铁路海底隧道横截面行车示意图
背景
英吉利海峡海底隧道把英伦三岛和欧洲大陆连为一体，无论是从政治、经济、社会还是工程本身看，都令人惊叹！隔海相望的英、法两国人员往来，乘坐穿越隧道的高速列车，3个小时即可从伦敦直达巴黎，比乘飞机还要快1个多小时。这就是隧道的神奇。
在我国，2005年5月开工的厦门东通道翔安隧道的建设，开启了我国大陆海底隧道的先河，目前还有胶州湾海底隧道、广东狮子洋海底铁路隧道已经开始建设，标志着我国海底隧道建设的全面展开。随着沿海地区建设的加快，提高海湾和海峡的交通能力问题也会日益突出，渤海湾、杭州湾、珠江口、琼州海峡、台湾海峡，这些地方真正要实现全天候、大流量的快捷交通,要靠海底隧道来实现。海底隧道让我们期待。
与陆地隧道相比，海底隧道地质勘测更困难，造价更高，风险更大
记者：提到隧道，我们常想到城市地铁或山区铁路的穿山隧道，而对于水下隧道、特别是海底隧道感觉很陌生和神秘，而英吉利海峡海底隧道的建成，让公众对海底隧道有了更多的兴趣和了解，那么除了英吉利海峡隧道外，国内外建成的海底隧道有多少？
王梦恕：发达国家从20世纪30年代起就开始着手修建海底隧道，已建造了近百条海底隧道，还有许多正在修建或计划修建中。
1940年日本在关门海峡用盾构法修建了世界上最早的海峡铁路隧道。1988年日本在津轻海峡建成了迄今为止世界上最长的海峡隧道——青函隧道，长54公里，海底埋深为100米，实现了本州和北海道之间的铁路运输。
994年，英法两国用盾构法和硬岩掘进机法建成了英法海底铁路隧道，长50.5公里，是世界第二长海底铁路隧道。北欧国家修海底隧道较多，如挪威修建了18座，总长度超过45公里，最长的一条为4.7公里，最大水深达180米。我国跨河、跨江的水下隧道已建成多条，而跨海隧道只有6条，且均集中在港澳台地区，目前大陆正在建设和将要动工的海峡隧道有厦门东通道海底隧道及青岛—黄岛之间的海底隧道、广州虎门的狮子洋海底铁路隧道等。可以说，在20世纪隧道技术发展的初始阶段，人类把隧道技术主要应用到了和我们最为密切的陆路上，比如你刚才提到的地铁、地下工程和穿山隧道，所以，水下隧道数量明显少于陆地隧道。但随着隧道技术和海洋事业的发展，海底隧道将在全世界包括我国全面展开，成为隧道建设中的“骄子”，越来越受到世人的瞩目。
2006年11月，我国第一台国产盾构机下线 新华社图片
记者：海底隧道与陆地的隧道相比在建设上有什么不同？难度在哪里？是否像人们想像的那样，要在水底岩层中通过、要挖得很深，而且面临发生渗水的可能？
王梦恕：是的，海底岩层地质情况是海底隧道建设的关键和首要问题。海底地层中的不良地质，如断层破碎带、岩层软弱段、溶穴、风化槽等等，都会给隧道建设带来很大风险。而且与陆地隧道相比，海底隧道通过深水进行海底地质勘测更困难、造价更高，准确性相对较低，所以遇到未预测到的不良地质情况风险更大。而在施工中能否安全穿越软弱不良地质段，是成败的关键。海底地层中的地下水由于很高的渗水压力可能导致水在高渗透性等地层中大量流入、水源补给无限，且施工中不具有自然坡排水的条件,一旦发生大的突水、涌水，就可能引起严重的后果，威胁施工的安全。另外，海底隧道一般都很长，掘进距离增加对施工期间的后勤、通风照明等有更高的要求，因此必须采用快速掘进设备。再如，合理地确定海底隧道拱顶的岩石覆盖层厚度也十分重要。如果过于薄弱，海底隧道施工过程中就可能发生严重的失稳问题和海水涌入的危险。如果覆盖层厚度太厚，不仅会使作用于衬砌结构上的水压力增大，而且也会使海底隧道的长度增加。
记者：看来地质和“水”是主要需要解决的问题，那么解决这些难点我们有什么好的方法呢？
