《2035去台湾》之前大火网络,让海岛那边很焦虑
略懂工程,路桥隧都学过,当然成绩吧,不堪入目
根据我个人的理解,即便中国是基建狂魔,修建台湾海峡隧道的难度要比收复台湾大至少一个数量级····,一旦修建,这将是人类工程师上的壮举!前不见古人后不见来者的工程。
换句话说,收复台湾容易,修建隧道难。
我们按照最短的北线,68海里计算,水深70米,这个工程也是十分惊人的。
另外隧道的类型,是行车隧道,还是铁路隧道,还是两用隧道,我们按照两用隧道考量,即单向双隧道计算,样式和英吉利海峡隧道一样,即两个单向通行的主隧道,中间一个维修隧道。
国内的青岛胶州湾隧道就是这个样式。但是130公里的隧道,很多问题就变得更加复杂。
中间小隧道是工程隧道,排水,电力,数据,通风,消防,紧急疏散,都依靠这个工程隧道
方案选择,跨海大桥,类比,珠港澳大桥
珠港澳大桥采用了桥,隧道,人工岛结合的模式
为什么采用这个方案,就是伶仃洋里的通航情况比较复杂,但是和台湾海峡还是有数量级的差距,台湾海峡的海底隧道上面的船更大,而且很多超大型船舶,都六七十米高,当然伶仃洋要考虑挡水率的问题,总不能修个桥,把整个伶仃洋淤死。
超级大船都有十四五层楼那么高,建那么高的桥梁不现实,而且经常有台风的状况,对桥梁的抗风性能要求太高。
大约17层楼那么高的船
所以,台湾海峡必须采用隧道方式。
修建隧道方式,主要有三种工法,沉管法,钻爆法,和盾构法(掘进机)
青岛胶州湾大桥采用的钻爆法
就是人工开挖,超前导管注浆加固,然后是用管棚,钢拱架支撑,打锚杆,喷射混凝土,是常见的隧道开挖方法,施工慢,造价高,危险性比较大,这个开挖面容易出事故,而且更难的是排水问题,受地质影响大,青岛胶州湾7公里,修了四年,其中水下部分4公里。
而且这个施工方法,也快不起来,你就是堆人力,机械也快不起来,作业面就那么大,只能是两头开挖,台湾海峡里面又没有岛屿能够分段作业。修人工岛,这个造价,费用和技术难度相当之高。
不过陆地上修建隧道常用这种办法,因为陆地上过山的隧道一般几百米,犯不着用盾构,盾构机自己就100多米长,短隧道钻爆法还是有优势的。
现在钻爆法施工也主要是机械化施工,过去,打锚杆,喷射混凝土都是人工手动,现在应该都是机械作业的。开挖也是机械开挖,浇筑用滑膜轨道车。
珠港澳大桥水深才30米,人工岛就是直径几十米的大钢桶插进海底,数百大钢桶围成一圈,然后灌注混凝土,填筑成岛····如果在台湾海峡这么建岛,70米的钢桶,建造,运输,夯沉都是一个大问题。另外我还认为这么高的一个人工岛礁,还面临这沉降的问题。我记得珠港澳大桥施工的时候,哪个30米搞的钢桶施工就很困难,困难之处在于,一旦钢管下沉斜了,角度不对,人类没有任何力量能将其扶正······
建设中的深中通道,28米粗的管子打入40米深的海床,顶部的抓手就是夯锤,几百个桶围成圈
至于吹沙填岛,70米水太深了,我以为是不现实的。以前开玩笑说,伊朗控制波斯湾,干脆从陆地上填海,填过去吧,反正就80米深···40公里长,伊朗海岸是高原,直接挖土填,留个口子收过路费····估计世界会疯。
所以,个人以为,钻爆法,矿山法,都应该排除。当然,隧道里面的隧道,例如连接通道,马头门,还是用钻爆法,矿山法开挖。
沉管隧道
珠港澳大桥的施工方法,难度大,精度要求高
一个管的重量就超过航母
注意一点,珠港澳大家的沉管隧道是单一公路隧道,这一段好像是80米长,重量应该在十万吨,超过一艘航母的重量,在附近岛屿上建设一个制造工厂,制造好了之后,用驳船运到位置,进行沉管作业,这种抗腐蚀的混凝土技术还挺高。
一般需要用抓斗挖泥船/耙吸船在海底挖槽,平整,验槽,海底挖槽需要水下旋挖破碎抓斗,和陆地上不一样的是,海里有洋流,水流有时候就会破坏挖好的槽,需要重新清槽,珠港澳大桥修建的时候就遇上这问题,海里就有水流,具体怎么解决这问题,公开资料没查到。
安装精度要求很高,需要复杂的监控措施。
