渤海海峽跨海通道工程建設(shè)前期研究與建議

劉建友，盧春房，趙巧蘭，董入凱

(1.中鐵工程設(shè)計咨詢集團有限公司,北京 100055; 2.中國工程院戰(zhàn)略咨詢中心,北京 100088;3.中國鐵道學(xué)會,北京 100844; 4.中國鐵路設(shè)計集團有限公司,天津 300308)

引言

19世紀(jì)以來,隨著世界經(jīng)濟發(fā)展和科技進(jìn)步,跨越海峽的固定式通道(公路或鐵路)建設(shè)不斷取得新突破,創(chuàng)造了“天塹變通途”的輝煌成就。在世界諸多海峽地區(qū),都能看到跨海通道工程的豐碑。這些跨海通道工程,不僅提供了便捷高效的交通運輸方式,而且成為當(dāng)?shù)貥?biāo)志性建筑和旅游景觀。

縱觀世界跨越海峽通道發(fā)展歷史可以看出,跨海通道把本國大陸與離島連成一體,使國與國、洲與洲互聯(lián)互通,發(fā)揮著極其重要的作用。鑒于此類工程的復(fù)雜性、艱巨性和重要性,各國都是著眼于國家經(jīng)濟社會發(fā)展長遠(yuǎn)目標(biāo),作出重大戰(zhàn)略決策?？缭胶{通道可以采用橋梁工程,也可以采用隧道工程或者橋隧結(jié)合工程,還可以創(chuàng)造新結(jié)構(gòu)形式。這需要進(jìn)行全面深入的調(diào)查研究,對多個方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟綜合比較,作出正確抉擇。

我國在跨越長江、黃河和海灣地區(qū)修建橋梁、隧道工程已有成功經(jīng)驗,今后將面臨跨越瓊州、渤海、臺灣三大海峽通道建設(shè)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。渤海海峽通道是我國綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃中南北沿海大通道的重要組成部分[1-2],是聯(lián)系東北與華東地區(qū)的重要紐帶,通道建成后可從根本上改變環(huán)渤海地區(qū)既有陸路、航空及輪渡運輸系統(tǒng)在運輸質(zhì)量、效率、能力等方面的不足[3],破解東北地區(qū)進(jìn)出關(guān)地理瓶頸,優(yōu)化區(qū)域國土空間布局,推動?xùn)|北全方位振興,促進(jìn)京津冀和環(huán)渤海地區(qū)經(jīng)濟協(xié)同發(fā)展[4]。

近年來,我國在交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域飛速發(fā)展,已具備修建渤海海峽通道技術(shù)和裝備條件。為推進(jìn)“十九大”提出的交通強國建設(shè)[5],遵循交通強國的指導(dǎo)思想和發(fā)展目標(biāo),中國工程院2019年立項了重大咨詢項目《瓊州、渤海海峽通道工程前期戰(zhàn)略研究》,開展兩個海峽通道前期戰(zhàn)略研究。本文在對國內(nèi)外跨海工程、跨海技術(shù)等進(jìn)行廣泛調(diào)研及總結(jié)分析的基礎(chǔ)上,針對渤海海峽通道的建設(shè)必要性進(jìn)行分析,展望未來建設(shè)前景,并提出通道建設(shè)建議,為渤海海峽通道的論證、決策和實施提供建議。

1 跨海通道研究概況

渤海是我國最大的內(nèi)海,南北長約560 km,東西寬約300 km,海域總面積7.7萬km2,從遼東半島沿海岸到膠東半島,三面大陸環(huán)繞狀如英文字母“C”。遼東半島南端老鐵山角與膠東半島蓬萊登州頭之間的峽灣海域稱為渤海海峽,海峽兩端最短距離約106 km,在海峽中散布著眾多島嶼,將海峽分割出十余條水道,平均水深25 m,最大水深(老鐵山水道)約86 m。渤海海峽橫亙在兩大半島之間,既是外海進(jìn)入渤海的海上必經(jīng)通道,又是我國南北陸路交通的天塹。

