悠悠島灣水 依依憶念情——記對(duì)膠州灣海底隧道一縷抹之不去的追憶

孫 鈞

悠悠島灣水 依依憶念情
——記對(duì)膠州灣海底隧道一縷抹之不去的追憶

孫 鈞

專(zhuān)家簡(jiǎn)介：

孫 鈞，中國(guó)科學(xué)院院士，同濟(jì)大學(xué)資深榮譽(yù)教授。解放前夕上海國(guó)立交通大學(xué)畢業(yè)。歷任國(guó)際巖石力學(xué)學(xué)會(huì)副主席暨中國(guó)國(guó)家小組主席、中國(guó)巖石力學(xué)與工程學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)、中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)。長(zhǎng)期在高校從事教學(xué)和科學(xué)研究，在巖土力學(xué)與工程、隧道與地下工程領(lǐng)域有深厚造詣。幾十年來(lái)，承擔(dān)并完成國(guó)家各個(gè)五年計(jì)劃科技攻關(guān)、863和國(guó)家基金、部委省市重大項(xiàng)目等約70項(xiàng)，發(fā)表論文340余篇并專(zhuān)著8部，獲國(guó)家和省部級(jí)獎(jiǎng)19項(xiàng)。是現(xiàn)代“地下結(jié)構(gòu)工程力學(xué)”學(xué)科分支的主要奠基人與開(kāi)拓者之一。

上世紀(jì)90年代初，我有幸參加青島、黃島通道工程的早年論證、評(píng)議工作，并擔(dān)任召集人，對(duì)該工程建設(shè)項(xiàng)目從工程線位、方案取舍、橋隧比選、建設(shè)可行性和經(jīng)濟(jì)性、合理性，到初步設(shè)計(jì)以及工程招投標(biāo)……，一路走來(lái)，目睹并參與了它的建設(shè)全過(guò)程。近20年了，往事歷歷如在眼前，轉(zhuǎn)瞬滄桑巨變，天塹變通途，令人感慨系之！如今，隧道已經(jīng)竣工通車(chē)快一年了，為緬念過(guò)去，愿意寫(xiě)幾句值得思考的點(diǎn)滴追憶，與同行讀者們共享。

一、隧位選擇

自上個(gè)世紀(jì)80年代開(kāi)始，我應(yīng)青島市建委總工姜震老學(xué)長(zhǎng)之邀，赴港城參加青島地鐵線路的總體規(guī)劃研究，當(dāng)時(shí)就有讓地鐵從市區(qū)團(tuán)島穿越膠州灣到黃島的線位議案；其時(shí)，對(duì)另兩條水底隧道的越江線位進(jìn)行了比較：方案一，在膠州灣內(nèi)建隧（在與現(xiàn)在膠州灣大橋橋位相近的位置），并建議過(guò)采用沉管法施工的水下淺埋方案；方案二，由團(tuán)島向東南穿越過(guò)海。那時(shí)，對(duì)薛家島的隧道現(xiàn)址，由于距當(dāng)時(shí)的黃島市區(qū)比較遠(yuǎn)而未作重點(diǎn)考慮。后來(lái)，膠州灣內(nèi)的隧道方案因?yàn)槭┕て谝蓴_灣內(nèi)大片錨地而受到輿論的廣泛?jiǎn)栘?zé)，記得青島海洋大學(xué)的一位的老教授更在媒體上慷慨陳詞，提出了尖銳的反對(duì)、批評(píng)意見(jiàn)，這些都使我記憶猶新。而選用團(tuán)島向黃島線路最短的越海方案也是困難重重：其一，當(dāng)?shù)赜泻＼娝蠙C(jī)場(chǎng)，經(jīng)交涉雖同意搬遷，可拆遷費(fèi)時(shí)且又要價(jià)很高；其二，黃島一側(cè)的隧道出入口段將不可避免地要經(jīng)過(guò)黃島近岸的油庫(kù)區(qū)，油料屬爆燃性強(qiáng)的危險(xiǎn)品，專(zhuān)家們十分擔(dān)心日后運(yùn)營(yíng)時(shí)的環(huán)境維護(hù)與安全；其三，這條隧道線位將要斜向通過(guò)著名的滄口大斷裂，該斷裂還帶有一定的地震活動(dòng)性。似此各點(diǎn)原因，上述的三個(gè)隧位方案看來(lái)均不可行。

