海底悬浮隧道技术有多神奇？90米深海中悬浮通车，海峡天堑将畅通无阻

今年4月，烟台到大连跨海通道的消息时隔多年再次引发关注。起因是辽宁4月获批的国土空间规划中提到，“预留渤海湾跨海通道大连端引线”。山东今年1月获批的最新国土空间规划中，同样提到“推动渤海海峡跨海通道规划论证”。这个讨论多年的跨海通道，终于有了实际进展。

海南到广东之间的琼州海峡之间何时能修建一条跨海通道，同样时常引发关注。很多业内专家也曾发文探讨，琼州海峡修建跨海通道无论是跨海大桥还是沉管隧道，都面临技术困难、运行困难和高额成本。

实际上，除跨海大桥和沉管隧道之外，一项专门针对深海峡湾通行的新型交通方式，已经在交通运输部天津水运工程科学研究院（简称“天科院”）研究超过6年，那就是海底悬浮隧道。这个项目，是天科院承接的交通强国试点任务之一，已经取得诸多成果。

▲深海悬浮隧道示意图。天科院供图

日前，红星新闻记者参加“加快建设交通强国”主题采访活动，前往天津探访了海底悬浮隧道的最新研究成果。据悉，这项世界级难题一旦取得突破，驾车自由通行海峡天堑将不再是梦想。

悬浮隧道

面向未来的深海峡湾通行方式

在天科院长440米宽100米、中间却没有一根立柱的悬浮隧道实验厅里，工作人员向红星新闻记者介绍了海底悬浮隧道的最新研究成果。

悬浮隧道又称阿基米德桥，是利用浮力原理悬浮在水中的一种大型交通结构建筑物，是继跨海大桥、大型浮桥以及海底沉管隧道后又一种未来能够实现深海峡湾通行的一种交通方式。

工作人员表示，我国研究的锚索式悬浮隧道一般悬浮在平均水深约90米的海洋中，通过管体材料自重、浮力及系在海床上锚索的张力，形成悬浮平衡，并保持隧道的平稳。

悬浮隧道概念提出已经40多年，包括中国在内的多个国家都在研究，但目前还没有建成的先例，是世界级难题。

悬浮隧道研究室副主任阳志文博士介绍，琼州海峡的跨距、水深、气象等环境，较为适合海底悬浮隧道的建设，在目前国内的几大跨海通道中关注度最高。

▲大型土工离心机为深海悬浮隧道研究提供试验平台。刘亚洲 摄

按照传统方案，琼州海峡跨海通道就只有跨海大桥和沉管隧道两种方式，但两者难度都非常大。“海水太深，建桥就要建特别深的桩基，这种深海桩基本身的安全性、稳定性都存在问题，还有被船撞的风险，桥梁通行还要面临大风大雾影响。而沉管隧道又要面临深海水压的考验，施工和建设难度特别大。”阳志文介绍，作为桥隧结合体的港珠澳大桥有6.8公里的海底建设部分，成本极高。其沉管接口精度要求是厘米级的，每一节沉管在海底承受的重量在8万吨左右，相当于一个航母的重量。

阳志文告诉红星新闻记者，海底悬浮隧道突破后，将提供第三种深海峡湾通行方式。天科院承接的六项交通强国试点任务，悬浮隧道排在首位。

三大创新点

外媒称中国挪威是冠军竞争对手

阳志文介绍，海洋工程、桥隧工程、岩土工程、材料工程这几大领域中最难的点都集合在了悬浮隧道上。

海底悬浮隧道需要解决三大难题：一是复杂的海洋环境下如何保证隧道平稳减少晃动；二是在车辆和波流长期循环荷载下如何保证结构材料不发生疲劳破坏；三是能否在飓风浪、海啸、地震、意外撞击作用下保证结构强度，不至摧毁等问题。

2018年，中国科协发布了中国面向未来的12个重点领域60个重大科学问题和工程技术难题，悬浮隧道工程技术研究位列其中。同年，中交集团与天科院联合组建团队，进行海底悬浮隧道技术研究。

阳志文告诉红星新闻记者，全球首次水弹性整体物理模型试验是在天科院完成的，试验过程中发现了许多不一样的现象。目前，天科院的研究成果包括三大创新点：明确了复杂悬浮隧道的工作原理、构建了较为完备的试验系统与分析方法、建立了短跨悬浮隧道的总体设计方法，并提出了我国首套完整悬浮隧道设计方案。

阳志文表示，后续的研究将聚焦于深大海峡超长跨悬浮隧道的设计与分析方法，形成具有我国海峡特色的设计理论与标准体系，有关的数值分析与试验研究工作正在有序进行中。

▲波流共同作用下悬浮隧道整体水弹性试验。天科院供图

天科院副院长冯小香介绍，天科院依托悬浮隧道的研究，牵头承担了包括国家重点研发计划项目在内的多项海洋工程类国家级、省部级科研项目，研发了基于E级超算的国产化自主化试验模拟技术，形成了一系列具有基础性前瞻性的悬浮隧道设计理论体系，以及具有共性和普适性的创新技术和标准、指南等。

阳志文表示，目前世界各国对这项技术的研究还处在竞赛阶段，包括最早提出的挪威以及韩国、中国等，其中挪威计划在2035年实现“零突破”。外媒在相关报道中提到，挪威能否赢得悬浮技术竞赛的冠军，中国是竞争对手之一。

投入数千万

阶段研究成果已有所应用

说起海底悬浮隧道的科研前景，阳志文认为，海底悬浮隧道技术没有明确的突破或者落地时间规划。“即使最后没有实际项目落地，我们的研究也是非常有价值的，其中的关键科学与技术问题的突破，研究手段与方法的迭代更新和任何一项共性、普适性的科研成果，都对我们攻克相关工程技术难题大有裨益，其中一些创新技术已经在多项海洋工程中得到应用。”

据悉，2018年以来，天科院为海底悬浮隧道项目投入超过3000万自有资金，建设了悬浮隧道的实验深水水池，实现了物理模型试验测控的自动化。每年中央科研院所基本科研业务费项目，也都有面向悬浮隧道的定向支持。天科院还吸纳多部门多专业优秀科技人才联合组建了悬浮隧道研究室。

经过几年的投入，在人才培养上、理论创新上、实验模拟技术上都有突破，在海洋工程研究，包括海洋风电、波浪能等新能源研究上形成了很多衍生的应用创新成果。

天科院院长戴明新在回答红星新闻记者提问时表示，海底悬浮隧道这类面向未来、面向世界科技前沿的研究，并不能很快投入到工程应用，但它最大的好处是引领该领域相当长的一段时间里高强度投入，有方向有目标地进行系统攻关，能带来相关领域很多突破和人才的持续成长，为天科院打造国家战略科技力量持续积蓄动能。

红星新闻记者 张炎良 实习记者 刘亚洲 天津报道

编辑 何先锋 责编 邓旆光