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摘要：城市轨道交通作为城市骨干交通体系一般设置于在城市主城区，随着城市化进程的加速，城市中心区域的不断扩张，一些跨江跨海城市逐渐开始以强化城市两岸联系，大力开发城市外围组团的模式加快城市建设，减轻中央城区压力，轨道交通做为大运量，快速化的公共交通工具首当其冲成为联系两岸的重要交通工具。因此，一些沿江沿海城市的轨道交通线路均出现了一些长距离的越江越海线路，如青岛、上海、南京、武汉等城市，此类工程随着各城市轨道交通工程网络的进一步加密，必将经常出现。本文结合国内一些城市的越海越江隧道设计，对探讨长距离越海工程中线路选线应注意的几方面问题展开探讨。
关键字：越海 ，隧道 ，线路设计
Abstract: urban rail traffic as a city traffic system set in general backbone in the city zone, with the acceleration of urbanization, the city center expansion of the area, some river-crossing sea-crossing city gradually began to enhance the city to cross-strait contact, and energetically develop outside the cities of the urban construction group mode to speed up, reduce the pressure of the central city, rail traffic as a big traffic volume and quickly public transport the brunt become on both sides of the contact and important vehicle. Therefore, some coastal cities along the rail transit lines of all appeared of some of the more so long distance sea route, such as Qingdao, Shanghai, nanjing, wuhan and other cities, such as the project of urban rail transit engineering network further encryption, will often appear. This paper with the some of the city's more sea roas tunnel design, to explore the long distance sea engineering line should be paid attention to in several aspects of the location discusses problems.
Key words: the sea, tunnel, the line design
中图分类号： U456文献标识码：A 文章编号
0. 引言
随着我国城市化进程的加快，轨道交通越来越成为城市公共交通体不可或缺的组成部分。轨道交通一般设置在中央主城区，随着城市区域进一步扩张，一些沿江沿海城市开始以轨道交通为引导大力加快城厢结合带的城镇化建设。越江越海的公路、铁路隧道开始屡见不鲜，现已贯通的越江越海隧道的城市有青岛、上海、南京、武汉、厦门、香港等城市。
轨道交通工程的跨海隧道由于其工程特殊性，需众多专业协同合作，线路专业作为前期专业，应站在较高的层面平衡诸多专业的相互关系，对整个工程的风险、投资及运营条件有较全面的把控。因此，线路方案的好坏直接关系到工程的后续设计。本文结合国内几个城市的越海隧道的建设经验，对选线的相关因素作了较为详细的阐述，旨在探讨长距离越海工程中线路选线时应考虑的几方面因素，并总结出几条应当遵循的原则谨供同业人员参考。
1. 越海线路设计的三大原则
在轨道交通的长距离隧道越海选线工程设计中，线路方案直接关系到整个工程的成败、工程造价的高低以及运营后的经济效益等。因此，在线路方案设计之初就因考虑到诸如地质条件、城市规划、工程投资等多方面的因素，进行多方案的比选后，最终确定一条综合条件最佳的线路方案。鉴于上述原因，笔者认为越海地段的线路方案选择首先应遵循以下三方面的原则：
原则一：工程地质条件与城市规划并重
众所周知，线路选线的首要依据是地质条件，海底的地质受到海水、潮汐、板块扩张等因素的干扰，其地质条件更为复杂。线路设计时首先应着重分析该段海床区域的成因。我国近海地区均为大陆架地形地貌，一般城市隧道可能穿越的区域根据地质情况主要有以下几种类型：
