寧的八盤嶺雙線公路隧道(長(zhǎng)1600m)，吉林的小盤嶺公路、，速公路建設(shè)的大規(guī)模展開和設(shè)計(jì)、施工總體水平的提高，公路隧道工程在總量、單體長(zhǎng)度上有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，隧道單體長(zhǎng)度記錄不斷被刷新。目前已提高到4km長(zhǎng)度以上的水平，如川藏公路上的二郎山隧道全長(zhǎng)4160m，目前我國(guó)海拔最高，2000年4月18日峻工通車的重慶鐵山坪路隧道雙線全長(zhǎng)5424m，是目前我國(guó)最長(zhǎng)的大跨度公路隧道，北京至八達(dá)嶺高速公路上的潭峪溝公路隧道主隧道全長(zhǎng)3455m，單向三車道，是目前國(guó)內(nèi)最寬的公路隧道。1.2水利水電隧洞主要包括水工隧洞和地下廠房?jī)纱蟛糠?，水工隧洞主要包括引水隧道，?dǎo)流隧洞，泄洪隧洞等，地下廠房指不過(guò)水的地下洞室，包括電站主副廠房洞室、開關(guān)站、閘門豎井等，我國(guó)自70年代中期以后，先后建成了一大批著名的水電工程，如二灘水電站、黃河小浪底、葛洲壩等，還有目前正在建設(shè)的世界最大的水電工程長(zhǎng)江三峽工程，這標(biāo)志著在水利水電系統(tǒng)地下工程和隧道建設(shè)已達(dá)到或接近世界先進(jìn)水平。目前水電地下工程建設(shè)中的一個(gè)明顯特點(diǎn)是工程規(guī)模不斷大型化，具體體現(xiàn)為:引水隧洞埋深增大，導(dǎo)流、泄洪洞斷面增大、跨度增大、邊墻增高的地下洞室群體規(guī)模增大，隧洞承壓水頭增大，如正建的錦屏二級(jí)引水隧洞埋深達(dá)2600m(與目前世界上已建最大埋深的法國(guó)謝欄引水隧洞埋深2620m相近)，已建成的二灘電站導(dǎo)流洞，斷面達(dá)403m2，已建成的天湖抽水蓄能電站的水頭則高達(dá)1074m，在長(zhǎng)度方面，1991年建成的太平驛引水隧洞就達(dá)10km。1.3地下工程 地下工程包括市政管線工程，地下倉(cāng)儲(chǔ)工程，我國(guó)隧道及地下工程發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望隨著現(xiàn)代化城市高密度化、生活水準(zhǔn)的高標(biāo)準(zhǔn)化、各種供給設(shè)施(如電信、電氣、煤氣、上下水等)的需求量將會(huì)急劇增加，需要改造和增設(shè)的供管線愈來(lái)愈多，解決這一問(wèn)題的最好對(duì)策乃是進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃與管理的城市地下共同溝(城市地下公用事業(yè)綜合隧道)，1994年上海浦東建成了我國(guó)第一條規(guī)模較大的張揚(yáng)路共同溝。城市地下空間開發(fā)利用，目前較廣泛的有高層建筑物地下室，平戰(zhàn)結(jié)合的人防工程，如上海人民廣場(chǎng)地下商場(chǎng)，哈爾濱、長(zhǎng)春地下商業(yè)街等。利用地下工程恒溫恒濕，受地面干擾小，防災(zāi)抗災(zāi)能力強(qiáng)等的特點(diǎn)，我國(guó)修建了許多地下儲(chǔ)庫(kù)，如地下糧庫(kù)、油庫(kù)、金庫(kù)等。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，地下工程的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用深度將不斷拓展。