未云卧龙 不霁贯虹——我国大型跨海通道建设成就与发展启示

自古以来，海湾、海峡这些自然天堑阻隔了人类为了拓展生存空间所进行的自由迁徙。然而，艰难险阻却无法阻拦人类仰望夜空和探索海洋的勇气和实践。人类自开启航海大时代特别是工业革命以来，利用研制的轮船、飞机通过海上和天空航行可以到达海的彼岸，形成了灿烂的海洋文化和繁荣的海洋经济。但现代经济社会的高速发展，对跨海交通运输不断提出更高的新要求，一种固定式跨海交通方式——跨海通道，由此诞生。

大型跨海通道工程指海上长度通常超过10 km的跨越入海河口、海湾、海峡而连接两端陆地的工程，结构主体通常为桥梁或隧道或桥梁-人工岛-隧道集群工程（简称“桥岛隧集群工程”）。

世界上修建跨海桥梁、海底隧道等现代跨海通道已有约170年的历史，已建成、在建和拟建跨海通道有约120多项。在这些跨海通道中，长度超过10km的大型通道工程则占比相对较少，最早建成时间距今约60年，并于20世纪八九十年代进入建设高潮，进入新世纪后仍陆续有一些工程建成（表1）。这些大型通道工程在交通形式上主要为铁路、公路或公铁合建；在工程方案上则存在桥梁、隧道和桥隧组合等形式；在地理位置上则主要分布在欧、美、日等发达国家或地区，在其他一些拥有海峡、海湾、海岛较多的地方也有分布。我国大陆跨海桥梁起步于20世纪八九十年代，而我国大型跨海通道工程则始建于21世纪初，经过20多年的发展，已取得飞跃进步。特别是以港珠澳大桥为代表的一批项目已经成为中国交通强国的靓丽名片和彰显中国基础设施建设实力的重要标志。

大型跨海通道工程特点与挑战

工程特点

1.工程主体远离陆岸，海上长度长，海域施工时间久，安全管理风险大。

2.需要考虑高湿、高盐、潮汐、波浪、台风等多种海洋性环境特征对结构受力、安全及耐久性的影响。

3.大雾、大风、强浪等海况不定期经常出现，海上有效施工作业时间短，运营环境差。

4.工程施工需要采用能适应海况特点及工法需要的工程船舶及装备。

工程挑战

1.大型跨海通道工程建设条件复杂，工程受多种环境作用耦合影响，不确定因素多，对工程结构安全及设计提出了挑战。

2.为应对海上施工的不利影响，降低对工程质量、施工安全、施工效率的影响，对施工工法、装备能力、施工组织提出了更高要求，对建设理念及设计方案选择带来挑战。

3.结构长期处于高湿、高盐、潮汐、波浪、台风等复杂环境，如何提高结构耐久性，达到高品质、长寿命、绿色环保及全寿命经济性，也是跨海通道工程建设面临的挑战。

4.跨海通道的运营维护需要结合环境及交通荷载作用、结构衰变规律及病害，采取有针对性的措施。虽然20多年来，我国跨海通道工程积累了一些结构服役的数据，但这些数据积累、整理及挖掘提升尚不够充分，如何提高监测数据及结构状态评估的准确性和实用性，实现科学管养是面临的新挑战。

港珠澳大桥预制墩台海上整体吊装

我国大型跨海通道建设

成就、发展历程与特点

我国大型跨海通道建设成就

在经济发展和综合国力提升的背景下，我国跨海通道工程建设也取得了长足进步和成就。其中，主要大型跨海通道工程建设实例见表2。

我国大型跨海通道技术发展历程

我国大型跨海通道工程的建设虽起步晚于国际约30年，但近20年来，却如雨后春笋般取得突飞猛进的发展。

2012年以前，我国大型跨海通道工程建设主要以桥梁集群工程为主。东海大桥、杭州湾大桥是我国首批建设的外海跨海通道工程，创新了多项技术，带动了2500t级以上大型浮吊等装备的研制，攻克了强潮海域桥梁建设难题，开创了中国外海超长桥梁建设理论和实践先河；舟山连岛工程因地制宜地采用大跨径桥梁跨越海域，并针对结构防台减灾等进行技术攻关与创新实践，推动了我国大跨径跨海桥梁技术进步；青岛海湾大桥是我国第一座在北方地区建设的跨海大桥，攻克了寒冷海区建桥的诸多难题。

