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中国经济网,国内最长海底隧道即将开建

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中国的隧道建设能力世界领先,建了一大批穿山越岭的长大隧道,在水下隧道方面也是喜讯不断。全长6.7公里的港珠澳海底隧道、世界首座设计时速350公里高铁狮子洋水下隧道、世界最深的水下70米南京扬子江隧道等等,都令国人骄傲、世界瞩目。近日,中国工程领域又传来一个好消息,国内设计最长的海底隧道即将开建。

随着琼州海峡跨海工程关注度的不断升温,“王梦恕”成为各类关于跨海工程报道中不断提及的名字。作为最早系统地提出建设琼州海峡跨海工程的专家,中国工程院院士王梦恕对跨海工程有着深入的研究。今天下午,记者终于与王梦恕院士取得联系,就跨海工程问题对其进行了采访。qAk北京交通大学新闻网

东北新闻网:钱文胜
英吉利海峡海底隧道把英伦三岛和欧洲大陆连为一体,无论是从政治、经济、社会还是工程本身看,都令人惊叹!隔海相望的英、法两国人员往来,乘坐穿越隧道的高速列车,3个小时即可从伦敦直达巴黎,比乘飞机还要快1个多小时。这就是隧道的神奇。在我国,2005年5月开工的厦门东通道翔安隧道的建设,开启了我国大陆海底隧道的先河,目前还有胶州湾海底隧道、广东狮子洋海底铁路隧道已经开始建设,标志着我国海底隧道建设的全面展开。随着沿海地区建设的加快,提高海湾和海峡的交通能力问题也会日益突出,渤海湾、杭州湾、珠江口、琼州海峡、台湾海峡,这些地方真正要实现全天候、大流量的快捷交通,要靠海底隧道来实现。海底隧道让我们期待。与陆地隧道相比,海底隧道地质勘测更困难,造价更高,风险更大记者:提到隧道,我们常想到城市地铁或山区铁路的穿山隧道,而对于水下隧道、特别是海底隧道感觉很陌生和神秘,而英吉利海峡海底隧道的建成,让公众对海底隧道有了更多的兴趣和了解,那么除了英吉利海峡隧道外,国内外建成的海底隧道有多少?王梦恕:发达国家从20世纪30年代起就开始着手修建海底隧道,已建造了近百条海底隧道,还有许多正在修建或计划修建中。1940年日本在关门海峡用盾构法修建了世界上最早的海峡铁路隧道。1988年日本在津轻海峡建成了迄今为止世界上最长的海峡隧道———青函隧道,长54公里,海底埋深为100米,实现了本州和北海道之间的铁路运输。1994年,英法两国用盾构法和硬岩掘进机法建成了英法海底铁路隧道,长50.5公里,是世界第二长海底铁路隧道。北欧国家修海底隧道较多,如挪威修建了18座,总长度超过45公里,最长的一条为4.7公里,最大水深达180米。我国跨河、跨江的水下隧道已建成多条,而跨海隧道只有6条,且均集中在港澳台地区,目前大陆正在建设和将要动工的海峡隧道有厦门东通道海底隧道及青岛—黄岛之间的海底隧道、广州虎门的狮子洋海底铁路隧道等。可以说,在20世纪隧道技术发展的初始阶段,人类把隧道技术主要应用到了和我们最为密切的陆路上,比如你刚才提到的地铁、地下工程和穿山隧道,所以,水下隧道数量明显少于陆地隧道。但随着隧道技术和海洋事业的发展,海底隧道将在全世界包括我国全面展开,成为隧道建设中的“骄子”,越来越受到世人的瞩目。记者:海底隧道与陆地的隧道相比在建设上有什么不同?难度在哪里?是否像人们想像的那样,要在水底岩层中通过、要挖得很深,而且面临发生渗水的可能?王梦恕:是的,海底岩层地质情况是海底隧道建设的关键和首要问题。海底地层中的不良地质,如断层破碎带、岩层软弱段、溶穴、风化槽等等,都会给隧道建设带来很大风险。而且与陆地隧道相比,海底隧道通过深水进行海底地质勘测更困难、造价更高,准确性相对较低,所以遇到未预测到的不良地质情况风险更大。而在施工中能否安全穿越软弱不良地质段,是成败的关键。海底地层中的地下水由于很高的渗水压力可能导致水在高渗透性等地层中大量流入、水源补给无限,且施工中不具有自然坡排水的条件,一旦发生大的突水、涌水,就可能引起严重的后果,威胁施工的安全。另外,海底隧道一般都很长,掘进距离增加对施工期间的后勤、通风照明等有更高的要求,因此必须采用快速掘进设备。再如,合理地确定海底隧道拱顶的岩石覆盖层厚度也十分重要。如果过于薄弱,海底隧道施工过程中就可能发生严重的失稳问题和海水涌入的危险。如果覆盖层厚度太厚,不仅会使作用于衬砌结构上的水压力增大,而且也会使海底隧道的长度增加。记者:看来地质和“水”是主要需要解决的问题,那么解决这些难点我们有什么好的方法呢?王梦恕:在隧道施工时必须进行超前地质预报,最大程度保证地质勘探的准确性。不但要有在海面上实施的深水钻探,通过钻取岩芯进行地质分析,而且在隧道施工时必须进行超前水平钻,进行地质超前预报,以便更详细了解掘进工作面前方的地质及涌水点情况。对诸如水压力设计值的确定、隧道壁衬砌结构断面优化与防排水方案、穿越海底不良地质段(断层、溶槽)的施工措施及服务隧道设置的必要性问题都要进行全面分析。海底隧道不能自然排水,堵水技术是关键技术,以堵为主,堵抽结合,探水、注浆、开挖3个环节和方式交替进行。日本青函隧道海底段就是在这方面成功施工的例子。附:人物档案
王梦恕1938年出生。河南省温县人。隧道及地下工程专家,中国工程院院士。1964年毕业于唐山铁道学院,获硕士学位。铁道部隧道工程局高级工程师、副总工程师;北京交通大学隧道及岩土研究所所长、教授;北京交大隧道及地下工程试验研究中心主任、博士生导师。兼任北京市、南京市、厦门市地下工程专业顾问、西南交大等12所大学的名誉教授和客座教授。开拓了铁路隧道复合衬砌新型结构领域的理论研究;主持并参加大瑶山隧道的设计和修建,实现了大断面、大型机械化快速施工,使长大隧道修建技术有了重大突破;主持双线铁路隧道不稳定地层信息化施工,创造了新型网构钢拱架支护形式并广泛应用于地下工程;主持创造了“浅埋暗挖法”修建城市地铁和车站的施工配套技术,为城市地铁及地下工程修建开辟了一条新路。主持国内多条海底、江河水下隧道的设计、施工研究,多次获得国家、省部级科技进步特等奖,一、二等奖。

