大海四处是水,我国是如何修建海底隧道的?工程师的智慧让人敬佩
力能扛鼎的木瓜
2022年11月24日 11:26:54
来自于隧道工程
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开山容易开海难,海底隧道到底是怎么建的? 提起隧道大家都不陌生,在山腹打洞即可。可海底隧道就有些不同了,四周水茫茫一片,施工难度极大。那么海底隧道在修建过程中会遇到哪些困难?该如何克服?又有几种具体的修建方法呢? 修建隧道的难题有很多,比如说环境、取材、运输以及防水等等。 环境很好理解,以 港珠澳大桥岛隧工程 为例, 修建的时候人们不仅要克服水压,还得解决当地的后软土地基问题。如不能解决,很可能会导致管道沉降不均匀,最终无法密闭或是存在潜在安全隐患。

开山容易开海难,海底隧道到底是怎么建的?
提起隧道大家都不陌生,在山腹打洞即可。可海底隧道就有些不同了,四周水茫茫一片,施工难度极大。那么海底隧道在修建过程中会遇到哪些困难?该如何克服?又有几种具体的修建方法呢?

修建隧道的难题有很多,比如说环境、取材、运输以及防水等等。
环境很好理解,以 港珠澳大桥岛隧工程 为例, 修建的时候人们不仅要克服水压,还得解决当地的后软土地基问题。如不能解决,很可能会导致管道沉降不均匀,最终无法密闭或是存在潜在安全隐患。
此外,这条隧道是深埋沉管隧道,覆盖层超过20米,简单的刚性或柔性结构都无法保证其安全。要想顺利建造这条隧道,就得重新进行混凝土配比。听起来简单,可当时负责隧道工程的工程师们,足足用了一年时间,弄坏了4个混凝土搅拌机,这才确定配方。

一节节隧道建好之后,会将其两端密封,然后从海上运到指定地点,将其沉降,最后组合完成后将海水抽出。为了保证水密性,每节隧道之间都设有专门的止水带。沉管对接后,内侧由橡胶止水带进行拼合,外侧则是由可拆卸式装备作为二次防水保障措施。
从钢筋、混凝土到隧道,其中至少有上百道工序,正是有如此严格的标准,人们才敢说港珠澳隧道120年不漏水。

当然,港珠澳隧道修建时使用的“ 沉管法 ”,只是修建隧道的三大方法之一,另外两种则分别是“ 钻爆法 ”和“ 海底挖掘法 ”。
其中钻爆法也比较简单,只需要在开挖面钻上小孔,然后将爆破损伤的炸药放进去即可。就和我们生活中比较常见的“楼房爆破”一样,挖掘海底隧道时钻的孔和安放的炸药量都是经过精准计算的。因此,只需在爆破后用设备把碎土块给运走,然后再对隧道进行加固和防水等工序就可以了。

这种隧道开掘方法操作简单、挖掘成本较低,而且不用整个过程都在海水中进行,因此一度很受欢迎。不过这种方法也有缺点,那就是挖掘速度较慢,而且挖掘的孔洞较为粗糙,因此相对来说还是第三种方法用得多,第三种方法就是用机器在海底掘开隧道。
要求低一点的就用 隧道掘进机 ,这种机器前端的削切设备可以迅速挖出孔洞。唯一的缺点就是切出来的土石不好处理,得人工将其运出去,这是一项不小的工程。要求高一点的直接用盾构机,这种设备的优点是不仅会迅速往前掘进,而且配套设备还能将土石运走。
简单来说, 盾构机 更像是隧道掘进机的升级版,无论是机器成本还是制造技术,前者都远在后者之上。

沉管法、钻爆法和海底挖掘法各有各的优劣,适用的情境也不一样,一般是组合使用的。比如说沉管法,一般适用于海水较浅,水流平缓,而且海底地势较为平整的区域。至于钻爆法和海底挖掘法,在技术上难度更高也更复杂,成本也高,但是对环境的要求相对低些。也正是在这三种海底隧道挖掘方法的搭配之下,人们才能在全球挖出20多条大型海底隧道。
值得一提的是,这20多条大型海底隧道中,有8条是我国建造的,其中港珠澳隧道更是全球唯一的深埋沉管隧道。除此之外,港珠澳海底隧道还是当下最长的公路沉管隧道,由此可见,我国在海底隧道的修建上还是颇有建树的。

回顾历史,早在上世纪40年代,海底隧道工程就已经被人们提上日程了。当时日本为了促进青森地区和函馆地区的往来,特意修建了主隧道长达53.9公里的 青函隧道 至1987年建成,这条隧道累计修了23年,其中绝大多数时间都花在了隧道长达23.3公里的海底部分。为了攻克难关,让计划顺利成功,日本花费的经费是原先的12倍,还有数10名工人在修建过程中遇难。
由此可见,海底隧道工程最开始有多么困难。那条隧道工作了将近30年,直到日本北海道新干线开通,其相关路段才彻底停运。毕竟青函隧道是海底隧道工程的早期产品,无论从技术还是从理念的角度来说,都有些落后了。

无论是跟日本新干线相比,还是跟我国的港珠澳隧道相比,青函隧道都要逊色得多,不过它的意义还是值得肯定的。
随着技术不断发展,海底隧道的修建只会越来越多,我们由衷感慨时代进步,也为能享受到这种“红利”而高兴着。相信在未来,更新更有趣的海底隧道也会逐步出现,甚至能带我们共同探索海洋的奥秘与风景。
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