论文部分内容阅读
道伦角位于澄迈县桥头镇道伦村，这是海南岛的西北部，北临琼州海峡。未来几年，在道伦角或将实施一项伟大工程——用一座跨海大桥，或是一个超远距离海底隧道，将海南岛与大陆连接，此工程被称为琼州海峡工程。
道伦村居民少，村里尚未通柏油路，仅有一条小土路蜿蜒穿村向海滨伸展。但这个小村子看起来并不贫穷，有多座两层居民小楼面朝大海坐落。中午时分，海湾处密布停歇的渔船，一家渔场中，多位工人在清理渔网。一位村民向《财经》记者遥指跨海工程方案中的落脚处，一片密密麻麻的海防林，海岸边是大片大片的火山岩。
村民对未来的巨大工程并不兴奋，但是，在桥梁和隧道两领域专家之间已经展开了长达十数年的角力。自2010年初开始的海上钻探作业，目的是探明这一海域地质构造详情，为这一地带是否能够建设跨海大桥或隧道提供科学依据。
今年初，这项投资大、技术难度大的跨海工程已被写进“十二五”规划。海南省琼州海峡跨海工程前期工作领导小组办公室负责人曾对媒体声称，工程将在“十二五”期间开工建设，工期预计八年。
但据《财经》记者了解，受宏观经济政策的影响，铁路工程项目滞缓，目前，隧道与大桥两种方案仍处于实质性对比阶段。
两个部门，三种方案
最早考虑建设琼州海峡通道，源于一个简单的理由。1985年前后，中国引进了两台硬岩掘进机，用于打通18公里的秦岭隧道。这两台掘进机相当昂贵，当年花了7亿元人民币，其使用寿命可以达到每台掘进40公里。
“两台掘进机还富余60公里左右的掘进长度，而当时琼州海峡是否建通道的问题已在（专业领域）争论了很多次，所以我向孙永福部长（铁道部原副部长）建议可以考虑去打琼州海峡海底隧道。”中国工程院院士、隧道专家王梦恕对《财经》记者说。
琼州海峡位于雷州半岛和海南岛之间，是中国三大海峡之一，东西长约80公里，南北宽20公里至40公里，平均水深44米，最大深度约120米。
王梦恕的建议受到铁道部关注。2002年，在海南召开讨论会后，隧道局和十六局又专门展开了琼州海峡通道研究，请钱七虎、石中恒、刘建航等6位相关领域院士为首的专家组研究讨论，其中也包括桥梁专家。海南省的官员参与其中，之后提出东线、西线和中线三个隧道方案。
在2002年前后，受交通部委托，广东省也展开了对琼州海峡跨海通道工程的调研。2007年4月，交通部在海口组织召开了该通道规划研究报告专家评审会。来自全国的23位相关领域专家一致认为，建琼州海峡跨海通道完全可行。
但与铁道部倾向于穿凿隧道不同的是，交通部属意于建设大桥。
在国家发改委的主持下，2008年3月，铁道部、交通部、广东省、海南省四方在北京签署了合作纪要，正式启动前期筹备工作。
截至2010年3月，现场已经全部勘察完毕，七个方案经多次商讨有三个被看好（见图）：西线公铁合建桥梁方案，桥址位于徐闻县迈陈至澄迈县道伦角，总投资约1421亿元； 中线公铁合建桥梁方案，桥址位于徐闻县四塘至海口市天尾角，总投资约1064亿元；中线铁路隧道与西线公路桥梁组合方案，总投资约1598亿元。
由于选线和建设方式的问题还未最后确定。“选了两个设计院做桥，两个设计院做隧道，对比后再定用哪个方案。”王梦恕说。
虽然三个方案僵持不下，但是2011年初，在获知琼州海峡工程被写入国家“十二五”规划后，专家组原本预期在本年度最终敲定方案。然而，12月13日，海南省跨海工程筹建办公室一位工作人员告诉《财经》记者，由于国家宏观政策影响，工程方案仍未确定下来。
