悠悠岛湾水 依依忆念情——记对胶州湾海底隧道一缕抹之不去的追忆

孙 钧

悠悠岛湾水 依依忆念情
——记对胶州湾海底隧道一缕抹之不去的追忆

孙 钧

专家简介：

孙 钧，中国科学院院士，同济大学资深荣誉教授。解放前夕上海国立交通大学毕业。历任国际岩石力学学会副主席暨中国国家小组主席、中国岩石力学与工程学会理事长、中国土木工程学会副理事长。长期在高校从事教学和科学研究，在岩土力学与工程、隧道与地下工程领域有深厚造诣。几十年来，承担并完成国家各个五年计划科技攻关、863和国家基金、部委省市重大项目等约70项，发表论文340余篇并专著8部，获国家和省部级奖19项。是现代“地下结构工程力学”学科分支的主要奠基人与开拓者之一。

上世纪90年代初，我有幸参加青岛、黄岛通道工程的早年论证、评议工作，并担任召集人，对该工程建设项目从工程线位、方案取舍、桥隧比选、建设可行性和经济性、合理性，到初步设计以及工程招投标……，一路走来，目睹并参与了它的建设全过程。近20年了，往事历历如在眼前，转瞬沧桑巨变，天堑变通途，令人感慨系之！如今，隧道已经竣工通车快一年了，为缅念过去，愿意写几句值得思考的点滴追忆，与同行读者们共享。

一、隧位选择

自上个世纪80年代开始，我应青岛市建委总工姜震老学长之邀，赴港城参加青岛地铁线路的总体规划研究，当时就有让地铁从市区团岛穿越胶州湾到黄岛的线位议案；其时，对另两条水底隧道的越江线位进行了比较：方案一，在胶州湾内建隧（在与现在胶州湾大桥桥位相近的位置），并建议过采用沉管法施工的水下浅埋方案；方案二，由团岛向东南穿越过海。那时，对薛家岛的隧道现址，由于距当时的黄岛市区比较远而未作重点考虑。后来，胶州湾内的隧道方案因为施工期要干扰湾内大片锚地而受到舆论的广泛问责，记得青岛海洋大学的一位的老教授更在媒体上慷慨陈词，提出了尖锐的反对、批评意见，这些都使我记忆犹新。而选用团岛向黄岛线路最短的越海方案也是困难重重：其一，当地有海军水上机场，经交涉虽同意搬迁，可拆迁费时且又要价很高；其二，黄岛一侧的隧道出入口段将不可避免地要经过黄岛近岸的油库区，油料属爆燃性强的危险品，专家们十分担心日后运营时的环境维护与安全；其三，这条隧道线位将要斜向通过著名的沧口大断裂，该断裂还带有一定的地震活动性。似此各点原因，上述的三个隧位方案看来均不可行。

现在的薛家岛方案在当年是后来才提出来的，它的优点是因距黄岛市中心城区稍远，而有可能将过境车辆绕行市外，不致引入两岛内的主城区；此外，考虑到规划中的黄岛区中心不久将向东拓展，这样，在薛家岛过海势将更显方便和有利。

二、桥、隧比较

当然，如改为在薛家岛湾口处建桥也具有一些独特的优势！从而，桥、隧之争就引起了上自政府、下到广大市民的热切关注。记得由于当时的领导班子也意见不一，还想过要将大桥和隧道两个方案提请到市人大去讨论解决。在一次讨论会上，当时的市委书记未有事先通知就率同市委常委班子一行人来旁听了（听完后摆摆手就默默地离开了，他自己的想法一句都未谈，给在座许多人留下了极佳印象），他是想当面听取专家们的第一手看法呢。

