关于我国海底隧道建设若干工程技术问题的思考郭陕云(中铁隧道集团有限公司,河南洛阳471009)摘要:结合国内外海底及水下隧道建设的实例,从海底隧道的工程准备、技术方法、方案比选、风险管理、工程理念等方面进行论述。

提出海底隧道项目应从长计议、及早打算、周密安排,才能少走弯路,不失时机;对沉埋法、暗挖法、盾构法修筑海底隧道的优缺点进行分析,提出采用建议及应当注意和研究的问题;从线位和线形、线数和断面、附属及运营设施、建造方式等方面对海底隧道工程方案进行比选,提出建议;提出我国海底隧道采用风险管理的建议;进一步强调要树立正确的工程建设理念。

关键词:海底隧道;工程准备;技术方法;方案比选;风险管理;工程理念中图分类号:U459.5文献标识码:BCo mments on So me Engi n eeri n g and Technology IssuesRel ated to Buildi n g Sub 2sea Tunnels i n Chi n aG UO Shan 2yun(China R ail w ay Tunnel Group Co .,L td .,L uoyang 471009,Henan,China )Abstract:On basis of case hist ories of sub 2sea tunnels and sub 2water tunnels in China and f oreign countries,the author makes s ome co mments on sub 2sea tunnels in res pect of engineering p reparati ons,technical methods,op ti on selecti on,risk manage ment and engineering concep t .The author states that for sub 2sea tunnel works,future issues should be p r op 2erly considered and early p reparati ons and water 2tight arrange ment should be made s o as t o avoid det ouring course and not t o l ose any opportunity .After analyzing the advantages/disadvantages of s ome popular constructi on methods for sub 2sea tunnels,such as i m mersed tube method,drill and blastmethod and T BM (Tunnel BoringMachine )method,the au 2thor makes s ome suggesti ons on the selecti on of the p r oper constructi on methods f or sub 2sea tunnels and p r ovides s ome t op ics t o which s pecial attenti on should be paid and /or researches should be made .The author als o makes s ome advices on the op ti on selecti on of sub 2sea tunnels in ter m s of l ocati on and alignment,tube numbers and cr oss 2secti on,auxiliary and operati on facilities and constructi on methods .The author suggests that risk manage ment should be intr oduced int o the manage ment of the sub 2sea tunnel works in China .The author finally e mphasizes that rati onal engineering concep t should be established in the m ind of the decisi on 2makers .Key words:sub 2sea tunnel;engineering p reparati on;technical method;op ti on selecti on;risk manage ment;engineer 2ing concep t0引言厦门东通道翔安隧道的建设开启了我国大陆方面海底隧道的先河,使得我国众多隧道建设工作者和有关专家、学者的多年梦想成真。

我们由衷地敬佩福建省及厦门市相关主管领导的勇气和魄力,并感谢他们为中国水下隧道的建设和发展所做出的努力和贡献。

翔安隧道将作为中国大陆第一座海底隧道载入史册。

我曾有幸多次参加厦门东通道的技术方案征询和论证会,并于2004年3月参与并主持了中国土木工程学会隧道及地下工程分会和厦门市路桥建设总公司联合举办的厦门东通道海底隧道修建技术高级专家研讨会,所以对翔安隧道修建技术方案前后形成的过程有着部分的了解。

因此也催使我对海底隧道建设的工程技术问题有着个人粗浅的认识和想法。

1工程准备人类要用水下隧道穿越海域的思想始于19世纪的欧洲拿破仑时代,英法海峡隧道自1800年曾两次动工开挖后又停了下来。

正因为人们有了这百年的热望和向瀚海天堑挑战的勇气,才产生出了当今为世人所骄傲的“世纪杰出工程”。

日本于20世纪40年代建收稿日期:2007-05-29作者简介:郭陕云(1958-),中国土木工程学会隧道及地下工程分会理事长,教授级高级工程师。

第27卷　第3期2007年6月 隧道建设Tunnel Constructi on 27(3):1～5June,2007成的关门海峡隧道是世界上最早的海峡隧道,紧接着就又开始了穿越津轻海峡的调查准备工作,二战期间停了下来,直到1946年重新开始,用了24年的时间完成了至今仍为世界上最长的海底隧道。

