杨新安 戈志帆
在海底建隧道，听起来是不是很科幻？
但是，你想过没有，浩瀚的海洋、不断变化的地层、巨大的水压与渗流、难以想象的施工难度与复杂无比的海洋环境，这些都是建设“海底隧道”的“拦路虎”。
我们说“海底隧道”，一般是指线路在海域（海峡、海湾或近海水域）下方穿越、并长期处于海水压力与海底地层共同作用环境中的交通或市政隧道。
按跨越对象与服务功能，“海底隧道”通常可分为“海峡隧道”与“海湾隧道”等类型。前者多用于跨越海峡、连接两岸或岛陆，线路往往更长、埋深更大、环境更复杂；后者多服务于湾区城市群或入海口交通走廊，往往与港航、城市交通组织密切相关。
放眼全球，连接英国与法国的英法海峡隧道、日本连接本州与北海道的青函隧道，都属于典型的海峡隧道；而东京湾跨海通道则更具海湾隧道的代表性特征。
英法海底隧道平面示意图
东京湾海底隧道平面示意图
随着跨海交通需求增长和施工工艺的进步，海底隧道也从早期的以单工法施工方式为主，逐步发展为盾构、矿山等多工法并用，并持续向更长距离、更高水压与更复杂地层条件拓展。
那么，如何在不同海域工程环境与地质条件下选用更合理的施工方案，并在多工作面并行的情况下实现高精度连接呢？这已成为海底隧道建造中最具代表性的技术挑战之一。
施工方法各有千秋
从修建方法看，海底隧道施工工法大体可归纳为三大类：沉管法、盾构法与矿山法。这些施工方法各有千秋，适用条件也各不相同。
沉管法更像“先在岸上造好，再到海底安装”。工程通常在船坞或干坞预制大型隧道节段，将其封闭后浮运至现场，再在开挖好的海床基槽内沉放、对接并回填覆盖。沉管法的优势是断面可做得很大、线形组织相对灵活，适合公路或城市快速路等对断面与坡度要求更高的通道；同时在近岸浅水、海床以软土为主且可开挖条件较好的海湾、入海口区域更具优势。但沉管法对航道组织、基槽开挖、基础处理以及节段接头止水提出极高要求，施工窗口与海况约束也更强。
沉管法施工示意图
盾构法则更像“在地下连续掘进”。通过土压或泥水等方式在开挖面建立稳定压力，盾构机像一台“地下工厂”一样，一边掘进排除渣土、一边拼装管片衬砌，实现连续成洞。它对地表扰动小、封闭性强、连续性好，特别适用于软弱地层、富水地层或需要深埋避开航道与海床扰动的海底区段。更重要的是，盾构法在超长距离隧道中更容易形成稳定的施工节奏，是当前我国超长海底隧道的重要选择之一。
盾构法施工示意图
钻爆法更适用于以岩层为主、围岩完整性较好的工况。它的优势在于对复杂围岩具有更强的适应性、断面与支护调整更灵活；但在高水压、强渗透条件下，需要依赖超前地质预报、超前探孔与注浆加固等手段降低涌水风险，对施工组织、通风排烟与安全管理的要求也更高。
钻爆法施工示意图
中国方案独具特色
近年来，我国海底隧道工程进入“密集攻关期”，不少项目在高水压、长距离、软硬交互等条件下持续刷新纪录，也让“组合工法施工”和“地中对接技术”从工程难点逐步走向工程常态，可以说中国方案走出一条独具特色的技术路线。
以“广深港高铁狮子洋隧道”为例，它面对的是长距离风化岩层与高水压环境。工程组织盾构双向掘进，在水下深埋条件下实现精确对接，体现了“长距离盾构+对向施工+地中会师”的系统能力，为此后的工程提供了良好示范。
狮子洋海底隧道纵断面图
再如“甬舟铁路金塘海底隧道”，其突出特征是长距离、海底高水压以及多次软硬地层变化。工程采用两台大直径盾构从宁波侧与舟山侧相向掘进，最终在海底“会师”对接。这类工程把“精确控制”推到更前台：对接点的选择、姿态控制、同步注浆、管片拼装精度以及对接段止水构造，都直接决定贯通成败。
甬舟金塘海底隧道纵断面图
在地质条件“软硬差异显著、两端特征不对称”的海底工程中，“单一工法走完全程”往往并不经济或风险过高，组合工法因此成为更现实的选择。比如青岛胶州湾第二海底隧道，采用钻爆法穿越围岩完整性较好的岛陆域和岛端海域地层，采用盾构法穿越淤泥质土和破碎岩层，最终在花岗岩与凝灰岩分界附近围岩较好的花岗岩段完成对接。它的逻辑并不复杂：让更适合岩体段的工法去解决岩体段，让更适合富水软弱段的工法去解决软弱段，最终用一个可靠的“接口”把它们连接成一条完整通道。
胶州湾第二海底隧道纵断面图
组合施工协同接力
海底隧道往往跨越距离长、地层变化快。同一条线路上，可能既有软土、砂层，也有风化岩、断裂带；既要穿越高渗透地层，也要面对海水压力和复杂地下水环境。若全程只用一种办法，要么成本过高，要么风险难控。
因此，工程实践越来越倾向于把隧道按地质条件、施工条件与风险等级划分为若干“区段”，再匹配最合适的工法，形成整体的“组合方案”；为了减低施工风险，单个区段独头掘进的长度往往需要控制在10 km以内。可以把它理解为：海底隧道不再是一条“单一工法的长跑”，而更像一场“多战术协同的接力赛”。
