8月初,由中國(guó)鐵建所屬鐵四院總體設(shè)計(jì),、中國(guó)中鐵大橋院參與設(shè)計(jì)的一條世界級(jí)越海鐵路——甬(寧波)舟(舟山)鐵路接連傳來好消息:4天之內(nèi),,全線控制性工程——金塘海底隧道和西堠門及桃夭門跨海大橋初步設(shè)計(jì)方案,分別通過了由中國(guó)工程院院士錢七虎,、陳政清領(lǐng)銜的專家組評(píng)審,。
這意味著,這條目前世界控制因素最復(fù)雜,、越海橋隧工程技術(shù)難度最大的鐵路,,離開工又近了一大步。
甬舟鐵路正線全長(zhǎng)76.774公里,,設(shè)計(jì)時(shí)速250公里,,西起寧波東站,經(jīng)寧波市鄞州區(qū),、北侖區(qū),,至舟山市金塘島、冊(cè)子島及本島定海區(qū),,終于舟山(白泉),。
依次穿越金塘水道、西堠門水道,、桃夭門水道和富翅門水道,。其中,穿金塘水道采用公路,、鐵路分建隧道方案,,跨西堠門,、桃夭門、富翅門采用公鐵兩用橋方案,。
甬舟鐵路雖不足百公里,,卻將誕生“一隧”“一橋”兩項(xiàng)世界之最。
01
打通世界最長(zhǎng)海底高鐵隧道
全長(zhǎng)16.18公里的金塘海底隧道,,比港珠澳大橋長(zhǎng)近10公里,,建成后將成為世界最長(zhǎng)的海底高鐵隧道。
長(zhǎng)度的簡(jiǎn)單增加看似輕松,,工程背后卻是從量變到質(zhì)變的難度跨越,,挑戰(zhàn)著科技極限,面臨著地質(zhì)條件差,、水壓高,、防災(zāi)救援難度大、海中對(duì)接難度高等世界級(jí)難題,。
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難在哪,?
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01.地質(zhì)條件差
甬舟鐵路隧道海中段位于巖土復(fù)合地層,硬巖與粉質(zhì)黏土,,使地層軟硬不均,,區(qū)域共有9處斷層,6處節(jié)理密集帶,。
強(qiáng)度極高的破巖好比“鉆石層”,,黏粉粒含量高的地層好比“年糕團(tuán)”,盾構(gòu)機(jī)在軟硬不均的地層掘進(jìn),,硬巖加快磨損刀具,,粉質(zhì)黏土又結(jié)成泥餅貼在刀盤上,大大增加了大直徑,、長(zhǎng)距離,、高水壓更換刀具的風(fēng)險(xiǎn)和施工難度。
02.水壓高
相比港珠澳大橋隧道海底埋深40多米,,金塘盾構(gòu)隧道需承受78米的最大海底埋深,,承受的海水壓力更高,在1.0兆帕以上,,而目前國(guó)內(nèi)水下施工技術(shù)水平可承受的壓力為0.8兆帕,。
另外,金塘隧道采用單洞設(shè)計(jì),,對(duì)隧道內(nèi)的防災(zāi)救援設(shè)計(jì)難度極大,,要求極高,。
03.防災(zāi)救援難度大
世界已建成的鐵路海底隧道均采用一條線路、兩個(gè)隧洞設(shè)計(jì),,一旦出現(xiàn)災(zāi)情事故,,可利用兩個(gè)隧洞互相疏散。受地質(zhì)條件所限,,金塘隧道則采用單洞設(shè)計(jì),,且海中段長(zhǎng)約9公里,無法設(shè)置直通地面的出入口,,對(duì)隧道內(nèi)的防災(zāi)救援設(shè)計(jì)難度極大,,要求極高。
04.海中對(duì)接難度高
金塘隧道建設(shè)采用兩頭盾構(gòu)掘進(jìn),、中途對(duì)接貫通模式,,兩側(cè)總掘進(jìn)長(zhǎng)度比國(guó)內(nèi)第一條高鐵海底隧道——廣深港獅子洋隧道多出了近2000米,盾構(gòu)長(zhǎng)距離相向掘進(jìn)海中對(duì)接,,對(duì)接精度要求更高,技術(shù)更復(fù)雜,。
面對(duì)諸多技術(shù)挑戰(zhàn),,中國(guó)鐵建鐵四院于2017年成立了以全國(guó)勘察設(shè)計(jì)大師、副總工程師肖明清為首的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì),,立項(xiàng)“隧道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與金塘海底隧道關(guān)鍵技術(shù)方案”,,可研階段完成40余個(gè)課題,初步設(shè)計(jì)階段完成14個(gè)課題,,特別是今年新冠疫情打亂了正常節(jié)奏,,設(shè)計(jì)人員聯(lián)合各大課題單位付出了艱苦的努力。
為詳細(xì)收集海域地質(zhì)資料,,隧道加大了鉆孔采樣密度,,平均30米一個(gè)孔。而此前鐵路地質(zhì)勘探基本為50米—100米,。金塘海域還是寧波港黃金航道,,加大了鉆孔難度,在勘探時(shí)首次采用了三維物探,、海上鉆探平臺(tái)以及地質(zhì)勘探AI管理系統(tǒng)等先進(jìn)勘探手段,,并設(shè)計(jì)出適合該地質(zhì)的盾構(gòu)刀具參數(shù);防災(zāi)檢修通道利用雙線軌道之間下方的空間,,設(shè)置疏散與檢修廊道,。
02
架起世界最大跨度公鐵兩用跨海大橋
甬舟鐵路中主跨1488米的西堠門大橋是世界上最大跨度的公鐵兩用跨海高鐵大橋,也是本項(xiàng)目中另一項(xiàng)超級(jí)工程,。
西堠門公鐵兩用大橋由中國(guó)中鐵大橋院與中國(guó)鐵建鐵四院聯(lián)合設(shè)計(jì),,大橋?yàn)楣F平層布置,,中間通行2線鐵路,兩邊通行6車道高速公路,。項(xiàng)目橋址區(qū)“風(fēng)大,、浪高、水深,、流急”,,建設(shè)條件惡劣,大橋采用了一系列新技術(shù),、新結(jié)構(gòu),、新工藝、新材料,。
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