隧道|30000座隧道的诞生！
一群国家地理控 ， 专注于探索极致世界
本文图片
当我们站在秦岭
7座超过10km的隧道
在我们脚下
贯穿群山
其中
最长的公路隧道长达18km
如果以70km/h的限速行驶
需要在地下穿行15分钟才能通过
（请横屏观看 ， 三座隧道组成的秦岭隧道群 ， 摄影师@魏炜）
▼
本文图片
当我们站在贵州
超过1400座隧道
在我们脚下
几乎将贵州全省打穿
其中
从贵州通往广州的贵广高铁
857km的里程中
有一半以上都在地下穿行
这已经不是一条传统认知中的铁路
分明是一条跨省“地铁”
（贵广高铁沿线隧道 ， 摄影师@刘慎库）
▼
本文图片
而当我们放眼全中国
你可能更是无法想象
在960万平方千米的大地之下
超过35000座、总长约37000km
接近赤道长度的隧道
正在日夜通行
为南来北往、东西穿梭的客货洪流
构建起一个极为便捷的超级通道网
而且
这些隧道的绝大部分
都集中建成于
改革开放后的短短40多年
目前总里程高居世界第一
（本文仅讨论山区中的铁路和公路隧道 ， 未涉及城市隧道和水下隧道 。 下图为全国公路隧道分布热力图 ， 港澳台数据暂缺 ， 制图@陈志浩&王申雯/星球研究所）
▼
本文图片
从黄土高原
到太行山区
（京原线上的货运列车正在通过十渡二号隧道 ， 摄影师@王伟光）
▼
本文图片
从青藏高原
到天山山脉
（请横屏观看 ， 独库公路哈希勒根隧道 ， 摄影师@沈龙泉）
▼
本文图片
隧道
正在改变着
这个山峦遍布的国家
中国人
究竟是如何挖穿
这一条条山岭的？
01
隧道的诞生
中国的隧道
样式多种多样
它们或傍山而过
上方构筑顶棚
形成“明洞”
（棚洞是一种特殊的隧道 ， 下图为成昆铁路沿线的棚洞 ， 摄影师@张普超）
▼
本文图片
或挂于峭壁
每隔一段开出“天窗”
形成挂壁公路
（南太行郭亮挂壁公路 ， 摄影师@石耀臣）
▼
本文图片
或顺着山坡盘旋
时而隐没 ， 钻入山中
时而出露
形成天梯一般的盘山道
（请横屏观看 ， 河南焦作云台山叠彩洞隧道 ， 考眼力：图中有多少个隧道洞口？摄影师@沈龙泉）
▼
本文图片
但是更多时候
它们都隐伏于山体之中
只露出窄窄的出入口
洞门
一般的洞门
墙体直立、造型粗犷
（一堵直立的墙体便是洞门 ， 称为端墙式洞门 ， 也是最常见的洞门 ， 下图为成昆铁路沿线隧道 ， 摄影师@李昌华）
▼
本文图片
“豪华”的洞门
则在两侧增设立柱
形成柱式洞门
美观且稳定性更强
（八达岭隧道口的柱式洞门 ， 摄影师@赵斌）
▼
本文图片
与环境融合最好的则是
削竹式洞门
好似一段竹竿
被沿着山坡顺势切削
造型干净利落
（新疆赛里木湖公路隧道 ， 摄影师@沈龙泉）
▼
本文图片
还有一种更为特别的造型
它们分布在高铁隧道的洞口
呈向外敞开的喇叭口状
当列车高速通过时
被推挤的气流会产生强烈的冲击压
会引发噪声、造成乘客身体不适等问题
而喇叭口状洞门
则可以起到缓冲作用
（穿越太行山的高铁隧道 ， 摄影师@田卓然）
▼
本文图片
当我们经由洞门
进入隧道内部时
则是畅通无阻的通道
无论它是漆黑一片
（列车穿越铁路隧道 ， 摄影师@李昌华）
▼
抑或灯火通明
