原標(biāo)題：海底也要通高鐵！穿越17條斷層破碎帶，大國(guó)重器有多牛

汕頭至汕尾高鐵是我國(guó)高速鐵路網(wǎng)沿海通道的重要組成部分，此前，汕尾至汕頭南段的部分已經(jīng)通車，只剩下汕頭至汕頭南段仍在建設(shè)。26日，這一段的關(guān)鍵控制性工程——汕頭灣海底隧道成功貫通，這也是我國(guó)首座設(shè)計(jì)時(shí)速350公里、單洞雙線的高鐵海底隧道。

總臺(tái)記者 吳媚苗：從空中看，全長(zhǎng)9781米的隧道穿越的是碧藍(lán)的汕頭灣海域。盾構(gòu)機(jī)的直徑達(dá)到14.57米，相當(dāng)于5層樓左右的高度，這也是目前我國(guó)高鐵海底隧道中應(yīng)用的最大直徑盾構(gòu)機(jī)。

海底“鋼鐵蚯蚓” 掘進(jìn)地層破巖

盾構(gòu)機(jī)工作起來(lái)，很像一個(gè)巨型的“鋼鐵蚯蚓”，它的頭部頂著巨大的刀盤，刀盤上布滿的刀片就是它的牙齒，通過(guò)刀盤旋轉(zhuǎn)，不斷將海底堅(jiān)硬的巖石和泥土“嚼”成細(xì)渣，再通過(guò)肚子里的一套“傳輸系統(tǒng)”，就像它的腸道一樣，把巖土快速吐出去，同時(shí)為了不讓身后已挖的隧道塌陷，一邊前進(jìn)，一邊拼裝好預(yù)制的管片，就像“搭積木”，直到隧道貫通，這樣就大大提高工效。而“永平號(hào)”和一般的盾構(gòu)機(jī)還有一處細(xì)節(jié)不同，一般的盾構(gòu)機(jī)刀片是兩刃的，而“永平號(hào)”則采用了三刃刀片，就是為了讓它的牙齒更鋒利、破巖率更高。

穿越17條斷層 汕頭灣海底隧道施工難度大

為什么這么設(shè)計(jì)呢？這就不得不提到汕頭灣海底隧道建設(shè)的難度。汕頭灣海域位于8度高烈度地震區(qū)，隧道共需要穿越17條斷層破碎帶。最硬的區(qū)域要穿越花崗巖，最薄弱的區(qū)域要穿越只有2米多厚的薄弱巖蓋，用建設(shè)者的話來(lái)說(shuō)：“建高鐵海底隧道可能遇到的問(wèn)題，這里都遇到了。”

所以，在施工過(guò)程中，針對(duì)不同的地質(zhì)情況，一共采用了6種隧道施工方法，工法復(fù)雜多樣。為什么這條不到10公里的隧道建設(shè)花了四五年的時(shí)間？就是因?yàn)槭┕るy度大。

汕汕高鐵剩余段預(yù)計(jì)年底具備通車條件

汕汕高鐵，正線全長(zhǎng)約162公里，從廣東的汕尾到汕頭，其中，汕頭南至汕尾段已于2023年底先行通車，剩余段也就是最難攻克的汕頭灣海底隧道所在的這一段，今天貫通后，預(yù)計(jì)今年年底具備通車條件。

同時(shí)，這條高鐵通過(guò)連接已經(jīng)通車的廣汕高鐵，以及建設(shè)中的廣湛高鐵，未來(lái)粵東地區(qū)可以更快通達(dá)大灣區(qū)城市乃至粵西地區(qū)，打通廣東的東西兩端。同時(shí)，通過(guò)在建的漳汕高鐵，也可更快到達(dá)長(zhǎng)三角地區(qū)。

所以說(shuō)，這樣一段不算長(zhǎng)的線路，卻是高鐵沿海通道的重要組成部分。

盾構(gòu)機(jī)創(chuàng)新研發(fā)