我从事隧道工程研究许多年，对隧道专业的感情自然是深厚的，但我不只是对建隧的优点方面有比较全面深入的了解，且又对它存在的缺点和不足也是最清楚的。在讨论建隧时，隧道的优缺点我就要客观地全都摆出来，我认为，如果隧道人只讲隧道好、桥梁人又只讲桥梁好，大家莫衷一是，议论不下，那叫领导又将如何下决心拍板呢。我总的想法是，在我有生之年能够见到无论是建隧还是建桥，只要抉择正确，都是对国家的贡献，我都会同样地感到由衷的高兴——这就是我多年来的思想。此次，在胶州湾这片国人瞩目以待的美丽土地上，要动工兴建这样大的工程建设项目，我也有自己坚定的想法：在一次实地踏勘后的评论会议上，我说：“昨天傍晚大家都实地看了，湾口那西落的血红色夕阳和远天的一抹晚霞映漾着青碧色的茫茫大海，波光潋滟，艳丽照人！这太美，太美了。从薛家岛隔海眺望，对岸远处青岛市区隐约朦胧的白色楼群，海上又轻帆点点，真是上天恩赐给青岛人最最可人、最最美丽的自然风貌啊。这种自然界的生态美是世界上无与伦比的最美，任何人工建构筑物即使修造得再美，也只能是‘画蛇添足’，无法与她原生的自然生态相匹比！这话可不是我乱说的，结构美哪能比得上原生的自然生态美啊！西方许多学人、专家也都有这样的共识。”我接着在会上又进一步比方着说：“我想还有一比，可能不很贴切，生态的自然美就好像一位年方十七、倚在门边亭亭玉立的美丽而纯朴的村姑，她丽质天生，不施粉黛而楚楚动人，犹如养在深闺人未识时的杨贵妃；而如果给她涂脂抹粉，美倒也是美了，可那就变成了二十五六岁的美艳少妇了。各位说说是喜欢哪一位呢？”这意思自然是说，建造隧道不影响、更不会破坏胶州湾口那美丽动人的生态环境；而建桥即使造型再美观，也只能是‘画蛇添足’罢了。但不料我话语刚罢，就有一位桥梁老专家抢着说：“在这里建桥应该对环境生态是‘画龙点睛’，美上添美。说实话我就是更喜欢美艳少妇。”这话引起了一阵哄堂大笑，也得到了一些赞成建桥专家们的掌声。我在会场休息时，面对几十年老熟人的那位桥梁专家，拍拍他的肩膀打趣地说：“你这个老头子可给美艳少妇痴迷住了唔！哈哈！”而就在那天的现场，记得一位从加拿大回国、现在清华大学建筑系任教的中年教授也说他赞成建隧，但他的见解竟带有点迷信色彩。他调侃地笑着说：“青岛的财源多数来自湾口之外，每天从韩国、日本、秦皇岛、上海等地的进账可不少呀；如果建桥，讲风水就像在自己的大门口上了一条门杠，把要进来的财源都给堵在门外了，我看青岛人民不会答应！”他接着又说：“如果从广东请一位风水先生来，他一定也会是这个看法。”又说：“我这只是胡扯，不足为据的，今天媒体在不在？可别给我上报纸呀！”

上面说的，当然是些笑谈，但也可以看到当时对建桥还是建隧，专家们也还是有过不少争论的。下面说说后来市委，市政府最终敲定建隧的主要理由：

1.摒弃建桥方案的4点主要理由：

1)青岛胶州湾内港区和今后港内造船业的发展当时尚未有定论。这样，进出港区的远洋邮、货轮的吨位、吃水深度、特别是船上的塔桅高度一时都难以确定，进而影响了通航桥跨的大小及其通航净高的具体尺寸和幅员也都一时定不下来。如以上海长兴岛来往浦东外高桥五道沟江段最终决定修建跨长江口特大型越江崇明南港隧道的情况为例：坐落长兴岛上的振华港机厂为国内外修造的拳头产品之一——水上浮吊，所要求的桥下净空达82m、建桥净跨则要求2000m左右，这就为崇明越江长大水底隧道（现在早已建成）提出了客观的必要性；

2)“湾口—青岛”一线的线位，其地质条件总体上大部分坚硬致密、属只有弱微风化的花岗岩地层，采用矿山法钻爆开挖施工隧道的造价将远比建造跨度超过千米的特大跨桥梁要低；

