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(dāng)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(dá)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(dá)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。
在初步設(shè)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(dá)煙臺。整條隧道全長123公里,火車設(shè)計時速為250公里,運行速度能達(dá)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(fēng)。因為汽車會排放大量尾氣,對隧道內(nèi)空氣污染會非常嚴(yán)重,如果駕駛汽車在隧道內(nèi)行駛,預(yù)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(fēng)不暢,人體將吸入大量有害氣體。如果要解決通風(fēng)問題,基本每間隔6公里就要設(shè)計一個通風(fēng)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(yù)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(zāi)、通風(fēng)、照明,等等,公路隧道的運營成本也將相應(yīng)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?;疖嚿显O(shè)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(dá)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(fēng)的要求相對來說就沒那么高。
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(dāng)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(wù)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(shè)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(dá)棧場。(出海)后再到出地面一般要預(yù)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(dá)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(fù)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。
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(wù)隧道。服務(wù)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(fēng)險。煙大海底隧道設(shè)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(wù)隧道外徑為9.5米,橫通道外徑為6米,采用復(fù)合式襯砌,主隧道初支30厘米,二襯50厘米;服務(wù)隧道初支30厘米,二襯40厘米。主隧道與服務(wù)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(shè)置一條橫通道連接主隧道和服務(wù)隧道。(初支是爆破完之后的;二襯是二次襯砌)
電氣設(shè)備、重要線路都在服務(wù)隧道。另外可以用作通風(fēng),也方便人員進(jìn)行維修。服務(wù)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(wù)通道,進(jìn)行超前地質(zhì)探測——這樣做是因為服務(wù)隧道的斷面較主隧道要小。在服務(wù)隧道施工期間,一旦發(fā)現(xiàn)斷層,將及時進(jìn)行加固,也可以提早處理破碎帶,然后再進(jìn)行挖掘。
另外,根據(jù)空洞學(xué)來計算,未來在兩個主隧道之上還要建設(shè)泄壓洞。當(dāng)其中一個隧洞壓力比較大的時候,可通過泄壓洞進(jìn)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。
通過前期的考量,我們設(shè)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(biāo)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(shè)置豎井,還需設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)置豎井。
在海底隧道的中間還會設(shè)計一些豎井,作為通風(fēng)(運營通風(fēng)和施工通風(fēng))及施工工作井使用。將來在建設(shè)過程中,一些工程設(shè)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(shè)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(zhǔn)備。大連的隧道入口已經(jīng)確定,入口范圍內(nèi)將不再批準(zhǔn)建新建筑,已有建筑也在進(jìn)行拆遷、搬遷。煙臺市政府也明確表示為隧道建設(shè)做好準(zhǔn)備,但是具體的工作要依據(jù)隧道設(shè)計方案進(jìn)行。
如果通過國務(wù)院批準(zhǔn),預(yù)計在3年后動工——這三年將進(jìn)行前期勘探、出具科研報告,在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行初步設(shè)計、準(zhǔn)備開工。最后還需要通過招標(biāo)確定設(shè)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。
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(yán)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(shè)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(dá)運輸。通過海底隧道,東北貨物可迅速直接到達(dá)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(jìn)入相對發(fā)達(dá)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。