開辟水中高速通道(一)(圖)
當面對江河等比較窄的水域時,人們往往借助橋梁、隧道而快速通過,但是,一旦面對浩瀚的湖泊、峽灣甚至海洋時,人們只能采用尚襲了幾千年的緩慢的船舶航行(與陸地上的交通工具相比)。繼開辟陸地和空中的快速通道后,如何快速跨越廣袤的水域將是人類要實現的下一個夢想,而懸浮隧道最終將使人類的這一夢想得以實現。

當人們需要跨越某個水域時,往往有多種選擇。比如從上海的浦西去浦東,可以選擇坐輪渡、過橋、過隧道。盡管橋有浮橋、懸索橋、斜拉橋、拱橋等形式,隧道又有沉管隧道和盾構隧道等形式,但都是要么從水面上通過要么從水底或地下通過。有人禁不住想:為什么不能直接從水中穿過呢?如果能夠像魚兒一樣直接在水中穿行,將是一件多么美妙的事情。
于是1966年,英國工程師格蘭特首次提出建造懸浮在水中的隧道的想法,并申請了專利。水中懸浮隧道(也叫阿基米德橋)從原理上來說非常簡單,主要是利用水的浮力。將在干塢(陸地上制造管段的工地)里制造好的鋼盤混凝土管段(每段的長度大約為100米)拖到水中一節一節地接起來。由于管段的中間是空的,整個管段的體積很大,獲得的浮力也就很大,管段因此浮在水中,形成一條橫貫在水中的隧道。其方法和我們在地下埋管道相似,土壤好比湖泊或海峽里的水,地下管道好比浮在水中的隧道。不同的是,地下管道借助的是土壤的支撐,而水中懸浮隧道借助的是水的浮力。但是,水中懸浮隧道面臨的問題要比地下管道復雜得多,因為管段所受到的重力可能大于也可能小于所獲得的浮力。而且,管段在水中遠沒有在土壤中那么穩定,那么容易控制。這也是為什么多年來人們沒有貿然建造水中懸浮隧道的原因。
水中懸浮隧道按照支撐結構可分成四種:浮箱懸浮隧道、打繩懸浮隧道、橋式懸浮隧道和自由懸浮隧道。當隧道本身所受到的重力大于浮力以及水很深時,一般采用浮箱懸浮隧道,浮箱本身也可以建成水上住房、旅館或其他用途的建筑物。隧道也可能會因為所受到的重力小于浮力而浮起來,這時就需要采用拉繩懸浮隧道,用銅纜或鋼管將隧道拉住,鋼纜或鋼管則固定在海底的錨錠上。在水較淺的水域,建造橋式懸浮隧道或許更為方便,此時的隧道就像一座水下橋梁,基座上有沉箱和支柱。最理想的水下懸浮隧道是自由懸浮隧道,隧道直接與陸地相接,在水中既不需要錨錠,也不需要基座,未來的水下懸浮隧道可能就是這個樣子。建造自由懸浮隧道的難度當然很大,也許,我們可以先建一段比較短的,比如長度只有100米的供步行或騎自行車用的自由懸浮隧道,積累經驗后再建長的可供汽車甚至火車通行的自由懸浮隧道。

在大跨度的深水水域中,懸浮隧道具有獨一無二的優勢。因此,在人們建造了無數橋梁和隧道的今天,工程人員仍然念念不忘夢想中的懸浮隧道,并期待著把它變成現實。雄偉壯觀的橋梁往往成為一座城市的標志性建筑,比如美國舊金山的金門大橋、紐約市的布魯克林大橋。但是,橋梁在成為城市景觀的同時,其巨大的橋墩往往影響水流和水中的生態環境。在某些景色迷人的鄉野之地,碩大的橋梁反而破壞當地和諧美妙的景色。更重要的是,面對跨度特別大的水域,不管是橋梁還是一般的沉管隧道、盾構隧道,都無能為力?,F在世界上橋梁的最大跨度約為2000米,海底隧道達到的最大深度是260米。但是,世界上還有許多湖泊和海峽其跨度更大和深度更深,這些地區的經濟和對外開放都嚴重受制于交通的不便,比如我國浙江省的舟山市、意大利的西西里島。因此,懸浮隧道對于這些地區意義重大。
按照國際上的規定,為了不影響船只的航行,懸浮隧道一般建造在30米以下深度的水中,懸浮隧道也因此不怕臺風的襲擊,這對于某些經常受臺風襲擊的地區非常重要。因此,大跨度的深水水域是懸浮隧道“施展才華的舞臺”。也許,若干年后,我們可以乘火車穿過太平洋,去美國旅游。

正是考慮到水中懸浮隧道的巨大前景,意大利輪渡公司從格蘭特手中購買了懸浮隧道的專利,組建了意大利阿基米德公司,并對跨越墨西拿海峽、連接意大利西西里島和本國大陸的水中懸浮隧道方案開始進行可能性研究。盡管方案最終沒有被意大利政府采納,但經過30多年的研究,方案本身是比較成熟的。目前。該公司正與我國專家一道就舟山的“金塘海峽阿基米德橋”項目進行可行性研究,一旦該項目最終通過并成功建造,將成為世界上第一條水中懸浮隧道,在世界交通史上將具有革命性的意義。
盡管迄今為止還沒有建造水中懸浮隧道,但挪威、瑞典、瑞士、意大利、美國、加拿大、日本等國家都對水中懸浮隧道表現出巨大的熱情,并開始進行相關的技術研究。挪威的霍格斯峽灣水中懸浮隧道已經進入挪威公共道路管理局的最后審批階段。其他擬議中的方案有:挪威斯圖爾峽灣的水中懸浮隧道、瑞士最有吸引力的旅游區——盧加諾湖的水中懸浮隧道、意大利科摩湖的水中懸浮隧道、中國舟山的金塘海峽阿基米德橋、美國西雅圖的華盛頓湖水中懸浮隧道、日本北海道內浦灣口的水中懸浮隧道。
工程技術人員多年的努力以及上述項目的探討,將使人類繼開辟陸地和空中的快速通道后,最終實現快速跨越廣衰水域的夢想。
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