挑戰(zhàn)直通渤海海峽

宋克志

“C”變“D”的關(guān)鍵一“筆”

渤海灣是我國最大的內(nèi)海，然而美麗的海灣卻成了阻礙交通，甚至阻礙經(jīng)濟進一步發(fā)展的“罪魁”——從東北到華東、華南必須繞行。比如從大連到煙臺、青島乘火車要多繞行1500千米，走高速公路要多繞行1600千米。而山海關(guān)位于東北和華北交界處，形成一邊是山、一邊是海的格局，如咽喉般狹窄的交通廊道制約了南北交通。因此，不論是從地理位置、物流人流、經(jīng)濟發(fā)展，還是從能源、軍事資源任何一方面來看，這條能將渤海海灣有缺口的“C”型交通變成四通八達的“D”型交通的通道都堪稱“關(guān)鍵一筆”！

隧道橫斷面圖

修建渤海灣跨海通道是一項技術(shù)復雜、工程艱巨、投資巨大但效益顯著的宏偉工程，更是一個涉及到多學科、多領(lǐng)域、多層次的超級工程。初估全長約110～130千米，將從山東蓬萊經(jīng)長島跨越渤海直達遼寧旅順，其規(guī)模為世界跨海通道之最。它將是鐵路與公路相結(jié)合的直達快捷通道，一旦建成，將形成一個從黑龍江到海南縱貫南北，全長5700千米的中國東部鐵路交通大動脈。正可謂“一隧穿越渤海，天塹變通途”！

渤海灣的現(xiàn)實條件

工程建設，不但要利用當?shù)赜欣淖匀坏乩項l件，也需避開不良地質(zhì)地貌對工程建設造成的影響，不然輕則小影響、重則大事故。因此，在所有工程建設的前期，都要對當?shù)氐淖匀坏乩項l件進行考察和研究，摸清工程的建設條件。

渤海灣這片海域中散落著星星點點的島嶼，其中，廟島群島是最負盛名的島嶼之一。群島共有大小島嶼32個、暗礁16個、長灘2處，較大的有北隍城島、大欽島、北長山島、南長山島等。這些島嶼沿東北-西南走向依次展開，坐落于膠、遼半島之間、黃渤海交匯處，可謂渤海咽喉、京津門戶、海防要塞。

水道是指溝通兩片水域，且位于陸地之間的狹窄水域，海峽就是水道的一種。有些水道實為航道，因此在建設跨海橋梁、選址以及設計橋梁跨度的時候都要考慮到水道的因素。渤海海峽北部水道寬而深，南部水道窄而淺，自北而南依次有老鐵山水道、長山水道、登州水道等，而商船常走老鐵山、長山、廟島3條水道。其中，廟島群島為漁場;老鐵山水道是海峽中最深最寬的水道，也是黃海海水進入渤海的主要通道;長山水道則是南黃海通往天津新港的捷徑;登洲水道又稱廟島海峽，是渤海海水外流的主要通道，也是山東半島通往廟島群島最近的水道。

隧道開挖對當?shù)氐刭|(zhì)地貌的要求很高，因為地質(zhì)地貌會直接影響隧道的施工及后期運營、養(yǎng)護。隧道開挖前都要有嚴格的地質(zhì)勘測，以便于設計人員對隧道施工地點的地質(zhì)條件進行了解和研究，之后才能開展隧道選址工作。

長島島陸以剝蝕山丘和海岸地貌為主要特征，丘陵和山脈多與地層走向一致。島陸起伏較大，最高島海拔202.8米，最低島僅17米。這些島的山勢大多為平頂山或半劈山;海岸多為基巖海岸，而且由于基巖性和產(chǎn)狀不同，形成了獨特的海蝕地貌。這里還分布著許多千姿百態(tài)的奇礁異石、沙嘴和連島沙壩，甚至有沙堤堆積形成的現(xiàn)代瀉湖。

而渤海灣的海底地貌蔚為壯觀：老鐵山岬和蓬萊角斷壁直下海底，廟島群島橫亙其間。海峽的地勢自南向北呈階梯狀下降，寬而深的老鐵山水道成“V”形溝谷，其沖刷槽則位于最北端的老鐵山岬之下。

長島諸島北鄰遼東，南連膠東。出露巖性多為石英巖和泥質(zhì)巖層的千枚巖、板巖和石英巖，表層風化比較嚴重，斷層比較少，巖漿活動比較微弱。研究地質(zhì)不僅要通過考查巖性來確定隧道開挖位置，還要通過考查當?shù)氐牡卣鸢踩詠碓O計抗震設防標準。長島地區(qū)小震活動頻繁，集群分布特征明顯，震源深度在7～56千米范圍內(nèi)均有分布，但主要分布在8～24千米范圍內(nèi)。要保證該工程的順利實施，首先要解決好地震活動對工程的影響。

