荷蘭三角洲工程

荷蘭三角洲工程

荷蘭三角洲工程是迄今為止世界上最大的防潮工程。工程建設地點是荷蘭西南部的韋斯特思爾德的新水道口上。世界上最為壯觀,也是最大的防潮閘門在荷蘭建成不是偶然的。荷蘭位於西歐,瀕臨北海,全境地勢低洼,河流縱橫,渠道交錯,堤壩密布,全國面積近5萬平方公里,其中有1/4位於海拔1米以下,長期以來,荷蘭人民與海潮、水患鬥爭,依靠修築堤壩保護其生存和發展。如果沒有這些防潮堤壩,當大海潮來臨時,“半壁江山”將落入水下了。

簡介

荷蘭三角洲工程荷蘭三角洲工程

荷蘭三角洲工程(DeltaProject)亦稱三角洲工程(DeltaWorks),荷蘭語作Deltawerken。

三角洲工程是迄今為止世界上最大的防潮工程。工程建設地點是荷蘭西南部的韋斯特思爾德的新水道口上。世界上最為壯觀,也是最大的防潮閘門在荷蘭建成不是偶然的。荷蘭位於西歐,瀕臨北海,全境地勢低洼,河流縱橫,渠道交錯,堤壩密布,全國面積近5萬平方公里,其中有1/4位於海拔1米以下,長期以來,荷蘭人民與海潮、水患鬥爭,依靠修築堤壩保護其生存和發展。如果沒有這些防潮堤壩,當大海潮來臨時,"半壁江山"將落入水下了。

50%的荷蘭人生活在海平面下,在水患的威脅之下,他們是如何安居樂業,如何發展經濟的呢?包括三角洲(Delta)工程在內的一些重要水利工程功不可滅。

1953年,荷蘭發生了一次歷史罕見的特大洪水。堤壩被毀,海水倒灌,致使約20萬公頃土地被淹,死亡1800人,經濟損失重大。洪水過後,大片土地已不適宜耕作。災後,荷蘭政府開始醞釀、實施Delta工程。該工程位於荷蘭西南部萊茵河、馬斯河、斯凱爾德河三河交匯入海處。荷蘭人在鹿特丹以南的海灣之間修建了一系列水壩、防洪壩。

1953年一次特大的水災造成了超過1800人的死亡,10多萬人疏散,當局意識到必須建造一個防禦建築來抵禦,所以後來政府一致通過了《三角洲法案》,從而為三角洲工程奠定了基礎。整個工程包括12個大項目,1954年開始設計,1956年動工,1986年宣布竣工並正式啟用,共耗資120億荷盾。一些海灣的入口被大壩封閉,使得海岸線縮短了700公里。

荷蘭在實施這一工程時,運用了其在水利建設方面取得的新的科研和技術成果。為保護該地區的一些海生動、植物不受工程影響而消失,在興建東斯凱爾德(Oosterschelde)海灣8公里長的大壩時,採用了非完全封閉式大壩的設計方案,共修建了65個高度為30至40米、重18000噸的壩墩,安裝了62個巨型活動鋼板閘門。

三角洲工程(DeltaWorks)是世界上最令人印象深刻的建築物之一,因此還曾獲得“世界第八大奇蹟”的聲譽。這個水利工程系統保護荷蘭不受風暴巨浪的襲擊,改善了當地的水平衡。

該項工程不但技術複雜,而且施工難度也很大。有人將其比作“登月行動”。三角洲工程使荷蘭西南部地區擺脫了水患的困擾,改善了鹿特丹至比利時安特衛普的交通,促進了該地區、乃至全荷蘭的經濟發展。

工程背景

工程方點陣圖工程方點陣圖

荷蘭史稱“尼德蘭”(Niederlande),意為“低洼之國”,全國四分之一的土地低于海平面,礦產資源極其貧瘠,甚至修路築壩的沙石都要進口。但是,荷蘭位於萊茵河入海口,面向北海、背負歐洲大陸腹地,是北大西洋航路和歐陸出海通道的交叉點。荷蘭利用得天獨厚的區位優勢,以海運和海外貿易起家,通過海外不等價交換和赤裸的殖民掠奪,乃至罪惡的奴隸貿易,完成了資本原始積累。17世紀中葉,荷蘭煊赫一時,號稱“海上馬車夫”,阿姆斯特丹成為當時的世界海上航路中心和壟斷海外貿易運輸的世界第一大港。

