‘壹’ 说说隧道是怎么建成的
就竖拆好比英吉利海峡的海底隧道,是从陆地上向前挖掘,然后利用机械撑起洞穴,以防止隧道有坍塌之险,直接瞎贺从海底这这一端通向对岸余神枣。
‘贰’ 波士顿大隧道的过程
“大隧道”,这条美国历史上投资最为巨大的高速公路,诞生在一个坚定的高速公路反对者的头脑中。
1970年的一个晚上,两位麻省理工学院校友在波士顿一间咖啡馆会面。弗瑞德瑞克·塞尔沃斯,波士顿市的交亮锋通顾问,由于他的坚定反对,他的校友、高速公路建筑承包商比尔·瑞赫德刚刚丢掉一大单生意———穿越波士顿城的95号州际高速公路,以及把波士顿已有的几条高速公路串连起来的城市环线建设。
塞尔沃斯所在的城市素有反对高速公路的传统,因为高速公路曾给这个城市带来灾难。
1950年代,为提供更多的就业机会和实现全国快速交通体系,“高速公路总体规划”在全国铺开。联邦政府和州政府以9∶1的比例为各地的高速公路路网建设提供资金,各种高速项目在全美“高速”展开,因而漏洞叠出。
在波士顿,糟糕的高速公路带来的可怕影响,集中体现在“中央干线”上。这是一条从南到北纵贯东波士顿的高架桥高速公路:没有紧急停车带,出入口和急转弯过多,交通事故频发,设计日流量75000辆车的路面,日后每天要负担20万辆车的通行。噪声、尾气、烦躁的司机、缓慢蠕动的机动车,每天要在这条双向6车道的高架桥上共存10个小时以上。100英尺宽的路面从40英尺高的地方投下巨大阴影,阴影里是停车场、地下通道和流浪汉聚居的地方。人们轻易不愿从这条外表面被漆成绿色的高速公路下穿过。他们叫它“绿色怪物”,又管它叫“波士顿的柏林墙”,因为它把拥有往昔光辉岁月的海滨社区圈在一隅,割裂了它与城市中心的联系。
塞尔沃斯是出生在海滨社区的第三代意大利移民。他爸爸是瓦匠,奶奶不会说英语。为了修“绿色怪物”,塞尔沃斯的奶奶被限期10天之内搬离,她的房子是被“绿色怪物”夷为平地的2万座民宅中的一座。铲土机摧枯拉朽搬推倒民宅的画面一直清晰地印在塞尔沃斯的脑子里。
1961年,塞尔沃斯从麻省理工学院毕业,拿到了市政工程学的硕士学位,他走出校门之后不久,即进入政府的交通管理部门工作。那个年代的年轻人普遍认为,穿城而过的高速公路割裂了城市,带来噪音和污染,是制造贫穷和社会偏见的工具。1970年代,95号州际高速公路和城市环线开建的消息传来之后,受社区牧师之邀,塞尔沃斯等几位哈佛出身的律师、经济学家和社会活动家一起担任了社区反高速公路组织的“智囊团”。他们联合社区内各个阶层的居民,成功地把拟建的95号州际公路移到波士顿城以西8英里处。在高失业率的1960年代,这么做有相当的政治风险,之所以能够成功,与波士顿市以及麻省首扮的行政长官都反对高速公路的进一步扩张密不可分。但“绿色怪物”作为一个没有办法改变的错误依然存在,塞尔沃斯对它的厌恶溢于言表,称它“丑陋并导致社区衰败”。
瑞赫德理解校友的心情和处境。但他仍希望在波士顿找到新的商业机会。他在餐巾纸的背面涂鸦并开玩笑说,依你们波士顿人对高速公路的厌恶程度,你们应该把“中央干线”埋进地下。 几天后,塞尔沃斯在“绿色怪物”阴影下走过,瑞赫德的话像火柴一样在他的脑海中擦亮:如果真能把“绿色怪物”埋入地下,不仅能解决交通问题,还能把割裂的城市重新缝合在一起,而又不用搬敬芹晌迁居民。
当时,塞尔沃斯正在参加由麻省行政长官弗兰克·萨哲召集的交通问题研究小组。这个小组有工程师、经济学家、律师、环境学家等各种专业背景的60名成员。议题之一是如何解决“绿色怪物”带来的各种棘手问题。对此,小组成员提出了改建“绿色怪物”的入口处口、设立公交专用车道等若干建议。但这些建议都是小修小补,无法根本解决问题。在一次小组会议上,塞尔沃斯提出了把“绿色怪物”埋入地下,并修一条穿越波士顿湾的海底隧道以缓解通往洛根国际机场的交通压力的设想。
这个大胆的设想让小组成员眼睛一亮。这个设想还能提高“中央干线”附近的地产价格,吸引更多的旅游者,解决就业,让城市获得更多的营业税,让今天的波士顿与它往昔光辉的滨海岁月续接在一起……看上去,它天生是一个“政治正确”的项目,有获得各利益相关群体好感的潜质。
塞尔沃斯回到社区去游说民众。在反对95号州际公路的日子和在东波士顿当市长的时候,他在社区里积累了大量的人脉和盟友。
在成功地获得民意基础之后,塞尔沃斯又成功地说服了代表波士顿选民的参议员托马斯·飞利浦·欧耐尔。他的支持是“绿色怪物”改造工程获得联邦财政支持的关键。
与此同时,困扰改造工程的一大技术难题也有了答案。1982年,在意大利发展成熟的“灰浆墙”技术被介绍到美国。这是一项把预制件推入地下而避免在地表大规模开膛破肚的技术。
