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琼州海峡通道为何迟迟未开建-- 工程技术解读

琼州海峡通道为何迟迟未开建-- 工程技术解读

作者: 米西_5859 | 来源:发表于2019-04-14 23:48 被阅读0次

    这是迄今为止最全的“世界最长 ”隧道清单啦!一文中提到要聊聊中国人民关心的三条海底隧道:跨越琼州海峡、台湾海峡和渤海湾海峡的海底隧道,一晃一年过去了,米西终于动笔写了,今儿就来八一八距离最短,也最容易修建的琼州海峡通道。

    琼州海峡,位于广东省雷州半岛和海南岛之间,湛江徐闻县和海口市隔海相望

    港珠澳大桥都通车了,为什么琼州海峡通道迟迟未开建?

    这是琼州海峡两岸人民和房地产商共同的心声啊!

    之所以提琼州海峡通道,那就是目前进出海南岛还没有陆路通道,只能选择空运和海运。空运方面海南省仅有6个机场,其中4个是军用机场,只有海口美兰和三亚凤凰两个民用机场,也就凑合满足东三省和一二线城市人民的旅游需求,运力有限,海南岛的对外交通主要还是依赖于海运,即穿越琼州海峡这一“黄金水道”。

    为了方便解读,米西将拥有港珠澳大桥等多条陆路通道的珠江口/粤港澳大湾区作为参照,不过这个对比太惨烈,不忍直视~

    琼州海峡其实很不宽,最窄处仅18公里,最宽也就30多公里,目前的铁路和汽车轮渡,海上直线距离才20和27公里,都比不上深中通道和港珠澳大桥的长度~

    可55公里的港珠澳大桥去年已经通车了,24公里的深中通道2016年年底也开工了,预计2024年建成通车。珠江口上又是桥又是隧,高速公路铁路节节开花,除了还差一个直通深圳和珠海的深珠城际铁路(海底隧道),整个大湾区东西两岸之间的交通就全部打通了。

    而琼州海峡仅仅只是想要一条陆路通道,却连立项和可行性研究的影儿都没有,莫不是欺负我海南穷出不起钱修么?!

    骚年,干嘛净说大实话~

    不过钱只是一方面,肯定还有别的原因,本期米西仅解析工程技术,下期再解读资金成本和其他因素。

    ​西桥VS中隧

    建造跨越琼州海峡的通道要敲定三个问题,

    - 西线、中线、东线?

    - 桥梁、隧道 or 桥隧结合?

    - 公路、铁路 or 公铁两用

    四条路线:I线、II线和IV线分别为西、中、东端最短路线,II线也是既有的粤海铁路轮渡线路,加上既有的汽车轮渡线路--III线,再与桥、隧和公、铁相互排列组合,看起来好多选择,其实大部分都是来打酱油的,最后就剩西桥(公路)和中隧(铁路)的PK。

    我们用排除法一一筛除:

    首先,除了西段的I线,先打消在其他三条线上建跨海大桥的念头,原因有三个:

    一是琼州海峡只有西侧海底较为平坦,最大水深四五十米,其他三条线位于中央深水槽的最大水深都在90米左右。尽管西线的路线最长,建造难度和成本却最低(港珠澳大桥所在的海面最大水深也就20米左右哦)。

    就是在西侧修桥也是困难重重,琼州海峡作为“黄金水道”,东西方向可是要通行大型油轮,超级巴拿马型集装箱和航母(南海舰队驻地在湛江)的,按30万吨级油轮通航要求设计,桥高至少得80多米(30多层楼高),再加上4、50米的水深,乖乖,桥墩差不多150米高,成本翻番不说,安全性也大打折扣!港珠澳大桥在靠近香港机场的深水航道路段,为了满足这通航和香港机场限高要求,理智地选择了沉管隧道而不是跨海大桥方案!

    二是这三条线路都有更多的地震断裂带,东段的III线和IV线还靠近1605年大地震震中,建造桥梁对抗地震等级要求非常高,比港珠澳大桥的抗8级地震烈度更高。

    三是每年6-11月的台风季,琼州海峡沿岸的海口、文昌和湛江三市都是重点打击对象,肆虐我国东南沿海(除台湾)的台风没有三成也有两成半是承包给琼州海峡的,而且还不乏强台风和超强台风。最近一次损失极为惨重的是2014年7月的超强台风威马逊,从西太平洋一路向西,横扫琼州海峡,分别以18级和17级风力在文昌和湛江徐闻县二次登陆,是1949年以来登陆中国最强的台风,造成中国62人,菲律宾100人,越南21人死亡。因为造成的巨大伤亡和经济损失,威尔逊从此从台风的名字中除名!如果在海峡中、东侧修跨海大桥,防台风等级怎么着也要17级吧,而港珠澳大桥的抗16级台风已经是当前世界顶配了。