（汽车穿越公路隧道 ， 摄影师@沈噌噌）
▼
本文图片
这些隧道畅通的背后
实则经历了数次“变身”
首先
人们通过凿孔爆破和挖掘
掏空山体
凿出一条通道
拥有数条“手臂”的凿岩台车
如“三头六臂”般在洞内钻凿孔眼
以便安放炸药
（爆破施工是目前山岭隧道中应用最广、也是最成熟的方式 ， 下图为拥有3条钻臂的凿岩台车 ， 位于郑万高铁的罗家山隧道 ， 图片来源@视觉中国）
▼
本文图片
精密控制的“爆破”
可以按照预设的轮廓炸开岩体
炸后的岩壁可谓是相当平整
（爆破后平整的岩壁 ， 其中炮痕即为预先设计的隧道轮廓 ， 摄影师@李锦勇）
▼
本文图片
爆破开挖之后
岩体出现空洞
地层容易进入不稳定状态
随时可能垮塌
于是第二次变身立即开启
即安全支护
在过去
人们使用木材或者钢材
直接支撑起挖空的隧道
后来发明了巧妙的新工艺
工人们先在隧道岩体中打入锚杆
再布设一圈钢筋网
最后喷射一层混凝土
这样便可以控制四周岩体的变形
从而起到支护作用
（这种隧道施工办法由奥地利学者拉布塞维奇首次提出 ， 后来被国际土力学会议正式命名为新奥地利隧道修建方法 ， 简称新奥法 。 下图为隧道内的工人正在喷射混凝土 ， 图片来源@视觉中国）
▼
本文图片
【隧道|30000座隧道的诞生！】1970年代
这种方法开始传入中国
并在中国隧道建设中广泛使用
（请横屏观看 ， 白罗山隧道中的梯架式凿岩台车 ， 考眼力：图中有几位工人？摄影师@牛荣健）
▼
本文图片
当然
除了稳定岩石结构
隧道内还需要布设一道隔水层
用于防水
（银百高速庆阳段宁县隧道内的隔水层 ， 摄影师@靳晰）
▼
本文图片
最后
第三次变身登场
人们在隧道内架起一座“模板车”
再在壁面与“模板车”之间灌注混凝土
有如在模具中浇铸金属一般
加固支护的同时
还能保证壁面整齐平顺
这便是“二次衬砌”
（郑万高铁罗家山隧道中的模板台车和已经完成二次衬砌的平整隧道 ， 图片来源@视觉中国）
▼
本文图片
再辅以通风和照明等必要设施
一座完整的隧道
才得以诞生
（牡佳客专七星峰隧道贯通后的庆祝仪式 ， 摄影师@王利）
▼
本文图片
隧道
连通起大山两侧的世界
促进了彼此的沟通和交流
以1950年代修建的宝成铁路为例
北接陕西宝鸡 ， 南连天府成都
是沟通西北与西南的第一条铁路干线
全线80%都是崇山峻岭
借着304座隧道
这条铁路通道才得以穿越秦岭山区
改变了蜀道难的局面
（宝成铁路上的客车正在驶出隧道 ， 摄影师@武嘉旭）
▼
本文图片
但是
受限于当时的技术水平
宝成铁路沿线的隧道长度大都小于1000米
最长的隧道也不过2300米
一座接一座的短小隧道组成了壮观的隧道群
而列车只能在隧道与展线组成的
“盘山铁路”上缓慢爬升
运行速度和运输效率都远远不够
（列车为了爬升预定高程 ， 常通过延长线路以实现缓慢爬坡的目的 ， 这样的铁路便称为“展线” 。 下图为宝成铁路沿线观音山附近的隧道示意 ， 请横屏观看 ， 制图@陈志浩/星球研究所）
▼
本文图片
所以
我们需要更长
甚至超长的隧道
02
长、更长、超长
1950年代
当时中国最长的铁路隧道是
凉风垭隧道
全长4270米
（渝黔铁路中段的凉风垭隧道 ， 位于贵州省桐梓县 ， 摄影师@张普超）
