克维特汽车(挪威E39——30年改造 成就50年未来)

峡湾位置总图

挪威是一个人口不到500万的国家，但其对高速公路的建设发展有着勃勃雄心。E39沿海公路的无轮渡项目（E39 Ferry-free Project）更是一个大胆的举措。E39公路全长1330公里，在挪威境内蜿蜒1100公里，以中北部主要城市特隆赫姆的克莱特为起点，途经六个重要城市，最终到达南部海岸克里斯蒂安桑的奥尔堡。E39公路上最引人注目的城市是卑尔根，这座城市对挪威的石油工业和渔业至关重要。另一个则是斯塔万格，是挪威北海石油服务中心。

E39沿海高速沿途还跨越挪威8个著名峡湾，汽车需要乘坐轮渡跨过峡湾。1100公里的路段需要最少21小时，平均时速仅有50公里，交通十分不便。而且，当地洋流多变和冬季天气恶劣，轮渡可能随时停运，给当地人的生产和生活带来很大的不便。

为解决这一问题，挪威计划根据8个峡湾地形地貌特征因地制宜，灵活使用海底隧道、悬浮隧道、拱桥、悬索桥等多种桥型隧型取代7条轮渡线，真正做到全程通车，将通勤时间压缩至11小时，助力挪威西部的工商业以及社会社区的发展。

E39沿线大多数峡湾的深度可以达到400米，其中一个深达1300米。即使在21世纪，这样的工程体量对于现在已经掌握的技术来说，也是一项不小的挑战。让我们跟随E39的脚步，一路南下，探索这宏伟的峡湾轮渡改造工程。

哈尔萨峡湾

哈尔萨峡湾（Halsafjorden）的宽度超过2公里，深度为500米。目前跨越哈尔萨海峡工程的前期研究已经完成，从四种方案中确定了最终设计，计划在深度约90米的阿卡维卡（Aakvik）浅水水域建造一座深水基础的悬浮悬索桥。大桥全长2065米，一跨过海，两岸通行将不再依靠从哈尔萨（Halsa）到堪那斯特罗姆（Kanestraum）的轮渡，通勤效率将大大提高。

图1 哈萨尔峡湾桥梁概念图

罗姆达尔峡湾和尤桑德海峡

罗姆达尔峡湾（Romsdalsjord）的无轮渡计划并不是只是对单个峡湾的交通进行升级，取消从莫尔德到维斯内斯特的轮渡，而是通过E39连通更多地区，尤其是罗姆达尔峡湾西侧到奥勒松之间的诸多岛屿，旨在带动周边更多地区的经济发展。因此挪威公共道路管理局将这个连通多区域的交通升级计划称为E39奥勒松-莫尔德项目（E39 lesund-Molde）。

图2 罗姆达尔峡湾和尤桑德海峡地图

项目除了要修建莫尔德到奥勒松之间的公路、罗姆达尔峡湾海底隧道、尤桑德大桥（Julsundet Bridge）外，还包括其他诸多连接西侧岛屿的道路、桥梁以及隧道，奥特约亚、米德约亚和戈森岛将与大陆相连。如此，无论是从莫尔德到韦斯特内斯，还是从西侧的岛屿到达大陆，都将不再需要乘坐轮渡跨越峡湾和海峡。

E39奥勒松-莫尔德项目分成五个项目进行建设，其中最大的两个项目便是尤桑德大桥和罗姆达尔峡湾隧道，价值约30至40亿挪威克朗。

罗姆达尔峡湾双管海底隧道位于水下400米的位置，全长16公里，设置四车道。

尤桑德大桥跨越莫尔德西侧的尤桑德海峡（Julsundet），大桥采取悬索桥设计，全长2010米，主跨为1625米，大桥的桥墩建于海岸上。尤桑德大桥也是近几年挪威业主关注的重点工程，前期筹备工作正在如火如荼地进行。尤桑德大桥比丹麦大贝尔特桥（主跨1624米）主跨长1米， 建成后将成为欧洲最长的悬索桥。在世界范围内，仅次于我国主跨1640米的舟山西堠门大桥，将成为位列全球悬索桥主跨长度排行榜第5位的桥梁。桥面设置四车道，另设一条人行道供步行和骑行使用。

其他桥梁项目还包括在柯杰令海峡（Kjerringsundet）建造一座全长800米、主跨540的桥梁，拟采用悬索桥或斜拉桥方案。另外，博乐霍姆海峡（Bollholmsundet）附近将建造一座悬臂桥，全长610米、主跨250米。