图 1大洋海底地形地貌示意图
一种是陆地平原地带大陆区域的自然延伸，如图中的A区域，此种条件下形成的海床较浅，地形也较为平缓，如我国的渤海湾地区，平均坡度仅为0′28″，平均水深仅18m，根据周边地势情况会存在厚度不均的淤泥质和粘性土层，隧道一般可选择海床相对较浅的区域敷设。
第二种情况位于平原地区的江河入海口，如图中的B区域，该区域系江河冲积性平原形成的海口，海床断面形成一定深度的峡谷和冲沟，经由江河上游带来的泥沙在此沉积，故一般存在较厚的泥沙淤积层，并且经过长期的沉淀其压实度相对较密实，孔隙水较丰富，粘性土渗透性较高。下伏岩层普遍埋深较大，隧道穿越层主要位于淤泥质粘性土层或中、强风化岩层，
第三种情况位于丘陵地区海岸沿线，如图中C区域所示，该区域地质活动频繁，由于受到大洋板块的挤压和冲撞，地貌以褶皱多山为主，海底存在较多的火山和岛屿，下伏基岩层埋深较浅，但地形和地质条件极为复杂，较为典型的地域在我国东南部和南部区域，如厦门、台湾海峡等。由于造山运动和火山喷发形成的岩层面起伏较大，背斜顶部裂隙的风化程度各异，存在深度不一的裂隙，称为风化槽，是隧道施工的风险源之一。该区域存在一定断层的可能性较大。
根据上述介绍，我们对几种海床的地质条件情况有了初步的了解，接下来就要根据城市规划的需求结合地质条件来进行线位的选择。目前结合轨道交通建设的城市规划主要是以TOD（公共交通引导开发）为代表的新城市主义发展模式以及SOD（服务引导开发）和IOD（产业引导开发）的发展模式。
TOD（Transit-Oriented Development）是以大运量的交通工具站点为中心，以5~10分钟步行距离为半径向四周辐射的建设发展模式，是自上世纪90年代后受到广泛认可城市发展模式，它可以与传统的SOD（Service-Oriented Development）或IOD（Industry-Oriented Development）发展模式相结合，轨道交通采用哪種模式，差异只是获得客流效益时机的远近之分，而最终效益的体现都表现在客流效益。因此在考虑城市规划时，首先需要明确海岸两端的城市区域的发展程度、规划用地性质和现状，轨道交通其根本立足点是公共交通服务，因此决定其选线的一个重要原则是选择有成熟客流区或规划存在较大客流的区域做为主要依托。
因此，当城市规划对线路走向与地质条件对选线的要求有一定冲突时，则应当根据实际情况进行投资、效益、规划需求、工程风险等方面的多方案比选。笔者根据一些城市的越江及越海选线方案罗列了以下几种地质条件与规划存在冲突的情况：
表1长距离越海隧道地质条件与城市规划的协调性
跨海段两岸城
市规划条件
拟穿越地
段地质条件 两岸均为规划新区，用地性质可调 一岸为既有主城区，另一岸为有待开发的城市新区 两岸沿线均有较发达的商圈和密集的居住区，但属规划计划改造的旧城区 两岸有较发达的商业和经济圈或者较密集的居住区，均属城市新开发不久的主城区
很差，存在活动速率较高的断层（>0.2cm/年），并时常伴有次生地质灾害 跨海段选址改迁 跨海段选址改迁 可论证桥梁方式跨海 可论证桥梁方式跨海
差，存在中等活动速率的断层（0.01~0.2cm/年），且基岩面埋深大，岩性变化大 跨海段选址改迁 跨海段选址改迁 结合旧城改造采用桥梁方式跨海 宜采用桥梁方式跨海
较差，基岩面埋深大，覆盖层为透水性大的粗砂层，岩面起伏大，岩性变化大，且节理以张性为主； 建议采用结合景观与规划建设优先选用桥梁方式跨海 线路宜进行多方案论证比选，兼顾两岸规划与地质条件 结合旧城改造时宜采用桥梁方式跨海，如采用隧道应有隧道与桥梁的比选 有条件时应采用桥梁方式跨海，如可采用隧道方案应当绕避断层或有切实可行的规避风险方案
一般，基岩面埋深大，覆盖层厚度均匀，存在较厚的不透水层，岩面较平稳，无断层或活动速率<0.01cm/年； 建议采用结合景观与规划建设优先选用桥梁方式跨海 线路宜进行多方案论证比选，兼顾两岸规划与地质条件 结合旧城改造时宜采用桥梁方式跨海，应有隧道与桥梁的比选 有条件时应采用桥梁方式跨海，如可采用隧道方案应当绕避断层或有切实可行的规避风险方案
较好，基岩面埋深较浅，岩面存在一定起伏，大部分风化槽深度较浅，且宽度不大； 应有隧道与桥梁跨海方式的比选论证 可选用多种隧道结构方案，进行多方案论证 采用隧道时线位与规划的协调应有多方案比选论证 可采用隧道方案，但应当有多线位比选方案，并有切实可行的规避风险计划
良好，基岩面埋深较浅，无活动断层，岩面平稳，岩性均匀，岩层主应力为压应力，节理以闭性为主； 应有隧道与桥梁跨海并结合线位的多方案的比选论证 可选用多种隧道结构方案结合线位方案，进行多方案论证 可选用多种隧道结构方案，进行多方案论证 可选用多种隧道结构方案，进行多方案论证
原则二：平面线型应顺畅，越海区段尽可能短