然而,在技术链条向前推进的时候,政治链条却出了问题。联邦高速公路管理局和总统罗纳德-里根都反对改造工程,理由是费用过高。然而,麻省和波士顿的政治家们最终利用选票杠杆,获得了国会的支持,从而扳倒了总统的否决。
1987年,“中央干线隧道工程(Central Artery/Tunnel Project)”获得了联邦政府的财政支持。按照规划,工程人员要用10年的时间,花费26亿美元,把7.8英里长的“绿色怪物”变成一条双向8车道的地下高速公路。因为巴拿马运河叫“大沟(Big Ditch)”,人们管这条即将兴建的地下高速公路叫“大隧道(The Big Dig)”———最后这个工程用了26年时间,花了150亿美元。 “1950年修建绿色怪物的时候,我们没有反抗,因为我们觉得无法改变政府的决定。到了修‘大隧道’的时候,他们鼓吹工程将带给我们什么好处,而我们更想知道的是:为此我们将忍受什么。”挖掘在距离南希·卡茹索家50码远的地下100码处进行,为了减轻施工带来的震动,施工方在她家的床垫上装上了特制的弹簧。
卡茹索是社区组织“北部海滨社区中央干线委员会”的创始人。“委员会”要求施工方设立专职的环境监测员,并开通一条24小时的热线,处理施工给居民带来的麻烦。
“我们是通情达理的人,不提不可能实现的条件。”卡茹索“通情达理”的条件,是要求受1969年颁布的联邦环境法的保护。这项法令规定,任何欲获得联邦财政支持的公共工程在开工之前必须提交一份“环境影响评估报告(EIS)”:从交通、空气质量、噪音和震动、能源、经济影响、视觉、历史遗迹、水质、湿地和水路、植物和野生动物等十方面,分析一项工程可能给环境带来的负面影响,以及减少负面影响的应对措施。从1983年到1991年,“大隧道”工程的监理方和建设方提交了三个版本的“环境影响评估报告”。
每个版本的报告都被打印成册,放在公共图书馆、超市、邮局,供公众取阅并提反馈意见。之后是为期一天的听证会和为期一个月的公众再评议。
1990年,“大隧道”公布的长达500页的《环境影响最终评估报告增补本》共吸引了175条口头评议和99条书面评议。参与评议的团体五花八门,“麻省之友”、“美国机动车联合会”、“中央干线地区商务委员会”、“火腿山公民俱乐部”、“波士顿建筑师协会”、“自行车不自燃骑行俱乐部”。资金充裕的团体会雇佣建筑师,就他们不满意的出入口和通风建筑提出替代性方案。财力不雄厚的团体则到公共图书馆翻阅几十年间的市政档案,为自己的主张寻找论据。
“与其把‘绿色怪物’送入地下,还不如把波士顿垫高便宜。”在漫长的设计阶段,“大隧道”的反对者、麻省议员巴尼·弗兰克说了这么一句尖刻的俏皮话。塞尔沃斯一度成为专栏作家和脱口秀节目冷嘲热讽的对象。
“论证这样一项工程的可能性就像论证一场战争的可能性。”波士顿的一位地方官员说,这样的公众参与“无异于把一块大象肉投进弱肉强食的丛林”。
然而塞尔沃斯坚持认为,公众参与是公共工程的本质。为了防止公众参与的成果因市及州行政长官的换届选举化为泡影,塞尔沃斯把最有建设性的几条建议写进工程规划里,因为规划书是受法律保护的。 塞尔沃斯始料未及的是,日后他会栽在公众参与上。
查尔斯河上的桥,作为城市的北大门,南岸是波士顿城,北岸是哈佛和麻省理工所在的剑桥镇,要满足交通流量的需求、河两岸社区的美学标准、联邦环境法案对于环境指标的要求,这座桥的设计方案迟迟不能确定。
当塞尔沃斯提出第26个方案———Z方案(之所以起名Z,是因为规划方希望这是最后一个方案)的时候,如果想让这座桥按工期及预算完工,公众参与的环节就不得不大大地压缩。如若不然,已经对高额投资不满的联邦政府将有可能缩减对“大隧道”的财政支持。
所以在Z方案提出一年之内,塞尔沃斯及他所在的规划小组没有公布利于公众理解的设计三维模型。1年之后,工程即将动工之际,三维模型图被公布出来。那是一座分为6层的桥梁,每一层都有出入口,为了跟这些错综复杂的出入口配套,河两岸需要堆起巨大的漫坡。
《波士顿环球报》对Z方案进行了长篇系列报道。反对者说Z方案是“建在左一个右一个斜坡上的”、“巨大的”、“毫无生气的”、“高速公路组成的乱线头”,一旦Z方案变为现实,查尔斯河上就多了一座长城,而新英格兰则添了一座史上最丑陋的建筑。
塞尔沃斯解释,Z方案是预定工期和预算下最好的方案。但反对的声音仍如潮水般涌来。
《波士顿环球报》记者彼得·豪采访了查尔斯河两岸的若干位居民。丹·金说,Z方案将是矗立在他们社区背后的丑陋影碑。停车场老板瑞驰德·高德博尔德则抱怨,Z方案将征用他的一块地产。
