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• 跨海隧道的过去与未来——来自AECOM的悬浮隧道最新设想

      水下隧道主要用于公路、铁路、输水和能源传输（电缆隧道）。目前，修建水下隧道最广泛采用的方法是盾构法与沉管法；根据环境条件和成本，有时也使用钻爆法和海上明挖法。
      相较于传统的水下隧道，悬浮隧道的优势在于： 不受跨度和水深的限制，可在传统隧道施工方法难以实施的区域使用。水下悬浮隧道基于浮力原理，隧道会浮起并通过拉索固定。采用这种方式，隧道可以更靠近海面，并在接近海岸线的缓坡位置与陆地完成相连，以此跨越人类现有工程方案难以跨越的位置。
      关于水下悬浮隧道的方案，行业内已经有了很多种设想，根据锚固方式划分为4种类型：
      1）浮筒固定方案（如图1所示）。使用浮筒固定可以排除深度的影响，但浮筒固定易受风、波浪、水流和水面船只影响，安全性存在问题，因此在设计时应确保即使失去一个浮筒，整个隧道结构也能维持稳定。
      2）水底立柱支撑方案（如图2所示）。水底立柱支撑是最稳定的隧道固定方案，但这种方案本质上是一座“水下桥”，很难在水深的地方应用。
  
                                                     图1 浮筒固定方案                                                                                                                     图2 水底立柱支撑方案

      3）系绳固定方案（如图3所示）。系绳固定类似于船只下锚，是较为安全和稳定的固定方案，但是系绳固定依旧受水深影响。
      4）无固定方案（如图4所示）。除了与陆地的连接外，隧道没有其他任何固定，完全依靠浮力支撑。这是一种不受深度影响但非常受长度限制的方案，其可行性尚待进一步研究。
  
                                                                 图3 系绳固定方案                                                                                                                        图4 无固定方案

      AECOM隧道团队对悬浮隧道设计的方案，是一种采用沉管式隧道结构+多点系绳固定的新设想，其三维模型如图5所示。

  

  图5 沉管式浮桥的三维模型
      除了考虑相关的静水压力以及隧道相对于海面的优选深度，团队还考虑了海浪的波长、波高和波基深度之间的关系。根据初步研究，当该悬浮隧道位于水深约为波长的一半或更深时，波浪的影响会减小到可以忽略不计的程度。然而，需要注意的是，上述考 虑因素与海啸波的情况不同，因此对于存在海啸风险的地区，还需要进行进一步的评估。
      为评估力和位移，AECOM隧道团队开发了一个三维模型，预设隧道顶面位于海平面以下20 m处。为将水流影响降至最低，在隧道两侧均设置了一种弧形表面。从施工可行性角度来看，采用这种弧形侧壁可能会耗费更多时间和成本。
      为了确保连接隧道和海底的系绳始终处于拉紧状态，同时又不降低其坚固性和耐久性，设计中采用了轻质混凝土和一些其他材料。初步研究结果表明： 这种隧道结构在合理的构件厚度下是可行的。然而，要实施该方案还需进行非常详细和谨慎的风险评估，例如沉船风险、与其他船只或物体相撞的风险、一根或多根拉索断裂的风险等。
  （摘自 隧道网微信公众平台 2025-08-20）

  
  

  发布日期： 2025-09-20  浏览： 408