廈門翔安隧道、青島膠州灣隧道等著名工程拓寬沿海城市的發展空間；武漢、南京、上海等公路或地鐵越江隧道，讓長江天塹變通途；廣（州）深（圳）（香）港高鐵以350公里的時速穿越廣東獅子洋，長（沙）株（洲）（湘）潭鐵路穿越湘江構筑長株潭城市群和經濟帶……工程科技創新驅動著歷史車輪飛速旋轉，為人類文明進步提供了不竭動力源泉。以中國中鐵隧道集團為代表的建筑企業，不斷進行隧道掘進技術創新發展，穿越大江大河海洋，不斷突破水下與海底隧道施工禁區，拓展人類生存發展空間，正引領我國隧道科技進入穿江越洋時代。
“我國隧道建設正在從陸地向水下與海底延伸，交通變得更加高效快捷，使我國隧道科技進入穿江越洋時代，躋身國際先進行列。”著名隧道專家王夢恕院士近日表示。
隧道科技主要分為盾構法、鉆爆法和沉管法三種施工工藝。經過改革開放36年來的發展，我國工程科技從最初的跟進學習，到相互學習促進，到當前的創新超越，隧道科技的“中國夢”正越來越清晰。
盾構科技讓交通四通八達
工程科技的每一次重大突破，都會催發社會生產力的深刻變革，都會推動人類文明邁向新的更高的臺階。
盾構機是隧道掘進的一種專用工程機械，集光、機、電、液、傳感、信息技術于一體，是現代多學科交叉融合發展的產物，具有自動化程度高、節省人力、施工速度快、一次成洞、不受氣候影響、開挖時可控制地面沉降、減少對地面建筑物的影響和在水下開挖時不影響水面交通等特點，是目前國際上最先進的隧道施工裝備。
中鐵隧道集團總經理唐忠說：“國際先進施工裝備盾構機在我國的引入、自主研制、廣泛應用和創新發展，為人類開發大江大河與海底空間提供了強大的支持。”
21世紀初，我國開始大規模應用盾構機施工。談起采用盾構機下穿長江，不得不提2002年底開工的西氣東輸城陵磯長江隧道。該隧道總長2756米，其中盾構隧道長度2012米，被譽為“長江第一（輸氣）長隧”。穿越區地質圍巖較為破碎，透水性較強，有29條斷層。
專業人士都明白，盾構始發很關鍵。為了確保成功，攻關小組的技術人員先后對始發洞門密封裝置、始發基座、推力環等 8 種部件進行優化設計，最終確定始發方案分 12 步完成。為了提高管片安裝效率，技術員們聚在一起爭論得面紅耳赤，經過反復摸索，管片安裝提高了數倍，2004年10月順利實現全隧貫通。
可以說，城陵磯長江隧道修建發揮了“探路者”的作用。隨后，中鐵隧道集團承建川氣東送安慶長江隧道。川氣東送工程是國家“十一五”重大項目，是國內能源建設史上地質情況最復雜、難度最大、最具挑戰性的工程。該隧為全線重點控制性工程之一，具有諸多工程技術難點，盾構法隧道總長約2770米。
為了確保掘進精度，中鐵隧道集團堅持對導向設備進行一天兩循環的檢測，發現問題立即停機整修。技術人員在掘進過程中采取同步注漿、調配循環泥漿、刀盤保壓、壁后注漿等方法，控制地表沉降，確保了盾構機在長江流沙地層長距離掘進。2008年11月，安慶長江隧道歷時20個月竣工，并獲得2012-2013年度“國家優質工程獎”金獎。
上世紀初，孫中山先生《實業計劃》首次提出修建武漢長江隧道。2008年12月底，被譽為“萬里長江第一隧”的武漢長江隧道經過四年多建設通車試運營，圓了中華民族“隧穿長江”的百年夢想，使長江天塹變通途。
武漢長江隧道全長3.63公里，連接武昌和漢口兩個中心，7分鐘可穿越長江，大大緩解了漢口與武昌中心區的客運交通壓力。長江武漢段江底地質條件復雜，每一個施工階段，幾乎都伴隨著世界級技術難題的攻關。
唐忠介紹，“高壓進艙”是水下盾構施工面臨的重要難題。當盾構刀盤磨損或前方遇到障礙物時，需要技術人員進入盾構機前面的高壓機艙里了解情況。潛水員一般能承受3公斤的壓力，而武漢江底需要承受4.5公斤壓力。他們反復試驗，大膽探索，成功解決了這一難題。武漢長江公路隧道獲得詹天佑大獎，《復合式泥水盾構穿越長江水下軟硬不均地層隧道修建技術研究 》通過河南省科技廳鑒定，達到國際先進水平。
