近日,甬舟铁路金塘海底隧道第一阶段开工,而甬舟高速复线(也有海底隧道)到2022年6月第二阶段开工。这里想给大家科普一下,高铁隧道与公路隧道是分开的。甬舟铁路的总设计单位是中铁第四勘察设计研究院集团有限公司。
甬舟铁路的重点和难点就是金塘海底隧道,其建设条件复杂。而公路隧道则位于高铁隧道的南面,往返两个公路隧道靠得很近,开工日期要晚一些。
甬舟铁路单洞隧道全长16.2公里,海底盾构段长11.21公里。无论从水下盾构隧道长度还是盾构横断面规模,都属世界铁路之最,开挖的每一米,几乎都伴随着世界级难题的技术攻关。
其作业难度具体表现在以下五方面——
地质条件差。
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。
水压高。
甬舟铁路金塘盾构隧道最大埋深(海平面以下)达到85米,承受的海水压力高,相当于一个指甲盖面积大小的同等面积要承受的压力达到8.5公斤。
防灾救援难度大。
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。
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,宁波侧盾构机掘进长度约4920米,金塘侧盾构机掘进长度约6290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。
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。
甬舟高铁的三座跨海大桥跨海(即西堠门、桃夭门、富翅门大桥),均采用公铁合建方案,桥梁设计建造存在以下难点。
深水基础设计、施工难度大。
桥址区域深水范围大,其中西堠门水道水深大于20m范围超过1600m,水深大于50m范围超过1000m。跨海桥梁地段,海底岩面起伏比较大,部分地段基岩裸露。给海上基础的设计和施工带来了很大的困难。
超大跨度斜拉悬索协作体系桥设计难度大
西堠门大桥采用主跨1488m斜拉悬索协作体系桥梁,跨度比正在建设的最大跨度公铁两用大桥(1092m)长396m,跨度位居世界铁路(公铁两用)桥梁之首。工程具有荷载大、工程规模庞大和技术难度高等特点,大跨度斜拉悬索协作体系桥在国内也是首次采用,有大量技术问题需要研究。
协作体系桥需同步架设悬索部分和斜拉部分,两者工法完全不同,施工过程中存在相互影响,施工控制技术难度大;斜拉部分和悬吊部分刚度差异大,且铁路桥二恒占比大,在二恒加载前,悬吊段梁段比斜拉部分梁段之间存在高达数米的高差,设计阶段需在施工控制中研究合龙口的位置设置及合龙方案。
超宽箱混合梁设计难度大
桃夭门大桥采用混合梁斜拉桥,中跨为分离式钢箱梁,边跨为混凝土梁,主梁跨度为66m,连接主跨钢箱梁和边跨混凝土箱梁的混合接头构造,受超宽主梁的剪力滞效应及横向受力特征影响,混合接头区域的受力和构造较为复杂,设计难度较大。
结构长期暴露于海洋环境,耐久性设计要求高
跨海大桥结构长期暴露于海洋环境,环境中氯离子对结构有强烈的腐蚀作用。桥位处环境中氯离子含量达到或超过非常严重或极端严重的水平,必须处理好海洋环境中结构耐久性问题,确保结构使用寿命。
景观设计要求高
甬舟铁路跨海桥梁地处舟山国家级新区,西堠门大桥为通行高速铁路的世界最大跨度公铁两用跨海大桥,举世瞩目,受关注程度高,大桥建成后将成为舟山市的地域名片,桥型方案应具有独特性、标志性和技术先进性,不但要实现构建义甬舟铁路大通道,实现全省1小时交通圈目标的需要,而且要成为地区新的人文景观。