为满足日益增长的交通需求和新的隧道安全标准，公路施工单位，荷兰正在逐步对早期隧道进行升级和改造。本文以世界第一条矩形混凝土沉管隧道改造为案例，详细说明该隧道如何在运营70余年后进行改造升级。
从本案例中可以看出，若要提升已建旧隧道的技术状况、满足目前最新的安全标准，不但需要考虑技术问题，而且要考虑技术以外的众多影响因素，比如社会问题、经济问题、政治问题等等。该案例为其他隧道的维修改造，提供了良好的借鉴。
早期隧道亟待维护升级
荷兰第一条隧道是1942年建成的马斯河沉管隧道，该隧道也是世界第一条矩形混凝土沉管隧道、欧洲第一条沉管隧道。第二条隧道是和马斯河沉管隧道同时开始建设，因二战原因推迟至1957年才建成投入使用的Velser隧道，该隧道采用明挖暗埋。随后，荷兰建造的隧道也以沉管隧道为主，也包括一些明挖暗埋隧道，盾构隧道直到上世纪末才出现。
在上个世纪，针对早期隧道的维修或维护，基本没有专门的或者系统的计划，一般只关注机电设备的维修，也包括一些常规的清洁，比如装饰板、路面和排水系统的清洁工作。随着隧道使用时间的延长，土木结构工程的运营状态变得越来越重要，定期检测、检查也就变得更为关键。然而，此时的人们对那些可达性差，但比较敏感的结构关注不够。早期隧道的维护，总体处于一种被动状态。
有时候，延迟、延误的小修可能会导致大修，维修的费用也就变得相当昂贵了。
在早期隧道维护方面还有一个重要的问题，就是设计安全水平低。比如机电设备主要为正常运营工况而设计，考虑特殊工况或紧急工况非常有限。按照现在的安全标准，几乎每一条早期隧道的机电系统都要进行重新改造升级。在隧道安全方面，虽然存在基本的安全规定，但没有结构化、系统化的方法。从上世纪至今，随着隧道长度的增加，事故也不断增多。尤其是上世纪末，阿尔卑斯山脉隧道的火灾伤亡事故极其严重，使越来越多的国家对隧道火灾安全有了新的看法，进而对原来的安全标准进行了大幅修订。
部分国家针对不同隧道级别新制定的隧道安全标准如下——
1.欧盟指南（隧道安全），2004
2.NFPA 502（美国公路隧道、桥梁和限制性高速公路的防火和火灾安全标准），2001/2004第一次版本；2014/2016更新
3.世界道路协会PIARC报告关于隧道安全的指南
4.荷兰隧道安全标准，2006第一次版本/ 2013更新在荷兰，其安全标准相对较高，被认为是世界最高的隧道安全标准。其制定的基础主要基于每一起火灾事件的调研与评估，同消防、紧急救援中心等人员的咨询，以及进行实体隧道火灾试验。隧道安全不再只关心某个方面，而是关注整体的安全循环（安全管理——主动防范——防止火灾——自救——紧急救援和逃生）——
1.是否可以防止发生火灾。
2.是否可以早些检测出火灾。
3.是否可以用更优的方式引导人们到安全的地方。
4.是否可以用更优的方式灭火。
5.是否可以用更优的方式组织应急服务。
除了制定新的隧道安全标准，荷兰还专门在其公共工程和水管理部（相当于中国的交通运输部）成立隧道安全中心，同时成立隧道安全立法部门。起初，荷兰颁布安全新标准只针对新建隧道，要求在设计当中满足新的隧道安全标准，但是后来发现，整个隧道网络由新旧隧道组成，对旧隧道改造升级反而更为重要。 因此，荷兰在几年前开始对所有的旧隧道进行调研、分析、评级排序，统一安排安全改造升级，并尽量将旧隧道大修和安全改造升级结合进行。
马斯隧道的改造升级
1910年，世界上第一条钢沉管隧道建成。30年后，欧洲开启了另一条具有里程碑意义的隧道——荷兰鹿特丹的马斯隧道。它的价值和历史意义主要体现在——
1.欧洲第一条沉管隧道。从此，欧洲开启建设沉管隧道。
2.世界第一条矩形钢筋混凝土沉管隧道。之前的沉管隧道断面均为圆形。
3.世界第一条注砂基础沉管隧道。第一次将沉管圆形断面改矩形断面的突破，使得注砂基础新工艺应运而生。
4 . 该隧道加速促进了沉管隧道管节之间水压接头（GINA密封垫）的发明，也促进了大体积钢筋混凝土浇筑裂缝控制和混凝土抗渗能力等技术的高速发展。
5.在第二次世界大战的硝烟中建成。
设计方案和建造过程
马斯隧道位于荷兰鹿特丹新马斯河上、鹿特丹的中心位置。马斯隧道实现了沉管隧道设计和建造方式的突破，首次解决了隧道断面从圆形到矩形的各种技术问题，设计使用寿命75年。同时，该隧道也是因海上交通繁忙而使隧道方案战胜桥梁方案的案例。
马斯隧道的设计方案中，沉管段一共9个管节，每个管节长61.35米。初始设计时，采用的仍然是美国已使用了30年的传统的圆形断面，后来经过设计师们的比选和创新，改为断面为9米高、25米宽的矩形，更加经济适用，也更加便于上部通航。沉管两端是采用沉箱方法施工的通风塔和暗埋段，水深25米。两个行车孔双向两车道，另外还设有自行车管廊、行人管廊。采用全横向通风，自行车管廊在行人管廊上部，骑行者必须从两岸通过扶梯进入隧道通行。这也是世界上第一个把如此多交通功能放在一个隧道断面
