8月初，由中國鐵建所屬鐵四院總體設計、中國中鐵大橋院參與設計的一條世界級越海鐵路——甬（寧波）舟（舟山）鐵路接連傳來好消息：4天之內(nèi)，全線控制性工程——金塘海底隧道和西堠門及桃夭門跨海大橋初步設計方案，分別通過了由中國工程院院士錢七虎、陳政清領銜的專家組評審。
這意味著，這條目前世界控制因素最復雜、越海橋隧工程技術難度最大的鐵路，離開工又近了一大步。
甬舟鐵路正線全長76.774公里，設計時速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、西堠門水道、桃夭門水道和富翅門水道。其中，穿金塘水道采用公路、鐵路分建隧道方案，跨西堠門、桃夭門、富翅門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”兩項世界之最。
01
打通世界最長海底高鐵隧道
全長16.18公里的金塘海底隧道，比港珠澳大橋長近10公里，建成后將成為世界最長的海底高鐵隧道。
長度的簡單增加看似輕松，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、防災救援難度大、海中對接難度高等世界級難題。
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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”，盾構(gòu)機在軟硬不均的地層掘進，硬巖加快磨損刀具，粉質(zhì)黏土又結(jié)成泥餅貼在刀盤上，大大增加了大直徑、長距離、高水壓更換刀具的風險和施工難度。
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，而目前國內(nèi)水下施工技術水平可承受的壓力為0.8兆帕。
另外，金塘隧道采用單洞設計，對隧道內(nèi)的防災救援設計難度極大，要求極高。
03.防災救援難度大
世界已建成的鐵路海底隧道均采用一條線路、兩個隧洞設計，一旦出現(xiàn)災情事故，可利用兩個隧洞互相疏散。受地質(zhì)條件所限，金塘隧道則采用單洞設計，且海中段長約9公里，無法設置直通地面的出入口，對隧道內(nèi)的防災救援設計難度極大，要求極高。
04.海中對接難度高
金塘隧道建設采用兩頭盾構(gòu)掘進、中途對接貫通模式，兩側(cè)總掘進長度比國內(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)長距離相向掘進海中對接，對接精度要求更高，技術更復雜。
面對諸多技術挑戰(zhàn)，中國鐵建鐵四院于2017年成立了以全國勘察設計大師、副總工程師肖明清為首的設計團隊，立項“隧道風險評估與金塘海底隧道關鍵技術方案”，可研階段完成40余個課題，初步設計階段完成14個課題，特別是今年新冠疫情打亂了正常節(jié)奏，設計人員聯(lián)合各大課題單位付出了艱苦的努力。
為詳細收集海域地質(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，在勘探時首次采用了三維物探、海上鉆探平臺以及地質(zhì)勘探AI管理系統(tǒng)等先進勘探手段，并設計出適合該地質(zhì)的盾構(gòu)刀具參數(shù)；防災檢修通道利用雙線軌道之間下方的空間，設置疏散與檢修廊道。
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，也是本項目中另一項超級工程。
西堠門公鐵兩用大橋由中國中鐵大橋院與中國鐵建鐵四院聯(lián)合設計，大橋為公鐵平層布置，中間通行2線鐵路，兩邊通行6車道高速公路。項目橋址區(qū)“風大、浪高、水深、流急”，建設條件惡劣，大橋采用了一系列新技術、新結(jié)構(gòu)、新工藝、新材料。
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01.主跨跨度最長
西堠門公鐵大橋采用斜拉-懸吊協(xié)作體系，主跨1488米，跨度比今年7月通車的滬蘇通長江公鐵兩用大橋還要長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題。
一般跨度超過千米的橋梁都采用懸索橋的形式，比如武漢的楊泗港長江大橋，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.基礎水深最深
金塘側(cè)主塔基礎水深達30米，在國內(nèi)跨海大橋中首次采用設置沉井基礎形式，基礎直徑58米，為目前國內(nèi)最大水深、最大直徑的設置沉井基礎。
03.技術支撐專題復雜
基礎施工采用水下消聚能爆破技術進行基坑開挖，為國內(nèi)首創(chuàng)。針對風大、浪高、水深、流急的建橋條件，開展了水文分析計算、基礎數(shù)模物模實驗、四季全潮同步水文測驗、波浪觀測統(tǒng)計和分析、基底水下爆破等專題研究。
西堠門公鐵大橋還有一大特點，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主箱梁上，三者之間通過橫梁相連，避免在大風的環(huán)境下互相干擾。
此外，中國中鐵大橋院設計另一座大橋——桃夭門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。
中國鐵建鐵四院設計的富翅門公鐵兩用跨海大橋位處風大、浪高、裸巖、水深的建設環(huán)境，建設條件復雜，也有兩項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。
甬舟鐵路是實現(xiàn)浙江省高鐵1小時交通圈的重大項目，對舟山加快融入寧波都市圈和長三角一體化等具有深遠意義，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，該項目的建設，將使我國橋梁、隧道設計水平提升到一個新高度。
海底隧道，攻克世界性難題
千米一跨，架起創(chuàng)紀錄橋梁
逢山開路，遇水架橋
中央企業(yè)正不斷
把“最長、最大、最高”的紀錄
寫進世界橋梁和隧道建設史！
把“中國橋、中國隧”的金名片
發(fā)向“一帶一路”沿線的國家！
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責任編輯丨鄧 通
執(zhí)行主編丨龔 政
內(nèi)容來源丨中國鐵建 中國中鐵