在海岸两端的路径既定的情况下，线路越海区域线形应尽可能采用直线，水下区域尽可能短，避免在该区段内展线，主要因为海底隧道埋深大，工程风险也随之增大，且工程造价高，任何形式地展线和平面绕避都应经过工程投资及风险的详细论证和比选。
图 2某城市越海段线路比选方案示意图
部分城市越海区段局部地段海床较浅，或存在出露海面的岛屿，考虑到隧道的防灾及通风的需求，可以在条件适当时选择经过岛屿并在其上设区间风井供通风及防灾使用，但宜根据现场具体的展线条件进行分析，同时需结合隧道长度、运营需求，结构断面要求以及区间内的通风和防灾形式进行综合考虑。上图为某城市的跨海段线路的平面方案比选，方案二和方案三较方案一短0.9~1.1km，按17万元/双延米的指标计算，可节约1.5~1.9亿的工程造价。而且方案二和方案三可利用海中的岛屿设置通风竖井，有条件设置结构断面较小的纵向通风系统，从而降低工程造价。
原则三：隧道选线应与隧道工法结合考虑
结合国内外的主要海底隧道工法实施案例，主要分为矿山法和全断面隧道掘进法，后者根据掘进机械的不同，可分为在破碎软岩和土体中的掘進法，即我们传统意义上的盾构法和在高强度硬岩中掘进的工法，即TBM工法等。
矿山法（mine tunnelling method）又称钻爆法，属暗挖法的一种，用开挖地下坑道的作业方式修建隧道的施工方法，根据其断面大小可分为单洞双线的断面和单洞单线断面两种。相对而言，断面较小的工程方案其工程风险也相对较小。
盾构法（shielding method）是一种在盾构机体保护下由前方刀盘切削土体在破碎岩层或土层中掘进隧洞的一种暗挖工法，根据盾构机的大小分为单洞双线（D=12m盾构机）和单洞单线（D=6.4m盾构机）两种断面尺寸。由于有盾构机体的保护以及掘进风险的程序化管控，其风险相对矿山法要小很多。
TBM工法从某种意义上也是一种盾构法，现代的掘岩机也有护盾，关键区别在于本工法用于在埋深较深的微风化或基岩岩层中掘进，工程风险较小，但由于岩层埋深一般较深，因此一般不太适宜于平原城市轨道交通工程的施工，且由于其机械直径较大，用于城市轨道交通设计时，一般为单洞双线大断面一次成型。
在纵断面布置时，则应根据隧道的工法选择不同的地层和埋深穿越，一般来讲，采用盾构机的法施工时，主要用于基岩层埋深较大，覆盖层较厚且下伏基岩面起伏不大的地层，区间隧道区间宜埋设于较厚的不透水粘性土层底部和中、强风化岩层，岩层强度不宜大于80Mpa，纵断面设计时，同时应保证上方有1~1.5倍洞径的覆土厚度。
采用矿山法时，常用于岩层埋深相对较浅的地段，基岩面起伏较大并难于控制的情况，如造山运动形成的峡谷性隧道，在同一水平层面可能连续遇到多种不同的岩层，这种情况下的隧道埋深除应满足1倍洞径外，还宜根据地质情况适当加深，因此类环境下的透水性风化槽较多，风化槽深浅不一，但如果较多的风化槽切入隧道断面，不但会导致施工时风险成倍增大，而且会给运营过程带来相当的困扰。
TBM硬岩掘进工法国内主要用于山岭隧道施工，尚无在海底隧道中掘进的先例。该工法在挪威在水下公路隧道以及海底油气井通道中使用较为广泛，目前挪威已建成的海底隧道大约有40多条，用于海底油气开采的隧道埋深多在数百米。
如区间埋深处的地质条件经探明以微风化或基岩为主，且隧道长度较长，可考虑在场地等其它条件合适的情况下优先采用TBM工法。
2. 其它相关因素
线路专业设计涉及到全线许多专业，因此在选线初期即应当兼顾诸多专业的需求，并考虑到各方面因素的需求，笔者将目前长距离隧道设计应考虑到的一些主要因素罗列如下：
1）通风方式与通风井的布置
长距离海底隧道应有良好的通风设施，以便将隧道区间的供有害气体和车辆热量排出，维持良好的工作条件，并在火灾发生时做好防排烟以保证运营安全。目前机械式的隧道通风方式主要分为纵向通风、横向、半横向通风以及组合式通风。
半横向及横向通风方式需在隧道顶部设置独立于隧道行车区间的通风管廊，受隧道断面大小限制，一般在单洞双线的大断面中方有条件设置。传统的纵向通风方式则是直接利用隧道区间做为风道，通过竖井或斜井与外界环境相连通。通过上述横向与纵向相互组合的通风方式近来在长距离隧道交通中也较为多见。轨道交通在选择通风方式时应综合结构断面形式和通风方式的需求。
图 3横向及半横向通风示意图
图 4纵向通风示意图
较长的越海越江隧道一般均需设置中间风井，其设置形式多样，位置宜根据行车间隔布置，一般位于长距离隧道中部。轨道交通一般要求在同一区间有可能行驶两列或多列车时设置中央风井，一方面可减少活塞风的压力，一方面在发生火灾时便于逃生和防排烟。轨道交通的风井一般采用竖井形式，竖井口部设于地面，图为武汉地铁2号线越江隧道汉口端风井。
图 5武汉地铁2号线越江隧道风井
越海越江隧道线路中部如遇有海中岛屿或浅滩，在线路长度增加不长的情况下可以考虑经由其中部设置通风井的可能性，较区间两岸设风井的方案可以减少一座风井。具体情况还需结合通风方式和隧道长度以及地形情况综合决定。
