11月5日，隨著一聲沉悶的巨響和輕微的搖晃，中交二公院軌道交通及地下工程設(shè)計(jì)分院副院長(zhǎng)、翔安隧道現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)代表梁巍感覺眼前頓時(shí)亮了起來(lái)。一陣疾風(fēng)帶著陣陣涼意吹過，海底的悶熱、潮濕一掃而光，爆破缺口外原本“耷拉著腦袋”的彩旗瞬間飛揚(yáng)起來(lái)——翔安隧道全線貫通了！ 
　　看著工人們搖旗、吶喊、擁抱，梁巍的情緒也被帶動(dòng)了起來(lái)，他沖到人群中一起歡呼相慶，盡情宣泄著長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)的壓力。工人們逐漸散去，施工又按計(jì)劃緊鑼密鼓地進(jìn)行，梁巍的心情卻如頭頂波濤洶涌的大海，澎湃起伏。 
　　從1998年4月開始預(yù)可行性研究到目前全線貫通，梁巍作為11年有余的親歷者和歷史時(shí)刻見證人，有太多的激動(dòng)和感慨，而這些無(wú)不與翔安隧道工程具有的復(fù)雜性和挑戰(zhàn)性有關(guān)。在建設(shè)國(guó)內(nèi)大陸第一條海底隧道的征途上，二公院的設(shè)計(jì)者憑借雄厚的科技實(shí)力和非凡的智慧與勇氣，戰(zhàn)勝和跨越了一個(gè)又一個(gè)艱難險(xiǎn)阻，使穿越海底的夢(mèng)想從腦中走到紙上，再?gòu)募埳献優(yōu)楝F(xiàn)實(shí)。 
　　勇?lián)�大陸首條 
　　 海底隧道設(shè)計(jì)重任 
　　時(shí)光回溯到5年前。2004年5月，二公院一舉中標(biāo)廈門翔安隧道工程初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)。在浩瀚的大海下挖掘一條隧道，這在我國(guó)大陸地區(qū)尚屬首次。正因如此，設(shè)計(jì)中標(biāo)單位二公院吸引了國(guó)內(nèi)乃至國(guó)際同行的目光。“對(duì)招投標(biāo)結(jié)果，我們沒有過多激動(dòng)，因?yàn)槲覀兓�本勝券在握。”二公院總�?jīng)理趙喜安5年后談起，仍然波瀾不驚。 
　　中交二公院軌道交通及地下工程設(shè)計(jì)分院院長(zhǎng)、翔安隧道設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人郭小紅介紹說(shuō)，二公院“勝券”之一是其雄厚的技術(shù)實(shí)力和極佳的設(shè)計(jì)業(yè)績(jī)，他們摘得了國(guó)內(nèi)公路隧道12項(xiàng)桂冠，包括當(dāng)時(shí)最長(zhǎng)的公路隧道——湖南雪峰山隧道，最長(zhǎng)斜井的公路特長(zhǎng)隧道——重慶摩天嶺隧道，間距最小的暗挖隧道——湖北花園隧道等。“勝券”之二是對(duì)翔安隧道的長(zhǎng)期關(guān)注與研究，1998年4月進(jìn)行工程的預(yù)可行性研究，2002年3月進(jìn)行可行性研究，他們采用大范圍比選、層層推進(jìn)的方法，研究的海域橫向?qū)挾冗_(dá)8公里左右，共提出了10多條路線方案，涵蓋了廈門東側(cè)海域的方方面面，對(duì)各種有代表性的工法進(jìn)行了充分比選。最終，他們推薦的線位和“鉆爆法施工的暗挖隧道方案”得到了業(yè)主、專家以及當(dāng)時(shí)的交通部和國(guó)家計(jì)委的認(rèn)可。 
　　沒有人比二公院人對(duì)翔安海域的情況更清楚，也沒有人比二公院人心中的壓力更大。他們清楚地知道，自己雖已在陸上隧道設(shè)計(jì)中得心應(yīng)手，但海底隧道環(huán)境較陸上隧道無(wú)疑差異巨大，設(shè)計(jì)難度也成幾何級(jí)數(shù)增加： 
　　——對(duì)深水地區(qū)進(jìn)行地質(zhì)勘測(cè)比地面地質(zhì)勘測(cè)更困難，造價(jià)更高，而且準(zhǔn)確性較低，遇到未預(yù)測(cè)到的不良地質(zhì)情況（如斷層、破碎帶等）的可能性更大。 
　　——水下隧道施工要飽受突然涌水，特別是斷層破碎帶涌水的威脅。 
　　——水下隧道很高的滲水壓力可能導(dǎo)致水流有高滲透性，若擾動(dòng)區(qū)域與水面有渠道相通，可能造成災(zāi)難性的涌水與塌方。 
