西南交通大學(xué) 土木工程學(xué)院

摘要：山嶺隧道、城市隧道、水下隧道，都屬于隧道。但是隨著時代的發(fā)展，社會的需求，三種隧道分別走向了不同的方向，形成了各自的領(lǐng)域，有了不同的技術(shù)特點以及施工方法。所以用隧道這一大概念來統(tǒng)一描述和形容三種隧道已經(jīng)不能很好地反應(yīng)出三種隧道的特點。尤其是現(xiàn)在對城市隧道和水下隧道的需要越來越大，兩種隧道的施工、養(yǎng)護以及技術(shù)難點、技術(shù)創(chuàng)新等已經(jīng)具有了自己的特色，有了屬于自己的領(lǐng)域。本文通過總結(jié)三種隧道的概念及施工方法，反應(yīng)出三種隧道的異同以及發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：山嶺隧道；城市隧道；水下隧道；概念；施工方法

隧道是人類利用地下空間的一種形式，是埋置與地層中的工程結(jié)構(gòu)物。1970年OECD（世界經(jīng)濟合作與發(fā)展組織）隧道會議綜合了各種因素對隧道的定義為：以任何方式修建，最終適用于地表面以下的條形建筑物，其空洞內(nèi)凈空斷面在2以上的條形洞室。從不同的角度，隧道有許多種分類方法。按地層分為巖石隧道、土質(zhì)隧道、；按埋深分為深埋和淺埋隧道；按隧道斷面分為特大斷面（100）、大斷面（50～100）；按隧道所處位置分為山嶺隧道、城市隧道、水底隧道。本文針對隧道所處位置分類進行歸納總結(jié)，從施工方法、常用計算方法、應(yīng)用地方等不同方面總結(jié)出山嶺隧道、城市隧道、水下隧道的特點。

一、山嶺隧道、城市隧道、水下隧道的基本概念

（一）山嶺隧道

在山區(qū)不論是公路還是鐵路，在其前進方向上都會不可避免的遇到高山，又由于機車的爬坡性能和安全性考慮，線路的的坡度有嚴(yán)格的限制，不能在拔起越過山峰，所以高山就成了線路上的高程障礙。而鐵路公路進入山區(qū)，山區(qū)地形復(fù)雜，沒有良好的行車條件，線路不得不依山傍河迂回前進。而依山行走則需繞行，線路里程明顯增長，傍河行走時又需要注意河流沖刷。有的時候若是山嘴伸出太急，線路還無法隨之環(huán)繞，這就出現(xiàn)了平面障礙。而山嶺隧道就是為克服山區(qū)地區(qū)的行車的高程障礙和平面障礙而設(shè)置的可以直穿山體的一種隧道。是現(xiàn)在解決山區(qū)線路問題比較好的一種方法。

（二）城市隧道

隨著經(jīng)濟的發(fā)展城市越來越繁榮，城市人口也越來越多，但城市的面積卻沒有改變，直接導(dǎo)致了城市越來越擁擠，特別是交通的擁擠。僅僅是地面的常規(guī)交通運輸，如城市公交、私家車等已經(jīng)不能滿足城市運輸?shù)男枰?。所以需要城市快速軌道交通，需要充分利用地下空間發(fā)展城市交通。城市隧道就屬于城市快速軌道交通的一部分，因其具有運量大、快速、正點、低能耗、少污染、乘坐舒適方便等優(yōu)點，常被稱為“綠色交通”。而且其充分利用地下空間，極大地改善了城市地面交通擁擠的缺點，所以在世界各地城市隧道的發(fā)展都很迅速。

（三） 水下隧道

江河胡海在為人類帶來豐富的水資源的同時，也導(dǎo)致了地理單元的天然分割。隨著全球經(jīng)濟一體化水平的顯著提高，區(qū)域經(jīng)濟單元之間的要素流動和資源整合越來越頻繁，改善江河湖海導(dǎo)致的城市板塊之間、城市之間、地區(qū)之間以及國際之間的水域交通阻隔問題已經(jīng)迫在眉睫。而水下隧道已成為克服水域平面障礙，解決這一問題的重要手段。水下隧道具有維護航道交通、保護水環(huán)境和沿岸生態(tài)平衡等方面的優(yōu)點，但也同樣存在缺點，如造價高、災(zāi)害事故不好處理等。因此水下隧道方案的選擇是一項比較復(fù)雜的綜合技術(shù)經(jīng)濟問題。

