“一隧三桥”跨山海 甬舟同城向未来

图①：世界最宽跨海大桥西堠门公铁两用大桥施工现场，中铁四局项目技术员在检查墩身钢筋安装间距。
图②：富翅门公铁两用大桥舟山侧施工现场。
图③：金塘海底隧道工程盾构机刀盘下井。（受访者供图）

在浙江，一条铁路线从开工之初就备受关注，这就是连接宁波至舟山的甬舟铁路。它将改变舟山市不通铁路的历史，补齐浙江“市市通高铁”的最后一块“拼图”。
5月16日，金塘海底隧道宁波侧和舟山侧，两台超大直径盾构机刀盘同时转动，开启相向穿海之旅，标志着世界最长海底高铁隧道建设进入盾构掘进阶段。“甬舟号”和“定海号”两台盾构机最终将在海底“会师”。
甬舟铁路是国家中长期铁路网规划中的重大项目，全长76.4公里，其中新建线路全长70.137公里，建设工期6年，中途跨越东海海域，因其施工难度大被称为“世界级跨海工程”。眼下，甬舟铁路全线重点工程“一隧三桥”全部开工建设，记者走进工程现场，看大国重器如何“钻天入地”、施工队伍如何攻关技术难点。
桥隧比超90%，施工难度大
在非山即海之地修铁路有多难？因地理环境复杂、施工难度大，甬舟铁路在开工前经历了10年前期研究。
舟山作为群岛城市，与宁波隔海相望，地理条件极其复杂。不到77公里的甬舟铁路线上，有大中桥梁36座、隧道17座，桥隧比超过90%，跨海段总长达10公里，施工难度不言而喻。
中铁第四勘察设计院甬舟铁路总体设计负责人程小平介绍，之所以桥隧比例高，一方面是因为项目所经之地非山即海的地形地貌条件决定的，另一方面是能减少铁路用地以及对周边环境的影响。
不仅如此，线路还依次跨越了金塘水道、西堠门水道、桃夭门水道、富翅门水道。“跨越这4个水道，是因为铁路选线可利用金塘岛、册子岛、富翅岛陆域地形，尽量缩短海中段工程长度，节省建设资金。”程小平说。
海域平均流速在2.5—3.8米/秒，洋面6级以上大风天气年均超100天，最大浪高达7.8米……西堠门水道是东海有名的急流区，因流速急、海床呈裸岩形态导致洋流紊乱，因此当地流传有“船老大好做，西堠门难过”的说法，施工面临“风大、浪高、水深、流急”的挑战，加上海床基岩裸露，施工难度很大。
为达到通航需要，西堠门公铁两用大桥单跨设计必须达千米以上。综合考虑通航需求和海中复杂地形地质等综合因素后，设计团队结合柔性悬索桥大跨和斜拉桥刚性的优势，在国内首创“悬索+斜拉”及公铁同层设计，将跨海铁路桥单跨一举推至1488米，建立了大跨度“悬索+斜拉”协作体系的计算理论，填补了相关桥梁设计方面的空白。
金塘水道是宁波舟山港进出通道，每年有上万艘次的各类运输船途经此处，高速铁路建设如何寻找路径？施工团队把目光投向了隧道，这样不会影响10万吨级以上船舶自由出入。
“如果采用桥梁跨越，会大大降低其通航能力，给宁波舟山港带来损失。”中铁第四勘察设计院甬舟铁路金塘海底隧道设计负责人刘岩解释，由于地质条件复杂、隧道上方海运繁忙、海浪高且急，隧道设计面临“大断面、高水压、长掘进、强腐蚀”等一系列技术难题。
除此之外，桃夭门水道潮流湍急、涡漩遍布，基础范围内海床起伏较大；富翅门水道则地质条件复杂，宁波侧裸岩、岩面倾斜、岩石强度大，舟山侧覆盖层起伏大，给工程建设带来巨大技术挑战。
因地制宜，工程建设忙
经过前期大量研究与考证，甬舟铁路最终确定在跨西堠门、桃夭门、富翅门水道上采用公铁两用桥方案上跨，在跨金塘水道上采用隧道方案下穿。
“为节约通道资源并降低建设总费用，在修建跨海通道工程时，一般首选公铁合建桥梁方案，分别单建的成本要远大于公铁合建，这是典型的‘1+1＞2’。”程小平说。
2020年12月，随着舟山市册子岛上挖掘机铲下第一抔土，甬舟铁路正式开工，随后进入火热施工状态。
今年4月，金塘海底隧道舟山侧，“定海号”盾构机开始下井。随着一声令下，一台800吨和一台400吨重的履带吊同时启动，将“定海号”盾构刀盘缓缓抬离地面。
