7月,煙大海底隧道進入準備階段的消息引發(fā)媒體關注。下個月方案將會以一個總報告和12個分報告的形式以中國工程院的名義上報國務院。如果方案實現(xiàn),大連到煙臺只需要40分鐘。其實,這個設想自1992年就已經(jīng)有了。日前,本報記者在京專訪了渤海海峽跨海通道(即煙大海底隧道)戰(zhàn)略規(guī)劃研究項目組組長、中國工程院院士王夢恕,他向記者勾勒了未來的煙大海底隧道的美麗雛形。
通行模式
隧道太長只能跑動車
在初步設計方案中,跨海隧道會先從大連旅順附近定一個入地點,蓬萊有一個登陸點,然后最終抵達煙臺。整條隧道全長123公里,火車設計時速為250公里,運行速度能達220公里/小時,屆時從大連到煙臺最多只需40分鐘。
現(xiàn)在請你閉上眼睛感受一下:你開著車來到海底隧道入口,直接將車開上動車。車被固定牢靠后,由動車帶著你穿過悠長的渤海海峽。這時你只需坐在自己的車上聽聽廣播、上上網(wǎng),甚至可以給家人打電話報告下行程……大概40分鐘后抵達對岸,火車的固定自動解開后,你就可以直接開車出通道,順利到達目的地。
是的,這就是煙大海底隧道未來的通行模式:只允許動車運行。
目前,國內(nèi)已有多地開建海底隧道,比如廈門、青島。這兩座城市的海底隧道全部為公路隧道——即隧道里是跑汽車的。
“未來的煙大海底隧道只能跑火車。 ”對這一點王夢恕很肯定,早在方案討論時就否定了作為水下公路隧道的可能。
為什么要否決公路隧道的方案呢?數(shù)據(jù)顯示,青島膠州灣隧道總長約7808m,海域段隧道長4095m,為目前國內(nèi)最長的海底隧道。“因為之前建的海底隧道都比較短。一般來說以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。像煙大海底隧道這樣過百公里長的隧道如果跑汽車,這在世界上從未有過先例。 ”
對比公路如果跑汽車,人呼吸的空氣質(zhì)量難處理
王夢恕解釋說,關鍵點在于,水下公路隧道需要的斷面很大。“如果作為公路隧道使用,最重要的一點是通風。因為汽車會排放大量尾氣,對隧道內(nèi)空氣污染會非常嚴重。試想,如果駕駛汽車在隧道內(nèi)行駛,預計水下隧道約長120公里,以每小時80公里的速度行駛至少要1.5小時——長時間通風不暢,人再吸入大量有害氣體,肯定是不行的。 ”“工程造價高、運營費高、安全性能低。 ”他指出,如果要解決通風問題,基本每間隔6公里就要設計一個通風豎井。這樣做首先對海底隧道而言是十分危險的。其次,工程造價將大幅提高。按鐵路預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萬億。除此之外,防災、通風、照明等等,公路隧道的運營成本也將相應提高。
王夢恕介紹說,未來煙大海底隧道將采用客貨兩用的火車運行方式。汽車可以搭載火車穿越海底。“火車上設有平板車廂,汽車開上去固定在火車上,司機也不需要下車,直接由火車運載到達彼岸。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題,沒有污染,而且,過隧道的速度快,故而對通風的要求相對來說就沒那么高。 ”
基本結(jié)構(gòu)雙向車道+服務隧道
那么,未來的煙大海底隧道是什么樣子呢?
