矿山钻眼机

       你以为的
       海底隧道
       是什么样子的？是不是那种可以一边在海底风驰电摩，一边观赏海洋生物的隧道。其实并不是，它显然并不能像海洋馆那般简单。
       其结构与陆地的地下隧道几乎一致
       ，是一种在海底
       全封闭式的交通管道
       。


       为了能够进一步缓解陆地上的交通压力，人们不仅修建了地底隧道和地铁来改善交通堵塞，现在还修建了海底隧道。
       尤其是对于隔海相望的两片大陆，普通的水上交通工具和一座跨海大桥显然不能满足两地的交通运输。并且海底隧道的修建，还能
       不受海上恶劣天气的限制
       ，
       随时随地且畅快无阻地往返两地
       。因此能够连接大海两岸的海底隧道就显得尤为重要。


       但是我们知道，海洋占据了地球71%的面积，并且还包含了地球大约97%的水。不同于在地底挖隧道，在海洋中，我们要面临的还有
       巨大的压强
       。那么工程师们到底运用了什么办法，将海底隧道建造起来的呢？
       今天我们就来看看工程师们的智慧到底有多强大，他们用了什么样的方法来克服困难，成功修建海底隧道。


       海底隧道需要克服的困难很多
       大家应该很容易就想到，如果要在海底修建隧道，就需要克服源源不断的水流和海洋的压强。事实的确如此，其中
       隧道的
       防排水能力
       是制约海底隧道修建的一个关键因素
       。
       虽然海洋中有很多水，但是我们一般都将海底隧道修建在海底地层下面。一般来说，海水水体都位于地壳之上，而水体下方则是坚硬的
       岩石圈
       ，我们的海底隧道就修建在岩石圈内。


       也正因如此，我们在修建海底隧道时就需要
       考虑海底岩石圈的厚薄问题
       ，根据其牢固性以及海底的距离考虑适合修建海底隧道的方法。
       海水灌入
       ，以及隧道是否足够坚固以
       抵挡住地震的影响
       等等，都在考虑范围之内。


       为了克服修建海底隧道的问题，以及根据不同海底岩石圈的情况，工程师们现在研究出了
       四种
       修建海底隧道的方法，令人不得不服他们的智慧。
       修建海底隧道的四种方式及其运用
       虽然修建隧道时，我们会面临的一个巨大的问题就是
       地下水排放
       问题。我们处理地下水一般遵循的原则便是“防、排、截、堵，因地制宜，综合治理”。修建地下隧道和地铁时，我们一般都
       “以排为主”
       。


       不过对于海底地下隧道，我们则是需要考虑水从岩石圈上方冲下来，为此我们就必须转换策略，
       “以堵为主，限量排放”
       。这也是我们在采用四种方法修建海底隧道时需要注意的问题。
       钻爆法
       第一种方法是钻爆法，也叫矿山法，是指在开挖面采用钻眼爆破的方法。在确定好开挖断面的轮廓后，在岩石上钻出
       “挖槽眼”、“周边眼”和“掘进眼”
       。将这些钻眼用导爆索连接。


       其中位于中部的“挖槽眼”填充的炸药最多，其次是紧挨中部的“掘进眼”，最后是“周边眼”。而这些炮眼中安装的炸药会在几秒时间根据炸药的数量进行
       逐一爆破
       。
       这样的钻爆法可以将岩石炸出比较光滑和平整的隧道断面轮廓。接下来便
       沿着这个轮廓不断地钻爆，直到隧道被打通
       。


       我国
       厦门翔安海底隧道
       ，海沧海底隧道以及青岛胶州湾海底隧道都采用了钻爆法进行隧道修建。其中厦门翔安海底隧道全长6公里，不仅是我国内地第一条海底隧道，也是
       世界上第一条采用大断面钻爆法的海底隧道
       。


       施工人员需要在海底35-40米的地方，将厚度达到25-40米的岩层进行钻爆。在钻爆过程中面临最大的风险和挑战，便是海底岩层中的风化槽。因此为了避免在钻爆过程中，
       风化槽承受不住海水压力而坍塌
       。
       因此施工人员一边小心翼翼地对岩层进行钻爆，一边采用
       全断面注浆
       的方法度过风化槽的难关。