珠港澳大桥需要潜水员下去进行一些辅助作业,例如测量观察,但是台湾海峡水深70米,这种深度属于特种潜水员作业,作业时间,减压都是很大的问题,并且长期作业,能够进行这种深度作业的潜水员真的不多,潜水员的作业时间都是受限的,说不定需要在水底搭建潜水员作业平台,甚至进行饱和潜水作业。全世界能进行饱和潜水作业的也就几个国家,可能国内只有军队潜水员能饱和潜水。(饱和潜水,即下水之前在高压气仓内加压,让氮气在血液里达到饱和,因此能够进行百米甚至数百米的潜水,但是下水,上来都需要一个周的准备时间,但是能在水下长驻)
记得韩国的世越号沉船吗?30米神的作业动用了100多潜水员,不过吐槽一下韩国,韩国招标打捞的时候,说必须整体保持姿势出水,保护遗体,好,这咱理解,但是招标上说水底是深深的淤泥,容易挖掘·····这是完全胡说八道,可以说世越号完全就是在一块岩石上····最后,韩国给的船体重心和实际位置完全不同····
珠港澳大桥沉管隧道6.7公里,33个沉管作业。
要是按照这个规模算,130公里要是用沉管隧道作业,差不多800多节管子,这个工程量,太吓人,我都怀疑,全中国有没有那么多特种潜水员,再对比一下这个工期···
因为能够运输这么大管子的驳船,半潜船,本身就不多,而且高精度安装深度。这个难度堪称变态级。
如果在考虑海底挖槽的工程量,几乎是不可想象的。
我严重怀疑,台湾海峡能用沉管法施工的可能性,经济性,另外,我也怀疑沉管隧道的耐久性,珠港澳大桥设计寿命100年。
另外,预计2024年通车的深中通道,结构几乎和珠港澳大桥一样,毕竟都在伶仃洋里,水深也相当,应该略深几米,也是两座人工岛,30多节沉管,不过那个沉管更宽,更大,还是钢外壳的。
第三,盾构工法
这个在地铁隧道中常见,即用盾构机像虫子一样从地下钻过去
种花家的盾构机,几乎已经是世界最强,盾构机前面开挖,泥水平衡或者土压平衡,将土石运输出去,后面隧道安装管片,组成隧道,修建速度比较快。
后面的管片都是组装安装的,管片和隧道壁之间,需要注浆/二次注浆,防水施工,工法很成熟。对比沉管隧道,盾构法用到的超大部件是比较少的。他不需要人工造岛,没有几千几万吨的沉管,因此不需要变态级的大吊装。
盾构有个好处,就是深度对造价影响不大,你十几米,和几十米造价区别不大,反正在地下钻。
城市修建地铁管线,一般都是好几段同时开挖作业,最后对接,地面上留几个竖井口,对交通的影响比较小。
用来修海底隧道,只需要从两头在地下打通过去,像台湾海峡,最终的海底隧道可能在海底一下百米深,水平面一下200米,从陆地上大斜坡直接过去。需要的施工人员要比前两种要少很多。
至于对于地震的抗震性能,埋深越大,抗震性能越好,所以我认为盾构隧道地下深埋,要比沉管隧道抗震要好,因为地震三波,在表面上的面波破坏力更大,这对躺在海底的沉管隧道不利,在一定深度下,只有纵波和横波。
盾构的隧道,管节是拼装的,能够承受的形变要更大一些,并且设置变形缝,只要不漏水问题不大,台湾地震带,对盾构的隧道影响是可以解决的。
但是吧,目前还是有很多问题不好解决。
第一,铁路公路两用隧道,有没有这么大直径的盾构机还不一定,这三个隧道同时施工,难度很大
不过要是有大型异型盾构机,就可能一次施工,不知道还能不能制造出来。不过我认为这个技术问题反而是最容易解决的。
三圆盾构机,一次性就能钻出这么大的隧道,效率很高。地铁修建过程中,盾构机一般一天作业速度为20米,这样双向掘进每天大约40米,大家可以算算130公里大约多久能挖通,怎么样都在7年以上。
但目前盾构机大约一次性掘进只能10公里左右吧,再远就很难,台海隧道要求一次性能掘进70公里,这个技术要求就十分变态了
难度在什么地方,例如电力供应,数十公里,这是一条高压输电线路,就不太容易铺设,其次运出废土,运进去管片,通风,等技术难题。毕竟数十公里这些事情难度系数就很大。