隧道：难通风，低寿命
之所以桥隧难定，是因其各有短板。
修建隧道最艰难处在于解决通风问题。“隧道中间的通风，其难度与长度成正比。在海峡中间，建通气孔成本很高，而从两边送气，隧道又太长。”上海交通大学船建学院喻国良教授告诉《财经》记者，此前建造崇明岛隧道时，设计师曾提出在长江中间建换气通道——相当于在隧道中开一个天窗，但是要在海上建造一个塔样的东西，必会影响航运。最终，跨上海-崇明岛工程采用了一段隧道、一段桥梁相结合的方式。
此次王梦恕提出，比照英吉利海峡，琼州海峡海底隧道也应建两条单线，即双洞单向铁路方案，以利于隧道施工和运营通风。此前的工程实例也证明，当隧道长度大于15公里时，应采用电力牵引铁路隧道，而不宜采用公路隧道方案，这样可长距离不设通风竖井，同时运营也安全、运营费用低。
“建设海底铁路隧道，可与现有的粤海铁路连接，直接到达三亚，使粤海铁路的功能得到充分发挥。”王梦恕说。
海底隧道对修建技术要求高、施工难度大、建设周期长、耗资巨大，特别是需要长时间的工程地质勘察,地质、地形、岩层裂缝、漏水等都要在方案中预先解决。
“以目前世界所拥有的技术而言，这些问题都可以解决。”北京交通大学教授、隧道专家王永红对《财经》记者说。
另一个需要考虑的因素是建筑寿命。纯混凝土结构隧道使用寿命为100年，但以现有技术，纯混凝土结构仅在理论上能达到以上寿命，要进入实际工程应用则还需假以时日。按国家规定，加钢结构的隧道使用寿命为50年－60年，这与大桥百年以上的寿命难以匹敌。
而水下隧道不受天气和气候变化的影响，全年有稳定畅通的通行能力，且隧道更易规避战争、地震等的破坏——地震的破坏力在地面更明显，地下结构则相对稳定。另外，隧道还具有不影响航运、对生态环境影响小、能避免噪声尘土对周围环境的影响等好处。
但是，隧道修建和日后维护却难于桥梁。
桥梁：稳定性考验
桥梁的发展史远长于隧道，技术相对成熟。拱桥、悬索桥、斜拉桥和梁桥为当今世界四种主要桥型。琼州海峡是重要的通航线路，如果建桥，牵扯到航运、生物保护和气候条件等多方面因素。为满足航运，就需修建1100米跨度、70米高的大桥，工程师们认为，琼州海峡最有可能的桥型为悬索桥，其余三种桥型难以承担如此大的跨度。
悬索桥可以被想象成在空中悬挂的绳子，加一点力，绳子会晃动、下沉。工程师们面对的挑战是控制这种晃动和下沉。
“跨海大桥跨度大，承重后变形很大。一些跨长江的大桥，如果上边开满汽车，会有2米的挠度（即桥梁最大形变）。此外，目前国内有背负铁路轻轨的悬索桥，但如琼州海峡一样的跨度、又背负常规铁路的还没有。”同济大学桥梁工程系副主任石雪飞教授说。
货运列车每节车厢重达20吨，对桥梁挠度是个挑战。事实上，悬索桥上迄今还不允许建设常规铁路。就目前已公布的方案看，要建成公路、铁路两用桥，铁路桥梁负载时向下挠度可达3.606米。
“上世纪80年代后期以来，中国桥梁建造技术发展很快，技术、管理水平都有很大提高，现在世界主要的四种桥型在中国都有建造，且均有跨度最大的桥梁，其中跨江、跨海大桥有很多，应该说具备了建造跨琼州海峡大桥的技术力量。”中国土木工程学会秘书长张雁对《财经》记者说。
要在琼州海峡上架一座大桥，桥墩的建设和稳定性是最基本的挑战，目前国内大桥桥墩最深的是建在60米－70米的水深中，而琼州海峡最深处超过百米。
对此，喻国良表示，琼州海峡底部泥沙比较粗，可增加桥墩的稳定性。