世界第一大港鹿特丹的崛起和“萊茵夢地”沿河產業帶開發。鹿特丹為荷蘭的第二大城市,貨物吞吐量和貨櫃運量均居世界十大港口之首,被稱作世界最繁忙的港口,平均不到10分鐘就有一艘海輪進出港,每年還要接納30多萬艘內河船及駁船。

鹿特丹市座落在荷蘭西南部萊茵——馬斯河三角洲,為南荷蘭省省會,人口55.5萬,也是包括22個市、鄉、鎮在內並擁有103萬人口的“萊茵夢地”(即萊茵河口)城鎮集聚體的中心城市,水陸面積270平方公里,其中港口占地100平方公里,被稱為“帶城市的港口”。萊茵河進入荷蘭境內一分為三,中間一支的各個河段分別被稱作下萊茵河、萊克河新馬斯河。新馬斯河由東向西將鹿特丹市區分作兩半。另一條源頭在法國的馬斯河進入荷蘭叫舊馬斯河,從南緣如曲臂挽抱鹿特丹。夾在新、舊馬斯河之間的鹿特丹南城由許多河心島組成,後來成為鹿港的主港區和工業集聚區。

鹿特丹的世界第一大港和“歐洲門戶”地位奠基於19世紀60年代。13世紀時它還是萊克河支流鹿特河口堤壩上的漁村。15世紀新航路的開闢和地理大發現以後,世界海運和貿易重心由地中海轉移到北大西洋沿岸,先後崛起了葡萄牙里斯本、西班牙塞維爾、荷蘭阿姆斯特丹和鹿特丹、英國倫敦等世界級商港。從此,北大西洋航線成為世界最繁忙的航線。19世紀德國完成產業革命和實現工業化之後,萊茵河成為世界最繁忙的內河航線。處在這兩條航線交點上的鹿特丹由此獲得了崛起之機。但是,鹿港靠自然河道入海,由於三角洲河床不穩,經常改道,使鹿港至北海口約30公里的直線航距最長迂迴繞遠達150多公里,甚至還出現過出海通道淤塞,中斷航運的情況。1866——1872年,荷蘭花費6年時間鑿穿海岸沙丘,建成從鹿特丹到荷蘭角全長33公里、深15米的人工航道——新航道,1885年再度加深,由此一勞永逸。新航道使鹿特丹獲得了北海眾多海港中的鶴立地位,萊茵河沿岸水運物資的3/4都是經鹿港河海轉接,被稱作“歐洲門戶”,將歐洲內陸和沿運河經濟區牢牢鎖定為自己的經濟腹地。

鹿港以新航道為主軸,港池多採用挖入式,雁列於主航道兩側。港區建設由上游向下游、由北向南、由東向西、有近市區向大海延伸,現包括北岸港區、南岸港區、伯克特港區、歐羅波特港區和20世紀70年代後與馬斯弗拉克特工口工業開發區配套的新港區,水深從6.8米(接納內河船舶)到22米,新港區水深28米,可泊54.5萬噸超級油輪。適應洲際遠洋運輸船舶大型化和專業化(液貨運輸採用超大型油輪、什雜件貨運輸貨櫃化)的發展趨勢,按功能分設乾散貨、貨櫃、滾裝船、液貨及原油等專用和多用碼頭。

鹿港實行“保稅倉庫區”制度,吸引外國廠商在保稅倉庫寄屯待沽轉口貨物,貨主可在保稅區內對貨物再進行加工裝配和分包等。寄屯期只付倉儲費,進入荷蘭銷售的則要補交關稅。美國日本等國的廠商把鹿港作為對歐出口產品的再加工車間和商品分檢配發中心。

