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最长海底高铁隧道最大跨公铁两用桥77公里铁路诞生两个“世界之最”

2021-01-15 09:09 | 未知 |
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8月初,由在汉央企铁四院总体设计、中铁大桥院参与设计的一条世界级越海铁路——甬(宁波)舟(舟山)铁路接连传来好消息。四天之内,全线控制性工程——金塘海底隧道和西堠门及桃夭门跨海大桥初步设计方案,分别通过了由中国工程院院士钱七虎、陈政清领衔的专家组评审。这意味着,这条目前世界控制因素最复杂、越海桥隧工程技术难度最大的铁路,离开工又近了一大步。

甬舟铁路西起宁波东站,经宁波市鄞州区、北仑区,至舟山市金塘岛、册子岛及本岛定海区,终于舟山(白泉)。铁路正线公里。

线路不足百公里,却将诞生“一隧”“一桥”两项世界之最——全长16.18公里的金塘海底隧道,建成后将成为世界最长的海底高铁隧道;主跨1488米的西堠门公铁大桥,将成为世界同类项目中跨度最大的公铁合建大桥。由于主体工程也是采用桥+隧组合,甬舟铁路又被誉为“铁路版港珠澳大桥”,它依次穿越金塘水道、西堠门水道、桃夭门水道和富翅门水道。其中,穿金塘水道采用公路、铁路分建隧道方案,跨西堠门、桃夭门、富翅门采用公铁两用桥方案。

8月2日,“新建甬舟铁路西堠门公铁大桥金塘岛侧主塔基础及锚锭初步设计”获专家组评审通过。西堠门公铁大桥为公铁平层布置,中间通行2线车道高速公路;采用斜拉-悬索协作体系,主跨1488米,跨度比今年7月通车的沪苏通长江公铁两用大桥(1092米)还要长396米,位居世界公铁两用跨海高铁大桥之首。

中铁大桥院西堠门公铁大桥项目设计负责人刘俊锋介绍,项目桥址区“风大、浪高、水深、流急”,建设条件恶劣,“斜拉悬索协作体系,可以理解为两种桥型的组合,是为了解决大跨度和刚度问题。”刘俊锋向长江日报记者解释,一般跨度超过千米的桥梁都采用悬索桥的形式,比如武汉的杨泗港长江大桥,但是悬索桥的刚度不够,如果要跑高铁就要增加大桥的刚度,采用斜拉桥形式就可以增加大桥的竖向和横向刚度。“其中,纯悬索桥部分长452米,斜拉桥部分长1000多米,这种斜拉悬索协作体系,为国内大跨度桥梁首次采用。”

西堠门公铁大桥还有一大特点,就是公路和铁路在同一层跑,公路在两侧、铁路在中间,因此首次采用了三箱分离主梁结构。“所谓三箱分离,就是两侧公路和中间铁路各分布在一个主箱梁上,三者之间通过横梁相连,避免在大风的环境下互相干扰。”刘俊锋介绍,三箱梁分离的设计,使得大桥的宽度达到68米,成为世界同类型中最宽的桥梁。

不同于一般悬索桥两条主缆平行的设计,西堠门公铁大桥的两个主缆的间距是变化的,从6米到26米左右不等,这称为“空间缆索体系”,刘俊锋解释,这种设置可以增加桥梁的抗扭刚度,减少桥梁摆动的幅度。

甬舟铁路另一项超级工程是金塘海底隧道。7月30日, “新建甬舟铁路隧道风险评估与金塘海底隧道关键技术方案”,通过专家组评审,标志着这条世界最长海底高铁隧道,技术方案已准备就绪。

港珠澳大桥越海隧道全长6.7公里,属沉管公路隧道,而金塘隧道是高铁盾构隧道,全长16公里,海底盾构段长11公里,直径14米。

金塘隧道采用两头盾构掘进、中途对接贯通的模式建设,两侧总掘进长度比国内第一条高铁海底隧道——广深港狮子洋隧道多出了近2000米,盾构长距离相向掘进海中对接,对接精度要求更高,技术更复杂。

金塘海底隧道项目负责人唐雄俊介绍,长度的简单增加看似轻松,工程背后从量变到质变的难度跨越,每一米的开挖,都需要解决地质条件差、水压高、海中对接难度大、防灾救援难度大等世界级难题。

甬舟铁路隧道海中段位于岩土复合地层,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”,软硬不均的地层大大增加了更换刀具的风险和施工难度。

相比于港珠澳大桥隧道沉管埋入40多米海底,甬舟铁路金塘盾构隧道最大埋深达到78米,承受的海水压力更高。另外,金塘隧道采用单洞设计,对隧道内的防灾救援设计难度极大,要求极高。

“为详细收集海域地质资料,隧道加大了钻孔采样密度,平均30米一个孔。而此前铁路地质勘探基本为50米—100米。” 唐雄俊说,勘探首次采用了三维物探、海上钻探平台以及地质勘探AI管理系统等先进勘探手段;并设计出适合该地质的盾构刀具参数;防灾检修通道利用双线轨道之间下方的空间,设置疏散与检修廊道。(记者王谦 通讯员刘新红 张启山 吴茜)

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(责任编辑:dd)
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