　　——水下隧道不能自然排水，施工中需先注漿加固圍巖，堵住出水點(diǎn)，然后再開挖，堵水的同時(shí)還要加強(qiáng)機(jī)械排水，以堵為主，堵抽結(jié)合。 
　　——沿海底隧道線路布置施工豎井困難很大，導(dǎo)致連續(xù)的單口掘進(jìn)長(zhǎng)度很長(zhǎng)，從而對(duì)施工期間的后勤和通風(fēng)有更高的要求。 
　　——海水對(duì)施工設(shè)備、鋼筋、混凝土及運(yùn)營(yíng)期機(jī)電設(shè)備都具有腐蝕作用，故海底隧道在抗腐蝕設(shè)計(jì)方面具有更高要求。 
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　　“設(shè)計(jì)是靈魂。”二公院人清楚地知道，對(duì)翔安隧道這樣世界級(jí)的工程來(lái)說(shuō)，必須要摸清海底的脾性，并在初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)中，將海底的復(fù)雜情況標(biāo)注清楚；設(shè)計(jì)出有針對(duì)性的應(yīng)對(duì)措施，以便施工單位在施工中“按圖索驥”一一落實(shí)。這樣才能保證最終將隧道成功修通，實(shí)現(xiàn)國(guó)人自己設(shè)計(jì)、自己建設(shè)的目標(biāo)。 
　　困難顯而易見，決心不可動(dòng)搖。在給翔安隧道項(xiàng)目設(shè)計(jì)人員作動(dòng)員時(shí)，二公院總經(jīng)理趙喜安的發(fā)言擲地有聲：“在經(jīng)歷了修橋高峰和高層建筑熱之后，21世紀(jì)無(wú)疑是長(zhǎng)大隧道工程發(fā)展、大力開發(fā)利用地下空間的時(shí)代。我國(guó)是海洋大國(guó)，沿海有眾多島嶼，從保護(hù)環(huán)境、節(jié)約岸線資源以及避免大量拆遷來(lái)看，水下隧道建設(shè)將是當(dāng)仁不讓的發(fā)展方向。翔安隧道是我國(guó)大陸第一條海底隧道，作為公路設(shè)計(jì)的‘國(guó)家隊(duì)’，要充分發(fā)揮我們的特長(zhǎng)，設(shè)計(jì)出國(guó)際一流的海底隧道，為今后更多的海底隧道設(shè)計(jì)積累經(jīng)驗(yàn)，也以此證明，我們國(guó)家的隧道設(shè)計(jì)水平是世界一流的！” 
　　精兵強(qiáng)將被緊急調(diào)往廈門，艱難的設(shè)計(jì)工作由此展開。 
　　攻克三大世界級(jí)難題 
　　雖然有心理準(zhǔn)備，詳細(xì)勘探后，二公院設(shè)計(jì)人員還是大吃一驚，這里的地質(zhì)條件差得出乎人意料。 
　　隧道從廈門市區(qū)出發(fā)，到達(dá)大海彼岸的翔安，需要穿越淺灘全風(fēng)化層、沙礫層段和海底風(fēng)化槽等較差地質(zhì)，這幾道難關(guān)，無(wú)一不是世界級(jí)的，無(wú)一不如一只只“攔路虎”擋在設(shè)計(jì)者面前。 
　　翔安隧道不僅是我國(guó)內(nèi)地第一條海底隧道，也是第一條由國(guó)內(nèi)專家自行設(shè)計(jì)的海底隧道，還是世界上第一條采用鉆爆法施工的海底隧道。國(guó)內(nèi)還沒有海底隧道建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)。工程界流傳著一句諺語(yǔ)： 
　　“火焰山好過，但海底隧道難挖。”那么，廈門的這個(gè)隧道如何才能挖通呢？ 
　　二公院的設(shè)計(jì)人員們思考著一個(gè)個(gè)適合我國(guó)國(guó)情的海底隧道建造設(shè)計(jì)方案，也在為類似工程的動(dòng)工興建，縮小與世界先進(jìn)水平的差距，絞盡腦汁，奉獻(xiàn)著智慧與激情。 
