未雲臥龍 不霽貫虹——我國大型跨海通道建設成就與發展啓示

自古以來，海灣、海峽這些自然天塹阻隔了人類爲了拓展生存空間所進行的自由遷徙。然而，艱難險阻卻無法阻攔人類仰望夜空和探索海洋的勇氣和實踐。人類自開啓航海大時代特別是工業革命以來，利用研製的輪船、飛機通過海上和天空航行可以到達海的彼岸，形成了燦爛的海洋文化和繁榮的海洋經濟。但現代經濟社會的高速發展，對跨海交通運輸不斷提出更高的新要求，一種固定式跨海交通方式——跨海通道，由此誕生。

大型跨海通道工程指海上長度通常超過10 km的跨越入海河口、海灣、海峽而連接兩端陸地的工程，結構主體通常爲橋樑或隧道或橋樑-人工島-隧道集羣工程（簡稱“橋島隧集羣工程”）。

世界上修建跨海橋樑、海底隧道等現代跨海通道已有約170年的歷史，已建成、在建和擬建跨海通道有約120多項。在這些跨海通道中，長度超過10km的大型通道工程則佔比相對較少，最早建成時間距今約60年，並於20世紀八九十年代進入建設高潮，進入新世紀後仍陸續有一些工程建成（表1）。這些大型通道工程在交通形式上主要爲鐵路、公路或公鐵合建；在工程方案上則存在橋樑、隧道和橋隧組合等形式；在地理位置上則主要分佈在歐、美、日等發達國家或地區，在其他一些擁有海峽、海灣、海島較多的地方也有分佈。我國大陸跨海橋樑起步於20世紀八九十年代，而我國大型跨海通道工程則始建於21世紀初，經過20多年的發展，已取得飛躍進步。特別是以港珠澳大橋爲代表的一批項目已經成爲中國交通強國的靚麗名片和彰顯中國基礎設施建設實力的重要標誌。

大型跨海通道工程特點與挑戰

工程特點

1.工程主體遠離陸岸，海上長度長，海域施工時間久，安全管理風險大。

2.需要考慮高溼、高鹽、潮汐、波浪、颱風等多種海洋性環境特徵對結構受力、安全及耐久性的影響。

3.大霧、大風、強浪等海況不定期經常出現，海上有效施工作業時間短，運營環境差。

4.工程施工需要採用能適應海況特點及工法需要的工程船舶及裝備。

工程挑戰

1.大型跨海通道工程建設條件複雜，工程受多種環境作用耦合影響，不確定因素多，對工程結構安全及設計提出了挑戰。

2.爲應對海上施工的不利影響，降低對工程質量、施工安全、施工效率的影響，對施工工法、裝備能力、施工組織提出了更高要求，對建設理念及設計方案選擇帶來挑戰。

3.結構長期處於高溼、高鹽、潮汐、波浪、颱風等複雜環境，如何提高結構耐久性，達到高品質、長壽命、綠色環保及全壽命經濟性，也是跨海通道工程建設面臨的挑戰。

4.跨海通道的運營維護需要結合環境及交通荷載作用、結構衰變規律及病害，採取有針對性的措施。雖然20多年來，我國跨海通道工程積累了一些結構服役的數據，但這些數據積累、整理及挖掘提升尚不夠充分，如何提高監測數據及結構狀態評估的準確性和實用性，實現科學管養是面臨的新挑戰。