2）车站的布置
轨道交通是服务于城市交通的，这就决定越海隧道两端的车站需根据城市规划确定，一般不会离岸线太远。这就给隧道的埋深带来一定的难度。
车站宜在线路根据地质条件确定埋深以及坡度后，确定适宜的车站站位，必要时可与规划结合，利用城市綜合体的开发，适当加大车站埋深，减小心理高差。
考虑到一般越海隧道两端在越海隧道发生故障里可能会形成自行交路，两端车站在靠近海域端部会根据条件设置故障车待避线或单渡线以利车辆折返。在坡度较为紧张的情况下，可考虑设站前单渡线来缓解。
工可或总体设计时，最大纵坡取值不宜过大，可取在26‰左右，以便为后期调整提供足够的空间。
3）断层及风化槽的处理
海底地形较为复杂，在岩层埋深较浅的海床面，一般存在大量的透水性风化槽，此类风化槽系岩层采拉应力产生劈裂性节理，并经过长年的风化侵蚀，形成一定破碎带，并被砂砾或土层填实，存在贯通性的裂隙水，其深度深浅不一，最深处可达百米。
隧道初步设计时应根据地质勘察情况，在地形形成沟谷的中央，风化槽明显较多的段落，适当增加纵断面埋深。
考虑到隧道无法完全避让所有风化槽，在施工时可采用一定的处理措施，例如采用高压注浆处理。如遇风化槽透水严重，一定要采用防排结合的方案处理，切忌单一的采用抽排水处理措施，仅考虑施工期间排水需求，一旦形成较大的贯通水道，将会对运营时期带来巨大的安全隐患和困扰。
4）主航道下锚区的处理
线路设计时，应与当地航务局沟通，了解水域航线范围，下锚区域，线路在选线时适当避让，在主航道区域线路适当增加埋深，防止不明情况的船舶在隧道上方下锚对隧道造成严重的损害。
3. 结论
综上所述，由于越海段复杂的地质条件以及水下地质勘察工作存在较大的困难，工程设计时应当对越江越海段线路单独编制专题报告。
1）报告首先应当结合城市规划条件加强对沿线及周边地区的地质勘察，从较广地范围和层面上认识该片区的地质状况，并对沿线地质条件的优劣做出充分的判断。
2）线路平面设计时在有充分地质勘察成果的依据上，尽可能地与规划协调，提供线路平面和纵断面的多方案比选，力求最大化地平衡规划需求、地质条件与工程结构之间的矛盾。
3）结合与线路相关的因素，形成专业完整、方案缜密的设计报告，做为下阶段深化设计的主要依据。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键字：越海 ，隧道 ，线路设计
Abstract: urban rail traffic as a city traffic system set in general backbone in the city zone, with the acceleration of urbanization, the city center expansion of the area, some river-crossing sea-crossing city gradually began to enhance the city to cross-strait contact, and energetically develop outside the cities of the urban construction group mode to speed up, reduce the pressure of the central city, rail traffic as a big traffic volume and quickly public transport the brunt become on both sides of the contact and important vehicle. Therefore, some coastal cities along the rail transit lines of all appeared of some of the more so long distance sea route, such as Qingdao, Shanghai, nanjing, wuhan and other cities, such as the project of urban rail transit engineering network further encryption, will often appear. This paper with the some of the city's more sea roas tunnel design, to explore the long distance sea engineering line should be paid attention to in several aspects of the location discusses problems.
