如题所述
为了发展经济,拓展人类的生存空间,人们必须克服重重困难去征服和改造大自然。
铁路是适应交通运输的需要,特别是长途大量货物运输的需要而发展起来的,人们首先铺设的是地面铁路。后来,由于地面交通运输过于拥挤,铁路伸向空中,修建了高架铁路,又伸入地下,铺设了地下铁路。为了在山区铺设铁道,人们不畏艰险,开凿了大量隧道,使铁道能畅通无阻。
早在1884年,世界上最早的地下铁路隧道在美国纽约市布鲁克林街道下建成。这是世界上最早使用带通风管道的隧道,也是首次使用明挖法施工的隧道。但在崇山峻岭中建设隧道只能用暗挖法。
德国最长的铁路隧道(10748米)——卡塞尔高地隧道施工现场随着科学技术的不断发展,开凿隧道的技术也日新月异。意大利人索迈勒发明了冲击式凿岩机,它以压缩空气为动力,使隧道开掘的速度提高了3倍,这是挖掘隧道工程由人工向机械化转化的里程碑。
美国是世界上现代隧道开挖技术的发源地,美国人首先发明并使用电钻及炸药爆破技术来开挖隧道。从此,许多新的开凿工具和卓有成效的爆破技术相继发明,并一直沿用到现在。
我国目前是世界上隧道最多的国家,也是每年修建隧道最多的国家,平均每年约修建隧道120多条。到20世纪80年代末,已建成并投入使用的铁路隧道已达4 800条以上。铁路隧道数量仅次于我国的是日本,约有3 850条。
与在陆地上修建隧道相比,在水下开凿隧道,铺设水底铁路,在勘探、设计、施工等各方面的难度都超过在地面铺设铁路。但是,为了解决海峡、海湾之间的运输交通问题,全世界已建成和筹划建造的海底隧道有20多条,主要分布在日本、美国、西欧等技术发达国家。
海底隧道都有一个共同的特点,它们大多为铁路交通的组成部分,也有的是城市地铁和汽车的通道。美国的曼哈顿岛和长岛、新泽西州之间,开挖了5条海底隧道,用以汽车通行。荷兰的鹿特丹先后修建了3条海底隧道。在丹麦和瑞典将兴建长度为3.4千米的海底隧道,土耳其也正在筹建一条9千米长的海底隧道。
日本修建的青函隧道是世界上最长的海峡隧道之一。青函隧道,南起青森县今别町滨名,北至北海道知内町汤里,全长5385千米,其中233千米在海底,主要隧道直径为11米,高为9米,铺设两条铁路线,另外,还有两条后勤供应辅助隧道。高速火车13分钟可通过隧道。
青函隧道自1964年开始动工修建,到1987年建成通车,历经23年,其修建共耗资37亿美元,参加工程建设的总计人数为1100万人次,可谓耗资巨大,规模空前。自修建开始以后,由于受地形和火山活动的影响,施工地段地形复杂,明显的断层有4处,再加上海底部分在距海面200米,距海底约100米的特殊条件下作业,施工中遇到了许多料想不到的困难。
在长达18年的施工中,共发生4次大的出水事故。1976年5月,发生了一次出水事故,最高出水量为每分钟80吨,连续出水80天,1000多立方米的砂石崩落,70多米长的坑道被淹没。
面对这样大的困难,日本工程技术人员没有灰心,他们采用先进的挖掘技术,从海峡的南北两岸推进,每推进30厘米,周框立即装上拱形钢架,注进水泥、骨性钾、砖石混合浆,3分钟凝固后,铺上钢筋水泥板。到1983年11月,南北两段施工队碰面了,把日本列岛最大的两个岛连成一体。到1987年通车时,总共挖出砂石1 015万立方米,用去钢材168万吨,水泥79万吨,每千米造价为7 000万美元。
青函铁路隧道的建成贯通了日本南北的大动脉。北海道与本州之间的交通将不再受恶劣气候的影响,运输能力大大提高,使日本首都与北海道之间的直快列车缩短了6个小时。青函铁路隧道的建成,使日本对于修建更为复杂的海底隧道充满信心。1985年,全长250千米的“日韩对马海峡海底隧道”正式全面施工,预期造价为200亿美元,如果这项工程成功,堪称是当代最高水平的海底工程技术了。
