隧桥贯通长江两岸，天堑变通途。

  上海长江隧桥正式通车之后，驱车从上海浦东五号沟进入隧桥，只需20多分钟即可到达崇明岛，彻底改变了以往进出崇明岛需“看天”出行的状况。

  总长25.5公里的上海长江隧桥，穿越极易发生流沙、管涌的长江江底，横跨长江口，构筑起了8.95公里长的世界上最大直径的盾构隧道和16.5公里长的世界最大规模公轨共面的桥梁。

  在几乎没有同类工程的先例和经验可以借鉴的情况下，上海市隧道工程轨道交通设计研究院和上海市政工程设计研究总院，依靠自主创新逐一攻克难关，用66项专利锻造出越江巨龙的钢筋铁骨，同时又怀着“为使用者设计”的理念推敲优化隧桥的每个细节，在“刚柔相济”中，创造了世界工程史上一大奇迹。

“土行孙”精准穿越长江

  建设长江隧桥，需要在长江水面之下打通7.5公里的隧道。“这可是在豆腐里打洞啊”，上海长江隧桥建设发展有限公司总经理戴晓坚说，因为上海长江口江中浅滩极不稳定，地质条件复杂，该水域江海分界，而且地层具有液化性、高流塑性和高水压等特点，极易发生流沙、管涌、振陷。因此，7.5公里隧道一次性掘进，产生了世界隧道施工史上一个新的纪录。

  此次长江隧道掘进，采用的是15.43米超大直径盾构挖掘推进，隧道横断面的面积达177平方米，相当于一套4室2厅，而高度相当于5层楼。被喻为现代“土行孙”的超大直径盾构“长江一号”和“长江二号”，是度身定制的。在开挖隧道之际，创单日最多推进26米、单月最多推进556米的超大直径盾构推进新纪录，而且上下线盾构隧道贯通偏差仅5厘米和2厘米，这是怎样一个精确度？相当于精确制导导弹的精度———盾构一次推进7.5公里，误差仅几厘米。

  戴晓坚告诉记者，为了精确到达对岸，我们采用了一种叫做基岩标的精确测量的方法，在深400米的岩石上打下基岩标，通过标体构件将其引至地面，作为测量基点，帮助盾构在土层中精确掘进。同时，形成了盾构姿态检测、盾构圆心偏差自检和盾构管片变形分析的成套系统，通过引入高精度陀螺仪并结合贯通测量垂直顶升孔投点，提高了隧道导线方位传递和长距离隧道内的轴线测量控制精度，确保了隧道单向一次掘进贯通偏差小于6cm—7cm要求，达到2cm的国际领先水平。

  采用这一技术，解决了隧道始发井和接收井之间因长距离跨江而控制点间不能通视、传统的测量手段不能满足工程与精度要求的问题，研究形成的“提高隧道横向贯通精度的方法”发明专利获授权，填补了该领域空白。

名词解释

  盾构机，简称盾构，是一种隧道掘进的专用工程机械，其横断面外形与隧道横断面外形相同，尺寸稍大，利用回旋刀具开挖，内藏排土机具，自身设有保护外壳用于暗挖隧道。

编制安全网 防患于未然

  与隧道建设同步，隧道防灾体系建设就在设计者的精心设计下孕育而出。隧道建设者在国际上首次在全比例超大直径火灾试验场地，开展了超大直径隧道防灾七大系统功能联动的全真模拟，验证了上海长江隧道工程防灾设计的可靠性，并由此建立了超大特长盾构隧道综合防灾体系，编制了上海市标准《道路隧道设计规范》，填补了国内该领域防灾设计规范的空白。同时，创新地建立了长大公轨结合隧道的综合立体疏散救援体系，提出了隧道疏散逃生的新模式。

  在细节上，大桥创建了长大公轨结合隧道的立体疏散救援体系和基于多传感器的隧道火灾预警系统，从而构建了由疏散救援、火灾预警系统等协同联动的七大系统，并通过全真、全比例超大直径隧道火灾现场试验，掌握了不同火灾工况下结构温度分布、烟气流动和火灾生成物浓度对能见度的影响等规律，并验证了疏散逃生模式、应急照明及疏散标志、火灾报警系统等七大系统联动的可靠性。

  现在，隧道内每隔25米设有一组泡沫水喷雾联用系统，发生火灾时泡沫和水的混合物可连续喷30分钟，接着喷水直到火被扑灭。长江隧道上下左右都设有逃生通道，紧急情况下人员从隧道逃生的时间不会超过25分钟。在一来一去两条隧道之间，设置了横向8条逃生通道。如果一条隧道发生险情，可以通过这8条通道迅速转移到另一条。横向连接通道宽1.8米、高2.1米，可供2个成人和1个小孩并排行走，也可同时通过2个身负救援设备的消防人员。

  为了增强驾驶员在隧道行使之际的安全系数，隧道建设者还开发出智能型通风与照明控制等技术，仅此一项就形成专利13项，可以使上海长江隧道营运交通事故发生率降低20％—30％。

  长江大桥的抗灾能力也不亚于隧道。长江大桥钻孔桩深度达108米，最大直径3米，比东海大桥、杭州湾大桥的桩径都要粗。由于地处淡咸水交融的长江口，钢管桩采用外加电流阴极保护，混凝土结构采用“高性能混凝土＋表面涂装”，有效提高了抗腐蚀能力。根据测试，长江隧桥能够抵御7级烈度的地震。在抗震设计上，按照隧、桥所处区域950年和475年一遇的标准设防，万一发生这样烈度的大地震，主桥仍能正常通行，引桥不会倒塌，并且受损的地方可以修复。桥梁承台外设有钢套箱防撞装置，既保护桥梁结构，又保护通行船只。大桥斜拉索的拉力最大可达1027吨，而设计索力达到了2400吨。斜拉索护套表面经过压花处理，可减少风力对斜拉索的颤振影响。桥面护栏采用“钢—混凝土”组合结构，可承受集装箱卡车撞击。