Key words: the sea, tunnel, the line design
中图分类号： U456文献标识码：A 文章编号
0. 引言
随着我国城市化进程的加快，轨道交通越来越成为城市公共交通体不可或缺的组成部分。轨道交通一般设置在中央主城区，随着城市区域进一步扩张，一些沿江沿海城市开始以轨道交通为引导大力加快城厢结合带的城镇化建设。越江越海的公路、铁路隧道开始屡见不鲜，现已贯通的越江越海隧道的城市有青岛、上海、南京、武汉、厦门、香港等城市。
轨道交通工程的跨海隧道由于其工程特殊性，需众多专业协同合作，线路专业作为前期专业，应站在较高的层面平衡诸多专业的相互关系，对整个工程的风险、投资及运营条件有较全面的把控。因此，线路方案的好坏直接关系到工程的后续设计。本文结合国内几个城市的越海隧道的建设经验，对选线的相关因素作了较为详细的阐述，旨在探讨长距离越海工程中线路选线时应考虑的几方面因素，并总结出几条应当遵循的原则谨供同业人员参考。
1. 越海线路设计的三大原则
在轨道交通的长距离隧道越海选线工程设计中，线路方案直接关系到整个工程的成败、工程造价的高低以及运营后的经济效益等。因此，在线路方案设计之初就因考虑到诸如地质条件、城市规划、工程投资等多方面的因素，进行多方案的比选后，最终确定一条综合条件最佳的线路方案。鉴于上述原因，笔者认为越海地段的线路方案选择首先应遵循以下三方面的原则：
原则一：工程地质条件与城市规划并重
众所周知，线路选线的首要依据是地质条件，海底的地质受到海水、潮汐、板块扩张等因素的干扰，其地质条件更为复杂。线路设计时首先应着重分析该段海床区域的成因。我国近海地区均为大陆架地形地貌，一般城市隧道可能穿越的区域根据地质情况主要有以下几种类型：
图 1大洋海底地形地貌示意图
一种是陆地平原地带大陆区域的自然延伸，如图中的A区域，此种条件下形成的海床较浅，地形也较为平缓，如我国的渤海湾地区，平均坡度仅为0′28″，平均水深仅18m，根据周边地势情况会存在厚度不均的淤泥质和粘性土层，隧道一般可选择海床相对较浅的区域敷设。
第二种情况位于平原地区的江河入海口，如图中的B区域，该区域系江河冲积性平原形成的海口，海床断面形成一定深度的峡谷和冲沟，经由江河上游带来的泥沙在此沉积，故一般存在较厚的泥沙淤积层，并且经过长期的沉淀其压实度相对较密实，孔隙水较丰富，粘性土渗透性较高。下伏岩层普遍埋深较大，隧道穿越层主要位于淤泥质粘性土层或中、强风化岩层，
第三种情况位于丘陵地区海岸沿线，如图中C区域所示，该区域地质活动频繁，由于受到大洋板块的挤压和冲撞，地貌以褶皱多山为主，海底存在较多的火山和岛屿，下伏基岩层埋深较浅，但地形和地质条件极为复杂，较为典型的地域在我国东南部和南部区域，如厦门、台湾海峡等。由于造山运动和火山喷发形成的岩层面起伏较大，背斜顶部裂隙的风化程度各异，存在深度不一的裂隙，称为风化槽，是隧道施工的风险源之一。该区域存在一定断层的可能性较大。
根据上述介绍，我们对几种海床的地质条件情况有了初步的了解，接下来就要根据城市规划的需求结合地质条件来进行线位的选择。目前结合轨道交通建设的城市规划主要是以TOD（公共交通引导开发）为代表的新城市主义发展模式以及SOD（服务引导开发）和IOD（产业引导开发）的发展模式。