公众对Z方案的反对,扩大成对“大隧道”工程的反对。“区域交通委员会”主席邓·基非尔德在《波士顿环球报》上撰文,称“大隧道”好比用电钻钻开波士顿的肠胃,并把动脉、血管、肌肉和内脏一起扒出,而在这个过程中,波士顿将陷入昏迷。
Z方案因为反对派的意见沉入水底,其代价是工程延期和预算攀升。直到1994年,人们终于找到各方均能满意的方案时,因延误工期带来的损失已达2300万美元。
在此期间,随着与自己政见相同的民主党州长迈克尔·卡斯离任,塞尔沃斯也离开了麻省交通顾问的职位——1978年到1982年,因为迈克尔·杜卡斯离任,塞尔沃斯也曾告别过“大隧道”和他的顾问职位。只不过,这次离任后塞尔沃斯没能再回来。
面对投资如此巨大的公共工程,政治人物的耐心远远不及规划师有耐心。几乎每一届波士顿或麻省的行政长官换届都会带来对“大隧道”的质疑、审视,从而造成工程的停顿,当然,也使工程有了修改缺陷的机会。
“如果你想‘公众参与’这个环节,就肯定要花时间要花钱。对查尔斯河上的这座桥来说,花费是值得的。因为我们得到的是一座美丽的城市地标式的桥梁,而不是一个几十年的遗憾。”11月8日,麻省公路管理局最近一位主席马修·阿莫瑞乐在接受采访时,对本报记者说。 1980年代,塞尔沃斯担心麻省相对弱小的公共建筑部门没有足够的实力承担起“大隧道”的建设。
塞尔沃斯把工程全程承包给了私立建筑承包商,贝司塔尔和派松·伯瑞格豪夫。
这两家私营建筑公司都是有百余年历史的老字号,有修胡佛水库、在沙特阿拉伯建设一座26万人口工业城市等大型建设项目的经验。因为长期包揽大型工程,两家公司跟政府部门有极为密切的关系。两家公司的高级管理层不乏在政界和商界的旋转门间自由穿梭之辈,里根内阁甚至曾任命贝司塔尔的高层管理人员担任国防部的官员。观察人士认为,以这两家公司作为“大隧道”的设计和建筑商,有助于这项“巨无霸”工程获得持续的联邦资助。
麻省州长威廉·威尔德对私立公司的信任程度更甚于塞尔沃斯,在他的任期内,路政局对工程的监管力度大大减弱。直接导致了工程之后出现的各种质量问题。
1991年,塞尔沃斯离职之后,新任共和党州长任命了自己的交通顾问吉姆·凯若萨特。吉姆·凯若萨特素有一意孤行、欺压承包商、藐视联邦官员的名声。《华尔街日报》对其“独特的管理方式”进行调查,结果却发现吉姆领导下的“大隧道”工程瞒报了数十亿美元的开销。
当时是克林顿的任期,交通部部长罗德尼·斯莱特称:“大隧道财务丑闻是对有85年清白历史的联邦和州共建高速公路项目的无耻背叛”。吉姆·凯若萨特被停职。作为惩罚,联邦政府对“大隧道”的财政支持削减至85亿美元,而按照以前的约定,联邦政府将承担建设费用的90%。
与此同时,联邦政府颁布了一项法令,取消了联邦高速管理局对大型公共交通项目定期进行成本分析的规定。在这项法令的保护下,尽管麻省的审计员在“大隧道”工程开始两年之后就发现了一笔2300万美元的资金浪费,建筑商却一直被免除追究任何责任。
吉姆的解职并不能改变所有的问题。2002年,美国规划协会发布研究报告,大型公共基础设施十有八九超过预算,但平均而言,超额28%,“大隧道”超过预算300%。“‘大隧道’是一个第三世界工程,因为这么离谱的超预算只能出现在第三世界。”这份研究报告称。
2002年,学公共管理出身的马修·阿莫瑞乐担任“大隧道”监理方麻省路政局的主席。在他的任期内,开工11年的“大隧道”正在遭遇财政、塌陷、渗漏等多起公众信任危机。
对于超预算的原因,阿莫瑞乐给了一个或许太过轻松的解释:“‘大隧道’时间跨度很长,当初做预算的时候没有把通货膨胀的因素考虑进去。”事实上,工程严重超预算有至少三方面的原因:技术挑战带来的费用攀升;“公众参与”带来的决策过程缓慢;行政当局对于工程的监管不力。 “大隧道”是一个过于庞大的工程。从1985年开始,整个工程的设计时间持续了12年。在这12年里,没有专业背景的普通人要想象这一工程的全貌,无异于盲人摸象。
与“大隧道”在地下出现的种种尴尬相比,阿莫瑞乐似乎更愿意向别人介绍地面上的情况。按照《环境影响评估报告》,“大隧道”建成以后,地表75%将为开放的绿地和社区活动场所覆盖,以实现把被交通垃圾侵占的土地归还给市民和把割裂的城市缝合起来的初衷。阿莫瑞乐任职的2002年,“大隧道”的地下工程已经接近竣工。而在地表工程中再度加强公众参与的比重,将是化解公众信任危机的好方法。
在规划图上,7.8英里的工程沿线被分为23个小块。每一块在规划中留作何用,都在波士顿的门户网站上公之于众。
为了拓宽大家的眼界,麻省理工学院城市规划系和波士顿电视台第5频道组成报道小组,到巴塞罗那、旧金山、曼彻斯特等濒水城市采集成功的城市规划案例,把它们介绍给公众。对于每一块地具体该如何使用,不同的群体有不同的主张。