二、我國(guó)隧道及地下工程的主要開挖方法及新技術(shù)世界發(fā)達(dá)國(guó)家已有的隧道和地下工程施工技術(shù)，大部分已在我國(guó)開發(fā)利用，并在工程實(shí)踐中結(jié)合中國(guó)的國(guó)情得到不斷的改進(jìn)和發(fā)展。由于隧道及地下工程類型、規(guī)模、地層、施工裝備、技術(shù)水平等的不同，相應(yīng)產(chǎn)生不同的開挖方法，按大類主要可分以下幾種:以1981年11月開工，1987年12月竣工的大瑤山雙線鐵路隧道的施工為代表和開始，成功地推廣了錨噴支護(hù)新奧法大斷面開挖施工技術(shù)，90年代采用新奧法又一次成功修建了號(hào)稱“天下第一險(xiǎn)洞”(高地應(yīng)力、高地?zé)帷⒍嗤咚?、多斷層、多地層塌?的南昆鐵路家竹箐隧道，這標(biāo)志著我國(guó)鉆爆法隧道施工技術(shù)達(dá)到和接近了世界先進(jìn)水平。其中形成的施工前、中、后的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)模式、圍巖變形量測(cè)、預(yù)報(bào)、指導(dǎo)施工模式及圍巖加固模式，為我國(guó)全面推廣新奧法隧道設(shè)計(jì)與施工技術(shù)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，我國(guó)目前已建成的最長(zhǎng)的單線鐵路隧道西康鐵路秦嶺隧道施工中采用了(1997年12月18日)全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)(TBM)，使我國(guó)的交通隧道修建技術(shù)又上升到一個(gè)新臺(tái)階，而在上海、廣州、北京地鐵隧道施工中，盾構(gòu)機(jī)得到了大面積使用，取得和積累了很多成功經(jīng)驗(yàn)，用此法目前已建成了約100km長(zhǎng)的各種用途的隧道。3、 當(dāng)前國(guó)內(nèi)鐵路隧道施工主要存在技術(shù)問(wèn)題3.1 爆破精細(xì)控制技術(shù) 隧道開挖技術(shù)是隧道施工的核心技術(shù)之一，也是隧道工程界最為活躍的研究熱點(diǎn)，機(jī)械開挖技術(shù)和控制爆破技術(shù)是主要研究方向。為了充分發(fā)揮機(jī)械設(shè)備技術(shù)進(jìn)步的優(yōu)勢(shì)、提高開挖作業(yè)的效率和安全性、降低人力勞動(dòng)作業(yè)量，隧道開挖呈現(xiàn)出由分步（臺(tái)階法）開挖向全斷面開挖發(fā)展的趨勢(shì)。其中，尤以精細(xì)爆破技術(shù)和軟弱圍巖預(yù)加固全斷面開挖技術(shù)為代表，就石質(zhì)圍巖隧道的開挖而言，當(dāng)前有兩個(gè)問(wèn)題較為突出，一是控制爆破能力不足、破碎圍巖條件下的光面爆破效果差；二是普遍采用的臺(tái)階法開挖工藝不能滿足隧道施工工序安全步距的相關(guān)規(guī)定。光面爆破效果差，不僅影響隧道開挖安全，還造成普遍存在的超挖現(xiàn)象?，F(xiàn)場(chǎng)的初步統(tǒng)計(jì)表明，因超挖造成的支護(hù)混凝土和二次襯砌混凝土超設(shè)計(jì)使用量平均達(dá)30%以上，還引起出碴量的無(wú)謂增加，給項(xiàng)目成本控制帶來(lái)很大的壓力， 同時(shí)還造成支護(hù)背后空洞等質(zhì)量安全事故。針對(duì)上述問(wèn)題展開精細(xì)爆破技術(shù)應(yīng)用的研究，對(duì)隧道施工安全、質(zhì)量和成本控制意義重大。3.2 改進(jìn)開挖技術(shù) 隧道開挖時(shí)，圍巖級(jí)別優(yōu)于III 級(jí)時(shí)采用全斷面法既可保證進(jìn)度也利于降低成本，已成共識(shí)。