王梦恕：在隧道施工时必须进行超前地质预报，最大程度保证地质勘探的准确性。不但要有在海面上实施的深水钻探，通过钻取岩芯进行地质分析，而且在隧道施工时必须进行超前水平钻，进行地质超前预报，以便更详细了解掘进工作面前方的地质及涌水点情况。对诸如水压力设计值的确定、隧道壁衬砌结构断面优化与防排水方案、穿越海底不良地质段（断层、溶槽）的施工措施及服务隧道设置的必要性问题都要进行全面分析。海底隧道不能自然排水，堵水技术是关键技术，以堵为主，堵抽结合，探水、注浆、开挖3个环节和方式交替进行。日本青函隧道海底段就是在这方面成功施工的例子。
盾构机在地层中作业行进示意图
根据岩层的地质特点，选择适宜的施工方式至关重要
记者：海底隧道建设施工技术有哪些？也就是说，我们经常用什么方法“挖洞”？
王梦恕：目前修建海底隧道的基本方法有钻爆法、沉管法、盾构法和掘进机法，另外水中悬浮隧道正在研究中。
记者：那么，什么情况下用钻爆法，什么情况下适合盾构法或掘进机法呢？是否与地质情况有关？
王梦恕：钻爆法是用炸药将岩石破碎，普遍适用于岩石地层，在硬岩条件下比掘进机法经济性好。日本的新关门隧道、青函隧道、挪威已经建成的海底隧道都是成功应用钻爆法的实例。钻爆法有其明显的优点，如隧道断面可以灵活变化，随机设置，对地层地质适应能力好等，因此，钻爆法在常见的隧道施工中占主导地位。钻爆法修建海底隧道的关键施工技术是穿越断层破碎带，断层破碎带若与其上或附近的水系相连通，频繁的爆破作业对断层围岩扰动大，有可能给工程带来淹没、塌通、涌水的危险，通风困难、埋深要求高等问题也是钻爆法的不利因素。
采用盾构法，首先要在海峡（江河）两岸开掘隧道洞口，然后用“盾式掘进机”在水下深层挖掘。盾构的外壳是圆筒形的金属结构，各种施工设备就是在它的保护下进行工作的。盾构法一般限制在港湾下的浅水区和沿海地带，在深堆积层等软弱的不透水黏土中最为适用。日本德山港海底隧道、东京湾渡海公路隧道、丹麦大海峡隧道等都是采用盾构法的典型。掘进机法主要应用隧道掘进机（TBM），特别是开敞式TBM，软、硬岩地层都适用，且适宜于打长洞，已经成功地用于很多海底隧道，如最著名的英法海峡隧道。沉埋管段法是在海岸边的干坞里或在大型船台上将隧道管节预制好，再浮拖至设计位置沉放对接而后沟通成隧。沉埋法使用受到较多的限制，不适于特长隧道（大于6公里），且造价贵。当然，根据隧道的地质条件等，可以对这几种施工方法进行组合应用。
厦门翔安海底隧道施工建设现场 新华社图片
记者：一条水下隧道施工建设的关键过程是怎样的呢？
王梦恕：简单地说，首先根据地质条件确定不同的挖掘方法，如果是钻爆法，就要钻孔爆破，如果是盾构或掘进机法，则要首先对盾构机或掘进机进行定制。之后要进行超前地质钻探，经常保持掘进工作面前方有20米的已探查地层；在主道挖掘过程中，防水尤显重要，当地下水压太大时，必须进行局部降水；及时进行支护，控制围岩的变形与松弛，形成了以锚杆、喷射混凝土和隧道围岩三位一体的承载结构，共同支承压力；出渣运输采用大容量电力机车牵引，也可采用皮带机输出；对隧道壁进行衬砌，由于少量含盐水的渗透会造成衬砌钢筋锈蚀，可采用具有较低离子扩散系数的高质量的混凝土及环氧涂层对钢筋进行预先保护。
另外，海底隧道从两岸向海底方向掘进，掘进距离长而且一般无中间站，因此，TBM掘进过程中的测量定向的准确性十分重要，在隧道即将贯通的最后100米，打水平导向钻孔，以便最后调直隧道走向。
厦门翔安海底隧道施工建设现场 新华社图片
隧道与桥梁相比有着独特的优势，我国隧道先进的技术水平让这种优势得以发挥
记者：目前我国水下隧道技术水平如何？海底隧道的建设技术上是否能够得到保障？
王梦恕：海底隧道的技术是以整体隧道技术水平为基础的。我国是世界上隧道技术发展最快的国家，国土面积广阔，地质条件最复杂，在2
0世纪，尤其是2 0世纪最后20年，我国隧道工程的科技水平跃入世界先进行列。目前我国的隧道总长度及修建技术水平均为世界领先。随着世界性水利工程—南水北调穿黄工程开工建设，我国揭开了大型盾构机穿越黄河的序幕。长江流域也正在兴起地下空间开发浪潮，除正在施工的上海、武汉长江隧道外，南京、杭州、重庆等沿江城市正在紧锣密鼓地进行越江隧道发展规划，以建立区域快速通道。我国隧道施工水平已经跨入穿江越洋阶段，完全有能力修建大型海底隧道，在技术保障方面没有问题。