“波士顿绿色联盟”主张尽可能多的绿地;建筑师则更希望用建筑真正地把“中央干线”两边的城市缝合起来,他们认为保留一条带状绿地等于在不断地提示人们分隔的存在;由“中央干线”沿线业主们组成的“干线商业委员会”则希望在该地区引入博物馆、图书馆之类的文化机构;社区园艺协会想建一个玻璃温室,但他们没有足够的钱。
“当时有很多争论,这块地该不该给一个没有足够资金的组织去经营,还是应该把它变成能赚钱的经营用地?最后我们决定把这块地给园艺协会,因为我们确实有建一个‘冬季花园’的计划,并希望把这个花园交给农业或植物组织管理。当然,让一个非营利机构在短时间内筹措起一大笔钱是不现实的。但是如果我们给他们10年、15年,他们或许就能筹集到这笔钱。在这期间,在社区里一直有一块干净的、未被建筑物占据的地归他们使用,他们可以在那里做一些季节性的展示,直到他们筹集起足够的钱去建玻璃温室。最终,我们的城市拥有了它想要的冬季花园。”阿莫瑞乐在接受采访的时候,对本报记者说。
阿莫瑞乐曾数度参加在波士顿英语学校等地组织的“社区创意对话”,听取社区居民的建议。
“在东波士顿有一座废弃的火车机车修理厂,有些地产商想把它改建为画廊,但居民们更愿意拿它来做社区活动中心。我们听从了居民们的意见。”阿莫瑞乐说,这样的建议他们共采纳了几百条,其中不乏在部分路段增加通向“大隧道”的出入口这样以百万美元为单位、提高工程造价的建议。
事实上,“公众参与”环节的花费占整个工程造价的四分之一——37.5亿美元。其中因听取公众意见、缓解工程带来的多种不良影响而新增项目的费用,是30亿美元。其他公众参与花费还包括:举办听政会、开展调查等。
在大家争论不休的时候,2004年7月26日,麻省和参议员爱德华·肯尼迪及其家族签署了一项秘密协定,将“大隧道”之上的一系列公共绿地命名为“罗丝·肯尼迪花园路”,以纪念在波士顿北部港口出生的肯尼迪家族的女家长罗丝·肯尼迪。而爱德华·肯尼迪已在私底下同作展览装置的表兄商量如何设计这条花园路。
这让《波士顿环球报》的记者罗伯特·坎贝特担心,为绿植覆盖而又缺乏与周边社区必要联系的“罗丝·肯尼迪花园路”会作为无家可归者和瘾君子出没的新的“绿色怪物”。但毕竟,这里已经不再是以前的那道阴影了。
‘叁’ 海底隧道是怎么造的
海底隧道大可分为海底段、海岸段和引道三部分。其中海底段是主要部分,它埋置在海床底下,两端与海岸连接,再经过引道,与地面线路接通。通常来说建造海底隧道还要同时在两岸设置竖井,安装通风、排水、供电等设滚衡备。
海峡像一道天堑将大陆与大陆,大陆与海岛大戚做,海岛与海仔耐岛之间隔开,这给人们的生活、旅行带来许多不便。于是,人们设计建造接通海峡两岸的海底隧道。
目前,全世界已建成和计划建设的海底隧道有20多条,主要分布在日本、美国、西欧、中国香港九龙等地区。从工程规模和现代化程度上看,当今世界最有代表性的跨海隧道工程,莫过于英法海底隧道、青函隧道和日本对马海峡隧道,中国厦门翔安隧道、中国青岛海底隧道和中国厦门海沧海底隧道。
‘肆’ 挖隧道用什么机器
有以下几种:
1、盾构机是一种使用盾构法的隧道掘进机。盾构的施工法是掘进机在掘进的同时构建(铺设)隧道之“盾”,它区别于 敞开式施工法。
国际上罩伏顷,广义盾构机也可以用于岩石地层,只是区别于敞开式(非盾构法)隧道掘进机。而在我国,习惯上将用于软土地层的隧道掘进机称为(狭义)盾构机,将用于岩石地层的称为(狭义)TBM。
2、传统的矿山法,是采用钻爆法开挖和钢木构件支撑的施工方法。
3、隧道掘进机法。它是装置有破碎岩石的刀具,采用机械破碎岩石的方法开挖隧道,并将破碎的石碴传送出机外的一种开挖与出碴联合作业的掘进机械,能连续掘进。
4、盾构法(Shield)是一种钢制的活动防护装置或活动支撑,是通过软弱含水层,特别是河底、海底,以及城市中心区修建隧道的一厅裂种机械。在它的掩护下,头部可以安全地开挖地层,一次掘进相当于装配式衬砌一环的宽度。
其他方法:
新奥法:是新奥地利隧道施工方法的简称,它是奥地利学者在长期从事隧道施工实践中,从岩石力学的观点出发而提出的一种合理的施工方法,是采用喷锚技术、监控量测等并与岩石力学理论构成的一个体系而形成的一种新的工程施工方法。
盾构机特点:
泥水式盾构机是通过加压泥水或泥浆(通常为膨润土悬浮液)来稳定开挖面,其刀盘后面有一个密封隔板,与开挖面之间形成泥水室,里面充满了泥浆,开物陆挖土料与泥浆混合由泥浆泵输送到洞外分离厂,经分离后泥浆重复使用。
隧道施工--网络
‘伍’ 中铁十四局运用德国盾构技术攻克南京长江隧道工程
中铁十四局如何运用德国盾构技术攻克南京长江隧道工程呢,下面中达咨询招投标老师为你解答以供参考。
