甬舟鐵路施工隊伍攻克一系列技術難題—— “一隧三橋”跨山海 甬舟同城向未來

在浙江，一條鐵路線從開工之初就備受關注，這就是連接寧波至舟山的甬舟鐵路。它將改變舟山市不通鐵路的歷史，補齊浙江“市市通高鐵”的最後一塊“拼圖”。

5月16日，金塘海底隧道寧波側和舟山側，兩台超大直徑盾構機刀盤同時轉動，開啟相向穿海之旅，標誌著世界最長海底高鐵隧道建設進入盾構掘進階段。“甬舟號”和“定海號”兩台盾構機最終將在海底“會師”。

甬舟鐵路是國家中長期鐵路網規劃中的重大項目，全長76.4公里，其中新建線路全長70.137公里，建設工期6年，中途跨越東海海域，因其施工難度大被稱為“世界級跨海工程”。眼下，甬舟鐵路全線重點工程“一隧三橋”全部開工建設，記者走進工程現場，看大國重器如何“鑽天入地”、施工隊伍如何攻關技術難點。

橋隧比超90%，施工難度大

在非山即海之地修鐵路有多難？因地理環境複雜、施工難度大，甬舟鐵路在開工前經歷了10年前期研究。

舟山作為群島城市，與寧波隔海相望，地理條件極其複雜。不到77公里的甬舟鐵路線上，有大中橋梁36座、隧道17座，橋隧比超過90%，跨海段總長達10公里，施工難度不言而喻。

中鐵第四勘察設計院甬舟鐵路總體設計負責人程小平介紹，之所以橋隧比例高，一方面是因為項目所經之地非山即海的地形地貌條件決定的，另一方面是能減少鐵路用地以及對周邊環境的影響。

不僅如此，線路還依次跨越了金塘水道、西堠門水道、桃夭門水道、富翅門水道。“跨越這4個水道，是因為鐵路選線可利用金塘島、冊子島、富翅島陸域地形，儘量縮短海中段工程長度，節省建設資金。”程小平説。

海域平均流速在2.5—3.8米/秒，洋面6級以上大風天氣年均超100天，最大浪高達7.8米……西堠門水道是東海有名的急流區，因流速急、海床呈裸岩形態導致洋流紊亂，因此當地流傳有“船老大好做，西堠門難過”的説法，施工面臨“風大、浪高、水深、流急”的挑戰，加上海床基岩裸露，施工難度很大。

為達到通航需要，西堠門公鐵兩用大橋單跨設計必須達千米以上。綜合考慮通航需求和海中複雜地形地質等綜合因素後，設計團隊結合柔性懸索橋大跨和斜拉橋剛性的優勢，在國內首創“懸索+斜拉”及公鐵同層設計，將跨海鐵路橋單跨一舉推至1488米，建立了大跨度“懸索+斜拉”協作體系的計算理論，填補了相關橋梁設計方面的空白。

金塘水道是寧波舟山港進出通道，每年有上萬艘次的各類運輸船途經此處，高速鐵路建設如何尋找路徑？施工團隊把目光投向了隧道，這樣不會影響10萬噸級以上船舶自由出入。

“如果採用橋梁跨越，會大大降低其通航能力，給寧波舟山港帶來損失。”中鐵第四勘察設計院甬舟鐵路金塘海底隧道設計負責人劉岩解釋，由於地質條件複雜、隧道上方海運繁忙、海浪高且急，隧道設計面臨“大斷面、高水壓、長掘進、強腐蝕”等一系列技術難題。

除此之外，桃夭門水道潮流湍急、渦漩遍佈，基礎範圍內海床起伏較大；富翅門水道則地質條件複雜，寧波側裸岩、岩面傾斜、岩石強度大，舟山側覆蓋層起伏大，給工程建設帶來巨大技術挑戰。

因地制宜，工程建設忙

經過前期大量研究與考證，甬舟鐵路最終確定在跨西堠門、桃夭門、富翅門水道上採用公鐵兩用橋方案上跨，在跨金塘水道上採用隧道方案下穿。

“為節約通道資源並降低建設總費用，在修建跨海通道工程時，一般首選公鐵合建橋梁方案，分別單建的成本要遠大於公鐵合建，這是典型的‘1+1＞2’。”程小平説。

2020年12月，隨著舟山市冊子島上挖掘機鏟下第一抔土，甬舟鐵路正式開工，隨後進入火熱施工狀態。

今年4月，金塘海底隧道舟山側，“定海號”盾構機開始下井。隨著一聲令下，一台800噸和一台400噸重的履帶吊同時啟動，將“定海號”盾構刀盤緩緩抬離地面。

“定海號”盾構機總長135米，總重約4350噸，是普通機型重量的8倍，可以説是盾構機中的“巨無霸”，由刀盤、主機、設備橋和4節拖車組成，刀盤直徑達到14.57米。其刀盤涂裝“東海龍王”圖案，寓意著“定海神龍”，也表達了建設者挑戰世界級工程難題的決心。