但如何在百米以上的深水里施工依然是个问题，目前世界工程界虽然也提出一些解决方案，比如利用海洋钻井平台，可这仅停留在理论上，还没有真正用于建造桥梁，可能会有不可预期的风险。
如真要建成通海大桥，琼州海峡区域每年平均有八级大风（风速51米/秒）11.8天，雾天长达21天－29天，急性龙卷风约五次。在如此恶劣天气下，每年有50天左右，桥梁不能全天候运行。
无论从经济、还是从交通便捷而言，这都是不能轻易忽略的障碍。
更多利弊考量
从理论上，目前所能设想到的工程技术难题都有解决办法，但到底这些技术能否经受住时间的考验尚存疑问。毕竟目前国内还没有长达百年的公路、铁路两用大桥或者海底隧道。“因此从理论上很难衡量哪个方案更好。”石雪飞说。
国外大工程在修建时，工程师们想的是“百年大计”，美国工程师的理念走得更远——甚至以万年计。他们提出，使用100年后中修，200年后大修，期间利用一些细微的修补措施，以使工程寿命维持更长。
“国内的很多力学指标都不一样，相对较低，设计师的理念往往是只管造，不往更远处想。”王永红说。
设计师们还得考虑经济投入问题：一是工程质量与经济投入直接相关，二是如此巨大的投入是否值得。
琼州海峡两岸之间目前已有火车渡轮，航程12.51海里，单程1小时左右,可在8级风下正常航行。如果建通海工程，单程时间将减为20多分钟。
张雁认为，需将这个跨海工程置入铁路、公路、航空、船运等交通方式综合统筹框架下，再考虑建与不建的问题。
作为当地人，澄迈县政府办公室副主任姜维高对跨海工程方案在海南接入点的选址，有对本县未来发展的考量，“如果是海口的天尾角，那里交通分流不便，已经够堵塞了。如果跨海工程到澄迈县这边，高速公路很方便。”
在澄迈县的产业中，旅游尚非长项。工程建成之后，县政府预期至少有两个方面影响：人流和物流。人流肯定明显增多，计价车出行方便，可增加消费。人流也将带动餐饮旅馆，增加就业，带来一些新理念等。
就琼州湾的整体交通而言，琼州海峡通道的建设对促进海南内陆的经济发展必有积极意义，“但是从当地的承载能力、软件、硬件等各方面的条件看，海南省还没有完全准备好。决策和投资应该逐步做到成熟和理性。”张雁说。
资料
中国已建成和在建的海底隧道
香港海底隧道：跨越维多利亚港，连接九龙半岛和香港岛。隧道全长1.86公里，总投资约70亿港元，1972年8月2日通车。
厦门翔安海底隧道：中国大陆地区第一座海底隧道。连接厦门市本岛和大陆翔安区，隧道长6.05公里，总投资约32亿元，2009年6月13日贯通。
青岛胶州湾海底隧道：连接青岛市南区和黄岛区。隧道长5.55公里，设双向6车道。总投资32.98亿元， 2011年6月30日正式通车。
中国已建成和建设中的跨海大桥
杭州湾跨海大桥：世界上最长的跨海大桥、世界第二长的桥梁。连接浙江嘉兴海盐和宁波慈溪，长36公里，总投资约118亿元，2008年5月1日通车。
舟山跨海大桥：分段连接舟山本岛至宁波镇海区，总长46.5公里，总投资131.13亿元，2009年12月通车。
青岛跨海大桥：横跨青岛胶州湾海域,全长约35.4公里，总预算100亿元，在建中。
厦漳跨海大桥：连接厦门到漳州，在建中。
目前正在规划研究中的大桥、隧道
渤海海峡隧道：计划采用南桥北隧的方法沟通山东半岛和辽东半岛。国家中长期路网规划中有渤海海峡大通道。
琼州海峡海底隧道：连接雷州半岛和海南岛。