       掘进机法
       第二种方法是
       掘进机法
       ，这是一种通过使用特制大型切削设备，直接将岩石向前挤压。在这个过程中需要
       不断地将压碎的碎石及时运出隧道，直到隧道贯通
       。
       著名的
       英法海峡隧道
       采用的就是掘进机法，这条海底隧道将英国英伦三岛和法国铁路成功连接起来。这条隧道历时八年，花费将近
       100亿英镑
       ，是世界上私人出资修建的规模最大的重大工程。


       当时对于这条隧道最需要克服的问题就是掌握好两地海底地质的详细情况。英法两国为了修建这条海底隧道，曾
       经历了一百多年的尝试
       。但是那时候的掘进机技术并没有达到掘进要求，直到1987年，才研制出了能够继续进行海底隧道修建的掘进机。
       当时由于法国海底的地质情况比较复杂，因此法国的掘进机主要
       采用旋转护盾型和盾构型
       。在整个掘进过程中，共使用了五台法国掘进机。


       而采用的五台英国掘进机虽然外观上看都属于伸缩式双护盾掘进机，但
       每一型号的掘进机，其内部结构、零件布置以及工作方式都有区别
       。
       盾构法
       第三种
       盾构法
       ，可以说是第一种掘进机法的升级版。同样采用掘进的方式，将岩石进行挤压，但是它采用的却是一种
       全机械化的施工方式
       。


       它采用其如护盾般的外壳，并配合拼装好的混凝土管片，在一边掘进的过程，一边将管片安装到隧道的三面，能够有
       效地防止隧道地坍塌
       。这种方法适用于
       建设软土地或者含水量高的地层
       。
       而日本在修建
       东京湾海底隧道
       就需要克服距离长、高水压的软弱粘土层的问题，因此其采用的就是盾构法。而这条海底隧道的修建，将川崎和木更津的路程直接缩短了70公里。


       不过尽管运用这种较为先进的方法能够使隧道建设得又快又安全。但是却需要耗费大量的资金来使用这项技术。这条总长15公里的海底隧道花费了大约
       十年
       的时间，耗资约
       11500亿日元
       才修建成功。
       沉管法
       第四种
       沉管法
       ，也是目前中国修建海底隧道中较为常见的一种方法。根据海底隧道的实际距离，将其
       分成若干个部分
       ，在预先制作后，再将其一个一个地放到已经疏浚好的海底基槽内。


       这种方法可以有效地
       保证隧道施工的质量
       ，对于制造更加防水的混凝土更有保障。这种分段式的预制段的工程造价比直接在隧道中进行挖掘要低得多，并且还有效地缩短了隧道的施工时间。
       由于要适应水底的压强和水流问题，因此这种发放比较适用于水道河床比较稳定，且水流平稳的地方。作为世界上最长的公路沉管隧道和唯一的深埋沉管隧道，
       港珠澳大桥海底隧道
       的修建，采用的便是沉管法。


       这条海底隧道成功地将香港大珠海和澳门的车程，
       从3.5个小时，缩短至半个小时
       。港珠澳大桥海底隧道全长5.6公里，共由33节巨型沉管和一个合龙段最终接头组成。
       由于整个隧道几乎都由沉管组成，因此沉管的制造技术就需要格外注意。对于
       每一条沉管的拼接都不能出现任何的缝隙
       ，否则水中的压力就会造成
       隧道渗水
       的情况。


       以上就是我们海底隧道修建工程中注意采取的四种方式，工程师们在设计和建设这些海底隧道的过程中，需要充分考虑海底的岩石环境以及海水的深度。其总结出来的四种修建方式已经完成了多条海底隧道的修建，
       成功地缓解了交通压力
       。
       根据统计，目前全世界已经建成和正在计划修建的海底隧道已有二十多条。在不断的技术进步中，工程师们还会继续发挥他们的智慧，
       研发出更加高效且经济的修建方法
       。

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