導語：2018年，中國科協發布了我國面向未來的12個重點領域60個重大科學問題和工程技術難題，懸浮隧道工程技術研究位列其中。當前我國和世界對水中懸浮隧道的研究處于同一起步水平線。從交通大國向交通強國邁進，所謂“強國”更多的是體現科技引領能力——世界交通運輸大會執委會主席、中國公路學會理事長翁孟勇認為，高質量的本質內涵就是科技，及其在社會經濟發展中的貢獻與作用。在WTC2023舉辦的“第二屆水中懸浮隧道科技論壇”上，翁孟勇勉勵與會科技工作者，我們應該在水中懸浮隧道研究方面的原創技術、理論創新和技術創新實現引領，這是真正向世界貢獻中國智慧。

21世紀最具競爭力的跨海交通結構形式

灣區是一種重要的濱海經濟形態，是國際經濟版圖的突出亮點。比如國際知名的紐約灣區、舊金山灣區、東京灣區等，經濟結構開放，資源配置能力高效，國際交往網絡發達，具有引領創新、聚集輻射的核心功能，已成為帶動全球經濟發展的重要增長極和引領技術變革的領頭羊。

我國大灣區經濟時代已經來臨，加快發展尤為重要。在灣區的建設中，便利、高效的交通是一個重要的前提和基礎條件。灣區由海灣、港灣、鄰近島嶼等共同組成，其特殊的地形地質條件和經濟發展需求，對跨海交通的規劃設計和建設提出了更高的要求。

灣區的跨海交通方式，當前主流的建設形式是橋梁和沉管隧道。同時，當前還有一種被世界交通業界學界廣泛關注、研究的第三種交通結構形式——水中懸浮隧道（Submerged Floating Tunnel，SFT）。它的提出，為長深水域傳統大跨度橋梁和隧道無法解決的難題，提供了新的解決思路。與一般的海底隧道不同，懸浮隧道不埋置在海床底下，而是通過錨固力平衡自身重力與浮力懸浮在水中的管狀隧道。相較于橋梁和海底隧道，水中懸浮隧道都具有一定的優勢。一是它不受跨度和水深的限制。當水深超過1公里或寬度超過5公里時，人類掌握的現有工程方案將很難跨越，而水中懸浮隧道可建在長跨度、水位深、陡峭的地方。二是水中懸浮隧道不受極端天氣影響，對兩岸地貌影響小。三是一旦技術成熟，它具有造價優勢，單位長度的造價不隨跨度的增加而增加。所以，水中懸浮隧道被公認為21世紀最具競爭力的跨海交通結構形式。

諸多技術難題需要攻克

水中懸浮隧道雖然早就有了設想，但目前還沒有工程實踐，因為它存在很多難題。本屆論壇上，中外專家就當前水中懸浮隧道的科學研究和技術實踐進行了交流探討。

可以采取什么樣的斷面形式？水中懸浮隧道斷面形式有圓形、橢圓形、菱形等，它們各有優點。公路隧道國家工程研究中心研究員、招商局重慶交通科研設計院有限公司隧道與地下工程研究院院長助理李科介紹，從斷面水動力特性以及公鐵兩用懸浮隧道的空間利用率來看，橢圓斷面形式更有優勢。長安大學副教授羅剛等專家，對懸浮隧道水下外部爆炸進行了研究，針對圓形、橢圓形和方形斷面的隧道進行了大量的試驗和分析，得出的結論是圓形隧道抗爆炸能力最強，橢圓形次之，方形最差。天津大學教授徐萬海及其團隊，對懸浮隧道的災變機理進行了研究。他們通過數值研究分析發現，在撞擊荷載作用下，橢圓形截面管體位移最大，四邊形截面管體位移最小，八角形塑性應變較小。

可以采取什么樣的錨固形式？紹興文理學院講師楊贏介紹，根據錨固系統的不同，懸浮隧道的錨固形式大致有錨索、浮筒和墩柱式三種。其中除了墩柱式，另外兩種都是柔性的形式。錨索對基礎的要求相對簡單一些，是目前研究的熱點。而錨固基礎形式也有很多種，包括重力錨、吸力錨、樁錨、板錨、法向承力錨、魚雷錨等。交通運輸部天津水運工程科學研究院助理研究員羅基偉介紹，他們團隊對比了不同錨固基礎的適用地質條件、承載力范圍和破壞模式，以及經濟性等相關因素，發現吸力錨具有優異的承載性能和適用性廣等優點，可以用于深海和淺海。同時，吸力錨結構自重比較小，方便制作安裝和運輸，與傳統的重力錨相比它的成本比較低廉，特別是在深水施工的情況下，吸力錨的成本可顯著降低。