二、山嶺隧道、城市隧道、水下隧道的施工方法的異同

山嶺隧道的常規(guī)施工方法稱為礦山法，因其最早應(yīng)用于采礦坑道而得名。在礦山法中，多數(shù)情況下都需采用鉆眼爆破進行開挖，故又稱為鉆爆法。鉆爆法是山嶺隧道最常用的施工方法。我國采用的礦山法是以控制爆破為開挖方法，以噴射混凝土和錨桿作為主要支護手段，通過監(jiān)測控制圍巖的變形，動態(tài)修正設(shè)計參數(shù)和變動施工的一種隧道施工法。山嶺隧道還有一種隧道掘進機施工方法。隧道掘進機是一種專門用于開挖地下通道工程，集掘進、棄渣裝運、洞壁支護等工序于一體的大型成套施工裝備。具有開挖快、優(yōu)質(zhì)、安全、經(jīng)濟、有利于環(huán)境保護和降低勞動強度的優(yōu)點。城市鐵道施工方法主要分為三種，分別為明挖法施工、淺埋暗挖法、盾構(gòu)法。明挖法是指從地表面向下開挖，在預(yù)定位置修筑結(jié)構(gòu)物方法的總稱。明挖法適應(yīng)性強，適用于任何巖體，可以修筑各種形狀的結(jié)構(gòu)物。在地面和交通條件允許的地方，應(yīng)該優(yōu)先選擇明挖法施工；淺埋暗挖法是在距離地表較近的地下進行各種類型地下洞室暗挖施工的一種方法。在城鎮(zhèn)軟弱圍巖地層中，在淺埋條件下修建地下工程，以改造地質(zhì)條件為前提，以控制地表沉降為重點，以格柵（或其他鋼結(jié)構(gòu)）和噴錨作為初期支護手段，按照十八字原則進行施工的一種施工方法；盾構(gòu)法是在地表以下的土層或松軟巖層中在盾殼保護下進行全斷面開挖和襯砌的一種施工方法。水下隧道施工方法也分為三類，分別為盾構(gòu)法、沉管法、礦山法。盾構(gòu)法和礦山法同山嶺隧道和城市隧道的施工方法相同，沉管法是水下隧道施工的特有的施工方法，是指在修建隧道的江河或海峽的水底下預(yù)先挖好一條溝槽，把若干預(yù)制的管段分別浮運到現(xiàn)場，一個接一個的陳放安裝，在水下將其相互連接并正確定位在已經(jīng)開挖的水下溝槽內(nèi)，以后輔以相關(guān)工程施工，使這些管段組合體成為連接水體兩端陸上交通的隧道型交通運輸載體。

三、結(jié)束語

本文通過對山嶺隧道、城市隧道、水下隧道概念及施工方法的總結(jié)，反用出三種隧道的異同點?？梢钥闯鋈N隧道的應(yīng)用領(lǐng)域和技術(shù)特點等有很大的不同。山嶺隧道應(yīng)該是最常用的隧道，城市隧道水下隧道都是通過山嶺隧道發(fā)展過來的。但是近年來隨著交通發(fā)展的需要，城市隧道和水下隧道的需要越來越多。而在修建在過程中面臨的難題也不同于山嶺隧道了，在人們不斷探索，解決問題的同時，城市隧道、水下隧道理論和施工方法等也日趨完善，有了屬于自己的獨特領(lǐng)域。不過雖然二者的理論日趨完善，但還是有許多難題沒有解決，需要我們繼續(xù)去探索完善。

參考文獻：

[1]高波，王英學(xué)，周佳媚，地下鐵道，西南交通大學(xué)出版社，2011

[2]何川，肖明清，張志強，水下鐵道，西南交通大學(xué)出版社，2011

[3]仇文革，上嶺隧道，西南交通大學(xué)出版社，2011

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3.3 分曲線推流

在推流時，應(yīng)首先作一個判斷，即根據(jù)H-ADCP測流有效距離來決定使用哪條曲線進行推流。例如，若有效距離縮短至35m，則采用5～30m曲線，若縮短至55m，則采用5～50m曲線。在具體應(yīng)用時，可編寫程序?qū)α髁肯盗羞M行批量處理。實驗結(jié)果分析得出，5～80m曲線在最下方，5～30m曲線在最上方，選用5～30m曲線所推出流量較5～80m的要大，彌補了因回波距離縮短而產(chǎn)生的誤差。采用分段定線、分曲線推流的方法使推求出的流量和實測值已非常接近，推流成果合理性大大提高。

3.4 對硬件改進的討論

上述僅討論了在現(xiàn)有硬件條件下通過后續(xù)計算來彌補H-ADCP回波強度有效距離縮短所帶來的影響，HADCP硬件改進值得進一步探討。影響回波強度的關(guān)鍵因素是泥沙含量，泥沙含量無法人為改變，這是客觀事實，因此只能從聲波獲得更強的穿透力方面入手?；氐铰晠确匠?，換能器發(fā)射功率用可用SL描述：

錯誤！未找到引用源。 （1）

式中：I是換能器方向上離換能器中心1m處的聲強；I0為參考聲強，取值為0.67×10-22W/cm2。換能器功率和聲強是對數(shù)關(guān)系，要增大聲強，需要成倍增加換能器發(fā)射功率，但增大功率會帶來更大的功耗，因此需均衡考慮。二是降低儀器的頻率，聲波的頻率更低，穿透力會更強，但需要犧牲一定的精度。綜合考慮以上因素，希望生產(chǎn)廠家能生產(chǎn)出功率可調(diào)、頻率可調(diào)的H-ADCP，即在預(yù)計洪水將要到來、泥沙含量會增大時，一方面可加大儀器的發(fā)射功率，使聲波傳輸?shù)酶h(yuǎn)；另一方面，可降低儀器的發(fā)射頻率，聲波獲得更好的穿透力，以得到更遠(yuǎn)的回波距離。

4 結(jié)語

綜上所述，如今的水流測驗研究中，ADCP水流測驗一直是受我國研究人眼重視的一項工程。但是在實際水流測驗中，ADCP會受到含沙量的影響，而導(dǎo)致測流結(jié)果與實測值產(chǎn)生較大誤差。因此，為了確保ADCP測流的準(zhǔn)確性，我們需要對含沙量的影響進行分析，并采取有效的解決方法做好處理，從而減小ADCP的測量誤差，提高ADCP的實用性。

參考文獻：

[1]黃勇強.ADCP流速儀在三水水文站的比測試驗[J].廣東水利水電.2011（02）.

[2]謝波；田岳明；葉建紅；吳建榮.ADCP河流流量測驗及其誤差分析[J].水資源研究.2007（04）.