可持續(xù)發(fā)展可能是未來隧道掘進的關(guān)鍵

可持續(xù)發(fā)展可能是未來隧道掘進的關(guān)鍵 作者：SHAUN FIRTH，HALCROW 集團，解釋可持續(xù)發(fā)展是隧道掘進工程的未來。 可持續(xù)性的定義眾多，其中聯(lián)合國背書的最常用的是：“能夠既符合現(xiàn)在需求，又能夠符合下幾代人的需求”。更為常見的定義是簡化，容易命名，三重層次定義。“經(jīng)濟性、社會性、環(huán)保性”。可持續(xù)發(fā)展的重要性 20世紀(jì)突然改變以前500，000年世界人口慢速增長，從大約10億增長到60億人口，2050年可以達(dá)到90億人，到了110億時才會達(dá)到頂峰。人口爆炸引起GHG溫室氣體效應(yīng)增加。減小GHG的 主要元素是從減少化石燃料切換到可更新能源，其次為改善能源效率。可能最為樂觀的是俄國總統(tǒng)普金，他在2003年10月份說，“增加2、3度溫度對于一個北方國家，像俄國不算什么。我們可以花費較少的錢在皮大衣方面，而谷物生產(chǎn)將上去。”摘自《新科學(xué)家》。隧道工程可持續(xù)發(fā)展 轉(zhuǎn)入地下是環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展優(yōu)點保證了未來對隧道工程的需求。相應(yīng)地，地下工程對環(huán)境良好，環(huán)境對隧道工程良好。國際隧道協(xié)會（ITA）認(rèn)識到這點，并修訂其2003年目標(biāo)，包括下列： “鼓勵使用地下空間造福公眾、環(huán)境、和持續(xù)性發(fā)展”（HARVEY W OARKER：國際隧道協(xié)會副主席開幕詞，題名為“地下空間—對可持續(xù)發(fā)展有好處”）。 一般來說，比起敞開道路、或鐵路舉例說，隧道初期需要更多能量和資源來建造，并且在設(shè)計壽命后退出使用。可是，衡量隧道工程的利弊之后，考慮到其壽命，成本和改善的能源效率，隧道長期好處可以勝過其他方案并提供 更為可持續(xù)的解決方案。隧道工程的優(yōu)點 隧道工程有眾多優(yōu)點，無論它為道路，鐵路，輸水、廢水、廢物處置、或蓄水、存儲，這些都可以從污染程度低、噪聲、能源使用和空間需要方面一些例子來說。 運輸：道路和鐵路交通隧道是設(shè)計成，把交通搬移到地下，讓娛樂設(shè)施和敞開的露天公眾空間建在地面，或者設(shè)計成能承載多層建筑大樓。許多古老的道路和鐵路放在地下，填補城鎮(zhèn)的曲口。其他運輸項目走向地下，以便極大地降低阻塞因此，也降低城市地區(qū)的污染，或者僅僅就是滿足了視覺和美學(xué)的要求。 世界上許多城市已經(jīng)把高架道路和鐵路搬到地下，因為這些高架道路和鐵路造成它們下面的“死區(qū)”，使得該地區(qū)降級。如果放到地下，不僅可持續(xù)又可以環(huán)保，又符合經(jīng)濟性和社會性，也消除了大型干線旁邊居住問題。輸水和廢水： 幾乎世界上每個大城市具備大型隧道和隧道網(wǎng)絡(luò)供水或排除廢水。因為，其中許多處于失修狀態(tài)，需要隧道掘進的日益增長。同樣地，人口增長，城市擴張，許多隧道工程需要符合這些需求。 地下儲藏：可燃性和易燃性液體和氣體一般儲存在地下免于火災(zāi)和爆炸。地下庇護所提供內(nèi)在能量保存，地下構(gòu)筑物因此可以全年維持在恒定溫度下。再沙漠天氣條件下，日夜溫度改變可以高達(dá)40度，這個因素特別有效因此是可持續(xù)性方案。廢水處置： 為了顯而易見的理由，工業(yè)和核能廢物通常在地下處置借以免于對環(huán)境的毀壞性效應(yīng)。 有的大型地下項目直接解決環(huán)保問題和可持續(xù)發(fā)展問題，而且危險性廢物最好保持在地下，可是廢物滲漏到周圍地質(zhì)特別是水道引起大問題。