在水下隧道工程中,采用近15米超大直径盾构机施工的项目,我国仅有三个:已经建成的上海长江隧道、上海中上路隧道和南京长江隧道。从技术含量看,南京长江隧道是技术难度最高、水土压力最大、地质条件最为旅运复杂的深水隧道。南京长江隧道左右线施工,采用的是两台德国海瑞克公司生产的泥水平衡式盾构机。每台盾构机有3万多个大小零部件,总长134米,总重近4000吨。一共分几十船从德国运到南京,又动用了200多辆超大型货车才运到工地。其中刀盘直径达14.93米,相当于5层楼高,重达400多吨,是目前国内盾构机刀盘整体下井实例中重量最大的。这两台当今世界水下隧道施工最先进的大型综合设备,是配镇穗十四局集团斥资7亿多元,专门为南京长江隧道量身定做,称得上是让水下隧道一次成型的钢铁巨无霸。攻克世界级技术难题这两台泥水平衡盾构机,要在南京长江隧道中成功运用,需要破解六大世界级技术难题:14.93米的刀盘直径是当今世界上直径最大的盾构机之一;隧道最低点水土压力高达0.65兆帕,居世界同类隧道之最;隧道在江底穿越淤泥、粉细砂、砾砂、卵石和风化岩等,地质情况极为复杂;强透水层占总掘进长度的85%以上,为国内外罕见;覆土厚度远低于盾构隧道常规安全埋深要求,构成高风险超浅埋段;掘进距离长达3公里多,在石英含量高的砂层中盾构机刀具磨损系数是软土地层中的10倍以上。十四局集团建设者面对的这些技术难题都是全新的挑战,国内外尚无成功经验可以借鉴。因此,专家断言南京长江隧道堪称长江流域水下工程施工难度最大、科技含量和风险性最高、挑战性最强的工程项目。在建设单位南京长江隧道公司的组织和专家组的指导下,十四局集团对德国技术进行引进消化吸收再创新,破解了诸多重大技术难题,创下了成型隧道不渗、不漏、不裂的工程奇迹。南京长江隧道工程技术难度世界罕见,可以说盾构机每向前推进一米,都面临着许多难以预知的风险和困难。十四局集团组成了包括6位院士、30多位国内顶尖专家的专家团队,为工程保驾护航。如此众多的技术精英为一座隧道把脉,在我国工程建设史上也是绝无仅有。超大直径盾构机能否安全破门入洞,是决定始发成败的关键因素。为此,指挥部对洞门周围的连续墙加强支撑,对前方18米土体采用全断面旋喷加固,为防止前方因覆土厚度不足产生盾构机上浮,又延伸了37米的半段面旋喷加固。同时,为确保洞门破除及始发安全,在全断面加固的基础上,还采取了2米厚的冷冻墙加强方案,实现了双保险。为使盾构机按轴线顺利滑移,科技人员通过改造轨道,安装了4条滑轨。严格控制焊缝精度,严防刺渣损伤盾体,避免了相互咬合,使盾构机按精确的轴线前移。洞门密封,关系到泥水建仓和浆液封堵的成败。他们通过改革传统单一使用橡胶帘布的方法,既让密封圈和洞门吻合,又使盾体通过时刀具不划破帘布。确保泥水仓及时建立,防渗防漏,压力平衡。同时,还在帘布后边增设了1.5毫米厚的弹簧钢板,采用压注高分子聚合材料封培卜堵,使帘布和钢板同时发挥作用,达到密封效果。盾构推进时,技术人员综合冷冻、解冻、拔管和泥水仓内压力等数据参数,密切关注和检测各类数据系数,决定推力和速度。按照泥水循环分离、掘进、严格管片安装的程序,环环相扣,稳步推进。指挥部联合上海超级计算机中心,对南京长江隧道施工中的关键技术点进行分析。通过采用超级计算机模拟施工事故的可能性,通过三维可视化仿真,对多种施工方案和施工参数进行比较分析,评价施工方案的优缺点,从而帮助选择最佳施工方案和参数。洋设备与长江水土的艰难融合2008年5月16日,左线隧道盾构机扬子二号成功始发。盾构机成功始发后,紧随其后的是如何安全穿越超浅埋段、水塘段、长江大堤和城南河。超浅埋段,上方覆土厚度仅为5.5米。施工中通过对地表沉降、水位监测、土压测定和土体位移监测等设立多个观测点,反复观察、分析和判断,制定及优化施工方案。并联合北方交大科研人员进行覆土劈裂的静动态试验,利用传感器对地面动态和土体多次进行检测,使得盾构机掘进时泥浆配置、压力设定和水土压力吻合,实现安全快速通过。2008年8月,右线盾构施工进入复合地层,推进至1316米时,掘进受阻。十四局集团指挥部分析判断可能是刀具出了问题,但德方坚称不是因为刀具磨损影响掘进。指挥部就此组织召开了5次专家论证会,积极会同国内外专家和海瑞克公司工程师分析原因,经过反复商讨会诊,确认是因刀具磨损过度所致,随即着手解决刀具修复问题。盾构机刀盘上共有225把刀具,其中71把可在常压下更换,其余刀具则要通过高压进舱的方式更换修复。这项作业从未有过先例,被业内视为一项世界性的尖端技术难题。