鹿港集疏運系統由港口鐵路、公路、內河、管道和城市交通系統及機場連線,構成為一個有機的系統,它內連各港區碼頭,緊接港口工業區和市區,遠通歐洲綜合交通管網。港口作業高度機械化、自動化,效率極高,礦石鏟斗一次能鏟30噸並通過傳送帶直接卸在存貯場,從30萬噸油輪直接將原油輸到煉油廠只需要20個小時。包括管理人員在內的港口員工大約14,000名左右。導航由雷達鏈組成,指揮調度中心設在新航道北岸西端的荷蘭角。物流信息化程度極高,貨主託運貨物所處位置和地點的即時信息隨時可調,保障“門到門”流程準確及時與萬無一失。港口與城市靠兩座步行橋、一座鐵路橋和一座公路橋,以及3條隧道相連,市區和近郊大橋中斷為起合式橋,可供大船通過,建隧道一是為船暢其行,二是為節省因河面寬闊、引橋較長導致的建設和拆遷成本。

直到第二次世界大戰前,鹿特丹市仍是運貿一體的單一型經濟結構,工業基礎薄弱,僅有的一點工業主要是面向城市服務的食品加工業和為航運服務的船舶維修業,但擁有水工建築技術和水利技術的獨特優勢,甚至連英國也要聘請荷蘭人作為水工和水利建設專家。此後,鹿市發揮這一優勢,發展造船業和水工產品製造業,海上拖輪、挖泥船、浮吊、勘探船、海上鑽井平台等特種工具船,大型閘門、橋樑構件、沉井等水工製成品等傳統製造業,獨樹一幟,舉世聞名。戰後荷蘭利用50年代的世界“廉價石油”時期和自身海運大國的比較優勢,發展大規模的石化工業,鹿特丹迅速崛起為世界三大煉油基地之一,Shell(殼牌)、BP(英國石油)、ESSO、海灣石油等世界跨國石油壟斷公司在鹿特丹都建有煉油基地。鹿港還是歐洲油氣管道運輸網的起點樞紐,並在萊茵夢地工業區建設中發揮了區域經濟中心的作用。西起北海沿馬斯河向東延伸到多德雷赫特市,形成了一條綿延50公里的沿河石化工業帶,主要生產合成橡膠、人造樹脂、化纖原料、塑膠農藥化肥、油漆、顏料,以及日用精細化工產品。雖經70年代兩次石油危機衝擊,但工業帶產品以出口為主且附加值極高,大進大出、高進高出,上漲成本轉嫁給了最終消費者,生產者並無大傷。因此,該工業帶經濟成長速度和就業率明顯高於荷蘭其他地區。發達的工業、貿易和航運業促進了金融、保險、信息服務等第三產業的發展。鹿特丹服務業占就業的70%以上。作為國際貨物集散中心,鹿特丹還成為國際糧食、棉花、木材、熱帶水果和礦物油等大宗商品交易中心,國貿大廈商賈雲集,僅大型批發公司即超過200多個。交易需要信息及時準確,鹿特丹據此又成為信息港。

鹿特丹港口建設和沿河工業帶開發,政府干預功不可沒。像這樣世代持續、投資巨大的系統工程,沒有政府高瞻遠矚的規劃和立法,以及巨額基礎設施投資,如岸線使用法、港口和城市發展用地法、投資促進法,不需要占用深水岸線的工業活動外遷政策等,如果僅靠市場驅動簡直不可想像。國家干預主要不是直接投資,而是政策上賦予港口建設當局在法律和規劃範圍內的土地利用權和稅收優惠,以港養港、以港建港。隨著港口工業區和沿河工業區規模不斷擴張,土地緊張、環境惡化勢所難免。如城鎮之間的隔離“綠心”被工業蠶食,水質污染,空氣濁化,清理航道挖出的污泥堆積如山等。這些原因導致城市人口離心遷移,通勤人口激增又加重了公共運輸系統負荷和塞車現象的發生。經濟、社會和環境生態協調平衡發展向荷蘭政府提出,必須通過在更大範圍內的區域開發,增強可持續發展的能力,富有圍海造陸傳承的荷蘭人制定了“三角洲工程計畫”。