头顶一江水却滴水不漏

  长江隧道横穿长江口深水航道，头顶一江水，最深处的埋深达55米，这是世界级深度。在这样一个深度下，实现结构防水就是必须解决的关键问题之一。有30多年的隧道施工经验、曾参与了多条国际著名隧道工程建设的美国AECOM公司高级顾问乔治·弗格森说，在盾构推进之际，管片拼装很容易出问题，万一发生渗水现象，对工程将是致命打击。

  记者了解到，盾构机在施工之时，刀头可以安全的开挖地层，盾构每推进一段距离，后方车架上的铁臂，就抓起一块块管片，送到盾构最前方进行拼装，成为隧道永久衬砌，管片与土层之间的空隙，同步用水泥压浆填实，防止周围的地层变形和压力增加。

  因此，长江隧道这条潜游江底的巨龙就是由74710块巨大的环状管片拼装而成，每片管片的长度达到2米，每10片管片拼成一个环，长江隧道共有50万米长的拼装接缝。

  作为隧道与长江的直接接触面，隧道管片能否精确拼装，关系到安全大计，为保证每一环都能拼成完美圆形，管片的制作误差必须小于0.5毫米，上海市隧道工程隧道交通设计研究院副院长曹文宏表示，每一批管片都要进行水压验算，防水条要经过现场试验，确保在80米水深下不渗漏。设计人员为每一片管片度身定制了弹性橡胶密封垫，在接缝张开8毫米，错位6毫米的情况下，依旧能够承受104米高水压而不渗漏，它与管片外侧的膨胀止水条，内弧面的聚合物水泥嵌缝，共同构成了坚强无比的三道防线，确保了长江隧道头顶一江水，却滴水不漏。

  在施工之际，设计人员与技术人员一起攻克了“高水压江底复杂软土盾构隧道结构防水技术”、“衬砌结构设计技术”等难关，完成并形成相关专利群，可以使隧道结构寿命达到100年以上。

公路与轨道交通并驾齐驱

  为了节约资源，隧桥建设过程中又担负了一项新的任务———预留轨道空间，这无疑是一个巨大的挑战。

  在如此规模的隧桥结合工程中，增加一条轨道交通的方案，大桥设计者们以前也从未碰到，世界上也是绝无仅有，轨道应该加在哪里？

  东海大桥的主要设计者、上海长江隧桥公司副总经理过震文告诉记者，轨道交通与公路交通荷载方式大不相同，布置在同一梁面上难度很大，国内外虽然有轨道与公路共享一座大桥的例子，但大多是分为上下层运行，由于钢轨和公路桥面，在热胀冷缩的条件下伸缩度不同，桥面变形容易拉断钢轨，而钢轨的伸缩作用力传导至桥面，也会折损桥面的寿命。对于当时建了一半的大桥来说，不得不让轨道交通与公路交通并驾齐驱，于是，所有的标准都要自己摸索。

  为了解决公轨共面问题，过震文和同事们进行了一系列研究和探索。首先，基于行车安全与经济性，解决了公轨合建桥梁设计关键技术参数；其次，探明了振动机理，从理论上回答了工程界关注的悬臂板能否布置轻轨的问题；第三，提出了一种车辆—桥梁／轨道系统耦合振动分析的高性能数值方法，实现了公、轨车辆共同作用的车桥动力响应分析；第四，还系统研究了列车走行性和风速、车速、车体特征以及桥梁刚度等相互影响关系。

  经过3个多月深入研究，公轨共面方案优化出台，把原来三车道外的紧急停车道改造成轨道预留空间，放在大桥的外侧，这样一来，除了部分桩基需要加固外，已经完成的桩基都将继续使用，特别定制的大位移伸缩缝，提供了公轨共面的解决方案，大位移伸缩缝犹如一个巨大的弹簧，最大位移量达到1760毫米，不仅可以中和钢轨与公路桥面不同的热胀冷缩系数，还能承受轻轨过桥所产生的振动。

  解决公轨共面问题，相当于减少了一条轨道交通隧道，估计共节省约10亿元。

运用专利技术使隧桥实现人性化服务

  长江隧桥设计周到细致地考虑使用者的需求，巧妙地运用一系列专利技术，让隧桥工程堪称“以人为本”的典范。

  长江隧道两边侧墙上的绿、蓝两色腰带，取意于古诗名句“春来江水绿如蓝”；而绿、蓝两色的交界点恰为隧道中点，可给司机们友情提示：行车已经过半，继续谨慎驾驶。这是一条交通繁忙、特长特大的隧道，车辆行驶时排出的大量废热，会使隧道内温度升高。长江隧道在国际上率先采用了“细水雾降温”，这依靠的是“隧道喷淋（雾）降温方法”、“隧道喷淋（雾）降温结构”、“低风井的通风结构”等专利。

  在长江大桥两侧，布置有1308个高亮度LED雾灯，确保大雾天时桥上车辆安全通行，成为“全天候”通道。路灯控制系统采用智能调光技术，前半夜为全压，接近午夜时分开始降低电压，后半夜车稀人少时进一步降低，以节约能源。此外，大桥上还设有国内最先进的交通监控、健康养护系统，为日后运营提供了更多保障。