最长！最大！最复杂！中国央企再次改写桥梁和隧道世界纪录

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8 月初，由中国铁建所属铁四院总体设计、中国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：4 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。


甬舟铁路正线全长 76.774 公里，设计时速 250 公里 ，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）。
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。
甬舟铁路虽不足百公里，却将诞生"一隧 ""一桥"两项世界之最。
01
打通世界最长海底高铁隧道
全长 16.18 公里的金塘海底隧道，比港珠澳大桥长近 10 公里，建成后将成为世界最长的海底高铁隧道。
长度的简单增加看似轻松，工程背后却是从量变到质变的难度跨越，挑战着科技极限，面临着地质条件差、水压高、防灾救援难度大、海中对接难度高等世界级难题。


下面小新就和大家
一块儿看看具体难在哪？
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01. 地质条件差
甬舟铁路隧道海中段位于岩土复合地层，硬岩与粉质黏土，使地层软硬不均，区域共有 9 处断层，6 处节理密集带。
强度极高的破岩好比 " 钻石层 "，黏粉粒含量高的地层好比 " 年糕团 "，盾构机在软硬不均的地层掘进，硬岩加快磨损刀具，粉质黏土又结成泥饼贴在刀盘上，大大增加了大直径、长距离、高水压更换刀具的风险和施工难度。
02. 水压高
相比港珠澳大桥隧道海底埋深 40 多米，金塘盾构隧道需承受 78 米的最大海底埋深，承受的海水压力更高，在 1.0 兆帕以上，而目前国内水下施工技术水平可承受的压力为 0.8 兆帕。
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。
03. 防灾救援难度大
世界已建成的铁路海底隧道均采用一条线路、两个隧洞设计，一旦出现灾情事故，可利用两个隧洞互相疏散。受地质条件所限，金塘隧道则采用单洞设计，且海中段长约 9 公里，无法设置直通地面的出入口，对隧道内的防灾救援设计难度极大，要求极高。
04. 海中对接难度高
金塘隧道建设采用两头盾构掘进、中途对接贯通模式，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。
面对诸多技术挑战，中国铁建铁四院于 2017 年成立了以全国勘察设计大师、副总工程师肖明清为首的设计团队，立项 " 隧道风险评估与金塘海底隧道关键技术方案 "，可研阶段完成 40 余个课题，初步设计阶段完成 14 个课题，特别是今年新冠疫情打乱了正常节奏，设计人员联合各大课题单位付出了艰苦的努力。
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。金塘海域还是宁波港黄金航道，加大了钻孔难度，在勘探时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。

02
架起世界最大跨度公铁两用跨海大桥
甬舟铁路中主跨 1488 米的西堠门大桥是世界上最大跨度的公铁两用跨海高铁大桥，也是本项目中另一项超级工程。
西堠门公铁两用大桥由中国中铁大桥院与中国铁建铁四院联合设计，大桥为公铁平层布置，中间通行 2 线铁路，两边通行 6 车道高速公路。项目桥址区 " 风大、浪高、水深、流急 "，建设条件恶劣，大桥采用了一系列新技术、新结构、新工艺、新材料。


一块儿看看具体牛在哪？
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01. 主跨跨度最长
西堠门公铁大桥采用斜拉 - 悬吊协作体系，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还要长 396 米，位居世界公铁两用跨海高铁大桥之首。
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。
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。
02. 基础水深最深
金塘侧主塔基础水深达 30 米，在国内跨海大桥中首次采用设置沉井基础形式，基础直径 58 米，为目前国内最大水深、最大直径的设置沉井基础。
03. 技术支撑专题复杂
基础施工采用水下消聚能爆破技术进行基坑开挖，为国内首创。针对风大、浪高、水深、流急的建桥条件，开展了水文分析计算、基础数模物模实验、四季全潮同步水文测验、波浪观测统计和分析、基底水下爆破等专题研究。
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。
此外，中国中铁大桥院设计另一座大桥——桃夭门公铁两用大桥采用主跨 666m 混合梁斜拉桥，是世界上跨度最大的高速铁路混合梁斜拉桥，也是公铁平层布置的最大跨度斜拉桥。主梁采用分离式三箱结构，宽 65.6m，边跨的分离式混凝土三箱结构为首次采用。


中国铁建铁四院设计的富翅门公铁两用跨海大桥位处风大、浪高、裸岩、水深的建设环境，建设条件复杂，也有两项世界之最及世界首创：主跨 388 米，是世界上最大跨度的高低塔公铁平层斜拉桥；主梁宽度 56.5 米，是世界上最宽的挑臂式钢箱梁。首创桥塔中穿挑臂式钢箱梁斜拉桥，首创钢箱梁斜拉桥中穿梭形桥塔。


甬舟铁路是实现浙江省高铁 1 小时交通圈的重大项目，对舟山加快融入宁波都市圈和长三角一体化等具有深远意义，建成后不但将结束舟山群岛不通火车的历史，而且从宁波到舟山只要 30 分钟，从杭州至舟山只需 80 分钟。同时，该项目的建设，将使我国桥梁、隧道设计水平提升到一个新高度。
海底隧道，攻克世界性难题
千米一跨，架起创纪录桥梁
逢山开路，遇水架桥
中央企业正不断
把 " 最长、最大、最高 " 的纪录
写进世界桥梁和隧道建设史！
把 " 中国桥、中国隧 " 的金名片
发向 " 一带一路 " 沿线的国家！
栏目主编：顾万全 张武 本文作者：国资小新 文字编辑：卢晓川