主要項目

荷蘭三角洲工程荷蘭三角洲工程

1、建築33公里共5道攔海大壩,徹底根治海水倒灌;

2、攔海大壩上建高速公路,改善後開發的澤蘭省與鹿特丹市的交通連線,作為澤蘭經濟開發的先行和鹿特丹集聚過度的人口和產業向南擴散的軸線;

3、封閉狹長海灣,通過海水淡化,為萊茵夢地工業帶提供新的工業和生活水源;

4、把一部分灘涂改造成為工業和民用住房發展用地;

5、開闢旅遊度假區、水上運動區;

6、發展淡水漁業和養殖業。

隧道施工法

圖1 荷蘭5條沉埋隧道位置圖(1978年)圖1 荷蘭5條沉埋隧道位置圖(1978年)

穿越河流、入海口和運河修建隧道的基本方法有三種。①盾構法:這種方法日前盛行於英國;②乾燥法:修建大型的臨時攔水壩(其長度恰好超出河流寬度的一半),在河床上就地灌注,有一個時期採用"乾燥"建築法;③沉埋法:利用船塢分節建造隧道節段,然後將隧道節段運至工地沉埋。第三種方法特別適合於荷蘭的鬆軟地層,目前那裡用此法大量施工,同時這種方法還在美國(用鋼殼)、比利時、西德、加拿大、古巴、法國、日本等國廣泛使用。

荷蘭由於地勢平坦,不得不使用這種施工法,大部分陸地低于海平面;加之,極其鬆軟和困難的地層,即達完全能用掘進機,造價也非常昂貴的。荷蘭皇家工程學會隧道工程組提出在荷蘭召開座談會專門討論三角洲的隧道工程問題。

圖2 一座千斤頂平台沉放隧道管的工作情況圖2 一座千斤頂平台沉放隧道管的工作情況

荷蘭位於北海、萊茵和馮斯兩河的三角洲。菏蘭是個傳統的航海國家,自中世紀起,遠洋和內河航運就一直在這個國家的生活中起著十分重要的作用。也許正因如此,荷蘭隧道施工最顯著的特點就是使用大型浮運結構物。荷蘭是個典型的三角洲國家,國內河流、海灣、運河縱橫交織,加以人口稠密,因此公路、鐵路、管線路須在多處穿越水道。荷蘭已建並正在建造許多隧道,不但通過內河航運的河流和運河,而且通過遠洋輪船(包括一些巨型油船和散裝貨輪)的航道。要解決水陸交通的不一致性,不論從經濟上還是從環上境,還是沉埋隧道吸引人的。施工方法的選擇除少數例外,對航運的障礙減到最低限度。

荷蘭修建的第一座水下隧道是鹿特丹地區的馬斯河隧道,於1942年開通,荷蘭人主活中愛騎腳踏車是一個主要因素,他們有了一座自己的隧道。這是第一座用沉埋法修建的綱筋混凝土矩輕形截面隧道。矩形截面比圓形斷面經濟,但直到發明了噴砂技術,可在隧道管下方和沉埋溝底填充一層承載砂子以後,這種型式才有可能使用。

馬斯隧道修建以來,荷蘭又用沉埋法修建了10座公路隧道、一座鐵路隧道、一座地下鐵隧道,以及3座管線路隧道,預計在今後幾年中至少還需再修建9座公路、鐵路隧道。從第一座沉埋隧道修建以來,技術上的主要發展是:使用更長節段,節段間連線密封防水,基礎鋪設使用流砂法。沉埋法不僅可用於修建公路、鐵路隧道,還可修建小直徑的管線路隧道,其橫截面可採用圓形,而是材仍為鋼筋混凝土