現(xiàn)在的薛家島方案在當(dāng)年是后來(lái)才提出來(lái)的，它的優(yōu)點(diǎn)是因距黃島市中心城區(qū)稍遠(yuǎn)，而有可能將過(guò)境車(chē)輛繞行市外，不致引入兩島內(nèi)的主城區(qū)；此外，考慮到規(guī)劃中的黃島區(qū)中心不久將向東拓展，這樣，在薛家島過(guò)海勢(shì)將更顯方便和有利。

二、橋、隧比較

當(dāng)然，如改為在薛家島灣口處建橋也具有一些獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)！從而，橋、隧之爭(zhēng)就引起了上自政府、下到廣大市民的熱切關(guān)注。記得由于當(dāng)時(shí)的領(lǐng)導(dǎo)班子也意見(jiàn)不一，還想過(guò)要將大橋和隧道兩個(gè)方案提請(qǐng)到市人大去討論解決。在一次討論會(huì)上，當(dāng)時(shí)的市委書(shū)記未有事先通知就率同市委常委班子一行人來(lái)旁聽(tīng)了（聽(tīng)完后擺擺手就默默地離開(kāi)了，他自己的想法一句都未談，給在座許多人留下了極佳印象），他是想當(dāng)面聽(tīng)取專(zhuān)家們的第一手看法呢。