3)特大型跨海桥梁遇台风、浓雾和暴雨等众多极端恶劣气候条件时，需要短时日封桥（每年可能有3-5天）；

4)大桥项目按目前高速公路收费标准测算的投资回收期约需15年，而隧道则为10年半左右。

2.建议修隧的主要理由，则基于以下5点：

1)隧道可以全天候通行，一年365天无论气候条件如何恶劣，仍然可以全天候畅行无阻；

2)隧道出入口两岸接线的占地量比较小，较比修建高桥时的长引桥，两岸动拆迁工作量要小不少。这在城市桥隧方案两相比较时是一项不容忽视的重要环节；

3)在良好地质情况下，矿山法施工隧道开挖、支护作业相对便速而价廉、工期也更短，已有丰富的实践经验，技术上较海上修建特大跨桥梁更有把握；

4)建隧不影响胶州湾良好的自然生态环境，对湾内港区日后发展和通航要求都没有任何干扰和影响；

5)据青岛市工程咨询院（当年的前期论证负责单位）的调研测算资料：建隧投资合32亿元，而建桥投资则高达41亿元，隧要比桥节约造价28% 。

3.但是，建隧方案的缺点和不足也是客观存在的，它们主要是：

1) 隧道运营中由于洞内需日夜照明和人工通风，其它如通讯、监控和消防防灾等设备的需用量大，其耗用的电能大，隧道运营投入（含隧道维护、管理的人力、物力）也都较桥梁为高，年均营运成本估计在3000万左右；

2) 相对在桥上行车，隧道内的行车条件比较差，洞内行车事故也比较多。

4.桥、隧两者的工程耐久性问题，其设计基准使用期在良好维护保养条件下均可满足安全使用100年，而事实上如有良好养护维修则均可望更长达120～150年以上；但在此处海水、海洋气候环境（氯离子侵蚀）和洞内汽车尾气（CO2,CO）造成衬砌砼保护层碳化等自然腐蚀条件下，隧道砼衬砌较之大桥钢缆和箱梁，何者更为坚固耐久（同样的经常维修和养护情况），这个问题国内外似尚无定论。

综上对比研究后，经慎密考虑最终抉择采用了海底隧道，我认为是正确的；施工实践也证实了这一点，但犹待在日后运营中进一步检验和考察，以积累海底隧道的运营经验。

三、服务隧道设置

国内外长大水底隧道和越岭隧道许多都在上下行主隧道的中间位置加设了服务隧道，就水下隧道而言，有如：英吉利海峡隧道、我国厦门翔安海底隧道等等都是。在对这一问题的评议中，就胶州湾海底隧道要否设置服务隧道，由于各方意见不一，经历了“设、不设、又再设”的几番反复，后来的施工实践证明了加设服务隧道还是划得来的。这是因为：服务隧道不只是作为先行导洞（超前地质探洞）和增加开挖作业面（沿隧道纵向从服务隧道的左右横向增设一处或几处施工平洞后可做到“长洞短打”）两者的需要之外（在早年建成的秦岭终南山高速公路隧道施工中，利用左邻尚在扩挖的铁路隧道作为服务隧道，对上两者的优点曾有过深切的体会），它还能满足以下的其它各种功能，主要有：

1.用作为施工进（或排）风管道布设，沟通作业面到洞外，风管不占主洞幅员；

2.供作运输施工机具、设备到洞内作业面的通道，而不致干扰主洞施工作业；

3.供作运营通风时的风道和专用排烟道（火灾工况下）；

4.供作洞内火灾时的消防救援通道；

5.供作运营时主洞内冲洗路面污水的疏排、泄水通道（服务隧道设置于左右主隧道居中的稍下方位置，在其最低点设地下泵房）；

6.供作布设电缆、煤气管和其它专用管线设施的过海通道，等等，不一而足。

所以，服务隧道的功能如上述应该是多方面的，其中，用作施工先导的、对作业面塌方和突水的风险预警和因增加作业面而大大缩短工期两个方面的积极效果更是十分突出的。

四、设计、施工、科研特色

紧扣设计施工进度，本项工程曾进行了一系列既富理论内涵、又具工程实用价值的科学研究。据我了解，认为最有意义的似有以下各项课题；此处说的恐挂一漏万在所难免，这里就不追求全面阐介了。这些课题主要的有：