“急轉彎”是水下隧道施工面臨的又一道重要難題。在武漢地鐵二號線越江隧道施工中，盾構機小彎道施工極易造成盾構卡殼、管片破損甚至漏水等現象。項目科研人員讓“盾頭”和“盾尾”分離，通過精確計算，減小推力，嚴控掘進速度，最終取得成功。2012年底，武漢地鐵２號線過江隧道正式通車，開創了中國首次在長江上游砂層建地鐵連通道的新紀錄。
建設中的武漢地鐵4號線過江隧道。江底掘進時刀盤突然遭遇到卵石較多的全斷面的圓礫土層。施工人員開創性地果斷采用盾構倉內減壓的辦法，讓刀盤前方的地質變得松軟，以利于盾構繼續向前推進。“這就像刀尖上跳舞，必須把握好分寸和火候，過了就可能造成隧道漏水甚至坍塌的嚴重后果。”
武漢地鐵２號線越江盾構施工２４個月，４號線只用了１6個月，每環管片安裝時間從原來的１小時提高到現在的十幾分鐘，實現了安全、高效江底掘進。專家認為，中國越江隧道開掘技術正在大步邁向成熟。
南水北調中線被稱為人類歷史上穿越大江大河的宏大水利工程。2014年2月，“咽喉”工程穿黃隧洞開始充水試驗。穿黃隧洞長4.25千米，是南水北調工程中投資較大、施工難度最高、立交規模最大的控制工期建筑物。中鐵隧道集團攻克了諸多盾構施工難題。２０１３年１１月３０日，穿黃隧洞進出口建筑物施工完成，主體工程全面完工。
盾構機不僅用于地鐵施工，不僅能夠穿越大山，而且已經成功用于鐵路水下隧道。奪得國際項目管理大獎銀獎的廣（州）深（圳）（香）港高鐵獅子洋隧道就是典型代表，其建設標志著中國施工行業項目管理逐步與國際標準接軌，從而向具有卓越管理水平的國際項目管理標準邁進。
廣深港高速鐵路是京廣深港高速鐵路的組成部分，是珠三角城際快速軌道交通網的骨干部分,時速大陸段可達350公里。2011年12月26日，廣深段正式開通，廣州南站到深圳北站只需35分鐘。
獅子洋隧道全長10.8千米，是當時中國最深的水下隧道和首條水下鐵路特長盾構隧道，三次穿江越洋，深埋處達62米，無論長度、直徑還是時速目標值均可以與英法海峽隧道、東京灣海底隧道相較量。科研人員對子系統進行改進，故障率顯著降低，逐一攻克了600米江底裂隙發育段等12項重大危險源，逐步探索出一套高速鐵路特長水下高風險隧道盾構施工及對接技術，獲2013年度河南省科技進步獎一等獎，為我國建設類似長大水下與海底隧道建設提供了具體參數和借鑒。
在長沙，長（沙）株（洲）（湘）潭城際鐵路2013年11月成功穿越湘江。目前國內盾構過江主要采用泥水盾構，而中鐵隧道集團針對湘江復雜的地質特點，率先選擇9.34米大直徑土壓平衡盾構機。為了順利通過江底170米的礫巖與板巖不整合接觸帶，施工人員根據地質裂隙發育豐富，地層透水性強，渣土容易裹住刀具影響正常轉動的特點，嚴格控制刀具密封性、嚴格配件質量裝配工藝關，盡量避免江底換刀。建設者采取動態監控地質情況，全土壓模式掘進，采用合理的掘進參數實現刀具的最優化管理，有效控制了地表沉降，成功穿越居民區、商業區、湘江大堤、江底、銀盆嶺大橋等施工風險點。
提起采用盾構技術修建海底隧道，不得不提我國第一座采用盾構法施工的海底隧道——深圳前灣綜合過海管廊工程。該工程是深圳市“十五”規劃重大建設項目——深圳前灣友聯船廠修船基地的重要配套工程之一。隧道全長1448米，內徑2.44米。
中鐵隧道建設者逐步熟練掌握了盾構掘井最優的施工參數、沉降控制措施及泥水盾構過海技術，實現了在海底淤泥層的快速掘進，還實現了盾構機拆卸、組裝自主化， 2006年10月16日工程勝利貫通，標志著我國成功掌握海底隧道修建技術。
隨后，中鐵隧道集團承建世界單機容量最大的臺山核電站1、2號機組取水隧洞工程，每條長4330.6米，主要解決核電廠的循環冷卻水供應，是核電站建設的關鍵環節之一，成功采用海底爆破方式消除基巖突起和孤石群，獲得國家級工法，施工進度提高了3倍多，進一步拓寬盾構機的應用范圍，為今后穿越江河湖海積累了寶貴經驗。
