揭秘“烟大海底隧道”具体设计方案

文王梦恕 中国工程院院士、渤海海峡跨海通道战略规划研究项目组组长

现在请闭上眼睛感受一下：当你开着汽车来到海底隧道入口，直接将汽车开上动车。汽车被固定牢靠后，由动车带着你穿过悠长的渤海海峡。这时你只需坐在自己的车上听听广播、上上网，甚至可以给家人打电话报告下行程……大概40分钟后抵达对岸，火车的固定自动解开后，你就可以直接开车出通道，顺利到达目的地。这就是烟大海底隧道未来的通行模式，只允许动车运行。

跑火车不跑汽车

在初步设计方案中，跨海隧道会先从大连旅顺附近定一个入地点，蓬莱有一个登陆点，然后最终抵达烟台。整条隧道全长123公里，火车设计时速为250公里，运行速度能达220公里/小时，届时从大连到烟台最多只需40分钟。

之前建的海底隧道都比较短。一般来说以10公里为界——10公里以下的可以考虑公路隧道，10公里以上走的是汽车搭载火车的方式。目前，国内已有多地开建海底隧道，比如厦门、青岛这两座城市的海底隧道全部为公路隧道。数据显示，青岛胶州湾隧道总长约7808米，海域段隧道长4095米，为目前国内最长的海底隧道。像烟大海底隧道这样过百公里长的隧道如果跑汽车，这在世界上从未有过先例。

水下公路隧道需要的断面很大。如果作为公路隧道使用，最重要的一点是通风。因为汽车会排放大量尾气，对隧道内空气污染会非常严重，如果驾驶汽车在隧道内行驶，预计水下隧道约长120公里，以每小时80公里的速度行驶至少要1.5小时，长时间通风不畅，人体将吸入大量有害气体。如果要解决通风问题，基本每间隔6公里就要设计一个通风竖井，这样做首先对海底隧道而言，是十分危险的。其次，工程造价将大幅提高。按铁路预算，目前工程总投资约在2000亿～3000亿人民币，但改为公路至少要投资上万亿。除此之外，防灾、通风、照明，等等，公路隧道的运营成本也将相应提高。

未来烟大海底隧道将采用客货两用的火车运行方式。汽车可以搭载火车穿越海底。火车上设有平板车厢，汽车开上去固定在火车上，司机也不需要下车，直接由火车运载到达彼岸。由于火车采用的是电力系统牵引，所以不涉及到尾气排放的问题，没有污染，而且，过隧道的速度快，对通风的要求相对来说就没那么高。

“深埋的全隧道”方案最终确定

渤海海峡的通道形式曾有三种方案：全隧道、全桥梁、南桥北隧。全桥梁方案由于跨度长、难度大等原因被放弃。而在相当长的一段时间里，“南桥北隧”一直是很多专家所中意且呼声最高的方案。

桥隧方案是将海面高架桥与海底隧道结合起来。海面高架桥除具备海底隧道的一些主要优点之外，还具有通过能力强、综合利用价值大、工程安全系数高等优点。尤其是这种方式具有很高的观赏价值，能够有力地带动周边旅游业及其他行业的发展。同时，还具有行车通气性好、后期检查保养费用低等优点。

从渤海海峡的实际情况看，自蓬莱登州角向北65公里北隍城岛之间，有众多岛礁可以利用为大桥桥基；海底均为岩基地质，地质条件较好；海峡两岸建材资源丰富，可就近搬运利用。而自北隍城岛向北42公里的老铁山水道无任何岛屿，如果跨越这段距离，必须要建人工岛作为桥基。

然而，在此次递交国务院的报告中，“深埋的全隧道”方案被最终敲定在纸面上。资料显示，地处渤海海峡最狭处的庙岛群岛被视作跨海通道的“天然桥基”。群岛基本呈直线南北摆开，共有主要岛屿32个，其中有居民岛10个。最大岛是南长山岛，面积12.8平方公里；最小岛是小高山岛，面积0.0008平方公里。很多岛都太小了，等于礁石一样。另外很多岛上没有人，架桥上去的意义并不大。

烟大海底隧道的初步设计是在水面以下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，直至到达栈场。（出海）后再到出地面一般要预留5公里的长度，至少也要保证2公里，宽度为1.5公里。

基于上述条件，经过考察后发现，渤海海峡中间的岛屿除了2个岛之外根本用不上。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，还有隧道本身的高度10米——如此算来，从轨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，目前的多数岛都不能满足隧道出口的要求。如果非要做就必须做人工岛，岛的长度不能小于1公里。而这样做，首先要面临的一个问题就是工程造价很高，至少需要上百亿资金。

另一个值得关注的问题是，庙岛群岛是候鸟迁徙的必经之地。每年途经这里的候鸟多达200种，有百万只之多，被列为国家级自然保护区。而大小黑山岛是蛇的王国，为我国第二大蛇岛；长岛海域又是斑海豹的家园。如在这些地方建大桥，势必会对岛上资源造成一定破坏，会对各种生物的生存带来负面影响。