    水深地震烈度高还要和台风肉搏,三项指数都比港珠澳大桥只高不低,所以说港珠澳大桥能建,琼海海峡跨海大桥在中、东侧还真没法建,只有西侧可以勉力一试。

    PS:其实也可以“我偏要勉强”一下的,因为琼州海峡东南角的铺前镇在上个月刚刚有座桥通车了--连接海口和文昌市的海文大桥,其抗震和防台风等级都超越了港珠澳大桥。海文大桥是国内唯一跨越地震活动断层的跨海大桥,桥址历史上曾发生过7.5级大地震,也直面过超强台风“威马逊”,因此设计的抗震和防台风等级为9级和17级。不过因为跨越的水域是浅海地区,最深不过10米,桥修得不高也不长,跨海部分不到4公里。人家是没得选,周遭的地形条件都这么恶劣,不得不提高设计标准,我们就没必要劳命伤财强行在条件更恶劣的琼州海峡中、东侧建跨海大桥了!

    再来,II、III和IV线不能建跨海大桥,修海底隧道总可以了吧,可以的,但是公路隧道免谈,只能修铁路隧道!

    这是迄今为止最全的“世界最长 ”隧道清单啦!中提到了通风限制了隧道的长度,

    公路隧道< 铁路隧道(有汽车尾气,对通风防排烟的要求就更高)

    海底隧道< 地下隧道 (地下隧道可以沿途开挖多个通风井,海底隧道就只能在岸边挖)

    当前世界上最长的单段海底公路隧道就是港珠澳大桥的沉管隧道,全长6.7公里,海底部分5.9公里,这个记录即将被深中通道的7.1公里打破。不论如何突破技术极限,几乎不可能修一条20多公里的海底公路隧道。除非,建造这个海底隧道是几段拼起来的!中间衔接处用天然岛屿或者直接在海面建一个人工岛作为隧道的通风口。

    可惜,琼州海峡中间没有岛屿!只有深水槽!想在90多米深的地方建人工岛?对不起,没有现成的沙子,“大自然的鬼斧神工”也无能为力!

    “大自然的鬼斧神工” 南海造岛神器---天鲸号疏俊挖泥船

    建不了海底公路隧道,那就建铁路隧道好了,OK,III线和IV线请自动出局~ II线就是既有的粤海铁路轮渡线路,里程最短,而且沿岸有现成的徐闻和海口火车站,没什么可争议的吧!

    II线海底铁路隧道胜出!

    至于西侧的I线,原则上可桥可隧(铁路),可公路也可公铁两用(桥梁),不过I线不管是海底铁路隧道,还是公铁两用桥,成本都比单纯的公路桥梁高很多,加上还要另建火车站,是嫌钱多烧的慌么?!

    I线公路桥梁胜出!


    桥梁VS隧道

    好了,最后就两个对手了:I线公路桥梁 VS II线海底铁路隧道,这两条线路背后都有实力雄厚的靠山!

    I线公路桥梁,抱的大腿是交通部;

    II线海底铁路隧道表示,我爸是大名鼎鼎的“铁老大”--铁道部!

    两大佬亲自上阵,交通部制定的「国家公路网规划(2013-2030」规划了G15沈海高速和G75兰海高速公路经西桥路线到达终点海口;

    铁道部的「铁路中长期规划(2016-2030)」则定下了多条经湛江-海口的高铁线路,均走中隧线路。

    「国家公路网规划(2013-2030」和「铁路中长期规划(2016-2030)」对与琼州海峡通道的规划

    铁道部的规划详实而严谨,具体标注了既有、规划建设和规划研究的铁路,还细分到高铁、城际、普通铁路、铁路改造和单线、复线,所以我们也很清楚琼州海峡铁路隧道在2030年之前是肯定能开建的,而台湾海峡和渤海湾海峡铁路隧道只是研究研究~

    交通部的规划则用不同颜色标注横线、纵线、放射线等,没有区分既有和规划建设路段。实事求是的说,这规划说好听叫富有远见,不好听就是激进打嘴炮,竟然要在100公里以上的台湾海峡和渤海湾海峡修公路,而且台湾海峡还要建南北两条公路通道,这标注的颜色可不是远期规划,是实打实要在2030年之前要开工的!不要说海底公路隧道技术上完全无法实现,修桥的话台湾海峡每年被台风虐的次数和强度可都比琼州海峡还高一个等级好么!

