中外專家解讀懸浮在水裡的隧道

2020-12-13 搜狐網
  12月4日,中國和義大利數十位懸浮隧道技術專家匯聚中國科學院,共同探討懸浮隧道技術,以促進雙方在浙江金塘海峽開展合作的可能性。如果該項目付諸實施,將是懸浮隧道技術在世界上的首次應用。

  「懸浮隧道」就是水下浮隧道,又稱阿基米德橋。據專家稱,阿基米德橋已成為極具前途的概念,具有經濟、環保等優點,為海峽及湖泊間的交通建設,提供了一種富有吸引力與競爭力的選擇。

  去年,國家科技部副部長鄧楠推薦上海同濟大學參與了該研究項目。為了解剖這個最新的隧道概念,昨日,本報記者對該項目研究的主要成員之一———上海同濟大學土木工程學院院長李永盛教授作了專訪。

  解決島嶼與大陸連接浮隧道極具潛在價值

  昨天,李永盛教授如約準時來到同濟大學土木工程學院的院長辦公室,一坐下,熱情的李教授就忙不迭地翻開材料、圖紙向記者娓娓道來,還用手提電腦演示了懸浮隧道設計的圖片文件。

  「上海同濟大學能參加此項項目的研究,領略國際先進技術,有賴於國家科技部的竭力推動。在獲知我國建設舟山連島工程後,義大利阿基米德公司立即向義大利外交部提出了『有關中國舟山金塘海峽浮隧道方案可行性分析的研究』項目;2000年,國家科技部副部長鄧楠推薦了上海同濟大學參與此研究項目。」

  「就我國目前的跨海峽、跨江的交通工程建設,那些容易建設的地段都基本利用了,剩下的有不少是跨度長、水體深的地段,這些就要求更高的、更有創新力的技術。如浮隧道技術,就是專門應用於水體較深、長度大的跨海峽或湖泊的工程。」

  「由於隧道要懸浮在水裡,不能阻礙航運,就必須選擇水深的地方。根據國際航運組織測試的標準認定,一般有30米深的水體就可以適用人類各種水上船隻的航運,所以,在30米以下架設浮隧道是不影響航運的。」

  據李教授介紹,目前,義大利、瑞典、瑞士、丹麥、挪威、日本等國家對應用浮隧道都有設計,但都沒有進行實際的應用。李教授說,「浮隧道開闢了一種全新的建設工藝,很有生命力和研究價值,對於新世紀解決我國島嶼與大陸連接、海灣通道和近岸工程建設等無疑具有潛在的應用推廣價值。」

  關鍵控制浮隧道管體浮力水中通道穩固如陸上建築

  這個巧奪天工的浮隧道工程,其實技術原理很簡單。用李教授的話來說就是,「合理、穩定地控制隧道管體浮力,就可以把懸浮在水中的龐大的管體穩定住,成為平穩安全的水中通道。」

  據了解,浮隧道是由一節節用混凝土做成的管體連接而成,每節管道大概100———120米長,寬度一般是40多米,設計成雙向4車道;然後,把管道一節一節地放進水裡,連接起來,因為其體積足夠大,就能形成巨大的浮力。這時在浮隧道管體下方吊放若干個質量塊,讓隧道體穩定浮在水下30米以下處;另外,在海底建造一系列的錨錠,利用錨索連接錨錠和管體來加固管體的穩定性。

  「考慮到水流的方向、緩急,管體還可以做成拱型,拱面與水流方向逆向,且在拱面加上加固材料以迎抗水流,克服水流對管體的衝擊,保證管體的穩定。」

  李教授肯定地說,「一般來說,通過這幾種克服浮力的手段,利用各種技術克服水流等影響,就可以穩定住浮隧道的管體,這樣,浮隧道就如同地面的建築物一樣能安穩地浮在水中。」

  避免破壞天然景觀防止颱風影響通道

  李教授稱,浮隧道技術在保護天然景觀、防止颱風影響通道使用以及大幅度減少深海隧道工程造價方面具有很大的吸引力和競爭力。

  李教授解釋說,在某些開闊水面,建造一座宏偉、壯觀的大橋可能會成為一個城市的景觀,一個城市建設的紀念碑。但是在一些地段,橫跨一座大橋可能就會破壞一個城市的景觀,因此就需要走水下通道,尤其是在水域較深較寬的地段,採用浮隧道比沉底隧道更能縮短隧道的建設長度。