中共中央、國務(wù)院2021年印發(fā)的《國家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》(以下簡稱“《綱要》”)提出,到2035年要建成70萬km“4極、6軸、7廊、8通道”的立體交通線網(wǎng)。渤海海峽跨海通道是“4極、6軸、7廊、8通道”國家綜合立體交通網(wǎng)主骨架中“京哈走廊”支線沈陽至青島的重要組成部分,也是我國中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃“八縱八橫”高速鐵路網(wǎng)沿海通道的重要組成部分。

目前,渤海海峽通道有鐵路輪渡、客滾運輸、航空等3種運輸方式,其中煙大鐵路輪渡每日開行3對貨物列車,每年單方向最大運輸能力為300萬t,2018年雙向渡運貨物487萬t;客滾運輸有6條航線,客滾船舶25艘,2018年渡運旅客438萬人次、汽車140余萬次;航空主要服務(wù)于中長途通過旅客,2018年主要航段旅客交流約3538萬人次。渤海海峽跨海通道中尚無鐵路、公路直達(dá)運輸,均需繞行津冀地區(qū),但鐵路項目已納入國家中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃[5-6]。

自1992年山東省最初提出渤海海峽跨海通道設(shè)想以來,國家發(fā)改委、國鐵集團、中國工程院等多部門,以及眾多專家學(xué)者對通道規(guī)劃和建設(shè)方案等進(jìn)行了大量研究[7-9]。

1992—2009年,煙臺市政府、原國家計委、國務(wù)院研究室、原國家科委、原鐵道部、原交通運輸部等單位組成渤海海峽跨海通道研究課題組,開展了渤海海峽東通道——“煙(臺)大(連)鐵路輪渡、渤海海峽西通道——蓬(萊)旅(順)通道等工程的研究工作。

2009—2012年,國家發(fā)展改革委基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)司立項《渤海海峽跨海通道戰(zhàn)略規(guī)劃研究》課題,由交通運輸部規(guī)劃研究院、中國鐵路經(jīng)濟規(guī)劃研究院、國家發(fā)展改革委綜合運輸研究所等單位組成了5個分課題組,對工程的必要性、可行性、經(jīng)濟合理性和工程風(fēng)險進(jìn)行初步研究。該課題較為全面地梳理了建設(shè)條件,提出了除老鐵山水道外渤海海峽各航道通航的初步意見,并基于通航初步意見提出了各水道主橋的橋跨和橋型方案、引橋方案和深水基礎(chǔ)方案。提出了“北隧南橋”組合方案,線路起于老鐵山西角,以隧道形式穿越老鐵山水道,公路通道的隧道出口在北隍城島,接公路橋梁至大欽島,鐵路隧道出口在大欽島,然后公、鐵通道合并采用橋梁方案,經(jīng)砣磯島、大黑山島,在蓬萊的烽火臺登陸。初步提出渤海海峽通道海底隧道較適合的施工工法有機械開挖法(TBM法和盾構(gòu)法)和礦山法,單建鐵路橫斷面采用四孔單線隧道+服務(wù)隧道方案,公鐵合建采用公路隧道和鐵路隧道分開建設(shè)。通過對修建渤海海峽隧道技術(shù)可行性初步分析,認(rèn)為技術(shù)上總體可行,公鐵合建匡算總投資約6 861億元,總工期預(yù)計12～15年,建議2025年前后開工建設(shè),2037—2040年建成。

2011—2013年,中國鐵路經(jīng)濟規(guī)劃研究院牽頭,組織中國鐵路設(shè)計集團有限公司、中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司、中鐵大橋勘測設(shè)計院集團有限公司組成課題組,對橋隧工程關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究,本次研究的總體方案沿用了2009年國家發(fā)展改革委的成果,即采用“北隧南橋”組合方案,橋梁建議采用連續(xù)多跨2 000～3 000 m的橋梁,隧道推薦采用雙洞單線、盾構(gòu)法施工,最小巖石覆蓋層厚度建議為20～42.5 m。運輸模式建議采取建設(shè)鐵路通道并駝背運輸兼顧公路通道的模式,鐵路通道建設(shè)工程投資約2500億元,建設(shè)工期12～15年,建議2025年開工建設(shè)。

