大陆首条海底隧道——厦门翔安隧道
广深港铁路客专狮子洋隧道出口效果
机械手作业情景
我国自主研制的首台复合式盾构下线
经过几十年的努力，目前我国隧道与地下工程修建技术已比肩欧美，成为世界隧道大国。中国中铁隧道集团公司是中国中铁股份有限公司旗下全资子公司。作为国内隧道和地下施工领域最大的承包商，该集团公司秉承“勇于跨越，追求卓越”的企业精神，肩负起行业科技创新的重任，发展了钻爆法等传统工法，首创了浅埋暗挖法，并迅速在我国隧道与地下工程中推广应用。尤其是“十一五”期间，他们不仅进一步发展了传统隧道施工方法，而且利用盾构工法修建城市地铁，穿越大江大河，引领我国隧道施工进入穿江越海时代。
第一篇 传统技术新突破
中铁隧道集团公司长期以来在传统隧道施工技术方面占据优势。“十一五”时期科研经费累计投入近18亿元，大力开展科研立项、技术攻关与新技术推广应用，牢牢占据着我国隧道与地下工程施工技术优势地位，科技创新和技术管理工作逐步实现规范化、标准化、程序化、科学化。铁路、公路领域技术研发得到新的发展，特别是长大山岭隧道修建技术、水下隧道修建技术、城市轨道交通领域取得重要成就，为企业实现战略转变和产业结构优化升级打下了坚实基础。
铁路隧道施工技术得到新发展
中铁隧道集团公司上世纪八十年代末成功修建衡广铁路复线大瑶山隧道，实现了大型机械化作业，将我国隧道施工水平落后国外30年迅速提高到当时世界先进水平。该技术成为我国隧道施工的通用技术。“十一五”期间，该集团公司发展了钻爆法，成功用于石太、武广、京石、合武、渝利、贵广等铁路客运专线，以及高速公路与海底隧道新领域，使传统技术焕发出新活力。
在铁路客运专线领域，中铁隧道集团公司隧道施工综合修建技术取得丰硕成果。依托武广线新大瑶山隧道、渝利线长红岭隧道和贵广线三都隧道等客运专线施工，攻克了特长和超大断面高压富水岩溶治理、长距离独头通风、超浅埋大范围砖混结构居民区下无震爆破和高度机械化配套等新技术，确保了工程安全、进度和质量，科研成果迅速在铁路客专建设中推广应用。石太线是我国首条开工的铁路客运专线主干线，该集团公司承担全长27.8千米太行山隧道施工，调集科研精英，对膏溶角砾岩施工地段进行科研攻关，最终成功攻克了这一世界级难题，施工进度不断加快，连续4个月开挖月进度在600米以上，被石太公司誉为全线“领跑者”。全长6000米的京石铁路客运专线石家庄隧道既是国内第一条六线并行隧道，也是铁路穿城入地的范例性工程。该集团公司积极开展项目标准化建设，强化项目风险管理，建立可视化监测与监控预警系统，以实现安全生产和质量管控，被铁道部确定为全路八个标准化试点工程之一。
在长大山岭隧道施工领域，中铁隧道集团公司钻爆法修建综合技术得到新发展，继续保持国内领先水平。太中银铁路兴旺峁隧道在控制隧道围岩变形方面取得突破。武广客运专线吊沟岭隧道采用科研指导施工，为大断面软弱围岩隧道的快速施工起了示范作用。甬台温铁路凤凰山隧道应用控爆技术，创造了月开挖支护312米的好成绩。东北白和铁路荒沟隧道创造了单口开挖连续三个月超270米的施工纪录。世界第一长大高原隧道——西格Ⅱ线关角隧道采用控制爆破及控制变形技术，有效规避了安全质量风险，现实了优质高效施工。
长期以来，我国软岩隧道施工快速修建设备配套技术水平与铁路大规模建设不相适应。为此，铁道部专门设立了“隧道围岩稳定性及其控制技术研究”重大研究课题。中铁隧道集团公司牵头承担起《隧道施工机械化配套技术及装备研究》和《大瑞铁路超深竖井修建及综合配套技术》等科研课题。这是铁道部第一次在初步设计阶段即申请立项或进行超前性研究的部级科研课题。该集团公司高度重视机械设备配套的研发，钢架安装机、移动栈桥、防水板自动铺设机和新型模板台车等多项施工机械研制取得显著成就，为隧道施工机械化水平的提升、安全快速施工和先进设备国产化提供了先进的技术装备。
公路市政地下工程技术谱写新篇章