問(wèn)題存在于、級(jí)圍巖的開挖，當(dāng)前普遍采用的臺(tái)階法開挖工藝有利于人員循環(huán)作業(yè)， 進(jìn)度和成本控制有保障， 但臺(tái)階的存在造成仰拱跟進(jìn)掌子面的距離超過(guò)相關(guān)規(guī)定，形成安全隱患。調(diào)查統(tǒng)計(jì)表明，隧道開挖臺(tái)階長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)是近年來(lái)國(guó)內(nèi)隧道施工發(fā)生眾多安全事故的主要原因之一。為了確保鐵路隧道施工安全，鐵道部對(duì)仰拱與掌子面的距離要求越來(lái)越嚴(yán)格，TB10304-2009 鐵路隧道工程施工安全技術(shù)規(guī)程規(guī)定：級(jí)圍巖中仰拱與掌子面的距離不得超過(guò)90m，級(jí)圍巖不得超過(guò)50 m，級(jí)及以上圍巖不得超過(guò)40 m。鐵道部鐵建設(shè)2010120 號(hào)關(guān)于進(jìn)一步明確軟弱圍巖及不良地質(zhì)鐵路隧道設(shè)計(jì)施工有關(guān)技術(shù)規(guī)定的通知對(duì)隧道開挖掌子面與仰拱之間的距離做出了進(jìn)一步的強(qiáng)制性規(guī)定： 隧道開挖后初期支護(hù)應(yīng)及時(shí)施作并封閉成環(huán)， 、級(jí)圍巖仰拱封閉位置距離掌子面不得大于35 m。當(dāng)前鐵路隧道施工中，無(wú)論圍巖的穩(wěn)定性如何，采用長(zhǎng)臺(tái)階法施工都難以滿足上述強(qiáng)制性工序間安全距離的要求； 采用短臺(tái)階法（長(zhǎng)度小于一倍洞徑）施工時(shí)，由于上、下臺(tái)階不能平行作業(yè)， 工作效率大大降低， 進(jìn)度嚴(yán)重受阻。各級(jí)安全檢查結(jié)果表明， 如果不改進(jìn)開挖技術(shù)工藝，貫徹落實(shí)鐵道部的上述要求將非常困難。3.3 機(jī)制砂噴混凝土濕噴工藝 在新奧法施工理論體系下，支護(hù)技術(shù)、圍巖加固和預(yù)加固技術(shù)成為特殊地質(zhì)條件下隧道施工成敗的關(guān)鍵。錨噴與拱架結(jié)合的支護(hù)技術(shù)已較為成熟，注漿加固是圍巖加固的主要方式，長(zhǎng)鋼管壓漿（大管棚和超前小導(dǎo)管）則是超前支護(hù)的主要方式。當(dāng)前，業(yè)界對(duì)超前支護(hù)作用機(jī)理的新定義是： 開挖掌子面前方縱向具有梁作用，橫向具有拱作用。在此理論的指引下， 用于穩(wěn)定掌子面的柔性預(yù)襯砌和用于控制地面下沉的剛性預(yù)襯砌技術(shù)，以及水平噴射注漿技術(shù)等成為預(yù)支護(hù)技術(shù)研究的新方向。噴射混凝土是隧道支護(hù)施工中的主要工序，根據(jù)鐵建設(shè)2010241 號(hào)高速鐵路隧道工程施工技術(shù)指南規(guī)定，噴射混凝土應(yīng)采用濕噴工藝，這一規(guī)定主要是從保障噴混凝土施工質(zhì)量和人員勞動(dòng)健康的角度出發(fā)的。在現(xiàn)有技術(shù)條件下，利用機(jī)制砂，采用濕噴工藝進(jìn)行噴射混凝土施工需要解決好兩個(gè)問(wèn)題：一是濕噴工藝施工成本比干噴工藝高，這給規(guī)范規(guī)定的優(yōu)先采用濕噴工藝標(biāo)準(zhǔn)的貫徹執(zhí)行和項(xiàng)目成本核算帶來(lái)巨大的壓力；二是機(jī)制砂相對(duì)于天然砂在技術(shù)指標(biāo)上存在的差異。具體來(lái)講，機(jī)制砂要滿足規(guī)范要求的石粉含量限值必須經(jīng)過(guò)水洗工藝，而水洗機(jī)制砂的共性問(wèn)題是級(jí)配不好、拌制的混凝土和易性差， 泵送效果差，規(guī)范規(guī)定混凝土坍落度應(yīng)在80130 mm 之間，實(shí)際施工中坍落度需放大到170mm 以上方可泵送?