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穿越海底的来来往往 工程院院士王梦恕谈海底隧道 |
2009-04-30 |
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人物档案 王梦恕
1938年出生。河南省温县人。隧道及地下工程专家，中国工程院院士。1964年毕业于唐山铁道学院，获硕士学位。铁道部隧道工程局高级工程师、副总工程师；北京交通大学隧道及岩土研究所所长、教授；北京交大隧道及地下工程试验研究中心主任、博士生导师。兼任北京市、南京市、厦门市地下工程专业顾问、西南交大等12所大学的名誉教授和客座教授。开拓了铁路隧道复合衬砌新型结构领域的理论研究；主持并参加大瑶山隧道的设计和修建，实现了大断面、大型机械化快速施工，使长大隧道修建技术有了重大突破；主持双线铁路隧道不稳定地层信息化施工，创造了新型网构钢拱架支护形式并广泛应用于地下工程；主持创造了“浅埋暗挖法”修建城市地铁和车站的施工配套技术，为城市地铁及地下工程修建开辟了一条新路。主持国内多条海底、江河水下隧道的设计、施工研究，多次获得国家、省部级科技进步特等奖，一、二等奖。
英吉利海峡海底隧道把英伦三岛和欧洲大陆连为一体，无论是从政治、经济、社会还是工程本身看，都令人惊叹！隔海相望的英、法两国人员往来，乘坐穿越隧道的高速列车，3个小时即可从伦敦直达巴黎，比乘飞机还要快1个多小时。这就是隧道的神奇。
在我国，2005年5月开工的厦门东通道翔安隧道的建设，开启了我国大陆海底隧道的先河，目前还有胶州湾海底隧道、广东狮子洋海底铁路隧道已经开始建设，标志着我国海底隧道建设的全面展开。随着沿海地区建设的加快，提高海湾和海峡的交通能力问题也会日益突出，渤海湾、杭州湾、珠江口、琼州海峡、台湾海峡，这些地方真正要实现全天候、大流量的快捷交通,要靠海底隧道来实现。海底隧道让我们期待。
与陆地隧道相比，海底隧道地质勘测更困难，造价更高，风险更大
记者：提到隧道，我们常想到城市地铁或山区铁路的穿山隧道，而对于水下隧道、特别是海底隧道感觉很陌生和神秘，而英吉利海峡海底隧道的建成，让公众对海底隧道有了更多的兴趣和了解，那么除了英吉利海峡隧道外，国内外建成的海底隧道有多少？
王梦恕：发达国家从20世纪30年代起就开始着手修建海底隧道，已建造了近百条海底隧道，还有许多正在修建或计划修建中。1940年日本在关门海峡用盾构法修建了世界上最早的海峡铁路隧道。1988年日本在津轻海峡建成了迄今为止世界上最长的海峡隧道———青函隧道，长54公里，海底埋深为100米，实现了本州和北海道之间的铁路运输。1994年，英法两国用盾构法和硬岩掘进机法建成了英法海底铁路隧道，长50.5公里，是世界第二长海底铁路隧道。北欧国家修海底隧道较多，如挪威修建了18座，总长度超过45公里，最长的一条为4.7公里，最大水深达180米。我国跨河、跨江的水下隧道已建成多条，而跨海隧道只有6条，且均集中在港澳台地区，目前大陆正在建设和将要动工的海峡隧道有厦门东通道海底隧道及青岛—黄岛之间的海底隧道、广州虎门的狮子洋海底铁路隧道等。可以说，在20世纪隧道技术发展的初始阶段，人类把隧道技术主要应用到了和我们最为密切的陆路上，比如你刚才提到的地铁、地下工程和穿山隧道，所以，水下隧道数量明显少于陆地隧道。但随着隧道技术和海洋事业的发展，海底隧道将在全世界包括我国全面展开，成为隧道建设中的“骄子”，越来越受到世人的瞩目。
记者：海底隧道与陆地的隧道相比在建设上有什么不同？难度在哪里？是否像人们想像的那样，要在水底岩层中通过、要挖得很深，而且面临发生渗水的可能？
王梦恕：是的，海底岩层地质情况是海底隧道建设的关键和首要问题。海底地层中的不良地质，如断层破碎带、岩层软弱段、溶穴、风化槽等等，都会给隧道建设带来很大风险。而且与陆地隧道相比，海底隧道通过深水进行海底地质勘测更困难、造价更高，准确性相对较低，所以遇到未预测到的不良地质情况风险更大。而在施工中能否安全穿越软弱不良地质段，是成败的关键。海底地层中的地下水由于很高的渗水压力可能导致水在高渗透性等地层中大量流入、水源补给无限，且施工中不具有自然坡排水的条件,一旦发生大的突水、涌水，就可能引起严重的后果，威胁施工的安全。另外，海底隧道一般都很长，掘进距离增加对施工期间的后勤、通风照明等有更高的要求，因此必须采用快速掘进设备。再如，合理地确定海底隧道拱顶的岩石覆盖层厚度也十分重要。如果过于薄弱，海底隧道施工过程中就可能发生严重的失稳问题和海水涌入的危险。如果覆盖层厚度太厚，不仅会使作用于衬砌结构上的水压力增大，而且也会使海底隧道的长度增加。
记者：看来地质和“水”是主要需要解决的问题，那么解决这些难点我们有什么好的方法呢？
王梦恕：在隧道施工时必须进行超前地质预报，最大程度保证地质勘探的准确性。不但要有在海面上实施的深水钻探，通过钻取岩芯进行地质分析，而且在隧道施工时必须进行超前水平钻，进行地质超前预报，以便更详细了解掘进工作面前方的地质及涌水点情况。对诸如水压力设计值的确定、隧道壁衬砌结构断面优化与防排水方案、穿越海底不良地质段(断层、溶槽)的施工措施及服务隧道设置的必要性问题都要进行全面分析。海底隧道不能自然排水，堵水技术是关键技术，以堵为主，堵抽结合，探水、注浆、开挖3个环节和方式交替进行。日本青函隧道海底段就是在这方面成功施工的例子。
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