图片 1这项新的超级工程就是新建宁波至舟山铁路北仑至金塘海底隧道,多项技术指标将超越港珠澳大桥海底隧道和中国已建成的其他海底隧道。

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2月19日,浙江省交通厅发布消息,《新建宁波至舟山铁路勘察设计招标书》上网发布,甬舟铁路工可报告预计下半年批复。

跨海通道能带动70%客流量qAk北京交通大学新闻网

图片 2全长77公里,设计时速250公里,跨越金塘、西堠门等水道,项目总投资约305亿元,静态投资约276亿元。其中,最引人关注的是北仑至金塘段将建设一条超级海底隧道。该隧道全长16.2公里,其中海底盾构段长10.87公里,将是中国最长的海底隧道,也是国内设计最长、承受水压最高(可达1.0MPA以上)的水下高铁盾构隧道。

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作为海底高铁盾构隧道,北仑至金塘海底隧道面临着极其复杂的地质和海域条件,工程规模巨大、技术要求极高、施工难度极大。那么,我们有没有足够的实力将这一超级工程建设好呢?

为了研究琼州海峡铁路隧道工程,王梦恕院士曾多次来到海南。
2000年12月,他与70多位专家在海口参加了中国工程院土木、水利与建筑工程学部和北方交通大学隧道工程试验研究中心举办的“琼州海峡铁路隧道工程技术研讨会”,当时就到琼州海峡进行了现场察看。qAk北京交通大学新闻网

“建16.2公里海底高铁隧道,我们有技术积累。”我国目前已建成的和在建的城市及水下铁路隧道总长达230公里,后续拟修建城市及水下铁路隧道达300公里。北京交通大学土木建筑工程学院院长张顶立教授说。

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以全长6.7公里的港珠澳海底隧道、世界首座设计时速350公里高铁狮子洋水下隧道和世界最深的水下70米南京扬子江隧道为代表,我国水下隧道沉管和大盾构技术为水下通道建设提供了坚实的技术支撑。其中狮子洋隧道于2011年建成,全长10.8公里,时速目标值350公里,3次穿江越洋。狮子洋隧道水面宽3300米,水深达26.6米,为珠江航运的主航道,设计水压达0.67MPA,是国内首次在软硬不均的岩层中采用大直径泥水盾构长距离掘进。

