文王夢(mèng)恕 中國(guó)工程院院士、渤海海峽跨海通道戰(zhàn)略規(guī)劃研究項(xiàng)目組組長(zhǎng)
現(xiàn)在請(qǐng)閉上眼睛感受一下:當(dāng)你開(kāi)著汽車來(lái)到海底隧道入口,直接將汽車開(kāi)上動(dòng)車。汽車被固定牢靠后,由動(dòng)車帶著你穿過(guò)悠長(zhǎng)的渤海海峽。這時(shí)你只需坐在自己的車上聽(tīng)聽(tīng)廣播、上上網(wǎng),甚至可以給家人打電話報(bào)告下行程……大概40分鐘后抵達(dá)對(duì)岸,火車的固定自動(dòng)解開(kāi)后,你就可以直接開(kāi)車出通道,順利到達(dá)目的地。這就是煙大海底隧道未來(lái)的通行模式,只允許動(dòng)車運(yùn)行。
在初步設(shè)計(jì)方案中,跨海隧道會(huì)先從大連旅順附近定一個(gè)入地點(diǎn),蓬萊有一個(gè)登陸點(diǎn),然后最終抵達(dá)煙臺(tái)。整條隧道全長(zhǎng)123公里,火車設(shè)計(jì)時(shí)速為250公里,運(yùn)行速度能達(dá)220公里/小時(shí),屆時(shí)從大連到煙臺(tái)最多只需40分鐘。
之前建的海底隧道都比較短。一般來(lái)說(shuō)以10公里為界——10公里以下的可以考慮公路隧道,10公里以上走的是汽車搭載火車的方式。目前,國(guó)內(nèi)已有多地開(kāi)建海底隧道,比如廈門(mén)、青島這兩座城市的海底隧道全部為公路隧道。數(shù)據(jù)顯示,青島膠州灣隧道總長(zhǎng)約7808米,海域段隧道長(zhǎng)4095米,為目前國(guó)內(nèi)最長(zhǎng)的海底隧道。像煙大海底隧道這樣過(guò)百公里長(zhǎng)的隧道如果跑汽車,這在世界上從未有過(guò)先例。
水下公路隧道需要的斷面很大。如果作為公路隧道使用,最重要的一點(diǎn)是通風(fēng)。因?yàn)槠嚂?huì)排放大量尾氣,對(duì)隧道內(nèi)空氣污染會(huì)非常嚴(yán)重,如果駕駛汽車在隧道內(nèi)行駛,預(yù)計(jì)水下隧道約長(zhǎng)120公里,以每小時(shí)80公里的速度行駛至少要1.5小時(shí),長(zhǎng)時(shí)間通風(fēng)不暢,人體將吸入大量有害氣體。如果要解決通風(fēng)問(wèn)題,基本每間隔6公里就要設(shè)計(jì)一個(gè)通風(fēng)豎井,這樣做首先對(duì)海底隧道而言,是十分危險(xiǎn)的。其次,工程造價(jià)將大幅提高。按鐵路預(yù)算,目前工程總投資約在2000億~3000億人民幣,但改為公路至少要投資上萬(wàn)億。除此之外,防災(zāi)、通風(fēng)、照明,等等,公路隧道的運(yùn)營(yíng)成本也將相應(yīng)提高。
未來(lái)煙大海底隧道將采用客貨兩用的火車運(yùn)行方式。汽車可以搭載火車穿越海底?;疖嚿显O(shè)有平板車廂,汽車開(kāi)上去固定在火車上,司機(jī)也不需要下車,直接由火車運(yùn)載到達(dá)彼岸。由于火車采用的是電力系統(tǒng)牽引,所以不涉及到尾氣排放的問(wèn)題,沒(méi)有污染,而且,過(guò)隧道的速度快,對(duì)通風(fēng)的要求相對(duì)來(lái)說(shuō)就沒(méi)那么高。
渤海海峽的通道形式曾有三種方案:全隧道、全橋梁、南橋北隧。全橋梁方案由于跨度長(zhǎng)、難度大等原因被放棄。而在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間里,“南橋北隧”一直是很多專家所中意且呼聲最高的方案。
橋隧方案是將海面高架橋與海底隧道結(jié)合起來(lái)。海面高架橋除具備海底隧道的一些主要優(yōu)點(diǎn)之外,還具有通過(guò)能力強(qiáng)、綜合利用價(jià)值大、工程安全系數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)。尤其是這種方式具有很高的觀賞價(jià)值,能夠有力地帶動(dòng)周邊旅游業(yè)及其他行業(yè)的發(fā)展。同時(shí),還具有行車通氣性好、后期檢查保養(yǎng)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。
