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海底隧道是怎麼建造的?和挖地鐵一樣嗎?還真不一樣

“基建狂魔”這四個字可以讓每一個中國人為之感到自豪,僅2005年到2017年之間,我國就新增高速公路7萬多公裡,位居世界第一。

既然身為基建狂魔,成績當然是方方面面的,遠的不說,就說2020年開始建設的汕頭灣海底隧道吧,它是首個設計時速高達350公裡的海底隧道。海底隧道可以跨越大海将兩岸陸路的交通連接在一起,那麼海底隧道到底是如何建造的呢?對于海底隧道,很多人都不太熟悉,但說到挖洞,我們馬上就能想到一件事物,那就是地鐵,地鐵是城市交通重要的組成部分,它與海底隧道的共同點就是都建造于地下,那麼二者的建造方式是否相同呢?

海底隧道的建造 于 地鐵的挖掘有一定的相似性,但也有着明顯的區别,因為地鐵的建造環境要比海底隧道簡單得多。

海底隧道的建造挖掘通常要涉及到多種不同的地質環境,所以也要采用多種不同的建造方式,往往一條海底隧道的建成是多種建造方式共同運用的結果,就讓我們一個一個來說說吧。首先是“沉管法”,這是目前國際上建造海底隧道最常用的方法,因為該方法簡單方便。所謂沉管法,就是預先将隧道段建造好,然後再運送到施工水面,将每一段預先建造好的隧道逐個沉入水底,然後在水底完成拼接。在拼接完成之後,隻需要把隧道内的水抽幹,海底隧道的主體就算是建造完成了。

如此看來,建造海底隧道似乎也并不複雜嘛,的确,如果海底隧道都能用沉管法建造,自然會輕松很多,可問題是沉管法的局限性很大,它要求建造施工地段的水文環境能夠長期保持穩定,而很多地方都達不到這一要求,所以就必須用相對複雜的方法來進行建造,那就是挖洞。

那麼怎麼挖呢?在隧道入口部分的挖掘是最為簡單的,這一部分通常隻需要采用“明挖法”就可以了。明挖法顧名思義,就是直接挖出一條深溝,然後在深溝底部進行支撐,建造隧道,完成之後再将隧道頂部的土進行回填就可以了。之所以隧道入口段可以采用明挖法,一方面是因為此段還沒有入海,另一方面是因為入口部分不需要挖得太深。

随着隧道向海底延伸,土質會逐漸發生變化,此時的海底土質通常由淤泥質土層和弱風化花崗岩組成。

相比入口段而言,這一部分的土質更為堅硬,而且已經進入海底,肯定不能夠繼續使用明挖法了,那麼怎麼辦呢?此時就需要“盾構法”出場了。提到盾構法,參與過地鐵施工的人應該都會有所了解,因為這是地鐵建造中常會使用的一種現代化挖掘方法。盾構法采用了一種現代化的挖掘設備“盾構機”,該設備可以集挖掘、運土、堆砌支撐于一體,大大提高了挖掘效率,那麼盾構機是如何運作的呢?

盾構機實際上就是一個巨型的挖掘鑽頭,通過十幾米的鑽頭旋轉将隧道向前挖掘推進,在挖掘的同時可以通過傳送帶将挖掘出的泥土運送到地面。

當然,盾構機的作用可不僅僅是挖掘,在向前挖掘的同時,會利用預制的弧形混凝土塊将洞壁支撐起來,所以盾構機是一台能夠同時實現挖掘和堆砌建造的機器,如果說它有什麼缺點的話,那應該就是它的速度了,一般情況下,盾構機每天隻能将隧道向前推進幾米。盾構機雖然強大,但也不是什麼地方都能挖得了。随着隧道向前推進,地底岩石逐漸變得堅硬,此時就必須撤出盾構機,采用傳統的挖掘礦山的方法來繼續施工了。

所謂傳統的礦山挖掘方法,就是先挖出一小塊隧道,然後做好支撐,再繼續擴大隧道的橫截面積,然後把擴出的面積再做好支撐,這樣一步一步進行建造。

盾構機能夠在挖掘的同時使用混凝土塊支撐洞壁,但傳統的挖掘方法就做不到這一點,所以如果一次性挖得橫截面積太大,就很容易塌方,這就和我們小時候在土地上挖洞是一樣的,如果挖得太大,很容易就會塌,所以必須一步一步來。以上就是海底隧道挖掘所涉及的全部施工方法,當然,并不是所有的海底隧道都會用到上述的所有方法,但開頭所提到的汕頭灣海底隧道就把上面的方法用了個遍,可見這是一條具有相當難度的隧道工程。

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