；炷撂涠仍龃蟊厝粚?dǎo)致混凝土單位用水量增加、勻質(zhì)性降低，不僅嚴(yán)重影響了混凝土的速凝效果和強(qiáng)度，而且降低了支護(hù)能力及外觀質(zhì)量， 混凝土回彈量也大幅增加，施工成本加大，這也成為噴射混凝土濕噴工藝得不到貫徹執(zhí)行的主要原因。3.4 仰拱與掌子面進(jìn)度的協(xié)調(diào)性 隧道仰拱是初期支護(hù)和二次襯砌的銜接工序，直接影響隧道的施工質(zhì)量和工序安全步距。當(dāng)前鐵路隧道施工中，在開挖進(jìn)度正常的情況下（尤其是強(qiáng)于級(jí)的圍巖）， 因沒(méi)有理想的施工技術(shù)和配套設(shè)備， 通常采用多開工作面或增加仰拱一次施工長(zhǎng)度的方法來(lái)提高仰拱施工進(jìn)度。然而，這兩種方法均存在工序間相互干擾大、洞內(nèi)施工組織困難、循環(huán)時(shí)間長(zhǎng)等難題，而且附加成本較高，仰拱施工的質(zhì)量和進(jìn)度難以保障，進(jìn)而影響了防水系統(tǒng)、二次襯砌等后繼工序的結(jié)構(gòu)銜接質(zhì)量和進(jìn)度， 安全步距不能滿足相關(guān)規(guī)定的強(qiáng)制性要求， 因此隧道仰拱成為隧道施工中控制性工序。3.5 隧道溝槽施工工藝 隧道溝槽（中心水溝、側(cè)溝、電纜槽）混凝土施工斷面小，輪廓線條多，單位體積表面積大，施工困難。但是，水溝電纜槽既是隧道的“形象工程”，又是通訊、信號(hào)、電力等運(yùn)營(yíng)設(shè)施的直接承載體，其實(shí)體質(zhì)量和表觀質(zhì)量直接影響了隧道工程的整體形象和使用功能。受前期隧道施工重主體、輕附屬思想的影響，隧道溝槽施工至今沒(méi)有開發(fā)出理想的配套設(shè)備。前普遍采用的小塊組合鋼模分段施工法存在整體性差、加固支撐多、工序繁雜、循環(huán)時(shí)間長(zhǎng)、施工效率低、對(duì)工人技能要求高等諸多問(wèn)題。而且造成施工成本高，外觀質(zhì)量和實(shí)體質(zhì)量達(dá)標(biāo)困難，作業(yè)面文明形象差。3.6 通風(fēng)及空氣凈化技術(shù) 在我國(guó)隧道施工以鉆爆法和無(wú)軌運(yùn)輸為主導(dǎo)的大環(huán)境下， 通風(fēng)防塵技術(shù)是涉及人員生命健康的大事，是隧道施工水平的重要標(biāo)志，也是影響隧道施工方案選取的控制因素之一12。當(dāng)前，用于壓入式通風(fēng)的射流風(fēng)機(jī)和巷道式通風(fēng)的軸流風(fēng)機(jī)， 以及兩者的混合應(yīng)用都已是成熟的產(chǎn)品和技術(shù)。但是，因隧道施工時(shí)爆破飛石、開挖支護(hù)作業(yè)臺(tái)架行走等原因，通風(fēng)管不能通達(dá)掌子面，加上通風(fēng)管長(zhǎng)距離漏風(fēng)，造成工作面新鮮空氣不足，洞內(nèi)的空氣質(zhì)量普遍不能達(dá)標(biāo)，給洞內(nèi)作業(yè)人員造成嚴(yán)重的健康危害。已有的調(diào)查結(jié)果表明：我國(guó)從事隧道施工的一線工人中，患?jí)m肺病的比例達(dá)到3.4%，比粉塵危害最嚴(yán)重的煤礦部門（3.7%）僅相差0.3%。另一方面，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)角度來(lái)講， 隨著隧道工程在鐵路線路總長(zhǎng)度中所占比例的提高，長(zhǎng)大隧道數(shù)量隨之增加，開挖面的新鮮空氣需從千米以外的洞口引入，通風(fēng)阻力大、能耗高，單純以通風(fēng)來(lái)保持洞內(nèi)空氣質(zhì)量， 無(wú)論在技術(shù)上還是成本上都變得非常困難。