2012—2014年,中國工程院立項重點咨詢項目“渤海海峽跨海通道戰(zhàn)略規(guī)劃研究”課題,由北京交通大學(xué)、魯東大學(xué)、鐵道部工程設(shè)計鑒定中心、中鐵隧道集團有限公司組成課題組,對通道建設(shè)必要性與緊迫性、橋隧方案比選、隧道方案、風(fēng)險評估與控制等進(jìn)行研究,得出單從技術(shù)角度考慮,橋隧方案都具有實施的可行性,渤海海峽跨海通道采用全隧方案為最優(yōu)的結(jié)論。同時,建議采用單建鐵路隧道形式,汽車通過駝背運輸解決,斷面采用雙洞單線+服務(wù)隧道的形式等;認(rèn)為“連島方案”線位較優(yōu),隧道長122 km,在老鐵山岸邊、北隍城島、北長山島和蓬萊岸邊各設(shè)一處通風(fēng)豎井,并且盡可能減小隧道斷面,施工采用TBM法+鉆爆法,服務(wù)隧道可作為超前導(dǎo)洞先施工等結(jié)論;隧道最小埋深約80 m,縱斷面采用W形,最大坡度可用18‰;工程投資約2 200億元。

2019年初,筆者在中國工程院申請立項了“瓊州、渤海海峽通道工程前期戰(zhàn)略研究”重大咨詢項目。該項目由中鐵工程設(shè)計咨詢集團有限公司組織,與中國鐵路總公司、中國鐵路設(shè)計集團有限公司、中鐵二院工程集團有限責(zé)任公司、中國鐵路經(jīng)濟規(guī)劃研究院、中交公路規(guī)劃設(shè)計院有限公司、中國鐵道科學(xué)研究院集團有限公司、中國國際工程咨詢公司、中鐵大橋勘測設(shè)計院集團有限公司、清華大學(xué)、同濟大學(xué)、中南大學(xué)、北京交通大學(xué)、西南交通大學(xué)、中鐵大橋局集團有限公司、中鐵十一局集團有限公司等單位組成項目組開展研究。該項目針對瓊州和渤海兩個海峽通道工程的建設(shè)必要性、建設(shè)時機、建設(shè)方案、運維方案、經(jīng)濟效益評價等內(nèi)容開展前期研究,經(jīng)過兩年多的廣泛調(diào)研、資料收集、現(xiàn)場踏勘、案例分析、與相關(guān)方進(jìn)行溝通及專家論證,制定了安全、科學(xué)、經(jīng)濟的通道建設(shè)方案,構(gòu)建了基于建、管、養(yǎng)一體化協(xié)同管理體系的智能運維方案,提出了跨海通道建設(shè)時機的建議。

2 跨海通道建設(shè)必要性

建設(shè)渤海海峽通道將徹底改變海峽南北兩岸主要依靠水上運輸?shù)臓顩r,形成骨干作用明顯的“全天候綜合運輸大通道”,同時在工程技術(shù)領(lǐng)域有望實現(xiàn)重大創(chuàng)新突破,為我國實現(xiàn)由交通大國向交通強國的歷史性跨越發(fā)揮先導(dǎo)作用[10-11]。從運輸需求看,現(xiàn)狀東北與山東及以遠(yuǎn)地區(qū)之間的客貨運輸仍然主要依靠山海關(guān)通道?，F(xiàn)有山海關(guān)通道鐵路客貨運力雖然能滿足近期運輸需求,但根據(jù)預(yù)測,僅客運能力缺口到2040年就將達(dá)2 200萬人/年。