但是也应该看到，作为隧道施工和挖掘的最重要的设备盾构机、掘进机价格昂贵，一般每台需要2亿-4亿元不等，而随着隧道工程不断增加，盾构机、掘进机的需求越来越多，所以，面对掘进机的庞大市场，我们不能一味靠购买进口机械，必须走国产化道路，以工程为依托，以施工单位为主体，联合国内有关的重型机械厂生产，大力发展我国盾构机、掘进机产业。
皮带机输出岩土
记者：我国近海岛屿众多，内地河流星罗棋布，那么在跨越岛屿、沟通两岸的过程中就会出现桥梁和水下隧道两种选择，如何在两者之间进行选择？
王梦恕：18世纪至20世纪是大型桥梁发展的世纪，遇水架桥天经地义，但是随着隧道技术的飞速发展，国外用各种方法修建的海底、河底隧道已有500多座，说明交通跨海方式已有新的趋势。在这种情况下，选择桥梁还是选择水下隧道，主要应依据航运、水文、地质、生态环境以及工程成本等具体建设条件进行全面的比较、论证而定。一般来说，水下隧道与桥梁相比有以下几个优点，一是具有很强的抵抗战争破坏和自然灾祸的能力；桥梁则不同，在战争中，一枚炸弹可能就使一座桥梁报废。二是水下隧道不侵占航道净空，不影响航运，不受气候变化的影响，全天候通行，具有较强的载运能力，对生态环境影响小，能避免噪声尘土对周围环境的影响。举个例子，目前京沪高速铁路要在南京上元门跨越长江，但该河段是航运主道，修桥占地多、拆迁多，南京市政府不同意，长江航运局也不同意，大家一致希望修建江底隧道。三是在建设上，隧道钢用量比桥梁少，因此造价更低。正因为如此，近一二十年来，国外有优先考虑采用水下隧道作为跨越江河湖海方式的趋势。随着我国隧道技术的日臻完善及人们环保意识的增强，水下隧道也逐渐被国人所接受并付诸建设。
记者：目前正在建设的我国大陆第一条海底隧道——厦门海底隧道有什么特点？进展如何？
王梦恕：厦门本岛与大陆原有两座大桥相通，但仍然满足不了交通运输的需求。正在兴建的厦门东通道工程成为第三条通道，由五通互通、翔安跨海隧道、西滨互通三部分组成。其中翔安隧道长近6公里，最大水深70米，采用三孔建设形式修建，中间一孔为服务隧道。设计技术标准为双洞双向6车道，计划于2009年建成通车。建成后，翔安区到岛内将缩短50公里的路程，只需15分钟。
厦门海底隧道是我国大陆第一条海底隧道,开启了国内交通建设的建隧新时代，对以后的隧道建设具有重要影响。翔安工程地质条件十分复杂，在翔安端浅滩穿越近500米的富水（与海水相连）砂层，规模之大世界罕见。隧道穿越陆域和浅滩段全是砂层和强风化花岗岩，占隧道总长度的一半以上，开挖后承载能力低，遇水软化，易发生涌泥、涌砂、坍塌。此外，行车洞开挖断面达170平方米，居世界之最。通过钻爆法、TBM法、沉管法、盾构法比较，选用了施工技术成熟、灵活的钻爆法。目前工程技术人员攻克了一个个技术难关，工程进展顺利。
英吉利海底隧道连接英法两国，实现了历史性的跨越（示意图）
琼州海峡、渤海海峡、台湾海峡海底隧道的兴建让人期待
记者：听说在2000年，长18公里的秦岭隧道提前竣工，而用来作业的两台掘进机还富余60多公里的隧道掘进长度。于是您打起了“琼州海峡海底隧道”的主意，但最终发现琼州海峡海底地质条件不适合这两台掘进机作业，不得不放弃。多年过去了，我们是否对琼州海峡兴建海底隧道有了进一步的考察和打算？
王梦恕：琼州海峡34公里长，海底下面土层非常厚，钻探到100多米以下还是土层，没有岩石，所以适宜采用土压平衡复合式盾构法施工，而不适合掘进法。如果海底是岩石，2000年时使用那两台硬岩石掘进机就可以修建了。刚才已经比较了修桥和修隧道的选择，我想，考虑到台风、航运、环保等问题，琼州海峡更适合修建海底隧道。同时，铁路隧道是最便宜的选择，而公路隧道要考虑到通风问题，运营费用也比铁路隧道高出不少。建设海底铁路隧道，与现有的粤海铁路连接，直接就可以到达三亚，将使粤海铁路的功能得到充分发挥。目前国家对琼州海峡海底隧道进行了论证，也就是说琼州海峡海底隧道在拟建中。