助力海底掘進(jìn)

汕頭灣海底隧道穿越17條斷層破碎帶，要建設(shè)時(shí)速350公里的高鐵海底隧道，面臨很大考驗(yàn)，建設(shè)者們是如何解決相關(guān)難題的？

汕頭灣海底隧道全長(zhǎng)9781米，最深處距離海面98.5米，其中，在1695米長(zhǎng)的盾構(gòu)段，開挖直徑達(dá)14.57米。花崗巖的強(qiáng)度與鋼材相當(dāng)，因此盾構(gòu)機(jī)“永平號(hào)”需要解決高強(qiáng)度花崗巖掘進(jìn)的難題，同時(shí)，在穿越軟硬不均的各個(gè)斷層巖段時(shí)，又要保證盾構(gòu)機(jī)發(fā)力適度。

中鐵十四局汕汕高鐵項(xiàng)目部總工程師 安夫順：在掘進(jìn)過(guò)程中容易出現(xiàn)刀盤卡頓、盾尾出現(xiàn)涌水涌泥、刀具磨損等嚴(yán)重問(wèn)題，而且需要海底頻繁更換刀具甚至帶壓進(jìn)倉(cāng)作業(yè)。為此，我們首次創(chuàng)新采用刀間距為90毫米的常壓刀盤，刀間距越小，刀具越多，常壓刀盤里面就增強(qiáng)滾刀在硬巖地層中的破巖效率。

相較于常規(guī)盾構(gòu)機(jī)的兩刃刀具，“永平號(hào)”搭載最新研發(fā)的三刃刀具，給盾構(gòu)機(jī)增加了更多堅(jiān)硬的“牙齒”。刀盤還配套了滾刀監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每一個(gè)滾刀轉(zhuǎn)動(dòng)軌跡，及時(shí)掌握刀具異常磨損情況，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)換刀。

兼顧減震防腐難題

新結(jié)構(gòu)新材料添力

除了穿越最堅(jiān)硬的部分，汕頭灣海底隧道還需經(jīng)過(guò)一些軟弱地層，如何做到隧道開挖不塌陷？

在礦山段，編號(hào)為F9的活動(dòng)斷層是汕頭灣海底隧道的“卡脖子工序”，斷層位于運(yùn)輸繁忙的汕頭灣主航道正下方，洞頂弱風(fēng)化覆蓋層最薄處僅有2.36米，極易造成坍塌涌水事故。

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)首先克服近百米超高水壓，進(jìn)行海上注漿和洞內(nèi)注漿，再用高精度控制技術(shù)爆破，減小對(duì)周圍巖層的擾動(dòng)。

中國(guó)鐵設(shè)汕汕高鐵汕頭灣海底隧道設(shè)計(jì)工程師 霍飛：我們創(chuàng)新采用了一些設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，研發(fā)了像這樣的可靈活伸縮的減震接頭，就是在每?jī)善淼赖墓芷涌p位置，加了一個(gè)“彈簧”，降低可能發(fā)生的地震和正在活動(dòng)的斷層對(duì)高鐵運(yùn)行存在的影響。同時(shí)，在隧道和巖層之間我們還加了一層特殊的柔性隔震層，既能抵抗海水壓力又能吸收地震能量，達(dá)到“以柔克剛”的效果。

此外，在高鐵海底隧道后期運(yùn)營(yíng)中，還需要考慮減震隔震和斷層活動(dòng)、水下水壓高和腐蝕性強(qiáng)這兩個(gè)方面的難題。

中國(guó)鐵設(shè)汕汕高鐵汕頭灣海底隧道設(shè)計(jì)工程師 霍飛：對(duì)盾構(gòu)管片的防水墊進(jìn)行了多次優(yōu)化，同時(shí)，研制出了新型的抗裂材料，降低海水滲漏和隧道開裂腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)。