到處都是水 海底隧道到底怎麼建成的?(圖)


海底隧道是如何建成的?
工人在海底隧道施工現場。(圖片來源:Pixabay)

【看中國2021年2月16日訊】相信很多人都開車或坐車經過海底隧道。那麼,在海底是怎麼修建隧道的呢?更何況海裡全是水,隧道就不會漏水嗎?其實修建海底隧道有很多種方法,並不是單單的一種而已。

1、爆破法:

最簡單粗暴的方法,把海底的岩石一點一點炸開,然後再把炸開的地方修成隧道,這就是在海底基床打通隧道,整個過程可以不用在海水中進行。

2、挖掘法:

海底都是水,怎麼進行發掘呢?雖然是挖掘法,但是並不需要在海底進行,採用的方法是用隧道穿過海底,然後在海底進行操作進行打通就可以。

3、盾構法:

這個方法使用在土質較疏鬆的含水海底隧道,這種施工方法的主力,便是盾構機,盾構機比傳統的挖掘方式,有更強的防水性能,而且盾構機一邊挖掘一邊前進,一邊加固,效率既高又穩定。

4、沉管法:

如果是深海隧道,管道很可能會抵禦不住高壓而漏水,比如全長5664米的港珠澳橋隧道,為了規避高壓風險,隧道鋪設採用了沉管法,由人工測量所有管道的尺寸,將管道做成兩邊有塞的箱子,再一個一個沉到海裡。

下面介紹一下英法海底隧道:

於1994年5月6日開通的英法海底隧道是一座50.5公里長的海底鐵路隧道,位於英吉利海峽多佛爾水道下,連接英國的福克斯通和法國加來海峽省的科凱勒(位於法國北部的加來附近)。

它由三條長51km的平行隧洞組成,總長度153km,其中海底段的隧洞長度為3×38km,是世界第二長的海底隧道及海底段世界最長的鐵路隧道。兩條鐵路洞襯砌後的直徑為7.6m,開挖洞徑為8.36至8.78m;中間一條後勤服務洞襯砌後的直徑為4.8m,開挖洞徑為5.38至5.77m。從1986年2月12日法、英兩國簽訂關於隧道連接的坎特布利條約(TreatyofCanterbury)到1994年5月7日正式通車,歷時8年多,耗資約100億英鎊(約150億美元),也是世界上規模最大的利用私人資本建造的工程項目。

它的最低點有75米深。該隧道的海底部分,以37.9公里的長度成為世界第一,而相形之下,比海底部分全長23.30公里的日本青函隧道(全長53.85公里,深度240米)更勝一籌。

1994年5月6日,是英國與法國乃至歐洲大陸關係史上一個十分重要的日子。1.1萬名工程技術人員用近七年之久的辛勤勞動,終於把自拿破崙.波拿巴以來將近二百年的夢想變成了現實:滔滔滄海變通途,一條海底隧道把孤懸在大西洋中的英倫三島與歐洲大陸緊密地連接起來,為歐洲交通史寫下了重要的一筆。

歐洲隧道是指橫貫英法之間多佛海峽的海底鐵路隧道,又稱海峽隧道。它西起英國的福克斯通,東到法國的加來,全長50公里,水下長度38公里,為世界最長的海底隧道。

這項工程由三條隧道和兩個終點站組成。三條隧道由北向南平行排列,南北兩隧道相距30米,是單線單向的鐵路隧道,隧道直徑為7.6米;中間隧道為輔助隧道,用於上述兩隧道的維修和救援工作,直徑為4.8米。在輔助隧道的1/3和2/3處,分別為兩運營隧道修建了橫向聯接隧道。當鐵路出現故障時,可把在一側隧道內運行的列車轉入另一隧道繼續運行,而不中斷整個隧道的運營業務。在輔助隧道線上,每隔375米,都有通道與兩主隧道相連,以便維修人員工作和在緊急情況下疏散人員。

隧道啟用後,把倫敦至巴黎的陸上旅行時間縮短了一半,3小時即可到達。從倫敦飛到巴黎,航程一般需要3小時左右。而事先還要訂票,經隧道乘火車,時間一樣,卻省去不少麻煩。據英國鐵路當局估算,每年通過隧道的旅客人數可達1800萬人,貨運可達800萬噸。

歐洲隧道於1987年12月1日正式開工,造價150億美元,原計畫1993年通車,後延遲一年。修建資金主要來源於國際銀行貸款和出售股票,由英法財團承建。歐洲隧道使用的客貨列車,均由2臺機車牽引,每臺機車功率為7600馬力,平均最高時速為140公里。

地質工作:

地質鑽探工作從58年做到87年,重要的鑽孔達94個。淺層勘探在海底以下150m之內,考慮隧道佈置的範圍;深層勘探在海底以下800m之內,主要為評價地震風險提供數據。海底鑽探曾採用大型北海石油鑽機,每個鑽孔平均費用約為50萬英鎊。

勘探發現海底有一層泥灰質白堊岩(ChalkMarl),厚度約30m,飽和容重約23KN/m3,抗壓強度6-9MPa,變形模量800-1600MPa,蠕變係數φ=1.5,滲透係數(1-2)×10-7m/s。該岩層抗滲性好,硬度不大,裂隙也較少,易於掘進,隧道線路就佈置在它的下部,距海底25-40m。由於岩層的起伏,而隧道要求一定的運行坡度,所以隧道軸線在平面和立面上均呈平坦的W形。工程專家們認為,充分的地質資料和正確的判斷,使歐洲隧道找到了理想的岩層。

技術問題

列車在很長的隧洞中高速行駛時會產生壓差和空氣動力阻抗。特別是歐洲隧道列車的阻塞比(列車與隧道斷面之比)很高,如果沒有卸壓管,列車的驅動力需要增加很多。

為此隧道沿線每250m設一個2m直徑的卸壓管,從後勤服務洞的頂上跨過,把兩個鐵路主洞連接起來。在設計階段對卸壓管的作用做了許多模型研究,使其有較好的空氣動力效應,並避免在管中產生氣流衝擊。

鐵路隧道和列車要承受車輛震動的長期反覆荷載。為此鐵道路軌採用了一種稱作‘松那飛’(Sonneville)的系統。一系列連續焊接的鐵軌下面設彈性減振裝置,使車輛在軌道上行駛非常平穩。該系統的部件要經過多種性能測試,包括經歷1000萬次荷載週期的疲勞試驗,以確保系統的可靠性。

該隧道還採用一種由鐵路控制中心操縱的」司機臺信號系統「(CabSignal)。這種信號不是在機車外面或軌道旁邊,而是顯示在司機臺的屏幕上。一旦司機對信號沒有作出反應,自動列車保護裝置就會使列車減速,直到停止,保證列車安全行駛。

責任編輯:江雪

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