TOD（Transit-Oriented Development）是以大运量的交通工具站点为中心，以5~10分钟步行距离为半径向四周辐射的建设发展模式，是自上世纪90年代后受到广泛认可城市发展模式，它可以与传统的SOD（Service-Oriented Development）或IOD（Industry-Oriented Development）发展模式相结合，轨道交通采用哪種模式，差异只是获得客流效益时机的远近之分，而最终效益的体现都表现在客流效益。因此在考虑城市规划时，首先需要明确海岸两端的城市区域的发展程度、规划用地性质和现状，轨道交通其根本立足点是公共交通服务，因此决定其选线的一个重要原则是选择有成熟客流区或规划存在较大客流的区域做为主要依托。
因此，当城市规划对线路走向与地质条件对选线的要求有一定冲突时，则应当根据实际情况进行投资、效益、规划需求、工程风险等方面的多方案比选。笔者根据一些城市的越江及越海选线方案罗列了以下几种地质条件与规划存在冲突的情况：
表1长距离越海隧道地质条件与城市规划的协调性
跨海段两岸城
市规划条件
拟穿越地
段地质条件 两岸均为规划新区，用地性质可调 一岸为既有主城区，另一岸为有待开发的城市新区 两岸沿线均有较发达的商圈和密集的居住区，但属规划计划改造的旧城区 两岸有较发达的商业和经济圈或者较密集的居住区，均属城市新开发不久的主城区
很差，存在活动速率较高的断层（>0.2cm/年），并时常伴有次生地质灾害 跨海段选址改迁 跨海段选址改迁 可论证桥梁方式跨海 可论证桥梁方式跨海
差，存在中等活动速率的断层（0.01~0.2cm/年），且基岩面埋深大，岩性变化大 跨海段选址改迁 跨海段选址改迁 结合旧城改造采用桥梁方式跨海 宜采用桥梁方式跨海
较差，基岩面埋深大，覆盖层为透水性大的粗砂层，岩面起伏大，岩性变化大，且节理以张性为主； 建议采用结合景观与规划建设优先选用桥梁方式跨海 线路宜进行多方案论证比选，兼顾两岸规划与地质条件 结合旧城改造时宜采用桥梁方式跨海，如采用隧道应有隧道与桥梁的比选 有条件时应采用桥梁方式跨海，如可采用隧道方案应当绕避断层或有切实可行的规避风险方案
一般，基岩面埋深大，覆盖层厚度均匀，存在较厚的不透水层，岩面较平稳，无断层或活动速率<0.01cm/年； 建议采用结合景观与规划建设优先选用桥梁方式跨海 线路宜进行多方案论证比选，兼顾两岸规划与地质条件 结合旧城改造时宜采用桥梁方式跨海，应有隧道与桥梁的比选 有条件时应采用桥梁方式跨海，如可采用隧道方案应当绕避断层或有切实可行的规避风险方案
较好，基岩面埋深较浅，岩面存在一定起伏，大部分风化槽深度较浅，且宽度不大； 应有隧道与桥梁跨海方式的比选论证 可选用多种隧道结构方案，进行多方案论证 采用隧道时线位与规划的协调应有多方案比选论证 可采用隧道方案，但应当有多线位比选方案，并有切实可行的规避风险计划
良好，基岩面埋深较浅，无活动断层，岩面平稳，岩性均匀，岩层主应力为压应力，节理以闭性为主； 应有隧道与桥梁跨海并结合线位的多方案的比选论证 可选用多种隧道结构方案结合线位方案，进行多方案论证 可选用多种隧道结构方案，进行多方案论证 可选用多种隧道结构方案，进行多方案论证
原则二：平面线型应顺畅，越海区段尽可能短
在海岸两端的路径既定的情况下，线路越海区域线形应尽可能采用直线，水下区域尽可能短，避免在该区段内展线，主要因为海底隧道埋深大，工程风险也随之增大，且工程造价高，任何形式地展线和平面绕避都应经过工程投资及风险的详细论证和比选。
图 2某城市越海段线路比选方案示意图
