烟大海底隧道项目施工技术及安全

烟大海底隧道项目施工技术及安全问题探讨

烟大海底隧道的项目最早是在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：

烟大海底隧道基本资料

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：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，

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

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。

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

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30cm，二衬50cm；服务隧道初支30cm，二衬40cm。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。（初支是爆破完之后的；

二衬是二次衬砌）

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

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

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