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英國(guó)擁有悠久的隧道歷史，布魯內(nèi)爾不僅發(fā)明了盾構(gòu)法，還在泰晤士河下建造了世界上**條水下隧道，至今仍在使用。倫敦地鐵龐大的隧道網(wǎng)絡(luò)也體現(xiàn)了英國(guó)隧道的建設(shè)水平。

在2024世界隧道大會(huì)上，來自英國(guó)的同行通過泰晤士河隧道、HS2高鐵工程、Crossrail等一系列大型項(xiàng)目案例中應(yīng)用的創(chuàng)新技術(shù)和方法，分享了近年來英國(guó)隧道行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)——“更智能、更大型、更經(jīng)濟(jì)、更環(huán)保”。

更智能的隧道設(shè)計(jì)

近年來，設(shè)計(jì)人員從地質(zhì)勘測(cè)活動(dòng)中獲得的信息量大大增加。數(shù)據(jù)分析已成為巖土工程師和隧道工程師不可或缺的技能，在優(yōu)化流程、提高效率和支持隧道設(shè)計(jì)決策過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

對(duì)于Crossrail這樣的大型工程，運(yùn)用BIM創(chuàng)建了龐大的信息資源網(wǎng)絡(luò)，不僅滿足工程建設(shè)需求，也為地鐵運(yùn)營(yíng)提供信息支持。Corssrail所有設(shè)計(jì)都以3D形式完成，采用中央軟件模型來管理所有BIM的2D/3D模型。CAD圖紙均經(jīng)過審核，統(tǒng)一整合進(jìn)中央軟件模型中。模型由Crossrail運(yùn)行，并與其建筑承包商分享，最終移交給鐵路的運(yùn)營(yíng)管養(yǎng)方。

更大的隧道直徑

從歷史悠久的倫敦地鐵到現(xiàn)代新基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目，隧道直徑的擴(kuò)大趨勢(shì)顯而易見。盾構(gòu)技術(shù)的進(jìn)步促進(jìn)了這一進(jìn)程，使建造越來越大的隧道成為可能。但隨著隧道直徑的增加，也會(huì)帶來多方面的挑戰(zhàn)，包括施工和物流方面、淺覆土始發(fā)、軟弱地層等。

尤其是建造大直徑隧道通常需要使用大直徑盾構(gòu)，而盾構(gòu)的安裝和始發(fā)又需要巨大的豎井。為滿足這一需求，一種被稱為“毛毛蟲”豎井的新型解決方案?jìng)涫懿毮浚⑶页晒?yīng)用。

空間優(yōu)化：豎井提供了寬敞的空間，可滿足大型掘進(jìn)機(jī)的尺寸和要求。這類豎井的設(shè)計(jì)注重結(jié)構(gòu)的完整性和效率，確保盾構(gòu)安全始發(fā)。

減少支撐：減少了對(duì)額外結(jié)構(gòu)支撐的需求，從而簡(jiǎn)化了施工流程并降低了相關(guān)成本。

地面沉降影響?。河兄谧畲笙薅鹊販p少地面沉降影響，從而降低對(duì)周圍環(huán)境的潛在影響。

更經(jīng)濟(jì)的臨時(shí)工程 

為了降低建設(shè)成本，英國(guó)的隧道建設(shè)在襯砌方面進(jìn)行了技術(shù)創(chuàng)新。

在管片襯砌隧道內(nèi)施工聯(lián)絡(luò)通道時(shí)，一般依賴半月形鋼支撐或鑄鐵隧道管片來控制隧道結(jié)構(gòu)內(nèi)的變形。然而，在HS2項(xiàng)目中，采用了一種“特殊管片”。這類特殊管片放棄對(duì)支撐的依賴，轉(zhuǎn)而在開口區(qū)周圍為管片注入高結(jié)構(gòu)承載力。這種結(jié)構(gòu)加固可以有效地將剪切力傳遞到相鄰的環(huán)上，是控制變形的關(guān)鍵因素。

而傳統(tǒng)噴射混凝土襯砌采用雙層結(jié)構(gòu)，一襯和二襯中間夾一層防水膜。在英國(guó)，一種更新穎的方法得到了越來越多的應(yīng)用，即將防水層噴涂到結(jié)構(gòu)上，隨后硬化，以達(dá)到類似混凝土的硬度。這種技術(shù)能顯著減少二襯厚度，優(yōu)化隧道建設(shè)的效率和可持續(xù)性。

更綠色的隧道建設(shè)

建設(shè)中的HS2工程在實(shí)施低碳排放戰(zhàn)略方面走在了前列：在施工中普遍采用低碳混凝土，以減少碳排放；在軟土地段、淺覆土區(qū)和交叉通道開口附近采用纖維加固隧道；成功使用氫燃料旋挖鉆機(jī)在施工了4根深30m的樁，降低二氧化碳排放。

嘗試新技術(shù)的過程總是艱難的，英國(guó)為實(shí)現(xiàn)高效、智能、綠色施工投入了巨大的人力和財(cái)力，在建的眾多項(xiàng)目中采用了一系列創(chuàng)新技術(shù)。但毫無疑問，英國(guó)隧道行業(yè)為整個(gè)地下工程行業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排積攢了寶貴經(jīng)驗(yàn)，將成為同行的借鑒。