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烟大海底隧道方案基本敲定 使用寿命120年

2014年08月09 00:00:00 来源:纳川海参养生

本月,烟大海底隧道进入准备阶段的消息引发媒体关注。下个月方案将会以一个总报告和12个分报告的形式以中国工程院的名义上报国务院。如果方案实现,从大连到烟台只需要40分钟。其实,这个设想自1992年就已经有了。日前,本报记者在京专访了渤海海峡跨海通道(即烟大海底隧道)战略规划研究项目组组长、中国工程院院士王梦恕,他向记者勾勒了未来的烟大海底隧道的美丽雏形。

通行模式

隧道太长只能跑动车

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。

现在请你闭上眼睛感受一下:你开着车来到海底隧道入口,直接将车开上动车。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。是的,这就是烟大海底隧道未来的通行模式:只允许动车运行。

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——即隧道里是跑汽车的。

“未来的烟大海底隧道只能跑火车。 ”对这一点王梦恕很肯定,早在方案讨论时就否定了作为水下公路隧道的可能。

为什么要否决公路隧道的方案呢?数据显示,青岛胶州湾隧道总长约7808m,海域段隧道长4095m,为目前国内最长的海底隧道。“因为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。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。 ”对比公路 如果跑汽车,人呼吸的空气质量难处理

王梦恕解释说,关键点在于,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。试想,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,人再吸入大量有害气体,肯定是不行的。 ”“工程造价高、运营费高、安全性能低。 ”他指出,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。

基本结构 双向车道+服务隧道

那么,未来的烟大海底隧道是什么样子呢?

王梦恕边介绍边在纸上给记者画出初步构想: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。 ”

“电气设备、重要线路都在服务隧道。另外可以用作通风使用,也方便人员进行维修。 ”王梦恕解释说,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。 ”王梦恕表示。

隧道线路 初步设计四条跨海线路备选

尽管目前烟大海底隧道尚未定稿,但专家们已经通过前期的考量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:

线位1:最短距离方案,老铁山-蓬莱东港,长104km,可利用大竹山岛设置竖井,还需设置一座人工竖井。

线位2: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114km,在北隍城岛、北长山岛设置竖井。

线位3: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112km,在大钦岛、北长山岛设置竖井。

线位4:部分连岛方案,老铁山-大钦岛-南长山岛-蓬莱东港,长112km,在大钦岛、南长山岛设置竖井。

另外王梦恕透露,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。“所谓"长隧短打"的方式。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。 ”

因此在选择竖井的位置时就要充分考虑岛屿的面积及场地条件、竖井间距、技术及经济可行等因素。根据《渤海海峡跨海通道初步方案》的标注,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。 ”

焦点1

隧道投资几年能回本?

据悉,此次烟大隧道总投资预计在2600亿。不过王梦恕预计,跨海通道建成后一年的收入会达到200亿,“货运会很赚钱。 ”这样的话,如果剔除返利的160亿,剩下的利润不能分,因为隧道的维修、维护等会是一笔巨大的开支。

据悉,该项目或将采用BOT(建设-运营-移交)、PPP(政府与民间合作)等多元化投、融资模式运作。王梦恕表示,海底隧道建成后归铁路总公司管理,“这样的项目国家应该还有一些出资,如果山东和辽宁两个省各出1000亿的话,按照每年返利8%来计算,12年就差不多会收回成本,12年之后就是纯收益了——投资回报率大大高于一般的大型工业投资项目。 ”

鲁东大学环渤海发展院副院长、蓝色经济(烟台)发展研究中心主任刘良忠提供的数据显示:目前,渤海海峡南北之间潜在汽车日流量至少在3万-4万辆之间,预计到2015年将超过10万辆。项目建成后,仅以年通过3万辆汽车的保守测算,通行收费即高达130亿元,若加上各种管线收费、土地增值、旅游开发、节约燃油与材料等综合社会效益则会成倍增加。

据了解,烟大海底隧道的回报将是综合的、多方面的、社会性的。海底隧道在建设过程中,由于对投资、工程、机械、设备、建筑材料、劳动力等各方面的巨大需求,将带动相关行业发展,最终会推动经济快速增长和国民收入的显著增加。

焦点2

修隧道战略意义如何?

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,且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。

焦点3

全隧道方案为何胜出?

2012年,王梦恕正式参与到渤海海峡跨海通道项目中来。其实,关于渤海海峡跨海通道的设想至今已有20年的历史了。在王梦恕参与之前,关于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。很快,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。

“南桥北隧”曾经呼声最高

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。

大连海事大学交通运输管理学院副院长杨忠振教授也曾指出,之所以青睐“南桥北隧”主要是考虑到“跨海通道”北端的大连海域交通运输极为繁忙,许多大型船只频繁通过,如果跨海建桥,桥身太低了不行,桥身过高又使设计复杂,工程难度加大,提高工程总造价;而跨海通道南端的烟台蓬莱至长山列岛海域分布有众多岛屿,是天然桥基。专家建议,在海峡南部约65公里的距离利用岛礁建桥;海峡北部约42公里的距离实施海底隧道工程。可用的自然岛不多,建人工岛成本高

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。王梦恕表示,在经过实地考察和多次会议研究讨论后,跨海通道正式否决了之前的两种方案。

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,架桥上去意义并不大。 ”

王梦恕介绍,建海底隧道首先岸上的栈场就需要很大。“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,王梦恕等经过考察后发现,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。”王梦恕给记者算了笔账:“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。

王梦恕指出,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。

全隧道成本低,对环境影响小

建设世界最长的海底隧道,听起来确实让人精神为之一振。那么,建海底隧道是否安全呢?在建设过程中是否会出现海水倒灌等风险呢?

此前有研究表明,相对于世界上已有的跨海交通工程而言,渤海海峡水不深,浪不大,地质构造简单,依托岛屿众多。且海底断层规模小、岩浆活动微弱,不像日本青函隧道那样地质复杂多变——这些优越条件在世界跨海工程中是十分难得的。

鲁东大学土木工程学院副教授宋克志曾指出,目前我国已具备长距离海底隧道施工的经验、技术及人员条件,设计和施工力量也没问题。只要海底隧道不建在地震断层区域就不会有大的影响。

此前,北京交通大学土木建筑工程学院教授谭忠盛指出,隧道过长是目前的一大难题。对此王梦恕表示,隧道修建会采用开敞式TBM(硬岩掘进机)法加钻爆法,在地层好的地方用TBM法往前挖掘,在地层坏的地方用钻爆法。“这是目前最好的方法。”尽管困难很多,就目前建设条件来看,可行性没有问题。

另外,这么巨大的工程,是否会对海洋环境及生态产生不良影响呢?

王梦恕表示,相比建桥梁,海底隧道占地少,不破坏环境,建设钢用量比桥梁少,工程总造价低于桥梁,并且经久耐用,维修保养费用也相对较低。“海底隧道的修建将采用深埋的方法,即至少在海面下100米左右,对地面影响不大。但如果换成海面高架桥,一个桥墩砸下去,怎么可能不对海洋环境产生影响? ”

焦点4

隧道建成最快要几年时间?

此前,据王梦恕透露,大连至烟台海底隧道获国务院批准不存在困难。“隧道的技术难题、安全性问题现在都得到了解决。 ”

王梦恕证实,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。

那么,烟大海底隧道的梦到底何时能圆?对此王梦恕回答说,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。“建成的话最快大概要6年的时间,如果保守点估计,需要6-10年。 ”

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