王梦恕认为,如果光从琼州海峡目前和今后一段时间的客流量上来看,跨海工程的必要性看起来不是很大,因为目前的轮渡已经完全可以满足客流量需要。但是,跨海工程的建设将会起到一个反作用,就是带动琼州海峡的客流量。他认为,跨海工程建成后,本身的客流量可能只有30%,但是却能够带动另外70%的客流量,这对海南的旅游和经济发展将起到很大的促进作用。qAk北京交通大学新闻网

图片 3盾构法的施工方法是:利用盾构机械在地层中开挖,在盾构机壳体内进行衬砌拼装,再由千斤顶顶进,如此循环,向前延伸。具有施工安全、不妨碍通航、不受气候影响等优点。沉管法的施工方法是:在水下预先挖掘好沟槽,把在干坞内预制的管段从制作场地浮运到施工现场,依次沉放在沟槽内并加以连接,然后进行回填覆盖,从而建成隧道。钻爆法的施工方法是:采用人工或机械、在隧道开挖断面范围内钻孔、装填炸药、爆破及出渣,形成隧道断面,然后施作由钢支撑、锚杆、喷射混凝土及现浇混凝土等组成的支护体系。已建成的狮子洋隧道和将开建的北仑至金塘海底隧道就是采用盾构法。

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“狮子洋隧道为目前国内已建成的最长、标准最高的水下高铁隧道,同时也是世界上速度目标值最高的水下隧道。”张顶立说,狮子洋隧道的建成,破解了长距离掘进中盾构设计与配置、地下防坍和控制变形、特殊环境下结构耐久性、水下隧道防救灾等9项重大技术难题,填补了我国泥水加压平衡盾构机施工多项技术空白,也标志着我国长距离水下铁路隧道的施工和科研取得了重大突破。

全国交通格局呼唤跨海工程qAk北京交通大学新闻网

图片 4对人们最关切的海底隧道最大的安全标准,张顶立表示,目前国内技术已经可以做到抗震设计可抗7级,抗爆可抵御5公斤炸药冲击,抗洪设计可满足300年一遇洪水水位下河道的冲刷变形对隧道的影响。“狮子洋隧道防水,就采用了双道密封条,可防渗防漏,满足100年耐久性要求。此外,隧道内设计的19条逃生横通道,可以有效应对火灾、火车意外撞击等事故发生时人员的安全撤离。”张顶立说。

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据介绍,甬舟铁路北仑至金塘段水面宽8400米,水深42米,设计水压达1.25MPA。“按照这个参数和设计标准,以我们已建成的狮子洋隧道所应用的技术,应该有较高的技术把握。”张顶立认为。

本报记者采访时他表示,从国家目前的情况看,5年内的确不可能立项,但是5年后实施还是有可能的。qAk北京交通大学新闻网

随着北仑至金塘海底隧道的建设,中国最长的海底隧道的纪录将再次被刷新,值得期待和骄傲。

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当然,我们也要看到,从隧道长度的角度看,我们与世界最长海底隧道的纪录仍然还有较大距离。

王梦恕表示,从全国交通格局上说,跨海工程显得很有必要。他告诉记者,“十一五”期间,我国将建设多条铁路客运专线,这种每小时200公里以上的高速客运专线建成后,从北京到广州的时间将大大缩短,如果连接到海南,旅客出行也会更加便捷。此外,长达5700公里的同江至三亚高速公路已在修建中,琼州海峡是重要的连接点。“十一五”期间建设的这些交通工程在5年后将形成一个大的交通格局,而这个大的交通格局中,琼州海峡跨海工程的必要性将会变得更加明显。qAk北京交通大学新闻网

图片 5世界第一长的海底隧道是日本的青函隧道。这条隧道横越日本本州岛与北海道岛之间津轻海峡,全长53.85公里,海底部分23公里。青函海底隧道1964年动工,1987年建成,工期长达24年,共耗资6890亿日元,也是世界最长的铁路隧道。

琼州海峡修隧比修桥更合适qAk北京交通大学新闻网

图片 6世界海底段最长的隧道是英法海底隧道(又称英吉利海峡隧道)。这条隧道全长50.5公里,其中海底部分接近38公里,1987年12月1日开工,1994年5月6日开通,建设耗资约100亿英镑。英吉利海峡隧道由三条长约51公里的平行隧洞组成,总长度约为153公里,可谓工程浩大。