王夢恕邊介紹邊在紙上給記者畫出初步構(gòu)想:煙大海底隧道將采用“2+1”深埋式“全隧道”方案,雙向車道,中間還有一個服務隧道。服務隧道位置略低于兩側(cè)車道。與此同時,隧道將會采用深埋法解決防水的問題,同時減小水壓。“深埋最大的好處就是抗風險。煙大海底隧道設計的使用壽命在120年左右。 ”
在王夢恕提供的《渤海海峽跨海通道初步方案》中記者看到,主隧道外徑為11.3m,服務隧道外徑為9.5m,橫通道外徑為6m,采用復合式襯砌,主隧道初支30cm,二襯50cm;服務隧道初支30cm,二襯40cm。主隧道與服務隧道中線之間的距離為30m。而沿隧道縱向每隔800-1000m還將設置一條橫通道連接主隧道和服務隧道。(初支是爆破完之后的;二襯是二次襯砌)
“電氣設備、重要線路都在服務隧道。另外可以用作通風使用,也方便人員進行維修。 ”王夢恕解釋說,服務隧道主要作為將來運營、維修、救援的通道。另外其還有一個重要作用,即超前施工。也就是說,開建后將先開挖服務通道,進行超前地質(zhì)探測——這樣做是因為服務隧道的斷面較主隧道要小。“在服務隧道施工期間,一旦發(fā)現(xiàn)斷層,將及時進行加固,也可以提早處理破碎帶,然后再進行挖掘。 ”
另外,根據(jù)空洞學來計算,未來在兩個主隧道之上還要建設泄壓洞。“當其中一個隧洞壓力比較大的時候,可通過泄壓洞進入到另外一個隧洞內(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。 ”王夢恕表示。
隧道線路初步設計四條跨海線路備選
盡管目前煙大海底隧道尚未定稿,但專家們已經(jīng)通過前期的考量設計了四條跨海線路備選。根據(jù)《渤海海峽跨海通道初步方案》的標注,這四條線位分別是:
線位1:最短距離方案,老鐵山-蓬萊東港,長104km,可利用大竹山島設置豎井,還需設置一座人工豎井。
線位2:連島方案,老鐵山-北隍城島-大欽島-砣磯島-北長山島-南長山島-蓬萊東港,長114km,在北隍城島、北長山島設置豎井。
線位3:部分連島方案,老鐵山-大欽島-北長山島-南長山島-蓬萊東港,長112km,在大欽島、北長山島設置豎井。
線位4:部分連島方案,老鐵山-大欽島-南長山島-蓬萊東港,長112km,在大欽島、南長山島設置豎井。
另外王夢恕透露,在海底隧道的中間還會設計一些豎井,作為通風(運營通風和施工通風)及施工工作井使用。“所謂"長隧短打"的方式。將來在建設過程中,一些工程設備還需要通過豎井下到海底。 ”
因此在選擇豎井的位置時就要充分考慮島嶼的面積及場地條件、豎井間距、技術(shù)及經(jīng)濟可行等因素。根據(jù)《渤海海峽跨海通道初步方案》的標注,目前初步規(guī)劃,將在老鐵山岸邊、北隍城島、北長山島、蓬萊岸邊等四點設立豎井(最終位置將根據(jù)線路方案確定)。“另外,在北長山島的豎井,考慮是否將其規(guī)劃為一個列車站。 ”
焦點1
隧道投資幾年能回本?
據(jù)悉,此次煙大隧道總投資預計在2600億。不過王夢恕預計,跨海通道建成后一年的收入會達到200億,“貨運會很賺錢。 ”這樣的話,如果剔除返利的160億,剩下的利潤不能分,因為隧道的維修、維護等會是一筆巨大的開支。
據(jù)悉,該項目或?qū)⒉捎肂OT(建設-運營-移交)、PPP(政府與民間合作)等多元化投、融資模式運作。王夢恕表示,海底隧道建成后歸鐵路總公司管理,“這樣的項目國家應該還有一些出資,如果山東和遼寧兩個省各出1000億的話,按照每年返利8%來計算,12年就差不多會收回成本,12年之后就是純收益了——投資回報率大大高于一般的大型工業(yè)投資項目。 ”
魯東大學環(huán)渤海發(fā)展院副院長、藍色經(jīng)濟(煙臺)發(fā)展研究中心主任劉良忠提供的數(shù)據(jù)顯示:目前,渤海海峽南北之間潛在汽車日流量至少在3萬-4萬輛之間,預計到2015年將超過10萬輛。項目建成后,僅以年通過3萬輛汽車的保守測算,通行收費即高達130億元,若加上各種管線收費、土地增值、旅游開發(fā)、節(jié)約燃油與材料等綜合社會效益則會成倍增加。
據(jù)了解,煙大海底隧道的回報將是綜合的、多方面的、社會性的。海底隧道在建設過程中,由于對投資、工程、機械、設備、建筑材料、勞動力等各方面的巨大需求,將帶動相關行業(yè)發(fā)展,最終會推動經(jīng)濟快速增長和國民收入的顯著增加。
焦點2
修隧道戰(zhàn)略意義如何?