減少隧道的影響： 本節(jié)討論隧道掘進過程本身可以改良使得隧道更為可持續(xù)性。 照明：最大程度利用自然照明，減小人工照明。 其中一種方法是利用日光照射到地下空間（太陽光學(xué)），使用FRESNAL（平）光學(xué)透鏡，將光學(xué)地跟蹤太陽光折射到內(nèi)部。 還有一種降低人工照明要求是把隧道內(nèi)部分或全部拱腹線覆蓋反射性涂層，如果涂層有點劃狀可減少眩目。水： 隧道進水在隧道一開始建造就成問題。可是防水技術(shù)今日已經(jīng)無比的完善，并可以進一步改善，或者把滲透襯砌的在拱腹線周圍匯集，用到別處去。如果建造有中心收集槽罐，可以灌溉或作消防滅火。噪聲和震動： 隧道工程工地噪聲和震動是內(nèi)部衍生的問題，可能明顯地增加造價（特別在居民區(qū)）。排氣口安裝消聲器，變壓器、風(fēng)扇、泵周圍裝上消音墻和使用低振動設(shè)備。實例研究： 許多隧道項目當(dāng)作可持續(xù)方案，或者許多隧道設(shè)計和施工采用了可持續(xù)方案。綠心隧道： 荷蘭綠心隧道是一個環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展占有比原先成本更大分額的項目。它位于長100km阿姆斯特丹到比利時邊境之間的高速鐵路線上。其中的隧道長7.2km，埋深35m（圖2） 有三個干預(yù)、撤離、和通風(fēng)井。選中豎井位置是考慮到盡量減小對環(huán)保的影響，但是盡量接近現(xiàn)有道路便于出入緊急通道或緊急撤離。新線縮短旅行時間一半。能源節(jié)省還要大一些。波斯頓的中央主干線： 要搬移大型跨陸地和高價超級公路到地下。理由是將地面重新變成大型露天空地，公園、和文娛地帶。此外，一些地區(qū)的土地歸撥給商業(yè)和居屋發(fā)展，而切這些隧道在設(shè)計時考慮到疊加相當(dāng)于6層樓的荷載。美國西雅圖I-90高速道路: 這是建造在1980年代的末期。公眾希望排除視覺和社會干擾，（因為它把城市地區(qū)分割成不同的兩部分，因而建造兩條大型隧道構(gòu)筑物，第一個是BAKER山嶺公路隧道。世界最大的軟土隧道（內(nèi)徑 19.5m，相當(dāng)于外徑25.5m。也在I-90項目，當(dāng)公路經(jīng)過MERCIER島時，建造了多層高暗埋段隧道，當(dāng)作未來公路隧道。MT BAKER 隧道洞口和MERCIER 島隧道全部變換了，也經(jīng)過綠化，變成美麗的公園 并附設(shè)有藝術(shù)和文娛設(shè)施。高能公路再也不把城市分成兩個部分，這也是可持續(xù)性的完美實例。酒窖： 一種非正常但是有效的存儲方法。在加州，華盛頓州、奧勒崗州、以及北卡羅萊納州都是非常普遍。在美國這樣的隧道和洞穴 約有100條有余，面積達(dá)到5，000平米雖然資本投入巨大但是維護成本非常低。結(jié)論： 許多人注意到可持續(xù)性發(fā)展，有一些是盡量擁護它。因為在工程界的優(yōu)點多多。其中隧道工程師是處于最佳位置領(lǐng)先。 總結(jié)，隧道工程過去，現(xiàn)在也引導(dǎo)到下列各要素是： 降低噪音 降低空氣污染 減少擁阻 減少旅程時間 阻止視覺和美學(xué)污染 敞開土地用于其它用途 防止洪水 防止環(huán)境免受有害物質(zhì)侵襲 歷史性和文化上和考古學(xué)方面的保護 利用恒溫，節(jié)省能源 節(jié)省使用壽命成本 其他內(nèi)在的好處，增進促進可持續(xù)性公司的形象，認(rèn)識到可持續(xù)性項目的初步投資可能較大，但是長期費用可明顯地便宜，因為壽命成本較低，能源效率更好。 最后可說，可持續(xù)性發(fā)展和隧道工程是并肩前進的，因此對隧道和地下工程的需求具有非常激動人心的未來。 圖片：酒窖是可持續(xù)性的良好范例葉飛譯自《國際隧道與隧道工程》2005年第11期