部分城市越海区段局部地段海床较浅，或存在出露海面的岛屿，考虑到隧道的防灾及通风的需求，可以在条件适当时选择经过岛屿并在其上设区间风井供通风及防灾使用，但宜根据现场具体的展线条件进行分析，同时需结合隧道长度、运营需求，结构断面要求以及区间内的通风和防灾形式进行综合考虑。上图为某城市的跨海段线路的平面方案比选，方案二和方案三较方案一短0.9~1.1km，按17万元/双延米的指标计算，可节约1.5~1.9亿的工程造价。而且方案二和方案三可利用海中的岛屿设置通风竖井，有条件设置结构断面较小的纵向通风系统，从而降低工程造价。
原则三：隧道选线应与隧道工法结合考虑
结合国内外的主要海底隧道工法实施案例，主要分为矿山法和全断面隧道掘进法，后者根据掘进机械的不同，可分为在破碎软岩和土体中的掘進法，即我们传统意义上的盾构法和在高强度硬岩中掘进的工法，即TBM工法等。
矿山法（mine tunnelling method）又称钻爆法，属暗挖法的一种，用开挖地下坑道的作业方式修建隧道的施工方法，根据其断面大小可分为单洞双线的断面和单洞单线断面两种。相对而言，断面较小的工程方案其工程风险也相对较小。
盾构法（shielding method）是一种在盾构机体保护下由前方刀盘切削土体在破碎岩层或土层中掘进隧洞的一种暗挖工法，根据盾构机的大小分为单洞双线（D=12m盾构机）和单洞单线（D=6.4m盾构机）两种断面尺寸。由于有盾构机体的保护以及掘进风险的程序化管控，其风险相对矿山法要小很多。
TBM工法从某种意义上也是一种盾构法，现代的掘岩机也有护盾，关键区别在于本工法用于在埋深较深的微风化或基岩岩层中掘进，工程风险较小，但由于岩层埋深一般较深，因此一般不太适宜于平原城市轨道交通工程的施工，且由于其机械直径较大，用于城市轨道交通设计时，一般为单洞双线大断面一次成型。
在纵断面布置时，则应根据隧道的工法选择不同的地层和埋深穿越，一般来讲，采用盾构机的法施工时，主要用于基岩层埋深较大，覆盖层较厚且下伏基岩面起伏不大的地层，区间隧道区间宜埋设于较厚的不透水粘性土层底部和中、强风化岩层，岩层强度不宜大于80Mpa，纵断面设计时，同时应保证上方有1~1.5倍洞径的覆土厚度。
采用矿山法时，常用于岩层埋深相对较浅的地段，基岩面起伏较大并难于控制的情况，如造山运动形成的峡谷性隧道，在同一水平层面可能连续遇到多种不同的岩层，这种情况下的隧道埋深除应满足1倍洞径外，还宜根据地质情况适当加深，因此类环境下的透水性风化槽较多，风化槽深浅不一，但如果较多的风化槽切入隧道断面，不但会导致施工时风险成倍增大，而且会给运营过程带来相当的困扰。
TBM硬岩掘进工法国内主要用于山岭隧道施工，尚无在海底隧道中掘进的先例。该工法在挪威在水下公路隧道以及海底油气井通道中使用较为广泛，目前挪威已建成的海底隧道大约有40多条，用于海底油气开采的隧道埋深多在数百米。
如区间埋深处的地质条件经探明以微风化或基岩为主，且隧道长度较长，可考虑在场地等其它条件合适的情况下优先采用TBM工法。
2. 其它相关因素
线路专业设计涉及到全线许多专业，因此在选线初期即应当兼顾诸多专业的需求，并考虑到各方面因素的需求，笔者将目前长距离隧道设计应考虑到的一些主要因素罗列如下：
1）通风方式与通风井的布置
长距离海底隧道应有良好的通风设施，以便将隧道区间的供有害气体和车辆热量排出，维持良好的工作条件，并在火灾发生时做好防排烟以保证运营安全。目前机械式的隧道通风方式主要分为纵向通风、横向、半横向通风以及组合式通风。