目前,遼東半島和膠東半島之間的主要運輸方式有三條,均存在不同程度的制約因素。
一是海運,且海上運輸在兩地之間具有支配地位。據(jù)不完全統(tǒng)計,煙大海運航線的運輸量占渤海灣海上運輸量的80%以上,而渤海灣海上運輸量又占渤海南北兩岸總運輸量的70%以上。隨著兩地經(jīng)貿(mào)往來的迅猛增長,海運能力不足問題已十分突出。在旺季9月、10月經(jīng)常出現(xiàn)船舶運力嚴重不足現(xiàn)象。
二是煙大鐵路輪渡。近年開通的煙大鐵路輪渡雖有許多優(yōu)點,但仍是一種海運形式,難以解決渤海出現(xiàn)惡劣天氣時對運輸安全的威脅問題。更重要的是,煙大鐵路輪渡設計未來最大能力為日運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。大連到煙臺的直線距離是165公里,鐵路和公路運輸均需經(jīng)過山海關繞行1980公里。
可以說,以上三種運輸方式,均不能滿足未來需要。
若煙大海底隧道建成,將使環(huán)渤海由原來的“C”型環(huán)繞運輸變?yōu)椤皬奍型”直達運輸。通過海底隧道,東北貨物可迅速直接到達山東半島地區(qū)。而山東半島又和蘇北、長三角地區(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入相對發(fā)達的長三角及珠三角地區(qū)。屆時,渤海經(jīng)濟圈與膠東乃至長三角經(jīng)濟圈將緊密結(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個省、直轄市及自治區(qū)直接受益。
焦點3
全隧道方案為何勝出?
2012年,王夢恕正式參與到渤海海峽跨海通道項目中來。其實,關于渤海海峽跨海通道的設想至今已有20年的歷史了。在王夢恕參與之前,關于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。很快,全橋梁方案由于跨度長、難度大等原因被放棄,而在相當長的一段時間里,“南橋北隧”一直是很多專家所中意、且呼聲最高的方案。
“南橋北隧”曾經(jīng)呼聲最高
橋隧方案是將海面高架橋與海底隧道結(jié)合起來。海面高架橋除具備海底隧道的一些主要優(yōu)點之外,還具有通過能力強、綜合利用價值大、工程安全系數(shù)高等優(yōu)點。尤其是這種方式具有很高的觀賞價值,能夠有力地帶動周邊旅游業(yè)及其他行業(yè)的發(fā)展。同時具有行車通氣性好,后期檢查保養(yǎng)費用低等優(yōu)點。
從渤海海峽的實際情況看,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,可就近搬運利用。而自北隍城島向北42公里的老鐵山水道無任何島嶼,如果跨越這段距離,必須要建人工島作為橋基。
大連海事大學交通運輸管理學院副院長楊忠振教授也曾指出,之所以青睞“南橋北隧”主要是考慮到“跨海通道”北端的大連海域交通運輸極為繁忙,許多大型船只頻繁通過,如果跨海建橋,橋身太低了不行,橋身過高又使設計復雜,工程難度加大,提高工程總造價;而跨海通道南端的煙臺蓬萊至長山列島海域分布有眾多島嶼,是天然橋基。專家建議,在海峽南部約65公里的距離利用島礁建橋;海峽北部約42公里的距離實施海底隧道工程。可用的自然島不多,建人工島成本高
然而,在此次遞交國務院的報告中,“深埋的全隧道”方案被最終敲定在紙面上。王夢恕表示,在經(jīng)過實地考察和多次會議研究討論后,跨海通道正式否決了之前的兩種方案。
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,共有主要島嶼32個,其中有居民島10個。最大島是南長山島,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。另外很多島上沒有人,架橋上去意義并不大。 ”
