到处都是水 海底隧道到底怎么建成的?(图)


海底隧道是如何建成的?
工人在海底隧道施工现场。(图片来源:Pixabay)

【看中国2021年2月16日讯】相信很多人都开车或坐车经过海底隧道。那么,在海底是怎么修建隧道的呢?更何况海里全是水,隧道就不会漏水吗?其实修建海底隧道有很多种方法,并不是单单的一种而已。

1、爆破法:

最简单粗暴的方法,把海底的岩石一点一点炸开,然后再把炸开的地方修成隧道,这就是在海底基床打通隧道,整个过程可以不用在海水中进行。

2、挖掘法:

海底都是水,怎么进行发掘呢?虽然是挖掘法,但是并不需要在海底进行,采用的方法是用隧道穿过海底,然后在海底进行操作进行打通就可以。

3、盾构法:

这个方法使用在土质较疏松的含水海底隧道,这种施工方法的主力,便是盾构机,盾构机比传统的挖掘方式,有更强的防水性能,而且盾构机一边挖掘一边前进,一边加固,效率既高又稳定。

4、沉管法:

如果是深海隧道,管道很可能会抵御不住高压而漏水,比如全长5664米的港珠澳桥隧道,为了规避高压风险,隧道铺设采用了沉管法,由人工测量所有管道的尺寸,将管道做成两边有塞的箱子,再一个一个沉到海里。

下面介绍一下英法海底隧道:

于1994年5月6日开通的英法海底隧道是一座50.5公里长的海底铁路隧道,位于英吉利海峡多佛尔水道下,连接英国的福克斯通和法国加来海峡省的科凯勒(位于法国北部的加来附近)。

它由三条长51km的平行隧洞组成,总长度153km,其中海底段的隧洞长度为3×38km,是世界第二长的海底隧道及海底段世界最长的铁路隧道。两条铁路洞衬砌后的直径为7.6m,开挖洞径为8.36至8.78m;中间一条后勤服务洞衬砌后的直径为4.8m,开挖洞径为5.38至5.77m。从1986年2月12日法、英两国签订关于隧道连接的坎特布利条约(TreatyofCanterbury)到1994年5月7日正式通车,历时8年多,耗资约100亿英镑(约150亿美元),也是世界上规模最大的利用私人资本建造的工程项目。

它的最低点有75米深。该隧道的海底部分,以37.9公里的长度成为世界第一,而相形之下,比海底部分全长23.30公里的日本青函隧道(全长53.85公里,深度240米)更胜一筹。

1994年5月6日,是英国与法国乃至欧洲大陆关系史上一个十分重要的日子。1.1万名工程技术人员用近七年之久的辛勤劳动,终于把自拿破仑・波拿巴以来将近二百年的梦想变成了现实:滔滔沧海变通途,一条海底隧道把孤悬在大西洋中的英伦三岛与欧洲大陆紧密地连接起来,为欧洲交通史写下了重要的一笔。

欧洲隧道是指横贯英法之间多佛海峡的海底铁路隧道,又称海峡隧道。它西起英国的福克斯通,东到法国的加来,全长50公里,水下长度38公里,为世界最长的海底隧道。

这项工程由三条隧道和两个终点站组成。三条隧道由北向南平行排列,南北两隧道相距30米,是单线单向的铁路隧道,隧道直径为7.6米;中间隧道为辅助隧道,用于上述两隧道的维修和救援工作,直径为4.8米。在辅助隧道的1/3和2/3处,分别为两运营隧道修建了横向联接隧道。当铁路出现故障时,可把在一侧隧道内运行的列车转入另一隧道继续运行,而不中断整个隧道的运营业务。在辅助隧道线上,每隔375米,都有通道与两主隧道相连,以便维修人员工作和在紧急情况下疏散人员。

隧道启用后,把伦敦至巴黎的陆上旅行时间缩短了一半,3小时即可到达。从伦敦飞到巴黎,航程一般需要3小时左右。而事先还要订票,经隧道乘火车,时间一样,却省去不少麻烦。据英国铁路当局估算,每年通过隧道的旅客人数可达1800万人,货运可达800万吨。

欧洲隧道于1987年12月1日正式开工,造价150亿美元,原计划1993年通车,后延迟一年。修建资金主要来源于国际银行贷款和出售股票,由英法财团承建。欧洲隧道使用的客货列车,均由2台机车牵引,每台机车功率为7600马力,平均最高时速为140公里。

地质工作:

地质钻探工作从58年做到87年,重要的钻孔达94个。浅层勘探在海底以下150m之内,考虑隧道布置的范围;深层勘探在海底以下800m之内,主要为评价地震风险提供数据。海底钻探曾采用大型北海石油钻机,每个钻孔平均费用约为50万英镑。

勘探发现海底有一层泥灰质白垩岩(ChalkMarl),厚度约30m,饱和容重约23KN/m3,抗压强度6-9MPa,变形模量800-1600MPa,蠕变系数φ=1.5,渗透系数(1-2)×10-7m/s。该岩层抗渗性好,硬度不大,裂隙也较少,易于掘进,隧道线路就布置在它的下部,距海底25-40m。由于岩层的起伏,而隧道要求一定的运行坡度,所以隧道轴线在平面和立面上均呈平坦的W形。工程专家们认为,充分的地质资料和正确的判断,使欧洲隧道找到了理想的岩层。

技术问题

列车在很长的隧洞中高速行驶时会产生压差和空气动力阻抗。特别是欧洲隧道列车的阻塞比(列车与隧道断面之比)很高,如果没有卸压管,列车的驱动力需要增加很多。

为此隧道沿线每250m设一个2m直径的卸压管,从后勤服务洞的顶上跨过,把两个铁路主洞连接起来。在设计阶段对卸压管的作用做了许多模型研究,使其有较好的空气动力效应,并避免在管中产生气流冲击。

铁路隧道和列车要承受车辆震动的长期反复荷载。为此铁道路轨采用了一种称作‘松那飞’(Sonneville)的系统。一系列连续焊接的铁轨下面设弹性减振装置,使车辆在轨道上行驶非常平稳。该系统的部件要经过多种性能测试,包括经历1000万次荷载周期的疲劳试验,以确保系统的可靠性。

该隧道还采用一种由铁路控制中心操纵的”司机台信号系统“(CabSignal)。这种信号不是在机车外面或轨道旁边,而是显示在司机台的屏幕上。一旦司机对信号没有作出反应,自动列车保护装置就会使列车减速,直到停止,保证列车安全行驶。

责任编辑:江雪

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