1.在隧道开挖和支护设计中，进行了对各种不同开挖方案（如上下台阶法、CD工法、CRD工法、侧壁导坑、留核心土法、其它分部开挖法等等）的施工力学数值分析，而不只满足于整个断面开挖完成和设置支护以后的力学效应。对软弱松散围岩言，这种施工力学分析更显必要和重要；

2.研究探讨了硬岩失稳的力学机制——块体分析和赤平投影设计方法，得出了导致硬岩失稳的“关键块体”及其多米诺骨牌式的硬质围岩塌方、失稳状态及其所在的具体部位；

3.洞内不良地质缺陷地段的超前地质预报和工程险情预警；

4.对软弱围岩施工变形的智能预测与控制（属高一层次的信息化施工）；

5.地下深层承压水的控制与防治；

6.围岩预注浆加固的实施，与结合围岩构造和变形实际的、新型防水材料的优选与采用，等等。对上述各个课题这里也就不展开介绍和探讨了。

五、结束语

我想用一首不成文的短句，来体念自己对隧道建成通车周年的感慨吧：

岛海风烟，春光好，天堑变通途；

钻爆惊涛，忆峥嵘岁月稠；

加鞭都为人民，揭海底奥秘，山河添色；

日月辉映，千秋功业，好把丰碑刻；

隧道通车，慷慨大地遍泽。

谨以上面的短句献给为青岛胶州湾海底隧道建设作出辛劳贡献的人们！感谢你们！

辛卯年早春佳日

于沪滨同济园

（2012年3月旧文录记）

链接：

胶州湾海底隧道简介

青岛胶州湾海底隧道，就过海段而言，它是我国第二长海底隧道（厦门翔安海底隧道过海段的长度居首位），南接黄岛区的薛家岛街道办事处，北连青岛主城区的团岛，下穿胶州湾湾口海域。隧道全长约7800米，其中海底段隧道长约3950米。设双向六车道，设计车速80公里/小时。胶州湾隧道处于火山岩及次火山群地带,覆盖层较薄,断裂带密集,共穿越18条断层破碎带,断面最大跨度达28.20米,最深处位于海平面以下82.8米。路线等级为城市快速路，设计基准期为100年。隧道采用V形坡，隧道最低点高程为－70.5米，至海底面44.5米，隧道的最小埋深25米。采用双洞加中间服务隧道，矿山法施工，工期为3-4年。2011年6月竣工通车。总投资31.8亿元（不含城区接线工程），其中工程投资23.1亿元，拆迁及征地等其他费用5.1亿元。

悠悠岛湾水 依依忆念情——记对胶州湾海底隧道一缕抹之不去的追忆

上世纪90年代初，我有幸参加青岛、黄岛通道工程早年论证、评议工作，并担任召集人，对该工程建设项目从工程线位、方案取舍、桥隧比选、建设可行性和经济性、合理性，到初步设计以及工程招投标……，一路走来，目睹并参与了它的建设全过程。近20年了，往事历历如在眼前，转瞬沧桑巨变，天堑变通途，令人感慨系之！

孙 钧——中国科学院院士、同济大学资深荣誉教授

孙 钧，中国科学院院士，同济大学资深荣誉教授。解放前夕上海国立交通大学毕业。历任国际岩石力学学会副主席暨中国国家小组主席、中国岩石力学与工程学会理事长、中国土木工程学会副理事长。长期在高校从事教学和科学研究，在岩土力学与工程、隧道与地下工程领域有深厚造诣。几十年来，承担并完成国家各个五年计划科技攻关、863和国家基金、部委省市重大项目等约70项，发表论文340余篇并专著8部，获国家和省部级奖19项。是现代“地下结构工程力学”学科分支的主要奠基人与开拓者之一。