“定海号”盾构机总长135米，总重约4350吨，是普通机型重量的8倍，可以说是盾构机中的“巨无霸”，由刀盘、主机、设备桥和4节拖车组成，刀盘直径达到14.57米。其刀盘涂装“东海龙王”图案，寓意着“定海神龙”，也表达了建设者挑战世界级工程难题的决心。
在司索队长指挥下，800吨履带吊与400吨履带吊配合默契，一点点将水平放置的刀盘调整至“侧立”位置并保持刀盘稳定，随后紧贴工作井缓缓下放，刀盘与井壁的最小距离仅有约20厘米，多名司索工通过绳索牵引进行微调，确保下放过程刀盘与井壁零碰撞。
在近40名作业人员的相互配合下，刀盘接连完成起吊、转身等工作，经过约2个小时的吊装，“定海号”盾构机刀盘成功下井，与在井下的盾构机主机实现精准对接、合体。
据悉，要在海面下最大埋深78米的复杂地质地层里打隧道，单向掘进11.2公里至少需要7年，且单台盾构机使用寿命难以满足。为了甬舟铁路早日通车，两台盾构机分别从宁波和舟山方向朝海底掘进，预计将于2026年底在海底对接，实现“双向奔赴”，这种方法在国内尚属首次。
与此同时，其他施工段工程有序进行。3月16日，富翅门公铁两用大桥首根桩基灌注完成，标志着大桥建设进入全新阶段；3月26日，伴随着最后一方水下混凝土顺利灌入导管中，桃夭门公铁两用大桥5号主塔墩首根3.5米大直径钻孔桩基础浇筑完成，该桥进入全面建设施工阶段；5月15日，历经74天的紧张抛石嵌固施工，西堠门公铁两用大桥4号主塔世界首创嵌入式设置沉井正式就位，标志着大桥建设进入全新阶段……
目前，甬舟铁路全线“三桥一隧”四大重点工程全部进入主体结构施工阶段。
自主研发，技术亮点多
西堠门公铁两用大桥主跨1488米，桥面宽度达到68米，是目前世界最大跨度公铁大桥，也是世界最宽跨海大桥；富翅门公铁两用大桥是全球最大跨度的高低塔公铁平层斜拉桥，也是世界首座桥塔中穿挑臂式钢箱梁斜拉桥；全长16.18公里的金塘海底隧道，比港珠澳大桥的隧道还要长将近10公里，建成后将成为国内首条外海盾构隧道，也是世界长度最长、地层最复杂的海底高铁隧道……
甬舟铁路线创下诸多“全国第一”“全球第一”，更展现出中国技术、装备的实力：超大直径盾构机“定海号”最大开挖直径14.57米，总重量达4350吨；重达7600吨、平面尺寸1.3万平方米的自浮式钻孔平台，完全国产……
在西堠门公铁两用大桥施工现场，由中铁大桥局技术团队研发的“复杂海洋环境下风、浪、流实时监测系统”以及设置的现场气象站，可精准预判施工区域未来7天的天气、潮位、流速、波高等信息，给桥梁施工和结构安全验算提供资料。
对此，中铁大桥局西堠门公铁两用大桥常务副经理李永旗深有体会，2022年台风“轩岚诺”和“梅花”经过舟山区域，施工区域瞬时实测为飓风12级，“正是得益于监测系统的精准预判，团队提前对设备进行保护，有序应对台风，极大降低了损失，保障了人员安全。”
刷新多项世界纪录的西堠门公铁两用大桥给装备和施工带来新挑战。为了托起呼啸而过的高铁，承受湍急水流的冲击，大桥采用18根直径6.3米的钻孔桩基础——这是世界直径最大的桥梁钻孔桩基础，如何让它们在波涛汹涌间稳稳扎根？李永旗说：“我们提出采用适应海洋深水裸岩条件的自浮式钢桁架钻孔平台，将水上施工转化为陆地施工。”
为了给大功率钻机搭建一个稳定的施工平台，2023年初，一个重达7600吨的自浮式钻孔平台抵达5号墩位。这个全新研发的钻孔平台，平面尺寸超过1.3万平方米，相当于31个标准篮球场大小，定位误差却控制在30厘米以内，角度偏差小于1度。这在世界桥梁建设中属于首次尝试。
技术人员介绍，在汪洋大海上作业，传统的测量工具难以快速读取和量测平台位置、姿态的实时变化，而数字孪生技术的全面运用，使测量效率远高于人工测量方式，实现了对平台的智能定位和远程调度。
不仅如此，大桥工地现场还安装了PM2.5、PM10、风速、温度、噪音等监测设备，实时采集环境参数，一旦发现超阈值指标就会及时报警。（本报记者 窦瀚洋）
《 人民日报海外版 》（ 2024年06月13日   第 10 版）