計畫

荷蘭三角洲工程荷蘭三角洲工程

荷蘭皇家工程學會隧道工程組主席、國家公共工程部的A,格萊倫工程師在介紹沉埋隧道設計時告訴代表們,荷蘭22座竣工的或正在修建的水下隧道,有15座採用了沉埋法。並討論了設計的影響因素:隧道的幾何形狀、截面大小、縱剖面和水平定線以及施工方法的運擇。若按地形的要求,隧道的平面布置可採用曲線。例如:用沉埋法修建的德萊赫隧道採用了平面上800米的半徑,在修建中還發現必須加寬車行道一側的淨空,以便駕駛員的視野在安全行車方面不太受到很大的限制。

有時還可能選用就地灌住法施工。首先將一大半的水道封閉,在堤壩或板樁的掩護下進行隧道開挖。竣工拆除防護設施,船隻從己成隧道之上通過。另外一半工程如上述施工方法進行。若河流全部斷面都需要流水,或水上交通項繁,則不可能採用此法施工。此法造價高昂,因此不如沉埋法經常採用。

另外一種方法叫做盾構開挖法,但有兩個缺點:①隧道的圓形斷面不如矩形斷面經濟;②隧道埋入必須較深,於是也較長。如採用沉埋節段法,水下部分用節段必須離開工地製作;一般是在由堤壩隔水的乾船塢內進污。節段制好後,船塢充水,隧道節段施至施工地點準備沉放。節段製作的地點不一定要靠近隧道,這對於缺少施工場地的都市地區是求之不得的,並且還可避免地下水位下降造成的危害。

船塢充水前要將每節節段的兩端裝上隔水板。浮運的節段在預定地點用一種臨時壓艙物(通常在節段內裝水罐)沉下,以後臨時壓艙物再換以永久壓艙物(通常在未來的車行道路面下灌注素混凝土)。

由於在萊茵河(Rhine)、默茲河馬斯河(Maas)與斯凱爾特(Schelde)河人口稠密的三角洲地區加高堤防既困難又代價高昂,因此計畫用水壩將荷蘭南部與澤蘭群島連線起來。這些方案與水壩的組合被稱為三角洲計畫
第一項工程
第一項防波堤工程在靠近Krimpen的HollandseIJssel河,建設於1958年。這緩解了荷蘭西部Randstad地區中心的危險。VeerseGat與Zandkreek的築壩工程完工於1961年,創造出了VeerseMeer湖。
Haringvliet水閘
三角洲工程包括眾多水壩與堤防;將大量水排入萊茵河也同樣需要水閘。因此,在Haringvliet建造了排水閘。這些水閘於1971年開始運作,共有17個開口,每個寬約56.5米。BrouwershavenGat的Brouwers水壩於1972年完工。
Oosterschelde防波堤
為了防止在荷蘭產生過多淡水區,防波堤水閘通常保持開放狀態,只有在極高的風暴潮中才會關閉。這是全世界最大的建築物之一,建造花費了55億荷蘭盾,於1986年10月4日開放。
尼爾傑水世界(NeeltjeJans)
在一個與水如此親密接觸的國家中,發現水世界也就不足為奇了,其中的兩座建築物為這個基本元素的所有方面提供互動式展示。在這裡,由NOX建築師設計的“H2O”是一種流動建築,由14個橢圓形空間的變形而構成,延伸出65米的長度,似乎提供著抵禦外力的能力。
一旁與它密切相連的是KasOosterhuis廳,是對廢棄的貨櫃進行雕塑創作,較低的部分在海平面以下半米處。

治理方案

荷蘭三角洲工程荷蘭三角洲工程

(1)東斯海爾德(EasternScheldt)閘壩。該閘壩橫跨東斯海爾德河,是一座擋潮壩。河口被小島分居3個口門,寬度分別為180、1200m和2500m,最大深度45m,大壩全長9km。三個擋潮閘共長2800m,共設63孔,每孔寬45m,於1986年竣工。

(2)費爾瑟(Veerse)擋潮閘。該閘位於東斯海爾德閘壩之南,東面有贊德克列克(Zandkreek)閘壩。兩閘壩之間形成一個22km2的淡水湖。贊德克列克閘壩設有泄水閘排泄洪水。兩座閘壩分別於1961年和1969年竣工。

