问题概述：

传统的桥隧结构在跨深大海峡（包括台海通道）的建设上面临巨大经济、技术挑战。而利用水体或沼泽地浮力作为“地基承载力”，并通过多种系泊锚固体系稳固浮体位置，从而建造跨越水体或沼泽地的浮动基础、深海钻井平台以及海上浮动式风力发电机底座的工程实践已经在国内外有所发展。在交通工程领域，水下悬浮隧道桥这种“浮动结构”的概念最早于1860年由法国工程师S.Préault's在伊斯坦布尔海峡提出，建议利用水下悬浮隧道桥作为跨海峡方案。在1882年，Edward Reed在英吉利海峡再次提出使用以沉箱为海底锚固体系的水下悬浮隧道桥，用作铁路运输，但是最后因政治因素遭到了当时国会的否决。到20世纪60年代，工程界才又重新开始水下悬浮隧道桥的研究。1969年英国工程师Alan Grant提出在意大利墨西那海峡建设水下悬浮隧道桥，以解决意大利本土与西西里岛间的交通问题，并申请了相关专利。1984年，意大利阿基米得桥公司开展了墨西那海峡悬浮隧道桥的可行性研究，两年后在相关的研究基础上，提出不影响航运的最小设计深度为30米的水下悬浮隧道桥方案，相关结果于1986年得到了国际海洋组织协会的认可，但因意大利国内经济问题，该方案被搁置至今。除了意大利以外，挪威在上世纪80年代也开展水下悬浮隧道的相关研究，只是因当时政治因素的影响，一直到了1996年，在“第一届水下悬浮隧道会议”上，悬浮隧道这一概念重新引起了挪威政府的重视。目前，该国正准备修建世界上第一条的公路水下悬浮隧道桥。除了欧洲以外，美国、日本也就悬浮隧道的应用进行了相关的研究。1990年日本成立了悬浮隧道研究小组，经过5年的研究和调查，1995年提出在北海道与本州岛间建设水下悬浮隧道。与国外相比，我国对水下悬浮隧道的研究起步较晚，在1999年，浙江舟山大陆连岛工程中第一次提出以水下悬浮隧道作为跨海方案。2000年中意双方签署了合作协议，进行金塘海峡水下悬浮隧道的可行性研究。

初步研究表明，水下悬浮隧道桥设计与施工涉及如下关键技术问题：结构浮重比优化设计，波浪、洋流和地震导致的隧道桥颤振（VIO），深海系锚技术，水下隧道施工安装方法及航运安全等，需要土木工程桥隧结构、水力学、岩土和施工等各专业开展交叉学科研究和技术创新。其中系锚体系被认为是保证悬浮隧道桥稳定的的关键技术环节，目前悬浮隧道系锚结构方案多借鉴深海浮动钻井平台的锚固体系的技术方案，其基本形式有：张力腿式、拉索锚固式、浮筒式和固定支撑式四种。每种形式都具有各自的特点，张力腿式的施工技术较为成熟，适合水深较大的水域，但是结构的竖向荷载较大，而且水平方向刚度较低；拉索锚固式同样适用于水深较大的水域，且水平方向刚度较张力腿式的大，但是结构的竖向刚度相对较低；浮筒式在施工上较容易实现，但是同样存在水平刚度不足的问题，因此需要适当调整结构的线形以增大水平刚度，而且水上航运对结构影响较大；固定支撑式与前面三者相比，结构整体刚度较大，但是受施工技术影响，不宜在水深较大的水域上使用。

重要意义：

上述技术挑战是巨大的，但水下悬浮隧道桥之所以能引起人们持久的关注与重视，主要是与传统的跨海桥隧方案相比，具有多方面的优势，下表是常见的工程因素对各跨海方案的影响。表中数字越大表示对方案影响越大。通过表中的结果，可以发现水下悬浮隧道桥具有以下几个特点：1）适合水深及跨度较大的水域；2）海床地质条件对结构影响较小；3）对水上环境影响较小；4）造价不随跨度增加而急增。从表中看出，一旦悬浮隧道桥建造突破了相关技术难题，其经济和环境价值将是其他现有跨海桥隧方案无法企及的。

各跨海方案与影响因素关系图

跨海方案 大跨桥梁 沉管隧道 海底隧道 悬浮隧道

距离 3 2 2 2

水深 3 3 3 1

海床条件 2 3 3 1

水上航运 3 1 1 1

造价 3 2 3 2

世界上还没有已建成的水下悬浮隧道桥，但其卓越的工程技术经济价值一直吸引着各国工程界的关注。清华大学土木工程系，联合国内外相关领域院士（邓文中院士，美国工程院，国际著名桥梁工程专家；杨永斌院士，中国工程院，几何非线性动力分析专家），开始该项前瞻性研究工作，为未来跨海通道进行技术储备。