介绍： 摘要：廿一世纪隧道及地下空间的大发展已成必然。我国目前在隧道及地下工程建设的许多重大问题上没有立法，造成混乱和浪费，该领域的技术立法亟待加强。同时对如何降低隧道及地下工程的造价需加大力度进行研究。 关键词：隧道 地下空间 地下铁道 防水 工程结构 1 前言 生年不满百，常怀千岁忧。 廿一世纪人类面临着人口、粮食、资源和环境的四大挑战，这决非是危言耸听、杞人忧天。它如晨钟暮鼓，告诫人们必须从现在开始认真研究对策。 “可持续发展”被作为国策提出来了，摆在每个学科、每个产业的面前，土木工程界也应顺潮流而检讨自己。大量的土建工程拔地而起，我们每天都看到大片良田被钢筋混凝土所取代，并且无法再生，居住、交通、环境的矛盾日益突出。把地面活土多留点给农业和环境，使地下空间成为人类在地球上安全舒适的第二个空间，是土木建筑工作者的紧迫课题。目前国际上已提出把“廿一世纪作为人类开发利用地下空间的年代”，日本提出要利用地下空间，把国土扩大数倍。我国也开始重视地下空间利用的立法工作，各地区已开始进行地下空间的开发规划。但由于技术立法不够，在这方面出了不少问题，花费了许多不该花的工程费。本文不愿多谈成功的一面，仅将这些年来在地下空间开发所产生的问题进行思考，供廿一世纪参考。 2 隧道及地下工程建设的技术立法亟待加强 回顾二十世纪，应该讲隧道及地下工程大发展是以80年代为真正的起点。当时是以大瑶山铁路双线隧道为契机、为范例，彻底改变了近100年隧道及地下工程的修建方法，是中国铁路隧道修建史上的一次飞跃，被评为国家科技进步特等奖。随着隧道及地下工程的大发展，尤其我国要在廿一世纪把中西部地区的交通、能源、水源等基础设施抓紧早上、快上，要落实开发西部、移民2～3亿的战略，铁路、公路长大隧道不断在中西部规划和建成。如陕西省正在筹建穿越秦岭山脉，打通包头—西安—安康—重庆—北海的西部大通道，其中秦岭终南山特长公路隧道最长方案为18.4 km，准备在近期开工。西安—安康线，西(安)宁(南京)、宝兰、渝(重庆)怀(化)铁路复线的相继开工，都出现了大量的隧道群和长隧道。但对于支护结构、防水处理、特长隧道服务通道设置、安全运行、通风、防灾、洞门位置、环境保护等许多重大问题，没有立法，随意性很大，百年大计的思想不能在技术标准上体现出来。如地下结构的构造型式，公认复合式衬砌最适合地下工程特点的合理结构型式，一次支护是施工安全的需要，也是岩土被扰动后进行力的调整、转换、自趋平衡的需要，然而，不少设计院、建设方从短期行为出发，提出整体式单层混凝土衬砌的结构型式，还提出施工临时支护+模筑整体式衬砌结构，还有减薄式衬砌等等，这样做省不了多少圬工量，反而使建成后的隧道出现漏水、渗水、开裂等病害。又如特长隧道的维修很重要，在正洞旁边设一服务隧道是完全正确的事，尤其超过10 km的铁路、公路隧道，及单洞双向运行的长度超过5km的公路隧道，在通风、防灾、维护方面都会带来很大好处，但很难被人们接受。最近联通法国和意大利的勃朗峰公路隧道长11.6 km，由于失火造成41人死亡，36辆汽车被毁，隧道被迫关闭1年进行整修，人员死亡的主要原因是没有撒离通道，没有直接向外的通风口。只有通过技术立法，才能防止不规范的设计，规范建设方、业主的行为。 城市地下空间的开发更为混乱。城市人口急剧膨胀，生存空间拥挤，交通阻塞，环境恶化。地下空间的开 发、城市地铁的快速修建已列入市长们的议事日程。地下铁道、地下停车场、地下仓库、地下商业街等都在进行设计、施工，但很少统筹，处于无序状态。如管道层一般在地下3～5 m范围，系统的共同沟可以避免反复破坏交通路面、影响市容、破坏环境，但不少城市对三通一平、设置共同沟缺乏足够的认识，热力管道、电力管道、通讯电缆、供水下水管道、燃气管道以及各部门名目繁多的管线仍各自为政，天上、地下混乱无序地布设，发生事故就东挖一坑，西挖一沟，非常落后，呼吁市长们把这些严重影响城市社会效益和形象的管线统管起来，迅速建立城市共同沟。 城市地下设施很多，谁占什么标高，也需要技术立法。如共同沟的标高不能使地下铁道的标高向深处降，共同沟不能从地铁车站顶部通过，因车站造价与深度成正比，越深造价越高，也不利于运营成本的降低及乘客上下的方便。由于地铁区间埋置较深，共同沟可从区间上部通过。