台湾海峡海底隧道：国家高速公路规划网中有京台高速，即北京到台北，隧道跨台湾海峡。
中韩海底隧道：连接朝鲜半岛和山东半岛。韩国方面正在研究中。
道伦村居民少，村里尚未通柏油路，仅有一条小土路蜿蜒穿村向海滨伸展。但这个小村子看起来并不贫穷，有多座两层居民小楼面朝大海坐落。中午时分，海湾处密布停歇的渔船，一家渔场中，多位工人在清理渔网。一位村民向《财经》记者遥指跨海工程方案中的落脚处，一片密密麻麻的海防林，海岸边是大片大片的火山岩。
村民对未来的巨大工程并不兴奋，但是，在桥梁和隧道两领域专家之间已经展开了长达十数年的角力。自2010年初开始的海上钻探作业，目的是探明这一海域地质构造详情，为这一地带是否能够建设跨海大桥或隧道提供科学依据。
今年初，这项投资大、技术难度大的跨海工程已被写进“十二五”规划。海南省琼州海峡跨海工程前期工作领导小组办公室负责人曾对媒体声称，工程将在“十二五”期间开工建设，工期预计八年。
但据《财经》记者了解，受宏观经济政策的影响，铁路工程项目滞缓，目前，隧道与大桥两种方案仍处于实质性对比阶段。
两个部门，三种方案
最早考虑建设琼州海峡通道，源于一个简单的理由。1985年前后，中国引进了两台硬岩掘进机，用于打通18公里的秦岭隧道。这两台掘进机相当昂贵，当年花了7亿元人民币，其使用寿命可以达到每台掘进40公里。
“两台掘进机还富余60公里左右的掘进长度，而当时琼州海峡是否建通道的问题已在（专业领域）争论了很多次，所以我向孙永福部长（铁道部原副部长）建议可以考虑去打琼州海峡海底隧道。”中国工程院院士、隧道专家王梦恕对《财经》记者说。
琼州海峡位于雷州半岛和海南岛之间，是中国三大海峡之一，东西长约80公里，南北宽20公里至40公里，平均水深44米，最大深度约120米。
王梦恕的建议受到铁道部关注。2002年，在海南召开讨论会后，隧道局和十六局又专门展开了琼州海峡通道研究，请钱七虎、石中恒、刘建航等6位相关领域院士为首的专家组研究讨论，其中也包括桥梁专家。海南省的官员参与其中，之后提出东线、西线和中线三个隧道方案。
在2002年前后，受交通部委托，广东省也展开了对琼州海峡跨海通道工程的调研。2007年4月，交通部在海口组织召开了该通道规划研究报告专家评审会。来自全国的23位相关领域专家一致认为，建琼州海峡跨海通道完全可行。
但与铁道部倾向于穿凿隧道不同的是，交通部属意于建设大桥。
在国家发改委的主持下，2008年3月，铁道部、交通部、广东省、海南省四方在北京签署了合作纪要，正式启动前期筹备工作。
截至2010年3月，现场已经全部勘察完毕，七个方案经多次商讨有三个被看好（见图）：西线公铁合建桥梁方案，桥址位于徐闻县迈陈至澄迈县道伦角，总投资约1421亿元； 中线公铁合建桥梁方案，桥址位于徐闻县四塘至海口市天尾角，总投资约1064亿元；中线铁路隧道与西线公路桥梁组合方案，总投资约1598亿元。
由于选线和建设方式的问题还未最后确定。“选了两个设计院做桥，两个设计院做隧道，对比后再定用哪个方案。”王梦恕说。
虽然三个方案僵持不下，但是2011年初，在获知琼州海峡工程被写入国家“十二五”规划后，专家组原本预期在本年度最终敲定方案。然而，12月13日，海南省跨海工程筹建办公室一位工作人员告诉《财经》记者，由于国家宏观政策影响，工程方案仍未确定下来。
隧道：难通风，低寿命
之所以桥隧难定，是因其各有短板。
