滄海變通途

提到隧道，我們最先想到的是城市中的地鐵或山區(qū)鐵路的穿山隧道，對于水下隧道、特別是海底隧道，感覺既陌生又神秘。

2009年11月5日，歷時(shí)4年多修建的我國內(nèi)地首條鉆爆法海底隧道——廈門翔安海底隧道全線貫通。這條隧道全長5，95千米，最深在海平面下約65米。隧道貫通后，廈門島至翔安區(qū)的車程將由1.5個(gè)小時(shí)縮短至8分鐘。

什么是海底隧道?人們?yōu)槭裁匆藿ê５姿淼?

水上還是水下

海底隧道是為了解決橫跨海峽、海灣之間的交通，在不妨礙船舶航運(yùn)的條件下，建造于海底之下供人員及車輛通行的建筑物。它屬于水下隧道的一種。

至于水下隧道，顧名思義，就是修建在水面之下的通道，既包括修建在江河之下的隧道，也包括海峽隧道和海底隧道。

在過去運(yùn)輸業(yè)不夠發(fā)達(dá)時(shí)，江河湖海常常像一道天塹將大陸與大陸、大陸與島嶼、海島與海島之間隔開，給人們的生活、旅行帶來諸多不便。

就跨越江河湖海的可選方式而言，目前主要有輪渡、水下隧道與橋梁。輪渡方式雖然投資少，但由于其受交通運(yùn)輸量小、等候時(shí)間長、氣候條件影響大等不利因素的限制，與現(xiàn)代社會(huì)快節(jié)奏的交通運(yùn)輸需求不相適應(yīng)，所以現(xiàn)在選用較少。特別是在安全性方面，輪渡的局限性更大，一場事故就可以造成數(shù)量眾多的無辜者死亡，像1949年9月26日，日本津輕海峽上發(fā)生了震驚該國的“青函渡輪事件”：在津輕海峽航行的輪渡遭臺風(fēng)襲擊而翻船，1430人遇難。為避免類似事件再次發(fā)生，日本政府決心修建青函隧道。

目前，隨著科技水平的提高，跨越江河湖海時(shí)，人們越來越多地傾向于在水下隧道與橋梁之間做出選擇。

至于具體是選擇水下隧道還是選擇橋梁，主要依據(jù)航運(yùn)、水文、地質(zhì)、氣候、生態(tài)環(huán)境等具體條件而定。

不過，就現(xiàn)今情況看，水下隧道與橋梁相比有以下一些顯而易見的優(yōu)勢：一是抵抗戰(zhàn)爭破壞和自然災(zāi)害的能力更強(qiáng)；橋梁則不同，在戰(zhàn)爭中，一枚炸彈可能就使一座橋梁報(bào)廢。二是水下隧道不侵占航道凈空，不影響航運(yùn)，不干擾岸上航務(wù)設(shè)施。三是水下隧道不受氣候變化的影響，車輛可全天候通行，具有較強(qiáng)的載運(yùn)能力，不像橋梁通行車輛載重受設(shè)計(jì)荷載的限制。四是對生態(tài)環(huán)境影響小，能避免噪聲塵土對周圍環(huán)境的影響。五是在建設(shè)上，隧道鋼用量比橋梁少，且只需普通建筑鋼，比橋梁造價(jià)更低。而且水下隧道的結(jié)構(gòu)耐久性好，維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用比橋梁低很多。六是隧道設(shè)計(jì)可以做到一洞多用，把城市水、電、氣和通訊等設(shè)施安排在比較安全穩(wěn)定的環(huán)境中。

所以，近20年來，國外有優(yōu)先考慮采用水下隧道作為跨越江河湖海方式的趨勢。

水下隧道工程時(shí)代

工程界專家曾預(yù)言：21世紀(jì)將是隧道工程、地下空間大力開發(fā)利用的時(shí)代。

從20世紀(jì)30年代起，發(fā)達(dá)國家就開始著手修建海底隧道，至今已建造了20多條海底隧道，還有許多正在修建或計(jì)劃修建中。

20世紀(jì)40年代，日本在關(guān)門海峽修建的海峽隧道是世界上最早的海峽隧道，之后日本又在關(guān)門海峽修建了兩條海底隧道。1988年，日本在津輕海峽建成了迄今為止世界上最長的海峽隧道——青函隧道，實(shí)現(xiàn)了本州和北海道之間的鐵路運(yùn)輸。

