隧道工程施工技术与安全：十三五技术发展趋势

按照交通运输部建设“综合交通、智慧交通、绿色交通、平安交通”四个交通的要求，对标技术发达国家的标准，我国公路隧道行业应在“十三五”期间，着力对“十二五”期间面临的以下问题继续开展深入研究：隧道耐久性，勘测与地质预报，岩溶、瓦斯、大变形、岩爆及冻土处治技术，水下隧道，大型掘进机施工技术。尤其应在建设、养护和运营等方面，整体提高隧道机械化、装配化和信息化、低碳化水平。隧道施工机械化隧道建设有钻爆法、盾构掘进机法、沉管法三大类，目前以钻爆法为主。

长期以来，我国钻爆法隧道工程施工机械化程度不高，在爆破钻孔、锚杆打设、围岩注浆、混凝土喷射、防水板铺挂、衬砌浇筑、施工通风和出渣运输等方面，存在劳动力密集的问题，对人员健康、安全保障、施工效率和工程质量存在不利影响。随着劳动力成本持续攀升和安全质量环保理念提升，公路隧道施工对机械化的需求日益提高，如何减少隧道开挖面人员、提高施工机械化程度是摆在公路建设者面前的紧迫任务。

“十三五”期间，应大力引人和应用隧道施工与养护成套机械：提高爆破钻孔和锚杆打设效率的多臂凿岩台车、减少回弹的大体积混凝土湿喷射机械、实现隧道“开挖—支护—衬砌”三维数字成像的快速扫描系统、不中断交通的隧道病害车载检查和处治系统，同时，积极开展TBM在山岭隧道开挖中的应用。

总体上，实现隧道施工主要工序的机械化。

1.2.5.1　隧道建设装配化

隧道三大类工法中，盾构掘进机法在装配化方面做得比较好，主要工序“护盾下的安全高效开挖、自动或半自动出渣、衬砌工厂化预制—现场自动拼装、全工序——体化”均实现了装配化，其施工效率和施工质量有一定的保障。相比而言，钻爆法隧道衬砌及其构件，基本上均为现场浇筑施做，施工环境恶劣，施工质量难以保障；“开挖—支护—衬砌”被分为彼此独立的工序，缺乏配合，施工效率难以提高。稍有不慎，易引发安全事故和质量问题。

“十三五”期间，应大力引人和提高隧道工序、结构和构件的装配化水平：实现隧道内“检修道一电缆沟一水沟”整体结构的工厂预制化、现场拼装；逐步实现衬砌结构的工厂预制化、现场自动拼装技术；采用初期支护大体积喷射混凝土高质量施工技术，完全避免支护及衬砌背后脱空；积极研发“开挖—支护—衬砌”全工序—体化施工平台，提高全工序的装配化水平。

1.2.5.2　隧道建管养信息化

公路隧道的信息化应用主要在两个方面：施工控制信息化和运营管理信息化。

目前，公路隧道施工控制信息化水平普遍较低，体现在：施工监控量测基本上还停留在人工采集数据、室内分析，采集频率低、报警不及时。要实现对隧道施工安全的全天候监控、数据“实时采集—传输—分析—报警”，必须采用信息化技术和手段；施工现场管理、人员管理和环境管理还存在盲区，隧道施工现场封闭、环境恶劣、事故易发等特性，巫需采取措施实现对其的监控管理。

运营管理方面，目前高速公路虽然都配置有较为完善的监控、通信、通风、消防和照明系统，但其在日常运营和应急事件处置中，暴露出不少问题：交通异常自动化识别能力低，逃生救援引导手段缺乏，机电设施联动控制水平低下等，严重威胁到司乘人员生命、财产的安全，整体信息化水平还有待提高；同时，低等级公路如何实现在低成本下的运营管理信息化，也是当务之急。

“十三五”期间，应大力引人和提高隧道施工控制和运营管理的信息化水平：隧道施工现场普遍采用信息化平台，实现对施工“开挖一支护一衬砌”主要工序点的视频监控、隧道内施工人员的准确定位、隧道内环境信息（有害气体、二氧化碳、氧气、温度、湿度、灰尘等）全天候监控、隧道危险断面和工序转换断面的围岩位移一应力全天实时数据采集、分析和报警；提高隧道运营管理平台的信息化水平，实现对日常交通流和异常交通流的“实时监控一分析一统计一报警”等功能，应急事件发生后的自动智能高效联动控制和逃生救援的高效引导等、机电设施运营状态的全天候监控、分析和报警等。

1.2.5.3　隧道建管养低碳化

低碳环保是当今世界发展的主题，更是我国“十三五”发展的理念，同时，公路隧道高额的营运成本也成为制约隧道建设的重要因素，节能降耗、低碳环保应该是“十三五”期间需要重点加强研究与取得突破的方向。低碳化方面主要包括：低碳环保基础理论与技术的建设技术、理念与原则的系统整理总结，将低碳环保理念深入工程各方人员人心，并贯彻到过程中。从工程选址、路线比选、结构设计、施工方案、营运策略等各方面，进行充分的环保与节能研究论证；基于行车舒适性、驾驶视觉特征、驾驶心理特征的公路隧道机电系统研究与应用；基于隧道交通特征、环境条件、行车速度的隧道照明与控制系统研究与应用；隧道废气净化技术及装置的研发与应用。

1.2.5.4　“十三五”关键技术展望(www.xing528.com)

在“十二五”时期公路隧道科技发展的基础上，紧密结合当前交通基础设施大建设和重运营的实际，针对所面临的核心技术难题，“十三五”期间需突破一批重大关键技术，强化科技成果的转化和应用，全面提升交通技术领域的科技含量，为交通全面协调可持续发展提供有力保障。

未来5年，公路隧道在勘察设计、施工技术、运营养护等方面需解决一批关键技术难题，保障基础设施建设顺利实施；建设技术和养护技术全面提高，整体达到国际先进水平，在以下重点研究方向上进行突破：

高寒地区隧道建设和运营管理。

复杂异形地下结构设计施工技术。

钻爆法隧道局部TBM掘进技术。

超长海底公路隧道建设与运营关键技术及设备。

深海悬浮隧道理论设计及施工关键技术。

不中断交通的公路隧道高效检测和维修加固技术与装备开发。

公路隧道节能减排与环境保护技术，包括公路隧道超长通风区段运营通风新技术与防排烟技术、基于远程变频技术的公路隧道节能通风系统、基于物联网的公路隧道按需照明运营技术、按需公路隧道高浓度污染空气净化技术等。

特长公路隧道火灾事故点精准定位及数字化动态监测评估、智能疏散救援技术。

公路隧道运营期养护管理决策智能系统。

隧道改扩建设计施工关键技术。

新技术、新材料、新工艺在隧道工程建设中的应用。

“十二五”期间，我国公路隧道行业开展了公路隧道基础理论、实验技术、结构、环保建设、复杂条件建设、安全节能等方面的研究，总体建立起了公路隧道“规划—勘设—施工—运营—养护”成套技术体系，实现了跨越式发展，但按公路隧道技术强国的标准来要求，尚有差距。“十三五”期间，公路隧道行业应在“四个交通”纲领指引下，在机械化、装配化、信息化、低碳化等方面持续创新、不断进步，进一步提高我国公路隧道行业的技术水平，依靠科技进步实现隧道大国向隧道强国的转变。