半横向及横向通风方式需在隧道顶部设置独立于隧道行车区间的通风管廊，受隧道断面大小限制，一般在单洞双线的大断面中方有条件设置。传统的纵向通风方式则是直接利用隧道区间做为风道，通过竖井或斜井与外界环境相连通。通过上述横向与纵向相互组合的通风方式近来在长距离隧道交通中也较为多见。轨道交通在选择通风方式时应综合结构断面形式和通风方式的需求。
图 3横向及半横向通风示意图
图 4纵向通风示意图
较长的越海越江隧道一般均需设置中间风井，其设置形式多样，位置宜根据行车间隔布置，一般位于长距离隧道中部。轨道交通一般要求在同一区间有可能行驶两列或多列车时设置中央风井，一方面可减少活塞风的压力，一方面在发生火灾时便于逃生和防排烟。轨道交通的风井一般采用竖井形式，竖井口部设于地面，图为武汉地铁2号线越江隧道汉口端风井。
图 5武汉地铁2号线越江隧道风井
越海越江隧道线路中部如遇有海中岛屿或浅滩，在线路长度增加不长的情况下可以考虑经由其中部设置通风井的可能性，较区间两岸设风井的方案可以减少一座风井。具体情况还需结合通风方式和隧道长度以及地形情况综合决定。
2）车站的布置
轨道交通是服务于城市交通的，这就决定越海隧道两端的车站需根据城市规划确定，一般不会离岸线太远。这就给隧道的埋深带来一定的难度。
车站宜在线路根据地质条件确定埋深以及坡度后，确定适宜的车站站位，必要时可与规划结合，利用城市綜合体的开发，适当加大车站埋深，减小心理高差。
考虑到一般越海隧道两端在越海隧道发生故障里可能会形成自行交路，两端车站在靠近海域端部会根据条件设置故障车待避线或单渡线以利车辆折返。在坡度较为紧张的情况下，可考虑设站前单渡线来缓解。
工可或总体设计时，最大纵坡取值不宜过大，可取在26‰左右，以便为后期调整提供足够的空间。
3）断层及风化槽的处理
海底地形较为复杂，在岩层埋深较浅的海床面，一般存在大量的透水性风化槽，此类风化槽系岩层采拉应力产生劈裂性节理，并经过长年的风化侵蚀，形成一定破碎带，并被砂砾或土层填实，存在贯通性的裂隙水，其深度深浅不一，最深处可达百米。
隧道初步设计时应根据地质勘察情况，在地形形成沟谷的中央，风化槽明显较多的段落，适当增加纵断面埋深。
考虑到隧道无法完全避让所有风化槽，在施工时可采用一定的处理措施，例如采用高压注浆处理。如遇风化槽透水严重，一定要采用防排结合的方案处理，切忌单一的采用抽排水处理措施，仅考虑施工期间排水需求，一旦形成较大的贯通水道，将会对运营时期带来巨大的安全隐患和困扰。
4）主航道下锚区的处理
线路设计时，应与当地航务局沟通，了解水域航线范围，下锚区域，线路在选线时适当避让，在主航道区域线路适当增加埋深，防止不明情况的船舶在隧道上方下锚对隧道造成严重的损害。
3. 结论
综上所述，由于越海段复杂的地质条件以及水下地质勘察工作存在较大的困难，工程设计时应当对越江越海段线路单独编制专题报告。
1）报告首先应当结合城市规划条件加强对沿线及周边地区的地质勘察，从较广地范围和层面上认识该片区的地质状况，并对沿线地质条件的优劣做出充分的判断。
2）线路平面设计时在有充分地质勘察成果的依据上，尽可能地与规划协调，提供线路平面和纵断面的多方案比选，力求最大化地平衡规划需求、地质条件与工程结构之间的矛盾。
3）结合与线路相关的因素，形成专业完整、方案缜密的设计报告，做为下阶段深化设计的主要依据。
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