歷經12年,「世界級超級工程」汕頭海灣隧道今日迎來歷史性突破

◎ 科技日報記者 陳瑜

8月7日上午8時26分，當盾構接收井中寧靜的水面泛起陣陣漣漪，施工現場響起一片片歡呼聲，在國家863計劃的有力支撐下，由中信集團投資，中鐵隧道局設計施工總承包的「世界級挑戰性工程」——汕頭海灣隧道西線宣告正式貫通，也昭示著汕頭海灣隧道關鍵技術獲得了全面突破！

「歷經技術與心智煎熬，終於啃下了這塊硬骨頭，我國的跨江越海隧道建設將迎來新的篇章！」中鐵隧道局總工程師洪開榮自信且豪邁的言語背後，是現場1560名建設者816個日夜的嘔心瀝血，更飽含了錢七虎、孫鈞、周豐峻、周福霖、王復明、陳湘生等多名院士，以及眾多專家、技術人員的無悔付出。

院士工作室揭牌。王冰炎 攝

波濤之下，中鐵隧道局、中鐵裝備、中信重工聯合研製的15.03米超大直徑盾構機，在孤石、基巖、8度地震烈度區等施工禁區，繪出一道長達3047.5米的海底長虹，成功穿越汕頭蘇埃海灣。

這是一次史無前例的穿越，是一場中國製造的浴火重生，更掀開了世界穿江越海隧道建設的嶄新篇章！

汕頭地處廣東省東部，韓江、練江和榕江三江匯流入海口，風景秀麗，地理位置優越，是古代海上絲綢之路的重要節點，我國東南部的重要對外貿易港口。但限於四面環山，汕頭市區成島狀分離，自古以來無法便捷實現各區互通互聯。特別是國內唯一一座內陸海灣——蘇埃海灣將汕頭分割為南北兩岸，人們隔灣相望，交通極為不便。

位置示意圖

雖然上世紀90年代，汕頭建成了海灣大橋和礐石大橋，但時至今日僅靠兩座橋已遠遠不能滿足通行需求，颱風、暴雨季節的封橋禁行，潮人全天候通行南北兩岸的夢想始終未曾照進現實。

進入21世紀，隨著國家經濟實力的不斷增強和隧道技術的快速進步，潮人自由出行的百年夢想終於迎來了夢圓時刻——汕頭海灣隧道工程被提上建設日程。

從2008年5月廣東省交通廳組織50名專家進行第一次可行性研究到今年8月汕頭海灣隧道西線隧道貫通，汕頭海灣隧道經歷了12年之久。

這漫長的12年，是中國隧道建設者皓首窮經、苦心孤詣的12年。

著名的隧道科學家、我國海底隧道技術的重要奠基者、已故中國工程院院士王夢恕，生前多次參與了汕頭海灣隧道的相關研究，直接推動了工程的進展。

「甚至在恩師生命的最後停留時刻，仍然念念不忘地讓我一定要建設好汕頭海灣隧道，為我國未來的海峽隧道建設做好技術儲備。」每當想起汕頭海灣隧道的點點滴滴，洪開榮腦海中縈繞的始終是恩師王夢恕的諄諄教導。

汕頭海灣隧道位於海灣大橋和礐石大橋間，隧道全長6680米，其中海底隧道段長3047米，雙向六車道，設計時速60公裡，海底段採用2臺直徑分別為15.01米和15.03米的超大直徑盾構機施工。

位置示意圖

汕頭海灣隧道是國內最大直徑越海盾構隧道，也是國內首條在8度地震烈度區建設的海底隧道，綜合難度是同類工程的頂峰，可以用「大」「淺」「高」「硬」「險」五個字概括：

「大」是指盾構機直徑達15.03米，屬於超大直徑；「高」是指地處高地震烈度區，達到8度；「硬」是指岸上段孤石和海中基巖段，巖石強度高達216MPa；「淺」是指盾構機上方覆蓋層厚度薄，在始發地段隧道上覆土體僅為8.2米；「險」是指海灣隧道處於高度軟硬不均地層，海底軟土穩定性極差，施工難度大，安全風險高，特別是盾構機需要穿越的三段長達182米基巖凸出段。