　　二公院軌道交通及地下工程設(shè)計(jì)分院院長(zhǎng)、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人郭小紅介紹，翔安隧道兩端陸域部分是在全強(qiáng)風(fēng)化層（通俗地說(shuō)就是泥土）下挖隧道。由于泥土缺乏足夠的支撐力，翔安隧道兩個(gè)主隧道的開挖斷面都達(dá)到170平方米。這是迄今為止全世界橫截面最大的海底隧道。如果全洞一次開挖，稍有不慎就可能造成大面積塌方。對(duì)此，二公院設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中采用了CRD工法，巧妙地解決了這一難題。CRD工法就是先將隧道半圓截面劃成四塊，先挖上面的小塊，做好支撐保護(hù)，再挖下面小塊。這樣松軟土層產(chǎn)生的壓力就能夠得到很好的分解。四塊全部挖完后，再在整個(gè)隧道的四周做支撐保護(hù)。為加快進(jìn)度，設(shè)計(jì)人員還結(jié)合通風(fēng)井，在隧道兩端的淺灘地段修筑了直徑約100米的人工島，從上往下開挖豎井直至主洞處。挖一個(gè)井增加了兩個(gè)作業(yè)面，施工方就能從土層兩端同時(shí)掘進(jìn)，而這兩個(gè)豎井還將成為隧道的通風(fēng)井。 
　　翔安隧道地質(zhì)的第二條攔路虎是翔安端的淺灘段存在一段450米長(zhǎng)的透水砂層。砂層就像一塊巨大的海綿，一端在陸地一段在海里，砂粒之間充滿了水。在這樣的地方挖隧道，存在嚴(yán)重的涌水、塌方、透砂風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)此，二公院設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)出了“地下連續(xù)墻+井點(diǎn)降水”辦法，即切斷砂層與海水的連通，再把砂層里的水排干。施工人員在砂層上方灘涂填筑圍堰，使灘涂成為真正的陸地，然后在隧道上方地表劃定一個(gè)長(zhǎng)方形的工作面，沿著工作面四周深挖壕溝至砂層下，用混凝土造出隔水墻，將砂層與海水隔開。工程人員在工作面內(nèi)挖掘了189口深井，砂層中的水便沿著砂粒間的縫隙流入這些井里，接著被抽離。透水砂層里沒了水，涌水難題也迎刃而解。 
　　穿越透水砂層后，隧道施工就到了海底花崗巖層。其實(shí)，在全巖層挖掘隧道是較為安全和快速的，但海底巖層的風(fēng)化深槽卻讓工程遭遇了最大的施工挑戰(zhàn)。這是翔安隧道地質(zhì)的第三條攔路虎。風(fēng)化深槽是海底巖層因風(fēng)化作用形成的深坑，就像一只嵌在巖石中的V形水缸，下半部裝滿了淤泥沙石。 
　　風(fēng)化深槽豎直地嵌入巖層，與海水相通，一旦施工不慎，就像在幾十米的海水下把隧道撕開了一個(gè)口子，海水涌入，整條隧道就有報(bào)廢的危險(xiǎn)。翔安隧道要經(jīng)過大小不一的4個(gè)風(fēng)化槽，3孔隧道共需穿越12次，穿越風(fēng)化深槽的難度之大、風(fēng)險(xiǎn)之大為國(guó)內(nèi)外罕見。在借鑒和總結(jié)國(guó)內(nèi)外有關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，二公院設(shè)計(jì)人員決定采用全斷面預(yù)注漿堵水加固方案。簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是隧道掘進(jìn)到達(dá)風(fēng)化深槽前約5米時(shí)，在已開掘的隧道盡頭（俗稱掌子面）修一個(gè)平整面，在這個(gè)平面上鉆出200多個(gè)直達(dá)風(fēng)化槽的小孔，通過這些小孔，注漿設(shè)備將強(qiáng)力速干水泥注入風(fēng)化槽，幾個(gè)小時(shí)后，前方風(fēng)化槽的爛泥、碎石就板結(jié)成了與巖石硬度相當(dāng)?shù)乃�泥塊，然后開挖隧道，就像是在一個(gè)巨大的巖石中鑿一個(gè)孔。翔安隧道的全線貫通，宣告這一方法行之有效，世界性隧道工程難關(guān)就這樣被廈門翔安隧道的設(shè)計(jì)者、建設(shè)者們攻克了！80多歲的中國(guó)科學(xué)院院士孫均在施工現(xiàn)場(chǎng)說(shuō)：“全斷面帷幕注漿工藝是十分安全的，缺點(diǎn)是速度太慢，半年能挖100米就很不錯(cuò)，但這種施工方案是完全正確的，急不得。” 
　　 海底隧道“樣板” 
　　據(jù)郭小紅介紹，由于翔安隧道的淺灘全風(fēng)化層、沙礫層段和海底風(fēng)化槽等較差地質(zhì)不是完全分開，在施工過程中二公院設(shè)計(jì)人員秉著“有疑必探、無(wú)疑也探、先探后掘”的原則，在設(shè)計(jì)方案中列出了多種地質(zhì)預(yù)報(bào)手段用來(lái)預(yù)測(cè)前方到底有沒有爛泥層、松土層，讓建設(shè)者擁有了不可缺少的“透視眼”： 