修建隧道最艰难处在于解决通风问题。“隧道中间的通风，其难度与长度成正比。在海峡中间，建通气孔成本很高，而从两边送气，隧道又太长。”上海交通大学船建学院喻国良教授告诉《财经》记者，此前建造崇明岛隧道时，设计师曾提出在长江中间建换气通道——相当于在隧道中开一个天窗，但是要在海上建造一个塔样的东西，必会影响航运。最终，跨上海-崇明岛工程采用了一段隧道、一段桥梁相结合的方式。
此次王梦恕提出，比照英吉利海峡，琼州海峡海底隧道也应建两条单线，即双洞单向铁路方案，以利于隧道施工和运营通风。此前的工程实例也证明，当隧道长度大于15公里时，应采用电力牵引铁路隧道，而不宜采用公路隧道方案，这样可长距离不设通风竖井，同时运营也安全、运营费用低。
“建设海底铁路隧道，可与现有的粤海铁路连接，直接到达三亚，使粤海铁路的功能得到充分发挥。”王梦恕说。
海底隧道对修建技术要求高、施工难度大、建设周期长、耗资巨大，特别是需要长时间的工程地质勘察,地质、地形、岩层裂缝、漏水等都要在方案中预先解决。
“以目前世界所拥有的技术而言，这些问题都可以解决。”北京交通大学教授、隧道专家王永红对《财经》记者说。
另一个需要考虑的因素是建筑寿命。纯混凝土结构隧道使用寿命为100年，但以现有技术，纯混凝土结构仅在理论上能达到以上寿命，要进入实际工程应用则还需假以时日。按国家规定，加钢结构的隧道使用寿命为50年－60年，这与大桥百年以上的寿命难以匹敌。
而水下隧道不受天气和气候变化的影响，全年有稳定畅通的通行能力，且隧道更易规避战争、地震等的破坏——地震的破坏力在地面更明显，地下结构则相对稳定。另外，隧道还具有不影响航运、对生态环境影响小、能避免噪声尘土对周围环境的影响等好处。
但是，隧道修建和日后维护却难于桥梁。
桥梁：稳定性考验
桥梁的发展史远长于隧道，技术相对成熟。拱桥、悬索桥、斜拉桥和梁桥为当今世界四种主要桥型。琼州海峡是重要的通航线路，如果建桥，牵扯到航运、生物保护和气候条件等多方面因素。为满足航运，就需修建1100米跨度、70米高的大桥，工程师们认为，琼州海峡最有可能的桥型为悬索桥，其余三种桥型难以承担如此大的跨度。
悬索桥可以被想象成在空中悬挂的绳子，加一点力，绳子会晃动、下沉。工程师们面对的挑战是控制这种晃动和下沉。
“跨海大桥跨度大，承重后变形很大。一些跨长江的大桥，如果上边开满汽车，会有2米的挠度（即桥梁最大形变）。此外，目前国内有背负铁路轻轨的悬索桥，但如琼州海峡一样的跨度、又背负常规铁路的还没有。”同济大学桥梁工程系副主任石雪飞教授说。
货运列车每节车厢重达20吨，对桥梁挠度是个挑战。事实上，悬索桥上迄今还不允许建设常规铁路。就目前已公布的方案看，要建成公路、铁路两用桥，铁路桥梁负载时向下挠度可达3.606米。
“上世纪80年代后期以来，中国桥梁建造技术发展很快，技术、管理水平都有很大提高，现在世界主要的四种桥型在中国都有建造，且均有跨度最大的桥梁，其中跨江、跨海大桥有很多，应该说具备了建造跨琼州海峡大桥的技术力量。”中国土木工程学会秘书长张雁对《财经》记者说。
要在琼州海峡上架一座大桥，桥墩的建设和稳定性是最基本的挑战，目前国内大桥桥墩最深的是建在60米－70米的水深中，而琼州海峡最深处超过百米。
对此，喻国良表示，琼州海峡底部泥沙比较粗，可增加桥墩的稳定性。
但如何在百米以上的深水里施工依然是个问题，目前世界工程界虽然也提出一些解决方案，比如利用海洋钻井平台，可这仅停留在理论上，还没有真正用于建造桥梁，可能会有不可预期的风险。
