揭秘“煙大海底隧道”具體設計方案

文王夢恕 中國工程院院士、渤海海峽跨海通道戰(zhàn)略規(guī)劃研究項目組組長

現(xiàn)在請閉上眼睛感受一下：當你開著汽車來到海底隧道入口，直接將汽車開上動車。汽車被固定牢靠后，由動車帶著你穿過悠長的渤海海峽。這時你只需坐在自己的車上聽聽廣播、上上網(wǎng)，甚至可以給家人打電話報告下行程……大概40分鐘后抵達對岸，火車的固定自動解開后，你就可以直接開車出通道，順利到達目的地。這就是煙大海底隧道未來的通行模式，只允許動車運行。

跑火車不跑汽車

在初步設計方案中，跨海隧道會先從大連旅順附近定一個入地點，蓬萊有一個登陸點，然后最終抵達煙臺。整條隧道全長123公里，火車設計時速為250公里，運行速度能達220公里/小時，屆時從大連到煙臺最多只需40分鐘。

之前建的海底隧道都比較短。一般來說以10公里為界——10公里以下的可以考慮公路隧道，10公里以上走的是汽車搭載火車的方式。目前，國內(nèi)已有多地開建海底隧道，比如廈門、青島這兩座城市的海底隧道全部為公路隧道。數(shù)據(jù)顯示，青島膠州灣隧道總長約7808米，海域段隧道長4095米，為目前國內(nèi)最長的海底隧道。像煙大海底隧道這樣過百公里長的隧道如果跑汽車，這在世界上從未有過先例。

水下公路隧道需要的斷面很大。如果作為公路隧道使用，最重要的一點是通風。因為汽車會排放大量尾氣，對隧道內(nèi)空氣污染會非常嚴重，如果駕駛汽車在隧道內(nèi)行駛，預計水下隧道約長120公里，以每小時80公里的速度行駛至少要1.5小時，長時間通風不暢，人體將吸入大量有害氣體。如果要解決通風問題，基本每間隔6公里就要設計一個通風豎井，這樣做首先對海底隧道而言，是十分危險的。其次，工程造價將大幅提高。按鐵路預算，目前工程總投資約在2000億～3000億人民幣，但改為公路至少要投資上萬億。除此之外，防災、通風、照明，等等，公路隧道的運營成本也將相應提高。

未來煙大海底隧道將采用客貨兩用的火車運行方式。汽車可以搭載火車穿越海底。火車上設有平板車廂，汽車開上去固定在火車上，司機也不需要下車，直接由火車運載到達彼岸。由于火車采用的是電力系統(tǒng)牽引，所以不涉及到尾氣排放的問題，沒有污染，而且，過隧道的速度快，對通風的要求相對來說就沒那么高。

“深埋的全隧道”方案最終確定

渤海海峽的通道形式曾有三種方案：全隧道、全橋梁、南橋北隧。全橋梁方案由于跨度長、難度大等原因被放棄。而在相當長的一段時間里，“南橋北隧”一直是很多專家所中意且呼聲最高的方案。

橋隧方案是將海面高架橋與海底隧道結(jié)合起來。海面高架橋除具備海底隧道的一些主要優(yōu)點之外，還具有通過能力強、綜合利用價值大、工程安全系數(shù)高等優(yōu)點。尤其是這種方式具有很高的觀賞價值，能夠有力地帶動周邊旅游業(yè)及其他行業(yè)的發(fā)展。同時，還具有行車通氣性好、后期檢查保養(yǎng)費用低等優(yōu)點。

從渤海海峽的實際情況看，自蓬萊登州角向北65公里北隍城島之間，有眾多島礁可以利用為大橋橋基；海底均為巖基地質(zhì)，地質(zhì)條件較好；海峽兩岸建材資源豐富，可就近搬運利用。而自北隍城島向北42公里的老鐵山水道無任何島嶼，如果跨越這段距離，必須要建人工島作為橋基。

然而，在此次遞交國務院的報告中，“深埋的全隧道”方案被最終敲定在紙面上。資料顯示，地處渤海海峽最狹處的廟島群島被視作跨海通道的“天然橋基”。群島基本呈直線南北擺開，共有主要島嶼32個，其中有居民島10個。最大島是南長山島，面積12.8平方公里；最小島是小高山島，面積0.0008平方公里。很多島都太小了，等于礁石一樣。另外很多島上沒有人，架橋上去的意義并不大。

煙大海底隧道的初步設計是在水面以下50米的高度慢慢上升，采用千分之十八的坡度——即每千米上升18米，直至到達棧場。（出海）后再到出地面一般要預留5公里的長度，至少也要保證2公里，寬度為1.5公里。

基于上述條件，經(jīng)過考察后發(fā)現(xiàn)，渤海海峽中間的島嶼除了2個島之外根本用不上。海底隧道要建在至少在海平面80米以下的水床之下，而隧道需要再低水床面20米，還有隧道本身的高度10米——如此算來，從軌道面到水面至少需要110米的高度。再按千分之十八的坡度上行，目前的多數(shù)島都不能滿足隧道出口的要求。如果非要做就必須做人工島，島的長度不能小于1公里。而這樣做，首先要面臨的一個問題就是工程造價很高，至少需要上百億資金。

另一個值得關(guān)注的問題是，廟島群島是候鳥遷徙的必經(jīng)之地。每年途經(jīng)這里的候鳥多達200種，有百萬只之多，被列為國家級自然保護區(qū)。而大小黑山島是蛇的王國，為我國第二大蛇島；長島海域又是斑海豹的家園。如在這些地方建大橋，勢必會對島上資源造成一定破壞，會對各種生物的生存帶來負面影響。