可以采取什么樣的方式進行減振？懸浮隧道在運營過程中會受到波浪、水流等作用，可能發生共振現象，這對結構的安全非常不利。廣西大學副教授巫志文及其團隊，創新性地提出了基于剛桁架增強的雙管或多管懸浮隧道方案，經水槽試驗、數值模擬分析發現抑振效果良好。巫志文團隊還從減少外激勵荷載的角度，提出一種“上部浮箱+下部多孔介質”的組合抑振裝置，它可以利用浮體的運動阻止波浪傳播，并使波浪破碎，注水之后形成振動力學的阻尼器，下部多孔介質起到擾流作用，可對懸浮隧道起到較好的抑振作用?？刹豢梢韵駱蛄簻p振那樣安裝TMD來減振？紹興文理學院講師楊贏進行了研究，認為TMD對移動簡諧荷載作用下的懸浮隧道管體具有較好的減振效果，并建議安裝分布式TMD以擴大減振范圍。

應該如何開展設計工作？懸浮隧道還屬于新生事物，世界上還沒有真正建成一座懸浮隧道。如何開展懸浮隧道的設計工作？李科從結構形式、截面、錨索、錨固基礎等方面開展了懸浮隧道的設計研究工作，并重點介紹了在接頭這一關鍵結構方面的設計探索。李科介紹，懸浮隧道當前還缺乏系統的設計理論與體系，亟待突破。

對于當前的研究，國內很多高校和研究機構都在進行。浙江大學教授項貽強指出，隨著研究的深入，他發現懸浮隧道結構理論的問題非常復雜。他認為，試驗裝備必須上臺階、上水平，同時還應加強國內、國際的合作，持續加快推進研究進展。徐萬海認為，對于水中懸浮隧道這種面向未來的重大科學問題和工程技術難題，希望國家或者工程層面有一個頂層設計來統籌，引導大家做不同方向的研究，避免重復性研究。同時，他希望國內相關機構之間能建立共享數據、共享成果的平臺，整體整合我國科技工作者的體量和水平，為后續研究提供有價值的基礎支撐。徐萬海同時建議，想要突破在理論和試驗層面的難題，可以搭建模型試驗平臺或實物平臺，使實驗逐漸走向工程實踐，進而進一步推動實驗進步。

走向工程實踐應從當下開始

世界進行水中懸浮隧道的研究已經有幾十年時間了，我國的研究也有20余年。公路隧道國家工程研究中心主任、招商局重慶交通科研設計院有限公司隧道研究院院長丁浩表示，我國與國際研究處于同一起步階段與水平線上。當前，最要緊的工作是要實現工程落地——本屆論壇上，與會專家學者對水中懸浮隧道的發展，都認為有一個最為關心，且認為最為緊迫的問題，就是研究需要加快，工程實踐應該盡早落地。公路隧道國家工程研究中心計劃從易到難，先從建設一座人行的水中懸浮隧道開始探索，進而把理論探索逐漸推向工程化。大連理工大學教授任冰認為，應該結合海洋環境的實際，結合未來需求實際，加快把實驗成果盡快落地，這對后期的研究和工程應用會更加有利。

建設水中懸浮隧道要考慮的關鍵問題，以及衡量該項工程技術的先進性在哪里？意大利那不勒斯費德里科二世大學副教授Beatrice Faggiano認為，安全是第一位的，第二是工業化，即智能化建造，第三是造價要合理，第四是要環保。

從已建成的項目可以挖掘、總結對未來工程的指導。徐萬海認為，懸浮隧道特別是錨索懸浮隧道是一種海洋工程的結構物，很多技術都可以借鑒海工領域成熟的技術。我國深海能源鉆探平臺技術很成熟，有很多可以借鑒的地方。而懸浮隧道最大的問題是技術性、經濟性、安全性和行車舒適性，多個體系怎么樣有機結合在一起實現有機協調，是最重要的。

港珠澳大橋在建設過程中創新性地解決了很多世界性難題。港珠澳大橋建設功臣、中交公路規劃設計院有限公司隧道與地下工程部經理呂勇剛談到，從沉管到懸浮，最重要的是把懸浮變成工程的實踐，可以從沉管的建設上挖掘一些懸浮隧道的理論及建設經驗。在港珠澳大橋沉管隧道的研究過程當中，后期大量的研究焦點和重點集中在怎樣實現協調上，比如剛度的協調，結構和基礎互相之間怎樣充分結合成為有機的整體，用最小的代價建造工程等。呂勇剛同時談到，從工程建設的總體來看，不要等到所有的問題研究、解決了才推進這項工作，在總體安全可控的前提下，可以邊實施、邊研究、邊解決，實踐當中才能找到真正需要解決的問題。這為懸浮隧道后期的研究和建設提了一個醒，即注意協調，強調各種系統之間的協調作用，避免很多實驗圍繞單一因素開展。