「汕頭海灣隧道的難，不僅難在已探知的五項挑戰，更體現在層出不窮的未知挑戰，無類似工程借鑑。」中信城市開發運營有限公司董事長聶學群對工程難度有著清醒的認識。

多次到現場調研的中國工程院院士錢七虎、孫鈞、周福霖等了解到相關情況後，都稱汕頭海灣隧道為「世界級挑戰性工程」。

圍繞汕頭海灣隧道建設的種種爭論貫穿了工程始終：建橋，還是建海底隧道？是盾構隧道，還是沉管隧道？是進口盾構還是國產盾構？面對海底孤石、基巖，是直接掘進，還是進行預處理……

隧道內場景。王冰炎 攝

特別是在盾構機選擇上，無論是廣東省交通廳、汕頭市政府，還是建設單位中信集團，設計單位湖南省交通規劃勘察設計院，施工單位中鐵隧道局等，都承擔了巨大的壓力和風險。

盾構機誕生於國外，以德國海瑞克公司為代表的當今國際著名盾構機製造商，具有豐富的製造業績。我國雖然在21世紀初開啟了盾構國產化進程，承擔國家863項目的中鐵隧道局也於2008年成功自主研製出我國首臺複合式盾構，但此時的國產盾構應用範圍有限，而國內製造15米級的超大直徑盾構尚無先例。

一邊是技術成熟的進口盾構，一邊是正在成長需要在實踐中汲取營養的國產盾構，面對汕頭海灣隧道這樣的「世界級挑戰性工程」，選擇進口盾構無疑能降低風險，這種方案在專家技術人員裡面也佔據了主流。

作為國家863重大科技項目——「超大直徑泥水盾構關鍵技術研究和應用」的帶頭人洪開榮的心中始終有一個振興民族工業的夢想：「盾構機作為一種高端複雜設備，是『大國重器』代表之一，是一個國家科研水平、工業製造水平和綜合國力的重要體現，國產盾構經過幾十年的追趕，取得了飛躍的發展。但國產盾構仍有許多空白需要填補，其中一個重要原因就是，許多人都傾向於選擇成熟的進口盾構，而不願承擔國產盾構應用過程中所帶來的風險，以至於國產盾構錯失了很多成長機會。」

最終在洪開榮技術團隊的堅持下，「一中一外」兩臺盾構同場競技的方案被確認，國產盾構第一次邁進15米級超大直徑領域。

作為這臺國產盾構製造商，中鐵裝備的副總經理王杜娟的心裡別有一番感受：「國產盾構用幾十年走過了發達國家近兩百年的歷程，汕頭海灣隧道是時代賜予我們的舞臺，我們要做的就是無愧於這個舞臺、無愧於這個時代。」

2018年4月，進口盾構從汕頭海灣隧道南岸始發，歷時736天，穿越蘇埃海灣，於2020年5月成功抵達北岸。

2018年10月，國產盾構亦從汕頭海灣隧道南岸啟航，歷時660天，穿越蘇埃海灣，於2020年8月成功抵達北岸。

汕頭海灣隧道南岸施工。

國產盾構和進口盾構先後始發、同向掘進、同臺競技，在蘇埃海灣20餘米的水下，共同演奏了驚豔世界的壯美音符。

盾構機是建設隧道的利器，前方刀盤上分布了幾十、上百把刀具，相當於人的牙齒，通過刀盤的旋轉，刀具切削磨碎前方的障礙物，實現不停地向前推進。而刀盤刀具結泥餅是制約盾構機在粘性地層高效掘進施工的難題。