專家認為，盾構掘進面失穩、關鍵部件失效、掘進方向失準，是三大國際公認的世界難題。中鐵隧道集團在實踐中不斷突破，不但成功攻克了這三大難題，而且成為規則的制訂者，其主編完成的《盾構法隧道施工與驗收規范》等規范已成為國家標準。
大陸首座海底隧道——廈門翔安隧道
鉆爆法傳統工藝煥發生機
鉆爆法，顧名思義，是通過鉆孔、裝藥、爆破開挖巖石的方法。這一方法早期是由人工手把釬、錘擊鑿孔，用火雷管逐個引爆單個藥包，現在則是用鑿巖臺車或多功能臺架鉆孔，應用毫秒爆破、預裂爆破及光面爆破等爆破技術。
鉆爆法在二十世紀八十年代末成功修建衡廣鐵路復線大瑤山隧道，實現了大型機械化作業，一舉將我國落后國際30年的隧道施工技術，迅速提高到當時國際先進水平。二十多年來廣泛應用與我國的隧道施工。尤其是近年來成功運用于石太、武廣、京石、合武、渝利、貴廣、云桂、滬昆等高鐵建設中，以及高速公路、水下與海底隧道新領域。
“經過持續創新和發展，再加上新的設計理念，鉆爆法這一傳統施工工藝依然煥發出生機，”中鐵隧道集團董事長丁榮富介紹，“即使在修建施工難度最大的海底隧道方面，鉆爆法依然具有自己的優勢和生命力！”
目前已投入運營4年多的廈門翔安隧道是我國大陸第一座海底隧道，雙向六車道，是廈門島第五條出入島通道，它的建成通車使廈門出入島形成了從海上到海底的全天候立體交通格局。
據交通流量分析及預測，翔安隧道2030年將達到近10萬輛/天。交通流量大，決定了翔安隧道的斷面必須更大。翔安隧道主洞隧道開挖寬13.5米、高5米，最大開挖斷面達170.7平方米，這使它一躍而成為世界上斷面最大的海底隧道之一。
廈門翔安隧道全長8.70千米，海底隧道長6.05千米，其中風化土層、透水砂層就像大片沼澤，風化深槽猶如座座陷阱，處處充滿危險。
中鐵隧道集團開創性地運用“眼睛工法”攻克了長達1118米的全強風化軟弱圍巖；采用全程超前探孔探水、滲透水壓力數值模擬計算、減震爆破等一系列新技術，成功破解了涌水、涌泥等世界級難題，創造了海底隧道施工的奇跡。該集團主持完成的《廈門翔安海底隧道建設與運營成套技術》獲2012年福建省科技進步獎一等獎。
王夢恕院士認為，廈門海底隧道對于探索適合我國國情的海底隧道建造技術，縮小與世界先進水平的差距，都將起到里程碑式的作用。
還有今年上半年正式運營的青島膠州灣海底隧道，全長7.8公里，雙向六車道，為大陸第二座海底隧道，也是世界第三長海底公路隧道，由中鐵隧道集團設計和施工。《海底隧道鉆爆法修建技術及風險控制研究》獲中國施工企業管理協會科學技術獎一等獎。
長沙，集“山水洲城”于一體，湘江攜橘子洲、傅家洲將長沙中心城區一分為二， “過江難，難過江”阻隔著人們的生活空間。“水下時代到來”，中鐵隧道集團破除經驗主義，勇于創新，打破了“一條隧道兩個口”的傳統隧道設計，首次成功將立交橋搬到了水下。
丁榮富自始至終關注隧道建設，他介紹：“該隧道攻克了不少技術難題，8次穿越湘江大堤，8次穿越斷層破碎帶，施工難度、技術含量、風險系數在目前國內水下礦山法隧道設計和建設過程中極為罕見。” 中鐵隧道集團完成的《淺埋跨海越江隧道暗挖法設計施工與風險控制技術》獲2013年河南省科技進步獎一等獎。
2012年，長沙營盤路湘江隧道通車。“水下立交”設計新理念，為解決城市交通擁堵提供了一種重要交通建設模式，不僅最大限度保護了生態環境，而且共節約用地200多畝，節省成本超過1億元。
廈門東通道翔安隧道通車
沉管技術創新開創多項第一
沉管法是國內外成熟的功法，目前我國在建或已建成的沉管法隧道共11個，中鐵隧道集團設計施工的項目占半壁江山。
中鐵隧道集團黨委書記于保林介紹，該集團沉管技術運用方面始于寧波甬江隧道，建成了廣州侖頭—生物島、生物島—大學城、浙江舟山沈家門港海底隧道等水下沉管隧道，逐步掌握了沉管隧道的設計和施工技術。
