舟山訊12月22日,甬舟鐵路在浙江省舟山市正式開工,項目總投資約270億元人民幣,建設工期6年。其中甬舟鐵路金塘海底隧道、西堠門公鐵兩用橋是項目控制性工程,其建設難度為世界級別。
據介紹,該項目線路西起寧波東站,經寧波市鄞州區、北侖區,舟山市金塘島、冊子島、富翅島至舟山本島,正線長76.4公裡,全線共設7個站,其中新建4個站,設計時速250公裡。
甬舟鐵路建成後,按照大站直達模式測算,舟山到寧波的通行時間將從原來的1.5小時縮短至26分鐘,舟山到杭州的通行時間將由3.5小時縮短至77分鐘,形成大陸與舟山島間最為便捷的客運通道。
甬舟鐵路線路雖不足百公裡,卻將誕生「一隧」「一橋」兩項世界之最:全長16.18公裡的金塘海底隧道,建成後將成為世界最長的海底高鐵隧道;主跨1488米的西堠門特大橋,將成為世界同類項目中跨度最大的公鐵合建大橋。
海底超級工程:金塘海底隧道
甬舟鐵路西起寧波東站,經寧波市鄞州區、北侖區,至舟山市金塘島、冊子島、富翅島及本島定海區,終於舟山(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,穿金塘水道採用公路、鐵路分建隧道方案。
「該海域位於寧波舟山港的核心港區,船舶通行密度非常大,若建設橋梁,將對港口發展產生嚴重製約,也會對通航安全造成影響。 」市甬舟鐵路指揮部副總指揮裘燁解釋了甬舟鐵路穿越金塘水道選擇建隧道的原因。
金塘海底隧道西起寧波北侖區青峙化工碼頭西側,東至舟山金塘島木岙區間水域,建成後將成為世界最長、承受水壓最高的海底高鐵隧道。
中鐵第四勘察設計院集團公司(鐵四院)項目經理陳小全說,作為甬舟鐵路主要的控制性工程,金塘海底隧道的建設將需要解決水壓高、海中對接難度大、地質條件差、防災救援難度大等世界級難題。
相比港珠澳大橋隧道海底埋深40多米,金塘海底隧道最大埋深接近海平面以下82米,據估算,它承受的最大水壓將達到0.85MPa,相當於一個指甲蓋大小的面積要承受約8.5公斤的壓力,這無疑對隧道的結構提出了極高要求。
隧道建設採用兩頭盾構掘進、中途對接貫通模式,寧波側4920米,金塘側約5950米。長距離相向掘進,對接精度要求更高,技術更複雜。為此,設計單位根據實際情況,做出了洞內外貫通中誤差小於20毫米的控制方案。同時,隧道盾構管片的接縫外側採用「兩道彈性密封墊+遇水膨脹止水條」的防水設計方案,確保隧道防水安全。「盾構機的直徑為14.5米,這麼大截面的盾構機在國內需要定製,而定製起碼要花一年時間。 」陳小全介紹,隧道海底盾構段長11.21公裡,直徑14米,無論是水下盾構隧道長度還是盾構橫斷面規模,都處於世界高速鐵路前列。
隧道海中段位於巖土複合地層,硬巖與粉質黏土使地層軟硬不均,盾構機在這樣的地層掘進,硬巖加快磨損刀具,粉質黏土又結成泥餅貼在刀盤上,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。為此,設計單位專門開展盾構選型專題,經反覆比選、模擬計算和驗證,設計出適合該地質的盾構刀具參數。
受地質條件所限,金塘海底隧道採用單洞雙線設計,雙線軌道之間下方的空間設置防災疏散與檢修廊道,系鐵路首次採用。
海面超級工程:西堠門公鐵大橋
甬舟鐵路跨越西堠門水道、桃夭門水道、富翅門水道採用公鐵兩用橋方案。其中,鐵四院和中鐵大橋勘測設計院(中鐵大橋院)聯合設計的西堠門特大橋為世界上最大跨度的公鐵兩用跨海大橋,也是甬舟鐵路項目中另一項超級工程。
中鐵大橋院集團有限公司第二設計院一所所長劉俊鋒說,作為項目控制性工程,西堠門公鐵大橋的技術標準高、工程規模大,其建設難度主要體現在跨度大、高鐵行車要求高,以及「風大、浪高、水深、流急、基巖裸露」等惡劣的建橋條件上。為此,設計單位開展了水文分析計算、基礎數模物模實驗、四季全潮同步水文測驗、波浪觀測統計和分析、基底水下爆破等專題研究,在大橋設計上採用了多項技術創新。
「為了避開在深水區修橋墩,橋梁跨度設計得比較大,達到了1488米,建成後將成為世界上跨度最大的公鐵合建橋梁。 」劉俊鋒介紹,大橋梁寬達68米,是世界同類型中最寬的橋梁。大橋採用公鐵平層布置,中間通行2線鐵路,兩邊通行6車道高速公路。
為有效提高橋梁豎向、橫向和扭轉剛度,滿足高速列車通行要求,西堠門公鐵大橋採用斜拉懸索協作體系,這在我國千米級以上大跨度橋梁建設中系首次採用。
為了解決大橋的抗風問題,結合公路、鐵路橋面布置,大橋主梁採用抗風性能更優的三箱分離式鋼箱梁結構。同時,主纜採用空間線性,提高了大橋的橫向和抗扭剛度,進一步提高了抗風性能。
根據設計方案,大橋冊子島側主塔採用直徑6.3米的鑽孔灌注樁基礎,是國內直徑最大的橋梁鑽孔樁基礎。金塘島側的主塔基礎水深達30米,在國內跨海大橋中首次採用設置沉井基礎,基礎直徑58米,是目前國內最大水深、最大直徑的設置沉井基礎。另外,基礎施工將採用水下消聚能爆破技術進行基坑開挖,為國內首創。
另外,富翅門公鐵大橋也將創下兩項世界之最: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。主跨666米的桃夭門公鐵大橋,建成後將成為世界上首座三箱分離式混合梁斜拉橋。
2017年4月,甬舟鐵路項目正式拉開前期工作序幕;2018年11月,完成項目工可審查;2019年12月,初步設計通過中國鐵路經規院評審;今年3月,浙江省發改委批覆項目的可研報告;今年10月,浙江省發改委批覆項目初步設計。
「今天,中國進入了高鐵時代,一個不通高鐵的城市,將有可能是被邊緣化的城市。」舟山市委書記俞東來表示,甬舟鐵路「一隧三橋」、公鐵合建,技術難題是世界級的,「3年多來,從調研、立項、可研、評審、報建、勘探、初設,直至今天開工,我們闖過了無數道難關,跑出了同類項目籌建的最短時間、最快速度。」(沈浩)