挪威以动人心魄的壮丽海湾闻名,1,190个峡湾一直是挪威人的最爱。市政道路效果图,不过这些峡湾也给出行带来了极大不便,因为他们需要汽车渡轮来帮助车辆渡过峡湾,这也成为普通挪威人的痛。“给我一个支点,我就能撬起整个地球”。阿基米德原理告诉我们“物体在液体中所获得的浮力,等于它所排出液体的重量。”基于这一原理,有一种称为阿基米德桥(Archimedesbridge)的水下悬浮隧道(SFT:Submerged Floating Tunnel)应运而生。当人们还在感叹于海底隧道这样的工程创举时,挪威人已经在着手将阿基米德狂想变为现实。这个北欧国家正式宣布将开启一个耗资250亿美元的水下悬浮隧道项目,这将是世界上首个悬浮的水下隧道。

  这是一项雄心勃勃的计划——耗资250亿美元在克里斯蒂安桑(Kristiansand)和特隆赫姆(Trondheim)之间的松恩峡湾(Sogne fjord)打造一个“漂浮”的两车道海底隧道,预计2035年完工。这个浮动隧道位于松恩峡湾下方,松恩峡湾本身超过1,200米深、900米宽。松恩峡湾就和很多巨大、无聊的峡湾一样,为出行制造了很多挑战,如果你想要开车从挪威南部的Kristiansand 前往北部的 Trondheim ,你需要用高速公路与渡船相结合的方式,跨越 7 道峡湾,行驶约 1094 公里,花费约 21 小时。而隧道建成之后,路程将缩短至10.5 个小时。

  其实挪威公路局在2011年的时候就宣布了这项计划,至于怎么建,从哪开始从哪结束,工程师们争论了很久。最终选择了建造“水下浮桥”主要还是因为,虽然造价相对大桥贵了一点,但至少人家能更轻松应对各种极端天气,毕竟海的比热容更大。更重要的是,隧道不会破坏海上船舶航行、风景也不会破坏。

  那么问题来了,为什么工程师们不挖个隧道贴着海底呢?原因很简单啊,松恩峡湾本身超过4000英尺深,相当于1.2km,深挖防空洞什么的对于维京人而言实在太难了。不过一旦隧道建成,在水面上还是能看到一系列浮桥。这些“水下浮桥”听起来像是隧道,但挪威海湾的深度迫使他们采取不同的方式:这些桥梁在水下100英尺处,由浮码头悬浮。为了更加稳定,缆索能够确保隧道到达峡湾地面。这两个通道能够保证各方向的交通。

  如果项目完工,将会有两根管道横跨松恩峡湾。水面上还会有一系列的浮桥,保证管子可以悬浮起来,连接梁也可以让其更稳定。挪威公共道路管理局表示,虽然结构是悬浮的,但在悬浮隧道内的驾车体验就和普通隧道里一样,不会感受到隧道的摇晃。公共道路管理局的高级工程师Arianna Minoretti表示在完工之后,浮动隧道中开车与平时公路驾车并不会有太大区别。虽然你每次开车通过松恩峡湾的时候,路线可能都会不大一样,不过没关系,毕竟要比之前至少节省了10个小时,说不定还能拉动旅游经济,毕竟很多人长这么大都是没有见过这样的浮动水下隧道的。

  阿基米德桥又名水中悬浮桥,是跨越深水域的新交通方式。它固定在水面以下,借助浮力悬浮在水底和两岸,以防浮出水面,桥顶距水面保持20米以上的距离,以便大吨位船只通行。据了解,目前建造千岛湖阿基米德桥原型桥的经费尚未落实。目前阿基米德桥的建设是一个世界性的难题,目前世界上有7个国家(挪威、意大利、日本、中国、瑞士、巴西、美国)在研究。

  虽然关于这种悬浮隧道早有设想,但真正建设起来实属不易,其设计与建造向力学工作者提出了巨大挑战——流固耦合、锚固安全、人员逃生等等问题横亘在现实面前。

  技术准备已经相当充分——该隧道是将钢筋混凝土的浮管悬挂在钢制浮舟上构成的。浮管平面线形为一段直径2,682米的圆弧,圆弧中心线的长度为4,083米。

  在垂直线形方面,为了满足船只的通行需求,略有一定弧度,在中心400米宽的通行航道处,浮管位于平均海平面20米以下,与陆地隧道相连接的连接段,浮管位于平均海平面12米以下。陆地部分的隧道以5%的坡度在岩层中抬升,最终进入地表。

  浮管垂直线型

  浮管的垂直位置和运动是由浮舟所控制的。根据荷载的不同,浮舟吃水深度会发生改变。浮舟之间的一般距离大约205米。主航道处的浮舟间距为400米,是为了满足船只通行的要求。

  与陆地相连接的最后一跨的长度约为500米,是为了使作用于最后两只浮舟的垂直支撑弯矩最小化。与陆地相连的连接段嵌入基岩中,设计方案假设围岩的状况较为稳定。

  浮舟与管道的截面图

  浮管之间由大直径(5m)的对角桁架构件相连接,以提高拱形的水平稳定性。两条浮管之间的中心距离约为40米。

  施工方案初步成形——浮管总长为4,083米,它将由长度从250米到300米不等的管节组合而成,这些管节将在干坞中施工。

  施工管节的干坞

  与陆地相连接的两个管节将先安装就位。其余的管节先在组装区进行组装,然后再拖到预定位置进行安装,并连接到预先安装的管节上。浮管就位后,再进行浮舟的安装。

  管节拖出干坞

  管节拖到安装区域

  安装区域设置有 A 字形的系泊具,安装过程中,先将管节固定在系泊具上,然后施工管节之间的连接。

  管节安装过程

  每个管节的施工时间估计在8个月左右,管节之间的连接施工每处预计耗时4周左右,加上干坞改造的时间、管节组装和安装、附属工程的施工等,工程总工期预计为7至9年。

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