    台湾海峡通道 渤海湾海峡通道

    基于交通部的规划太不靠谱了,关于修跨海大桥的声音也越来越微弱,中国工程院士王梦恕更是很不客气地不止一次对媒体提到,琼州海峡跨海大桥早已被舍弃,只会有海底铁路隧道一个选择!王院士很耿直,但说的也是事实,因为除了要克服技术性难题,桥梁还有两大局限性:

    一个是台风和大雾。桥可以抵得住台风,桥上跑的车可顶不住,只要桥面风力达到10级或是大雾天气,不仅渡轮要停航(8级以上风力就停航),大桥也要封路,每年的台风季和大雾天气,少说也有几十天无法通行。像2018年春节期间的浓雾天气,大量游客和车辆滞留海口引发交通拥堵,换了跨海大桥也并不能缓解太多,海底隧道却能24小时全天候通行!

    还有一个是战争风险,海南省可不仅仅只有海南岛,还有一个我国总面积最大(陆地面积最小)的城市--三沙市。南海岛屿目前还存在争议,美军也时不时派军舰凑热闹,中国的部署还未到万无一失的地步,将来万一爆发战争,跨海大桥就是活靶子!同理还有台湾海峡大桥!

    PS:王老先生是中国高铁的“代言人”,古稀之年依旧斗志昂扬,去世前一年还参加了《中国正在说》节目,以《高铁发展的中国速度》为题发表演讲。同时,他还是中铁隧道集团副总工程师,隧道和地下工程专家,三大海峡跨海通道的战略规划和学术论文很多都来自他的研究!

    尽管如此,桥梁界依旧未放弃,三大海峡中唯一有可能建跨海大桥的也就琼州海峡了,还有一个很客观的原因:

    中国在桥梁界是独孤求败,在海底隧道界只是just so so!

    中国在桥梁界是独孤求败,在海底隧道界只是just so so!

    中国在桥梁界是独孤求败,在海底隧道界只是just so so!

    大家印象中都觉得同样的距离,修桥比隧道成本要低很多,不全是!至少在西欧和北欧一众隧道大国看来,隧道比桥梁划算。德国到丹麦之间的费马恩跨海通道最终选择海底隧道的原因很搞笑:隧道成本比跨海大桥和桥隧结合都便宜!桥梁的钢箱梁和钢组件等核心原材料需要从遥远的中国南方工厂进口,成本高昂,而就地建沉管隧道再用荷兰公司的沉管安放技术成本反而更低!

    这个来自中国南方工厂就是为了建造港珠澳大桥而进行的全面升级,第一次用制造业流水线的方式规模化、标准化、精细化生产,成本还更低,以后所有的桥梁建造都将在工厂完成组件的流水线生产,再运到最终桥梁地点进行拼接组装!可以说全球范围内中国桥已经和乒乓球一样可怕到没有对手,只能自己和自己PK了!

    而在隧道界尤其是海底隧道,中国只能称得上大而不强

    建海底隧道,挖掘技术哪家强?提到海底隧道有四种建造方法,

    围堰回填

    沉管隧道

    盾构隧道

    漂浮隧道

    主流的沉管和盾构隧道,中国都不是强项!

    港珠澳大桥选择了沉管隧道,在此之前全中国的沉管隧道加起来总长度不4公里,所以一开始希望引进国外先进的技术,结果荷兰公司开出了15亿的天价咨询费报价,没得谈只能自己探索,逼出了这个世界最长最深的沉管隧道记录,随后又用在后来的深中通道上!

    可惜沉管隧道无法用在琼州海峡的中隧方案,因为90米的水深已突破了沉管隧道的水深极限(港珠澳大桥沉管安放的最大水深48米),只能选择盾构隧道。盾构隧道最重要的设备--盾构机,​中国仍然大量依赖进口!

    隧道挖掘机--盾构机

    在琼州海峡建海底隧道也需要克服几个技术难点:

    - 超长距离(整个隧道总长度超过26公里,国内第一,世界范围内除了英法海底隧道和日本青函隧道,也没有其他更长的海底隧道了!)

    - 大断面的高铁隧道(盾构机是个大bug!)

    - 高水压(隧道的最大水深超过100多米,国内最深,世界范围内也只有日本青函铁路更深了!)

    中国也就前几年才实现了中小直径的国产化,但大直径和超大直径几乎是100%进口。

    全球盾构机主流供应商:

    德国--海瑞克(占中国市场70%份额)

    日本--川崎、三菱、日立、NFM

    美国--罗宾

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