使用和结构维护
从通车到二战结束以后，隧道的交通量都非常有限，以自行车交通为主。此后，交通量逐年增加，到1965年，交通通行量达到每天83000人次，远远超过设计时（20世纪30年代）的预计水平，自行车也出现了排队拥挤的情况。如今，虽然在这座隧道的右边新修了3座桥梁，左边新修了1条沉管隧道，但该隧道的交通通行量仍然达到每天汽车6万辆、自行车5000辆、行人1000人。
隧道至今已经使用75年，达到其设计使用寿命年限。在如此长久的运营中，该隧道并没有系统的检查维护方案和策略。虽然总体顺利，却给后期的大修、改造造成了巨大的负担。其原因主要是两个行车孔下部的6个通风管廊可达性差，导致在日常清洁维护中一直被忽略。
大修和改造
1.大修改造的挑战和影响因素
隧道（包括两端的通风塔建筑）从2012年开始进行大修和改造工作，包括全面检查、评定、设计和施工等。
2017年，中标的承包人已经开始施工。所面临的主要挑战有——
①施工正好处在设计使用寿命的末期。
②存在结构完整性风险——钢筋混凝土严重劣化。
③满足现有标准的改造和维修工作不能完全封闭隧道，因为此通道正好连接鹿特丹的一所医院，必须保证每天24小时单向紧急通行。
④改造工程必须充分尊重原隧道风貌，不允许随意改动。
大修改造方案以6个工作重点为核心——
①安装隧道施工安全设施。
②恢复和保护国家古迹原貌。
③大修改造后延长至少50年以上的设计使用寿命。
④定期维护和升级现有安装设施。
⑤施工过程中的交通管理。
⑥与公众的沟通。
在现今的时代，维修改造已远不止技术问题这么简单，还要面临社会、经济、政治等因素的影响。下面以城市交通效率的影响和隧道的历史纪念意义举例说明——
新马斯河上的5条主要通道中，马斯隧道最左边和最右边的通道具有非常大的城际交通量，中间3个通道（包括马斯隧道）主要连通城市之间的交通，交通量也不小。改造中进行了详细的交通模型分析，比如封闭马斯隧道对下午3点到晚上9点之间鹿特丹的交通影响。
2.大修改造的实施
大修改造主要包括土建结构和安装工程。隧道主体结构腐蚀最严重的就是底板的上层，附属结构是车道板和下面的中间支撑墙。维修主体结构的目标是恢复所有钢筋的保护层，防止对钢筋的腐蚀，从而保证隧道结构的剩余强度。同时，全部更换车道板和下面的中间支撑墙。此外，通过对隧道底板的研究，确认了两个被证明可行的维修原则：①清除所有受腐蚀影响的混凝土，采用新的混凝土进行补丁修复，保护剩余钢筋；②阴极保护。
（a：量测的混凝土分层；b：补丁中间量测的变形；c：补丁上安装的所有应变计）
鹿特丹市政府在委托维修工程之前，已经进行了大量的调研、试验和评估，承包人需要进一步细化维修方案。图17是隧道底板维修施工的一个示例。其中修复用的混凝土配合比是一个非常重要也非常难以确定的参数，通过了大量的试验。其余具体维修工作，本文不一一赘述。
针对技术设备和安装工程，主要从隧道安全升级改造考虑，升级和增加的技术系统主要有——
①LED照明
②横向通风改为纵向通风
③增加远程控制系统在维修改造中，同时注意将国家级历史建筑物恢复原貌——
①原设计路面以黄色调为主，改造后原路面砖全部替换为黄色路面。
②原隧道灯光效果为黄色，虽然从隧道安全考虑白色灯光更安全，升级更换时仍然考虑正常运营工况时照明发出黄光，但是在紧急工况下黄色灯光可转变成白色，从而保证隧道的安全。
③通风塔建筑尽量恢复原貌。
④所有其他辅助性建筑物和隧道、敞开段的修复。
隧道运营的前车之鉴
荷兰正在逐步对早期隧道进行安全升级改造工程，并尽量结合隧道的维修工程，这些都成为荷兰隧道工程运营维护计划的一部分。
本文介绍的马斯隧道，虽然保留了完好的档案资料（图纸、照片、录像等），却没有被很好地利用。可达性差的通风管廊在日常清洁维护中一直被忽略，给后期大修造成了巨大的经济负担。经验总结如下——
1.有计划的大修工程和安全标准改造相结合非常有效，同时需考虑古老项目的历史价值。
2.隧道改造后满足新的安全标准，将按照新的立法执行系统性的检查和维护，并全部记录归档。
3.缺乏合适的检查可能导致大规模、未预料到的维护和维修工作。尤其是针对早期隧道，维护成本在后期大幅增加。
4.目前，荷兰也有隧道经过60多年，依然连续运营。在此过程中良好的维护，可大大降低后期对土木工程结构的维修工作和费用。
5.大修和改造工程一般都会严重影响隧道的可用性。但现代的人们对哪怕是短时间关闭重要交通通道都已变得越来越不能接受。
6.重视隧道的维护工作和系统的维护计划。在设计中，尤其需要强调隧道内尽量修建或安装相关设施设备，使得运营及维护更容易。