汕头海湾隧道工程布置图（单位：m）
工程概况
（1）工程设计
汕头海湾隧道工程按Ⅰ级公路技术标准设计，兼具城市道路功能，双向6车道，设计行车速度为60km/h。路线全长6680m，隧道长5300m，北岸明挖隧道长1540m，南岸明挖隧道长712.5m。明挖隧道采用连续墙和工法桩围护结构，基坑最大深度32.49m，海域段3047.5m采用盾构法施工。苏埃通道工程隧道布置如上图所示。
盾构隧道区间覆土厚度为9.7（0.65D）～17.2m，最小覆土位于南岸始发端头。隧道最低点位于主航道下方，覆土厚度为13.7m，至海面埋深21.3m，盾构段隧道中部最大水土压力为0.4MPa。盾构段设计为2条单洞隧道，如图（a）所示，隧道内径为13.3m，外径为14.5m，内设安全通道、应急通道、电缆管廊、管沟及烟道，如图（b）所示。
盾构隧道横断面
（2）工程地质与水文地质
汕头海湾隧道工程处于8度地震区，地层以海积、海陆交互相沉积和冲积类型为主，主要穿越淤泥、淤泥质土、粉质黏土、黏土、粉细砂、中粗砂、砾石以及花岗岩层如图所示，砂层为孔隙承压水层。
地质剖面图
海中主航道下方隧道盾构段存在3段基岩凸起（如图所示），长度约182m，侵入隧道最大高度约6m，平均抗压强度为127.4MPa，最大抗压强度约210MPa，切入隧道断面的基岩ＲQD均在80%左右。基岩凸起段隧道断面上部为淤泥质土、粉质黏土、中粗砂，②1淤泥标贯击数为1.16，承载力50kPa；②2淤泥质土标贯击数为4.42，承载力60kPa。该段覆土厚约13m，主航道水深约8m，水面至洞顶约21m。勘察资料显示，南岸海域段在花岗岩⑥1全风化层、⑥2强风化层共10个钻孔存在球状风化体，直径为0.5～5.6m，一般为1～3m，岩芯一般成柱状—长柱状，中风化，强度达90MPa。
基岩突起段纵断面示意图（单位：m）
工程难点及解决对策
（1）工程难点
苏埃通道工程是我国首座位于8度地震烈度区的超大直径海底盾构隧道，也是国内首条采用超大直径盾构穿越复杂地层的海底隧道，工程综合难度和风险在目前我国同类型工程中最高，对隧道结构的设计理念和施工创新提出了很高的要求，其特点和难点概括如下。
1）大。采用直径15.03m泥水盾构，是世界上直径最大的盾构之一。
2）浅。本工程水域段全部采用盾构掘进，小于1D浅覆土段占到线路总长的57%，且上部覆土层以淤泥和淤泥质土等软土为主，具有高触变性，存在掘进时掌子面极易变形失稳和盾构栽头、管片易上浮、刀盘结泥饼形成堵塞等风险。
3）高。该工程为中国第一条设防烈度为9度的海底盾构隧道，我国尚无类似工程经验。结构设计需充分考虑结构抗震性能、地震下结构防水及接头抗震（含材料）等相关新内容。
4）强。盾构穿越3段花岗岩凸起地段，基岩强度高、地层力学性质差异性强，在极端软硬不均复合地层中掘进。下部中微风化花岗岩强度高，刀具非正常损坏严重，顶部软土本身自稳性差，易受扰动坍塌，且海中硬岩爆破处理效果不理想，出现“人造孤石”。
5）险。隧道穿越震陷软土、液化砂土、花岗岩硬岩凸起、孤石等各类挑战性地层，存在不明障碍物的风险。
尤其是孤石体量小且分布不具有明显规律性，难以预测，且与其周围的风化体强度相差巨大，掘进风险大。
（2）解决对策
1）开展超大断面盾构隧道的地震物理模型试验研究，有针对性地采取管片结构防震、薄弱环节消能减震、隔震等综合措施。
2）通过国际招标采购、专家论证等选择有经验的制造商，充分发挥中铁隧道局集团施工经验丰富和对地质条件认知准确的优势，实现与盾构制造商的对接融合，确保盾构设计性能可靠，并做好全过程制造质量监控。