在6倍大气压的高压下进舱作业,国内外罕见;而要在如此高压下进行焊接和切割等动火作业,更是史无前例!2009年2月14日,来自德国北海公司的26名顶级潜水员和指挥部员工一起,在高气压条件下修复了刀盘刀具,这一世界级难题成功告破!因高压环境下作业人体承受能力所限,潜水员在舱内的有效工作时间每天不足3小时。每次进入高压舱前,要进行30分钟左右的逐级加压,工作40分钟后必须返回减压舱,再经过近4个小时的逐级减压,才能走出工作舱。这样的过程与神舟七号航天员进出舱原理相似,但潜水员承受的压力变化,是航天员的5倍。新型刀具的研发使用,也是值得一提的得意之作。在进入卵砾石地层后,左线的掘进也受到了严重的影响,2008年9~11月的月平均进度仅有70环,检查和更换刀具耗费了大量的时间。十四局集团指挥部联合国内外多家刀具制造商,共同研发适合复合地层的新型刀具。经过充分研究改进,反复试用对比和检验,最终采用的改进型刀具对卵砾石地层非常适应,使用寿命已达到原刀具的10倍以上,工作效率大为提高,确保了大量卵砾石地层的顺利通过。实践出真知,对海瑞克公司的技术,建设者相信但不迷信,力求将德国先进技术与长江水土完美融合。在充分调研论证的基础上,他们大胆创新,总共进行了39项技术改进。盾构机零配件的国产化代用也取得很大进展,不仅节省了时间,而且降低了成本。管片生产是盾构隧道质量保证的前提,其精度要求国际上一般为1毫米,抗渗性和耐久性要求严格,生产工艺复杂,质量控制标准相当高。南京长江隧道的管片生产被列入国家863计划,其精度误差要求控制在±0.5毫米,是混凝土的顶级产品。负责管片生产的第五项目部,回忆起那段峥嵘岁月,仍是感慨唏嘘:没有任何施工经验,凭着一张平面照片,就开始开发工装设备;进口模具设计上有缺陷,只能自主改造,试产时最多要调整20次;一个钢筋笼有1900多个焊点,焊接工艺要求高,队伍来一批走一批,给多少钱人家都不干……。凭着一股越是艰难越向前的勇气,凭着一种不破楼兰终不还的精神,第五项目部走上了自主创新之路。吹尽黄沙始到金!经过不断的探索、试验、改进和创新,他们终于掌握了管片生产技术。2008年11月13日,十四局集团指挥部第五项目部管片预制厂,鞭炮礼花震天炸响。随着最后一罐砼注入管片模具,南京长江隧道所需的30430块管片,提前48天圆满完成,合格率100%,实现了成品管片的高强度、高精度、高抗渗的目标。经德国VMT测量公司用扫描检测的方法检测,管片实际成品测量精度在0.3毫米,是目前为止精度最高的混凝土制件。德国专家声称:这是我见过的世界上最好的管片!日本专家赞叹说:你们用车床加工的精度,制造出了一流的混凝土产品。
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‘陆’ 世界上很多秘密军事基地都修建在山中,把山体挖空,是怎么做到的二战就有吗听说当时德军在本土就有
一、做洞口
随着时间的推移,专家和科学家们积极研究纳粹时代的秘密隧道,希望能了解当年希特勒为何建设这个巨大的工程。
‘柒’ 开凿隧道的技术有哪些
人们为了发展经济,克服重重困难去征服和改造大自然。为了适应交通运输的需要,尤其要满足远途运输的需要,人们铺设了地面铁路。后来,由于地面交通运输过于拥挤,铁路伸向空中,修建了高架铁路,又伸入地下,铺设了地下铁道。为了在山区铺设铁道,人们不畏艰险,开凿了大量隧道,使铁道能通行无阻。
最早的铁路隧道是美国纽约市布鲁克林街道下的地铁隧道,它建于1844年。这是世界上首先使用带通风管道的隧道,也是首次使用明挖法施工的隧道。但在崇山峻岭中要挖隧道只能使用暗挖法。
随着科学技术的不断发展,开凿隧道的技术也日新月异。意大利人索迈勒发明了冲击式凿岩机,它以压缩空气作动力,使隧道开挖速度提高了3倍,这是挖掘隧道工程中由人工凿眼向机械化转化的里程碑。美国人首先发明并使用电钻及炸药爆破技术来开挖隧道,可以说,美国是世界上现代化隧运激道开挖技术的发源地。
从此,许多新的开凿工具和卓有成效的爆破技术相继发明,并一直沿用到现在。
我国是世界上铁路隧道数量最多的国家,也是每年修建隧道最多的国家,平均每年约建隧道120座。到80年代末,已建成并投入使用的铁路隧道已达4800座以上。铁路隧道数量仅次于我国的国家是日本,约有3850座。
此外,人们研制并修建了缆索铁路斜坡隧道,作登山之用。最长的一条建在奥地利,隧道内可通行一对缆索铁路客车。