在公路市场，中铁隧道集团公司承建了国道317线鹧鸪山隧道、川藏公路二郎山隧道、广渝高速公路华蓥山隧道等著名工程，钻爆法继续发挥出威力。石忠高速公路方斗山隧道全长7.6千米，为西南公路第一长隧，因地质环境复杂被专家们称为“地质博物馆”。该集团公司成立科研攻关小组，采用地质预报超前、钻注一体化注浆等技术，先后战胜了断层带溶洞、突泥、涌水、煤层等不良地质灾害，成功穿越4条大断层，创造了月进度449米的全国纪录，并荣获2009年度鲁班奖。
钻爆法首次成功运用于海底隧道建设中。目前投入运营的翔安隧道是我国大陆第一条海底隧道。隧道全长约9千米，其中海底隧道5.95千米。中铁隧道集团公司承担的A1标段穿越F1、F4强风化深槽，岩体强度低、自稳能力差，一旦发生垮塌事故，对整个隧道都将是灭顶之灾。施工人员应用劈裂和挤密原理，采用钻注一体化注浆新工艺以及先进的钻孔注浆设备配套技术，解决了风化深槽的注浆加固和堵水问题，保证了开挖安全，在全线得到推广。青岛胶州湾海底隧道水下隧道突泥涌水防治技术，特别是长沙浏阳河水下隧道科研攻关，填补了国内水下软土隧道埋深不到1倍洞径施工的技术空白，达到国际先进水平。
中铁隧道集团公司市政工程综合施工技术、能源工程方面取得新进展，保持国内领先、国际先进水平。杭州市武林广场地下过街通道工程研发了淤泥质地层浅埋暗挖法修建新技术，解决了淤泥质地层采用浅埋暗挖法修建过街通道的难题。厦门成功大道梧村隧道通过洞内超前注浆、地表跟踪和抬升注浆技术研究和应用保证了隧道施工和环境安全。汕头LPG工程总结出地下大型洞库施工修建技术，为我国建立地下石油储备工程提供了技术支持。广东台山核电站取水隧洞攻克了海底爆破世界级难题，为我国今后修建类似条件下海底隧道提供了借鉴。
城市轨道交通建设屡次创造新纪录
中铁隧道集团公司始终引领我国城市地铁施工新技术。上世纪八十年代中期因修建北京地铁复兴门折返线而创造出浅埋暗挖法，使我国城市地下工程建设进入新阶段。新世纪，他们广泛参与北京、天津、上海、广州、重庆、西安、沈阳等全国20多个城市地铁建设，屡屡创造施工纪录。
北京地铁五号线崇文门地下车站为全线最难施工段。施工中，中铁隧道集团公司首次大胆采用长大管棚作为超前支护，管棚沿车站拱部环向布置的方法，很好地控制了地表沉降，施工水平大为提高，该工程获得2009年度国家建筑工程鲁班奖。同时期，该公司在北京地铁四号线宣武门车站工程取得大跨浅埋暗挖地铁车站超近距下穿既有运营地铁车站施工技术成果，填补了国内在软弱地层中地铁车站超近距离下穿运营地铁车站工程的技术空白。
在南方，中铁隧道集团公司在深圳地铁1号线国贸大厦至老街区间隧道施工中首次采用目前全球最先进的大轴力桩基托换技术一举获得成功。项目部采用全自动、高精度的监控测试系统，及时获取桩基托换的数据结构。工程人员及时了解托换过程中力的变化，随时修正设计，指导施工，从而确保了施工安全高效。该项技术成果荣获2007年度国家科技进步奖。
广州地铁小北站工程采用了小导管分段后退式和分段反复注浆技术等诸多先进施工工艺，将城市地铁车站群洞施工技术提高到一个新高度。南京地铁一号线南延线工程开发了无工作室的集钻进、注浆、锚固一体化的超前大管棚工法，对三线大跨地铁隧道洞口软弱地层加固的施工新方法，达到了国际先进水平。
第二篇 创新技术引潮流
盾构、TBM（隧道掘进机）施工技术是当今世界最先进的隧道与地下工程施工技术。中铁隧道集团公司早在上世纪八十年代初就研制出插刀盾构，并在九十年代中期率先采用TBM成功修建西康铁路秦岭隧道，实现了隧道施工工厂化作业。21世纪初，他们率先采用盾构机成功修建广州地铁二号线越三区间，成功穿越广州火车站轨道群，拉开了盾构法修建城市地铁的序幕。近年来，他们承担起国家863计划，进一步加大盾构、TBM技术研发力度，科研成果推广应用于城市地铁、穿江越海等施工领域，产生了广泛的社会效益。
中国中铁股份公司高度重视中铁隧道集团公司的科技发展，在科技规划、科技创新等方面给予及时指导，尤其在盾构技术研发、企业技术中心、国家重点实验室建设等方面给予大力支持，大大促进了企业的自主创新能力。