其实吧,还有个问题不得不考虑,那就是测量问题,你总不能两边开挖最后对不到一起去。
在陆地上,哪怕是几千公里的铁路线路,无数隧道,分很多段修,最后都能误差很小的接起来,而盾构两边开挖的精读要求更高,还有,130公里,地球是圆的····我工程测量当年差点没及格,这地下几十公里的工程·····激光测量,我是不知道能不能做到·····
单方向70公里的作业面,人员进出就不容易。不过如果深度更大一点,例如海底以下150米深,我认为就可以差不多完全屏蔽海水的影响
根据的我的理解,如果现行盾构机只能行进10公里,那么没隔十公里,应该扩张隧道,形成一个大空间,可以采用冰冻法注浆施工,这样封闭水的效果好,扩展的大空间形成一个中转平台,这样排出的沙石,管片周转,另外也可以假设输电线路,安装大型变压器,另外也可以形成排水泵接力站。同时将原来盾构机撤出,注浆加固,然后重新开启盾构,进行接下来10公里开挖。
以后这个空间可以作为临时停靠区。
但是,既然国家已经规划了,个人以为,未来采用盾构的方式可能性要大。另外一旦盾构的技术能够做到这么长距离的施工,未来可能另外一些超级工程也会使用,例如从青藏高原穿越昆仑山脉修建水渠到大西北····
把技能点都点到盾构上,似乎要比前两种容易,另外有一种声音认为,只修高铁隧道就好了,放弃公路。
目前最长的隧道大约是18公里,130公里的隧道,开车是个什么滋味,就不太清楚了,隧道开车的压力其实挺大的。我走胶州湾隧道的时候就感觉精力太集中。容易疲劳。隧道开车其实很难受,130公里,不敢想象。其次,公路隧道的事故一般会比较严重,130公里,出个交通事故,头疼死。所以单独高铁隧道,就简单一些。
我们修建台湾海峡海底隧道,可以借鉴的工程就是英法海底隧道,穿越英吉利海峡的隧道,当时采用的是全断面掘进机的方式,(我们习惯把土层里面开挖的机器叫盾构,岩层开挖的叫掘进机,两者不同之处在于土层有压力,需要“盾”平衡,即土压平衡/泥水平衡,掘进机要比盾构机简单,就是一个开挖转盘)
英法海底隧道全长50公里,工期七年,铁路,公路,主要是那个地方的岩层太好了,硬度合适,简单一些的掘进机就可以使用,很多技术可以借鉴,要是台湾海峡地质也是这样就容易多了。
当然,这么大的工程,所需要的资源几乎是倾全国力而为之,建成之后将是一个奇观。
当年的万里长城就给北方异族带来很大的震撼。
最后提一句,发达的交通网能够阻止分裂,例如印度,印度为啥没分裂,我想与印度的铁路网有关,毕竟当年英国留下的铁路网还是相当规模的。
古代皇帝,例如明朝的朱棣,将不稳定的藩王分封在离京城不远的山东,朱高炽,为的就是你造反的时候,我打你方便。从京畿到山东,一马平川,历史也证明朱高炽造反很快被剿灭。反而像项羽这种把刘邦分封到蜀地,才是错误的。
发达的交通网络,使得解放军从中央腹地到边陲地区时间更短,费用更低。从另外一个角度上看,这意味着国家整体军队规模不需要太多。中国在西藏铁路修好之后对印度的震慑,交通网齐全了,分裂就特别难。
这也是国家当年修建珠港澳大桥背后的考量
14亿人口,对应两百万解放军,这个比例已经是很小的。美国三亿人口,大约对应140万美军
不过未来真要是修建台湾海峡海底隧道,不用想,这么关键的设施,肯定交给解放军把守。
话说回来,台湾回归大陆,从地缘政治上讲,对国家安全太有利了····
琼州海峡海底隧道,渤海大连烟台隧道,台湾海峡隧道,这三大举世瞩目的工程,如果真的能实施完成,不是吹牛,后世两千年都得骄傲······
这是世界历史上最强大的国家才能干的事。
一代人有一代人的使命,未来一百年,中国人的使命就是建设强大的文明,其所达到的成就足以照耀后世几千年,形成华夏文明历史上闪耀的灯塔。
如同2000年前的汉唐盛世,强大的文明照耀华夏两千年,无论后世如何山河破碎,分崩离析,但是总有人会想恢复汉唐盛世图景····这也是中国总是能够恢复大一统国家的历史动因,也是华夏文明不亡的原因。