▼
本文图片
到了1960年代
驿马岭隧道突破7000米
1988年
14295米的大瑶山隧道正式通车
成为中国第一条超过万米的铁路隧道
而且曾是
最长的已建成双线电气化隧道
（驿马岭隧道位于北京至原平的铁路线上 ， 大瑶山隧道位于京广铁路衡阳至广州段 ， 摄影师@管俊鸿）
▼
本文图片
进入新世纪
乌鞘岭隧道的长度
直接突破20000米
（下图为乌鞘岭隧道 ， 全长20050米 ， 位于兰州至武威的铁路上 ， 兰武铁路是中国铁路“八纵八横”中欧亚大陆桥的重要组成部分 ， 是内地通往新疆等西部地区的重要通道 ， 摄影师@张一飞）
▼
本文图片
截至2019年
中国铁路隧道达到16084座
总里程超过18041千米
同时单座隧道的长度
已经突破32000米
（根据《铁路隧道设计规范（2016）》 ， 铁路隧道按照长度可以分为：≤500m的隧道为短隧道 ， 500-3000m的隧道为中长隧道 ， 3000-10000m的隧道为长隧道 ， ＞10000m的隧道为特长隧道 。 下图为目前中国已经投入运营的20km以上铁路隧道分布 ， 制图@陈志浩&王申雯/星球研究所）
▼
本文图片
而公路隧道
也已经达到19067座
总里程超过18966千米
其中秦岭终南山隧道
长达18020米
是目前最长的公路隧道
（根据《公路工程技术标准（2014）》 ， 公路隧道按照长度可以分为：≤500m的隧道为短隧道 ， 500-1000m的隧道为中长隧道 ， 1000-3000m的隧道为长隧道 ， ＞3000m的隧道为特长隧道 。 下图为秦岭终南山隧道 ， 摄影师@魏炜）
▼
本文图片
长隧道乃至特长隧道的出现
让原本弯弯绕绕的山路
得以“拉直”
人们不再需要大量盘山、展线
而是直接从山脚一洞贯穿
以青藏铁路为例
1970年代
为了翻越关角山
列车需要先通过展线爬升600米
才能通过4200米的老关角隧道
再盘山而下
用时需要2小时
（请横屏观看 ， 气势恢宏的关角展线 ， 摄影师@王璐）
▼
本文图片
2014年
一条全长32千米的特长隧道
贯通关角山
列车仅需20分钟便可以穿越
并且避开了暴风雪等恶劣天气
（请横屏观看 ， 青藏铁路新老关角隧道与展线对比 ， 制图@陈志浩/星球研究所）
▼
本文图片
这些长隧道、特长隧道
又是如何修建的呢？
一般的隧道
会从两端向中间同时掘进
但对于长隧道
继续采用这样的方式
效率就会变得非常低下
（宜万铁路龙鳞宫隧道内的施工场景 ， 摄影师@文林）
▼
本文图片
于是
人们将长隧道分割为若干个短隧道
在多个点位同时施工
这便是“长隧短打”
例如
在山谷的一侧
寻找距离隧道较近的地表位置
横向开挖一个施工洞
即横洞
施工人员及设备
便可以通过横洞进入主洞施工
（长隧道施工中的横洞结构示意 ， 制图@王申雯/星球研究所）
▼
本文图片
当隧道的埋深较大时
则可以在隧道上方的地层较薄处
开挖与地面连通的坑道
若坑道沿着侧上方延伸
是为斜井
若坑道沿着竖直方向
则为竖井
（长隧道施工中的竖井结构示意 ， 制图@王申雯/星球研究所）
▼
本文图片
有了横洞、斜井、竖井
隧道施工面的数量大大增加
效率也得以快速提高