英国、日本、丹麦、挪威等岛国土地资源紧张,海域交通不便,激发了他们拼力构筑越海隧道的积极性和创造力。

他们不仅有着令世人瞩目的越海工程,而且通过这些艰巨而伟大的工程实践成为了世界上海底隧道建设的强国。

我国大陆有着18000km的海岸线,沿海分布着5000多个岛屿(近些年来来有资料说,面积在500m2以上的岛屿有6500多个),还有许许多多海口和港湾。

随着国家社会经济的发展,加快沿海地区建设,开发海资源的需求将会越来越高,改善和提高通过海湾和海峡的交通能力问题也会日益突出。

大的如我国的渤海湾、胶州湾、杭州湾、珠江口、琼州海峡、台湾海峡的交通建设都会成为隧道建设工作者的光荣使命和历史责任。

我们虽然已经开始了第一条海底隧道工程的建设,另一条青岛至黄岛的海底隧道已进入初步设计阶段,但是从总体来看,国家还应有更为远大的憧憬和规划。

琼州海峡铁路轮渡已建成投运,勾通大陆和海南勉强可行。

渤海湾也已开始轮渡建设,借以沟通烟台到大连间的海上交通,其效果可以想知。

在这些地方真正要实现全天候、大流量的快捷交通,只有靠海底隧道来实现。

近些年来时有一些专家学者和志士仁人提出勾通我国重点海域水底隧道建设的建议,并在地方政府的支持下自发组织了多次有关海底隧道的研讨活动,国家应予重视和支持。

渤海湾、琼州海峡、台湾海峡海底隧道工程的前期调查研究工作应列入国家计划并据以实施。

尤其台湾海峡海底隧道工程意义之大、工程之巨将是旷世之作,没有十数年乃至几十年的前期准备工作,是断不能成功的。

琼州海峡海底隧道工程建设没有政治障碍,如能较早实施,可为台湾海峡隧道工程作技术准备和经验积累。

一旦两岸统一,时机成熟,便可大展宏图,圆梦成真。

这是中华民族的大事,也是件功德无量的好事。

重大工程项目前期准备不足,临时仓促开工是我国基本建设的痼疾,由此带来工期、质量、安全、效益等诸多问题。

海底隧道项目一般都具有投资规模大、风险程度高、技术难度大、建设周期长的特点,我国在这方面刚刚起步,应注意克服积习弊端,从长计议,及早打算,周密安排,才可能少走弯路,不失时机。

2技术方法海底隧道已有多例成功经验的建造方法是沉埋法、暗挖法和盾构法。

其实盾构法亦属暗挖性质,只是开挖、支护和构筑不同于一般的暗挖施工。

一般的暗挖施工最多的是人工开挖、机械挖掘和钻爆开挖。

此外使用围堰排水后明挖的方法构筑水下隧道对海底隧道来说机会不多。

使用悬浮隧道的方法尚处在试验研究阶段。

2.1沉埋法沉埋法是在海岸边的干坞里或在大型船台上将隧道管节预制好,再浮拖至设计位置沉放对接而后沟通成隧。

世界上最早是美国人于1910年成功建造的穿越底特律河的水下隧道。

百年来沉埋法发展很快,已成为某些国家修建水下隧道的首选方法。

我国最早采用沉埋法修筑水下隧道的是香港,1972年建成了穿越维多利亚海港的公路隧道。

其后是广州市穿越珠江的沉埋隧道,宁波市穿越甬江的沉埋隧道。

上海市也在黄浦江下修建了多座沉埋隧道。

可以说使用沉埋法建造海底隧道从技术上来说我国已经没有什么太多的障碍了。

使用沉埋法修筑水下隧道具有较多的优势。

如隧道埋深浅,线路相对较短;隧道断面形式灵活,可以做得很大且利用率很高;隧道管节在岸边或船上工厂化预制,质量有保证;隧道管节长度大,接缝少,防水结构可靠;隧道结构比重小,对地基的地质条件和承载力要求较低,且抗震性能较好;技术成熟,造价可控,工程风险相对较低。

但是,沉埋法的使用往往受到较多的限制,甚至在很多情况下不能被采用。

如水下地形复杂,基槽开挖困难或工程量太大不易实现时;海域水深过大,隧道结构防水能力不足或基槽开挖没有能力实现时;水道流速过大(目前受限于3m/s),管节沉放对接困难时;航道交通异常繁忙,无法为管节拖放提供时间或空间的。

总之,使用沉埋法修建水下隧道优势明显,在有条件的地方修筑海底隧道应该首推沉埋法。

2.2盾构法使用盾构法建造水下隧道起源于英国,1818年法籍英国工程师布鲁纳尔设计了世界上第一台盾构机,并于1825年用于泰晤士河下455m长的隧道。

之后,盾构技术逐渐成熟,发展为现代化的气压平衡、土压平衡和泥水加压平衡等多种形式的盾构机和硬岩掘进机(T BM)。

近些年来,又有了能用于软、硬交错地层的复合式盾构机和伸缩式双护盾掘进机,从而盾构机和掘进机(可以统称为T BM)的使用范围越来越广泛了。