掘进机技术追赶国际先进
在跨越大江大河施工领域，过去是桥梁建设具有传统优势，但是随着世界先进的盾构技术在我国工程建设领域中的逐步成熟，从大江大河甚至海底下面穿越已不再是梦想。特别是沿江沿海码头城市，城市空间非常有限，地下和水下空间开发将是必然趋势。
“万里长江第一隧”武汉长江隧道已于2009年底通车，长江过江交通迎来“江上架桥、江面行船、江底通隧”的“三维”时代。该隧道面临盾构机掘进姿态控制难、高水压、超浅埋、强透水、长距离掘进五大世界级难题。中国中铁领导高度重视，多次亲临现场帮助解决问题。中铁隧道集团公司联合体采用“气垫式泥水平衡技术”，保持水压平衡，水土沉降控制在３厘米以内；采用最新的防水接缝技术防止隧道施工渗漏水。为了控制隧道变形，施工方研制出特种管片，被列入国家863计划，最终成功攻克了五大世界级难题。
随着技术的成熟，铁路客运专线开始穿越江河。广深港客运专线是我国中长期铁路网规划“四纵四横”重要组成部分。全线控制工程狮子洋隧道是隧道施工从穿江向越洋的示范性工程。隧道全长10.8千米，速度目标值时速350千米。据了解，无论是长度、直径还是时速目标值，均可以和英法海峡隧道、东京湾海底隧道等世界级海底隧道相比较。带压进仓具有极高的危险性，尤其是在高达5.2bar水压下作业国内外罕见。铁道部、地方政府、中国中铁股份公司对项目进展都给予极大关注，中铁隧道集团公司总工程师洪开荣亲任项目经理，带领科研人员逐一攻克了隧道施工面临的八大技术难题，逐步探索出了一套软硬不均地层特长水下隧道泥水盾构施工技术，为我国建设类似长大水下与海底隧道建设提供了具体参数和借鉴。狮子洋隧道项目还因优秀的管理而荣获2009年国际项目管理大奖银奖。
隧道掘进机正在用于铁路工程建设。正在建设的南疆铁路吐库二线中天山特长隧道，中铁隧道集团公司承担右线建设任务，其中TBM施工段长约14千米。为了提高施工效率，项目部经过反复试验，成功实现了TBM掘进与衬砌同步施工，并获得国家专利，大大加快了施工进度。北京铁路地下直径线是国内第一条在市区地下修建的全电气化铁路隧道，被北京市政府列为“最难、风险最大的在建地下工程”。项目部开展刀具与地层适应性、刀具磨损检测、掘进参数及同步注浆与地表沉降间的关系等科技攻关，开启了大直径盾构在城市地下工程建设中的运用。
掘进机成为加快我国隧道建设的利器。但是由于制造工艺复杂，技术附加值高，制造工艺仅为德国、法国、日本等少数发达国家垄断。2002年，以中铁隧道集团公司为代表的国内施工企业承担起国家863计划盾构关键技术课题。在国家科技部和河南省的大力支持下，该集团公司经过多年攻关研制出适合不同地质类型的盾构刀盘，研制出具有自主知识产权的盾构控制系统模拟检测试验平台并投入使用。目前，中铁隧道集团公司不仅全面掌握了盾构施工技术，而且自主设计、制造出我国首台复合式土压平衡盾构——“中国中铁一号”盾构，并顺利完成工业性试验。2009年该集团公司被河南省科技厅授予“河南省盾构及掘进技术重点实验室”。2010年初，国家科技部正式发文批准以中铁隧道集团公司为依托筹建“盾构及掘进技术国家重点实验室”。施工与制造形成互动，使企业形成了独特的施工优势。
沉管技术进入新阶段
中铁隧道集团公司掌握了完善的隧道施工技术体系，在沉管技术运用方面始于宁波甬江隧道，近期建成了广州仑头—生物岛、生物岛—大学城两座水下沉管隧道，正在建设的有浙江舟山沈家门港海底隧道等，并逐步掌握了沉管隧道的设计和施工技术。
仑头—生物岛—大学城隧道作为广州市南拓战略的重要节点，起着关键的中轴枢纽作用。仑头—生物岛工程全长1110米，国内首次采用了移动干坞法制作沉管管段、国内首次采用明挖顺作法施工格栅式地下连续墙、在广州地区首次采用水下最终接头、隧道在深槽处露出河床等。生物岛—大学城隧道全长为1339米，在国内首次采用岸边水下最终接头、护岸结构采用空间立体锚索支护体系、在国内首次采用水下不扩散混凝土实现二次围堰浇筑等，多项成果达到了国内先进水平。2010年8月31日，中铁隧道勘测设计院独立勘察设计的广州市仑头—生物岛、生物岛—大学城两座水下沉管隧道正式建成通车。