但是当出现更加复杂的情况
我们还需要一个更加高明的帮手
平行导坑
顾名思义
这是一条与主洞平行的先导洞
先于主洞开挖
既可以为主洞提前探路
探明前方的地质情况
还能利用横向通道与主洞连接
每个通道可以增辟两个工作面
极大地加快施工进度
（长隧道施工中的平行导坑结构示意 ， 制图@王申雯/星球研究所）
▼
本文图片
在个别情况下
一些平行导坑也会成功“转正”
通过拓宽和砌筑
成为一条真正的隧道
比如连接西安与安康的西康铁路上的
秦岭Ⅱ线隧道
便是由平行导坑“转正”而来
（雀儿山隧道 ， 摄影师@熊可）
▼
本文图片
通过以上种种方式
成千上万座长隧道
终于有了建设的可能
但是
中国的地质条件如此多样
地下工作环境又极为复杂
隧道建设者们必须想尽办法
破除前方的一切障碍
03
难关
2008年8月8日
举世瞩目的北京奥运会正式开幕
千里之外的澜沧江畔
名不见经传的大柱山隧道
恰巧也在同一天开工
它全长14.5千米
位于云南大理至瑞丽的铁路线上
原定工期5年半
但工程的难度远远超出预期
工期只能一延再延
直到2020年4月28日
隧道才得以贯通
（建设者们坚守12年终于将大柱山隧道打通 ， 摄影师@牛荣健）
▼
本文图片
挖掘一条隧道
为何会历时12年之久？
想回答这个问题
需要放眼整个中国
这里地形地貌多样、地质成因复杂
在这样的土地上修建隧道
建设者们将遭遇各种难题
（中国地形图 ， 制图@星球研究所）
▼
本文图片
在黄土高原
这里地表残破、沟谷纵横
而且黄土质地松软、极易垮塌
受水浸湿后
还会发生下沉
（沟壑纵横的黄土高原 ， 摄影师@李楷行）
▼
本文图片
2005年
连接郑州和西安的郑西高铁动工
沿线必须多次穿越黄土地层
按照线路规划
位于河南三门峡的张茅隧道
是全线最长的隧道
预计最大开挖断面超过160平方米
是全球横断面最大的黄土隧道
（张茅隧道全长8483米 ， 下图为兰新铁路沿线的穿越黄土地层的隧道 ， 摄影师@张一飞）
▼
本文图片
想要在松软黄土中
进行大断面隧道施工
必须想尽办法减轻扰动
避免隧道垮塌
为此
建设者们采用了一种独特方式
将断面自上而下分为三个台阶
按七个施工面进行有序开挖
（上述的开挖方式即为三台阶七步开挖法 ， 制图@王申雯/星球研究所）
▼
本文图片
在南方喀斯特地区
广泛分布着碳酸盐岩地层
在长年累月的溶蚀下
大地变得支离破碎
（广西桂林的喀斯特地貌 ， 摄影师@黄一骏）
▼
本文图片
而峰峦起伏的地下
溶洞丛生、暗河交错
这些壮美的景观
同样是隧道工程的大敌
（贵州双河溶洞内的奇异景观 ， 摄影师@无影）
▼
本文图片
所以钻遇溶洞、暗河时
涌水、涌泥屡见不鲜
以位于湖南郴州的南岭隧道为例
隧道沿线的溶洞密集成网
施工中涌水涌泥多达24次
其中一处溶洞内涌出的泥浆
超过8000立方米
堵塞隧道长达177米
（隧道内的涌水场景 ， 摄影师@史飞龙）
▼
本文图片
有时
隧道还遇有大溶洞
此时需要进行跨越处理
以川黔铁路的瞎子河隧道为例
为了通过一个巨大的溶洞
建设者们只好在溶洞内
建设起一座长达27.7米的桥梁
“洞中建桥”可谓超越想象
（下图为正在穿越溶洞的隧道 ， 图片来源@视觉中国）
▼
本文图片
