我国要建设世界上第一条海底高速铁路,这项技术相当困难,中国如何在建造这条海底高速铁路隧道方面领先世界?
2018年12月一条令人振奋的消息从中国传来,中国将建设一条时速350公里的海底高速铁路隧道,隧道施工地点为广东省汕头湾隧道,全长9700多米。当中国想要启动这个项目时,许多西欧和美洲国家都觉得是我们在开玩笑,米国专家不屑地直接对媒体说这是一个不可能的项目,因为海底隧道的施工技术要求特别高,难度也很大,想象一下海底隧道中高速铁路高速运行带来的气流,加上海底的压力,这是一个双重的压力。
世界上第一条设计时速350公里,单双线高速铁路水下隧道汕头湾海底隧道于2020年开工建设,目前它也是中国第一条海底高速铁路隧道,汕头湾海底隧道位于广东省汕头市汕头湾大桥下,隧道全长9781米,吉林广汕铁路隧道建成后将成功连接广州、惠州、汕头等城市的交通,特别是该隧道位于八度抗震设防区,是我国第一条超大直径海底盾构隧道。
施工期间的施工人员必须考虑各种因素,在海底隧道位于高水压风险区域,在如此高的压力下水将形成高达97米的水柱,应采取适当的技术手段确保隧道可靠的防水和结构安全,在修建这条隧道的过程中,各种地质问题层出不穷,隧道开挖时必须从软土层钻至淤泥层进入剁面风化层和岩层,最后下凹花岗岩和下浮地质。挖隧道时每一个环节都是经过施工人员的精确计算和不懈努力才完成的,但缺点是只能在软土中施工,这种方法在海底非常坚硬的地方是行不通的。
盾构法采用盾构机开挖,中国施工人员采用了直径14.53米的超大型盾构机,开挖时必须从淤泥及软处进入花岗岩及硬地层,事实上,世界上有许多著名的海底隧道,还有日本的青函隧道,大约54公里长,它也是一条海底火车隧道。汕头湾海底隧道需要在海中长期停留,隧道的结构不仅要适应水还需要防水,因此建筑材料是中国建筑商经过多次实践选择的各种高档建筑材料。
在修建这条隧道的过程中,我们的工程师和技术人员尝试了所有的挖掘方法,一般来说,从地面挖通需要修建隧道的整个地方,然后开始修建内部,然后把它装回去盖上,这种方法最简单,放眼世界,没有一个国家成功的做过类似的事情。此外,中国海底隧道的海域和结构极其复杂,初步勘探表明,海底隧道所在区域属于高烈度地震区,根据初步规划,隧道可能会穿过非常密集的破碎带。
有关资料显示,这条隧道的水下压力达到了前所未有的0.97兆帕,这意味着在该区域修建的海底隧道,每平方米材料需要承受100吨压力,如果含水含盐量过高,将在项目表面形成严重腐蚀。虽然隧道全长不长,但工程量很大,整个隧道从上方开挖然后建造内部,建造支撑隧道的结构,然后回填开挖的土壤,这是明挖法,这种方法最简单,最快最经济。
此外,中国的海底隧道也给世界上其他国家留下了很多印象,这是2020年建成的第二条胶州湾隧道,主隧道长15.89公里,这条海底隧道建成后,其长度将超过挪威已经建成的14.3公里,将成为世界上第一条海底公路隧道。目前,中国的高铁技术居世界第一,建立了世界上第一条海底高速铁路隧道,中国一直在不断超越并走在世界的前列。
中国的隧道建设远不止于此,其实早在2017年年中,我们的珠港澳已经建成了一条5.6公里长的海底隧道,这是一条汽车隧道,这条海底隧道突破了许多技术难题,在40米的水压下保证了不渗漏,打破了世界纪录,中国修建的城市管理隧道确保了隧道能够完全适应高水压,该项目从设计到材料选择再到施工都受到严格监控。
在珠港澳大桥的施工中,采用八根长度为22.5米的管接头,采用近9000吨钢筋,然后将拼接管接头支撑到海面上的预定位置,以便进行下沉安装,最后33个管道接头连接成一个完整的海底隧道,总长度5664米,重量约8万吨。在修建珠海香港澳门大桥的海底隧道时,对隧道内可能出现漏水的各种情况采取了最佳的预防措施,珠港澳大桥跨越珠江五大稻田。
我们的海底隧道成功建成后,它是中国第一条集桥梁、人工岛和海底隧道于一体的跨海通道,它标志着中国工程建设的新高度。据悉,胶州湾第二条海底隧道以特客运为主,设计使用年限为100年,抗震设防类别为一级,抗震设防烈度为7度,是青岛全面建设现代化国际大都市新征程的重要概念,继之前建成的胶州湾隧道和现在建成的胶州湾第二隧道建成后,将进入双跨海隧道时代,将促进整个胶州湾的综合发展。
尽管如此,全世界只有中国能做到这一点,中国的基础设施建设实力吸引了世界的关注,我们也希望这条高速铁路隧道早日落成,这条隧道所面临的困难也可以成为世界最大的问题,它需要突破超大直径盾构与钻爆隧道之间的海上连接,克服超长隧道通风防灾,大断面隧道穿越大规模断裂、海底超高水压等问题,它是隧道建设领域中最复杂的超级工程。
在正常建设的同时也为台湾海峡海底高铁隧道积累经验。