중국에서 바다 위를 지나는 교량은 많지만 바다 밑 깊숙이 묻힌 침매터널은 이번이 최초였다. 침매터널은 해상(海床)에 해구(海溝)를 얕게 파고 프리캐스트 침매관을 묻은 후 이를 수중에서 연결하는 기술로 건설됐다. 국제적으로는 보통 얕게 매설하는 방식을 쓰지만, 강주아오대교는 주변 환경과 수륙 및 항공교통 사정을 고려해 세계 최초로 침매관을 깊이 매설하는 심매(深埋) 기술로 터널을 완성했다.
해저 50m 깊은 곳에 침매터널을 만든다는 것은 국제적으로도 ‘기술의 한계 영역’으로 인식돼 왔다. 강주아오대교 터널공사의 최대 난관도 바로 이 부분이었다. 설계자들은 침매관이 30m 깊이의 두터운 해저 슬러리 압력을 견딜 수 있도록 강성(強性)과 유성(柔性)의 중간인 ‘반(半) 강성’ 구조를 고안해 냈다. 그 덕에 터널은 물샐 틈 없는 완벽한 차폐 실현에 성공했다. 또 침매관이 무른 기반에서 고르지 않거나 침하하지 않도록 해구를 파고 평탄한 지반을 쌓아 올렸다.
침매관은 양측 차량통행로 각 세 개와 중간 회랑으로 구성되어 있다. 총 180m 길이의 침매관은 구이산(桂山) 프리캐스트 공장에서 22.5m씩 8개(각각의 중량만 8만5000톤에 달한다)로 나뉘어 제작된 후 하나로 연결된다. 침매관 연결이 끝나면 강판으로 양 끝을 막는다. 공장에서 압출되어 플로팅 도크(floating dock)로 옮겨진 뒤 플로팅 도크에 물을 채우면 침매관이 물 위로 뜨고, 대형선박이 이를 설치 지점까지 견인한다. 각 이음매가 제자리에 위치하고 나면 다시 물을 부어 압력으로 가라앉게 하고, 물 속에서 이음매를 연결시킨 뒤 흙으로 메우면 터널이 완성된다.
해저 40m 넘은 복잡한 환경에서 이음매를 단단히 고정시킨다는 것은 여간 어려운 작업이 아니다. 정확한 조종과 측량, 수퍼컴퓨팅 활용은 가히 우주비행체 간의 교신과 도킹에 비견될 만하다. 대교에는 범지구 위성항법시스템(GNSS) 기지국이 설치되어 있어 2만m 상공에서 데이터를 수집하고 공사 지시를 내려 각 침매관의 결합 오차 범위를 7cm 미만으로 낮춘다. 결합이 완료되면 양 끝에서 물을 막는 데 쓰였던 지수대(止水帶)는 바닷물의 압력에 의해 밀봉되어 침매관들이 더욱 단단히 결합되도록 한다.
3년이 흐른 2017년 5월, ‘전화 30호’ 화물선이 마지막 접합부를 수중 리프팅하며 7월 7일에 해저침매터널의 모든 구간을 연결시켰다. 중국교통건설(中國交通建設) 주식회사의 강주아오대교 섬-터널 구간의 총괄엔지니어 린밍(林鳴)은 “64개의 혁신 공정이 적용된 이번 공사를 통해 여러 기술적 공백이 메워졌다”고 말했다. 터널을 구성한 거대 구조물들은 업계 종사자를 비롯해 많은 이들의 주목을 받으며 ‘교량계의 히말라야’라는 명칭으로 뜨거운 화제가 되기도 했다.