为征服大自然,英国人决心在伦敦泰晤士河下修建水底隧道。法国人早于18世纪中期就提出同英国人共同修建英吉利海峡隧道的设想。现在这个设想已成现实。这是一条双管海峡隧道,隧道雀空全长49.26千米,其中有37千米位于海底40米深处。两条隧道直径都是7.3米,可通双层列车。一条供巴黎至伦敦的客、货车通行,另一条供穿梭列车通行,专门载运乘汽车穿越海峡的人员及车辆。在两条隧道间,每隔375米设有一条直径4.5米的服务隧道与两主隧道相通。这是为解决通风和维修而设的。从巴黎乘火车至伦敦,由原来5个小时(包括轮渡)缩短为3个小时,每年客运量达2000多万人次,货运量约为2600千吨。这是欧洲迄今为止最大的一项土木工程顷悄瞎。
日本修建的青函隧道是世界上最长的海峡隧道之一,全长53.85千米,海底部分长23.3千米,最深处离海平面240米。
在水下开凿隧道,辅设水底铁路,在勘探、设计、施工等各方面难度都远远超过在地面辅设铁路。我国虽然尚未开凿过水下隧道,但在西南等多山地区,地形复杂,为发展当地经济,我们的铁道工程部门和人员发扬了大无畏的精神,克服了罕见的困难,在我国修建铁路隧道的数量占了世界第一。
‘捌’ 二战最壮烈越狱:600战俘1年偷挖百米隧道,逃亡时却发现短了3米
《肖申克的救赎》这部电影,估计很多人都看过,电影里的男主角叫安迪,原本他是一名银行家,却被指控枪杀了他的妻子及其情人,被判无期徒刑,意味着他的余生都巧饥将在肖申克监狱度过了。然而,安迪并没有向命运低头,入狱20年来,他持之以恒偷偷挖了一条隧道,最后成功越狱。可以说安迪是幸运的,他用毅力和恒心,挖出了通往外界的自由之路。
图:《肖申克的救赎》男主角—安迪
然而,在二战期间,就有一群非常不幸的越狱者,他们把隧道挖通后,当爬到隧道口伸出脑袋时,才发现足足短了几米,直接被探照灯包围,全部暴露,接下来等着他们的会是什么呢?
这个不幸的情景发生在二战时期德国的“拉夫特3号集中营”,其位于当时德国的西里西亚省萨根镇(现已属波兰),这里离柏林很近,只要2小时的车程。该战俘集中营是二战时期纳粹德国1942年建立的,占地24公顷(240000平方米),由德国空军高层直接管控,其被重氏姿视程度也显而易见。
图:“拉夫特3号战俘营”实景照片
被关押在这里的战俘几乎全是盟军的飞行员,7500多名美国陆军航空官兵、2500多名英国空军飞行员和约900名其他盟军国家的飞行员,数量多达10940名。纳粹德国在这座监狱的管理方面,完全遵守了《日内瓦公约》,对待这些盟军战俘也十分宽容。除了提供不错的伙食,还有啤酒供应,里面的设施也还比较完善,有一个大花园,一个游泳池,还有一个图书馆和剧院,每个监区都还有运动场。为关押在这里的战俘提供了还算是比较丰富的业余活动空间和项目,这一点还是比较人性化的。
图:战俘们在运动场踢足球
当然,纳粹德国也考虑到了囚犯会越狱逃跑的问题。德国选择这里作为战俘营,也是由原因的,并且从多个方面来防备囚犯挖隧道越狱,主要有3个措施。第一、为了让监狱警卫更好的观察是否有隧道,于是把关押囚犯的屋子建在高出地面0.6米的地方;第二、监狱所在地是属于松软的沙质土地,一旦挖隧道就会出现塌方,另外,挖出来沙土是黄色的,如果倒在地上也很容易被看守的警卫们发现。第三、监狱四周安放了大量的特制麦克风,挖隧道发出的响声很容孝核返易被测量到。除此之外,战俘营还有重兵守卫,德军派了800名荷枪实弹的士兵来看守巡逻。里里外外的防范措施,都给德国人增加了自信,因此他们认为这里不会有人能越狱出逃。
图:监狱里面的德军警卫
但是,人的潜力是无限的,特别是渴望自由的战俘们,他们创造了几乎不可能的奇迹,在客服各种困难下,挖出了出逃的隧道,还不止一条,是三条隧道。英国空军中校罗杰是越狱的谋划者和领导者。大家按照罗杰的周密计划,开始偷偷挖隧道。1943年初,命名为“汤姆”、“哈利”、“迪克”的三条隧道开挖,这样一来,即使守卫发现了其中一条隧道,肯定不会想到另外还有2条,后来的事实也证明了这一点。
图:英国空军中校罗杰被俘前
按照罗杰的计划,他打算带领200人从集中营里逃跑出去,越狱人数如此之多是前所未有的,这需要一个强大的严密的组织共同来完成,为了配合这一次的越狱行动,战俘们都竭尽所能地贡献出自己的一份力量。找到隧道的入口和挖掘隧道的工具是整个出逃环节最为重要的,经过仔细的观察和严格的筛选,最终确定了3条隧道的入口,都是非常隐蔽且不易被发现的地方。锡制的奶粉罐,勺子和灯具把手则成了挖掘工具,这些都供应得较多,数量上满足了挖掘所需,也为隧道的成功挖通提供了保障。
图:监狱供应给战俘的奶粉罐
由于监狱是建在沙质土地上,防止隧道坍塌也是重中之重,于是战俘们把床板拿来作为隧道支撑,随着隧道越挖越长,就需要更多的床板来支撑,最后竟达到了4000个床板,因此许多战俘不得不将床铺改为吊床。为了不被麦克风探测到挖隧道的声音,隧道设计在了离地9米的深处,洞口则是一个0.6米直径的正方形,每条隧道还安装了气泵等必要设施。挖出来的土怎么处理呢?战俘们用的方法和《肖申克救赎》里的安迪一样,他们把毛巾和内裤做成装土的袋子,然后把装满土的袋子隐藏在大衣里面,散步的时候把土洒在隐蔽的角落或者花园里面,一年下来,搬运的土达到了100吨以上。