現(xiàn)在渤海海峽原有的水域通道有十幾個，而采用建高架橋的方案會涉及到水域的使用，一旦建橋就可能會破壞原有的水域通道。

雙向車道+服務隧道

煙大海底隧道將采用“2+1”深埋式“全隧道”方案，雙向車道，中間還有一個服務隧道。服務隧道位置略低于兩側(cè)車道。與此同時，隧道將會采用深埋法解決防水的問題，同時減小水壓。深埋最大的好處就是抗風險。煙大海底隧道設計的使用壽命在120年左右。

在《渤海海峽跨海通道初步方案》中，主隧道外徑為11.3米，服務隧道外徑為9.5米，橫通道外徑為6米，采用復合式襯砌，主隧道初支30厘米，二襯50厘米；服務隧道初支30厘米，二襯40厘米。主隧道與服務隧道中線之間的距離為30米。而沿隧道縱向每隔800～1000米還將設置一條橫通道連接主隧道和服務隧道。（初支是爆破完之后的；二襯是二次襯砌）

電氣設備、重要線路都在服務隧道。另外可以用作通風，也方便人員進行維修。服務隧道主要作為將來運營、維修、救援的通道。另外其還有一個重要作用，即超前施工。也就是說，開建后將先開挖服務通道，進行超前地質(zhì)探測——這樣做是因為服務隧道的斷面較主隧道要小。在服務隧道施工期間，一旦發(fā)現(xiàn)斷層，將及時進行加固，也可以提早處理破碎帶，然后再進行挖掘。

另外，根據(jù)空洞學來計算，未來在兩個主隧道之上還要建設泄壓洞。當其中一個隧洞壓力比較大的時候，可通過泄壓洞進入到另外一個隧洞內(nèi)。具體涉及的間隔和斷面要根據(jù)調(diào)研后的結(jié)果確定。

4條線路備選 最快6年建成

通過前期的考量，我們設計了四條跨海線路備選。根據(jù)《渤海海峽跨海通道初步方案》的標注，這四條線位分別是：

最短距離方案：老鐵山—蓬萊東港，長104公里，可利用大竹山島設置豎井，還需設置一座人工豎井。

連島方案：老鐵山—北隍城島—大欽島—砣磯島—北長山島—南長山島—蓬萊東港，長114公里，在北隍城島、北長山島設置豎井。

部分連島方案：老鐵山—大欽島—北長山島—南長山島—蓬萊東港，長112公里，在大欽島、北長山島設置豎井。

部分連島方案：老鐵山—大欽島—南長山島—蓬萊東港，長112公里，在大欽島、南長山島設置豎井。

在海底隧道的中間還會設計一些豎井，作為通風（運營通風和施工通風）及施工工作井使用。將來在建設過程中，一些工程設備還需要通過豎井下到海底。目前初步規(guī)劃，將在老鐵山岸邊、北隍城島、北長山島、蓬萊岸邊等四點設立豎井（最終位置將根據(jù)線路方案確定）。另外，在北長山島的豎井，考慮是否將其規(guī)劃為一個列車站。

目前大連、煙臺兩地已開始為隧道修建做準備。大連的隧道入口已經(jīng)確定，入口范圍內(nèi)將不再批準建新建筑，已有建筑也在進行拆遷、搬遷。煙臺市政府也明確表示為隧道建設做好準備，但是具體的工作要依據(jù)隧道設計方案進行。

如果通過國務院批準，預計在3年后動工——這三年將進行前期勘探、出具科研報告，在此基礎上再進行初步設計、準備開工。最后還需要通過招標確定設計、施工單位。建成最快大概要6年時間，如果保守點估計，需要6～10年。

由“C”型環(huán)繞運輸變?yōu)椤皬奍型”直達運輸

目前，遼東半島和膠東半島之間的主要運輸方式有三條，均存在不同程度的制約因素。

一是海運，海上運輸在兩地之間具有支配地位。據(jù)不完全統(tǒng)計，煙大海運航線的運輸量占渤海灣海上運輸量的80%以上，而渤海灣海上運輸量又占渤海南北兩岸總運輸量的70%以上。隨著兩地經(jīng)貿(mào)往來的迅猛增長，海運能力不足問題已十分突出。在旺季9月、10月經(jīng)常出現(xiàn)船舶運力嚴重不足現(xiàn)象。

二是煙大鐵路輪渡。近年開通的煙大鐵路輪渡雖有許多優(yōu)點，但仍是一種海運形式，難以解決渤海出現(xiàn)惡劣天氣時對運輸安全的威脅問題。更重要的是，煙大鐵路輪渡設計未來最大能力為日運50列火車和2500輛汽車，很難滿足南北兩岸的貨流需求。

三是鐵路和公路。大連到煙臺的直線距離是165公里，鐵路和公路運輸均需經(jīng)過山海關(guān)繞行1980公里。

可以說，以上三種運輸方式，均不能滿足未來需要。若煙大海底隧道建成，將使環(huán)渤海由原來的“C”型環(huán)繞運輸變?yōu)椤皬奍型”直達運輸。通過海底隧道，東北貨物可迅速直接到達山東半島地區(qū)。而山東半島又和蘇北、長三角地區(qū)的交通網(wǎng)聯(lián)系，故而可使東北地區(qū)的資源方便快捷地進入相對發(fā)達的長三角及珠三角地區(qū)。屆時，渤海經(jīng)濟圈與膠東乃至長三角經(jīng)濟圈將緊密結(jié)合，更將使包括東北三省、山東、江蘇、上海、浙江、廣東、海南、廣西等在內(nèi)的10個省、直轄市及自治區(qū)直接受益。