守护城市交通主动脉——南京穿江水下道路隧道标准化与智慧化运维


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截至2020年底 , 我国公路隧道已达2.1316万处(2.1999万公里) 。 数量规模和里程规模均远超世界上其他国家 , 形成了以钻爆法为主体 , 明挖法、盾构法、沉管法、TBM法、堰筑法等工法作为补充的多元化发展 。 从2010年到2020年期间 , 公路隧道数量增长2.89倍、里程增长4.30倍 , 占公路总里程比例从0.133%增加到0.423% 。 特长隧道数量增长速度显著高于整体数量增长速度 , 长大隧道已占31.3% 。 山岭隧道增长数量最多 , 水下隧道发展速度最快 。

图1 我国2010-2020年隧道规模统计
21世纪初 , 我国水下隧道进入快速发展期 , 据不完全统计 , 截至2020年底 , 我国在役水下隧道179条 , 在建水下隧道69条 。 其中在役的水下道路隧道有77条 , 包含公路水下隧道9条(约占12%)、城市水下道路隧道68条(约占88%) 。 在役水下道路隧道以长隧道和特长隧道为主(约占96%) , 基本上是大断面及特大断面隧道 , 且以特大断面隧道为主(约占75%);在役水下道路隧道中盾构法35条(约占45%)、堰筑法20条(约占26%)、沉管法16条(约占21%)、钻爆法6条(约占8%) 。
水下道路隧道管养现状
当前公路行业标准《公路隧道养护技术规范》JTG H12-2015适用于钻爆法山岭隧道的养护工作 , 但水下隧道养护具有不同于山岭隧道的环境和结构特点 , 其管理模式和体系、养护标准和技术也不尽相同 。 水下道路隧道主要有以下特点:
1.大多在主干道上 , 车流量大 , 保通和应急要求很高;
2.一般都是重点工程 , 社会关注度很高 , 运营形象要求高;
3.长年位于水底和高水压环境 , 渗漏危害大 , 结构损坏和渗漏控制严格;
4.隧道结构形式多样且特殊 , 对土建养护的专业性要求高;
5.衬砌结构通常被大面积装饰板覆盖 , 检查难度大、检测要求高;
6.隧道主体变形量大和持续时间长 , 对隧道影响较大 , 对监测要求高;
7.隧道比洞口低 , 靠主动抽排水 , 防汛防淹要求高;
8.机电设备数量和种类多、配置复杂 , 对机电养护的专业性要求高 。
对水下道路隧道养护情况的专项调研结果显示:
在管理方面 , 一是对养护资金和人员需求均较高 , 但暂无相应的养护定额标准及指导意见;二是各水下隧道都建设了信息化管理系统 , 但养护信息数据不完善和孤岛情况较突出等问题 , 养护信息数据无法进行趋势分析和缺乏有效利用;三是安全及应急管理任务重 , 但部门设置和条块划分等原因 , 应急预案匹配、应急信息畅通、应急统一调度等存在较多难点 。
在技术方面 , 一是隧道渗漏水病害突出 , 不同结构渗漏特点差异大 , 渗漏处置方法针对性强但处置效果欠佳;二是结构检测手段需要进一步适应性改进优化 , 比如在防火板及装饰板遮挡下的渗漏水和结构病害精准检测 , 在狭窄空间中的结构设施设备有效检测 , 在隧道断面被分割为多个独立空间下的隧道变形检测等;三是健康监测技术需要突破 , 解决预埋传感器存活率低、传统监测技术效率低、数据分析自动化和智能化不足、预警指导性不强等问题;四是机电设施养护标准需提高、维修和更换指标需明确 。
在规范方面 , 现行公路水下隧道养护技术规范适用范围为钻爆法山岭隧道 , 水下隧道通常采用盾构法、沉管法、钻爆法、堰筑法四种工法修建 , 存在多种结构形式 , 在隧道检查内容、检查方法、技术状况评定等存在较大差异 , 且所处复杂环境所致检修标准更高 。
水下道路隧道运营的重中之重
相对于道路运营养护追求舒适性、桥梁运营养护追求耐久性而言 , 隧道结构的封闭性使得隧道运营事故更易频发 , 且隧道作为狭长密闭空间疏散难度和救援难度均很大 。 因此 , 隧道运营养护首要追求的是安全性 。
2017年公安部发布的全国道路交通事故统计年报显示 , 虽然隧道事故发生次数在整个公路交通事故中所占比例相对较小 , 但其重特大事故数量、死亡和受伤人数、直接财产损失等方面却占有很大比例 。

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