事實(shí)上，現(xiàn)場(chǎng)常因通風(fēng)成本高昂而減少通風(fēng)時(shí)間或降低通風(fēng)機(jī)功率， 進(jìn)一步惡化了洞內(nèi)空氣質(zhì)量13。2.7 機(jī)制砂加工技術(shù)隨著國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大和環(huán)境保護(hù)要求的提高， 可供混凝土使用的天然砂資源越來(lái)越匱乏。在山區(qū)隧道工程中， 利用隧道棄碴加工機(jī)制砂、碎石無(wú)論在技術(shù)上還是經(jīng)濟(jì)上都成為必然的選擇。當(dāng)前，機(jī)制砂加工利用過(guò)程中存在著以下問(wèn)題： （1） 機(jī)制砂、碎石生產(chǎn)線要經(jīng)過(guò)：母料精選清除雜質(zhì)（過(guò)振動(dòng)篩）鄂破清洗反擊破碎篩分成品數(shù)量確認(rèn)檢驗(yàn)標(biāo)識(shí)儲(chǔ)存與保管等程序。實(shí)際生產(chǎn)中，不同的生產(chǎn)設(shè)備或相同設(shè)備在不同的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下所生產(chǎn)的成品在數(shù)量比例、技術(shù)指標(biāo)和工程適用性上存在差異，例如：生產(chǎn)的細(xì)骨料比例小于施工需求，而粗骨料比例大于施工需求，部分粗骨料浪費(fèi)或需要二次加工成細(xì)骨料。這就需要對(duì)機(jī)制砂、碎石生產(chǎn)線的設(shè)備選型和生產(chǎn)工藝狀態(tài)指標(biāo)進(jìn)行研究，以確定最理想的生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝。 （2） 相關(guān)規(guī)范規(guī)定了混凝土用砂的含泥量和石粉（小于80 微米的顆粒）含量的限值。例如，用于C35C55 混凝土的機(jī)制砂中石粉含量不得大于7%。一般地，不經(jīng)清洗、由生產(chǎn)線直接篩分獲取的機(jī)制砂中石粉含量在12%16%之間，合格的機(jī)制砂生產(chǎn)線均需增加水洗或風(fēng)洗設(shè)備以降低石粉含量。水洗機(jī)制砂的共性問(wèn)題是級(jí)配不好， 對(duì)貴廣鐵路GGTJ-1 標(biāo)16 個(gè)機(jī)制砂生產(chǎn)線生產(chǎn)的成品試驗(yàn)表明，水洗機(jī)制砂的細(xì)度模數(shù)普遍在3.13.7 之間，個(gè)別批次細(xì)度模數(shù)達(dá)到4.5，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于規(guī)范要求的理想值（2.63.0）。這種細(xì)度模數(shù)指標(biāo)不理想的機(jī)制砂與其它材料的配合比兼容性差， 拌制的混凝土性能難以滿足施工要求。需要對(duì)機(jī)制砂石粉含量的控制指標(biāo)、控制技術(shù)和機(jī)制砂應(yīng)用配合比優(yōu)化進(jìn)行系統(tǒng)研究。 （3） 從提高混凝土性能和經(jīng)濟(jì)性出發(fā)， 混凝土中要求加入一定比例的粉煤灰和礦粉， 石粉在混凝土拌制過(guò)程中與兩者有類似的作用， 但當(dāng)前鐵路規(guī)范要求嚴(yán)格控制其摻入量。