大霧制約通航，瓊州海峽跨海大橋為何卻遲遲不建？

出品| 網易新聞

作者| 須臾千秋，清華大學土木工程博士

　　2018年春節期間，受到十年未遇的罕見大霧天氣影響，瓊州海峽的輪渡出現了反覆停航，海南島上發生了史上最大的交通擁堵，上萬輛汽車滯留在島上，出島航班更是一票難求。

　　儘管海南方面出動大量志願者幫助疏導交通，為遊客提供服務，但耽誤了上班的遊客們心情難以平復，原本開心的旅遊度假變成了壞事。

　　（滯留海口的車流）

　　這一突發事件充分暴露了連接海南和廣東的瓊州海峽在通航能力上受制於天氣的弊端。

　　如今，要想從大陸進出海南島，還是只有兩條路可走：要麼坐飛機，要麼坐輪渡，沒有直接的陸路交通。即使有火車直達海口，也必須在雷州半島上將火車拆成一節節車廂，裝上輪渡，再通過輪渡運到島上。

　　中國號稱「基建狂魔」，為什麼不修一條跨越瓊州海峽的橋樑或隧道來保障運輸呢？

　　這就要從跨海工程的特點講起。

（一）修跨海工程之難，難於上青天

　　其實，大橋的技術難度、工程造價都要遠遠高於大樓。

　　土木工程界有一句老話，叫做「金橋銀路草建築」，看似不起眼的一座橋，造價動輒上億，反倒是看起來光鮮亮麗的摩天大樓往往「不太值錢」。

　　對於一個受彎構件而言，它所承受的荷載與其長度的平方成正比。簡單地說，一座大樓的兩根柱子之間可能僅僅相距10米，而大橋的兩座橋墩之間相距100米。距離差十倍，荷載就要差出百倍。

　　（一根梁的受力圖，中間最大）

　　因此，對於一座樓房而言，它的結構強度往往是冗餘的，計算上哪怕不那麼精密，也足以負擔得起大樓的日常荷載。可橋樑就不是這樣了。

　　由於跨度大，橋樑承擔的壓力大大增加，光是橋樑自重就時常超過全橋載重的80%。因此，工程師們在設計、建造大橋時，往往需要進行十分精密的計算。

　　（橋樑的有限元模型）

　　此外，橋樑還要經受一般建築所沒有的強烈動荷載。一座繁忙的大橋，每天都有上百輛幾十噸重的大卡車不定期地通過，大橋所受的壓力時大時小，也很容易造成結構破壞。

　　而跨海大橋，則堪稱大橋中的頂尖產品。

　　相比起幾百米長，跨越河流、峽谷的普通橋樑，跨海大橋通常要跨越寬闊的海峽，跨度動輒幾十公里，修建難度和工期都遠勝於普通橋樑。以跨越膠州灣的青島海灣大橋為例，大橋全長36公里，歷時4年建成，總投資高達95.3億元。

　　由於耗費巨大，這樣的一座大橋往往是國家級工程，所需要的資金、物資設備、技術人員等也需要專門布置。

　　（青島海灣大橋）

　　除了規模浩大外，海洋橋樑還有一處難點也是一般工程無法比擬的，那就是它必須與海洋環境做鬥爭。

　　在施工過程中，海洋中往往常年遭遇7-8級的大風和數米高的海浪。以平潭海峽大橋為例，在這裡，每年7級以上大風超過200天。到了夏季，動輒還會有12級的颱風掃過。大風會造成橋樑的振動，並嚴重阻礙施工。在疾風大浪中，工程船上光是活著都很困難，更別提施工了。

　　為了克服風浪，在跨海大橋施工之前，通常還要修建一些簡易棧橋、施工平台這樣的預工程，並在此基礎上進行大橋施工。這又會大大增加施工的繁瑣程度。

　　（平潭海峽公鐵兩用大橋的棧橋）

　　此外，海洋結構還要對抗海洋環境中的腐蝕。海水中的離子，配合海風和烈日，會對大橋結構中的混凝土和鋼材造成嚴重的破壞，故跨海大橋使用的材料規格較之普通橋樑要更高，施工精度、規範程度以及對人員的要求相對於普通結構而言也要更高。

　　也正因為如此，跨海大橋是橋樑中當之無愧的巔峰，但同時也幾乎必然意味著極其高昂的造價。只不過，跨海工程一旦建成，對區域經濟的推動力度是驚人的。以港珠澳大橋為例，它將港澳之間的車程從3個小時縮短到了半個小時，節省下來的時間成本、運輸成本、環境成本每年接近百億。