在司索隊長指揮下，800噸履帶吊與400噸履帶吊配合默契，一點點將水準放置的刀盤調整至“側立”位置並保持刀盤穩定，隨後緊貼工作井緩緩下放，刀盤與井壁的最小距離僅有約20釐米，多名司索工通過繩索牽引進行微調，確保下放過程刀盤與井壁零碰撞。

在近40名作業人員的相互配合下，刀盤接連完成起吊、轉身等工作，經過約2個小時的吊裝，“定海號”盾構機刀盤成功下井，與在井下的盾構機主機實現精準對接、合體。

據悉，要在海面下最大埋深78米的複雜地質地層裏打隧道，單向掘進11.2公里至少需要7年，且單臺盾構機使用壽命難以滿足。為了甬舟鐵路早日通車，兩台盾構機分別從寧波和舟山方向朝海底掘進，預計將於2026年底在海底對接，實現“雙向奔赴”，這種方法在國內尚屬首次。

與此同時，其他施工段工程有序進行。3月16日，富翅門公鐵兩用大橋首根樁基灌注完成，標誌著大橋建設進入全新階段；3月26日，伴隨著最後一方水下混凝土順利灌入導管中，桃夭門公鐵兩用大橋5號主塔墩首根3.5米大直徑鑽孔樁基礎澆築完成，該橋進入全面建設施工階段；5月15日，歷經74天的緊張拋石嵌固施工，西堠門公鐵兩用大橋4號主塔世界首創嵌入式設置沉井正式就位，標誌著大橋建設進入全新階段……

目前，甬舟鐵路全線“三橋一隧”四大重點工程全部進入主體結構施工階段。

自主研發，技術亮點多

西堠門公鐵兩用大橋主跨1488米，橋面寬度達到68米，是目前世界最大跨度公鐵大橋，也是世界最寬跨海大橋；富翅門公鐵兩用大橋是全球最大跨度的高低塔公鐵平層斜拉橋，也是世界首座橋塔中穿挑臂式鋼箱梁斜拉橋；全長16.18公里的金塘海底隧道，比港珠澳大橋的隧道還要長將近10公里，建成後將成為國內首條外海盾構隧道，也是世界長度最長、地層最複雜的海底高鐵隧道……

甬舟鐵路線創下諸多“全國第一”“全球第一”，更展現出中國技術、裝備的實力：超大直徑盾構機“定海號”最大開挖直徑14.57米，總重量達4350噸；重達7600噸、平面尺寸1.3萬平方米的自浮式鑽孔平臺，完全國産……

在西堠門公鐵兩用大橋施工現場，由中鐵大橋局技術團隊研發的“複雜海洋環境下風、浪、流實時監測系統”以及設置的現場氣象站，可精準預判施工區域未來7天的天氣、潮位、流速、波高等資訊，給橋梁施工和結構安全驗算提供資料。

對此，中鐵大橋局西堠門公鐵兩用大橋常務副經理李永旗深有體會，2022年颱風“軒嵐諾”和“梅花”經過舟山區域，施工區域暫態實測為颶風12級，“正是得益於監測系統的精準預判，團隊提前對設備進行保護，有序應對颱風，極大降低了損失，保障了人員安全。”

刷新多項世界紀錄的西堠門公鐵兩用大橋給裝備和施工帶來新挑戰。為了托起呼嘯而過的高鐵，承受湍急水流的衝擊，大橋採用18根直徑6.3米的鑽孔樁基礎——這是世界直徑最大的橋梁鑽孔樁基礎，如何讓它們在波濤洶湧間穩穩紮根？李永旗説：“我們提出採用適應海洋深水裸岩條件的自浮式鋼桁架鑽孔平臺，將水上施工轉化為陸地施工。”

為了給大功率鑽機搭建一個穩定的施工平臺，2023年初，一個重達7600噸的自浮式鑽孔平臺抵達5號墩位。這個全新研發的鑽孔平臺，平面尺寸超過1.3萬平方米，相當於31個標準籃球場大小，定位誤差卻控制在30釐米以內，角度偏差小于1度。這在世界橋梁建設中屬於首次嘗試。

技術人員介紹，在汪洋大海上作業，傳統的測量工具難以快速讀取和量測平臺位置、姿態的實時變化，而數字孿生技術的全面運用，使測量效率遠高於人工測量方式，實現了對平臺的智慧定位和遠端調度。

不僅如此，大橋工地現場還安裝了PM2.5、PM10、風速、溫度、噪音等監測設備，實時採集環境參數，一旦發現超閾值指標就會及時報警。