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非火多难工况金塘海底地道内泊车疏披发效果图。受访者供图
继港珠澳大桥后，又一项挑战世界困难、突破科技壁垒的超级跨海工程——甬（宁波）船（船山）铁路项目预备开建。“全线控制性工程——金塘海底地道，全长16.2公里，海底盾构段长10.87公里，最大埋深78米，直径14米。建成后将刷新世界纪录。”中国铁建第四勘察设计院团体公司（以下简称铁四院）金塘海底地道项目负责人唐雄俊告诉科技日报记者。
7月底，历经2年多，由铁四院勘察设计的“地道风险评估与金塘海底地道枢纽技术方案”，通过了以中国工程院院士钱七虎为组长的专家组评审，标志着这条世界最长海底高铁地道，技术方案已预备停当。
望似简朴增加长度，实则挑战科技极限
甬船铁路全长77公里，设计时速250公里，主体工程采用桥+隧组合，被誉为“铁路版港珠澳大桥”。宁波北仑至金塘岛，设计为海底地道；金塘岛至船山岛，设计为主跨1488米的特大桥。
“港珠澳大桥越海地道全长6.7公里，属沉管公路地道，而金塘地道是高铁盾构地道，16.2公里占全线五分之一里程，都将沉在东海。”唐雄俊说，长度的简朴增加望似轻松，工程背后从量变到质变的难度跨越，挑战着科技极限。
据唐雄俊先容，金塘海底地道主要面临如下技术挑战。
首先是地质前提差。地道海中段位于岩土复合地层，硬岩与粉质黏土，使地层软硬不均，区域共有9处中断层，6处节理密集带。盾构机在这样的地层掘入，硬岩加快磨损刀具，粉质黏土又结成泥饼贴在刀盘上，大大增加了大直径、长间隔、高水压更换刀具的风险和施工难度。
其次是水压高。比拟港珠澳大桥地道海底埋深40多米，甬船铁路金塘盾构地道需承受78米的最大海底埋深，海水压力高达1.0兆帕（MPA）以上，而目前海内水下施工技术水平可承受的压力为0.8MPA。
再有是防多难救援难度大。世界已建成的铁路海底地道均采用一条线路、两个隧洞设计，一旦泛起多难情事故，可利用两个隧洞互相疏披发。受地质前提所限，金塘地道则采用单洞设计，且海中段长约9公里，无法设置纵贯地面的出进口，对地道内的防多难救援设计难度极大，要求极高。
此外，还面临海中对接难度大。金塘地道建设采用两头盾构掘入、半途对接贯通模式，宁波侧4920米，金塘侧约5950米。长间隔相向掘入，对接精度要求更高，技术更复杂。
入行勘察设计尝试，探索最进步前辈的技术
面对诸多技术挑战，2017年，铁四院成立了以全国勘察设计巨匠、副总工程师肖明清为首的设计团队，立项“地道风险评估与金塘海底地道枢纽技术方案”，初设14个课题。
勘察设计尝摸索索了诸多最进步前辈的技术手段和理念。
“为具体收集海疆地质资料，地道加大了钻孔采样密度，均匀30米一个孔。而此前铁路地质勘探基本为50米—100米。”唐雄俊说，金塘海疆仍是宁波港黄金航道，这也加大了钻孔难度。因此，勘探首次采用了三维物探、海上钻井平台以及智能化勘察手段。
针对含粉质黏土、凝灰岩又有多处中断层的软硬不均的复杂地质，盾构地道采用单洞双线不设隔墙横中断面，设计研发团队专门入行了盾构选型专题的研究，经反复比选、模拟计算和验证，设计出适合该地质的盾构刀具参数。
长间隔海底两头掘入，怎样保证精准对接？
唐雄俊说：“通过对海内外对接案例的调研，对海底对接位置、对接段不同衬砌结构形式的受力与变形、不同加固方案围岩不乱性、盾构对接精度及姿态控制入行了研究，最后根据实际情况，做出洞外贯通中误差18毫米、洞内贯通中误差17毫米或洞内外贯通中误差25毫米的设计。”
地道设计为单洞双线，防多难检验通道利用双线轨道之间下方的空间，设置疏披发与检验廊道，这也是铁路建设中首次采用的设计方案。
除金塘海底地道外，甬船铁路桥+隧组合中的“一桥”，即主跨1488米的西堠门特大桥，将突破不久前通车的沪通铁路大桥单跨1092米纪录，成为世界同类项目中跨度最大的公铁合建大桥。
甬船铁路建成后，将结束船山群岛不通火车的历史，届时从宁波到船山只要30分钟，从杭州至船山只需80分钟。专家表示，该项目的建设，将使我国地道、桥梁设计水平晋升到一个新高度。
