陈浅然
广东建科建筑工程技术开发有限公司 广东广州 510000
摘要：隧道工程已经成为了人民幸福生活与城市建设快速发展当中不可或缺的重要组成部分。截止到2018年年底的统计数据，我国的隧道工程的建设量已经非常庞大，隧道结构的安全性必然是目前与未来重要的关注点。目前国内外许多隧道结构的地震灾害例子表明，在高烈度的地震作用下，隧道结构的破坏会对人类生命的安全以及社会的经济造成不可估量的损失，隧道工程的建设者应当着重考虑隧道结构的抗震性能。
关键词：隧道工程，地震灾害，抗震性能，安全性。
1 绪论
自古以来，修路与架桥一直都是提高人民生活水平的重要工程。在当代社会，道路与桥梁是一座城市的经济发展的基础，它就像人体内的血管一样重要。但是随着现代都市的发展与延伸，人们在修路的时候不可避免地遇到高山、河流或是大海的阻碍。在传统观念“逢山开路，遇水架桥”不适用的情况下，修建隧道将是一种最切合实际的做法。
2 我国隧道工程发展
随着我国经济实力与综合国力的迅速发展，隧道施工的方法也越来越多样化，技术水平早已与世界水平接轨。例如早期的矿山法，明挖法，到后来发展的盾构法，新奥法、沉管法等。早在春秋战国时代，秦国便在悬崖上开凿石洞栈道，以此栈道翻山越岭，从而进入蜀国平原。在新中国成立之后，我国的隧道工程发展更是突飞猛进。在80年代末，中国建成了第一条通车的超长双线电气化铁路隧道—大瑶山隧道[1]。该隧道总长为全长14295米，埋深70至910米。使用时采用80年代国内外最先进的大型机械，实现了主要工序—钻爆、支护、装运三条机械化作业线。大瑶山隧道的开通，不仅缩短了铁路路程，提升了火车的速度，更加强了岭南地区的与内地的联系。2018年初竣工的港珠澳大桥全长55公里，是同期世界上最长的跨海大桥。港珠澳大桥由“桥—岛—隧”三部分组成的主体工程，其中沉管隧道总长约为5664米。该隧道工程具有体型大、管节多、结构复杂、精度要求高等技术难点[2-4]。国家主席习近平指出：“港珠澳大桥的建成，体现了我国综合国力、自主创新能力，体现了勇创世界一流的民族志气”。
由此可见，隧道工程已经成为了人民幸福生活与城市建设快速发展当中不可或缺的重要组成部分。截至到2018年年底[5]，中国已经建成的交通隧道有36103公里。其中，铁路隧道有15177座，总长度为16331公里；公路隧道有16500座，总长度15940公里；城市轨道交通隧道为5766公里，其中地铁约占4511公里。此外，目前正在施工的各类隧道约20000公里，计划修建的隧道约20000公里。由此可见，我国的隧道工程的建设量非常庞大。
3 隧道结构震害分析
作为现代社会基础设施的重要组成部分，隧道结构的安全性必然是重点关注的地方。我国大部分地区地震多发区域，某些区域还是位于高烈度地震区。与地面上的结构有所不同隧道结构大多数情况下被周围的土层介质包裹着。在地震过程中，周围的介质可以约束着隧道结构并为此提供一定的抗变形能力。但是，这并不能说明隧道结构在地震作用下是安全的。隧道结构的受到地震作用被严重破坏的例子并不罕见，只是相对与地面上的结构破坏相对较轻，并未受到人们的重视。但是隧道结构的震害一旦发生，便会对人生安全以及经济发展造成重大的影响。
隧道及地下结构的震害形态的差异与地震强度、震中距、地震波的特性、地震力的作用方向、地质条件、衬砌条件、隧与围岩的相对刚度、施工方法、施工的难易程度以及施主过程中是否出现坍方等有密切关系。而隧道结构抵抗纵向的拉压和横向的剪切两种作用的能力,并不因结构刚度的加强而有很大改善。所以,隧道结构的抗震设计原则应当考虑这种破坏作用,使设计的结构应有足够的韧性以吸收地震所产生的相位衍生应力和相对变位,同时又不损害其承受静载的能力。值得注意的是，在设计过程中一味地加强结构,试图让结构去抵抗相当大的强制变位所产生的内力是不现实的。
从理论上来讲，隧道结构震害的产生一般有两种原因[6]。一种是由于发生地震时对隧道结构构件产生的惯性力超过极限承载力而导致隧道结构构件的破坏。在浅埋或者明挖法施工的车站时经常发生此种破坏形式，这是因为结构深度较浅，地震时地下结构所承受的惯性力比较大；另一种是隧道结构周边的地层产生大变形从而使结构产生过大变形而破坏。隧道结构的破坏，往往是因为第二种原因。而隧道的破坏形式一般有以下四种：（1）衬砌剪切移位；（2）边坡破坏造成的隧道坍塌；（3）衬砌开裂；（4）边墙变形。
4 国内外隧道结构震害影响
1995年日本的阪神地震，则是让人们明白了提升隧道结构抗震性能的必要性。在这次地震中[8]，通往大阪的六甲隧道以及通往西名石的神户隧道，经专家检测，共产生100多处裂缝，在六甲隧道中，超10米的裂缝竟有3处。该次还地震导致10余座隧道严重损害并且需重新修复，从而使该地铁系统停运半个月之久。
在1999年的台湾集集地震中，位于台湾省中部地区的许多山岳隧道都发生了不同程度的损害[9]。其中仅有一座隧道位于断层错动区，产生了严重的剪断错动；位于断层东侧的受损坏隧道中以公路隧道为主，总共有44 座。位于断层西侧及其他地区的受损隧道中以三义一号铁路隧道为最严重，地震造成了轨道扭曲变形、管片开裂、掉落等现象，导致该铁路中断17日之久。
2008年5月12日，中国四川省汶川县境内突发8.0级地震，造成巨大的损失[10]。都江堰、映秀、汶川以及沿线的交通路线破坏特别严重，映秀至汶川的公路交通完全中断，其中都汶公路的沿线隧道发生了不同程度的破坏。经过调查与分析可知，汶川公路隧道的主要震害形式为三种，分别为：（1）开裂破坏；（2）永久大变形；（3）渗水破坏。
5 总结
还有许多隧道结构的地震灾害例子表明，在高烈度的地震作用下，隧道结构的破坏会对人类生命的安全以及社会的经济造成不可估量的损失，相关建设人员在隧道工程设计与施工时必须考虑到隧道抗震性能等因素。除此之外，对隧道结构进行全方位的地震动力试验以及对减震措施进行物理模型实验分析研究具有十分重要的理论价值和实际意义。
参考文献
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[10]高波，王峥峥，袁松，申玉生.汉川地震公路隧道震害启示[J].西南交通大学学报，2009, 44(03):336-341+374.