建設(shè)渤海海峽通道,將改善區(qū)域內(nèi)資源流通關(guān)系,重塑區(qū)域經(jīng)濟格局,促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和升級,助推“京津冀協(xié)同發(fā)展”戰(zhàn)略實施,強化京津冀、山東半島、遼東半島乃至長三角區(qū)域等板塊間聯(lián)通性。

建設(shè)渤海海峽通道,將重塑渤海灣地理格局,將遼東半島和山東半島從地理格局上的“軟連接”轉(zhuǎn)變?yōu)椤坝策B接”。同時,通道建設(shè)對減少天氣及環(huán)境因素對跨海通行制約、提升跨海運輸安全具有重要作用。

建設(shè)渤海海峽通道,將提升我國環(huán)渤海交通運輸效率,大幅度減少海峽兩岸客貨運輸?shù)哪芎暮吞寂欧?經(jīng)初步測算,每年可節(jié)約燃油100余萬t,減少碳排放800余萬t,有利于我國碳中和目標(biāo)的實現(xiàn)。

3 跨海通道建設(shè)方案

跨越渤海海峽通道交通方式有單建公路、單建鐵路、公鐵合建三種。由于跨海通道建設(shè)條件復(fù)雜、工程投資巨大,且公路存在長隧道運營通風(fēng)困難、橋梁無法實現(xiàn)全天候運營等問題;而鐵路具有運輸速度快、運輸能力大、單位運量運輸成本低、工程技術(shù)難度低且投資相對小等優(yōu)點,且鐵路已經(jīng)納入國家中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃研究項目。為有效減少初期投資,盡快實現(xiàn)海峽兩岸“硬連接”,發(fā)揮通道運輸效益,建議通道先期建設(shè)鐵路通道,預(yù)留公路通道,采用客貨混運的運輸組織方式,客車速度目標(biāo)值為250 km/h,貨車牽引質(zhì)量5 000 t。

通道跨越渤海海峽有全橋、全隧、南橋北隧3種方式。全橋方案可以多點施工,建設(shè)周期相對較短,無特長隧道通風(fēng)難題,乘車視野開闊、舒適性好,便于養(yǎng)護維修及防災(zāi)救援,但全橋方案運營期受臺風(fēng)、暴雨、大霧等惡劣氣候影響較大,不能保證全天候運營[12-13];對海洋及島嶼環(huán)境、蓬萊閣及海市蜃樓奇觀影響大;老鐵山水道橋址處最大水深達(dá)到80 m以上,深水基礎(chǔ)施工難度大,風(fēng)險高;老鐵山水道是大型船舶的主要進(jìn)出水道,船舶進(jìn)出繁忙,通過能力緊張,建橋?qū)⑦M(jìn)一步降低其通航能力;以橋梁方式穿越老鐵山水道,建設(shè)期及運營期均會干擾日常航運活動[14-16]。綜合分析,以橋梁方式跨越老鐵山水道,除技術(shù)難度大以外,在環(huán)境與生態(tài)、通航等方面均存在一些較大問題,故全橋方案不適合渤海海峽通道。根據(jù)渤海海峽建設(shè)條件,在單建鐵路模式下,全隧方案和南橋北隧方案靜態(tài)投資分別為1 179.4億元和1 603.5億元,全隧方案具有對生態(tài)環(huán)境影響破壞少、對長山水道等航道通航無影響、鐵路平縱斷面條件好、工程投資小等優(yōu)點,優(yōu)勢較為明顯,故推薦采用全隧方案。全隧方案與南橋北隧方案對比如表1所示。

表1 全隧方案與南橋北隧方案對比

全隧方案通道位置主要有經(jīng)大黑山島、經(jīng)廟島、經(jīng)小竹山島、經(jīng)長山島4個方案[17]。全隧方案通道位置對比如表2所示,平、縱面示意分別如圖1、圖2所示。各方案比選如下。