英法海峽隧道從拿破侖時(shí)代(1800年)起就曾兩次開挖，但都中途停工，直到1994年才全部貫通。隧道把英倫三島和歐洲大陸連為一體，無論是從政治、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)還是工程本身看，都令人驚嘆!隔海相望的英、法兩國人員，乘坐穿越隧道的高速列車，3個(gè)小時(shí)即可從倫敦直達(dá)巴黎，比乘飛機(jī)還要快一個(gè)多小時(shí)。這就是隧道的神奇。

正是因?yàn)榍嗪淼篮陀⒎ê{隧道的修建，世界上興起了一場海底隧道熱。意大利計(jì)劃修建橫跨墨西拿海峽的隧道，把本土與西西里島聯(lián)結(jié)起來；日韓兩國正在籌建穿過對馬海峽的隧道。此外，在直布羅陀海峽、馬六甲海峽、博斯普魯斯海峽等世界許多海峽，都正在進(jìn)行修建海底隧道的規(guī)劃或調(diào)查。

再來看我國，隨著沿海地區(qū)建設(shè)的加快，提高海灣和海峽的交通能力問題日益突出，除了已經(jīng)貫通的廈門翔安隧道外，目前還有膠州灣海底隧道、廣東獅子洋海底鐵路隧道正在建設(shè)中。渤海灣、杭州灣、珠江口、瓊州海峽、臺灣海峽，這些地方真正實(shí)現(xiàn)全天候、大流量的快捷交通，都要靠海底隧道來實(shí)現(xiàn)。

水下隧道的高難度

與陸地隧道相比，水下隧道在勘探、設(shè)計(jì)和施工方面都要面臨更大的挑戰(zhàn)。

首先，水下隧道的地質(zhì)勘測更困難，造價(jià)更高，風(fēng)險(xiǎn)更大。因?yàn)橐谒讕r層中通過、隧道要挖得很深，而且隨時(shí)面臨滲水的可能，特別是海底隧道，海底巖層地質(zhì)情況是其建設(shè)成敗的關(guān)鍵。比如，前文提到的日本青函隧道，勘探人員于1964年5月開始挖調(diào)查坑道。經(jīng)過歷時(shí)7年的各種海底科學(xué)考察，專家們才最終選定了安全的隧道位置，并于1971年4月正式動(dòng)工開挖主坑道。再比如英法海峽隧道，地質(zhì)鉆探工作從1958年做到1987年，重要的鉆孔達(dá)94個(gè)。淺層勘探在海底以下150米之內(nèi)，用于考慮隧道布置的范圍；深層勘探在海底以下800米之內(nèi)，主要為評價(jià)地震風(fēng)險(xiǎn)提供數(shù)據(jù)。正是由于充分的地質(zhì)資料和正確的判斷，才為這條隧道找到了理想的巖層。

為何勘探對海底隧道的修建如此關(guān)鍵?因?yàn)楹５椎貙又械牟涣嫉刭|(zhì)，如斷層破碎帶、巖層軟弱段、溶穴、風(fēng)化槽等等，都會(huì)給隧道建設(shè)帶來很大風(fēng)險(xiǎn)，尤其如果這些不良地質(zhì)情況未被勘測到，施工風(fēng)險(xiǎn)將大為提高。

其次，在施工中能否安全穿越軟弱不良地質(zhì)段，是隧道修建成敗的關(guān)鍵。海底地層中的地下水由于具有很高的滲水壓力，可能導(dǎo)致水在高滲透性等地層中大量流入、水源補(bǔ)給無限，加上隧道施工中不具有自然排水的條件，一旦發(fā)生大的突水、涌水，就可能引起嚴(yán)重的后果，威脅施工安全。青函隧道1964年正式開工后，由于受地形和火山活動(dòng)的影響，施工地段地質(zhì)復(fù)雜，再加上海下部分在距海面200米、距海底約100米的特殊條件下作業(yè)，施工異常艱難。在18年的施工中，共發(fā)生4次大的出水事故。1976年5月的一次出水事故，最高出水量為每分鐘80立方米，連續(xù)出水50余天，1000多立方米的砂石崩落，70多米長的坑道被淹沒。

另外，合理確定海底隧道拱頂?shù)膸r石覆蓋層厚度也十分重要。如果覆蓋層過薄，海底隧道施工過程中就可能發(fā)生嚴(yán)重的失穩(wěn)問題和海水涌入的危險(xiǎn)。如果覆蓋層太厚則會(huì)使海底隧道的長度增加，投資加大。