我從事隧道工程研究許多年，對(duì)隧道專(zhuān)業(yè)的感情自然是深厚的，但我不只是對(duì)建隧的優(yōu)點(diǎn)方面有比較全面深入的了解，且又對(duì)它存在的缺點(diǎn)和不足也是最清楚的。在討論建隧時(shí)，隧道的優(yōu)缺點(diǎn)我就要客觀地全都擺出來(lái)，我認(rèn)為，如果隧道人只講隧道好、橋梁人又只講橋梁好，大家莫衷一是，議論不下，那叫領(lǐng)導(dǎo)又將如何下決心拍板呢。我總的想法是，在我有生之年能夠見(jiàn)到無(wú)論是建隧還是建橋，只要抉擇正確，都是對(duì)國(guó)家的貢獻(xiàn)，我都會(huì)同樣地感到由衷的高興——這就是我多年來(lái)的思想。此次，在膠州灣這片國(guó)人矚目以待的美麗土地上，要?jiǎng)庸づd建這樣大的工程建設(shè)項(xiàng)目，我也有自己堅(jiān)定的想法：在一次實(shí)地踏勘后的評(píng)論會(huì)議上，我說(shuō)：“昨天傍晚大家都實(shí)地看了，灣口那西落的血紅色夕陽(yáng)和遠(yuǎn)天的一抹晚霞映漾著青碧色的茫茫大海，波光瀲滟，艷麗照人！這太美，太美了。從薛家島隔海眺望，對(duì)岸遠(yuǎn)處青島市區(qū)隱約朦朧的白色樓群，海上又輕帆點(diǎn)點(diǎn)，真是上天恩賜給青島人最最可人、最最美麗的自然風(fēng)貌啊。這種自然界的生態(tài)美是世界上無(wú)與倫比的最美，任何人工建構(gòu)筑物即使修造得再美，也只能是‘畫(huà)蛇添足’，無(wú)法與她原生的自然生態(tài)相匹比！這話可不是我亂說(shuō)的，結(jié)構(gòu)美哪能比得上原生的自然生態(tài)美?。∥鞣皆S多學(xué)人、專(zhuān)家也都有這樣的共識(shí)?！蔽医又跁?huì)上又進(jìn)一步比方著說(shuō)：“我想還有一比，可能不很貼切，生態(tài)的自然美就好像一位年方十七、倚在門(mén)邊亭亭玉立的美麗而純樸的村姑，她麗質(zhì)天生，不施粉黛而楚楚動(dòng)人，猶如養(yǎng)在深閨人未識(shí)時(shí)的楊貴妃；而如果給她涂脂抹粉，美倒也是美了，可那就變成了二十五六歲的美艷少婦了。各位說(shuō)說(shuō)是喜歡哪一位呢？”這意思自然是說(shuō)，建造隧道不影響、更不會(huì)破壞膠州灣口那美麗動(dòng)人的生態(tài)環(huán)境；而建橋即使造型再美觀，也只能是‘畫(huà)蛇添足’罷了。但不料我話語(yǔ)剛罷，就有一位橋梁老專(zhuān)家搶著說(shuō)：“在這里建橋應(yīng)該對(duì)環(huán)境生態(tài)是‘畫(huà)龍點(diǎn)睛’，美上添美。說(shuō)實(shí)話我就是更喜歡美艷少婦?！边@話引起了一陣哄堂大笑，也得到了一些贊成建橋?qū)＜覀兊恼坡暋Ｎ以跁?huì)場(chǎng)休息時(shí)，面對(duì)幾十年老熟人的那位橋梁專(zhuān)家，拍拍他的肩膀打趣地說(shuō)：“你這個(gè)老頭子可給美艷少婦癡迷住了唔！哈哈！”而就在那天的現(xiàn)場(chǎng)，記得一位從加拿大回國(guó)、現(xiàn)在清華大學(xué)建筑系任教的中年教授也說(shuō)他贊成建隧，但他的見(jiàn)解竟帶有點(diǎn)迷信色彩。他調(diào)侃地笑著說(shuō)：“青島的財(cái)源多數(shù)來(lái)自灣口之外，每天從韓國(guó)、日本、秦皇島、上海等地的進(jìn)賬可不少呀；如果建橋，講風(fēng)水就像在自己的大門(mén)口上了一條門(mén)杠，把要進(jìn)來(lái)的財(cái)源都給堵在門(mén)外了，我看青島人民不會(huì)答應(yīng)！”他接著又說(shuō)：“如果從廣東請(qǐng)一位風(fēng)水先生來(lái)，他一定也會(huì)是這個(gè)看法?！庇终f(shuō)：“我這只是胡扯，不足為據(jù)的，今天媒體在不在？可別給我上報(bào)紙呀！”

上面說(shuō)的，當(dāng)然是些笑談，但也可以看到當(dāng)時(shí)對(duì)建橋還是建隧，專(zhuān)家們也還是有過(guò)不少爭(zhēng)論的。下面說(shuō)說(shuō)后來(lái)市委，市政府最終敲定建隧的主要理由：

1.摒棄建橋方案的4點(diǎn)主要理由：

1)青島膠州灣內(nèi)港區(qū)和今后港內(nèi)造船業(yè)的發(fā)展當(dāng)時(shí)尚未有定論。這樣，進(jìn)出港區(qū)的遠(yuǎn)洋郵、貨輪的噸位、吃水深度、特別是船上的塔桅高度一時(shí)都難以確定，進(jìn)而影響了通航橋跨的大小及其通航凈高的具體尺寸和幅員也都一時(shí)定不下來(lái)。如以上海長(zhǎng)興島來(lái)往浦東外高橋五道溝江段最終決定修建跨長(zhǎng)江口特大型越江崇明南港隧道的情況為例：坐落長(zhǎng)興島上的振華港機(jī)廠為國(guó)內(nèi)外修造的拳頭產(chǎn)品之一——水上浮吊，所要求的橋下凈空達(dá)82m、建橋凈跨則要求2000m左右，這就為崇明越江長(zhǎng)大水底隧道（現(xiàn)在早已建成）提出了客觀的必要性；

2)“灣口—青島”一線的線位，其地質(zhì)條件總體上大部分堅(jiān)硬致密、屬只有弱微風(fēng)化的花崗巖地層，采用礦山法鉆爆開(kāi)挖施工隧道的造價(jià)將遠(yuǎn)比建造跨度超過(guò)千米的特大跨橋梁要低；

