世界首条海底隧道高铁(全球首条海底隧道高铁)(1)

中国又火了,世界上第一条海底建立的高铁横空出世,这一项震惊世界的工程居然还是中国制造。要知道,这项技术难度可谓相当之大,那么中国是如何领先全球建造的这一海底高铁隧道呢?高铁是人民生活,包括国家发展所需的必不可少的工具,我国的高铁技术更是领先全球,稳居世界第一的位置,现在我国又打破常规,建立了全球首座海底高铁隧道。要想在这个满是海水的地方去建造一个由电力驱动可以通车的隧道,其中有一点差错将会全部崩盘,对于这样的情况,中国是迎难而上。

世界首条海底隧道高铁(全球首条海底隧道高铁)(2)

据多家媒体报道,世界上第一条设计时速350公里的单洞双线高铁海底隧道于2020年开始进入施工,标志着我国首条高铁的海底隧道开建。这条隧道就是汕头湾海底隧道,其地理位置在广东省汕头市汕头海湾大桥下游,妈屿岛与德州岛之间的位置。隧道全长9781米,将建设中的广汕铁路相连,把广州与惠州,汕头,汕尾等城市紧密地联系在一起,同时缩短粤东与珠三角之间的发展距离,推动城市经济发展,在交通运输方面,更是实现了极大的便利性。建设这条隧道的过程是困难重重,尤其这条隧道还是我国第一条地处8度抗震设防烈度区的超大直径海底盾构隧道,施工人员建造过程中必须考虑各方面的因素。这条海底隧道位于高水压风险区域,水在这样的高压下会形成高达97米的水柱。

世界首条海底隧道高铁(全球首条海底隧道高铁)(3)

对于海域这样高水压的情况,要采取合适的技术手段,确保隧道防水可靠,结构安全。汕头湾海底隧道需要长期处于海水中,隧道的结构除了要适应超强水压以外,还需要具有防蚀性,因此对于建造的材料,是我国施工人员经过多次实践选出来的各种高级建材。建造这个隧道的过程中,各种地质问题也是层出不穷,挖隧道时需要先从软土层钻到淤泥层,还要进入多风化岩石层,最终要挖入花岗岩极硬底层,地质有过于软的地方,也有坚硬无比的地方。在挖隧道时,每个环节都是经过施工人员精密的计算和不懈的尝试去完成开凿,然而因为海底环境的复杂,在建造这条隧道时,任何单一的方法都无法完成对这个隧道的建设,于是我国工程师和技术人员把所有的挖隧道的方法都尝试了一遍。比如用到的明挖法、盾构法和矿山法,多个工作面同时掘进。

世界首条海底隧道高铁(全球首条海底隧道高铁)(4)

明挖法通俗来说就是把这个需要建设隧道的地方整个从地面上挖开,然后开始修筑内部,把能支撑隧道的结构建造起来,接着把泥土填回去覆盖,这个方法是最简单的了。但是缺点就是只能对泥土松软的地方进行建设,对于海底非常硬的地方,用这种方法就行不通了,它只能挖较浅的隧道,可以用在挖海底隧道的入口。而盾构法就是用盾构机去挖掘,我国施工人员采用了直径14.53米的超大盾构机去进行挖掘,要从淤泥至极软的地方进入花岗岩及硬地层。因为地底有些地方太过于坚硬,而盾构机可以把花岗岩坚硬的地方全部挖到,用盾构机在海底挖出一个通道的同时,还可以将多余的泥土运出来,但是这样的方法施工效率会比较慢,所以在施工过程中不能全部用盾构机来完成。而矿山法是对于地质复杂坚硬的岩石层来进行挖掘,在挖掘的同时,还要对隧道的另一端进行支撑来防止隧道不平衡造成坍塌。由于海底隧道建设的环境苛刻,地质又极为复杂,该隧道在不同时段共采用了六种施工方法进行施工,整体的建造都是复杂且困难重重。汕头湾海底隧道在国内外的水下隧道、铁路隧道、超大直径盾构隧道领域都实现了突破与创新,这条隧道是我国建造的第一条高铁的海底隧道,也是世界上第一条高铁海底隧道。

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建设海底隧道最大的好处就是不会受到海上天气的影响,也不会影响通航,并且汕头湾海底隧道将海峡两岸陆地连接起来,还连接了汕头至漳州的铁路,构成我国东南沿海新的铁路运输通道,并进而促进我国沿海高铁网的形成。其实,海底隧道已经建造成功的工程也有很多,比如英吉利海峡的海底隧道,全长51千米,在全世界都非常有名。还有日本的青函隧道,长约54千米,也是通火车的海底隧道,但我国建造的汕头湾海底隧道是世界上第一条设计时速350公里的单洞双线高铁海底隧道,是其他国家都没有的。