记者：渤海是我国内海，辽东半岛到山东半岛隔海相望，但来往于两半岛不是在陆地上绕大圈，就是乘坐速度和班次都不尽如人意的轮船，修建渤海湾即烟台至大连之间的海底隧道的可行性有多大？
王梦恕：如果在渤海海峡之间的最短距离（蓬莱至旅顺）建成海底铁路隧道，可使环渤海“C”型运输变为“I”型直达运输,大连与烟台的运距可缩短1815公里，按每小时160公里速度计算，通过海峡时间只需40分钟，这使得东北地区与华东、华南沿海各大中城市的运距可缩短500~800公里，同时使京沈、京沪两大铁路干线的运输紧张局面得到历史性缓解。同时巨大的开发效应得以展现，环渤海地区各类区域优势将有机结合为整体优势，形成高层次开放格局，迸发出巨大的创造力。
与世界主要海峡隧道相比，渤海海峡的工程地质条件较好,其震级较低,区域稳定性好，最大海水压力比青函海底隧道和琼州海峡隧道低得多。因此,从地层岩石的可钻性、地下水、断层破碎程度及隧道长度、工期来看，渤海海峡隧道施工，选用TBM法或盾构法是比较可行的。但由于掘进距离长，刀具的磨损及海底换刀是关键，必须进行专门研究。
厦门海底隧道工程纵断面图
记者：提到跨海峡连接，不能不让我们想到台湾海峡，听说海峡两岸的隧道专家们已经多次就台湾海峡海底隧道修建的技术方面问题进行了研讨，从技术上看，台湾海峡如果修海底隧道的话，这个隧道应该有什么特点？
王梦恕：台湾海峡隧道工程构想中有北、中、南三条不同路线的建设方案，起点均在福建。最短的是北线，起于福建平潭岛，止于台湾桃园海滨，全长125公里。如此长的隧道，一定要采用铁路隧道，运营安全、风险小、运营费低，而且应采用双洞单线，以利于施工通风。台湾海峡海底岩层为硬岩，宜采用全断面开敞式掘进机，不宜采用双护盾掘进机，中间断层、软弱地带、横通道采用钻爆法施工。修建如此长的海底隧道从技术上讲，是没有问题的，但工程量及投资是十分巨大的。
记者：看来包括海底隧道在内的水下隧道所展示的重要作用越来越突出，前景越来越令人期待，怪不得人们常说21世纪是隧道大发展的世纪。
王梦恕：21世纪是人类开发地下空间的世纪。目前，我国修建的铁路隧道居世界首位，近两年则以每年200公里的速度快速增长。目前，世界各国修建的水底交通隧道有数百座，江河下的水底隧道已是随处可见，青函隧道和英法海峡隧道的建成在世界上引起了一场海底隧道热。意大利计划横跨墨西拿海峡修隧道,把本土与西西里岛连结起来;日韩两国正在筹建穿过对马海峡的隧道。此外在直布罗陀海峡、马六甲海峡、博斯普鲁斯海峡等世界许多海峡都正在进行海底隧道的规划或调查。
海底隧道的建设技术要求高、施工难度大、建设周期长，耗资巨大，特别是需要长时间的工程地质勘察，所以我们必须从现在着手进行调查研究准备。我国目前已在江底、海底成功修建隧道，已经具备了修建海底隧道的经济实力和成功经验。随着经济的发展,国力增强,技术进步，可以想见,在不久的将来,中国人用最短的工期、最优的质量建成渤海海峡、台湾海峡海底隧道将成为可能。
人物档案
王梦恕 1938年出生。河南省温县人。隧道及地下工程专家，中国工程院院士。
1964年毕业于唐山铁道学院，获硕士学位。铁道部隧道工程局高级工程师、副总工程师；北京交通大学隧道及岩土研究所所长、教授；北京交大隧道及地下工程试验研究中心主任、博士生导师。兼任北京市、南京市、厦门市地下工程专业顾问、西南交大等12所大学的名誉教授和客座教授。开拓了铁路隧道复合衬砌新型结构领域的理论研究；主持并参加大瑶山隧道的设计和修建，实现了大断面、大型机械化快速施工，使长大隧道修建技术有了重大突破；主持双线铁路隧道不稳定地层信息化施工，创造了新型网构钢拱架支护形式并广泛应用于地下工程；主持创造了“浅埋暗挖法”修建城市地铁和车站的施工配套技术，为城市地铁及地下工程修建开辟了一条新路。主持国内多条海底、江河水下隧道的设计、施工研究，多次获得国家、省部级科技进步特等奖，一、二等奖。