從渤海海峽的實(shí)際情況看,自蓬萊登州角向北65公里北隍城島之間,有眾多島礁可以利用為大橋橋基;海底均為巖基地質(zhì),地質(zhì)條件較好;海峽兩岸建材資源豐富,可就近搬運(yùn)利用。而自北隍城島向北42公里的老鐵山水道無(wú)任何島嶼,如果跨越這段距離,必須要建人工島作為橋基。
然而,在此次遞交國(guó)務(wù)院的報(bào)告中,“深埋的全隧道”方案被最終敲定在紙面上。資料顯示,地處渤海海峽最狹處的廟島群島被視作跨海通道的“天然橋基”。群島基本呈直線南北擺開(kāi),共有主要島嶼32個(gè),其中有居民島10個(gè)。最大島是南長(zhǎng)山島,面積12.8平方公里;最小島是小高山島,面積0.0008平方公里。很多島都太小了,等于礁石一樣。另外很多島上沒(méi)有人,架橋上去的意義并不大。
煙大海底隧道的初步設(shè)計(jì)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,直至到達(dá)棧場(chǎng)。(出海)后再到出地面一般要預(yù)留5公里的長(zhǎng)度,至少也要保證2公里,寬度為1.5公里。
基于上述條件,經(jīng)過(guò)考察后發(fā)現(xiàn),渤海海峽中間的島嶼除了2個(gè)島之外根本用不上。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,還有隧道本身的高度10米——如此算來(lái),從軌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,目前的多數(shù)島都不能滿足隧道出口的要求。如果非要做就必須做人工島,島的長(zhǎng)度不能小于1公里。而這樣做,首先要面臨的一個(gè)問(wèn)題就是工程造價(jià)很高,至少需要上百億資金。
另一個(gè)值得關(guān)注的問(wèn)題是,廟島群島是候鳥(niǎo)遷徙的必經(jīng)之地。每年途經(jīng)這里的候鳥(niǎo)多達(dá)200種,有百萬(wàn)只之多,被列為國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)。而大小黑山島是蛇的王國(guó),為我國(guó)第二大蛇島;長(zhǎng)島海域又是斑海豹的家園。如在這些地方建大橋,勢(shì)必會(huì)對(duì)島上資源造成一定破壞,會(huì)對(duì)各種生物的生存帶來(lái)負(fù)面影響。
現(xiàn)在渤海海峽原有的水域通道有十幾個(gè),而采用建高架橋的方案會(huì)涉及到水域的使用,一旦建橋就可能會(huì)破壞原有的水域通道。
煙大海底隧道將采用“2+1”深埋式“全隧道”方案,雙向車道,中間還有一個(gè)服務(wù)隧道。服務(wù)隧道位置略低于兩側(cè)車道。與此同時(shí),隧道將會(huì)采用深埋法解決防水的問(wèn)題,同時(shí)減小水壓。深埋最大的好處就是抗風(fēng)險(xiǎn)。煙大海底隧道設(shè)計(jì)的使用壽命在120年左右。
在《渤海海峽跨海通道初步方案》中,主隧道外徑為11.3米,服務(wù)隧道外徑為9.5米,橫通道外徑為6米,采用復(fù)合式襯砌,主隧道初支30厘米,二襯50厘米;服務(wù)隧道初支30厘米,二襯40厘米。主隧道與服務(wù)隧道中線之間的距離為30米。而沿隧道縱向每隔800~1000米還將設(shè)置一條橫通道連接主隧道和服務(wù)隧道。(初支是爆破完之后的;二襯是二次襯砌)
電氣設(shè)備、重要線路都在服務(wù)隧道。另外可以用作通風(fēng),也方便人員進(jìn)行維修。服務(wù)隧道主要作為將來(lái)運(yùn)營(yíng)、維修、救援的通道。另外其還有一個(gè)重要作用,即超前施工。也就是說(shuō),開(kāi)建后將先開(kāi)挖服務(wù)通道,進(jìn)行超前地質(zhì)探測(cè)——這樣做是因?yàn)榉?wù)隧道的斷面較主隧道要小。在服務(wù)隧道施工期間,一旦發(fā)現(xiàn)斷層,將及時(shí)進(jìn)行加固,也可以提早處理破碎帶,然后再進(jìn)行挖掘。
另外,根據(jù)空洞學(xué)來(lái)計(jì)算,未來(lái)在兩個(gè)主隧道之上還要建設(shè)泄壓洞。當(dāng)其中一個(gè)隧洞壓力比較大的時(shí)候,可通過(guò)泄壓洞進(jìn)入到另外一個(gè)隧洞內(nèi)。具體涉及的間隔和斷面要根據(jù)調(diào)研后的結(jié)果確定。
通過(guò)前期的考量,我們?cè)O(shè)計(jì)了四條跨海線路備選。根據(jù)《渤海海峽跨海通道初步方案》的標(biāo)注,這四條線位分別是:
