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[分享]“铁路版”港珠澳大桥,正式上马!

发表于2019-03-14    829人浏览    1人跟帖    复制链接  只看楼主

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yuanyuan996


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。

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甬舟铁路平面示意图

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

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方案审查

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。

义甬舟开放大通道意义重大

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。

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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。

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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。

世界级工程对应世界级难度

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。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。

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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。

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中国勘察设计大师、铁四院副总工程师肖明清现场踏勘

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。

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。

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设计研究人员进行通航专题论证的动床试验

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。

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。

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非火灾工况隧道内停车疏散效果图

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。

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复合式泥水平衡盾构机基本构造图

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。

中国科技实力,Show Time!

日本青函隧道是世界最长的海底隧道,全长53公里,建设周期17年。

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青函隧道示意图

英吉利海底隧道是世界上海底段最长的隧道,全长37公里,建设周期7年。

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英吉利海峡隧道

中国港珠澳大桥海底隧道是世界上技术最难的沉管隧道,全长5.6公里,建设周期9年;广深港狮子洋隧道是世界行车速度最快的海底隧道,全长10.8公里,建设周期4年。

越是困难,就越能证明工程的巨大意义。表面上看是打通一座隧道,实际考验的是一个国家的科技实力。要想完成世界第一的金塘隧道,必须有世界一流的技术才行。

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南水北调中线穿黄工程

近年来,随着南水北调穿黄工程、武汉长江隧道、南京长江隧道、厦门翔安海底隧道、广深港狮子洋隧道、青岛胶州湾海底隧道、天津海河沉管隧道、武汉三阳路过江隧道、扬州瘦西湖隧道、厦门跨海地铁隧道、兰州穿黄地铁、济南穿黄地铁、港珠澳大桥沉管隧道等一系列水下隧道的建成和顺利推进,给了中国人底气和信心,敢于梦想更敢于建设16.2公里的世界最长海底高铁隧道。

狮子洋隧道

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广深港狮子洋隧道,全长10.8公里,是我国第一座采用盾构法施工的最长、标准最高的水下铁路隧道,也是世界行车速度目标值最高的水下隧道。在软硬交错的特殊复杂地质条件下,采用盾构机一次掘进长度超过5公里,且是水下60米进行盾构机对接,在世界隧道建设史上尚属首例。

建设者破除超浅埋始发、穿越小虎沥水道、带压开仓换刀、江中对接等被专家评为“不可接受风险”的世界性技术难题,完美呈现了一条“中国铁路世纪隧道”。依托该项目形成的“狮子洋隧道复合地层盾构掘进姿态控制与对接技术”成果,达到国际领先水平。2015年,广深港客专广深段获国家优质工程奖。

厦门翔安海底隧道

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厦门翔安隧道全长8.695公里,其中海底隧道长6.05公里,是中国大陆第一座海底隧道,也是世界上覆盖层最浅的海底隧道,最薄处仅5.7米。该隧道由我国完全自主设计、施工,行车主洞开挖断面面积达170.7平方米,在世界海底隧道建设史上尚属首例,其软弱围岩(俗称烂泥巴)、富水砂层、风化槽群(囊)等不良地质段规模之大世界罕见。翔安隧道的建成,对探索适合中国国情的海底隧道建造技术,缩小与世界先进水平的差距,起到里程碑作用。

南京长江隧道

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南京长江隧道被誉为“万里长江第一隧”,全长3930米,采用盾构工法施工,是世界上盾构直径最大的隧道之一、在国内首次实现长距离穿越砾砂圆砾复合地层

在施工中,建设者一举攻克了六大世界级难题:“大”,使用盾构直径超大,开挖直径达14.93米,是世界最大的泥水平衡盾构机之一;“高”,指甲盖大小的面积承受的水土压力达6.5公斤;“深”,隧道最深到江底60米处;“薄”,江底盾构覆土厚度超浅;“长”,盾构水下一次掘进距离长,地质条件复杂;“险”,超大直径水下盾构隧道的设计理念和经验在国内几乎空白。该工程的完工,标志着中国超大直径盾构隧道的施工技术水准达到新高度,先后获国家优质工程金质奖、鲁班奖,两获国家科技进步奖,五项纪录入选“中国企业新纪录”。

扬州瘦西湖隧道 

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扬州瘦西湖隧道工程全长3.6公里,主体盾构段采用14.5米的世界超大直径泥水平衡盾构机施工,是世界最大直径单管双层公路隧道

施工中,盾构机穿越特殊的全断面硬塑粘土地层,地层中近一半的超细颗粒直径为5微米,仅相当于头发丝的十分之一,施工难度极大。建设者成功改造盾构机刀盘冲刷系统,对泥水分离设备进行创造性升级,攻克世界性难题,多项技术达到国际领先水平。该工程下穿素有“园林之盛,甲于天下”美誉的瘦西湖风景区核心区段,建设者有效保护了5A级风景名胜区,荣获“全国建筑业绿色施工示范工程”。

苏通GIL管廊工程

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淮南—南京—上海1000千伏交流特高压输变电工程,单相长度达5.8公里,隧道盾构段长5468.5米,是世界电压等级最高、输送容量最大、单体GIL最长的输变电工程,也是世界上第一次将大直径盾构应用于GIL电力管廊建设

该工程是华东特高压交流环网合环运行的“咽喉要道”和控制性工程,盾构直径12.1米,是长江大直径、长距离隧道之一,也是目前国内埋深最深、水压最高的隧道,具有工期紧、风险高、地质条件复杂、技术难度大等特点。

港珠澳大桥拱北隧道

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拱北隧道是港珠澳大桥珠海连接线核心控制性工程,全长2741米,由海域人工岛明挖段、口岸暗挖段、陆域明挖段三种不同结构的隧道连接而成,是目前世界最大断面公路隧道,下穿日均人流量超30万人次的我国最大出入境口岸——拱北口岸,在类似泥潭一样的高富水地质结构区,采用世界首创的“曲线管幕+水平冻结”施工工法,难度、规模和技术含量刷新数项世界纪录,被誉为“地下神九”

超级工程超乎想象,背后是超级创新和超级艰辛。作为举世瞩目的超级工程,甬舟铁路不仅代表着中国铁路隧道和桥梁建设的最先进水平,也是展示交通建设者们创新能力的超级舞台,

桥隧联通,碧海变通途。期待甬舟铁路建成那一天,成为又一个最美地标!


来源:中国铁建。图片及文字版权属于原作者,如有侵权请联系删除。



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 发表于2019-03-14  | 只看该作者      

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