自港珠澳大桥建设开始，我国跨海桥岛隧集群工程实现了由“0”到“1”的突破，同时开始系统地践行“大型化、工厂化、标准化、装配化”建设理念；其后的深中通道、平潭海峡公铁大桥、宁波舟山港主通道、黄茅海跨海通道等工程结合各自工程特点，进一步拓展“四化”建设理念，大力推行数字化、智能化建造，催生了一批现代化的大型海工船舶及装备，大幅提升了我国大型跨海通道建设的工业化建造水平，并逐步开展生态保护、节能降耗等新时代绿色公路技术创新探索实践，标志着我国大型跨海通道工程建设水平已进入世界领先行列。

我国大型跨海通道

桥梁、隧道发展特点

根据相关研究，我国当代桥梁自上世纪80年代至今，经历了“学习与追赶、跟踪与提高、创新与超越”三个发展阶段，每个阶段均有其明显的技术特征和典型的代表性桥梁工程，已逐步完成由桥梁弱国向桥梁大国，最终向桥梁强国的转变。分析可见：因为我国大型跨海通道工程主要以桥梁集群工程为主，所以我国大型跨海通道发展与我国桥梁发展历程总体同步，并基于桥梁发展取得的第一、二阶段的成就，更显著发轫于第三阶段，充分体现了“起步即冲刺、诞生即超越”的突出特点！

同样，近年来，我国超长隧道和水下隧道建设突飞猛进，成绩斐然。我国长度10km乃至20km以上的公路隧道逐渐增多（目前已建和在建56座，其中水下隧道4座）；我国水下公路隧道蓬勃发展，目前已建和在建共近100座，其中主要集中分布于长三角、珠三角，且沉管、盾构、钻爆、堰筑工法齐全（其中盾构占约半壁江山）。相关研究表明：整体而言，我国正在由世界隧道大国快速迈向世界隧道强国，其中某些领域、相关技术已达世界领先水平。我国沉管隧道总数约20座，早期多分布于内河且规模多在1km以内。港珠澳大桥和深中通道的海底沉管隧道，无论在规模还是技术难度方面均实现了飞跃，使我国大型跨海通道的沉管隧道表现为跨级超越的突出特点。目前我国海底盾构隧道通道建设也进展迅速，表现出基于其工法专业领域技术逐步积累之上的快速进步，目前在建海域段长度超过10km的独立隧道就有2座，体现出其独特优势，盾构隧道或将成为未来大型跨海通道的主角。大型海底钻爆隧道相对较少，仅适用于地质条件好的场合。堰筑法则几乎不适于大型跨海通道。

大型跨海通道发展启示

伴随我国经济发展及国际化进程，国内和国外都还将有大量跨海通道建造需求。例如，国内渤海海峡跨海通道、琼州海峡跨海通道、台湾海峡跨海通道三大跨海通道，已经在技术层面开始了前期探讨和研究；在国际上，中国企业已开始谋划参与多个国家的跨海通道工程。未来的跨海通道建设，机遇与挑战并存。

基于世界特别是我国大型跨海通道建设的实践和成就，展望未来，从技术发展角度看，一方面我们需要加强对我国已经投入运营的跨海通道长期性能的观测并进行研究总结，形成我国大型跨海通道系统的技术规范体系，积极推动中国标准走出去，提升我国跨海通道建设水平与能力的国际影响力，助力中国企业参与国际跨海通道建设竞争。同时，也需要面向未来跨海通道建设需求，积极开展新技术研究与储备，加快推动新技术、新材料和新装备研发及应用，为未来工程建设奠定基础条件。