四種線位方案，其中線位2為初步確定的連島方案。

長島地區(qū)的氣候為季風區(qū)大陸性氣候。春季風大回暖晚，夏季雨多氣候涼，秋季干燥降溫慢，冬季風頻寒潮多。

長島海域的潮汐性質(zhì)屬于半日潮，俗稱“四架潮”。這種潮汐的規(guī)律是一晝夜兩漲兩退。長島海域的潮流以東西流為主，浪型則主要為“風浪”——秋季和冬季偏北風浪，夏季偏南風浪，歷年大浪平均高度為8.6米，極端最大浪高達10米。

通道線路的初步方案

渤海海峽跨海通道的線路方案是專家考察和討論的重點。任何隧道的建設都涉及到多學科、多領(lǐng)域、多層次和多方面的專業(yè)知識，對于渤海海峽跨海通道而言更甚——渤海灣具有水深、風大、浪高、流急，地質(zhì)構(gòu)造復雜，地震烈度較高，通航要求高等特點，建設條件相當復雜;與此同時，線路勘測、方案確定及施工需要跨越深海、遠海作業(yè)，由此而來的技術(shù)難點和關(guān)鍵技術(shù)均需要進行科研攻關(guān)。根據(jù)國內(nèi)外跨海工程的經(jīng)驗，跨海通道的投資與所采用的跨越方案關(guān)系密切。因此，在工程建設之前，有必要對跨海通道的方案作出全面、詳細的調(diào)查研究和對比，以求減少投資、降低風險。

經(jīng)過多次的調(diào)研和方案比選，渤海海峽跨海通道初步方案為全隧道、鐵路隧道，線位方案初步選擇了連島方案，登陸點則選擇在了旅順和蓬萊。

隧道的抗震性能好，又深埋于地下，不但能保證通道不受惡劣氣候或洋流等影響而全天候運營，還能做到在運營期間毫不干擾水上航運，對海洋環(huán)境和周邊島嶼的影響也可降到最低。同時，全隧方案又可以有效避免全橋方案或南橋北隧方案帶來的建設、抗風、抗震及橋梁使用問題。

公路隧道相比鐵路隧道，施工風險和施工難度都遠遠高出一個等級，而且過長的路程會使駕駛員產(chǎn)生緊張和疲勞感，導致事故率遠遠高于鐵路隧道。若汽車通過“搭乘”火車通過隧道更為安全，這種專用火車被稱為“穿梭列車”，而這種過隧道的方式則稱為“穿梭列車背負式過隧道”。搭著“順風列車”的汽車不但可以讓駕乘人員在車上休息，還大大加快了過隧道的速度。與此同時，隧道可以兼顧鐵路的客貨運輸，可謂一箭雙雕！

隧道線位最初有4種方案，經(jīng)過專家對地層、地質(zhì)和海況的綜合調(diào)研分析，初步選定了經(jīng)過島嶼數(shù)量最多的“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”連島方案，該方案中的豎井則設置在北隍城島和北長山島。

在線位選擇中我們注意到，隧道的登陸點選擇在了旅順老鐵山角和蓬萊東港。在旅順設置登陸點，可以通過旅順西站實現(xiàn)與哈大鐵路連接，進而連接東北鐵路網(wǎng);或通過土羊高速實現(xiàn)與沈海高速、丹大高速的連接;或通過旅順軍港實現(xiàn)物資人員轉(zhuǎn)運，可以說此線路構(gòu)建了鐵路、公路、海運的綜合運輸體系。而在蓬萊東港的登陸點，則可以直接實現(xiàn)與京滬線、藍煙線以及青榮城際鐵路的連接，直接接入榮烏高速、沈海高速所在的高速路網(wǎng)，形成了網(wǎng)狀的交通，同樣有利于綜合運輸體系的建立，成為帶動經(jīng)濟高速發(fā)展的“高速列車”。

這是一條集我國以及世界上建設跨海通道的成功經(jīng)驗和多方考察而形成的最優(yōu)方案，它將連接起咽喉要地并貫通中國東部鐵路的交通廓道。這個宏偉的超級工程建設起來并不簡單，但它所帶來的效益更不簡單。61年前，毛澤東主席為武漢長江大橋?qū)懴隆耙粯蝻w架南北，天塹變通途”的詩句，相信不久的將來，這個將渤海灣的“C”變成“D”的跨越性的工程，也能化天塹為通途！

（作者為魯東大學土木工程學院教授 ）