世界最长海底高铁隧道与中国海底隧道建设技术的新飞跃:进展、对比与展望
一、建设背景与意义
甬舟铁路金塘海底隧道的建设背景
甬舟铁路金塘海底隧道是世界在建最长的海底高铁隧道,全长16.18千米,其中海中段11.2千米,最大埋深85米,直径14米。隧道位于浙江省甬舟铁路全线控制性工程中,西起宁波市北仑区青峙化工码头西侧,东至舟山市金塘岛木岙区间水域。项目总投资270亿元,预计2028年底建成通车。
国内外海底隧道建设技术对比
项目 | 甬舟铁路金塘海底隧道 | 日本青函隧道 | 英国英法海底隧道 |
---|---|---|---|
长度(km) | 16.18 | 53.85 | 50.5 |
直径(m) | 14 | 11.4 | 7.6 |
最大埋深(m) | 85 | 240 | 75 |
建设技术 | 盾构法 | 钻爆法+盾构法 | 钻爆法 |
施工难度 | 极高(复杂地质、高水压) | 高(寒冷气候、地质断层) | 高(复杂地质、深海) |
相较于日本青函隧道和英国英法海底隧道,甬舟铁路金塘海底隧道在长度、直径、最大埋深及建设技术方面均展现出独特挑战。甬舟铁路金塘海底隧道采用盾构法施工,面对复杂地质条件和高水压环境,施工难度极高。
二、建设进展与技术创新
盾构机“甬舟号”与“定海号”的应用
甬舟铁路金塘海底隧道的建设得益于两台超大直径盾构机——“甬舟号”与“定海号”的应用。这两台盾构机分别由中铁十四局集团和铁建重工集团联合研发,具备世界一流水平。
- “甬舟号”:全长135米,总重量4350吨,配备特制刀具308把,刀盘开挖直径14.57米。2024年2月26日在湖南长沙下线,4月18日组装完成,5月16日正式进入盾构施工阶段。截至2025年5月29日,“甬舟号”已成功穿越海堤,进入海域段掘进施工。
- “定海号”:同样具备超大直径和强大掘进能力,于2024年1月10日在湖南长沙下线,并顺利应用于甬舟铁路金塘海底隧道的舟山端建设。
技术创新点
- 双层壳体设计:盾构机采用双层壳体结构,提高掘进过程中的稳定性和安全性。
- 超前地质预报与注浆加固:配备超前地质预报系统和超前注浆加固设备,确保掘进过程中地质条件的稳定和施工安全。
- 高精度导向系统:应用目前控制精度最高、技术最先进的导向系统,实现掘进过程中的精准控制。
三、施工挑战与应对措施
地质条件复杂
甬舟铁路金塘海底隧道穿越多处复杂地层,包括全断面英安岩地层等。这些地层硬度高、磨蚀性强,对盾构机的刀具和掘进效率提出极高要求。 应对措施:
- 采用特制刀具和耐磨材料,提高刀具的使用寿命和掘进效率。
- 实时监测刀具磨损情况,及时更换和维修刀具。
高水压环境
隧道最大水压约0.85MPa,是世界上承受水压最高的海底高铁隧道之一。高水压环境对盾构机的密封性能和掘进过程中的稳定性构成挑战。 应对措施:
- 加强盾构机的密封性能,确保掘进过程中的防水性能。
- 实时监测水压变化,调整掘进参数,确保施工安全。
盾构机相向掘进与精准对接
甬舟铁路金塘海底隧道采用两台盾构机相向掘进的方式,最终在海底实现精准对接。这一施工方式需要极高的技术水平和精准的控制能力。 应对措施:
- 应用高精度导向系统和远程监控技术,实现掘进过程中的精准控制。
- 加强施工过程中的协调与沟通,确保两台盾构机的掘进进度和对接精度。
四、优缺点分析与适用场景
优点
- 高效掘进:盾构机具备强大的掘进能力,能够快速穿越复杂地层和高水压环境。
- 施工安全:采用先进的施工技术和设备,确保掘进过程中的稳定性和安全性。
- 环境影响小:相较于传统钻爆法施工,盾构法施工对周围环境的影响较小。
缺点
- 成本高昂:盾构机的研发、制造和运输成本较高,导致整体建设成本增加。
- 技术难度大:盾构法施工需要高水平的技术支持和精准的控制能力。
适用场景
甬舟铁路金塘海底隧道的建设经验和技术成果适用于其他类似复杂地质条件和高水压环境下的海底隧道建设。同时,该技术还可推广应用于城市地铁、公路隧道等领域,为城市交通建设提供有力支持。
五、未来展望与智能判断
未来展望
随着甬舟铁路金塘海底隧道的建设不断推进,中国海底隧道建设技术将继续取得新突破。未来,中国将进一步完善海底隧道建设技术体系,提高施工效率和质量,为城市交通建设和区域经济发展提供有力保障。
智能判断
在甬舟铁路金塘海底隧道的建设过程中,智能化技术的应用已成为重要趋势。通过引入远程监控、数据分析等技术手段,实现了掘进过程的实时监测和精准控制。未来,随着人工智能、大数据等技术的不断发展,智能化技术将在海底隧道建设中发挥更加重要的作用。 Q&A Q1:甬舟铁路金塘海底隧道的建设对舟山的发展有何影响? A1:甬舟铁路金塘海底隧道的建设将结束舟山群岛不通火车的历史,形成大陆与舟山岛间最为便捷的客运通道。这将极大促进舟山与周边地区的经济交流和人员往来,为舟山的发展注入新的活力。 Q2:甬舟铁路金塘海底隧道的掘进过程中遇到了哪些主要挑战? A2:甬舟铁路金塘海底隧道的掘进过程中主要遇到了复杂地质条件、高水压环境和盾构机相向掘进与精准对接等挑战。通过采用先进的施工技术和设备、加强实时监测和调整掘进参数等措施,成功克服了这些挑战。
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