港珠澳大橋預製墩臺海上整體吊裝

我國大型跨海通道建設

成就、發展歷程與特點

我國大型跨海通道建設成

在經濟發展和綜合國力提升的背景下，我國跨海通道工程建設也取得了長足進步和成就。其中，主要大型跨海通道工程建設實例見表2。

我國大型跨海通道技術發展歷程

我國大型跨海通道工程的建設雖起步晚於國際約30年，但近20年來，卻如雨後春筍般取得突飛猛進的發展。

2012年以前，我國大型跨海通道工程建設主要以橋樑集羣工程爲主。東海大橋、杭州灣大橋是我國首批建設的外海跨海通道工程，創新了多項技術，帶動了2500t級以上大型浮吊等裝備的研製，攻克了強潮海域橋樑建設難題，開創了中國外海超長橋樑建設理論和實踐先河；舟山連島工程因地制宜地採用大跨徑橋樑跨越海域，並針對結構防颱減災等進行技術攻關與創新實踐，推動了我國大跨徑跨海橋樑技術進步；青島海灣大橋是我國第一座在北方地區建設的跨海大橋，攻克了寒冷海區建橋的諸多難題。

自港珠澳大橋建設開始，我國跨海橋島隧集羣工程實現了由“0”到“1”的突破，同時開始系統地踐行“大型化、工廠化、標準化、裝配化”建設理念；其後的深中通道、平潭海峽公鐵大橋、寧波舟山港主通道、黃茅海跨海通道等工程結合各自工程特點，進一步拓展“四化”建設理念，大力推行數字化、智能化建造，催生了一批現代化的大型海工船舶及裝備，大幅提升了我國大型跨海通道建設的工業化建造水平，並逐步開展生態保護、節能降耗等新時代綠色公路技術創新探索實踐，標誌着我國大型跨海通道工程建設水平已進入世界領先行列。

我國大型跨海通道

橋樑、隧道發展特點

根據相關研究，我國當代橋樑自上世紀80年代至今，經歷了“學習與追趕、跟蹤與提高、創新與超越”三個發展階段，每個階段均有其明顯的技術特徵和典型的代表性橋樑工程，已逐步完成由橋樑弱國向橋樑大國，最終向橋樑強國的轉變。分析可見：因爲我國大型跨海通道工程主要以橋樑集羣工程爲主，所以我國大型跨海通道發展與我國橋樑發展歷程總體同步，並基於橋樑發展取得的第一、二階段的成就，更顯著發軔於第三階段，充分體現了“起步即衝刺、誕生即超越”的突出特點！

同樣，近年來，我國超長隧道和水下隧道建設突飛猛進，成績斐然。我國長度10km乃至20km以上的公路隧道逐漸增多（目前已建和在建56座，其中水下隧道4座）；我國水下公路隧道蓬勃發展，目前已建和在建共近100座，其中主要集中分佈於長三角、珠三角，且沉管、盾構、鑽爆、堰築工法齊全（其中盾構佔約半壁江山）。相關研究表明：整體而言，我國正在由世界隧道大國快速邁向世界隧道強國，其中某些領域、相關技術已達世界領先水平。我國沉管隧道總數約20座，早期多分佈於內河且規模多在1km以內。港珠澳大橋和深中通道的海底沉管隧道，無論在規模還是技術難度方面均實現了飛躍，使我國大型跨海通道的沉管隧道表現爲跨級超越的突出特點。目前我國海底盾構隧道通道建設也進展迅速，表現出基於其工法專業領域技術逐步積累之上的快速進步，目前在建海域段長度超過10km的獨立隧道就有2座，體現出其獨特優勢，盾構隧道或將成爲未來大型跨海通道的主角。大型海底鑽爆隧道相對較少，僅適用於地質條件好的場合。堰築法則幾乎不適於大型跨海通道。

大型跨海通道發展啓示

伴隨我國經濟發展及國際化進程，國內和國外都還將有大量跨海通道建造需求。例如，國內渤海海峽跨海通道、瓊州海峽跨海通道、臺灣海峽跨海通道三大跨海通道，已經在技術層面開始了前期探討和研究；在國際上，中國企業已開始謀劃參與多個國家的跨海通道工程。未來的跨海通道建設，機遇與挑戰並存。

