青岛胶州湾第二海底隧道工程将创造5个“世界之最”:
1)世界上建设规模最大的海底道路隧道;
2)世界上最长的海底道路隧道;
3)世界上穿越大规模断层的最大断面海底隧道;
4)世界上水压最高的超大直径盾构隧道;
5)世界上首座超大直径盾构与大断面钻爆法隧道海中对接的海底隧道(最难)。
工程主线全长17.48 km,主隧道长14.37 km,其中,海域段长9.95 km,最深处距海平面115 m,采用南北线主隧道加中间服务隧道的方式布置。工程采用了钻爆+盾构的组合工法,是目前世界上最长、规模最大、施工领域综合难度最高的海底道路隧道。其建成后将超过挪威已建成的Ryfylke隧道(14.3 km),成为世界上最长的海底道路隧道。项目建设开挖土石方量超过600万m3,超过日本青函海底隧道(520万m3)和英法海峡隧道(480万m3)。
项目建设各方通过不断的工程创新和技术攻关,解决了穿越区域性断裂规模大、下穿重要建(构)筑物多、道路建设用地预留少、超长海底隧道通风排烟等一系列世界级难题。其作为目前世界上建设规模最大的海底道路隧道,面临3大世界级挑战。
1)地质条件复杂。这条隧道穿越2种截然不同的岩层,靠近黄岛一侧多是坚硬的花岗岩,靠近青岛一侧则是岩性相对较软的凝灰岩,更有22条断裂带在其中延伸,最大断裂“沧口断裂”宽达300多米,日涌水量高达4.2万m3。
2)海底埋深大。隧道最低点距海平面115 m,盾构隧道承受水压达1.1 MPa,为世界上水压最高的盾构隧道。
3)隧道距离长、交通量大。海域段长9.95 km,按照80 km/h的车速,车辆需要行驶约7.5 min,隧道将面临多重考验: 通风不畅,汽车尾气累积,污染物浓度高; 隧道内若发生意外,疏散救援难度大、时间长; 隧道距离长,施工工期长。
如何破解世界难题?考虑到海底隧道水压高,断层裂隙发育,针对2种岩性截然不同的岩层,项目建设方提出采用钻爆+盾构组合的施工工法,在海中设置接收洞室,实现盾构的接收和拆解运走。
1)采用大环宽管片提升防水性能。一般超大直径盾构隧道(14 m及以上)管片环宽为2 m。面对更高级别的防水要求,设计团队提出采用大环宽管片(2.1 m),能有效减少接缝数量,提高隧道的防水性能。
2)创新性设置服务隧道。针对通风排烟难度大、施工工期长和疏散救援时间长等问题,设计团队创新性地提出在2个主线隧道之间设置服务隧道的方式。服务隧道在应急情况下作为疏散救援通道; 在正常情况下作为主线隧道的新风系统,可以控制污染物的浓度,解决隧道通风难题。服务隧道开挖断面小,施工进度快,可为主线隧道探明前方地质情况,相当于主线隧道的“探路先锋”,大大降低了主线隧道的施工风险。隧道每750 m设置1处车行横通道、每250 m设置1处人行横通道连接主线隧道,需要紧急救援时,救援车辆可通过服务隧道进入,然后通过车行横通道快速到达事故地点,实施救援。
3)针对复杂的地质条件,建设方采用SAP、瞬变电磁、超前钻探、孔内成像等技术,多层次、多手段探明前方不良地质和地下水情况; 针对富水段落多、水量大、堵水标准高等实际情况,构建动态注浆控制体系; 根据钻孔水量、水压及出水位置,实时优化注浆方案; 结合膜袋孔口快速封闭等技术,提高超前帷幕注浆效率。
4)针对长距离独头通风的难题,项目采用了高功率智能风机、大直径风管、智能分风阀; 同时,配备高扬程大功率水泵、耐高压排水管,分2阶段组织排水,解决长距离大坡度反坡抽排水难题。先后成功攻克隧道F9—F11断裂带,施工顺利到达距离海平面最深115 m处,目前正在全力开展主线隧道施工。
作为目前国内唯一一个入选“全球隧道与地下工程领域50项标志性工程”,胶州湾第二海底隧道建成后,青岛将迎来“双隧时代”,进一步加速青岛与黄岛的交通联系,刷新环湾交通一体化“进度条”,对于优化城市空间结构、促进胶州湾东西两岸同城一体化发展具有重要意义。
(摘自 中国公路学会隧道工程分会微信公众平台 2025-07-18)