相關(guān)研究已表明，細(xì)骨料中的石粉含量可以適當(dāng)提高， 例如：DBJ52-55-2008 貴州省高速公路機(jī)制砂高強(qiáng)混凝土技術(shù)規(guī)程對(duì)用于高強(qiáng)混凝土（C50）機(jī)制砂中的石粉含量給予了適當(dāng)放寬，達(dá)到10%。所以，可以通過(guò)試驗(yàn)研究確定鐵路工程混凝土細(xì)骨料中對(duì)石粉含量限制指標(biāo)適當(dāng)放寬的可行性。 （4） 根據(jù)規(guī)范規(guī)定， 機(jī)制砂不能用于梁體混凝土，例如，貴廣鐵路貴州境內(nèi)梁體用砂就需火車從廣西遠(yuǎn)運(yùn)供應(yīng)，采購(gòu)單價(jià)遠(yuǎn)超過(guò)工程預(yù)算。四、 貴廣鐵路建設(shè)實(shí)例 以貴廣鐵路建設(shè)為例，結(jié)合當(dāng)前隧道施工中存在的上述問(wèn)題，列舉一些解決上述問(wèn)題的措施。 （1） 引入精細(xì)爆破技術(shù)，實(shí)現(xiàn)爆破效果及爆破擾動(dòng)圍巖范圍的有效控制。 （2） 開發(fā)應(yīng)用微臺(tái)階開挖工法，引進(jìn)精細(xì)爆破設(shè)計(jì)技術(shù)， 利用可適用于全斷面和臺(tái)階法開挖的懸臂拼裝式臺(tái)架，實(shí)現(xiàn)上下臺(tái)階同步鑿巖爆破、同步出碴支護(hù)，將全斷面開挖工藝演化應(yīng)用于臺(tái)階法開挖，成功地解決了、級(jí)石質(zhì)圍巖隧道開挖進(jìn)度與工序安全距離之間的矛盾。 （3） 初步試驗(yàn)結(jié)果表明，大滲量粉煤灰噴混凝土的應(yīng)用可以有效地解決機(jī)制砂混凝土和易性改進(jìn)問(wèn)題。 （4） 當(dāng)前在貴廣鐵路建設(shè)中開發(fā)應(yīng)用的高速鐵路雙線隧道仰拱快速施工的設(shè)備及工法， 解決了隧道快速施工機(jī)械化配套課題中仰拱施工進(jìn)度與掌子面掘進(jìn)進(jìn)度保持一致的關(guān)鍵性問(wèn)題， 從根本上改變了現(xiàn)有的隧道施工組織模式， 使之成為保障隧道施工質(zhì)量、進(jìn)度、成本控制的技術(shù)基礎(chǔ)和實(shí)現(xiàn)隧道施工標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)、人性化文明工地建設(shè)的技術(shù)基礎(chǔ)。所述的仰拱快速施工設(shè)備包括雙車道仰拱棧橋、仰拱模架、中心溝模架、端頭梁和走行設(shè)備五個(gè)部分，提供了雙車道通行、仰拱一次性整體澆筑、填充與仰拱分次澆筑、仰拱模板和中心水溝模板自行整體移動(dòng)就位等使用功能（圖1）。仰拱快速施工設(shè)備及施工工法的應(yīng)用使得隧道施工變得更為快捷， 達(dá)到了如下效果：仰拱施工的效率顯著提高，只需一個(gè)工作面可滿足每月180300 m 的進(jìn)度要求；模板系統(tǒng)可自行移動(dòng)，人力勞動(dòng)強(qiáng)度降低，機(jī)械化水平提高；模板定位不需要加固鋼筋，人力及附加成本大幅降低；工程質(zhì)量顯著提高，生產(chǎn)成品內(nèi)實(shí)外美；利于前后工序的銜接，容易實(shí)現(xiàn)開挖掌子面、仰拱和二次襯砌等工序間安全步距的保持，為隧道快速掘進(jìn)提供了保障；提供雙車道通行，優(yōu)化了洞內(nèi)施工組織和工序分區(qū)，利于標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)和安全文明施工。 （5） 開發(fā)的隧道溝槽施工配套設(shè)備和工藝技術(shù)， 成功地解決了前期隧道溝槽施工中存在的主要問(wèn)題，應(yīng)用效果良好；當(dāng)前在貴廣鐵路建設(shè)中開發(fā)應(yīng)用的適用于高速鐵路隧道溝槽施工工藝要求的隧道溝槽快速施工設(shè)備（圖2）和配套施工技術(shù)，成功地解決了前期隧道溝槽施工中存在的上述問(wèn)題，填補(bǔ)了隧道快速施工機(jī)械化配套研究的空白?