挑战世界难题!“铁路版”港珠澳大桥正式上马

本文来源于: 曹政 2019/03/06

近日,中国铁建对外发布消息,甬(宁波)舟(山)铁路已于近日全面启动勘察设计。

近日,中国铁建对外发布消息,继港珠澳大桥建成通车后,又一项挑战世界难题、突破科技壁垒的超级工程——甬(宁波)舟(山)铁路已于近日全面启动勘察设计,标志着这条世界控制因素最复杂、越海桥隧工程技术难度最大的铁路正式上马。

甬舟铁路平面示意图

其实,这条铁路被称为:港珠澳大桥孪生“铁路版”。同港珠澳大桥一样,全长77公里的甬舟铁路主体工程也采用“桥+隧”组合方式,并将在这两个领域更进一步刷新世界之最:全长16.2公里的金塘海底隧道,建成后将成为世界最长的海底高铁隧道;主跨1488米的西堠门特大桥,将成为世界同类项目中跨度最大的公铁合建大桥。

然而,二者不同之处在于,港珠澳大桥越海隧道全长6.7公里,属于沉管公路隧道,而甬舟铁路金塘隧道是铁路盾构隧道,全长达到16.2公里,意味着全线的五分之一都将沉在东海海底。长度的简单增加看似轻松,工程背后从量变到质变的难度跨越,则挑战着科技极限。

义甬舟开放大通道是浙江省“十三五”时期规划建设的重大战略平台之一,以宁波舟山港、义乌陆港、甬金高速、甬舟铁路为支撑,建成集江、海、河、铁路、公路、航空等六位一体的多式联运综合枢纽和以绿色、智能、安全为特征的集疏运体系。义甬舟开放大通道的建设,将义乌和舟山港连接起来。

甬舟铁路水道分布图

甬舟铁路作为重要组成部分,西起宁波东站,经宁波市鄞州区、北仑区,至舟山市金塘岛、册子岛及本岛定海区,止于舟山(白泉),依次穿越金塘水道、西堠门水道、桃夭门水道和富翅门水道。

西堠门桥梁效果图

据甬舟铁路总体设计负责人、中铁第四勘察设计院张超永介绍,甬舟铁路设计时速250公里,是实现浙江省高铁1小时交通圈的重大举措,对加快舟山自贸区建设将产生巨大的经济和社会效益,建成后不但将结束舟山群岛不通火车的历史,而且从宁波到舟山只要30分钟,从杭州到舟山只要80分钟。同时,该项目的建设将使我国桥梁、隧道设计水平提升到一个新高度。

从构想走向现实,甬舟铁路一直备受关注,其中最引人关注的是穿越金塘水道段。记者了解到,前期研究过程中,对该段究竟采用桥梁还是隧道方式过海,业内争议较大,中铁第四勘察设计院通过全方位比选,推荐并评审通过了公铁分建的隧道方案。

金塘水道海底公铁隧道关系图

该方案中,铁路单洞隧道全长16.2公里,海底盾构段长10.87公里,无论从水下盾构隧道长度还是盾构横断面规模来看,都属世界铁路之最,开挖的每一米,都将伴随着世界级难度的技术攻关。

和世界上已建成的部分著名水下隧道横向对比,金塘海底隧道难度可见一斑。罗列一下:

第一,地质条件差。国内已建的广深港狮子洋隧道(中国第一条海底高铁隧道)、厦门翔安海底隧道(中国大陆第一条海底隧道)、青岛胶州湾海底隧道(中国大陆第二条海底隧道),海中段均位于岩层,而甬舟铁路隧道海中段位于岩土复合地层,国内尚无超大直径泥水平衡盾构施工经验。

第二,水压超高。港珠澳大桥隧道沉管埋入40多米海底,相当于要顶住近10层楼深的海水压力,甬舟铁路金塘盾构隧道最大埋深达到78米,承受的海水压力更高。曾因高水压创造当时大直径盾构隧道纪录的南京长江隧道,一个指甲盖面积大小的隧道就要承受6.5公斤水压力,而金塘隧道同等面积要承受7.8公斤压力。

第三,防灾救援难度大。英吉利海峡隧道、广深港狮子洋隧道等隧道,采用一条线路、两个隧洞设计,一旦出现灾情事故,可利用两个隧洞互相疏散。金塘隧道则采用单洞设计,且海中段长约9公里,无法设置直通地面的出入口,对隧道内的防灾救援设计难度极大,要求极高。

第四,海中对接难度大。金塘隧道采用两头盾构掘进,中途对接贯通的模式建设,宁波侧的盾构机掘进长度约4920米,金塘侧盾构机掘进长度约5950米,总掘进长度比广深港狮子洋隧道多出了近2000米,盾构长距离相向掘进、海中对接、洞内解体,对接精度要求更高,技术更复杂,拆机与运输更困难。

第五,复合地层高水压长距离掘进难度大。强度极高的破岩好比“钻石层”,粘粉粒含量高的地层好比“年糕团”,软硬不均的地层一方面快速磨损盾构机的刀具,另一方面又结成泥饼贴在刀盘上,大大增加了大直径、长距离、高水压更换刀具的风险和施工难度。

编辑:白志敏
大桥 铁路 港珠澳大桥
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