　　首先是利用TSP地震波探測(cè)。這項(xiàng)技術(shù)是利用地震波反射原理，能長(zhǎng)距離地預(yù)報(bào)隧道施工前方的地質(zhì)變化，如斷層破碎帶和其他不良地質(zhì)帶，其準(zhǔn)確預(yù)報(bào)范圍為前方100米至150米。其次是地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)，這是一種對(duì)地下不可見的目標(biāo)進(jìn)行定位的電磁技術(shù)，探測(cè)深度比地震波探測(cè)淺，只有10至30米，但準(zhǔn)確性更高。還有就是紅外探水和水平鉆孔，通過這些方法，不僅可以提前知曉隧道前方水分布情況，還可以直接獲得前方地質(zhì)狀況的直接證據(jù)。 
　　地質(zhì)預(yù)報(bào)還有一個(gè)關(guān)鍵手段是：服務(wù)隧道超前掘進(jìn)，作為地質(zhì)先導(dǎo)洞。服務(wù)隧道是海底隧道左右兩個(gè)行車隧道中間的一個(gè)小隧道，是發(fā)生險(xiǎn)情時(shí)用來(lái)逃生和日常維護(hù)、搶險(xiǎn)的。但在隧道挖掘階段，這個(gè)服務(wù)隧道可以先行掘進(jìn)幾十或上百米，以提前探明隧道前方真實(shí)的地質(zhì)情況，成了地質(zhì)先導(dǎo)洞。 
　　在六七十米深的海底下施工，海水成了設(shè)計(jì)者、建設(shè)者們的“天敵”。廈門翔安隧道的地下水充裕，滲水量大，如何保證施工及以后的運(yùn)營(yíng)期間不會(huì)發(fā)生海水大泄漏呢？ 
　　郭小紅介紹說(shuō)：“翔安隧道在設(shè)計(jì)施工中靈活地運(yùn)用了‘以堵為主’、‘PVC分區(qū)防水’、‘配置注漿管的背貼式防水帶和中埋式止水帶’、‘特殊地段設(shè)置防水閘門’、‘全斷面帷幕注漿’、‘超前預(yù)注漿’、‘周邊注漿’、‘局部滲漏處注漿’等防水、止水措施。在初期支護(hù)（在隧道壁上形成30厘米鋼筋混凝土厚壁）和二次襯砌（在隧道壁上形成60厘米的支護(hù)厚度）之間鋪設(shè)薄薄的聚合材料防水層。當(dāng)二次襯砌完畢，為保證萬(wàn)無(wú)一失，我們還是留了注漿孔，一滴水也要堵，確保滴水不漏,這個(gè)工藝叫回填注漿，為的就是把工程中因地質(zhì)沉降帶來(lái)的支護(hù)空洞完全填補(bǔ)。翔安隧道的抗腐蝕、抗?jié)B水等級(jí)均為最高，可保用100年，并能抵抗7—8級(jí)地震，施工工藝為世界頂級(jí)水平。 
　　隧道開工3年多來(lái)，沒有發(fā)生一起重特大傷亡事故，實(shí)現(xiàn)‘零傷亡’。” 
　　在翔安隧道設(shè)計(jì)中，二公院人還突出了“以人為本、安全第一”的總體思路，比如在隧道建設(shè)過程中，隧道盡頭（掌子面）始終保持移動(dòng)電話信號(hào)滿格，遇有突發(fā)情況，能夠及時(shí)與外界聯(lián)系；突出工程結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性，在經(jīng)濟(jì)合理的前提下，保證工程適用性，對(duì)多個(gè)方案進(jìn)行逐一遴選； 
　　注重工程的可實(shí)施性并引入動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)概念，設(shè)計(jì)時(shí)盡可能考慮施工要求，并且加強(qiáng)施工階段設(shè)計(jì)服務(wù)，將施工中的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)看做整個(gè)設(shè)計(jì)工作的組成部分…… 
　　如今，翔安隧道順利貫通，國(guó)人自己設(shè)計(jì)、自己建設(shè)海底隧道的夢(mèng)想即將實(shí)現(xiàn)。中國(guó)工程院院士王夢(mèng)恕在一次會(huì)議上曾直言不諱地說(shuō)：“翔安隧道地質(zhì)條件太不理想了，翔安隧道修好了，國(guó)內(nèi)再修其他海底隧道就沒什么大問題了！”