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世界第一条,中国一直都在不断地超越,走在世界的前端,而我国的隧道建设远远不止于此。早在2017年,中国的珠港澳大桥就建设完成一个海底隧道,长达5.6公里,是用来通汽车的一条隧道。这条5.6公里的海底隧道在攻破重重技术难关后,保证了40米水压下的“滴水不漏”,打破了世界纪录。而这条海底隧道在建造时最难的部分就是大桥中段隧道的部分,水底的沉管隧道与普通的陆地隧道不一样。对于陆地隧道,只需要先挖洞,一边挖一边做支护结构,而海底隧道需要先做好隧道结构再沉到水下,在水下安装。这种城管隧道是由一段一段的钢筋混凝土管子拼接在一起的,而我国建造珠港澳大桥时所用的管节是把8个22.5米长的小段用钢筋穿成一个长达180米的大段。我们把这种拼接好的大段称为管节,每个管节使用近9000吨钢筋,然后再把拼接好的管节拖到海面上预定好位置进行下沉安装,最终把33个管节在海底连成一个整体。隧道全长5664米,重约8万吨。

世界首条海底隧道高铁(全球首条海底隧道高铁)(8)

而这样的一个隧道在海底日复一日的经历海水的冲刷,最令人担心的就是会漏水的问题。曾经在古巴就有一个隧道是混凝土管节的沉管隧道,它出现过开裂导致的漏水事故。因为裂缝所导致的渗水速度高达每小时40升,而我国建设的这个沉管隧道,保证了隧道在高水压中还能做到严丝合缝。这项工程从设计到选材再到施工都是经过严格监控的,海底隧道的每个阶段都是由钢筋混凝土做的,所以对混凝土的要求更高。我们所用混凝土的强度要满足要求,就是说在受力时,隧道混凝土的拉力不能超过抗压强度,还要有耐久性,在隧道使用期间要保持其性能,混凝土的质量也必须达标,不能开裂,并且在每个管节连接之处必须保证没有缝隙,滴水不漏。我们在建造珠港澳大桥的海底隧道时,对每种可能导致隧道漏水的情况都做出了最佳防范。珠港澳大桥跨越了珠江五个主要航道,在我们海底隧道的成功建成后,它是我国第一条集桥梁、人工岛和海底隧道为一体的跨海通道,为我国的工程建设标注了全新的高度。除此之外,我国的海底隧道让我印象深刻的还有一个,世界上规模最大的海底公路隧道,它就是从2020年开始建造的胶州湾第二隧道,主线隧道长15.89公里。

世界首条海底隧道高铁(全球首条海底隧道高铁)(9)

这条海底隧道建成后,连挪威已建成的长度有14.3公里的Ryfylke隧道,见到它也得叫大哥,此隧道建成后将超越其成为世界第一长的海底公路隧道。这个项目开挖土石方量超过800万平方米,超过前面所提的日本青函海底隧道和英法海峡隧道,成功建造后将成为世界上规模最大的海底隧道。此隧道的路线是从青海西海岸新区淮河东路向东沿刘公岛路下方穿越胶州湾至青海港附近登陆,在海泊河口衔接青岛东岸城区,这条隧道所面临的困难也能称得上是世界级难题了,它需要突破超大直径盾构与钻爆法隧道海中对接,还要克服超长隧道通风防灾,大断面隧道穿越大规模断裂和海底超高水压带来的难题,是隧道领域中施工最复杂的一个超级工程。

世界首条海底隧道高铁(全球首条海底隧道高铁)(10)

据介绍,胶州湾第二海底隧道的工程定位主要以客运为主,设计使用年限100年,抗震设防类别为乙类,抗震设防力度为7度。作为青岛市全面建设现代化国际大都市新征程中的重要载体,之前建造的胶州湾隧道和现如今又建造的胶州湾第二隧道在建成后,将会进入“双海底隧道时代”,这将会推动整个胶州湾的一体化发展。胶州湾第二隧道的建成缓解了跨湾的交通压力,提升了胶州湾半岛整体竞争力,对建设全球海洋中心城市和打造对外开放桥头堡具有重大的战略意义,此隧道将在超长跨海通道起到带头示范作用。而这些由我国建造的海底隧道工程,将引领国内外海底隧道设计及施工领域未来十年的发展趋势,也必将会成为我国新时代交通强国战略的标杆工程和工程建设领域的重要里程碑。

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