圖1 全隧方案通道位置平面示意

表2 全隧方案通道位置對比

(1)經(jīng)大黑山島方案海域線路起自旅順老鐵山中部,自北向南經(jīng)北隍城島、小欽島、大欽島、砣磯島、大黑山島,于蓬萊端人工島西登陸,海域線路長度約116 km。該方案所經(jīng)區(qū)域第四系覆蓋層相對較薄;距離郯廬大斷裂更近,斷層發(fā)育,地震事件頻發(fā)[18];海底隧道長度最長,但沿線經(jīng)過島嶼較多,施工難度相對較小。

(2)經(jīng)廟島方案海域線路起自旅順老鐵山中部,自北向南經(jīng)北隍城島、小欽島、大欽島、砣磯島、廟島,于蓬萊端人工島東登陸,海域線路長度約112 km。該方案所經(jīng)區(qū)域第四系覆蓋層厚度不均,基巖面起伏較大;地震條件一般;海底隧道沿線經(jīng)過島嶼較多,施工難度相對較小。

(3)經(jīng)小竹山島方案海域線路起自旅順老鐵山中部,自北向南經(jīng)北隍城島、小欽島、大欽島、車由島、小竹山島,于蓬萊端東港登陸點登陸,海域線路長度108.5 km。該方案所經(jīng)區(qū)域第四系覆蓋層相對較厚;附近地震事件較多,構(gòu)造發(fā)育,巖體破碎;海底隧道長度最短,但沿線經(jīng)過島嶼較少,南段經(jīng)過的車由島、小竹山島島嶼面積小,施工難度大。

(4)經(jīng)長山島方案海域線路起自旅順老鐵山中部,自北向南經(jīng)北隍城島、小欽島、大欽島、砣磯島、南長山島,于蓬萊端人工島東登陸,海域線路長度約110.5 km。該方案符合鐵路通道客貨流規(guī)劃,且通道較順直,線路長度較短;且沿線未見活動斷裂出露,經(jīng)過島嶼較多,海底隧道長度相對較短,施工難度相對較小。

綜合分析各通道位置的優(yōu)缺點,推薦采用經(jīng)長山島方案,利用沿線島嶼設(shè)置地下車站、緊急救援站和緊急出入口,并在兩岸及北隍城島、小欽島、大欽島、砣磯島、南長山島設(shè)置通風(fēng)豎井。

隧道采用以掘進(jìn)機法為主、局部斷層破碎帶輔以鉆爆法相結(jié)合的施工方法。隧道斷面采用兩孔單線行車隧道+一孔服務(wù)隧道型式,橫斷面如圖3所示。

圖3 隧道橫斷面(單位:mm)

4 跨海通道建設(shè)可行性

(1)技術(shù)可行性

根據(jù)已掌握資料對比國內(nèi)外其他類似跨海工程,渤海海峽地形地貌、氣象水文、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、地震、航道、環(huán)境與生態(tài)等各方面條件,對通道建設(shè)均無顛覆性影響,不構(gòu)成否定因素。

研究推薦渤海海峽通道先期建設(shè)鐵路雙線(規(guī)劃預(yù)留公路通道),客貨混運(預(yù)留馱背運輸條件),客車速度目標(biāo)值為250 km/h,貨車牽引質(zhì)量5 000 t[19]。推薦通道以全隧方式穿越渤海海峽,隧道斷面采用兩孔單線行車隧道+一孔服務(wù)隧道型式,主要采用掘進(jìn)機法進(jìn)行施工。通道平面位置推薦采用經(jīng)長山島方案,通道全長約183 km,其中海域線路長度110.5 km。

對比國內(nèi)外大量已經(jīng)成功建設(shè)并順利投入運營的海底隧道,渤海海峽通道建設(shè)條件較為適宜,且無論從施工技術(shù)還是從結(jié)構(gòu)安全上來看,均有大量類似工程成功經(jīng)驗可借鑒。此外,隧道修建技術(shù)正向著機械化、智能化方向發(fā)展,隧道施工安全及施工效率可以保證。