图:战俘们在花园中种植趁机倒土
为了能成功出逃,越狱后在德国的地盘上生存,战俘们严密配合,分工明确,有人负责制作大家越狱后需要穿的普通服装,有人专门做假证件,有人负责储存食品等等。战俘们还通过其他方式,弄到了地图、邮票、指南针等必须品,很多都是从德军守卫那里用香烟和巧克力换来的。
1943年9月,德军守卫发现了“汤姆”的入口,隧道的挖掘被迫暂时停止,直到1944年1月才恢复了“哈利”的挖掘工作。2个月后,“哈利”隧道完工了,整个隧道长达110米,前后花了1年的时间,参与挖掘的战俘达到600多名,没有任何一个人向德军告密,这也算是一个奇迹了。
图:“哈利”隧道图
隧道完工后,战俘们一直在等一个出逃的时机,大约一个星期后的周五,这天晚上没有月亮,越狱行动开始了。然而,此次行动并不顺利,当年的3月非常寒冷,隧道出口被冻住了,花了90分钟才打开。紧接着,晚上10点半左右,第一个战俘才成功钻出隧道口,不幸的事又来了,原来设计隧道出口是在监狱外的森林中,而实际出口离森林还有3米多远,这片地方是没有遮挡的开阔地段,如果有人出现,警卫塔的哨兵立马就会发现,原计划每小时逃60个人,现在被迫改为每小时逃10个人。出逃过程中,隧道又出现了塌方,又花了近1个小时才修好。出现这么多状况和时间上的耽误,到凌晨4点半,钻出隧道的只有76人,第77名出逃者不幸被德军哨兵发现了。
图:战俘营的警卫塔
德军哨兵立刻发出警报,钻出隧道的76名战俘疯狂的奔进了森林,地上的冰雪太厚,战俘们步履维艰,又迷失了方向,没有找到去火车站的道路,只好躲在树林和田地里。紧接着,德军下令开展地毯式的搜寻出逃者,出动了大批的警察和士兵,抓回来了包括罗杰在内的73人,只有3人成功出逃,幸运的是,他们3人都活到了战后。
图:3个逃生者战后合影
德国人被这次大规模有组织有策划的越狱行动惊动了,希特勒对越狱事件也大为恼怒,命令手下大开杀戒,杀一儆百。其中被抓回来的50名战俘被公开处以死刑,幸存下来的只有23人,之后他们被关押到其他监狱。
二战以盟军的胜利结束,盟军并没有对这次大规模屠杀战俘的事件置之不理,而是清算罪行,18名纳碎党刽子手被判处绞刑和无期徒刑。
图:战后的纳碎党刽子手受审
此次越狱事件堪称二战中的传奇,尽管结果不理想,但战俘们的英勇不屈和持之以恒,一直被人们传颂至今,有关于他们的书籍和纪念馆等也非常多。1963年7月,美国还以此事件为原型,拍摄了电影《大逃亡》,以此来纪念英勇不屈的盟军官兵们。
‘玖’ 工业革命时期,德国铁路建设有何特点
德国第一次工业革命中一个及其显着的特点是,铁路建设和重工业是发展的首要支柱。在这一时期,德国的铁路建设和重工业出现了更加猛烈的发展势头。
首先,基于以下两方面的主要原因,铁路建设以更加迅猛的速度发展:第一,在德国,铁路投资的回报率相当高,资本家们因此竞相投资于铁路建设。19世纪60年代,各铁路公司的分红达到10-20%。第二,各邦整府为了军事目的积极从国库中拨巨款修筑铁路,从而使修筑铁路的资金有了进一步的保证。据统计,在1845年左右,德国仅有铁路3280公里,1860年时达到 11633公里,1870年时更达到19575公里。在19世纪50年代,德国较大城市之间的铁路线还彼此不相连接,到19世纪60年代,德国境内各主要铁路线已经开始相连,而且形成了较为密集的铁路网。
铁路建设对钢铁的需要,带动了煤炭、钢铁等重工业的快速增长。对此,我们可以直接从它们的产量增长中得出结论。1850-1870年间,德国的煤炭年产量从670万吨猛增至3400万吨,生铁产量由21万吨增加到了139万吨,大大超过了每10年翻一番的速度。
铁路建设的最大功绩在于直接或间接地促进了第一次工业革命中作为主导工业产业的钢铁、煤炭等重工业的发展,因为在铁路建设的过程中形成了一个独特的工业。人们必须制造轨道、机车、扯皮,选定路线,开挖隧道和修建桥梁,而这种建设需求大大拉动了钢铁、煤炭、机器等工业部分的强劲增长。
‘拾’ 大海里面全都是水,海底隧道是怎么修建的
海底隧道修建的方式很多,比较多是盾构法、掘进法以及沉管法,基本上都是借助机器直接完成的。从国家的海底隧道建造就知道,国家的科技发展真的很快,当我们还傻傻以为需要人潜水去挖掘的时候,其实基本上都是机械化修建为主了;海底隧道的建造有好很多种,最重要还是根据海水的流动情况来判断最好的修建方式。
海底隧道建造的方式很多,但大多数都是借助机器完成。