3）针对本工程在不良地质（如基岩突起、花岗岩球状风化体、浅覆土、软土震陷等地层）中掘进，存在的刀具磨损、高频率换刀、刀盘结泥饼、工作面失稳等风险，对盾构进行创新性设计，使其具备常压换刀、软硬刀具可互换、主轴承伸缩、刀盘刀具耐磨保护和检测系统、防泥饼冲刷系统、防海水对盾构的锈（腐）蚀等功能。
4）在常压刀盘的设计基础上，通过优化刀具配备、刀间距和全方位磨损检测装置，使其具备高效破岩能力，在常压下更换刀具，盾构直接掘进通过3段基岩凸起段。掘进时采用超压平衡方式，保持上部软土地层的稳定性，同时采用低转速掘进，减轻掘进对软土地层的扰动。
5）在浅覆土淤泥地层及淤泥质黏土地层中掘进时，采取径向大流量冲刷（流量1100m3/h），使渣土快速进入到泥水舱以减小结泥饼的可能；分区操作推进油缸压力，保持盾构整体重心在合理的区段内，防止盾构栽头；
同步注浆采用快凝浆液及时充填空隙，遏制管片上浮；利用预留超前注浆功能，必要时对淤泥软弱地层进行超前注浆预加固，确保隧道施工过程中方向可控以及运营期隧道沉降与变形可控。
6）通过掘进前地质物探、钻探、补勘钻探等方法和掘进中盾构设备配置的孤石探测装置，对海域球状风化体（孤石）进行提前探测，做到早发现、早处理。周围地层较好时，孤石不随刀盘转动，优化盾构掘进参数直接破碎通过；周围地层较差时，孤石易随刀盘转动，对孤石周边土层进行洞内注浆加固，然后盾构掘进通过。
工期
汕头海湾隧道工程于2016年4月开工，计划2020年3月30日建成通车。项目采用PPP模式建设，由中铁隧道局集团有限公司与湖南省交通规划设计院负责设计施工总承包。
苏埃通道项目院士工作室成立
2018年12月11日，为给“世界级挑战性工程”——汕头海湾隧道施工保驾护航，苏埃通道项目院士工作室正式揭牌成立。中国工程院院士周福霖、陈湘生到场签约并为苏埃通道项目院士工作室揭牌。苏埃通道项目建设将通过成立院士工作室，借智院士团队，开展技术咨询，推动技术创新，引领海底超大盾构施工技术，圆潮人全天候通行苏埃海湾的百年梦想。
苏埃通道工程是汕头市第三条过海通道，具有“大、高、硬、浅、险等特点。”大“是指采用的泥水盾构机，直径达15.03米，属于超大直径；”高“是指苏埃通道处于高地震烈度区，达到8度；”硬“是指岸上段孤石和海中基岩段，岩石的强度高；”浅“是指盾构机上方覆盖层厚度薄，没有达到通常要求的盾构机直径一倍以上；”险是指海湾隧道地质复杂，施工难度大，安全风险高，尤其是海湾隧道处于软硬不均地层，特别是三段长达182m基岩突出段。承担设计施工任务的中铁隧道局集团公司和湖南省交通规划勘察设计院联合体，将积极向院士周福霖、陈湘生咨询、请教，院士也表示将竭诚提供技术指导、服务，助力海湾隧道，保驾苏埃通道。
东线隧道首段70m基岩凸起段贯通
2019年10月3日，东线隧道三段长达182m的基岩凸起段，是工程最难最关键的施工段，历时近2个月时间，第一段70m的基岩凸起段终于贯通。按照施工计划，到明年初东线盾构机可通过基岩剩下的基岩凸起段，明年上半年东线隧道盾构施工部分可望全线拉通。东线隧道已掘进超过2000m，正处于施工难度最大的基岩凸起段，长约182m。基岩凸出段上面是淤泥，下面是高强度的花岗岩石，而且分布不均，在掘进基岩凸出段过程中极易出现隧道开挖面失稳、地表坍塌、管片上浮等风险。其中，第一段基岩是在整个三段基岩中岩面最高，而且是岩石强度最硬的一段。
汕头海湾隧道长6680m，盾构段东、西双线各3047.5m，是我国第一条地处8度抗震设防烈度区的超大直径海底盾构隧道。现在南岸工作管理人员和一线施工人员将近400人，由于盾构作业要求连续推进不能暂停，国庆期间隧道施工人员每天24小时分两个班值班值守，确保盾构机运作不停机、顺利掘进。目前西线已经掘进797环共1594m，正在通过地质条件相对较好的区域，西线盾构机创下了单班（12小时）掘进7环共14m的施工新速度。