组合施工法的关键不只在“选什么工法”，更在“如何根据海域环境、隧道设计和工程地质条件等合理地划分不同的区段以及合理的施工工法，并妥善处理不同工法区段的安全平顺地连接”。连接的断面形式、结构体系、防水体系、地层加固、施工设备转换与工序衔接，都需要系统论证。接口越多，对“接头”的要求就越高；线路越长，对“并行施工”的需求也越强。于是，一个趋势逐渐清晰：两端（甚至多端）同时施工、在地中实现高精度对接，正在成为超长海底隧道缩短工期、分散风险的重要组织方式。
“地中对接”精准会师
地中对接技术，简单说就是：让两端（或多端）掘进的隧道在地下按既定坐标实现精确相遇，并完成结构连接与止水处理。它最难的地方在于：地下不可见、测量受限、地层扰动，盾构姿态与轨迹会随着阻力变化产生偏差。要在这些不确定因素叠加的情况下实现“会师”，需要一套系统性的控制方法。
盾构地中对接示意图（a）先行盾构掘进至对接点
盾构地中对接示意图（b）后行盾构掘进至对接点
盾构地中对接示意图（c）对接位置注浆堵水加固
盾构地中对接示意图（d）盾构拆机及二衬浇筑
第一步是对接位置选得科学。对接点不是“随便定一个中点”。工程往往优先选择地层相对均匀、风险可控的区段，尽量避开断层破碎带、强渗透砂层和地层突变界面；同时还要考虑施工进度匹配、资源组织与应急处置条件。换句话说，对接点的目标是“让不确定性更少、控制更容易”。
第二步是把误差当成对象来管理。地中对接不追求抽象的“零误差”，而强调误差预算与闭合控制：地面测量控制网如何传递到地下、姿态如何实时监测、管片拼装偏差如何控制、偏差趋势如何识别与纠偏，最终都要落到“对接可控”这一目标上。
第三步是对接区盾构施工进入“精细化驾驶”。越接近对接区，掘进控制越从“效率优先”转向“精度优先”。推力、扭矩、刀盘转速、土压/泥水压力更强调稳定；纠偏更强调小幅、渐进式修正；同步注浆质量更关键，因为它直接影响盾尾空隙的充填与地层变形，从而影响姿态稳定；管片拼装也更严格，因为拼装误差会累积成对接误差。
最后一步是把“几何相遇”升级为“结构与防水意义上的连接”。两端相遇后，还要处理端头结构、止水构造、接头受力与耐久问题，并具备涌水、超挖、盾构拆机失稳等情况下的应急预案。对接的成败，不仅是“接得上”，更是“接得牢、接得久、接得不漏”。
“海底拼图”未来可期
展望未来，我国海底隧道建设很可能从“湾区跨江跨海”继续迈向“超长海峡通道”。无论是社会长期关注的烟台—大连跨海通道构想，还是琼州海峡通道的持续研究与比选讨论，甚至是台湾海峡通道的讨论与研究，都指向一个方向：跨海通道将越来越多地进入国家综合交通体系的长期视野。
我国已经是隧道建设体量第一大国，可以预见，在走向隧道强国的征途上，随着跨海工程走向“更长、更深、更复杂”，海底隧道将成为我国实现交通强国、服务海洋空间开发与海洋经济发展的重要基础设施选项之一。而要把这些工程从“设想”变为“可实施”，技术路径上必然更依赖两项能力的持续精进：其一是组合工法的精细化匹配，例如按地质分段选型、按风险分级组织施工、按接口强化转换段与止水体系等；其二是地中对接技术的体系化提升，包括高精度测量控制、姿态纠偏、同步注浆与拼装精度、接头结构与防水耐久、以及更完备的应急与韧性设计。
当我们坐在列车或车流中穿越海底时，真正支撑这段“看不见的旅程”的，是工程人员把每一段地层当作不同的题目来解，把每一次地下会师当作一场精密的海底“拼图”。海底隧道之所以能成为现实，靠的正是这种把复杂问题拆解、再严密组合，并在关键节点实现可靠连接的工程智慧。正是这种敢于挑战极限、善于化繁为简的工程精神，让海底隧道从蓝图变为现实，也让中国的跨海梦想一步步延伸向更深、更远的海洋。
作者简介：
杨新安 工学博士，同济大学交通学院教授，博士生导师，交通隧道研究室主任。从事“隧道工程、城市地下工程”等方面的教学与研究工作40年，主持“京张高铁八达岭长城地下车站施工关键技术研究”、“狮子洋复合地层盾构掘进姿态控制与对接技术”、“壁板坡特长隧道施工关键技术研究”等课题研究，在隧道支护与加固理论、长大隧道及深埋地下车站修建技术、城市隧道施工风险控制等方面做出突出贡献。近年来，参与甬舟铁路金塘海底隧道、青岛第二海底隧道相关科研课题研究工作。
研究成果获省部级科技奖8项，发表论文180余篇，获国家专利20多项，出版著作（包括合著）10部，主编国家“十一五”规划教材《铁路隧道》。培养硕士、博士研究生60余名。
戈志帆 同济大学交通学院在读硕士研究生，发表相关论文3篇，主要从事海底盾构隧道领域研究工作。
