田四明,王 偉,鞏江峰
(中國(guó)鐵路經(jīng)濟(jì)規(guī)劃研究院有限公司,北京 100038)
據(jù)統(tǒng)計(jì),截至2020年底,中國(guó)鐵路營(yíng)業(yè)里程達(dá)14.5萬(wàn) km,其中,投入運(yùn)營(yíng)的鐵路隧道共16 798座,總長(zhǎng)約19 630 km。分析歷年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知[1-5],1980—2020年的40年間,中國(guó)共建成隧道12 412座,總長(zhǎng)約17 621 km(占中國(guó)鐵路隧道總長(zhǎng)度的90%),特別是近15年來(lái),中國(guó)鐵路隧道發(fā)展極為迅速,共建成鐵路隧道9 260座,總長(zhǎng)約15 316 km(占中國(guó)鐵路隧道總長(zhǎng)度的78%)。其中,“十一五”期間(2006—2010年)建成鐵路隧道2 262座,總長(zhǎng)約2 686 km(占比14%); “十二五”期間(2011—2015年)建成鐵路隧道3 611座,總長(zhǎng)約6 038 km(占比31%); “十三五”期間(2016—2020年)建成鐵路隧道3 387座,總長(zhǎng)約6 592 km(占比33%)。為便于分析和研究,對(duì)中國(guó)鐵路隧道發(fā)展規(guī)模情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì),以便更好地促進(jìn)中國(guó)鐵路隧道的發(fā)展。中國(guó)鐵路隧道不同時(shí)期發(fā)展規(guī)模情況見(jiàn)表1和圖1。
表1 中國(guó)鐵路隧道不同時(shí)期發(fā)展規(guī)模情況(截至2020年底)
圖1 中國(guó)鐵路隧道不同時(shí)期發(fā)展規(guī)模情況(截至2020年底)
2020年新增開(kāi)通運(yùn)營(yíng)鐵路隧道714座,總長(zhǎng)約1 589 km,其中特長(zhǎng)隧道39座,總長(zhǎng)約498 km; 在建鐵路隧道2 746座,總長(zhǎng)約6 083 km; 規(guī)劃鐵路隧道6 354座,總長(zhǎng)約16 255 km。
截至2020年底,中國(guó)已投入運(yùn)營(yíng)的特長(zhǎng)鐵路隧道共209座,總長(zhǎng)2 811 km。其中,長(zhǎng)度20 km以上的特長(zhǎng)鐵路隧道11座,總長(zhǎng)262 km,見(jiàn)表2。
表2 中國(guó)已投入運(yùn)營(yíng)的長(zhǎng)度20 km以上的特長(zhǎng)鐵路隧道
表2(續(xù))
1)新增運(yùn)營(yíng)。 2020年新增開(kāi)通運(yùn)營(yíng)特長(zhǎng)鐵路隧道39座,總長(zhǎng)498 km,見(jiàn)表3。
表3 2020年中國(guó)新增運(yùn)營(yíng)特長(zhǎng)鐵路隧道
表3(續(xù))
表3(續(xù))
2)在建。在建特長(zhǎng)鐵路隧道116座,總長(zhǎng)1 675 km。其中,長(zhǎng)度20 km以上的特長(zhǎng)鐵路隧道10座,總長(zhǎng)276 km,見(jiàn)表4。
表4 中國(guó)在建長(zhǎng)度20 km以上的特長(zhǎng)鐵路隧道
3)規(guī)劃。規(guī)劃特長(zhǎng)鐵路隧道338座,總長(zhǎng)5 054 km。其中,長(zhǎng)度20 km以上的特長(zhǎng)鐵路隧道37座,總長(zhǎng)999 km,見(jiàn)表5。
表5 中國(guó)規(guī)劃長(zhǎng)度20 km以上的特長(zhǎng)鐵路隧道
表5(續(xù))
表5(續(xù))
截至2020年底,中國(guó)已投入運(yùn)營(yíng)的高速鐵路總長(zhǎng)約3.7萬(wàn) km,投入運(yùn)營(yíng)的高速鐵路隧道共3 631座,總長(zhǎng)約6 003 km,其中特長(zhǎng)隧道87座,總長(zhǎng)約1 096 km[6-7]。從2008年第1條有隧道的高速鐵路合寧鐵路(南京南至合肥南)起至2020年底,每年建成投入運(yùn)營(yíng)的高速鐵路隧道長(zhǎng)度柱狀圖見(jiàn)圖2。
圖2 2008—2020年中國(guó)建成投入運(yùn)營(yíng)的高鐵隧道長(zhǎng)度柱狀圖(單位: km)
1)新增運(yùn)營(yíng)。2020年中國(guó)新增運(yùn)營(yíng)有隧道工程項(xiàng)目的高速鐵路共9條,總長(zhǎng)約2 389 km; 共有隧道189座,長(zhǎng)約508 km。其中,特長(zhǎng)隧道15座,總長(zhǎng)約176 km,見(jiàn)表6。
表6 2020年中國(guó)新增運(yùn)營(yíng)高鐵特長(zhǎng)隧道
2)在建。中國(guó)正在建設(shè)的有隧道工程項(xiàng)目的高速鐵路共47條,總長(zhǎng)約8 327 km; 共有隧道1 811座,總長(zhǎng)約2 750 km。其中,特長(zhǎng)隧道50座,總長(zhǎng)約645 km,見(jiàn)表7。
表7 中國(guó)在建的高鐵特長(zhǎng)隧道
表7(續(xù))
表7(續(xù))
表7(續(xù))
