一条越海高铁诞生两个“世界之最”

图为甬舟铁路西堠门公铁两用大桥效果图。铁四院 供图

    本报记者  刘新红  张启山

    近日，铁四院总体设计的新建甬（宁波）舟（舟山）铁路传来好消息：全线控制性工程——金塘海底隧道，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。

    “桥隧开弓，箭在弦上。”这意味着，铁四院总体设计、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，离开工建设又近了一大步。

    “一隧一桥”孕育

    两个“世界超级工程”

    甬舟铁路正线全长76.774公里，设计时速250公里，线路虽不足百公里，却将诞生“一隧一桥”两项世界之最：全长16.18公里的金塘海底隧道，建成后将成为世界最长的海底高铁隧道；主跨1488米的西堠门特大桥，将成为世界同类项目中跨度最大的公铁合建大桥。

    线路西起宁波东站，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，终至舟山（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都具有深远意义。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。

    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计划采用盾构法施工，建成后将成为世界最长海底高铁隧道，相比采用沉管法施工的港珠澳大桥公路隧道长近10公里。长度的简单增加看似轻松，背后却是从量变到质变的难度跨越，面临着地质条件差、水压高、海中对接难度大、防灾救援难度大等世界级难题。

    相比港珠澳大桥隧道海底埋深40多米，金塘海底隧道需承受78米的最大海底埋深，海水压力高达1.0兆帕以上，为设计施工带来巨大挑战。

    该隧道海中段位于岩土复合地层。软硬不均的地层大大增加了大直径、长距离、高水压下盾构机更换刀具的风险和施工难度。同时，两头盾构掘进、中途对接贯通模式，需要长距离相向掘进，对接精度要求更高，技术更复杂。

    此外，受地质条件所限，金塘海底隧道采用单洞设计，且海中段长约9公里，无法设置直通地面的出入口，隧道内的防灾救援设计难度极大，要求极高。

    面对诸多技术挑战，2017年，铁四院成立了以全国工程勘察设计大师、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。特别是今年新冠肺炎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米至100米。金塘海域还是宁波港黄金航道，加大了钻孔难度，勘探首次采用三维物探、海上钻探平台以及地质勘探AI管理系统等先进勘探手段。

    世界公铁两用跨海大桥

    实现新跨越

    甬舟铁路跨越西堠门水道、桃夭门水道、富翅门水道采用公铁合建跨海大桥，其中铁四院和中铁大桥院联合设计的西堠门大桥为世界上最大跨度的公铁两用跨海高铁大桥，也是该项目中另一项超级工程。根据分工，铁四院负责大桥金塘岛侧主塔基础及锚锭的设计，参与主塔设计。

    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（1092米）还要长396米，位居世界公铁两用跨海高铁大桥之首，技术标准高、工程规模大。该大桥采用公铁平层布置，中间通行2线铁路，两边通行6车道高速公路。

    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。

    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，设计团队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。

    此外，铁四院设计的富翅门公铁两用跨海大桥桥位处风大、浪高、裸岩、水深，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。

    世界桥梁，再看中国！深水造桥，期待四院！西堠门跨海大桥初步设计方案通过评审，标志着铁四院实现了在公铁合建桥梁千米级主跨的历史性突破，为实现中国铁建、铁四院向宽阔水域、海洋环境发展奠定了坚实基础。