第三篇 科技展望绘未来
在当今工业经济与知识经济并存的时代，经济的竞争归根结底就是科技创新能力的竞争。二十一世纪是地下空间的发展世纪，特别是随着城市的快速发展，资源的过渡开发，必然会带来环境污染、能源紧张、交通拥挤和水资源短缺等严重问题，因此人们不得不向地下要生存空间，以缓解土地资源紧张而带来的压力。
中铁隧道集团公司高度重视科研开发工作，坚定实施“科技兴企”战略。集团公司董事长、党委书记郭大焕要求加大科技创新力度，努力打造中国中铁隧道知名品牌。集团公司总经理张继奎根据建筑市场发展形势，进一步提出了“大专业，小综合”的发展思路，要求充分发挥科技人才的创造力，培育核心技术优势，提升企业的整体竞争能力。
“十一五”期间，中铁隧道集团公司完成科研立项100余项，取得了丰硕的科研成果。承担国家863计划项目4项，铁道部重点科研项目7项。通过省部级鉴定22项，其中17项科研成果达到国际领先或国际先进水平，17项科研成果达到国内领先或国内先进水平。五年来共获得各类科技进步奖82项次，其中国家级科技进步奖2项，省部级科技进步奖13项。获得国家级工法9项、省部级工法24项。目前累计拥有国家级工法17项，省部级工法50项。获国家发明专利9项，实用新型专利25项。主持和参加编写的国家和行业以上技术规范标准22项，翻译标准2项。科技创新和技术进步大大提高了隧道施工技术水平，为制订和实施“十二五”科技创新技术打下了坚实基础。
中铁隧道集团公司高瞻远瞩，根据行业发展趋势，瞄准国际先进技术，提出了中长期隧道科技四大发展方向：一是低碳、节能、环保型地下工程修建技术。二是隧道及地下工程施工智能化、信息化和机械化技术。三是海底、水底隧道修建技术。四是盾构、TBM隧道及隧道专用设备研制技术。
为此，他们提出打造创新型、科技型、环保低碳型现代化企业集团的目标，确立了“十二五”科技创新11大重点开发技术：一是软弱围岩隧道安全快速施工技术，二是盾构及TBM施工脱困和超前加固地层技术，三是大直径泥水盾构施工关键技术，四是客运专线、重载铁路隧道施工关键技术，五是深大基坑和多线并行隧道施工关键技术，六是水下隧道修建关键技术，七是长大隧道修建关键技术，八是复杂桥梁施工关键技术，九是智能化和信息化施工技术，十是严寒地区隧道防排水及防冻综合技术，十一是基于互联网技术的工程项目三维图形信息管理系统。
他们还进一步提出了六大推广和转化技术：一是注浆加固地层技术；二是软弱围岩快速施工及大变形控制技术；三是盾构和TBM始发、到达和脱困技术；四是节能通风技术；五是降水技术；六是可视化检测技术。这些技术紧密结合企业实际，目前在某些领域已经取得一定进展，对企业发展产生了积极的推动作用。
为了保证“十二五”科技创新规划顺利实施，中铁隧道集团公司制订并完善了一系列保障措施。完善科技创新体系，全面推动国家重点实验室及技术中心建设步伐。健全科技创新管理机制，促进研发水平的提高和优秀科研成果的推广和转化。加强科技成果管理和应用推广，提高研发水平和科研成果质量。强化知识产权保护意识，提高企业运用知识产权制度的能力和水平。抓好科技创新信息化建设，提高数据交换和传递的效率，加强研究人员之间的互动和交流，缩短研发周期。广泛开展对外技术交流合作，营造浓厚的科技创新氛围。继续加强专家队伍建设，切实做到事业留人、感情留人、待遇留人、环境留人。进一步规范科技经费的管理，提高资金利用效率。
乘风破浪，百舸争流。目前中铁隧道集团公司初步形成了以国家重点实验室为应用基础研究主体，以企业技术中心为应用技术研究主体，以工程项目为技术攻关主体的三级科技创新体系，技术创新与管理体系更趋完善。这些为企业持续开焊隧道技术创新活动打下了坚实基础。中铁隧道集团公司将继续引领我国隧道科技腾飞。
(轩雯)（本版照片由秦明提供）