如真要建成通海大桥，琼州海峡区域每年平均有八级大风（风速51米/秒）11.8天，雾天长达21天－29天，急性龙卷风约五次。在如此恶劣天气下，每年有50天左右，桥梁不能全天候运行。
无论从经济、还是从交通便捷而言，这都是不能轻易忽略的障碍。
更多利弊考量
从理论上，目前所能设想到的工程技术难题都有解决办法，但到底这些技术能否经受住时间的考验尚存疑问。毕竟目前国内还没有长达百年的公路、铁路两用大桥或者海底隧道。“因此从理论上很难衡量哪个方案更好。”石雪飞说。
国外大工程在修建时，工程师们想的是“百年大计”，美国工程师的理念走得更远——甚至以万年计。他们提出，使用100年后中修，200年后大修，期间利用一些细微的修补措施，以使工程寿命维持更长。
“国内的很多力学指标都不一样，相对较低，设计师的理念往往是只管造，不往更远处想。”王永红说。
设计师们还得考虑经济投入问题：一是工程质量与经济投入直接相关，二是如此巨大的投入是否值得。
琼州海峡两岸之间目前已有火车渡轮，航程12.51海里，单程1小时左右,可在8级风下正常航行。如果建通海工程，单程时间将减为20多分钟。
张雁认为，需将这个跨海工程置入铁路、公路、航空、船运等交通方式综合统筹框架下，再考虑建与不建的问题。
作为当地人，澄迈县政府办公室副主任姜维高对跨海工程方案在海南接入点的选址，有对本县未来发展的考量，“如果是海口的天尾角，那里交通分流不便，已经够堵塞了。如果跨海工程到澄迈县这边，高速公路很方便。”
在澄迈县的产业中，旅游尚非长项。工程建成之后，县政府预期至少有两个方面影响：人流和物流。人流肯定明显增多，计价车出行方便，可增加消费。人流也将带动餐饮旅馆，增加就业，带来一些新理念等。
就琼州湾的整体交通而言，琼州海峡通道的建设对促进海南内陆的经济发展必有积极意义，“但是从当地的承载能力、软件、硬件等各方面的条件看，海南省还没有完全准备好。决策和投资应该逐步做到成熟和理性。”张雁说。
资料
中国已建成和在建的海底隧道
香港海底隧道：跨越维多利亚港，连接九龙半岛和香港岛。隧道全长1.86公里，总投资约70亿港元，1972年8月2日通车。
厦门翔安海底隧道：中国大陆地区第一座海底隧道。连接厦门市本岛和大陆翔安区，隧道长6.05公里，总投资约32亿元，2009年6月13日贯通。
青岛胶州湾海底隧道：连接青岛市南区和黄岛区。隧道长5.55公里，设双向6车道。总投资32.98亿元， 2011年6月30日正式通车。
中国已建成和建设中的跨海大桥
杭州湾跨海大桥：世界上最长的跨海大桥、世界第二长的桥梁。连接浙江嘉兴海盐和宁波慈溪，长36公里，总投资约118亿元，2008年5月1日通车。
舟山跨海大桥：分段连接舟山本岛至宁波镇海区，总长46.5公里，总投资131.13亿元，2009年12月通车。
青岛跨海大桥：横跨青岛胶州湾海域,全长约35.4公里，总预算100亿元，在建中。
厦漳跨海大桥：连接厦门到漳州，在建中。
目前正在规划研究中的大桥、隧道
渤海海峡隧道：计划采用南桥北隧的方法沟通山东半岛和辽东半岛。国家中长期路网规划中有渤海海峡大通道。
琼州海峡海底隧道：连接雷州半岛和海南岛。
台湾海峡海底隧道：国家高速公路规划网中有京台高速，即北京到台北，隧道跨台湾海峡。
中韩海底隧道：连接朝鲜半岛和山东半岛。韩国方面正在研究中。