全面加强技术储备

建立更长寿命跨海通道技术标准

跨海通道工程战略意义大，工程建设投资高，保持工程的长期服役性能及寿命具有重要意义。目前，我国已建成工程设计寿命一般为100年，少数采用120年。根据比较分析，合理提升设计寿命从经济成本角度是具备价值优势的。同时，随着现代材料、工程建造、运维管理、智能建造等技术的进步，建造150～200年设计寿命的跨海通道具备技术可行性。因此，未来需要围绕150～200年设计寿命工程，从新材料、设计理论、合理结构、建造质量标准、管养策略等方面开展系统的规划研究及技术储备，建立专用标准。

东海大桥非通航孔60米箱梁架设

勇敢突破经验认知

开创跨越更复杂海域通道建管技术

更复杂的海域通道建设条件包括但不限于深水、强浪、高烈度地震、强台风、强腐蚀海洋环境、深厚软弱地基等，很多方面可能突破我们已有的经验甚至认知，我们目前掌握的技术可能还不能完全适用，需要新的技术。例如：需要研发针对水深60～100 m的深水基础和深水隧道，研发可以跨越更大水深的悬浮隧道、浮式桥梁等新结构，并向整体化、预制化、装备化和智能化方向发展；在防灾减灾领域需要加强对海洋灾害规律、对结构工程损害的认识与研究，加大对多灾害作用的现场采集和原型观测；提高灾变试验模拟水平，提升灾害耦合、极端灾害作用的模拟试验能力；针对复杂海况的灾害，研发针对性的防灾、减灾技术措施等。

平潭海峡公铁大桥鼓屿门航道桥边跨钢桁梁大节段安装

贯通工程建设全过程

研制更新型高效智能的工程装备

海上装备水平直接关系到跨海通道工程建设安全、质量和效率。我国目前已拥有成套成熟的海上大型施工装备，如2000～13000 t级浮吊、大吨位打桩船、海上挤密砂桩船、沉管运输安装一体船等工程船舶，也具备根据工程需要研发制造新型扩能的海上工程装备的能力。面向未来更高质量、更加绿色、更高效率的建设需求，将需要更加高效、更加智能的勘测设备、建造装备以及匹配新型结构特点的新设备。如：结合卫星通信技术，研发大型海洋工程综合勘测船，并采用一系列精细化的海上勘测装备，提高现场勘察取样及测试的精度；需要与新型深水基础结构同步研发新型施工装备；为实现对深水水下工程作业、质量检测，需要更加便捷、智能、精准、快速的检测设备，如水下检测、作业机器人等。

江海直达船航道桥钢索塔整体安装

构建系统规范体系

提升我国大型跨海通道建设国际影响力

当前我国一些跨海通道工程已经开展了结构长期性能的监测与检测，有的已积累了10多年的数据，并利用这些数据开展了跨海大桥结构性能演变规律、影响因素和衰变减缓措施的研究。为系统提升我国大型跨海通道工程建设国际影响力，我们应该结合长期性能观测数据，研究解决材料统计特征、正常使用极限状态可靠指标及耐久性设计指标等指标参数问题，着眼于建立基于可靠度理论的海洋环境下桥隧工程荷载及组合方法、全寿命周期的近似概率极限状态设计方法，注重概念设计和基于性能的设计理论方法及多灾害作用下防灾减灾理论方法的系统深化研究与应用，从而建立并完善大型跨海通道技术指标和规范体系。

本文刊载 / 《桥梁》杂志

2024年 第2期 总第118期

作者 / 刘晓东 刘明虎

作者单位 / 中交公路规划设计院有限公司

本文审稿人 / 张劲文

编辑 / 陈晨

美编 / 赵雯

审校 / 李天颖 裴小吟 廖玲

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