在青藏高原
这里平均海拔超过4000米
高寒缺氧 ， 气候恶劣
（冰雪覆盖的青藏高原 ， 摄影师@刘珠明）
▼
本文图片
隧道结构中的水分
在低温时固结成冰 ， 体积膨胀
随着气温升高
冰化成水 ， 地层坍缩
这便是冻融作用
循环往复的冻融作用
增加了隧道结构开裂的风险
（冻融作用示意 ， 制图@王申雯/星球研究所）
▼
本文图片
因此
防水措施尤为重要
同时为了减小环境温度对隧道的影响
在隧道结构中
还会增设保温层
2002年贯通的
青藏铁路昆仑山隧道
地处海拔4600多米的多年冻土区
为了建造适应高寒区的隧道结构
专家和建设者们不断进行试验
全长仅有1686米的隧道
历时一年才终于贯通
（昆仑山隧道 ， 图片来源@视觉中国）
▼
本文图片
而且
在缺氧的高海拔地区
他们还需要配备供氧设备
（雀儿山隧道的建设者正在吸氧 ， 摄影师@牛荣健）
▼
本文图片
相较于分布集中的
黄土、岩溶、冻土等地质条件
各种规模的断层
才是隧道施工中最常见的难题
尤其是地下水丰富地区的断层
岩层破碎、极易透水
施工难度极大
人称“烂洞子”
以大柱山隧道为例
隧道全线需要穿越6条主要断层
其中一处燕子窝断层
仅仅156米的距离
却耗费了26个月之久
平均每天仅能掘进20厘米
（大柱山隧道涌水场景 ， 摄影师@史飞龙）
▼
而且整个隧道的施工期间
抽水工作从未间断
源源不断的水流从洞口流出
硬是在半山腰造出了
一条人工瀑布
（大柱山洞口的瀑布 ， 摄影师@赵子忠）
▼
本文图片
复杂的地质条件
不光带来工程技术的挑战
洞内恶劣的工作环境
同样考验着每一位建设者
比如在煤层、油页岩等
含瓦斯地层施工时
必须借助通风设备
稀释隧道内的瓦斯浓度
（新平隧道内的通风管道 ， 摄影师@陈畅）
▼
本文图片
当然
隧道越掘越深
空间也越发隐蔽
再加上施工、运输等产生的粉尘
严重污染了洞内的空气
此时通风设备同样必不可少
（新平隧道内恶劣的空气环境 ， 摄影师@陈畅）
▼
本文图片
还有
川藏铁路的桑珠岭隧道
洞内温度可以达到89.3℃
建设者们必须用冰块来降温
（隧道内堆放的冰块 ， 摄影师@牛荣健）
▼
本文图片
总而言之
想要在中国的山地修建隧道
凡此种种都不可避免
而人们唯一能做的便是
“神来杀神 ， 佛挡杀佛”
（笑对镜头的建设者们 ， 摄影师@牛荣健）
▼
本文图片
为了冲破重重难关
工程师们不断革新技术
同时也研发了各种新型设备
其中最值得一提的当属
隧道掘进机
它们如同巨型怪兽
可以长达数百米
一个标准足球场都无法安放
作业时旋转坚固的爪子（刀盘）
将前方岩石挖掘下来（旋转）
相较于其他机械
其挖掘速度大幅提升
可谓是目前机械化程度最高的
隧道挖掘设备
目前
中国已经自主研发了
“月城凉山号”
“彩云号”等隧道掘进机
而且越来越多的自主化设备
正在成为中国隧道机械化施工的有力武器
（“月城凉山号”隧道掘进机 ， 摄影师@贺锐）
▼
本文图片
这就是
中国人的穿山之路
凝聚着无数工程师的智慧
也凝结了无数建设者的辛劳
无论是青藏高原
（阿尼玛卿山高速公路隧道 ， 摄影师@在远方的阿伦）
▼
本文图片
还是云贵高原
（318国道朝东岩隧道 ， 摄影师@谭江弘）
▼