修建翔安隧道有多難

在修建翔安隧道之前，廈門本島與大陸之間原有兩座大橋相通，但仍然滿足不了交通運(yùn)輸?shù)男枨蟆Ｕ谂d建的廈門東通道工程成為聯(lián)結(jié)兩地的第三條通道，它由五通互通、翔安跨海隧道、西濱互通三部分組成。其中翔安隧道的修建最為關(guān)鍵。

翔安隧道不僅開啟了國內(nèi)交通建設(shè)的建隧新時(shí)代，而且對以后的隧道建設(shè)具有重要影響。翔安隧道的地質(zhì)條件十分復(fù)雜，在翔安端隧道要穿越淺灘近500米的富水(與海水相連)砂層，施工難度極大。隧道還要在海底穿越風(fēng)化槽和風(fēng)化囊，這進(jìn)一步加大了施工難度及其可能遇到的風(fēng)險(xiǎn)。隧道穿越的砂層和強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，所占比例很大，隧道開挖后，巖石承載能力低，遇水軟化后易發(fā)生涌泥、涌砂、坍塌。

此外，行車隧道開挖斷面達(dá)170平方米，居世界之最。有關(guān)各方通過對鉆爆法、掘進(jìn)機(jī)施工法(TBM法)、沉管法、盾構(gòu)法的比較，最終在翔安工程中選用了施工技術(shù)成熟、靈活的鉆爆法。

責(zé)任編輯 趙菲

知名海底隧道一覽

目前，全世界已建成和計(jì)劃建設(shè)的海底隧道有20多條，主要分布在日本、美國、西歐等國家和地區(qū)。其中日本、挪威修建的隧道數(shù)量最多。最長的海底隧道

至今為止，世界上已建成的最長的海底隧道是日本的青函海底隧道。該隧道全長53.86千米，其中海底部分為23.3千米，是一條雙線鐵路隧道。它穿過津輕海峽，把日本本州島的青森和北海道的函館連接起來。青函海底隧道1964年開挖斜坑道，經(jīng)過24年的施工，于1988年3月13日正式投入運(yùn)營。

隧道竣工后，人們坐在寬敞舒適的高速電氣列車?yán)铮潭?0分鐘就能到達(dá)目的地。而在之前，同樣的路程需要花費(fèi)5個(gè)小時(shí)。

最快的海底隧道

從運(yùn)送乘客速度最快這方面來看，非英吉利海峽隧道莫屬。英吉利海峽隧道連接著英國的多佛爾和法國的加菜，它其實(shí)是由3條并排的隧道所組成。兩條直徑為7.3米的主隧道之間相距30米，中間還修有一條直徑為4.5米的輔助隧道，輔助隧道每隔375米與兩側(cè)主隧道連通。如果把這3條隧道對接，其長度將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過青函隧道。

這種3條互相連通且相互獨(dú)立的隧道設(shè)計(jì)，可謂獨(dú)具匠心。日常運(yùn)營中遇到緊急情況時(shí)，服務(wù)隧道可以保證在90分鐘內(nèi)將全部人員從隧道和列車中撤離到地面。服務(wù)隧道還是向主隧道提供新鮮空氣的通道，并保持其氣壓始終高于主隧道，使主隧道中的煙氣在任何情況下都不能侵入服務(wù)隧道。

英吉利海峽隧道于1987年正式動(dòng)工，1994年竣工并投入使用。乘坐時(shí)速300千米的“歐洲之星”列車，穿越隧道只用26分鐘，從巴黎到倫敦的用時(shí)縮短為3小時(shí)，如果算上坐車從市區(qū)到機(jī)場的時(shí)間，那么，乘坐火車穿過海底隧道其實(shí)是往返兩地最省時(shí)的交通方式。

丹麥大海峽隧道

跨越丹麥非英島與西蘭島之間的大海峽公路、鐵路越海線工程長18千米，它將替代使用多年的輪渡。工程包括：連接非英島與斯普羅小島(它幾乎位于海峽中間)的一座長6.6千米的公鐵兩用大橋、以及連接斯普羅小島與西蘭島的一座長7.26千米的鐵路隧道和與隧道平行的一座長8千米的公路橋。工程于1988年動(dòng)工，1995年竣工。