爱华网初论烟台大连海底隧道项目的风险
【博主按】烟大海底隧道项目最早是在1992年提出来的，8月19日公布的《关于近期支持东北振兴若干重大政策举措的意见》称要加快推进渤海跨海通道工程前期工作，又成为人们舆论的焦点，主要争议在于施工难度比较大、安全有风险难保障。
烟大海底隧道项目最早是在1992年提出来的，时至今日又成为人们舆论的焦点，先来看看庐山真面目：
底隧道基本资料 隧道全长：123公里总投资：2600亿元人民币预计收入：每年200亿元修建方式：海底深埋法 使用寿命：120年左右动工：预计3年后建成：预计6-10年后运行方式：火车运行,时速为220公里通行时长：40分钟地域优势：工程地质条件较好，震级较低，区域稳定性好，最大海水压力较低。设计优势： 1.采用全隧道方式成本较低，寿命更长，不破坏原有水道，不破坏周围生态环境，不受天气影响。2.采用全铁路线路解决了通风难问题，与公路相比运营费用少。
主要争议在于施工难度比较大、安全有风险难保障。但是作为隧道及地下工程专家，中国工程院院士王梦恕则说施工技术难题、安全问题已获解决。
对于外界质疑海下施工难度及可能遇到安全隐患，王梦恕称：“隧道的技术难题、安全性问题现在都得到了解决。”为了减小海底隧道的施工风险及技术难度，王梦恕建议采用深埋隧道方案，并且尽可能减小隧道断面，海底隧道埋深80米左右，纵断面采用W形，最大坡度可用18‰。 王梦恕认为，即使遇到特殊地质环境，施工时也可以提前排查。服务隧道可作为超前导洞先施工，查明详细地质情况，如果遇到不良地质，通过服务隧道对主隧道进行各种超前预处理。隧道过长是目前的一大难题。对此王梦恕表示，隧道修建会采用开敞式TBM（硬岩掘进机）法加钻爆法，在地层好的地方用TBM法往前挖掘，在地层坏的地方用钻爆法。他称：“这是目前最好的方法。”尽管困难很多，就目前建设条件来看，可行性没有问题。
王梦恕还解释称，相比建桥梁，海底隧道占地少，不破坏环境，建设用钢量比桥梁少，工程总造价低于桥梁，并且经久耐用，维修保养费用也相对较低。他指出，海底隧道的修建将采用深埋的方法，即至少在海面下100米左右，对地面影响不大。但如果换成海面高架桥，一个桥墩砸下去，怎么可能不对海洋环境产生影响？
王梦恕受访时还透露，这条海底大通道一旦建成，东北、环渤海、长三角、珠三角等四大经济区域和俄罗斯东部地区将紧密串联，并与全国及东北亚地区形成一个庞大的市场网络，为实现区域经济一体化奠定基础。
跨海通道将采用复合衬砌结构形式。他解释，所谓复合衬砌，就是将一层厚道分成同等的两层，中间加一个防水隔离层，以此来增加柔软性，“这个结构抗裂性很好，之前的结构刚度太硬，很容易开裂。”
在即将上报的方案中，跨海通道先从大连旅顺附近定一个入地点，蓬莱有一个登陆点，然后就到达了烟台。整条隧道全长123公里，火车设计时速为250公里，运行速度能达到220公里/小时。
烟大海底隧道的基本结构是双向车道+服务隧道
王梦恕边介绍边在纸上给记者画出初步构想：烟大海底隧道将采用“2+1”深埋式“全隧道”方案，双向车道，中间还有一个服务隧道。服务隧道位置略低于两侧车道。与此同时，隧道将会采用深埋法解决防水的问题，同时减小水压。“深埋最大的好处就是抗风险。烟大海底隧道设计的使用寿命在120年左右。”
在王梦恕提供的《渤海海峡跨海通道初步方案》中记者看到，主隧道外径为11.3m，服务隧道外径为9.5m，横通道外径为6m，采用复合式衬砌，主隧道初支750mm，二衬1250mm；服务隧道初支750mm，二衬1000mm（初支是爆破完之后的；二衬是二次衬砌）。主隧道与服务隧道中线之间的距离为30m。而沿隧道纵向每隔800-1000m还将设置一条横通道连接主隧道和服务隧道。
“电气设备、重要线路都在服务隧道。另外可以用作通风使用，也方便人员进行维修。”王梦恕解释说，服务隧道主要作为将来运营、维修、救援的通道。另外其还有一个重要作用，即超前施工。也就是说，开建后将先开挖服务通道，进行超前地质探测——这样做是因为服务隧道的断面较主隧道要小。“在服务隧道施工期间，一旦发现断层，将及时进行加固，也可以提早处理破碎带，然后再进行挖掘。”
另外，根据空洞学来计算，未来在两个主隧道之上还要建设泄压洞。“当其中一个隧洞压力比较大的时候，可通过泄压洞进入到另外一个隧洞内。具体涉及的间隔和断面要根据调研后的结果确定。”王梦恕表示。
