海底隧道和沉管隧道的优缺点对比（的四种建造方法）

一、水下隧道的修建方法

水下隧道是穿越水域阻隔的重要手段，是人类克服自然障碍、与自然和谐共处的重大技术发明。

二、盾构法的历史

盾构法起源于19世纪40年代，以往主要适用于单一的软弱地层，且断面较小；随着“复杂地质、大直径、高水压、长距离”隧道建设的需要，上世纪末出现了现代盾构技术。

至今，世界上已修建了大直径盾构隧道（直径大于10m）数百座，国内已在黄浦江、长江、珠江、钱塘江、湘江等河流采用大直径盾构修建了数十条水下隧道。

三、沉管法的历史

1894年美国在波士顿采用沉管法建成了下水管线，但真正意义上的沉管隧道是1910年美国建成的底特律水下铁路隧道（钢壳）。

到目前为止，全球有大约150座交通隧道和45座市政隧道采用沉管法修建，以北美、欧洲和亚洲应用较多。我国大陆采用沉管法修建的隧道有上十座。

四、钻爆法的历史

钻爆法最早用于山岭隧道，日本在1944年修建了关门海底铁路隧道，1985年建成了著名的青函海底隧道。世界上采用钻爆法已建成的水下隧道有数百公里。

我国采用钻爆法修建的水下隧道约10座，包括武广高铁浏阳河隧道、长沙市湘江大道浏阳河隧道、厦门东通道翔安海底隧道、长沙市营盘路湘江隧道、青岛胶州湾海底隧道等。

五、围堰明挖法的历史

围堰明挖法是修建水下隧道最古老的方法，但在合适的条件下至今仍是最经济的施工方法。

我国大陆采用该工法已建和在建的水下隧道有10余座，其中水深最大的是澳门大学横琴校区海底隧道，水深最大约9m；长度最长的是武汉东湖隧道，长度超过7km。

六、水下隧道的技术进步与发展趋势

（1）长距离化

英法海峡隧道长49.5km，青函海底隧道长53.9km，广深港高铁狮子洋隧道长10.8km。长度已难以成为水下隧道修建的制约因素。

（2）大直径化

美国西雅图SR99项目，盾构隧道开挖直径17.48m；武汉三阳路公铁合建长江隧道开挖直径15.65m。荷兰多德雷赫特沉管隧道宽度为48.6m。武广高铁浏阳河隧道最大开挖面积达170m2。隧道直径的加大，为隧道工程的推广应用创造了有利条件。

（3）大埋深与高水压化

盾构法水面下最大深度已突破100m（我国苏通GIL特高压网长江隧道为80m），沉管法最大水深为58m（土耳其的Bosphorus隧道），钻爆法水面下最大深度为250m（日本青函海底隧道）。水下隧道克服大埋深高水压能力的提高，为向更大水深发展奠定了坚实基础。

（4）地质条件复杂化

盾构法已有很多大直径隧道穿越各种复杂地质，包括土岩复合地层、断层、岩溶等。沉管法采用桩基础处理软土已是成熟技术。钻爆法穿越水下断层、全强风化层也较为常见。各种工法对地质适应性的增强，可以突破越来越多的“地质禁区”，大幅拓展了水下隧道的应用范围。

（5）隧道多功能化

隧道由以往单一交通功能向多功能方向发展。如武汉三阳路长江隧道为城市道路与地铁合建的盾构隧道，丹麦-瑞典的Oresund隧道、广州珠江隧道等均为公铁合建的沉管隧道。

（6）断面布置多样化

盾构隧道由以往单一的单层结构向双层结构发展，可以减少土地占用，也便于两岸通道资源的利用，如武汉三阳路公铁合建长江隧道、扬州瘦西湖隧道、美国西雅图SR99隧道均为双层布置。

（7）施工装备现代化

盾构设备由以往单一功能的土压盾构、泥水盾构等向双模式盾构发展，如德国斯图加特菲尔德斯塔特隧道采用直径10.82m 的双模式盾构机；巴塞罗那地铁9号线采用直径11.9m双模式TBM。