意大利到西西里岛的海底隧道即将“破土”动工。这是一条悬浮式的海底隧道。整个建筑采用钢筋混凝土结构,管道截面宽42米,高24米,巨大的混凝土管道置于水中30米深处,混凝土管道既不下沉,也不上浮。为了防止车辆通行中所引起的隧道摆动,运行车辆全部采用计算机控制。隧道有上下两层汽车路线,每层有3条行车道,火车铁路位于隧道左右两侧。采用这种技术建造海底隧道,要比普通桥梁隧道造价低1/2,而且具有较理想的抗震功能。
香港与九龙之间也建了一条长1.4千米的海底隧道。这条隧道由14节长100米,直径5.4米的预应力混凝土管段连接起来,形成一条海底隧道,隧道内铺设双轨铁道。这条隧道施工并不复杂。先是在陆地上预制管道,每节重700吨,之后运到现场逐段铺设。事先在海底挖沟,再由碎石铺平。然后用工作船将管道沉放到预定的地段。这项工程动土50万立方米,工程完工后,使香港和九龙之间的交通大大改善。
英吉利海峡是大西洋通过北海的要冲。在英国和法国之间,西连大西洋,东北通北海。从西部的锡利群岛与尤范特群岛的连线至东部的多佛尔海峡,长563千米,最宽处241千米,最狭处33千米。英、法两国为修建这条连接英国和欧洲大陆的英吉利海峡海底隧道,经过10多年的论证研究,于1987年全面开工,并已于1993年通车。
该项工程由三条隧道组成,两条直径为76米的火车隧道,和一条直径为48米的服务隧道,全长53千米,其中有38千米隧道要在海底40米深的岩石中穿过。由于这一海域底岩层是由晚白垩纪的白垩、泥岩、泥灰岩、粉砂岩组成,因而施工难度很大。为确保隧道的工程质量和施工速度,英法两国采用两岸同时掘进的方法,并使用激光导向,确保施工方向准确无偏差。从日本购置的重达1 200吨的超级挖掘机,进行隧道的掘进。该设备机身长20米,铲头转动直径约为87米,斗齿和磨轮十分锋利,可达到每分钟掘进12厘米。整个工程采用流水作业方式,挖下的岩石由传送带运走;隧道的主骨架采用拱石筑成,钢筋混凝土拱圈的壁板供助绞合架就位。填塞的砂浆厚达0 6米,铆固螺栓达0 5米长。计划挖出150万立方米的岩石,取而代之的是高质量的混凝土。整个工程耗资170亿美元。到1990年12月1日,隧道全部凿通。工程全部竣工之后,从伦敦到巴黎之间的行程由5小时缩短到3小时,一年设计通过3 000万名旅客,1 500万吨货物。
我国是世界上隧道最多的国家。截至1999年,我国铁路隧道已达6876个,总长度为3670千米,均为世界第一。在隧道施工方面,从上世纪六七十年代的钢钎大锤作业到80年代“新奥法”的推广,从液压凿岩台车的应用到隧道掘进机的引进,我国已一次又一次地开创了隧道施工的新纪元,施工纪录不断刷新。1999年,在我国第一长隧道——秦岭隧道(1846千米)的施工中,我国第一次采用GPS全球定位仪定位,首次应用V5大地音频电磁测深仪勘探,首次引进世界最先进的掘进机进行施工,创下了平均月掘进尺200米、最高月掘进尺456米的隧道施工月掘进尺新纪录和独头通风8千米的全国纪录,并且以水平偏差12毫米,高差2毫米的骄人成绩居世界特长隧道精度之首。
目前,我国已掌握了地质超前预报、深孔双液注浆、长管棚超前支护等新技术成果,攻克了断层、涌水、软弱围岩等不同跨度的施工难关。在城市地铁及轻轨领域,“浅埋暗挖”系列工法已经得到推广,结束了我国地铁施工“开膛破肚”的历史。地铁领域正在推行的盾构工法以及钻孔咬合桩等工艺,使多年困扰我国沿海地区城市地铁施工的难题也得以攻克。2000年5月11日,我国最长的“灯泡型”展线隧道——内昆铁路黄土坡三号隧道胜利贯通。通过施工,我国进一步掌握了软弱围岩地质技术、大断面一次成形技术、“灯泡型”展线隧道通风排烟技术、大坡度直交变频大功率蓄电池电瓶机车运输等新技术成果,标志着我国隧道修建技术逐步走向成熟。
海底隧道将人类的生活与海洋连接在一起,使铁路运输业走出陆地、伸向海洋,标志着人类交通科技发展的新水平。
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