可持续发展可能是未来隧道掘进的关键

可持续发展可能是未来隧道掘进的关键 作者：SHAUN FIRTH，HALCROW 集团，解释可持续发展是隧道掘进工程的未来。 可持续性的定义众多，其中联合国背书的最常用的是：“能够既符合现在需求，又能够符合下几代人的需求”。更为常见的定义是简化，容易命名，三重层次定义。“经济性、社会性、环保性”。可持续发展的重要性 20世纪突然改变以前500，000年世界人口慢速增长，从大约10亿增长到60亿人口，2050年可以达到90亿人，到了110亿时才会达到顶峰。人口爆炸引起GHG温室气体效应增加。减小GHG的 主要元素是从减少化石燃料切换到可更新能源，其次为改善能源效率。可能最为乐观的是俄国总统普金，他在2003年10月份说，“增加2、3度温度对于一个北方国家，像俄国不算什么。我们可以花费较少的钱在皮大衣方面，而谷物生产将上去。”摘自《新科学家》。隧道工程可持续发展 转入地下是环境和可持续发展优点保证了未来对隧道工程的需求。相应地，地下工程对环境良好，环境对隧道工程良好。国际隧道协会（ITA）认识到这点，并修订其2003年目标，包括下列： “鼓励使用地下空间造福公众、环境、和持续性发展”（HARVEY W OARKER：国际隧道协会副主席开幕词，题名为“地下空间—对可持续发展有好处”）。 一般来说，比起敞开道路、或铁路举例说，隧道初期需要更多能量和资源来建造，并且在设计寿命后退出使用。可是，衡量隧道工程的利弊之后，考虑到其寿命，成本和改善的能源效率，隧道长期好处可以胜过其他方案并提供 更为可持续的解决方案。隧道工程的优点 隧道工程有众多优点，无论它为道路，铁路，输水、废水、废物处置、或蓄水、存储，这些都可以从污染程度低、噪声、能源使用和空间需要方面一些例子来说。 运输：道路和铁路交通隧道是设计成，把交通搬移到地下，让娱乐设施和敞开的露天公众空间建在地面，或者设计成能承载多层建筑大楼。许多古老的道路和铁路放在地下，填补城镇的曲口。其他运输项目走向地下，以便极大地降低阻塞因此，也降低城市地区的污染，或者仅仅就是满足了视觉和美学的要求。 世界上许多城市已经把高架道路和铁路搬到地下，因为这些高架道路和铁路造成它们下面的“死区”，使得该地区降级。如果放到地下，不仅可持续又可以环保，又符合经济性和社会性，也消除了大型干线旁边居住问题。输水和废水： 几乎世界上每个大城市具备大型隧道和隧道网络供水或排除废水。因为，其中许多处于失修状态，需要隧道掘进的日益增长。同样地，人口增长，城市扩张，许多隧道工程需要符合这些需求。 地下储藏：可燃性和易燃性液体和气体一般储存在地下免于火灾和爆炸。地下庇护所提供内在能量保存，地下构筑物因此可以全年维持在恒定温度下。再沙漠天气条件下，日夜温度改变可以高达40度，这个因素特别有效因此是可持续性方案。废水处置： 为了显而易见的理由，工业和核能废物通常在地下处置借以免于对环境的毁坏性效应。 有的大型地下项目直接解决环保问题和可持续发展问题，而且危险性废物最好保持在地下，可是废物渗漏到周围地质特别是水道引起大问题。减少隧道的影响： 本节讨论隧道掘进过程本身可以改良使得隧道更为可持续性。 照明：最大程度利用自然照明，减小人工照明。 其中一种方法是利用日光照射到地下空间（太阳光学），使用FRESNAL（平）光学透镜，将光学地跟踪太阳光折射到内部。 还有一种降低人工照明要求是把隧道内部分或全部拱腹线覆盖反射性涂层，如果涂层有点划状可减少眩目。水： 隧道进水在隧道一开始建造就成问题。可是防水技术今日已经无比的完善，并可以进一步改善，或者把渗透衬砌的在拱腹线周围汇集，用到别处去。如果建造有中心收集槽罐，可以灌溉或作消防灭火。噪声和震动： 隧道工程工地噪声和震动是内部衍生的问题，可能明显地增加造价（特别在居民区）。排气口安装消声器，变压器、风扇、泵周围装上消音墙和使用低振动设备。实例研究： 许多隧道项目当作可持续方案，或者许多隧道设计和施工采用了可持续方案。绿心隧道： 荷兰绿心隧道是一个环保和可持续发展占有比原先成本更大分额的项目。它位于长100km阿姆斯特丹到比利时边境之间的高速铁路线上。其中的隧道长7.2km，埋深35m（图2） 有三个干预、撤离、和通风井。选中竖井位置是考虑到尽量减小对环保的影响，但是尽量接近现有道路便于出入紧急通道或紧急撤离。新线缩短旅行时间一半。能源节省还要大一些。波斯顿的中央主干线： 要搬移大型跨陆地和高价超级公路到地下。理由是将地面重新变成大型露天空地，公园、和文娱地带。此外，一些地区的土地归拨给商业和居屋发展，而切这些隧道在设计时考虑到叠加相当于6层楼的荷载。美国西雅图I-90高速道路: 这是建造在1980年代的末期。公众希望排除视觉和社会干扰，（因为它把城市地区分割成不同的两部分，因而建造两条大型隧道构筑物，第一个是BAKER山岭公路隧道。世界最大的软土隧道（内径 19.5m，相当于外径25.5m。也在I-90项目，当公路经过MERCIER岛时，建造了多层高暗埋段隧道，当作未来公路隧道。MT BAKER 隧道洞口和MERCIER 岛隧道全部变换了，也经过绿化，变成美丽的公园 并附设有艺术和文娱设施。高能公路再也不把城市分成两个部分，这也是可持续性的完美实例。酒窖： 一种非正常但是有效的存储方法。在加州，华盛顿州、奥勒岗州、以及北卡罗莱纳州都是非常普遍。在美国这样的隧道和洞穴 约有100条有余，面积达到5，000平米虽然资本投入巨大但是维护成本非常低。结论： 许多人注意到可持续性发展，有一些是尽量拥护它。因为在工程界的优点多多。其中隧道工程师是处于最佳位置领先。 总结，隧道工程过去，现在也引导到下列各要素是： 降低噪音 降低空气污染 减少拥阻 减少旅程时间 阻止视觉和美学污染 敞开土地用于其它用途 防止洪水 防止环境免受有害物质侵袭 历史性和文化上和考古学方面的保护 利用恒温，节省能源 节省使用寿命成本 其他内在的好处，增进促进可持续性公司的形象，认识到可持续性项目的初步投资可能较大，但是长期费用可明显地便宜，因为寿命成本较低，能源效率更好。 最后可说，可持续性发展和隧道工程是并肩前进的，因此对隧道和地下工程的需求具有非常激动人心的未来。 图片：酒窖是可持续性的良好范例叶飞译自《国际隧道与隧道工程》2005年第11期