东线隧道即将贯通
2020年2月5日，汕头海湾隧道工程顺利突破海中182米基岩凸起段掘进施工任务，向最后贯通目标冲击。汕头海湾隧道的基岩凸起段是项目盾构施工的最大难点，在战术层面项目成立以项目经理为组长的盾构基岩掘进施工管理领导小组，细化分工为决策层、分析反馈层、执行层三大管理层级。在战略上项目也做到知己知彼，梳理出基岩凸起段这只小纸老虎的六大绝招，“岩面高、强度大、变化快、埋深浅、覆土软、水压高”，中隧人摩拳擦掌的准备了一套独门绝技，干净利落的就招呼了上去。
基岩凸起段最大侵入高度为8.6米、宽度15米，上方为软土及砂层，低速掘进下掌子面稳定难度极大，同时在软硬结合面对刀具冲击荷载高，大大增加了刀具更换频率。随着基岩段的连续掘进，侵入开挖面内岩石量越来越多，延米最大岩石方量近80方，单位时间内切削下的岩量高，容易在开挖仓底形成堆积，影响泥浆环流，造成堵塞及掌子面压力波动失稳，也加大了刀具及刀盘的二次磨损。
基岩段岩石主要为中微风化花岗岩，根据项目地勘揭露岩石最高强度已达216兆帕。由于基岩岩石强度高，刀具破岩承载大受力复杂，易出现刀具异常损坏，包括偏磨悬磨开裂及崩刃等。掘进过程中刀具持续受到高频冲击交变荷载，刀具螺栓易松动断裂，刀具更换频率高。海中182米基岩段掘进因刀具螺栓松动断裂、刀具磨损共计换刀225次，平均每掘进1米需要更换刀具1.2次。过程中项目组织技术人员对刀具配置进行了优化，采用重型滚刀并且加宽刀刃厚度，着重对刀圈进行了梯度硬度的升级设计，采用外刚内柔的理念克服岩面高强度。还在此基础上进行了一系列创新，如常压滚刀防后退监测装置、常压滚刀刀具安装优化创新、刀具螺栓强制防松等优化。
盾构机施工对开挖仓存在视觉盲区，特别是当面临基岩凸起段岩面起伏剧烈，给盾构机掘进稳定造成了极大影响。基岩段开挖面上部土体极软下方基岩极硬，强度差异大，导致盾构掘进时，盾构机很容易出现上漂的趋势。项目技术人员整理出了一套“望闻问切”的办法进行提升。一望，指定专人24小时对渣样中的岩石进行统计分析，实时掌握刀具破岩状况；二闻，根据项目研发的掌子面声音采集系统，在主控室内对中心锥磨岩的声波进一步分析，确定基岩起伏范围；三问，配置掘进参数分析员，结合“望”、（闻）每小时对掘进参数、刀具监测参数进行匹配分析；四切，综合上述三项信息结合实际工况，可抽象的数据描述出当前掌子面的状况，通过表象还原不断优化施工措施。另外，基岩段隧道上方覆土厚度均小余1倍洞径，对开挖面稳定控制要求极高，一旦泥浆循环出现滞排会直接导致泥水仓压力波动，稍有不慎易引起上覆土易击穿开挖面失稳。为确保盾构机姿态稳定，项目对盾构机压力设定采用大数据分析，类似地质情况下设定了初步的压力值，在过程中加强在水下对压力的控制，根据数据反馈再对压力值进行修正，始终将压力控制在可控范围内。
处于水下复核软弱地层内基岩，上方以淤泥、淤泥质土、淤泥混砂、粉细砂为主软土地层灵敏度高，抵抗扰动稳定性差。项目采取召开“三次东线过基岩技术讨论会+一次过基岩段施工与管理专项评比活动启动暨攻坚动员大会+设备、物资配件两个检查评估+一个刀具管理讲座、一套盾构施工设备操作讲座”，并为基岩掘进量身定制了“海中基岩掘进施工技术手册”、“海中基岩掘进异常工况辨识及应对手册”“设备故障及维修手册”等技术指导作战书，为海中基岩凸起段掘进奠定了坚实的技术基础。
海中基岩段掘进施工进度慢周期长风险高，是一场持久攻坚战。特别是在高水压下，对盾构内各施工环节密封要求非常高，特别是针对突泥涌水，项目防患于未然，多次通过实操和桌面演示，反复演练。在施工质量上，技术人员和现场工人严格把控，目前在管片密封等环节均未出现漏水现象。