  從目前來看,由於浮隧道沒有實際應用過,所以難以估計工程造價,但從長遠來看,有了更多的應用經驗之後,浮隧道的造價會比沉底的隧道更為經濟。

  「為了保障安全,管體的周圍留有各自分割的空間。中間的空隙是逃生通道,以防火災、沉船撞擊等威脅;四周的空間,一些是用作通訊、電線等設備的管道,一些是為了注水,以調節、控制浮力。由於沿海的颱風一般很難影響水深30米以下的隧道,所以浮隧道能防止颱風影響通道使用。不過,比較難預防的是地震引起的海嘯,應付這種情況,我們在管體內做足了安全防禦措施和設備的設計。」

  「目前,我們已經有建造吊橋的經驗,所以用於製作錨索的材料有多種選擇的,這些材料的耐久性、耐腐蝕性很強,一經固定管體之後,其張力能夠克服水流、颱風等的衝擊。一般來說,大型的工程都按照50年的年限建造的。」

  「我們應該成為第一」金塘海峽可能是機會

  「懸浮隧道」作為一種新的隧道技術概念,目前在世界上還沒有應用的實例,「誰將成為第一?」將是該領域專家追逐的榮耀。

  據介紹,在12月4日中科院的研討會上,中方的工程師都認為中國應有機會成為「第一」,而浙江金塘海峽通道就是機會。

  據介紹,作為中國唯一的海島地級市,浙江舟山從1999年就開始投資80億元構築一條全天候的舟山大陸連島工程,以打通舟山島與大陸之間的交通線,預計10年可以實現舟山人夢寐以求的「登陸」計劃。舟山大陸連島工程,建築裡程30.5公裡,沿線先後跨越金塘海峽等6個水道,將相應建設6座跨海通道,其中跨越金塘海峽的金塘大橋還包括懸浮隧道。據悉,金塘海峽位於舟山群島和浙江陸地之間,峽寬3000多米,平均水深50多米,最深有85米。

  李教授笑著說,因為建造浮隧道沒有過實例,所以在經驗上還有些欠缺,這也是一些國家遲遲未能應用的一個原因,對我們而言,這既是挑戰,更是一個機會。不過,李教授也認為,在世界上尚無建造先例的情況下,我國建造浮隧道的能力尚待完善,因此,在金塘海峽的項目研究上要慎之又慎。

  背景資料

  1966年,英國工程師Mr.Grant首先提出了有關建設水中下沉浮隧道的基本設想,並申請了專利。後來,義大利輪渡公司購買了這一專利,組建了義大利阿基米德公司,並於1984年組織開展了針對義大利西西里島通往本國大陸的墨西那海峽的浮隧道方案可行性研究,經過10多年論證和篩選,方案已經成熟。

  然而由於多種原因,義大利政府拒絕採用此項方案。據聞,因為考慮到西西里島難民擴散的問題,如果西西里島與本土通道更為舒暢的話,就可能會把西西里島的犯罪率擴散到本土,因此,義大利政府寧願使用增加渡船的方式。

  出於技術輸出的經濟效益考慮,阿基米德公司就試圖把此項技術向外推展。今年6月份,中意雙方就金塘海峽浮隧道工程擬訂了研究項目的時間表。據李永盛介紹,目前浙江省應用浮隧道的態度相當謹慎,浙江省科委對外科技合作處處長吳堅教授就稱,水下懸浮隧道這種新技術,目前尚停留在理論階段。

  舟山連島工程舟山市是一個與大陸相隔絕的海島城市,全市擁有可開發建港的海岸線1588公裡,供5萬噸、15萬噸級船舶通行的航道有10多條,30萬噸級的貨輪也可乘潮進出,是建設大型深水港口的理想港址。可是目前舟山境內只有一條國道、兩條省道。人流和物流的運輸絕大部分依靠輪渡來實現。一般情況,從舟山本島至寧波乘船需要40-50分鐘,船速慢,渡運時間長,還時常受到颱風和風浪的影響。交通滯後是制約舟山經濟發展的一個重要「瓶頸」。

  舟山連島工程,起點為寧波,終點為舟山本島鴨老線西端,建築裡程30.5公裡,沿線先後跨越蛟門水道、金塘水道、西堠門水道、桃夭門水道、響礁門水道和岑港內港,相應將建設6座跨海通道,跨海通道總長為10875米,其建築規模在世界上都不多見。工程採用一級公路標準修建,路基寬度為22.5米,雙向4車道,設計行車速度為每小時60公裡。根據地形、地質、氣象、水文、環境、航道和結構等方面的要求,6座通道將採用懸索橋、斜拉橋等多種形式,其中金塘大橋還可能包括懸浮隧道。

  來源:新聞晨報 作者:鍾建軍

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