其中: 設(shè)計(jì)速度為300~350 km/h的高速鐵路隧道共1 566座,累計(jì)長(zhǎng)度約為2 344 km; 設(shè)計(jì)速度為250 km/h的高速鐵路隧道共245座,累計(jì)長(zhǎng)度約為406 km。
3)規(guī)劃。截至2020年底,中國(guó)規(guī)劃的有隧道工程項(xiàng)目的高速鐵路共93條,總長(zhǎng)20 970 km; 共有隧道3 525座,累計(jì)長(zhǎng)度約為7 966 km。其中,特長(zhǎng)隧道134座,總長(zhǎng)1 867 km,見(jiàn)表8。
表8 中國(guó)規(guī)劃的高鐵特長(zhǎng)隧道
表8(續(xù))
表8(續(xù))
表8(續(xù))
表8(續(xù))
表8(續(xù))
其中: 設(shè)計(jì)速度為300~350 km/h的高速鐵路隧道共2 884座,累計(jì)長(zhǎng)度約為6 842 km; 設(shè)計(jì)速度為250 km/h的高速鐵路隧道共641座,累計(jì)長(zhǎng)度約為1 124 km。
隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,西部地區(qū)鐵路建設(shè)規(guī)模逐年加大,高海拔、高烈度地震區(qū)、大埋深超長(zhǎng)鐵路隧道將越來(lái)越多,特別是剛剛開(kāi)工建設(shè)的川藏鐵路雅安至林芝段,分布有72座隧道,隧道總長(zhǎng)約840 km,其中長(zhǎng)度20 km以上的隧道有16座,長(zhǎng)度30 km以上的隧道有6座,最長(zhǎng)隧道超過(guò)40 km; 埋深超過(guò)1 000 m的隧道段長(zhǎng)610 km,且處于印度板塊與歐亞板塊強(qiáng)烈擠壓的“喜馬拉雅東構(gòu)造節(jié)”,新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈,穿越新構(gòu)造板塊活動(dòng)強(qiáng)烈的橫斷山區(qū),地質(zhì)條件極端復(fù)雜,隧道建設(shè)將要面臨的硬巖巖爆、軟巖大變形、高地溫、活動(dòng)斷裂、超高壓富水?dāng)嗔训炔涣嫉刭|(zhì)問(wèn)題十分突出。目前,中國(guó)雖然在拉林、成蘭等艱險(xiǎn)山區(qū)鐵路隧道建設(shè)中積累了一定的工程經(jīng)驗(yàn),但在川藏鐵路建設(shè)中遇到的諸多世界級(jí)難題必然會(huì)超出認(rèn)知,特別需要廣大隧道建設(shè)者齊心協(xié)力,堅(jiān)持科技創(chuàng)新,攻堅(jiān)克難,為川藏鐵路的順利建成貢獻(xiàn)力量。
近年來(lái),隨著勞動(dòng)力成本的不斷提高,隧道現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)人員數(shù)量逐年減少,隧道工程建設(shè)“以機(jī)代人”成為現(xiàn)實(shí)需求,少人化(甚至無(wú)人化)是未來(lái)隧道工程建設(shè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。在機(jī)械化與信息化高度融合的基礎(chǔ)上,發(fā)展具有自感知、自學(xué)習(xí)、自決策、自實(shí)施功能的機(jī)器人,進(jìn)行隧道建造主要工序的智能化作業(yè),對(duì)提高施工效率、保障施工安全、提高施工質(zhì)量具有重要意義。目前,鄭萬(wàn)高鐵在隧道機(jī)械化大斷面快速建造技術(shù)的基礎(chǔ)上,初步構(gòu)建了高速鐵路隧道智能化建造體系,并成功進(jìn)行了工點(diǎn)試驗(yàn)。
隨著珠江口水底隧道、汕頭灣海底隧道、甬舟海底隧道的開(kāi)工建設(shè),以及瓊州海峽、渤海海峽、臺(tái)灣海峽跨海通道規(guī)劃研究的逐步深入,超長(zhǎng)深水跨海鐵路隧道的建造技術(shù)亟需取得突破。包括超長(zhǎng)海底隧道空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)及緩解措施、高水壓隧道襯砌結(jié)構(gòu)防水技術(shù)、超長(zhǎng)海底隧道長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)溫升工程對(duì)策、深海大斷面隧道超長(zhǎng)距離施工與接合技術(shù)等。
隨著隧道與地下工程規(guī)模的逐年增加,隧道運(yùn)營(yíng)維養(yǎng)需求遠(yuǎn)超現(xiàn)有維養(yǎng)能力,研發(fā)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的隧道狀態(tài)智能監(jiān)測(cè)、運(yùn)維和病害整治技術(shù)非常有必要。包括研發(fā)適用于隧道與地下工程的結(jié)構(gòu)健康智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、基于大數(shù)據(jù)的隧道狀態(tài)評(píng)估智能決策系統(tǒng)、高效率的隧道與地下工程維護(hù)技術(shù)及智能化裝備等[8]。
說(shuō)明:文中數(shù)據(jù)不包括中國(guó)香港、澳門(mén)特別行政區(qū)及臺(tái)灣地區(qū)的數(shù)據(jù)。