最短距離方案:老鐵山—蓬萊東港,長(zhǎng)104公里,可利用大竹山島設(shè)置豎井,還需設(shè)置一座人工豎井。
連島方案:老鐵山—北隍城島—大欽島—砣磯島—北長(zhǎng)山島—南長(zhǎng)山島—蓬萊東港,長(zhǎng)114公里,在北隍城島、北長(zhǎng)山島設(shè)置豎井。
部分連島方案:老鐵山—大欽島—北長(zhǎng)山島—南長(zhǎng)山島—蓬萊東港,長(zhǎng)112公里,在大欽島、北長(zhǎng)山島設(shè)置豎井。
部分連島方案:老鐵山—大欽島—南長(zhǎng)山島—蓬萊東港,長(zhǎng)112公里,在大欽島、南長(zhǎng)山島設(shè)置豎井。
在海底隧道的中間還會(huì)設(shè)計(jì)一些豎井,作為通風(fēng)(運(yùn)營(yíng)通風(fēng)和施工通風(fēng))及施工工作井使用。將來(lái)在建設(shè)過(guò)程中,一些工程設(shè)備還需要通過(guò)豎井下到海底。目前初步規(guī)劃,將在老鐵山岸邊、北隍城島、北長(zhǎng)山島、蓬萊岸邊等四點(diǎn)設(shè)立豎井(最終位置將根據(jù)線路方案確定)。另外,在北長(zhǎng)山島的豎井,考慮是否將其規(guī)劃為一個(gè)列車站。
目前大連、煙臺(tái)兩地已開(kāi)始為隧道修建做準(zhǔn)備。大連的隧道入口已經(jīng)確定,入口范圍內(nèi)將不再批準(zhǔn)建新建筑,已有建筑也在進(jìn)行拆遷、搬遷。煙臺(tái)市政府也明確表示為隧道建設(shè)做好準(zhǔn)備,但是具體的工作要依據(jù)隧道設(shè)計(jì)方案進(jìn)行。
如果通過(guò)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn),預(yù)計(jì)在3年后動(dòng)工——這三年將進(jìn)行前期勘探、出具科研報(bào)告,在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行初步設(shè)計(jì)、準(zhǔn)備開(kāi)工。最后還需要通過(guò)招標(biāo)確定設(shè)計(jì)、施工單位。建成最快大概要6年時(shí)間,如果保守點(diǎn)估計(jì),需要6~10年。
目前,遼東半島和膠東半島之間的主要運(yùn)輸方式有三條,均存在不同程度的制約因素。
一是海運(yùn),海上運(yùn)輸在兩地之間具有支配地位。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),煙大海運(yùn)航線的運(yùn)輸量占渤海灣海上運(yùn)輸量的80%以上,而渤海灣海上運(yùn)輸量又占渤海南北兩岸總運(yùn)輸量的70%以上。隨著兩地經(jīng)貿(mào)往來(lái)的迅猛增長(zhǎng),海運(yùn)能力不足問(wèn)題已十分突出。在旺季9月、10月經(jīng)常出現(xiàn)船舶運(yùn)力嚴(yán)重不足現(xiàn)象。
二是煙大鐵路輪渡。近年開(kāi)通的煙大鐵路輪渡雖有許多優(yōu)點(diǎn),但仍是一種海運(yùn)形式,難以解決渤海出現(xiàn)惡劣天氣時(shí)對(duì)運(yùn)輸安全的威脅問(wèn)題。更重要的是,煙大鐵路輪渡設(shè)計(jì)未來(lái)最大能力為日運(yùn)50列火車和2500輛汽車,很難滿足南北兩岸的貨流需求。
三是鐵路和公路。大連到煙臺(tái)的直線距離是165公里,鐵路和公路運(yùn)輸均需經(jīng)過(guò)山海關(guān)繞行1980公里。
可以說(shuō),以上三種運(yùn)輸方式,均不能滿足未來(lái)需要。若煙大海底隧道建成,將使環(huán)渤海由原來(lái)的“C”型環(huán)繞運(yùn)輸變?yōu)椤皬?qiáng)I型”直達(dá)運(yùn)輸。通過(guò)海底隧道,東北貨物可迅速直接到達(dá)山東半島地區(qū)。而山東半島又和蘇北、長(zhǎng)三角地區(qū)的交通網(wǎng)聯(lián)系,故而可使東北地區(qū)的資源方便快捷地進(jìn)入相對(duì)發(fā)達(dá)的長(zhǎng)三角及珠三角地區(qū)。屆時(shí),渤海經(jīng)濟(jì)圈與膠東乃至長(zhǎng)三角經(jīng)濟(jì)圈將緊密結(jié)合,更將使包括東北三省、山東、江蘇、上海、浙江、廣東、海南、廣西等在內(nèi)的10個(gè)省、直轄市及自治區(qū)直接受益。