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“世界最長海底隧道”、“煙臺－大連半小時可達”、“2600億巨資打造”……連日來，渤海灣海底隧道未建先“紅”，成為人們茶餘飯後的談資，仿佛可以輕易打通渤海灣海底交通的“任督二脈”，談笑間，天塹變通途。
現實遠未如此簡單。事實上，渤海灣海底通道工程在目前仍然隻是一個咨詢項目。中國工程院院士、防護工程專傢錢七虎告訴《中國科學報》記者，對長距離海底通道這樣的大工程，應當“宜橋則橋，宜隧則隧”，有時還要因地制宜“橋隧並舉”。他強調，無論哪種方式，海底交通工程都不是簡單的工作，海底通道要從圖紙上“走”下來，還需要克服一系列難題。
架橋推薦滴雞精？通隧？
正如錢七虎所說，我國江河兩岸、海上交通命脈的打通，既有大橋，也有隧道，還有許多海灣實施橋隧結合的工程。舉世矚目的港珠澳跨海大橋即是采用橋隧結合的方式，利用人工島在伶仃洋主航道下連接約6.7公裡的海底隧道與海上部分的跨海大橋。
港珠澳大橋之所以建海底隧道，主要是為保證30萬噸級油輪和15萬噸級以上集裝箱順利通航(若架橋需要架設非常高，成本更高且技術難度更大)。另外，該處海域位於中華白海豚保護區，建海底隧道亦能減少對中華白海豚棲息地的影響。
錢七虎認為，從建造成本上講，一般情況下，大橋的修建相對略低。
“橋梁工程的工廠化程度高、建成工期短，且成本一般來說比隧道要低，但如果大橋引橋涉及到拆遷征地等情況，就不能一概而論瞭。”錢七虎舉例說，南京、武漢大橋一端建在城市建城區，除建橋成本之外，還需要支付一筆拆遷費用。
錢七虎指出，雖然藏埋在海灣裡的海底隧道一般不會在建城區，但隧道需要開通風孔、通風井，以排掉通過隧道的汽車尾氣和煙塵(假定修建公路隧道)。如果隧道距離太長又沒有自然形成的小島，還需要修建人工島。“這樣一來，就增加瞭修建隧道的成本和難度。”錢七虎說。
就橋和隧的運營等方面，北京交通大學土木建築工程學院院長、隧道及地下工程教育部工程研究中心主任張頂立認為，隧道具有全天候運營的優勢。
“在遇到臺風、大霧等極端惡劣天氣的時候，海底隧道由於建造在海床以下，仍可以實行全天候的運營，而這些惡劣的天氣條件對大橋的影響較大。”張頂立對《中國科學報》記者說，當然這也伴隨著全天候照明、排水、通風，這是隧道比橋梁多付出的“代價”。
張頂立也指出，由於隧道對地質的依賴性比橋大很多，隧道在建設中面臨的風險更大。
這並不難想象：建橋時隻要橋樁立穩在穩定地層上就可以瞭，而修隧道要求每個斷面都要滴雞精比較通過，有一處斷面出問題就意味著事故。
不過，從戰略保護的角度來講，橋梁容易被炸壞，隧道更不容易被摧毀，適應性更好一些；從耐久性等方面，隧道服務壽命也相對久一點。
“我們常說‘逢山開路遇水架橋’，現在‘遇水’又多瞭一個選擇。”張頂立對記者說，“修橋可能會遇到妨礙海運航道的問題，修隧有時會遭遇不良地質的難題，具體項目上要根據實地情況，本著科學的精神做選擇。”
盾構機施懷孕滴雞精工中常發生“卡機”故障無法轉動，同時刀具磨損也給施工帶來另一個課題：換刀。
挑戰從未間斷
在實際的隧道建造中，常用三種工法，分別是：沉管法、盾構法、鉆爆法。錢七虎說，這三種工法各有適用范圍和條件，也各有待突破的難題。
沉管法工程造價低、水下工期短、隧道施工質量容易保證，且斷面空滴雞精推薦孕婦間可自行設定，但隻適於海/河床穩定、水流較緩(一般要小於3m/s)的水文條件下的隧道鋪設。沉管法是幾種工法中較易實現的方法，然而現實情況是，理想的水文條件往往難以達到。
錢七虎介紹說，港珠澳大橋海底隧道沉管就是一個例子。為保證伶仃洋主航道上油輪的正常通行，沉管需要深埋在30多米的海溝內。隨著沉管的埋深，其上的荷載結構也較之淺埋式沉管法更重，而且伴隨著潮水回淤和不均勻沉降等一系列的挑戰。另外，沉管的沉放受水流速度影響很大，在水速較大情況下沉管的沉放對接也是一大難題。
作為暗挖施工中的一種全機械化施工方法，盾構法水下施工對水面航運交通不會造成影響。這種方法自動化程度高、不受天氣影響，但要求“一次成洞”。錢七虎告訴記者，武漢、南京、上海長江隧道的修建都是用的盾構法，除上海長江隧道較為順利外，武漢、南京隧道段都遇到瞭不良地質條件的挑戰。
