记 者 孙佳骏 沈 莉
通讯员 李桂香
人物名片
何川,中国工程院院士,西南交通大学首席教授、博士生导师,主要从事大型复杂隧道的结构分析与安全控制研究。
核心观点
■一大批国产新技术出自国内的设计、施工、装备企业及大专院校、科研院所等
■建好,相对是一个短的过程;运行,是一个超过100年的长的过程
■甬舟海域独特且复杂的地质与海洋环境,驱动着我国在桥梁隧道领域进行针对性创新
■甬舟铁路和甬舟高速复线二期建成后,可加快完善国家综合立体交通网布局,进一步强化宁波与上海、杭州、舟山等环杭州湾地区的交通基础设施互联互通
甬舟海域金塘水道,巨轮穿梭不息。
接下来5年时间里,这条宁波舟山港重要的运输通道之下,将会有两条世界级海底隧道建成通车。
一条是在建的甬舟铁路金塘海底高铁隧道,一条是即将开建的甬舟高速复线二期金塘海底公路隧道。
日前,甬舟高速复线二期项目盾构机选型专家论证会在宁波召开。
中国工程院院士何川等7名国内隧道工程、盾构技术领域权威专家齐聚,围绕盾构机选型展开深度研讨。
在“世界之最”扎堆的甬舟海域,“中国方案”如何攻克海底隧道难题?记者在论证会间隙专访了何川院士。
“非常利器”,百分之百国产化
记者:相较于甬舟铁路金塘海底高铁隧道正在掘进的“甬舟号”盾构机,甬舟高速复线二期在盾构机选型上有哪些不同?
何川:在讨论盾构机选型有哪些不同之前,需要先弄明白,甬舟高速复线二期金塘海底公路隧道(简称公路隧道)和甬舟铁路金塘海底高铁隧道(简称高铁隧道)有哪些不同。
首先,高铁隧道是“一管隧道”,简单来说就是“一个洞”,高铁在管道里对向行驶。公路隧道则是“双孔”。
其次,高铁隧道建成后的结构外径是14米,公路隧道的结构外径是15.7米,多了近2米。也就是说,在施工过程中,公路隧道开挖直径超过16米,难度相当大。
再次,公路隧道设计运行时速为80公里,长度达到11.6公里。其中,采用盾构法施工的长度达9942米。所以,它的建设规模在目前高速公路海底隧道里是全世界最大的。
体量大了、长度更长、埋得更深,所以,用于两条隧道施工的主要技术装备——盾构机,最大的区别在于公路隧道盾构机采用的是常压刀盘设计,更加侧重于应对高渗透性地层和水压挑战,高铁隧道则采用带压刀盘设计。
盾构机是个庞然大物,挖进姿态稍稍偏移,就会带来特别大的影响。盾构机在设计时,要对控制系统、运行状态系统、监测检测系统进行全面升级。
此外,使用盾构机的数量不同。铁路隧道采用两台盾构机双向掘进,而公路隧道采用四台盾构机。
目前,掘进公路隧道的盾构机选型基本已经确定,且完全是由我们国家自主设计、自主制造。令我欣慰的是,以前很多大型盾构隧道建设需购置国外装备,这一次,国内主要的盾构机厂家都参与了此次选型。
创新技术,大批量“上新”
记者:甬舟高速复线二期金塘海底公路隧道建设面临怎样的技术难题?
何川:这条公路隧道具有“超大、超长、超深”的特点。举例来说,存在超大直径(16米级)、超高水压(约0.9兆帕)、海床冲淤幅度大、穿越上软下硬地层距离长、需海中对接等复杂建设因素,同时,超长海底隧道通风、防灾减灾、救援等问题突出。
该隧道将采用16米级超大直径盾构机长距离频繁穿越硬岩、软岩、软土等复杂地质。其中,岩石主要是凝灰岩,石英含量高、硬度大,对刀具、刀盘及内置的螺旋系统、泥水循环系统等,都会造成磨耗,从而出现对装备的过大消耗;软土黏性大,很容易糊住刀盘、刀具,导致其失灵。
最终,我们还要实现深海高压环境下毫米级精度的精准对接。隧道上方是航道,不可能再造一座岛、建个竖井帮助对接,技术难度达到世界级水平。
记者:近年来,我们一直在强调技术国产化。针对您刚刚提到的一些难题,我们“上新”了哪些国产化技术?
何川:为解决这些难题,我们拟定了一大批新技术。这些技术都出自我们国内的设计、施工、装备企业及大专院校、科研院所等。
我简单介绍三个:一是大盾构防滞排技术,采用“螺旋机+碎石箱+碎石机”的创新组合配置,缓解渣土滞排难题。
二是结构防蚀防水技术。隧道整体是泡在海水里面的,如何保证它的耐久性?建好,相对是一个短的过程;运行,是一个超过100年的长的过程,所以结构的耐腐蚀,尤其是抗海蚀能力很重要。
三是盾构渣浆绿色高效处理技术,采用盾构废弃泥浆“提浓+压滤”技术,日废浆处理效率提高50%,滤饼的含水率降低至30%以下,实现水资源循环利用,确保盾构机掘进过程的绿色与高效。
以大项目筑牢
高质量发展硬支撑
记者:除了这两条海底隧道,西堠门公铁两用大桥、桃夭门公铁两用大桥……甬舟海域“世界之最”扎堆,您认为有哪些原因?
何川:甬舟海域独特且复杂的地质与海洋环境,海床基岩裸露倾斜、覆盖层缺失,岛礁密布且水文条件复杂,对工程抗风、抗浪、抗腐蚀能力提出极致要求,驱动我国在桥梁隧道领域进行针对性创新,如金塘海底公路隧道的超大直径盾构技术等,最终让诸多世界级工程在此落地。
记者:从长远来看,金塘海底公路隧道的建设能为后续类似工程提供哪些宝贵经验?
何川:金塘海底公路隧道建设累积的经验,将为我国未来超大型海峡隧道建设提供重要参考。例如交通基础设施标准化、智能化、工业化;采用新技术、新设备、新材料、新工艺等,将绿色理念体现在设计全过程;强化永久性设施与临时性设施在施工过程中结合使用,推进建养一体化,降低全生命周期资源消耗等。
记者:甬舟铁路和甬舟高速复线二期的建成,将对甬舟一体化及区域交通格局带来哪些变化?又如何赋能宁波发展?
何川:甬舟铁路和甬舟高速复线二期建成后,可加快完善国家综合立体交通网布局,进一步强化宁波与上海、杭州、舟山等环杭州湾地区的交通基础设施互联互通,为长三角一体化、浙江高质量发展建设共同富裕示范区等重大国家战略及中国(浙江)自由贸易试验区、宁波现代化滨海大都市建设、甬舟一体化推进等提供硬支撑。
此外,金塘水道是宁波舟山港重要的运输通道,随着沿海通道的建设,我相信会促进沿岸沿线经济进一步腾飞。
除署名外图片由通讯员提供

