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中国或建烟台到大连的世界最长海底隧道,这将会是一项怎样的工程?

中国或建烟台到大连的世界最长海底隧道,这将会是一项怎样的工程?

的有关信息介绍如下:

中国或建烟台到大连的世界最长海底隧道,这将会是一项怎样的工程?

作为一名隧道与地下建筑的研究生,从工程角度分析下这条隧道吧,也更好地回归一下问题本身。

检索相关论文:王梦恕与宋克志有较多科研文章发表,在其最新的一篇发表于《北京交通大学学报》的“渤海湾跨海通道建设的紧迫性及现实条件和初步方案”中,提出了“深埋式”全隧道方案, 横断面采用双洞加一辅助洞还有部分选线方案。对于施工中可能存在的技术难题以及具体的解决方案,并未有较多文章发表,表明该项目整体还处于可行性的讨论阶段,远未到报道中“或走下图纸”的水平。

其次,再谈跨海项目。跨海梦已经是工程界不懈的追求了。在本科和研究生这几年,有幸接触到了较多的跨海项目。上海隧桥工程,在建的港珠澳大桥拱北隧道工程,琼州海峡跨海工程可行性研究工作(铁四院、同济大学等中标)。跨海最终都要跨,琼州海峡,渤海海峡,甚至台湾海峡,这一定是趋势,只是实现上还要耐心和时间。之前有很积极的力量(原铁道部)推动琼州海峡跨海工程,甚至做了大量的前期工作,科研工作的招投标等等。但是随着某部长的下台,出现了一定的中断,现在何时大规模重启,尚存疑。王院士积极推动的项目,也无非是呼吁重视,尽可能推动科研向前,为工程铺路,为完成工程人的跨海梦铺路。

再谈工程技术难题。

这里我先以琼州海峡为例进行讲解大型跨海隧道的难点,各位可以做类比。渤海湾跨海通道的项目资料有限,而且发表的方案也都以浅谈为主,暂时不做具体评判。暂时从大概方案与施工时可能碰到的主要问题入手,简单分析。

琼州海峡跨海工程的中线为隧道方案,长度约为26km,拟采用盾构法施工。隧道方案面临三个大问题,高水压、大直径、长距离。注意,此处26km已经被认为是长距离。主要原因是盾构机一次掘进的距离是有限的。考虑到维护,更换刀头,盾尾刷以及盾构本身在高压力水平下出现的变形,盾构一次性掘进距离是比较有限的。上海长江隧道,盾构一次性掘进7.5km已经打破了世界纪录。盾构若在掘进中出现故障,可能引发的事故会是灾难性的。轻则漏水,软土地区会漏水漏沙,导致整个隧道破坏。(国内有类似事故,这里不方便提)

于此,我们考虑了盾构对接的方案。日本有很成熟的盾构对接经验,机械式对接和土木式对接。所谓的对接,就是两台盾构从两侧相向掘进至结合地点,在江底地中进行对接完成整条隧道的盾构施工。图一为机械式的盾构对接形式,就是两个盾构预留了贯入环与接收环,两个盾构碰到彼此时,贯入环插入接收盾构,连为一体;图二为在冻结法保护下的土木式对接,主要利用人工地层冻结法(Artificial Ground Freezing)将盾构周围土体冻结,起到防水的作用。在冻土帷幕的保护下,实现盾构的对接。

图1 机械式的盾构对接示意图

图2 土木式盾构对接示意

说了这么多,来点直白的,区区一个26km的琼州海峡隧道,都要考虑国内鲜有涉及的盾构对接的方法进行施工,而且难度和危险系数极大。120km的渤海湾跨海通道,其难度大家可想而知。当然,这里不便一概而论,渤海湾的隧道地质多为岩石,采用的工法可能为TBM+钻爆法,TBM也存在一样的掘进距离问题。王院士论文中提到,一台一次性掘进20.5km,这样的TBM必须进行特殊定制才可达到该距离。但是长距离带来的问题依然严峻,如何处理掘进距离长, 刀具的磨损及海底换刀、长距离通风和渣石运出等,都需要更多的科研工作进行铺垫。琼州海峡隧道尚在论证阶段,但是走的应该说已经有一段距离了。若论上马,应该快于渤海湾工程。就积累经验的角度来讲,个人认为,琼州海峡隧道之前渤海湾隧道应该不会动工,前者尚遥遥无期,后者也可想而知了。

再说日本的青函隧道,该条隧道世界最长,达到了53.85km。此隧道虽出于缜密的日本人之手,但是修建历经惊人的24年,而且各种事故频繁发生,可谓艰辛。隧道建成后的1988年,空中运输能力已大大提高,该条隧道的必要性也开始备受质疑。当然,你可以说当时的日本机械化能力不强,施工水平低下,但是绝对不可忽视的就是长距离隧道修建的技术问题。地下空间本来就有很强的不可预测性,若施工中一旦出现一定的意外情况,如漏水,处于渤海深处的工人将根本没有生还可能,而现有的技术水平是无法实现无人操作的。

发现自己想写的东西很多,可以想到的这条隧道出问题的地方也很多。虽然很因为大家对超级工程的信心而感动,但对于隧道而言,距离的确是个确实存在的问题,甚至难以解决到大家难以想象的程度。对于此,科研工作还要继续,技术水平还有待积累,诸多难题要切实论证,不希望出现仓皇上马,事故频繁,工人遇难的悲剧。

伟大工程,要综合权衡,三思后行。

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后面补充一点大家提出的意见。

有同学

提到,充分利用沿线岛屿。这一点我未有提及。利用沿线岛屿就是为了解决隧道距离过长的问题,规划线路的确有很多岛屿,可以一定程度上降低施工难度。但是最宽的水道,老铁山水道,宽度为42km,这在工程上仍然是很长的一段距离,参照之前提到的琼州海峡的26km.

还有感谢

,他提到了渤海湾水浅的问题。的确沿线平均水深25m,相比琼州海峡隧道,要浅的多。但仍有深度达到60-80m的潮沟,工程上穿越肯定要下行或者考虑避让。