目前一些城市规定地铁车站顶板必须低于地面3 m的做法是不合理的，以人为本的思想应贯穿在当前地下工程的设计中，以成本、造价做为设计标准的指导思想该取消了。 综上所述，急需进行技术立法的有以下几点： (1)各类地下建筑物的设计规范。如地下铁道车站、地下过街道、地下商业街、地下停车场、地下文体活动场所、地下仓库、地铁车站及区间、地下餐旅馆、地下展览馆、地下试验室、地下共同沟以及半地下室建筑等。 (2)各类地下结构的设计、计算规范。如不同材料结构的设计、不同地质条件的荷载设计、水压力及抗浮力设计、不同类型结构建设过程中及建成后的内力分析计算、结构的防腐及耐久性设计、位移反分析的计算程序等。 (3)地下工程的环境、安全、防灾设计规范。如防火设计、通风设计、防水设计、空调设计、照明采光设计、通信、供电设计等。 (4)地下工程施工规范。如明挖法施工，盖挖法施工，暗挖、浅埋暗挖、超浅埋暗挖法施工，盾构法施工，冻结法施工，降水排水法施工，沉管法施工，全断面掘进机(TBM)施工，城市地下工程钻爆法施工，地下围护结构施工(连续墙、钻孔桩、挖孔桩、旋喷桩等)、地下支挡结构施工(横撑及锚索)等。 (5)地下工程的特殊材料的采用方面，如防水材料、地下防腐材料、注浆堵水材料、各类添加剂材料等。 (6)卫生安全标准、环境保护标准。 (7)地下空间开发所用的各类设备、非标设备的标准规范。包括地铁的全套设备等。 (8)地下工程勘察技术及勘察内容方面。 愿在廿一世纪这些规范、技术标准、技术条例都能尽快研究编制出来，以改变不统一的混乱状态。 3 降低隧道及地下工程造价的办法需要加大力度进行研究 如何用合理的造价建成百年大计的优质工程，是每个建设单位都关心的问题。如何降价，降价的技术措施是什么，降低造价后所带来的负效应是什么，都需要认真分析，区别对待。 (1)地下工程的衬砌结构型式应优先采用复合式衬砌，不能因追求低造价而改变。从防水要求考虑衬砌厚度不能小于30 cm，不能随意减薄衬砌厚度，如上海地铁管片衬砌厚度30 cm已是最薄极限厚度。从长远考虑，从上海地质条件考虑，上海近些年地陷量很大，不均匀沉降可能把现有地铁管片拉裂。目前在地铁两边建筑的深基础都要受地铁结构的限制，这足以说明上海地铁区间管片的强度、刚度、稳定性是偏弱的。地铁的土建工程费与设备费之比一般应为6∶4，因地下土建是永恒的、不可逆的，而设备的更换周期是较短的，一般5年，个别设备10年，必须注意设备的投入值和产出值以及今后的维修值。 (2)必须重视地下防水工程的投入。防、排、堵、截综合治理的原则，材料刚柔结合以柔为主的原则，不能片面修改。这是多年来经验教训的总结。广州一线地铁的防水设计强调了堵死的办法，不给水出路，其原因 为怕引起地面下沉，实践证明有限量的排放，使地下水的补给量大于、等于排走量，地下水位不会改变，也就不会引起地面、地中下沉。如德国慕尼黑市地铁渗漏水量为0.07～0.20 L/(m2.d)；匈牙利布达佩斯地铁为0.20 L/(m2.d)；新加坡地铁为0.12 L/(m2.d)；我国上海延安东路隧道渗漏水量仅为0.024 L/(m2.d)。不让有一点漏水，从施工、长期运营角度讲是不可能的，防水板全包的做法实质是把漏的水引到仰拱处，对结构受力、运营不利。车站和围挡结构之间设平行剪力筋，是破坏二次内衬防水保护层的笨办法，大大减弱了衬砌的防水效果，也违背了两层之间剪力为零的原则。两者之间变形是不协调的，靠水平剪力筋不能形成共同作用。复合衬砌之间设柔性防水层，当时定名为防水隔离层，其含义一是防水，二是防裂。限量堵、排，沿全线进行分段截挡，可做到结构干燥、无水，抗浮问题也得到解决。 (3)迅速组织力量进行地铁运营设备的国产化。目前有些城市的运营设备，需高价从贷款国购置，车辆的价格比一般国际市场高出30%左右，通信、信号设备比国产设备高3～6倍。盲目引进国外设备造成很大被动，运营费也很高。如广州地铁的洋设备，每年需3000万美元的养护维修费。上海一号线的96节车厢花了1.9亿马克，占德国政府对一号线项目贷款的1/3以上。而地铁二号线运行所需的144节车厢也要全部从德国进口。
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