(3)布勞沃斯(BrouWers)擋潮閘。該閘位於赫雷弗靈恩河口。上游有赫雷弗靈恩(Grevelingen)閘壩。兩閘壩之間形成110km2的封閉水域。這兩座閘壩分別於1978年和1983年竣工。

(4)哈靈水道(Haringvliet)擋潮閘壩。該閘壩位於哈林水道河口,口門寬4.5km,壩長3.5km,閘長1km,共設17孔,每孔寬56m,於1971年竣工。

(5)荷蘭斯艾瑟(HollandseIjssel)擋潮閘。該閘位於鹿特丹新水道的支流荷蘭斯艾瑟河口,為單孔閘,跨度為80m,裝有垂直提昇平面閘門。另還設有一座船閘,以維持關閘擋潮時通航。該擋潮閘於1958年竣工。三角洲水道上的其他3座閘壩是沃爾克拉克(Volkerak)閘壩,由一座4孔節制閘和3座22m×300m的船閘組成,1970年竣工;菲利浦(Philips)閘壩,1986年建成;牡蠣(Oester)閘壩,1986年建成,也設有船閘。

本工程使防潮堤線縮短了700多km,提高了防潮安全保障和標準;可有效控制和管理三角洲水道,防止鹹水入侵,改善了水質和減少了泥沙淤積,能更合理地利用水資源,更好地保護生態環境。在閘壩施工中,採取了現代化技術。如東些耳德閘的閘墩,淨重18000t,用特製運輸船浮運至現場水面,然後沉放就位。地基預先經過特殊處理,挖除10多米厚淤泥換清沙石,振實整平鋪上二層反濾墊。寬56m的哈林費萊特閘,在閘墩上設有倒三角形預應力梁,使海、河兩側的壓力傳至三角形大梁後再傳到閘墩。菲利浦閘中設有利用鹹淡水密度差設計而成的鹹淡水分隔系統,防止船閘運用時鹹水入侵和淡水流失。

基礎工程

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鹿特丹公共工程局的G.普蘭特瑪工程師提醒大會,萊茵、默茲、斯凱爾特三條河流入海口有歐洲金三角洲之稱。這些低洼地實際上是人為的,因為它們是按照預定計畫修建的。最初這裡只是一片鹽水湖,即一片沙丘圍起的鹽水――這大約是在一萬年以前形成的。流向這片鹽水湖的河流,天長日久,在湖中沉積了層層粘土;此外還形成多層的厚泥煤土。海水水位升高,而鹽湖的底逐漸下沉。粘土和泥煤土層的總厚度最後增至20米,這些地層往往是非常鬆軟的,形成的地層就是隧道施工人員遇到的那種地質條件。

普蘭詩瑪探討了選擇橋樑還是隧道間的困難問題,並指出:必須考慮以國際慣例為基礎的法規,航運、公路、鐵路交通的要求,現場施工技術的可能性,以及財政、計畫、環境等方面的問題。這些方面並不是都可以用經濟衡量的。在決定方案時,財政問題和尤其是工程造價是舉足輕重的。存在問題和不便處,有時稱為社會成本,仍應給予足夠重視。

根據歷史的原因,荷蘭的水上交通與陸路交通比較仍占主導地位,橋樑管理人員仍屬航運部門。但鐵路橋問世以來,事清起了變化,因為火車得按時刻表運行,有時還受到國際協定的制約,船隻通過開啟橋時,當列車正在橋上運行,船隻必須停下等侯。因此,解決問題的辦法不是採用無墩的高橋,就得要採用隧道,以便不影響船隻隨時通過。隧道修建技術的發展很大程度上使隧道造價降低,所以高橋和隧道的造價差額不再是影響決策的因素。從環境的觀點上,隧道還有一個優點是“看不見”的。

節段的製作

節段的製作節段的製作

荷蘭法工部Ch.J.佛斯工程師強調指出。沉埋隧道的修建程式多少是理想的,因為大部分是平行作業,還有不少是重複性的。這就是說,整個工程較簡單,易於控制,很少會出現錯綜複雜的情況。在施工程式的其它部分引起一些嚴重的於擾的機會也就很少。製作隧道節段只需要一聽船塢,而且這往往又是現成的,因為船塢可多次使用能為修建數座隧道服務。1965年修建的海尼諾德船塢最初是為海尼諾德隧道製造節段的,以後又為四座隧道服務。其他投資是比較低的,包括臨時隔水板、臨時連通井、壓艙水箱以及沉埋設設備(浮鯨、絞車和控制塔)的投資較小,其中一些設備可多次使用。