　　可以說，跨海大橋是典型的「高投入，高收益」工程。

（二）橋樑還是隧道？這是一個問題

　　跨海大橋如此高端，但卻並非萬能。

　　跨海大橋屬於地上工程，難免會受到惡劣天氣和海況的影響，不能始終保持通車。

　　以青島的膠州灣跨海大橋為例，其每年禁止通行的時間摺合為20－30天左右，遇大風、暴雨、濃霧等限制通行時間約在80天左右。儘管這相對於幾乎完全不靠譜的輪渡而言已經有了很大的進步，但仍然不足以將區域連接為整體。畢竟，海峽一側的居民不能指望著一條「不一定能通車」的大橋去另一側上班。

　　此外，由於跨海大橋的單跨和橋高都有限，建成的大橋勢必會影響船舶，尤其是大型船舶的正常通航。遇到惡劣天氣或操作失誤，還會出現船舶與橋墩相撞的事故。

　　（船與橋墩相撞事故）

　　因此，對於一些重要的跨海工程，工程師們通常會選擇隧道方案。由於深埋水下，跨海隧道的通航幾乎不受天氣影響，甚至可以全年通車。大型船舶也可以在隧道上的水面暢行無阻，不受噸位的限制。

　　然而，跨海隧道的造價比大橋還要高上一個數量級。跨海大橋每公里橋面的造價通常在3億元上下，而港珠澳大橋的沉管隧道每公里的總造價則超過30億。

　　如此巨額的投資，即使是港珠澳大橋這樣的舉國工程也難以負擔全線的隧道，而是選擇了半橋半隧的方案，全線35公里中的絕大部分採用橋樑方案，只有6公里採用了隧道方案，為伶仃洋留出了一條通向廣州港的主航道，橋隧之間通過人工島連接。

　　（港珠澳大橋的橋樑與隧道相連接處的人工島）

　　此外，與在山體中開鑿隧道不同，海底並沒有堅硬的岩層進行支撐，人們不可能直接在海底的淤泥中打洞。因此，海底隧道通常會直接清理海床，並在海床上鋪設預製好的沉管隧道作為隧道的主體。

　　在海底將180米長、7.8萬噸重，如同遼寧號航母一般巨大的沉管隧道進行連接，還必須保證不磕碰、不漏水，對於加工和安裝精度的要求都極高。這也使得海底隧道的建設成本進一步飆升，對於國家的工程建設水平也是一大考驗。

　　（港珠澳大橋的沉管）

　　所有這些層層要求共同作用，使得修建大型跨海工程的門檻相當之高。就目前而言，既有足夠高的跨海工程修建技術，又有充足的資金，同時還有大型跨海工程建設需求的國家，只有中國一家。

（三）技術已具備，瓊州海峽隧道啥時修？

　　瓊州海峽位於廣東省雷州半島與海南島之間，寬約30公里，將海南島與大陸阻隔開來。

　　在過去，修建瓊州海峽通道的討論始終沒有停息過，但考慮到海南島的經濟較為落後，與外界的交通需求量和物資發送量都不足，花高價修一條通道十分不划算，因此這條跨海通道始終停留在紙面上。

　　（瓊州海峽通道的位置構想）

　　但是，隨著近年來海南島經濟的迅速發展，海南對於瓊州海峽通道的需求開始逐漸變得迫切了起來。

　　由於缺乏穩定的陸路物資運輸通道，島內許多物資價格高企，一些島內特產也難以運送到大陸上賣個好價錢。

　　2018年的交通大滯留，更加反映出如今單靠輪渡和航空已經很難滿足海南島的對外交通了。因此，瓊州海峽通道的落實如今應當被提上日程。

　　瓊州海峽跨海工程區域內具有水深、風大、浪高、地質構造複雜、存在火山與地震活動、通航要求高、環境敏感等不利因素，且橋樑線位必須繞避徐聞珊瑚礁國家級自然保護區的核心區。

　　（徐聞珊瑚礁自然保護區）

　　所幸的是，多年以來，中國的深水大跨度橋樑技術和工程實踐都已經走在了國際前列。經過港珠澳大橋、青島膠州灣海底隧道等重大工程的實踐，跨海隧道的修建也早已不再是什麼高不可攀的事情。

　　（採用鐵路運力運送汽車）

　　在初期，瓊州跨海通道預計學習英法海峽隧道的交通模式，建成單一的鐵路隧道，用富餘的鐵路運力來運輸車輛。隨著後續交通流量的進一步提升，再分線建造專門的汽車隧道。預計到2025年，進出海南島就不再需要耗費如今的周章了。

作為世界上認知度最高的標籤，中國製造（Made in China）正尋求戰略升級。「了不起的中國製造」專欄，力邀行業權威、資深玩家，呈現他們眼中的中國創新之路。

投稿請聯繫newsresearch_ntes@163.com，稿件一經刊用，將提供千字800元的稿酬。

歡迎關注《了不起的中國製造》官方微博

歡迎關注《了不起的中國製造》網易號

編輯| 史文慧

推薦閱讀：