3)特大型跨海橋梁遇臺(tái)風(fēng)、濃霧和暴雨等眾多極端惡劣氣候條件時(shí)，需要短時(shí)日封橋（每年可能有3-5天）；

4)大橋項(xiàng)目按目前高速公路收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)算的投資回收期約需15年，而隧道則為10年半左右。

2.建議修隧的主要理由，則基于以下5點(diǎn)：

1)隧道可以全天候通行，一年365天無(wú)論氣候條件如何惡劣，仍然可以全天候暢行無(wú)阻；

2)隧道出入口兩岸接線的占地量比較小，較比修建高橋時(shí)的長(zhǎng)引橋，兩岸動(dòng)拆遷工作量要小不少。這在城市橋隧方案兩相比較時(shí)是一項(xiàng)不容忽視的重要環(huán)節(jié)；

3)在良好地質(zhì)情況下，礦山法施工隧道開(kāi)挖、支護(hù)作業(yè)相對(duì)便速而價(jià)廉、工期也更短，已有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)上較海上修建特大跨橋梁更有把握；

4)建隧不影響膠州灣良好的自然生態(tài)環(huán)境，對(duì)灣內(nèi)港區(qū)日后發(fā)展和通航要求都沒(méi)有任何干擾和影響；

5)據(jù)青島市工程咨詢(xún)?cè)海ó?dāng)年的前期論證負(fù)責(zé)單位）的調(diào)研測(cè)算資料：建隧投資合32億元，而建橋投資則高達(dá)41億元，隧要比橋節(jié)約造價(jià)28% 。

3.但是，建隧方案的缺點(diǎn)和不足也是客觀存在的，它們主要是：

1) 隧道運(yùn)營(yíng)中由于洞內(nèi)需日夜照明和人工通風(fēng)，其它如通訊、監(jiān)控和消防防災(zāi)等設(shè)備的需用量大，其耗用的電能大，隧道運(yùn)營(yíng)投入（含隧道維護(hù)、管理的人力、物力）也都較橋梁為高，年均營(yíng)運(yùn)成本估計(jì)在3000萬(wàn)左右；

2) 相對(duì)在橋上行車(chē)，隧道內(nèi)的行車(chē)條件比較差，洞內(nèi)行車(chē)事故也比較多。

4.橋、隧兩者的工程耐久性問(wèn)題，其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)使用期在良好維護(hù)保養(yǎng)條件下均可滿足安全使用100年，而事實(shí)上如有良好養(yǎng)護(hù)維修則均可望更長(zhǎng)達(dá)120～150年以上；但在此處海水、海洋氣候環(huán)境（氯離子侵蝕）和洞內(nèi)汽車(chē)尾氣（CO2,CO）造成襯砌砼保護(hù)層碳化等自然腐蝕條件下，隧道砼襯砌較之大橋鋼纜和箱梁，何者更為堅(jiān)固耐久（同樣的經(jīng)常維修和養(yǎng)護(hù)情況），這個(gè)問(wèn)題國(guó)內(nèi)外似尚無(wú)定論。

綜上對(duì)比研究后，經(jīng)慎密考慮最終抉擇采用了海底隧道，我認(rèn)為是正確的；施工實(shí)踐也證實(shí)了這一點(diǎn)，但猶待在日后運(yùn)營(yíng)中進(jìn)一步檢驗(yàn)和考察，以積累海底隧道的運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)。