苏拉峡湾

苏拉峡湾（Sulafjorden）宽3.8公里，深度为500米。最初跨越海峡有两种方案，一是建造一座两跨悬索桥，两个桥墩位于浅水区，一个位于峡湾中央。另一种方案则建造悬浮隧道。由于苏拉峡湾靠近大海，相比其他峡湾受海浪的影响更大。峡湾的宽度以及海洋环境也对跨海工程造成了复杂且难度极大的挑战。通过对海峡的风浪和水文进行收集和研究，最终决定采取建造悬浮隧道的方案。

图3 苏拉峡湾地图

悬浮隧道则是通过自身重力、浮力和锚固力悬浮在水中，不像一般的海底隧道，需要埋置在海床底下。当水深超过1公里或宽度超过5公里时，现有所有工程方案都很难实现水面跨越。悬浮隧道的优势在于它不受跨度和水深的限制，同时也不受极端天气影响，且对两岸地貌的影响也较小。在技术成熟的条件下，悬浮隧道单位长度的造价不会随着跨度的增加而增加，非常具有经济优势。

苏拉峡湾隧道位于海平面下20米，巨大的缆索环绕在浮管顶部，再由锚固在海底的混凝土基础固定住缆索，以便将浮管固定在指定位置。小型隧道在两个主浮管之间斜向纵横交错，起到稳固主浮管的作用，同时也作为紧急逃生通道使用。苏拉峡湾悬浮隧道预计2029年开始建设。

当然，修建悬浮隧道还有许多难关要攻克：需要突破长跨度悬浮结构流固耦合机理、深水环境下悬浮隧道结构承载力特性、恶劣海况下结构支撑系统稳定性等重大核心科学难题，以及结构设计标准体系制定、高韧性高强度特殊结构新材料研发、深水复杂条件施工工艺、工法、装备制造、风险评估等一系列工程技术问题。

瓦特达尔峡湾

瓦特达尔峡湾（Vartdalsfjorden）最宽处达20公里，最深可达365米。E39无轮渡项目计划建造一座全长2千米的悬索桥替代往返于索拉瓦艮（Solavgen)和菲斯托亚（Festya）之间的轮渡。

瓦特达尔峡湾上的埃克松隧道(Eiksund Tunnel)属于635公路的一部分，全长7765米，位于海平面以下287米。埃克松隧道连同附近的另外三条隧道和一座桥梁，将峡湾西侧的几个岛屿连接起来，沿着635公路通向大陆，与E39交汇。

图4 瓦特达尔峡湾地图

北峡湾

北峡湾（Nordjorden）将建造一座全长1.8公里的悬索桥。大桥主跨1.5公里，两座桥塔坐落于陆地，高250米，通航净空75米。桥面将设置四条机动车道，连接两端的隧道。资金充足的情况下，预计2024年或2025年开始建设。大桥建成后将替代卢特和安达之间的轮渡，现有通勤距离和通勤时间缩短一半。

图5 北峡湾桥梁概念图

松恩峡湾

松恩峡湾（Sognefjorden）位于E39高速公路的中间位置，全长3.7公里，水深1250米，峡湾横截面类似V字形，是沿途最为著名也最难跨越的一个峡湾，素有“峡湾之王”之称。

图6 松恩峡湾地图

挪威原本在此处规划了一座松恩峡湾大桥，计划2031年开工建设，替代往返于拉维克（Lavik）和奥珀达尔（Ytre Oppedal）之间的轮渡。大桥共20跨，每跨的长度200米至465米不等。格栅梁为桥梁建设提供了优良的承重能力和稳定性。同时还为大型船只通过预留400多米宽的航道和70米的通航净空。

但是由于峡湾很深，且坡度太陡，很难架设桥墩建造桥梁，也无法铺设海底隧道。针对这种情况，挪威最终决定采用双管式悬浮隧道，全长4.1公里，隧道的钢筋混凝土浮管悬挂在钢制浮舟上，位于海面下方30米，项目价值250亿美元。驾车通过隧道全程仅需不到10分钟。若工程计划顺利进行，隧道或在2035年通车。

比约纳峡湾和朗厄努恩海峡

卑尔根南部的比约纳峡湾(Bjrnafjord)是E39轮渡替代项目其中一个天然屏障。峡湾宽度约5000米，深约500米，从哈尔耶姆（Halhjem）到桑德维克（Sandvikvg）轮渡穿过海域，连接陆地两岸。此处计划建设桥梁替代轮渡，也是E39轮渡替代计划中一项最重要的工程挑战。