王夢恕介紹,建海底隧道首先岸上的棧場就需要很大。“煙大海底隧道的初步設計是在水面以下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,直至到達棧場。(出海)后再到出地面一般要預留5公里的長度,至少也要保證2公里,寬度為1.5公里。 ”
基于上述條件,王夢恕等經(jīng)過考察后發(fā)現(xiàn),渤海海峽中間的島嶼除了2個島之外根本用不上。“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,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。”王夢恕給記者算了筆賬:“做人工島,島的長度不能小于1公里。而這樣做,首先要面臨的一個問題就是工程造價很高,至少需要上百億資金。 ”
另一個值得關注的問題是,廟島群島是候鳥遷徙的必經(jīng)之地。每年途經(jīng)這里的候鳥多達200種,有百萬只之多,被列為國家級自然保護區(qū)。而大小黑山島是蛇的王國,為我國第二大蛇島;長島海域又是斑海豹的家園。如在這些地方建大橋,勢必會對島上資源造成一定破壞,會對各種生物的生存帶來負面影響。
王夢恕指出,現(xiàn)在渤海海峽原有的水域通道有十幾個。而采用建高架橋的方案會涉及到水域的使用,一旦建橋就可能會破壞原有的水域通道。
全隧道成本低,對環(huán)境影響小
建設世界最長的海底隧道,聽起來確實讓人精神為之一振。那么,建海底隧道是否安全呢?在建設過程中是否會出現(xiàn)海水倒灌等風險呢?
此前有研究表明,相對于世界上已有的跨海交通工程而言,渤海海峽水不深,浪不大,地質(zhì)構(gòu)造簡單,依托島嶼眾多。且海底斷層規(guī)模小、巖漿活動微弱,不像日本青函隧道那樣地質(zhì)復雜多變——這些優(yōu)越條件在世界跨海工程中是十分難得的。
魯東大學土木工程學院副教授宋克志曾指出,目前我國已具備長距離海底隧道施工的經(jīng)驗、技術(shù)及人員條件,設計和施工力量也沒問題。只要海底隧道不建在地震斷層區(qū)域就不會有大的影響。
此前,北京交通大學土木建筑工程學院教授譚忠盛指出,隧道過長是目前的一大難題。對此王夢恕表示,隧道修建會采用開敞式TBM(硬巖掘進機)法加鉆爆法,在地層好的地方用TBM法往前挖掘,在地層壞的地方用鉆爆法。“這是目前最好的方法。”盡管困難很多,就目前建設條件來看,可行性沒有問題。
另外,這么巨大的工程,是否會對海洋環(huán)境及生態(tài)產(chǎn)生不良影響呢?
王夢恕表示,相比建橋梁,海底隧道占地少,不破壞環(huán)境,建設鋼用量比橋梁少,工程總造價低于橋梁,并且經(jīng)久耐用,維修保養(yǎng)費用也相對較低。“海底隧道的修建將采用深埋的方法,即至少在海面下100米左右,對地面影響不大。但如果換成海面高架橋,一個橋墩砸下去,怎么可能不對海洋環(huán)境產(chǎn)生影響? ”
焦點4
隧道建成最快要幾年時間?
此前,據(jù)王夢恕透露,大連至煙臺海底隧道獲國務院批準不存在困難。“隧道的技術(shù)難題、安全性問題現(xiàn)在都得到了解決。 ”
王夢恕證實,目前大連、煙臺兩地已開始為隧道修建做準備。大連的隧道入口已經(jīng)確定,入口范圍內(nèi)將不再批準建新建筑,已有建筑也在進行拆遷、搬遷。煙臺市政府也明確表示為隧道建設做好準備,但是具體的工作要依據(jù)隧道設計方案進行。
那么,煙大海底隧道的夢到底何時能圓?對此王夢恕回答說,如果通過國務院批準,預計在3年后動工——這三年將進行前期勘探、出具科研報告,在此基礎上再進行初步設計、準備開工。最后還需要通過招標確定設計、施工單位。“建成的話最快大概要6年的時間,如果保守點估計,需要6-10年。 ”