這種方法不僅對修建水下隧道適用,而且還很經濟地適用於陸地。例如在開一條鹿特丹捷運隧道修建中,先打板樁在其間開挖一條溝槽作為交通道,然後沉埋隧道的節段。節段沉放法施工與常規法是有區別的,因為它需要結構物尺寸準確、防水嚴密。先灌注底板,然後同時灌注側壁和頂板。使模板適合隧道的形狀,木板面安放在很堅固的鋼支架上。所制的節段要儘可能長,短的節段要增加節數,需要增多隔木板,以及其它因素,其造價就增高,沉埋隧道的節段浮起後,當已經平衡和裝配沉埋塔,浮鯨以及其它重複使用的設備。等沉放的節段要錨固在防波堤上。荷蘭史蒂文工程公司的萬·羅昂恩工程師說明了隧道節段先在施工的船塢內建成後在指定位置沉放之前,節段必須經過浮運的過程。

拖運前先要進行實驗室試驗,確定拖運時在節段上的作用力,可接下列公式計算:式中:A――節段的暴露部分(垂直於水流)r――水的比容 V一相對速度R一摩擦係數。相對速度即相對於堤岸某定點的節段浮運速度和水流速度之差,在固定的斷面內通常為1.5-3(或4),情況不利時還會更高。摩擦係數取決於節段形狀,象吃水深度和水深之間的關係,水流的截面大小之類的因素也有影響。拖運過程中應特別注意節段離開船塢、支流、河灣和沉放溝槽.摩擦係數有時可能很高,以致於某些活動應預先計畫,安排在特殊的漲潮期間,這對於整個拖運計畫都可能有影響。研究如何操縱節段通過困難地帶可先在實驗室進行模型試驗。

隧道的節段運到沉放的溝槽,需轉向,與隧道軸線重合,而隧道軸線往往會直於河道的中心線。另一問題是當接近最終位置時要減速,節段給拉模型試驗確定的型式外,用牢固的鋼絲繩錨碇,還要用拖船定位。拖運節段所需的功率按照下列因素決定:與水流用對速度有關的摩擦力;正常潮汐變化所影響的流速變動;以及駕駛所增加的馬力。駕駛、效率又安全對航運局來說,損失一節節段不如堵塞航行的影響重要,結果是製造了一種拖船的結構,具有根據實驗計算所得的最小理論數據的2-3倍的功率。節段拖運前也可能要疏浚一條運輸航道。回聲測量用以建立沿最深河槽拖運的最佳路線。

工程進度表是根據正常潮汐情況安排的,困難水域必須在漲潮有利時候通過,在計畫中應給予特別注意。因此,工程進度是靈活的,為工序落後耽誤時間留有餘地。在運輸和沉放中,航運可能會受到阻礙,因此,工程進度表必須預先公布。
沉放程式。水流、河床截面、水的比重、浪,當然還有水的深度是影響沉放的主要因素。V.L.摩爾納工程師指出了這些因素是如何影響沉放節段的方法。由於沉放工序是基本的和比較危險的,大部分是在水中進行的,盡簡單地和迅速地完成是明智的。必須很快避免航運的干擾,並在情況變化前掌握潮期,否則多半會變成壞的情況。隧道節段懸掛在許多浮鯨或頂起的工作檯上,通常利用水為壓艙物,沉至預定的位置。節段沉放要垂直向下,分成許多小的距離,要放在已沉下的節段之上。臨時支承和千斤頂用來調整高程。水平位置是用固定在河床底部的或浮鯨(或平台)的鋼絲繩定位。浮鯨或頂起的平台上的絞車可保證非常準確的水平移動。接近預定位置時操作距離要越來越小。