本文图片
它们与太行山同框
（请横屏观看 ， 侯月铁路穿越太行山 ， 摄影师@邓国晖）
▼
本文图片
与江河为伴
（请横屏观看 ， 大渡河特大桥附近的隧道 ， 摄影师@姜曦）
▼
本文图片
与长城共舞
（请横屏观看 ， 京张铁路沿线隧道 ， 摄影师@姚金辉）
▼
本文图片
隧道
正在帮助我们突破地形限制
快速连接中国的各个角落
2010年
隧道穿越嘎隆拉雪山
3年后墨脱公路通车
中国最后一个不通公路的墨脱县
终于成为了历史
（嘎隆拉隧道 ， 摄影师@李贞泰）
▼
本文图片
目前在建中的亚洲第一长隧
高黎贡山隧道
全长34.5千米
建成后大理至瑞丽的通行时间
将缩短一半以上
（高黎贡山隧道示意 ， 制图@王申雯/星球研究所）
▼
本文图片
2020年9月底
川藏铁路全线获批
21座4000米以上的雪山沿线坐落
其中雅安至林芝段
规划隧道72座 ， 总长838千米
占到全长的83%
有如穿越横断山区和青藏高原的“地铁”
未来将成为继青藏铁路后
第二条进藏天路
（请横屏观看 ， 川藏铁路沿线10km以上隧道分布[雅安-拉萨段] ， 制图@陈志浩&王申雯/星球研究所）
▼
本文图片
就这样
超过37000千米长的隧道
正在穿越这片土地
未来隧道的长度
还将继续增长
若干年后
我们回顾历史
一定会记起这一段
中国隧道建设的黄金时代
数十年如火如荼的隧道建设
连接了这个国家
连接了14亿人民
连接了现在与未来
本文创作团队
撰文：艾蓝星
图片：隧觉觉
设计：王申雯
地图：陈志浩
审校：黄超、云舞空城、王长春
专家审核
中南大学土木工程学院王树英教授
重庆大学土木工程学院周小涵博士
【致谢】本文的图片内容得到了“中铁一局集团有限公司”和“基建通”的大力支持 ， 特此感谢 。
【参考文献】
[1] 《中国铁路隧道史》编纂委员会. 中国铁路隧道史[M]. 中国铁道出版社, 2004.
[2] 吕康成. 特殊隧道工程[M]. 人民交通出版社, 2013.
[3] 朱永全. 隧道工程[M]. 中国铁道出版社, 2015.
[4] 2019年交通运输行业发展统计公报.
[5] 田四明. 截至2019年底中国铁路隧道情况统计[J]. 隧道建设, 2020.
[6] 《中国公路学报》编辑部. 中国隧道工程学术研究综述[J]. 中国公路学报, 2015.
...The End...
星球研究所
一群国家地理控 ， 专注于探索极致世界
推荐阅读
- 养老金|2021年上半年办理退休，养老金核算的这些知识要把握
- 量化|量化大师麦教授：美好的不确定性
- 浪胃仙|泡泡龙的离世给所有吃播提了醒，浪胃仙顺势决定“转行”，新职业认真的吗？
- 脑梗死|脑梗死和喝酒有没有关系呢？爱喝酒的朋友，应该看看
- 米歇尔·戴斯玛克特|海奥华预言的真相，地球人被带到九级文明，揭开神话背后的秘密
- 减肥也能吃的小零食，营养美味，低脂低热量，多吃也不怕！
- 1碗面粉，不加水，锅里蒸一蒸，做香甜可口的发糕，比蛋糕还香
- 扇贝最好吃的做法，适合冬日里吃，做法简单好吃不腻，家人超爱吃
- 七种颜色的布丁吃过没有？软糯爽口，Q弹软糯
- 爱吃南瓜饼的收藏，外酥里嫩，香甜软糯，饭桌上必备，做法超简单