沉管法和钻爆法均已形成了机械化作业线，装备也越来越现代化。

（8）工程技术交叉化

如盾构隧道采用超前注浆技术，沉管隧道采用预应力技术，钻爆法隧道采用抗水压衬砌技术，盾构法与沉管法隧道采用复合地基技术等，均体现了大土木、大岩土的特点，也推进了水下隧道的技术进步。

七、我国大直径盾构隧道技术发展历程与趋势

1. 由单一软土地层向复杂地层发展

我国上海市于1966年和1984年分别修建了外径10.22m的打浦路越江隧道和外径11.3m的延安东路越江隧道，由此开启了我国大直径水下隧道建设历史。上世纪90年代又先后修建了外径11.0m的延安东路南线隧道、大连路隧道、复兴东路隧道三条越江道路隧道。

武汉长江隧道：2004年11月开工，开启了我国在复杂地层修建大直径盾构隧道的历史。

南京长江隧道：2005年8月开工，开启了我国在复杂地层修建超大直径盾构隧道的历史。

广深港高铁狮子洋隧道：2006年5月开工，开启了我国在土岩复合地层修建大直径盾构隧道的历史。

武汉三阳路长江隧道：2014年12月开工，开启了我国在土岩复合地层修建超大直径盾构隧道的历史。

2. 由大直径向超大直径发展

已建的超大直径盾构隧道有：

（ 1）上海上中路隧道：隧道外径14.5m；

（ 2）上海长江隧道：隧道外径15.0m；

（ 3）南京长江隧道：隧道外径14.5m；

（ 4）杭州钱江隧道：隧道外径15.0m；

（ 5）扬州瘦西湖隧道：隧道外径14.5m。

在建的超大直径盾构隧道有：

武汉三阳路长江隧道（15.2m）、上海虹梅路隧道（15.0m）、上海沿江快速路长江隧道（15.0m）、汕头苏埃海底隧道（14.5m）、南京长江五桥夹江隧道（15.0m）等。

3. 由中等水压向高水压和超高水压发展

武汉长江隧道之前，在上海黄浦江修建的大直径盾构最大水压力不超过45m。

武汉长江隧道57m→南京长江隧道65m→广深港高铁狮子洋隧道67m→南京纬三路长江隧道75m→佛莞城际铁路狮子洋隧道78m→苏通GIL特高压网长江隧道80m→广佛城际铁路东环隧道125m（非水下）。

4. 由一般地质地层向不良地质地层发展

（ 1）扬州瘦西湖隧道：穿越Q3老粘土地层，具有膨胀性；

（ 2）南京和燕路长江隧道（14.5m）：穿越岩溶地层和水下断层；

（ 3）苏通GIL特高压网长江隧道（11.6m）：穿越沼气地层；

（ 4）杭州望江路钱塘江隧道（11.3m）：穿越沼气地层；

（ 5）武汉黄鹤楼隧道（15.4m）：穿越岩溶地层。

（6）穿越水下断层的隧道还有：广深港高铁狮子洋隧道、佛莞城际铁路狮子洋隧道、芜湖城南长江隧道等。

5. 由中等烈度地震区向高烈度地震区发展

汕头苏埃海底隧道、汕汕高铁汕头湾海底隧道、北京地下直径线、天津地下直径线、京张高铁清华园隧道等均位于8度地震区。

6. 由单模式盾构向双模式盾构发展

佛莞城际铁路狮子洋隧道：原设计采用土压—泥水双模式盾构，后施工单位改为可常压换刀的复合式泥水平衡盾构。

广佛城际东环隧道：2个区间采用了土压—单护盾TBM双模式盾构。

7. 由单一工法向多工法组合发展

深茂铁路珠江口隧道和汕汕高铁汕头湾海底隧道：采用钻爆法 盾构法

8. 由公路、地铁隧道向铁路隧道发展

（ 1）广深港高铁狮子洋隧道：隧道外径10.8m；

（ 2）北京地下直径线隧道：隧道外径11.6m；

（ 3）天津地下直径线隧道：隧道外径11.6m；

（ 4）广深港高铁益田路隧道和深港隧道：隧道外径12.8m；

（ 5）佛莞城际铁路狮子洋隧道：隧道外径13.1m；

（ 6）沪通铁路二期吴淞口长江隧道：隧道外径10.3m，首座在软土地层修建的客货共线铁路隧道。

---

,