(2)經(jīng)濟可行性

推薦方案渤海海峽通道預(yù)估總投資為1371.8億元,其中靜態(tài)投資1 179.4億元(煙臺端陸上工程部分54.5億元,大連端陸上工程部分92.3億元,跨海隧道工程部分1 032.6億元)。按資本金比例80%計,項目投資稅前財務(wù)內(nèi)部收益率為1.57%。

初步測算,渤海海峽通道建設(shè)期投資將拉動當(dāng)?shù)貒窠?jīng)濟生產(chǎn)總值增長1 142.32億元,可為應(yīng)對我國經(jīng)濟下行風(fēng)險和國際經(jīng)濟不確定性做出貢獻(xiàn)。通道建設(shè)社會經(jīng)濟效益巨大,建成后在節(jié)約運輸時間、降低運營成本、減少交通事故等方面可增加4 714.33億元以上直接社會經(jīng)濟效益,同時可節(jié)約土地資源、增加創(chuàng)造就業(yè)機會。

渤海海峽通道工程具有“準(zhǔn)公共產(chǎn)品”性質(zhì),最直接的受益者是國家、山東省和遼寧省。按照“誰受益、誰出資”的原則,主要資本金宜由國家和兩省承擔(dān),并由政府主導(dǎo)項目實施。同時,以市場手段,廣泛吸納社會投資,形成多元投資格局。

5 結(jié)論與建議

渤海海峽通道是我國綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃中南北沿海大通道的重要組成部分,建成后將促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展。近年來,我國在交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域飛速發(fā)展,已具備修建渤海海峽通道技術(shù)和裝備條件。本文在系統(tǒng)梳理國家和相關(guān)省市、有關(guān)部門在渤海海峽通道研究中積累成果基礎(chǔ)上,對渤海海峽通道建設(shè)必要性、建設(shè)條件、建設(shè)方案、運維方案開展系統(tǒng)研究,對海峽通道經(jīng)濟、技術(shù)、環(huán)境影響進(jìn)行綜合評價,提出建設(shè)渤海海峽通道建議如下。

(1)成立機構(gòu)

盡快成立渤海海峽通道公司或籌備組,負(fù)責(zé)組織項目前期籌備工作和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)研究工作;深入開展渤海海峽通道設(shè)計、施工和運維技術(shù)專題研究,深化隧道工程方案論證,為工程建設(shè)創(chuàng)造條件;深入研究投融資模式、運營方案、綜合開發(fā)方案等內(nèi)容,為增加項目效益提供保障。

(2)建設(shè)時機

對既有山海關(guān)鐵路與煙大鐵路輪渡的預(yù)測運量能力適應(yīng)性分析可知,到2035年山海關(guān)陸路通道客貨能力接近飽和,到2050年煙大鐵路輪渡客貨運輸能力將不能滿足運輸需求。考慮到10年左右的建設(shè)工期,建議渤海海峽通道在2025年以后適當(dāng)時機開工建設(shè)。

(3)融資模式

世界同類工程主要采用BOT模式和政府出資兩種模式,其中英法海底隧道采用了BOT模式、日本青函海底隧道采用了政府出資模式。政府出資模式一般由中央政府專項建設(shè)基金、地方政府財政性資金等作為資本金,其余資金一般采用銀行貸款,政府前期出資壓力較大,但政府對項目建設(shè)和運營管理監(jiān)管的可靠性高;BOT模式中,社會資本占大頭,其余為政府出資,可在一定程度上緩解政府在項目前期的資金壓力,但不利于政府對項目全過程實施有效管控。因此,建議渤海海峽跨海通道建設(shè)資本金以政府資金為主、社會資本為輔的融資模式;若從緩解政府資金壓力的角度出發(fā),也可研究PPP模式作為融資模式的基礎(chǔ)框架,但若采用PPP模式,則在資金比例和職能劃分上應(yīng)確立政府在項目公司中的主體地位。