三、服務(wù)隧道設(shè)置

國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)大水底隧道和越嶺隧道許多都在上下行主隧道的中間位置加設(shè)了服務(wù)隧道，就水下隧道而言，有如：英吉利海峽隧道、我國(guó)廈門(mén)翔安海底隧道等等都是。在對(duì)這一問(wèn)題的評(píng)議中，就膠州灣海底隧道要否設(shè)置服務(wù)隧道，由于各方意見(jiàn)不一，經(jīng)歷了“設(shè)、不設(shè)、又再設(shè)”的幾番反復(fù)，后來(lái)的施工實(shí)踐證明了加設(shè)服務(wù)隧道還是劃得來(lái)的。這是因?yàn)椋悍?wù)隧道不只是作為先行導(dǎo)洞（超前地質(zhì)探洞）和增加開(kāi)挖作業(yè)面（沿隧道縱向從服務(wù)隧道的左右橫向增設(shè)一處或幾處施工平洞后可做到“長(zhǎng)洞短打”）兩者的需要之外（在早年建成的秦嶺終南山高速公路隧道施工中，利用左鄰尚在擴(kuò)挖的鐵路隧道作為服務(wù)隧道，對(duì)上兩者的優(yōu)點(diǎn)曾有過(guò)深切的體會(huì)），它還能滿足以下的其它各種功能，主要有：

1.用作為施工進(jìn)（或排）風(fēng)管道布設(shè)，溝通作業(yè)面到洞外，風(fēng)管不占主洞幅員；

2.供作運(yùn)輸施工機(jī)具、設(shè)備到洞內(nèi)作業(yè)面的通道，而不致干擾主洞施工作業(yè)；

3.供作運(yùn)營(yíng)通風(fēng)時(shí)的風(fēng)道和專(zhuān)用排煙道（火災(zāi)工況下）；

4.供作洞內(nèi)火災(zāi)時(shí)的消防救援通道；

5.供作運(yùn)營(yíng)時(shí)主洞內(nèi)沖洗路面污水的疏排、泄水通道（服務(wù)隧道設(shè)置于左右主隧道居中的稍下方位置，在其最低點(diǎn)設(shè)地下泵房）；

6.供作布設(shè)電纜、煤氣管和其它專(zhuān)用管線設(shè)施的過(guò)海通道，等等，不一而足。

所以，服務(wù)隧道的功能如上述應(yīng)該是多方面的，其中，用作施工先導(dǎo)的、對(duì)作業(yè)面塌方和突水的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和因增加作業(yè)面而大大縮短工期兩個(gè)方面的積極效果更是十分突出的。

四、設(shè)計(jì)、施工、科研特色

緊扣設(shè)計(jì)施工進(jìn)度，本項(xiàng)工程曾進(jìn)行了一系列既富理論內(nèi)涵、又具工程實(shí)用價(jià)值的科學(xué)研究。據(jù)我了解，認(rèn)為最有意義的似有以下各項(xiàng)課題；此處說(shuō)的恐掛一漏萬(wàn)在所難免，這里就不追求全面闡介了。這些課題主要的有：

1.在隧道開(kāi)挖和支護(hù)設(shè)計(jì)中，進(jìn)行了對(duì)各種不同開(kāi)挖方案（如上下臺(tái)階法、CD工法、CRD工法、側(cè)壁導(dǎo)坑、留核心土法、其它分部開(kāi)挖法等等）的施工力學(xué)數(shù)值分析，而不只滿足于整個(gè)斷面開(kāi)挖完成和設(shè)置支護(hù)以后的力學(xué)效應(yīng)。對(duì)軟弱松散圍巖言，這種施工力學(xué)分析更顯必要和重要；

2.研究探討了硬巖失穩(wěn)的力學(xué)機(jī)制——塊體分析和赤平投影設(shè)計(jì)方法，得出了導(dǎo)致硬巖失穩(wěn)的“關(guān)鍵塊體”及其多米諾骨牌式的硬質(zhì)圍巖塌方、失穩(wěn)狀態(tài)及其所在的具體部位；

3.洞內(nèi)不良地質(zhì)缺陷地段的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)和工程險(xiǎn)情預(yù)警；

4.對(duì)軟弱圍巖施工變形的智能預(yù)測(cè)與控制（屬高一層次的信息化施工）；

5.地下深層承壓水的控制與防治；

6.圍巖預(yù)注漿加固的實(shí)施，與結(jié)合圍巖構(gòu)造和變形實(shí)際的、新型防水材料的優(yōu)選與采用，等等。對(duì)上述各個(gè)課題這里也就不展開(kāi)介紹和探討了。