基於世界特別是我國大型跨海通道建設的實踐和成就，展望未來，從技術發展角度看，一方面我們需要加強對我國已經投入運營的跨海通道長期性能的觀測並進行研究總結，形成我國大型跨海通道系統的技術規範體系，積極推動中國標準走出去，提升我國跨海通道建設水平與能力的國際影響力，助力中國企業參與國際跨海通道建設競爭。同時，也需要面向未來跨海通道建設需求，積極開展新技術研究與儲備，加快推動新技術、新材料和新裝備研發及應用，爲未來工程建設奠定基礎條件。

全面加強技術儲備

建立更長壽命跨海通道技術標準

跨海通道工程戰略意義大，工程建設投資高，保持工程的長期服役性能及壽命具有重要意義。目前，我國已建成工程設計壽命一般爲100年，少數採用120年。根據比較分析，合理提升設計壽命從經濟成本角度是具備價值優勢的。同時，隨着現代材料、工程建造、運維管理、智能建造等技術的進步，建造150～200年設計壽命的跨海通道具備技術可行性。因此，未來需要圍繞150～200年設計壽命工程，從新材料、設計理論、合理結構、建造質量標準、管養策略等方面開展系統的規劃研究及技術儲備，建立專用標準。

東海大橋非通航孔60米箱梁架設

勇敢突破經驗認知

開創跨越更復雜海域通道建管技術

更復雜的海域通道建設條件包括但不限於深水、強浪、高烈度地震、強颱風、強腐蝕海洋環境、深厚軟弱地基等，很多方面可能突破我們已有的經驗甚至認知，我們目前掌握的技術可能還不能完全適用，需要新的技術。例如：需要研發針對水深60～100 m的深水基礎和深水隧道，研發可以跨越更大水深的懸浮隧道、浮式橋樑等新結構，並向整體化、預製化、裝備化和智能化方向發展；在防災減災領域需要加強對海洋災害規律、對結構工程損害的認識與研究，加大對多災害作用的現場採集和原型觀測；提高災變試驗模擬水平，提升災害耦合、極端災害作用的模擬試驗能力；針對複雜海況的災害，研發針對性的防災、減災技術措施等。

平潭海峽公鐵大橋鼓嶼門航道橋邊跨鋼桁樑大節段安裝

貫通工程建設全過程

研製更新型高效智能的工程裝備

海上裝備水平直接關係到跨海通道工程建設安全、質量和效率。我國目前已擁有成套成熟的海上大型施工裝備，如2000～13000 t級浮吊、大噸位打樁船、海上擠密砂樁船、沉管運輸安裝一體船等工程船舶，也具備根據工程需要研發製造新型擴能的海上工程裝備的能力。面向未來更高質量、更加綠色、更高效率的建設需求，將需要更加高效、更加智能的勘測設備、建造裝備以及匹配新型結構特點的新設備。如：結合衛星通信技術，研發大型海洋工程綜合勘測船，並採用一系列精細化的海上勘測裝備，提高現場勘察取樣及測試的精度；需要與新型深水基礎結構同步研發新型施工裝備；爲實現對深水水下工程作業、質量檢測，需要更加便捷、智能、精準、快速的檢測設備，如水下檢測、作業機器人等。

江海直達船航道橋鋼索塔整體安裝

構建系統規範體系

提升我國大型跨海通道建設國際影響力

當前我國一些跨海通道工程已經開展了結構長期性能的監測與檢測，有的已積累了10多年的數據，並利用這些數據開展了跨海大橋結構性能演變規律、影響因素和衰變減緩措施的研究。爲系統提升我國大型跨海通道工程建設國際影響力，我們應該結合長期性能觀測數據，研究解決材料統計特徵、正常使用極限狀態可靠指標及耐久性設計指標等指標參數問題，着眼於建立基於可靠度理論的海洋環境下橋隧工程荷載及組合方法、全壽命週期的近似概率極限狀態設計方法，注重概念設計和基於性能的設計理論方法及多災害作用下防災減災理論方法的系統深化研究與應用，從而建立並完善大型跨海通道技術指標和規範體系。

來源：橋樑視界