隧道節段即將下沉。節段一經沉放後,立即相互連線,主要材料多用吉那型墊片。這種墊片材料就是橡膠墊圈,前端為一個軟橡膠的尖環。墊片安裝在節段的自由端上。並與已沉放的節段相連線。用特製的乾斤頂將節段對著已沉放的逐節節段頂緊。這時軟橡膠尖承受初始的壓方。由於壓倉室內水的作用,不可能把節段擠緊。當水抽出後接頭壓力消失,作用於節段自由端外部的水壓使流體靜壓力增大,節段更加緊靠已沉放的節段。

節段的製作節段的製作

最後一節節段沉放後。最後兩節節段之間約有一米空間。這節節段用模組固定。並用不透水堵頭板密封接頭。至此,我們已考慮了荷蘭為何需要沉埋隧道,和投資的可能性,也考慮了這類隧道如何設計與施工,以及如何浮運和沉放。但這些並不是全部過程,對隧道施工人員來說,還有兩個更重要的技術問題需要考慮:即沉放節段安置在河床上的基礎和隧道結構物的防水。

首先考慮基礎。沉埋隧道的特點是,通常基礎所承受的載荷很小。沉放以後,隧道的有效重量接近車道混凝土壓載物的重量,常為5~10千牛頓/米2。基礎上的荷載可能會因隧道上的覆蓋土、周圍水的密度變化和隧道內運輸的活荷載而增加。為了減少隧道本身的荷載,減少疏浚的工程量,將覆蓋土層限制到1米。為使在一般情況下基礎上的最大荷載不致超過30千牛頓/米2。因而,多數情況下隧道基底土壤的承載能力是足夠的,隧道可直接修建在開挖的溝槽底上。荷蘭的沉埋隧道設計每隔20-25米留有伸縮縫,以防止相鄰節段間的垂直錯動,同時也為鏇動留有餘地。因此,隧道就像一條鏈子,隨著隧道底部土層的移動而不發主彎矩。有時限於局部條件迫使設計者選用另一種方案,經常採用樁基礎。例如:鹿特丹捷運隧道就是如此,原因是隧道底部土壤的承載力不一,隧道自重又小於通過列車的動荷載.只有一層砂層基礎不能抗震,有時礫石層也是一種可採用的基礎。

在節段沉放於己開挖的溝槽以後.不是用噴砂法或是用砂流法填充節段下方空隙。噴砂法:就是將水、砂的混合物,通過一條水平管子噴入隧道底部和開挖的溝底間空隙:也不採和另外的防範措施,砂子會不規律地沉識並不可能將空隙完全填充。在供砂管兩側添加吸砂管,能產生有規律的砂流,使砂子沉積有規律。經套導管系統聯結在隧道頂部門式台架上。噴砂範圍可用噴嘴調節出口的速度。砂層厚度約為1米。噴砂完成後,解除臨時基礎,隧道會下沉5~10毫米。用砂流法,通過隧道節段的底板眼孔供砂,砂子在隧道下方空間水平地向各方面輸送。離眼孔一定距離,砂流速度下降,大量砂子沉積。這樣最終形成一個圓形樁或一道圍堰,中央呈弧坑狀,這是因為砂流的震動力使得中心區無砂下沉。沉積發現在圓樁的外側斜坡。樁頂抵達隧道底時,就會被一股巨流衝破,砂子流到圓樁的外測,使樁變租。這一過程在不同的方向重複不斷,最終將隧道下的空間完全為砂子所填充。

英媒評的十大建築奇蹟

據英國《每日郵報》2010年10月18日報導,被譽為“世界上最偉大的建築師”的塞西爾・貝爾蒙德是工程巨頭奧雅納副主席。他的最新作品是為2012年奧運會創造的394英尺(約120米)的雕塑。下面是他指出的世界十大建築奇觀。

米洛高架橋| 布魯內萊斯基穹頂| 聖索非亞大教堂| 荷蘭三角洲工程| 胡夫金字塔| 倫敦下水道| 古羅馬競技場| 英法海底隧道| 巴拿馬運河| 杜拜塔

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