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果表明，該設(shè)備的使用使得隧道中心水溝、側(cè)溝和電纜槽施工變得更為快捷，生產(chǎn)成品結(jié)構(gòu)美觀，作業(yè)面整潔，從質(zhì)量、工期、成本、標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)、人性化管理、文明施工等方面均取得了良好效果。 （6） 空氣凈化設(shè)備與通風(fēng)設(shè)備配合使用，可以更有效地改善長(zhǎng)隧道洞內(nèi)空氣質(zhì)量，節(jié)約成本。在隧道施工污染源相對(duì)集中的開挖支護(hù)作業(yè)面，采用空氣凈化設(shè)備并與通風(fēng)設(shè)備配合使用，可以更有效地改善洞內(nèi)空氣質(zhì)量。先進(jìn)的除塵設(shè)備效率高達(dá)99%以上，空氣凈化設(shè)備以高效率和低成本除去洞內(nèi)大部分污染源，凈化后的空氣可返回工作面循環(huán)利用，使通風(fēng)量大幅減小。通風(fēng)機(jī)的功率與通風(fēng)量三次方成正比，如果通風(fēng)量減少一半，功率則下降87.5%，通風(fēng)機(jī)的功率可以得到大幅度降低。國(guó)外研究資料表明，使用循環(huán)風(fēng)以后，通風(fēng)機(jī)的功率可以節(jié)約60%以上。可見，空氣凈化設(shè)備與通風(fēng)設(shè)備配合使用，不僅有很好的社會(huì)效益，經(jīng)濟(jì)效益也很明五、我國(guó)隧道及地下工程的發(fā)展前景5.1隧道發(fā)展前景 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展綜合國(guó)力不斷增強(qiáng)，高新技術(shù)不斷發(fā)展，我國(guó)隧道發(fā)展前景是非常廣闊的，同時(shí)隧道的發(fā)展也是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、國(guó)家西部大開發(fā)戰(zhàn)略、開邊通海戰(zhàn)略的迫切需要。交通設(shè)施、水電工程越來(lái)越成為制約一個(gè)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸所在。 在交通隧道方面，隨著我國(guó)高速公路干線網(wǎng)的不斷完善，特別是向我國(guó)西部多山地區(qū)的不斷延伸，海南島與陸地的跨海延伸，以及遼東半島、膠東半島之間的跨海連接，崇明島與上海之間等長(zhǎng)江沿線的地下連接都需要巨大的隧道工程來(lái)支撐，隨著西部的開發(fā)，我國(guó)鐵路隧道、公路隧道的單體長(zhǎng)度及數(shù)量記錄，都將不斷被刷新，如1999年竣工的秦嶺鐵路隧道長(zhǎng)度已達(dá)18.46km，2000年5月竣工的重慶鐵山坪公路隧道長(zhǎng)度為4.5km。在跨海、跨江隧道方面，目前我國(guó)國(guó)內(nèi)已對(duì)瓊州海峽隧道完成了可行性研究，不少有識(shí)人士也已提出了跨越渤海灣聯(lián)接遼東與膠州半島的南橋北隧固定聯(lián)絡(luò)隧通道，跨越長(zhǎng)江入?？谶B接上海崇明啟東的江底隧道、京滬、京廣高速鐵路跨越長(zhǎng)江的沉管隧道，甚至提出了興建臺(tái)彎海峽隧道的設(shè)想。