侖頭—生物島—大學城隧道作為廣州市南拓戰略的重要節點，起著關鍵的中軸樞紐作用。生物島—大學城隧道全長為1339米，在國內首次采用岸邊水下最終接頭、護岸結構采用空間立體錨索支護體系、在國內首次采用水下不擴散混凝土實現二次圍堰澆筑等，多項成果達到了國內先進水平。
中鐵隧道集團在世界上首次采用移動干塢法預制沉管隧道，成功解決了城市建設沉管法隧道場地限制、航道限制以及塢址選擇困難等問題，填補了沉管隧道建設的一項空白。在工程二期，他們在國內首次采用水下不擴散混凝土施工二次圍堰，該項工藝已獲國家專利局授權。2010年8月31日，廣州市侖頭—生物島、生物島—大學城兩座水下沉管隧道正式建成通車。
舟山市普陀區沈家門港海底隧道工程，是我國內地第一次真正意義上在海底修建的沉管隧道，北起沈家門濱港路輪渡碼頭、南至魯家峙島客運大樓，工程由沉管段、北岸段、南岸段和干塢組成。沉管段218米，隧道合計建筑長度393.9米。
據介紹，沈家門港海底隧道工程主要難點就在三節沉管的沉放與對接上。由于沈家門漁港內潮流急、潮落差也大，可施工時間很短，一個月中只有三四天可供沉管浮運、沉放、對接施工。所以，建設者一直在等待最佳“時機”。
2012年12月10日，第三根74米的沉管完成沉放與對接，這也標志著海底隧道完成了全部沉管安放與對接。經過兩年兩個月緊張施工，沈家門港海底隧道沉管通道已經貫通。該集團完成的《復雜工況條件下海底沉埋隧道綜合修建技術》通過河南省科技廳鑒定，達到國際先進水平。
目前中鐵隧道集團正在采用沉管法承建國內內河規模最大、長度最長的城市道路沉管隧道南昌紅谷隧道。該隧道干塢長559米，寬278米，設置分體式獨立干塢2個。
中鐵隧道集團在施工工藝創新的同時，不斷進行總結和推廣，其參與主編的《內河沉管法隧道設計、施工及驗收規范》正式頒布，被批準為天津市地方工程建設標準，自2013年11月1日起在天津市實施，填補了國內該工程領域標準的空白，為今后類似工程項目建設提供了依據。
水下與海底隧道發展方興未艾
當前，我國已成為世界隧道大國。專家認為，我國隧道施工水平已躋身國際先進行列，尤其是穿江越洋領域已領先國際水平。
“平步跨高山，談笑越江海，”中鐵隧道集團總工程師洪開榮認為，“數百年來遇水架橋的思維正在被打破，從大江大河甚至海底下面穿越已不再是夢想。”
長江作為母親河，已建和在建的大橋有50余座，對解決長江兩岸的交通運輸發揮了巨大的作用。但同時制約了水上運輸，造成了水資源浪費。
因此，專家們疾呼：長江是我國最重要的黃金水道，今后要慎建橋梁，多采用過江隧道方案！而且沿江沿海城市空間有限，而隧道出入口占地少、不擾民，優勢很大。因此，向地下和水下空間開發將是必然趨勢。
隨著經濟和社會的飛速發展，島與島之間、島與大陸之間、海峽之間的海底隧道連接越來越多，越來越重要。例如研究論證中的瓊州海峽隧道、渤海海峽和臺灣海峽，屬于世界級工程，關系到物資運輸儲備、國家發展戰略和領土安全，適合采用超級盾構、TBM與鉆爆法聯合施工。施工智能化、信息化和機械化技術，都需要繼續加快發展和提高。
有關專家指出，江河海洋地下工程空間開發具有廣闊的發展前景，已成為建筑業新的發展亮點。
目前，中鐵隧道集團擁有盾構機60余臺，多次成功穿越長江、黃河、珠江等大江大河，攻克了海底花崗巖極度軟弱不均地層、高水壓進倉作業、長距離掘進對接等世界級難題，不斷刷新國內甚至世界記錄。他們不但總結出適宜水下大直徑盾構施工計算模型，前瞻性地進行盾構前沿科技研究，而且引領我國隧道施工進入穿江越洋時代，走在了國際盾構科技及產業化前沿。
“人在地上走，車在地下行。江河湖海任我游，島峽相連新大陸。這是中隧隧道集團的夢想，也是隧道科技未來使命之所在。”洪開榮說。