五、結(jié)束語(yǔ)

我想用一首不成文的短句，來(lái)體念自己對(duì)隧道建成通車(chē)周年的感慨吧：

島海風(fēng)煙，春光好，天塹變通途；

鉆爆驚濤，憶崢嶸歲月稠；

加鞭都為人民，揭海底奧秘，山河添色；

日月輝映，千秋功業(yè)，好把豐碑刻；

隧道通車(chē)，慷慨大地遍澤。

謹(jǐn)以上面的短句獻(xiàn)給為青島膠州灣海底隧道建設(shè)作出辛勞貢獻(xiàn)的人們！感謝你們！

辛卯年早春佳日

于滬濱同濟(jì)園

（2012年3月舊文錄記）

鏈接：

膠州灣海底隧道簡(jiǎn)介

青島膠州灣海底隧道，就過(guò)海段而言，它是我國(guó)第二長(zhǎng)海底隧道（廈門(mén)翔安海底隧道過(guò)海段的長(zhǎng)度居首位），南接黃島區(qū)的薛家島街道辦事處，北連青島主城區(qū)的團(tuán)島，下穿膠州灣灣口海域。隧道全長(zhǎng)約7800米，其中海底段隧道長(zhǎng)約3950米。設(shè)雙向六車(chē)道，設(shè)計(jì)車(chē)速80公里/小時(shí)。膠州灣隧道處于火山巖及次火山群地帶,覆蓋層較薄,斷裂帶密集,共穿越18條斷層破碎帶,斷面最大跨度達(dá)28.20米,最深處位于海平面以下82.8米。路線等級(jí)為城市快速路，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為100年。隧道采用V形坡，隧道最低點(diǎn)高程為－70.5米，至海底面44.5米，隧道的最小埋深25米。采用雙洞加中間服務(wù)隧道，礦山法施工，工期為3-4年。2011年6月竣工通車(chē)。總投資31.8億元（不含城區(qū)接線工程），其中工程投資23.1億元，拆遷及征地等其他費(fèi)用5.1億元。

悠悠島灣水 依依憶念情——記對(duì)膠州灣海底隧道一縷抹之不去的追憶

上世紀(jì)90年代初，我有幸參加青島、黃島通道工程早年論證、評(píng)議工作，并擔(dān)任召集人，對(duì)該工程建設(shè)項(xiàng)目從工程線位、方案取舍、橋隧比選、建設(shè)可行性和經(jīng)濟(jì)性、合理性，到初步設(shè)計(jì)以及工程招投標(biāo)……，一路走來(lái)，目睹并參與了它的建設(shè)全過(guò)程。近20年了，往事歷歷如在眼前，轉(zhuǎn)瞬滄桑巨變，天塹變通途，令人感慨系之！

孫 鈞——中國(guó)科學(xué)院院士、同濟(jì)大學(xué)資深榮譽(yù)教授

孫 鈞，中國(guó)科學(xué)院院士，同濟(jì)大學(xué)資深榮譽(yù)教授。解放前夕上海國(guó)立交通大學(xué)畢業(yè)。歷任國(guó)際巖石力學(xué)學(xué)會(huì)副主席暨中國(guó)國(guó)家小組主席、中國(guó)巖石力學(xué)與工程學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)、中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)。長(zhǎng)期在高校從事教學(xué)和科學(xué)研究，在巖土力學(xué)與工程、隧道與地下工程領(lǐng)域有深厚造詣。幾十年來(lái)，承擔(dān)并完成國(guó)家各個(gè)五年計(jì)劃科技攻關(guān)、863和國(guó)家基金、部委省市重大項(xiàng)目等約70項(xiàng)，發(fā)表論文340余篇并專(zhuān)著8部，獲國(guó)家和省部級(jí)獎(jiǎng)19項(xiàng)。是現(xiàn)代“地下結(jié)構(gòu)工程力學(xué)”學(xué)科分支的主要奠基人與開(kāi)拓者之一。