图7 比约纳峡湾和朗格努恩海峡地图

比约纳峡湾大桥为斜拉桥设计，在长度上显得雄伟壮丽，耗资至少13亿美元。大桥还将包括一个长300米的单悬跨，桥下净空70米，允许大型船只通过峡湾。大桥的外形设计也非常独特，弧形设计不仅遵循了E39的路线需要，也能降低车辆过桥时所受的峡湾强侧风影响。由于桥墩不可能沉放到峡湾底部，大桥将由一个锚泊系统锚定，为结构提供支撑力。该系统后续将会继续用于其他大型桥梁。

目前已完成对域内地表土壤岩层、海底岩层、洋流波浪、气温降水，风场雷电等自然因素的勘测与深度评估。另外，陆路交通和船舶碰撞等非自然因素的考察也已完成，这些前期工作将为未来世界上最大规模的峡湾连线工程打下充足的数据基础。

朗格努恩海峡（Langenuen）位于比约纳峡湾南侧，挪威计划在此海峡使用铝及铝合金材料建造一座悬索桥。大桥全长1775米，主跨1235米。大桥的梁将使用铝作为主要材料，是设计中最具突破性的一个方面。试验结果表明，桥梁结构的整体稳定系、局部稳定性、疲劳、整体极限应力水平和使用过程中产生的挠度等方面均符合所有桥梁相关设计标准。

最初设计时，为桥梁预选了三个位置。左图红圈中的是B方案，也是可行性研究的基础方案。

图8 朗格努恩海峡悬索桥最初预选位置

博肯峡湾

博肯峡湾(Boknafjorden)将建造一条悬浮隧道，替代从阿斯瓦艮（Arsvgen）到摩他维卡（Mortavika）的轮渡。这便是位于挪威西南罗加兰地区的博肯峡湾隧道，也称为罗加兰隧道（Rogaland Fixed Link，简称Rogfast）。虽然这个峡湾临近E39沿线的南部重点，但却是轮渡替代项目要攻克的第一个难关。

图9 博肯峡湾地图

隧道以克威特绥（Kvitsy）为连接点，打通了兰达贝格和博肯之间的无轮渡交通，全长27公里，深度达392米，建成后将是世界上最深、最长的海底公路隧道之一。隧道内直径10.5米，双车道设计，每250米设置一条逃生通道，每500米设置一个紧急泊车区域，隧道通风管道的长度总和超过1万米。

2017年，项目获得批准，最初预算为168亿挪威克朗(约合17.3亿欧元)，2019年工程因成本问题暂时停工。2020年10月，挪威公共道路管理局将修订后的计划提交政府审议。整个项目分为四个合同段，分别为：科威特绥隧道段；兰达贝格-科威特绥的长隧道段；博肯-科威特绥的长隧道段；科威特绥隧道与两侧两条隧道的互通隧道。

2020年11月下旬，挪威政府将工程预算调整为248亿挪威克朗(25.5亿欧元)。政府出资99亿挪威克朗，其余的149亿挪威克朗以贷款形式获得，后期将使用收取的过路费进行偿还。

图10 博肯峡湾隧道工程地图

目前隧道工程南北对进，新型盾构机已装备智能分析系统，可完成高精度的辨识与自动换刃工作，检测精度达到±2mm。同时准确判断刀刃的异常损伤，如不均匀磨损、刃面损坏等。节省了超过150 万美元的人工管理费用和600个小时的工作时间，还降低了工人进入挖掘现场后发生危险的几率，提高了施工的安全和质量。

项目预计2033年完工，届时斯塔万格（Stavanger）与海于格松(Haugesund)两个地区的通行时间缩短约40分钟，仅拥有约540名居民的克维特绥也会与其他城市联结在一起。

艰巨且令人兴奋的工程

E39高速公路项目经理Tore Askeland说：“在整个项目中，各个峡湾的轮渡改造的任务最艰巨，也是最令人兴奋的部分，需要工程师们不断突破现有技术的极限，还必须要兼顾降低成本，减少碳足迹，延长使用寿命，提高安全性。”像这样一个具有里程碑意义的项目需要所有人员齐心协力，从项目安全、材料技术和结构工程，到道路桥隧的运行与维护，再到对社会经济的考量，离不开多个学科的紧密合作。

E39作为挪威为期30年的宏伟工程，承托了挪威未来50年的发展计划。挪威西海岸的出口额约占挪威出口总额的60%，约三分之一的人口也居住在西海岸，一条整体连续、不需轮渡的高速公路，对于加强整个西海岸与大陆的联系，提高沿海城镇的经济收益，以及挪威整个国家的经济和社会效益都大有裨益。

本文刊载 / 《桥梁》杂志 2023年 第3期 总第113期