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(lái)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(mén)及桃夭門(mén)跨海大橋初步設(shè)計(jì)方案，分別通過(guò)了由中國(guó)工程院院士錢(qián)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(kāi)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(mén)水道、桃夭門(mén)水道和富翅門(mén)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(mén)、桃夭門(mén)、富翅門(mén)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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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(pán)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(wú)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(mén)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(mén)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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01.主跨跨度最長(zhǎng)
西堠門(mén)公鐵大橋采用斜拉-懸吊協(xié)作體系，主跨1488米，跨度比今年7月通車的滬蘇通長(zhǎng)江公鐵兩用大橋還要長(zhǎng)396米，位居世界公鐵兩用跨海高鐵大橋之首。
斜拉懸索協(xié)作體系，可以理解為兩種橋型的組合，是為了解決大跨度和剛度問(wèn)題。
一般跨度超過(guò)千米的橋梁都采用懸索橋的形式，比如武漢的楊泗港長(zhǎng)江大橋，但是懸索橋的剛度不夠，如果要跑高鐵就要增加大橋的剛度，采用斜拉橋形式就可以增加大橋的豎向和橫向剛度。
02.基礎(chǔ)水深最深
金塘側(cè)主塔基礎(chǔ)水深達(dá)30米，在國(guó)內(nèi)跨海大橋中首次采用設(shè)置沉井基礎(chǔ)形式，基礎(chǔ)直徑58米，為目前國(guó)內(nèi)最大水深、最大直徑的設(shè)置沉井基礎(chǔ)。
03.技術(shù)支撐專題復(fù)雜
基礎(chǔ)施工采用水下消聚能爆破技術(shù)進(jìn)行基坑開(kāi)挖，為國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。針對(duì)風(fēng)大、浪高、水深、流急的建橋條件，開(kāi)展了水文分析計(jì)算、基礎(chǔ)數(shù)模物模實(shí)驗(yàn)、四季全潮同步水文測(cè)驗(yàn)、波浪觀測(cè)統(tǒng)計(jì)和分析、基底水下爆破等專題研究。
西堠門(mén)公鐵大橋還有一大特點(diǎn)，就是公路和鐵路在同一層跑，公路在兩側(cè)、鐵路在中間，因此首次采用了三箱分離主梁結(jié)構(gòu)。
所謂三箱分離，就是兩側(cè)公路和中間鐵路各分布在一個(gè)主箱梁上，三者之間通過(guò)橫梁相連，避免在大風(fēng)的環(huán)境下互相干擾。
此外，中國(guó)中鐵大橋院設(shè)計(jì)另一座大橋——桃夭門(mén)公鐵兩用大橋采用主跨666m混合梁斜拉橋，是世界上跨度最大的高速鐵路混合梁斜拉橋，也是公鐵平層布置的最大跨度斜拉橋。主梁采用分離式三箱結(jié)構(gòu)，寬65.6m，邊跨的分離式混凝土三箱結(jié)構(gòu)為首次采用。
中國(guó)鐵建鐵四院設(shè)計(jì)的富翅門(mén)公鐵兩用跨海大橋位處風(fēng)大、浪高、裸巖、水深的建設(shè)環(huán)境，建設(shè)條件復(fù)雜，也有兩項(xiàng)世界之最及世界首創(chuàng)：主跨388米，是世界上最大跨度的高低塔公鐵平層斜拉橋；主梁寬度56.5米，是世界上最寬的挑臂式鋼箱梁。首創(chuàng)橋塔中穿挑臂式鋼箱梁斜拉橋，首創(chuàng)鋼箱梁斜拉橋中穿梭形橋塔。
甬舟鐵路是實(shí)現(xiàn)浙江省高鐵1小時(shí)交通圈的重大項(xiàng)目，對(duì)舟山加快融入寧波都市圈和長(zhǎng)三角一體化等具有深遠(yuǎn)意義，建成后不但將結(jié)束舟山群島不通火車的歷史，而且從寧波到舟山只要30分鐘，從杭州至舟山只需80分鐘。同時(shí)，該項(xiàng)目的建設(shè)，將使我國(guó)橋梁、隧道設(shè)計(jì)水平提升到一個(gè)新高度。
海底隧道，攻克世界性難題
千米一跨，架起創(chuàng)紀(jì)錄橋梁
逢山開(kāi)路，遇水架橋
中央企業(yè)正不斷
把“最長(zhǎng)、最大、最高”的紀(jì)錄
寫(xiě)進(jìn)世界橋梁和隧道建設(shè)史！
把“中國(guó)橋、中國(guó)隧”的金名片
發(fā)向“一帶一路”沿線的國(guó)家！
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責(zé)任編輯丨鄧 通
執(zhí)行主編丨龔 政
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