日本的青函海底隧道(全長(zhǎng)53.85km)海底部分長(zhǎng)23.3km)，英法海底隧道(全長(zhǎng)50km，海底38km)的建成運(yùn)營(yíng)，以及其它國(guó)家，明挖法以它施工簡(jiǎn)單，安全快速、造價(jià)較低，仍然是除山嶺隧道，江湖河底隧道外首選的施工方法，其中的蓋挖法是市區(qū)修建地鐵車站的主要方法，北京、上海、南京、廣州有近10座地鐵車站采用此法，并取得了很多寶貴經(jīng)驗(yàn)，逆作法或半逆作法也已從局部試點(diǎn)轉(zhuǎn)入工程實(shí)際應(yīng)用，如深圳地王大廈、上海金茂大廈地下室，除主樓外全部采用半逆作法施工，使工期大大提高。暗挖法適應(yīng)范圍廣、鐵路、公路、水利水電隧道、礦山巷道以及城市繁華市區(qū)下地鐵、地下工程廣泛采用此法，沉箱(管)法則主要用于跨越江湖河流等水體隧道的施工。我國(guó)的隧道及地下工程施工技術(shù)自80年代以來(lái)，得到了快速發(fā)展，代表隧道工程施工新技術(shù)發(fā)展 (1)必須加強(qiáng)前期的工程地質(zhì)勘察和可行性研究工作，加強(qiáng)從選擇設(shè)計(jì)、施工單位，實(shí)行監(jiān)理制度等各階段的科學(xué)管理，管理體制應(yīng)同國(guó)際接軌。 (2)進(jìn)一步完善隧道及地下工程設(shè)計(jì)施工的法規(guī)和技術(shù)規(guī)程建設(shè)，做到有法可依。 (3)進(jìn)一步通過(guò)科學(xué)實(shí)驗(yàn)和計(jì)算，完善在動(dòng)靜荷載作用下，地下結(jié)構(gòu)與圍巖介質(zhì)的共同作用理論，明確隧道和地下工程周邊各階段的荷載分布，使結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析、斷面設(shè)計(jì)方法更符合實(shí)際。 (4)在準(zhǔn)確理解的基礎(chǔ)上，全面推廣應(yīng)用“新奧法”新奧法不能簡(jiǎn)單地理解為一種具體的施工方法，實(shí)際上它是一種新理念下的從設(shè)計(jì)施工直到運(yùn)營(yíng)的隧道及地下工程建設(shè)的指導(dǎo)思想原則，再配合一些必要的工法。 (5)先進(jìn)施工機(jī)械的引進(jìn)和研制，先進(jìn)的各類工法和專家系統(tǒng)的提出。如隧道鑿巖機(jī)，各種盾構(gòu)機(jī)和微型自動(dòng)導(dǎo)航地下施工機(jī)械等。 (6)加強(qiáng)施工隊(duì)伍技術(shù)素質(zhì)的提高，加強(qiáng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)管理，降低工程造價(jià)。 (7)加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)意識(shí)，注意隧道和地下工程施工運(yùn)營(yíng)中不產(chǎn)生對(duì)環(huán)境不利的影響和公害或采取適當(dāng)措施，將影響減到可以接受的程度。應(yīng)逐步建立建全大型隧道及地下工程施工監(jiān)測(cè)、監(jiān)控、環(huán)境病害預(yù)測(cè)防治系統(tǒng)。在水電隧道方面，隨著以世紀(jì)工程三峽水利水電工程等一大批大型、超大型水電工程項(xiàng)目的實(shí)施與完成，我國(guó)在深埋、長(zhǎng)大隧道及大跨度地下廠房的設(shè)計(jì)與施工能力上，都已經(jīng)或?qū)⒁_(dá)到或接近世界先進(jìn)水平，隨著我國(guó)西部大開發(fā)的進(jìn)行，雅魯藏布江、金沙江等水力資源豐富的江河上梯級(jí)電站建設(shè)，我國(guó)水利水電隧道的建設(shè)也將進(jìn)入一個(gè)全新的發(fā)展時(shí)期。