要说长江的水下高铁,就不得不提一下领航号盾构机。

领航号是专门为崇太长江隧道打造的高铁泥水平衡盾构机,也是目前世界上直径最大的同类设备。它的核心优势体现在尺寸、掘进能力、水压耐受、智能化等多个方面,应用于崇太长江隧道工程。

领航号开挖直径15.4米,整机总长约148米,总重约4000吨,其中主机重2600吨,刀盘重400吨,面积超过186平方米。它需要独头掘进11.325公里,这个隧道也是目前全球高铁独头掘进距离最长的,水下最深可达89米。

硬件方面,它的刀盘采用复合设计,能适应多种复杂地层,配备280把各类刀具,开口率35%,刀具用高耐磨材质制成,可智能监测并自动换刀。驱动系统有16台变频电机,总功率6300kW,扭矩18000kN·m,主轴承为超长掘进专门定制。密封系统有第六道盾尾密封,能承受水下89米的水压,可实现零涌水、零沉降。

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它搭载I-TBM智能掘进系统,能实现智能掘进、拼装等九大智能功能和两项同步作业,具备压力自适应、云端自决策等四大自主能力。机身装有上万个传感器,可实时监控设备状态,提前预警故障,隧道成型误差控制在±5mm内。

工程中,它一次性完成11182米江底掘进,创下15米级盾构世界纪录,月最高掘进718米,平均600米。穿越长江刀鲚保护区时,实现渣土密闭运输、污水循环和零污染。它打破了国外技术垄断,为后续跨江跨海工程提供了装备和方案。

而且,盾构机施工最难的,是控制压力。以崇太隧道为例,它最深处在长江底89米的地方,这个深度的水压,差不多相当于30层楼那么高的水柱压在上面。盾构机内部土仓的压力,必须和外部的水压精确对上,误差不能超过0.1个大气压。压力太高会爆,太低的话,江水就会倒灌进隧道里。

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十五年前,中国造不出像样的盾构机,所有盾构机都得靠进口,一台就要3亿。而现在,国产盾构机已经占了全球70%的市场,甚至还能出口到德国。这才是真正的科技自主,科研造福于民。

说完盾构机,再来看看施工难度,崇太长江隧道创下了四项世界纪录,分别是最长独头掘进、最大直径、最高时速、最深江底,这四个纪录叠加在一起,让它的施工难度达到了世界级水平,具体难在这五个方面。

第一个也是最核心的挑战,是超深的江底深度和超高的水压。这条隧道江底最深处有89米,差不多是30层楼的高度。对应的最大水压接近0.9MPa,换算下来,每平方米要承受近90吨的压力,简单说就是指甲盖上要站9个成年人。这种情况下,施工时只要有一点疏忽,就可能出现突水、涌泥的情况,严重的话还会导致江水倒灌,后果不堪设想。

第二个挑战是地质条件极端复杂,长江入海口的地层被称为地质博物馆,从上到下软硬交错,给施工带来了很大麻烦。上部是30到50米厚的淤泥质软土,挖隧道的时候就像在豆腐里打洞,很容易坍塌;中部是高压富水砂层,透水性非常强,很容易出现渗水问题;下部则是坚硬的花岗岩,硬度达到180MPa,和钢板差不多硬。除此之外,地层里还夹杂着沼气、钙质胶结岩、冲刷槽等,对盾构机的刀盘、密封系统和推进系统,都是极大的考验。

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第三个挑战是超长距离、超大直径的盾构掘进。施工使用的领航号盾构机,要独头掘进11.3公里,中间没有任何检修通道,一旦盾构机出现故障,几乎没有办法进行救援。而且这台盾构机的规模很大,刀盘直径有15.4米,差不多5层楼高,整机重量4000吨,长度148米,这么大的设备,在掘进过程中控制姿态的难度非常大。同时,对掘进精度的要求也极高,需要做到厘米级的精准控向,确保隧道轴线不偏移,否则会影响后续高铁的通行安全。

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第四个挑战是高铁级的振动和防水控制。350公里/小时的高铁通过隧道时,产生的振动是普通地铁的5倍以上,如果不采取有效的减震措施,长期下来会导致隧道结构疲劳、产生共振,影响隧道的使用寿命。因此,施工时必须采用浮置板道床、阻尼减震层、柔性连接等技术,来减少振动带来的影响。防水方面,隧道采用了P12最高防水等级,搭配双道密封+注浆加固的体系,目的就是确保隧道百年不漏水,毕竟水下隧道一旦漏水,后果非常严重。

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第五个挑战是运营安全和应急救援。这条水下隧道全长14公里,属于封闭的水下空间,一旦发生火灾、列车故障等突发情况,人员疏散、排烟和救援的难度都非常大。为了解决这个问题,隧道在设计时做了专门的规划,每500米设置一个人行横通道,每1公里设置一个车行横通道,隧道中部还设置了紧急停车带,通过这些设计,构建立体的应急救援网络,最大限度保障运营安全。

说完施工难度,再说说大家最关心的票价问题,答案很明确,大概率不会明显更贵,和同里程的地面高铁票价基本持平。应该没有粤西的水鱼号这种问题出现。

首先看高铁的定价逻辑,中国高铁票价的核心是按运营里程计算,在此基础上,结合出行时段、席别、客流情况,实行市场化浮动定价,并不会因为某一段线路有隧道,就单独加收过江隧道费。崇太长江隧道只是沪渝蓉高铁的其中一段,不会单独定价,而是纳入整条沪渝蓉高铁的里程中统一计算。参考目前的高铁定价标准,崇明到上海宝山站的距离大约30公里,预计票价在20到25元之间,和同里程的地面高铁票价基本一致,不会有明显差距。

其次,很多人担心工程投资大,会导致票价上涨,其实这种担心没必要。崇太长江隧道的总投资确实很大,但这些投资并不是由乘客承担,而是由国家战略投入、铁路建设基金和地方政府共同承担,不会把高额的建设成本完全转嫁给乘客。而且高铁票价由国铁集团统一调控,既要兼顾公益性,让更多人能坐得起高铁,也要考虑运营的可持续性,不会因为某一段工程施工难度大、投资高,就大幅提高票价。对比之下,再次对粤西水鱼号表达本人的愤怒。

从实际出行成本来看,坐这条水下高铁甚至更划算。目前从崇明开车到宝山,大约需要2小时,油费加上过路费,总共要超过40元。而等到崇太长江隧道通车后,高铁从崇明到宝山只需要17分钟,预计票价22元左右,不仅时间节省了一大半,费用也减少了近一半。而且从长远来看,这条隧道通车后,上海到合肥的通行时间会缩短30%以上,上海到成都的通行时间会压缩到7小时以内,对于经常出行的人来说,节省的时间价值,远大于票价可能出现的微小差异。

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总结一下,崇太长江隧道的施工难度属于世界级天花板,集中了超深江底、超高水压、复杂地质、超长盾构掘进、高铁级振动控制和应急救援等多重挑战,是中国基建实力的集中体现。而票价方面,不会因为施工难度大就明显上涨,将按照里程统一定价,大概率和同里程地面高铁持平,甚至因为通行效率提升,变得更加划算。随着这条超级工程的推进,未来长江两岸的交通会更加便捷,也会进一步带动沿线地区的发展。