遇到軟土粘性地層，刀盤刀具容易結泥，在遭遇極硬的巖層時，又易出現刀具異常磨損破壞等情況。海底隧道通常都會遭遇軟硬不均地層，兩種情況同時存在、此起彼伏。

施工人員在操作盾構機。王冰炎 攝

為更有效應對超強硬巖，中鐵隧道局進行了一系列創新，如採用重型滾刀並且加寬刀刃厚度、升級刀圈的梯度硬度設計、常壓滾刀防後退監測裝置、常壓滾刀刀具安裝優化創新、刀具螺栓強制防松等，並形成了刀具運行狀態智能監測融合掘進參數評價的理論與關鍵技術，實現了刀具可感可知可換。據統計，汕頭海灣隧道東線盾構海域182米基巖凸起段掘進共計換刀225次，平均每掘進1米需要更換刀具2.5次。

每一項技術革新，既離不開施工現場的技術攻關，也離不開後方科研團隊的潛心研究。中鐵隧道局汕頭海灣隧道項目黨工委書記陳廣江回憶道：「我們依託國內唯一的盾構及掘進技術國家重點實驗室，隨時將現場採集的地層標本送到鄭州進行檢測，每一塊漂洋過海上千裡的石頭，最終都化成了盾構機向前掘進的針對性參數、刀具設計和防護措施。」

在汕頭海灣隧道這個世界級挑戰性工程的舞臺上，多項前沿研究交叉匯聚：中鐵隧道局與廣州大學、西南交通大學共同進行高烈度地震區海底超大直徑盾構隧道地震響應規律及抗震技術研究；與中鐵裝備共同開展盾構機設計製造專題研究；與中南大學共同研究海底單管特長隧道防火關鍵技術；與盾構及掘進技術國家重點實驗室、同濟大學進行土-巖-孤石混合地層超大直徑盾構裝備及施工關鍵技術研究……

汕頭市蘇埃通道建設投資有限公司總經理孔少波將工程的成功推進歸結於創新與科技：「汕頭海灣隧道既是一項超級工程，也是一座學校、一所實驗室，各行業的大咖群星薈萃，多領域的前沿成果不斷碰撞融合，為我國未來的長距離深埋海峽隧道奠定了技術基礎。」

汕頭海灣隧道跨海隧道段處於海中主航道下方，有三段基巖凸起，長度約182米，凸起的基巖強度達到216Mpa，面對超高強度基巖，許多專家認為不能直接掘進，應進行預處理。

洪開榮帶領的技術團隊依託盾構及掘進技術國家重點實驗室進行了一系列破巖試驗，堅持盾構直接掘進。

王冰炎 攝

從2019年7月8日到2020年2月5日，在對刀具、刀筒等進行針對性的大膽革新後，歷時156天，最終安全順利通過基巖凸起段，開創了國內採用盾構機直接通過基巖的先例。

行業內不少人起初對盾構機直接通過的方案持懷疑觀點，隨著時間的推移，盾構機一米一米的向前，懷疑聲逐漸被肯定和讚嘆取代，並吸引了大量的調研觀摩團隊。看著成型的隧道擺在眼前，觀摩團驚嘆不已：「你們搶先拿到了建設海峽隧道的門票！」

面對眼前已經貫通的汕頭海灣隧道，對於以前的執著或者說固執，洪開榮才揭開了謎底：「三大海峽通道是無數國人的期盼，也是中國隧道界的『珠峰』，其工程地質、水文地質及環境條件更為複雜，我們必須超前探索、進行技術儲備。」

中國工程院院士周福霖評價道：「汕頭海灣隧道海底段只有3047米，長度雖不算長，但這是一個裡程碑式的工程，建設過程中形成的高烈度地區隧道建造體系，對未來中國隧道建設、世界隧道建設將起到一個示範作用，對我國未來開工建設的瓊州海峽隧道、渤海海峽隧道、臺灣海峽隧道等具有重要的指導意義。」

---