在实际的隧道建造中，常用三种工法，分别是：沉管法、盾构法、钻爆法。钱七虎说，这三种工法各有适用范围和条件，也各有待突破的难题。
沉管法工程造价低、水下工期短、隧道施工质量容易保证，且断面空间可自行设定，但只适于海/河床稳定、水流较缓（一般要小于3m/s）的水文条件下的隧道铺设。沉管法是几种工法中较易实现的方法，然而现实情况是，理想的水文条件往往难以达到。
钱七虎介绍说，保证港珠澳大桥海底隧道沉管就是一个例子。为伶仃洋主航道上油轮的正常通行，沉管需要深埋在30多米的海沟内。随着沉管的埋深，其上的荷载结构也较之浅埋式沉管法更重，而且伴随着潮水回淤和不均匀沉降等一系列的挑战。另外，沉管的沉放受水流速度影响很大，在水速较大情况下沉管的沉放对接也是一大难题。
作为暗挖施工中的一种全机械化施工方法，盾构法水下施工对水面航运交通不会造成影响。这种方法自动化程度高、不受天气影响，但要求“一次成洞”。钱七虎告诉记者，武汉、南京、上海长江隧道的修建都是用的盾构法，除上海长江隧道较为顺利外，武汉、南京隧道段都遇到了不良地质条件的挑战。
“在已建成的南京纬七路、武汉长江隧道和目前正在开展的南京纬三路隧道施工过程中，盾构机在江底遇到了砂砾石层和基岩，这种上软下硬的岩层和基岩，对盾构机刀具和刀盘的磨损非常严重。”钱七虎说，基岩堪称高水压下盾构、掘进的天敌。此外，盾构机推进中遇到断层，常发生“卡机”故障无法转动。如何顺利地在高水压下对类似岩层开展盾构施工；如何防止盾构机卡机，都是目前国家“973”计划亟待攻关的课题。
不良地质条件的困扰，不仅仅局限于盾构法施工，自实施隧道工程以来，人们和它的战争从未休止。张顶立告诉记者，对不良地质段的处理，直接影响到工程是否安全、快速、经济、有效。
盾构机刀具磨损也同时给施工带来另一个更大的麻烦——洞下换刀。在无法自动检测刀具磨损程度的情况下，在高水压下的刀盘前泥水舱内换刀，其困难程度可想而知。钱七虎对记者说：“这就提出了盾构机刀具磨损自动、实时检测和控制机器人换刀的课题。”
另外，盾构法还存在盾构机直径待拓的问题。目前，世界上已建成的直径最大的盾构机是德国海瑞克公司生产的15米直径的泥水混合式盾构机，上海三车道长江隧道采用的即是该盾构机。然而，要满足四车道甚至更宽隧道的建设，需要研制大直径盾构机，这就需要科技创新。
钻爆法一般从岩层通过，可以与盾构法互为补充。也正是因为钻爆施工要深入岩层，需满足最小岩层厚度的要求，以保证施工过程中不会发生海水突出，故采用该方法一般要比沉管法、盾构法更深。与盾构法不同，钻爆法的“敌人”是断层和风化槽。钱七虎说：“如果修建很长的隧道，难免遇到断层或者风化槽，为了保证不漏水，就要加固断层带。一般采取封闭注浆，这也是很有难度的工作。”
目前，在针对不良地层条件的对策上，我国以注浆为主体的加固处理技术，在国际上处于领先地位。“如果能够准确地对地质情况做到超前预报，比如提前了解要开挖地质的透水性、强度，它与海水的联系连通性，该种地层的规模、位置、发育情况等性质，将会对施工提供很大的帮助。”张顶立说，至今，超前地质预报仍是一个难点。
烟大海底隧道挖掘方式将采用开敞式TBM法+钻爆法
1.钻爆法：用炸药将岩石打碎。
2.盾构法：首先在海峡（江河）两岸开掘隧道洞口，然后用 “盾式掘进机”在水下深层挖掘。
3.掘进机法：主要应用隧道掘 进 机（TBM），特别是开 敞 式TBM，软、硬岩地层都适用。
4.沉埋管段法：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。
海底隧道施工过程从两岸向中间掘进：
1.首先根据地质条件确定不同的挖掘方法；
2.之后进行超前地质钻探，经常保持掘进工作面前方有20米的已探查地层；
3.在主道挖掘过程中防水尤显重要，当地下水压太大时，必须进行局部降水；
4.及时进行支护，控制围岩的变形与松弛；
5.出渣运输采用大容量电力机车牵引，也可采用皮带机输出；
6.对隧道壁进行衬砌，由于少量含盐水的渗透会造成钢筋锈蚀，可采用具有较低离子扩散系数的高质量混凝土及环氧涂层对钢筋进行预先保护；
7.在隧道即将贯通的最后100米打水平导向钻孔，以便最后调直隧道走向。
参考：施工技术、土木在线