现在渤海海峡原有的水域通道有十几个，而采用建高架桥的方案会涉及到水域的使用，一旦建桥就可能会破坏原有的水域通道。

双向车道+服务隧道

烟大海底隧道将采用“2+1”深埋式“全隧道”方案，双向车道，中间还有一个服务隧道。服务隧道位置略低于两侧车道。与此同时，隧道将会采用深埋法解决防水的问题，同时减小水压。深埋最大的好处就是抗风险。烟大海底隧道设计的使用寿命在120年左右。

在《渤海海峡跨海通道初步方案》中，主隧道外径为11.3米，服务隧道外径为9.5米，横通道外径为6米，采用复合式衬砌，主隧道初支30厘米，二衬50厘米；服务隧道初支30厘米，二衬40厘米。主隧道与服务隧道中线之间的距离为30米。而沿隧道纵向每隔800～1000米还将设置一条横通道连接主隧道和服务隧道。（初支是爆破完之后的；二衬是二次衬砌）

电气设备、重要线路都在服务隧道。另外可以用作通风，也方便人员进行维修。服务隧道主要作为将来运营、维修、救援的通道。另外其还有一个重要作用，即超前施工。也就是说，开建后将先开挖服务通道，进行超前地质探测——这样做是因为服务隧道的断面较主隧道要小。在服务隧道施工期间，一旦发现断层，将及时进行加固，也可以提早处理破碎带，然后再进行挖掘。

另外，根据空洞学来计算，未来在两个主隧道之上还要建设泄压洞。当其中一个隧洞压力比较大的时候，可通过泄压洞进入到另外一个隧洞内。具体涉及的间隔和断面要根据调研后的结果确定。

4条线路备选 最快6年建成

通过前期的考量，我们设计了四条跨海线路备选。根据《渤海海峡跨海通道初步方案》的标注，这四条线位分别是：

最短距离方案：老铁山—蓬莱东港，长104公里，可利用大竹山岛设置竖井，还需设置一座人工竖井。

连岛方案：老铁山—北隍城岛—大钦岛—砣矶岛—北长山岛—南长山岛—蓬莱东港，长114公里，在北隍城岛、北长山岛设置竖井。

部分连岛方案：老铁山—大钦岛—北长山岛—南长山岛—蓬莱东港，长112公里，在大钦岛、北长山岛设置竖井。

部分连岛方案：老铁山—大钦岛—南长山岛—蓬莱东港，长112公里，在大钦岛、南长山岛设置竖井。

在海底隧道的中间还会设计一些竖井，作为通风（运营通风和施工通风）及施工工作井使用。将来在建设过程中，一些工程设备还需要通过竖井下到海底。目前初步规划，将在老铁山岸边、北隍城岛、北长山岛、蓬莱岸边等四点设立竖井（最终位置将根据线路方案确定）。另外，在北长山岛的竖井，考虑是否将其规划为一个列车站。

目前大连、烟台两地已开始为隧道修建做准备。大连的隧道入口已经确定，入口范围内将不再批准建新建筑，已有建筑也在进行拆迁、搬迁。烟台市政府也明确表示为隧道建设做好准备，但是具体的工作要依据隧道设计方案进行。

如果通过国务院批准，预计在3年后动工——这三年将进行前期勘探、出具科研报告，在此基础上再进行初步设计、准备开工。最后还需要通过招标确定设计、施工单位。建成最快大概要6年时间，如果保守点估计，需要6～10年。

由“C”型环绕运输变为“强I型”直达运输

目前，辽东半岛和胶东半岛之间的主要运输方式有三条，均存在不同程度的制约因素。

一是海运，海上运输在两地之间具有支配地位。据不完全统计，烟大海运航线的运输量占渤海湾海上运输量的80%以上，而渤海湾海上运输量又占渤海南北两岸总运输量的70%以上。随着两地经贸往来的迅猛增长，海运能力不足问题已十分突出。在旺季9月、10月经常出现船舶运力严重不足现象。

二是烟大铁路轮渡。近年开通的烟大铁路轮渡虽有许多优点，但仍是一种海运形式，难以解决渤海出现恶劣天气时对运输安全的威胁问题。更重要的是，烟大铁路轮渡设计未来最大能力为日运50列火车和2500辆汽车，很难满足南北两岸的货流需求。

三是铁路和公路。大连到烟台的直线距离是165公里，铁路和公路运输均需经过山海关绕行1980公里。

可以说，以上三种运输方式，均不能满足未来需要。若烟大海底隧道建成，将使环渤海由原来的“C”型环绕运输变为“强I型”直达运输。通过海底隧道，东北货物可迅速直接到达山东半岛地区。而山东半岛又和苏北、长三角地区的交通网联系，故而可使东北地区的资源方便快捷地进入相对发达的长三角及珠三角地区。届时，渤海经济圈与胶东乃至长三角经济圈将紧密结合，更将使包括东北三省、山东、江苏、上海、浙江、广东、海南、广西等在内的10个省、直辖市及自治区直接受益。