水下隧道，别有洞天
发布时间:2024-11-08 | 发布者： 东东工作室 | 浏览次数： 次
南京长江隧道。
青岛胶州湾第二海底隧道施工现场。
本报记者 张一琪摄
武汉长江隧道及洞内3D示意图。
本版图片除署名外，均为受访企业供图
电梯门打开，一股穿堂风迎面扑来，10月份青岛的海边，透着满满的凉意。电梯下降途中，各种思绪脑补，我将要面对怎样一个水下场景？正想着，随着电梯触底的一震，一片工地映入眼帘，圆形的洞口似有四五层楼高，里面传来叮叮当当的嘈杂声。
跟随工作人员指引，我们上了工程车辆，目的地是隧道施工的最前沿。这座直径可达15米的隧道是山东省青岛市胶州湾第二海底隧道，是一条公路隧道，全长超过14公里，施工规模位居世界前列。隧道贯通后，将成为青岛市主城区和西海岸新区连接的最新通道，便利两地民众的生活、生产，进而推动青岛市东西两岸同城一体化发展、提升周边城市群的整体竞争力。
这座海底隧道由中国铁建下属的中铁第四勘察设计院设计。这所成立于1953年的设计院，深耕隧道设计，尤其是水下隧道，积累了大量的经验。武汉长江隧道、南京长江隧道、广深港高铁狮子洋隧道、济南黄河隧道……这些记录在院史上的隧道，背后是中国水下隧道技术的一次又一次突破和提升。
修桥还是修隧道？
生活在长江边上的人，想必都有如何渡过长江前往对岸的想法。来到湖北武汉，站在长江岸边，我也有同样的疑问。在经济、科技不发达的过去，只能依靠各式船舶来横渡长江。
如今，在武汉，江上有大桥，江面有轮渡，江下有隧道。而让武汉过江迈入“三维”时代的，正是2008年正式通车的武汉长江隧道。
车辆驶入武汉长江隧道，第一感受是忙碌。隧道内是双车道，车辆十分密集。据了解，该隧道是双向四车道，每天的通行车辆可达7万辆。
“设计武汉长江隧道的时候，原本计划是修建双向六车道，但当时水下隧道技术刚刚起步，建造经验并不丰富，加上建设条件复杂，为了安全起见，最终决定修建双向四车道。”中铁第四勘察设计院总工程师肖明清讲起这段历史时，口气中带着微微的遗憾。
肖明清身边的人一直叫他“大师”，起初我以为只是同事间的戏称。但后来才明白“大师”是国家授予的称号——全国工程勘察设计大师。从1992年参加工作起，肖明清就一直深耕于水下隧道技术，在他的带领下，中铁第四勘察设计院已经设计完成水下隧道超过80座。
此前，我们对于隧道的印象更多是山体隧道。跨越大江，修建桥梁似乎是第一选择。“过去一说过江过河，第一反应确实是修桥，修建水下隧道确实不在考虑范围。现如今，情况已经反过来，优先考虑水下隧道。”肖明清说。
有几个因素促成了这种转变，首先是对水面通航的影响；其次就是经济方面的因素，也就是我们俗称的性价比。
以长江为例，如果想修建一条四车道或者六车道的过江通道，那么水下隧道在减少对江面通航影响、工程造价成本等方面就有着很大的优势，是第一选择。但如果是公路、铁路合用的过江通道，那跨江大桥则是更合适。“因为受隧道直径限制，如果修建公铁两用隧道可能需要打多条隧道，两相比较，公铁两用通道上桥梁更有优势。”肖明清表示。
此外，对周边环境的影响也是考虑因素之一。在修建过江通道时，无论是桥梁还是隧道，都涉及对岸边居民的影响。如果是修建桥梁，需要考虑引桥的征地和拆迁问题，同时还要考虑运营期振动和噪声的影响。“对比修建桥梁，修隧道影响会小很多，在岸边打一个竖井，然后将盾构机安装上，就可以开始施工，建成后的交通噪声和振动也很小。”肖明清解释着隧道的优势。
盾构隧道是主流
10月31日，中国自主研制、最大开挖直径达16.64米的超大直径盾构机在湖南长沙下线，将应用于目前全国最长公路水下盾构隧道——海太长江隧道施工。
水下盾构隧道是水下隧道修建技术的一种，也是现在常用的技术之一。除此之外，还有沉管法、钻爆法、围堰明挖法等技术。
肖明清一一解释了这几种隧道修筑技术：沉管法简单来说就是在水下挖基槽，将提前预制好的管段沉放下去，然后再连接上，港珠澳大桥、深中通道建设中运用的就是这种技术；围堰明挖法适合建造小规模隧道，并且是在浅水的地方，把水抽干，然后再建造隧道；钻爆法是借鉴建造山体隧道技术而来，是在比较坚硬的岩层中使用炸药，炸开岩石然后修筑隧道。
与其他几种方法比起来，盾构法是相对经济、安全的，并且施工过程中对周围环境影响也小。
为了一探盾构隧道的究竟，我们来到了武汉地铁十二号线越长江隧道的施工现场。沿着楼梯一路走到隧道口，施工的嘈杂声越来越大。终于走到隧道口，犹如“黑洞”一般，一望无际。
坐上工程车辆，我们开始向隧道深处行去。走到中段偏后的时候，“这是管片，在盾构机向前挖掘的同时，这些预制好的管片就被运输进来，安装在隧道内，安装过程是自动的，工人只需要在最后打上螺栓。”随行的中铁第四勘察设计院设计人员高云龙不断介绍着有关水下隧道的情况，“这条隧道还有一个内衬，相当于加了一层防护，能够消除渗漏水、火灾、撞击等引发的安全隐患，提升了整个隧道的韧性。”
当温度越来越高，声音越来越大时，我们走到了施工的最前沿——盾构机刀头的后面，此时想要跟身边的人交流，只能趴在耳朵边大声叫喊，但仍然很难听见。盾构机平均每天能够向前掘进6至8米。只有需要更换刀具和正常的设备维养时，才会将机器停下。
现如今，水下隧道以盾构隧道为主流，但是走过的路并不是一帆风顺。南京长江隧道是中铁第四勘察设计院设计的第二座水下隧道，2009年全线贯通，是当时世界上在强透水地层中修建的直径最大的盾构隧道，隧道直径达14.5米。
“我们对南京河段的地质情况和水文特性很熟悉，因为从上世纪90年代研究京沪高铁跨长江通道时就做了大量的研究。所以当时提出建设双孔双向六车道。”肖明清回忆着，没想到后续进程却遭到了反对，因为国内当时没有做过直径如此大的盾构隧道，部分参与论证的专家担心安全问题，因此建议减少直径，改为四孔八车道。