(4)建設(shè)理念

跨海通道建設(shè)工程應(yīng)遵循“以人為本、安全可靠、低碳環(huán)保、智能高效”的建設(shè)理念。

跨海工程的決策和方案設(shè)計都應(yīng)遵循以人為本的原則。跨海工程具有距離長、周邊環(huán)境復(fù)雜、防災(zāi)救援疏散困難等特點,工程建設(shè)和運營過程中一旦出現(xiàn)事故,將會對人民生命財產(chǎn)造成不可估量的損失,因此,以人為本、安全可靠是跨海工程建設(shè)的基本理念,必須貫穿跨海工程勘察、設(shè)計、施工和運維的全壽命周期。

全球變暖是人類行為造成地球氣候變化的后果,環(huán)境問題是人類面臨的重大而緊迫的全球性問題,實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和是各行各業(yè)的共同目標(biāo)。交通工程建設(shè)規(guī)模大、消耗多,是碳排放的重要來源,尤其是長大跨海工程。因此,在跨海工程設(shè)計、施工和運營中,遵循低碳環(huán)保的建設(shè)理念,是時代的要求。

隨著信息化、智能化技術(shù)的發(fā)展,一種全新的無人化、少人化工程建設(shè)場景逐漸展現(xiàn)在人們眼前?？绾９こ堂媾R深水地質(zhì)勘察、長距離隧道施工、海底長大隧道防災(zāi)救援疏散等技術(shù)難題,采用智能勘察、智能設(shè)計、智能施工和智能運維技術(shù),實現(xiàn)工程建設(shè)運營智能化是解決這些技術(shù)難題的有效途徑。

(5)建設(shè)方案

經(jīng)過多方案比較,建議渤海海峽通道先期建設(shè)鐵路雙線(預(yù)留公路通道),采用客貨混運的運輸組織方式,客車速度目標(biāo)值為250 km/h,貨車牽引質(zhì)量5 000 t。通道平面位置建議采用經(jīng)長山島方案,跨海通道自大連樞紐大連北站引出,經(jīng)旅順老鐵山中部,自北向南經(jīng)北隍城島、小欽島、大欽島、砣磯島、南長山島,于蓬萊端人工島東登陸后引入蓬萊站,通道全長約183 km,其中海域線路長110.5 km。建議以全隧道方式穿越渤海海峽,隧道采用以掘進(jìn)機法為主、局部斷層破碎帶輔以鉆爆法相結(jié)合的施工方法。隧道斷面采用兩孔單線行車隧道和一孔服務(wù)隧道型式。

(6)運維方案

渤海海峽隧道需統(tǒng)籌考慮隧道建造及運維需求,結(jié)合緊急救援站建立風(fēng)險防范體系和防災(zāi)減災(zāi)救援體系;針對隧道結(jié)構(gòu)狀態(tài)和環(huán)境,建立全生命周期隧道結(jié)構(gòu)及環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng);基于“預(yù)防為主,防治結(jié)合”原則,進(jìn)行隧道“預(yù)防修”和“狀態(tài)修”;通過“BIM+GIS”和海量信息,實現(xiàn)渤海海峽隧道智能運維。

(7)地質(zhì)勘查

渤海海峽寬度大,地質(zhì)條件復(fù)雜,目前海峽工程的地質(zhì)勘察成果尚不能滿足工程研究和工程設(shè)計的要求,建議盡快開展海峽工程前期地質(zhì)勘察工作,系統(tǒng)查明海峽的工程地質(zhì)情況。

(8)關(guān)鍵技術(shù)專題研究

渤海海峽最大水深86 m,第四系覆蓋層薄厚不均、巖性多樣、構(gòu)造發(fā)育,地質(zhì)條件復(fù)雜。推薦全隧道方案隧道長度達(dá)128 km,其中老鐵山水域隧道長42 km,需要解決高水壓、長距離掘進(jìn)、多模式掘進(jìn)機設(shè)備研制、超長隧道運營通風(fēng)等技術(shù)難題,建議開展“高水壓下超長海底隧道防災(zāi)、疏散救援、通風(fēng)及環(huán)境控制關(guān)鍵技術(shù)”專題研究。