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与日本青函隧道和英法海底隧道相比,我们的狮子洋隧道和北仑至金塘海底隧道的长度还有不小距离。不过,在北仑至金塘海底隧道即将开工之际,我国另一条备受关注的超级隧道工程也有重大进展。而这条隧道将全面超越日本青函隧道和英法海底隧道。

王梦恕院士是最早系统地提出在琼州海峡建设海底隧道的专家。至今,他依然坚持琼州海峡修隧道比修桥更合适,而修铁路隧道比修公路隧道更有利。qAk北京交通大学新闻网

图片 7渤海海峡跨海通道已纳入《环渤海地区合作发展纲要》以及山东省“十三五”发展规划、《山东省综合交通网中长期发展规划(2018-2035)》等多个国家和地方文件中。据最新消息,渤海海峡跨海通道的先期试验工程—-蓬莱至长岛段跨海试验工程已具备建设条件。

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渤海海峡跨海通道隧道全长123公里,建成后将是世界上最长的海底隧道,长度是日本青函隧道和英法海底隧道的两倍以上。虽然其先期工程蓬长跨海试验工程仅有7公里长,但将是世界上第一个真空管道运营线、第一个跨海真空管道线、第一个水下桥、第一个速度突破600千米/小时的地面交通线。蓬长跨海试验工程建好后,全长123公里的渤海海峡隧道也将正式开建。预祝中国的超级隧道早日开建、早日贯通!

王梦恕说,大部分人都认为修桥造价比修隧道低,其实不然。琼州海峡经常受台风威胁,还有进出岛低飞的飞机经过,而且是一条“黄金水道”,有不少大型船舶通过。同时琼州海峡海水比较深,为了让大型船舶通行,桥敦至少要400米高,从而需要很长的引桥,这就带来了一些占用土地的投入。由此看来,建桥需要考虑到多方面的因素,因此在造价上要比铁路隧道高。而修建海峡隧道不受气候影响,可保证全天候运输,不干扰海面通航,不会对所在海域造成污染,而且结构安全度高、维修费用低。qAk北京交通大学新闻网

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至于铁路隧道与公路隧道的比较,王梦恕说,铁路隧道是最便宜的选择,而公路隧道要考虑到通风问题,不仅运营费用比铁路隧道高出不少,还会对海洋环境造成污染。世界上的著名海底隧道,如英吉利海峡海底隧道、日本青函海底隧道都是铁路隧道,汽车可以用火车运载过海。同时,王梦恕认为,琼州海峡建设海底铁路隧道,将使粤海铁路的功能得到充分发挥,铁路隧道与现有的粤海铁路连接,直接就可以到达三亚。qAk北京交通大学新闻网

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目前我国还没有一条真正意义上的海底隧道,在技术是否能够得到保障。“这方面一点问题也没有!”王梦恕斩钉截铁地说。qAk北京交通大学新闻网

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据介绍,目前我国修建铁路隧道的数量和长度都居世界首位,近两年则以每年200公里的速度快速增长,并创造了18个月贯通我国第一长隧道、18.46公里的秦岭双向4车道公路隧道的奇迹。可以自豪地说,我国的隧道及地下工程技术已接近世界先进水平,中国已经跨入了世界隧道大国的行列。qAk北京交通大学新闻网

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王梦恕表示,从国家的需要来考虑,琼州海峡跨海工程的建设是必要的,只是等待合适的时间。qAk北京交通大学新闻网

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王梦恕院士简介qAk北京交通大学新闻网

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王梦恕,生于1938年,中国工程院院士,隧道及地下工程专家,河南省温县人。1964年毕业于唐山铁道学院获硕士学位。铁道部隧道工程局高级工程师、副总工程师,北京交大隧道及地下工程试验研究中心主任、博导教授。qAk北京交通大学新闻网

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王梦恕开拓了铁路隧道复合衬砌新型结构领域的理论研究,摸清了结构受力特点、机理,确定了施工要点及工艺;主持并参加大瑶山隧道深孔光面爆破等关键技术成果的开发、研究和应用;主持创造了“浅埋暗挖法”修建城市地铁和车站的施工配套技术,为城市地铁及地下工程修建开辟了一条新路。主持国内多条海底、江河水下隧道的设计、施工研究,多次获得国家、省部级科技进步特等奖、一、二等奖。qAk北京交通大学新闻网

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