“在已建成的南京緯七路、武漢長江隧道和目前正在開展的南京緯三路隧道施工過程中，盾構機在江底遇到瞭砂礫石層和基巖，這種上軟下硬的巖層和基巖，對盾構機刀具和刀盤的磨損非常嚴重。”錢七虎說，基巖堪稱高水壓下盾構、掘進的天敵。此外，盾構機推進中遇到斷層，常發生“卡機”故障無法轉動。如何順利地在高水壓下對類似巖層開展盾構施工；如何防止盾構機卡機，都是目前國傢“973”計劃亟待攻關的課題。
不良地質條件的困擾，不僅僅局限於盾構法施工，自實施隧道工程以來，人們和它的戰爭從未休止。張頂立告訴記者，對不良地質段的處理，直接影響到工程是否安全、快速、經濟、有效。
盾構機刀具磨損也同時給施工帶來另一個更大的麻煩——洞下換刀。在無法自動檢測刀具磨損程度的情況下，在高水壓下的刀盤前泥水艙內換刀，其困難程度可想而知。錢七虎對記者說：“這就提出瞭盾構機刀具磨損自動、實時檢測和控制機器人換刀的課題。”
另外，盾構法還存在盾構機直徑待拓的問題。目前，世界上已建成的直徑最大的盾構機是德國海瑞克公司生產的15米直徑的泥水混合式盾構機，上海三車道長江隧道采用的即是該盾構機。然而，要滿足四車道甚至更寬隧道的建設，需要研制大直徑盾構機，這就需要科技創新。
“一直以來，我提倡隧道機械設備國產化、本土化，目前沈陽、上海、鄭州都能生產盾構機，但都是中小型的，距離建造中國的‘巨無霸’盾構設備還尚待時日。”錢七虎說。
鉆爆法一般從巖層通過，可以與盾構法互為補充。也正是因為鉆爆施工要深入巖層，需滿足最小巖層厚度的要求，以保證施工過程中不會發生海水突出，故采用該方法一般要比沉管法、盾構法更深。
與盾構法不同，鉆爆法的“敵人”是斷層和風化槽。錢七虎說：“如果修建很長的隧道，難免遇到斷層或者風化槽，為瞭保證不漏水，就要加固斷層帶。一般采取封閉註漿，這也是很有難度的工作。”
張頂立告訴記者，目前，在針對不良地層條件的對策上，我國以註漿為主體的加固處理技術，在國際上處於領先地位。
“如果能夠準確地對地質情況做到超前預報，比如提前瞭解要開挖地質的透水性、強度，它與海水的聯系連通性，該種地層的規模、位置、發育情況等性質，將會對施工提供很大的幫助。”張頂立說，至今，超前地質預報仍是一個難點。
學科聯動，杜絕科技欠賬
盡管面臨一系列挑戰，我國的隧道工程“以用促產”，正以一個隧道大國的姿態，逐步推動著我國的隧道工程技術走在前沿。
“我國海岸線較長，島嶼較多，河流也多，跨江河湖海的水下工程也多，在這方面的技術領先也是比較迫切和必要的。”張頂立說，隧道工程促進技術的發展和成熟，而反過來技術的成熟也推動工程的順利推進。
他告訴記者，近年來，得益於國傢經濟的發展和投資的拉動，我國的隧道修建技術也得到瞭長足的發展。
然而，海底隧道工程涉及土木工程、海洋地質勘探、機械裝備制造、自動化控制、海洋生態評估等錯綜復雜的學科領域，亟需各學科聯動發展，推進工程技術的革新。
“目前制約海底隧道發展的一個很重要的命題是防災。如果選擇公路隧道而非鐵路，按照防災標準設置相應的消防救災措施代價極高，這也是為什麼更多發展鐵路隧道的原因。”張頂立說，防災水平的提高也取決於其相關學科的發展。
記者瞭解到，海底隧道工程常伴有服務通道的修建，一方面服務通道斷面相對較小，可以在施工期間作為探路地質情況的“先鋒”，另一方面還可以在施工期間“護駕”，起到防災作用。但是，隨著隧道修建距離越來越長，服務通道無疑增加瞭許多成本。
錢七虎在談及海洋地質預報時指出，目前常用的是地質雷達、地震勘測(TSP)、紅外勘探等手段，單獨使用不能滿足隧道工程對其超前、精確預報的要求。
日前，山東大學突水突泥綜合地質預報成果突出，中國工程院在濟南召開的工程科技座談會上認為，該成果已達到國際領先水平。
針七虎強調：“建設海底隧道是人類共同的難題，在建設過程中遇到瞭種種挑戰，這更要求我們結合現有的技術手段把問題和困難研究在前面。要堅持如履薄冰、如臨深淵的科學態度，學習載人航天工程‘零問題發射’的精神，少走彎路。”
專傢們表示，在海底隧道這樣關系重大的工程中，不能有科技欠賬。海底隧道工程亟需我們在各技術領域的配合、各學科間的協同合作，從理論和實踐上付出更多的努力，形成一套隧道工程技術系統和理論體系，才能更好地支撐隧道大國的建設需要，最終成為隧道強國。
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