英吉利海峽隧道工程的經驗教訓與臺灣海峽隧道構想(二)(轉)

ger8發表於2007-08-15
2.精心、合理的安全設計

海底隧道的規劃設計把施工和執行安全放在極重要的地位。之所以不採用一條大跨度雙線鐵路共用隧洞,是為了減小海底施工的風險和提高執行、維護的可靠性。在兩條單線鐵路洞之間是後勤服務洞,每間距375m設定直徑為3.3m的橫向通道與兩個主洞連線,連線處有防火撤離門。後勤服務洞的主要功能是在隧道全長範圍內提供正常維護和緊急撤離的通道。在接到命令後,它可在90分鐘內將全部人員從隧道和列車中撤到地面。它還是向主洞提供新鮮空氣的通道,並保持其氣壓始終高於主洞,使主洞中的煙氣在任何情況下都不能侵入後勤服務洞。後勤服務洞在施工期是領先掘進的,這為主洞的掘進提供了詳盡的地質資料,對保證安全施工有重要意義。此外,隧道的運輸、供電、照明、供水、冷卻、排水、通風、通訊、防火等系統都充分考慮了緊急備用的要求。

3.較好地解決了某些特殊的工程技術問題

列車在很長的隧洞中高速行駛時會產生壓差和空氣動力阻抗。特別是歐洲隧道列車的阻塞比(列車與隧道斷面之比)很高,如果沒有卸壓管,列車的驅動力需要增加很多。為此隧道沿線每250m設一個2m直徑的卸壓管,從後勤服務洞的頂上跨過,把兩個鐵路主洞連線起來。在設計階段對卸壓管的作用做了許多模型研究,使其有較好的空氣動力效應,並避免在管中產生氣流衝擊。

鐵路隧道和列車要承受車輛震動的長期反覆荷載。為此鐵道路軌採用了一種稱作‘松那飛’(Sonneville)的系統。一系列連續焊接的鐵軌下面設彈性減振裝置,使車輛在軌道上行駛非常平穩。該系統的部件要經過多種效能測試,包括經歷1000萬次荷載週期的疲勞試驗,以確保系統的可靠性。

該隧道還採用一種由鐵路控制中心操縱的‘司機臺訊號系統’(Cab Signal)。這種訊號不是在機車外面或軌道旁邊,而是顯示在司機臺的螢幕上。一旦司機對訊號沒有作出反應,自動列車保護裝置就會使列車減速,直到停止,保證列車安全行駛。

長隧洞掘進時的通風往往是施工中的一個難題。歐洲隧道對空氣迴圈的途徑和風機的佈置都作了詳細的規劃和研究。不僅設定通風管,而且也利用隧洞本身作為通風通道,使開挖面的風量達到13.5m3/s,符合社會保障與安全組織和地下工程協會規定的通風標準。

4.掘進機發揮重要作用

隧道施工的主要裝置是隧道掘進機(Tunnel Boring Machines),具有不同的型號、尺寸和效能,出自歐洲、北美和日本的不同廠家。它們從英國海岸的莎士比亞崖和法國海岸的桑潔灘兩個掘進基地開始,分別沿三條隧洞的兩個方向開挖,共有12個開挖面,其中6個面向陸地方向掘進,另6個面向海峽方向掘進。開敞式掘進機適用於透水性較小的地層;封閉式掘進機適用於透水性較強的地層,其掘進頭能承受11bar(1巴=0.9869標準大氣壓)的靜水壓力。最大的一臺掘進機直徑8.78m,全長約250m,重達1200T,(合同執行壽命2萬小時),價值超過1000萬英鎊。它能完成掘進、鋼筋砼襯砌塊的安裝、灌漿以及施工軌道敷設等一連串工序,實際就象一條自動化作業線。最高掘進紀錄為428m/周,英國一邊的6臺掘進機平均掘進速度為150m/周。整個掘進工作按計劃完成,只用了三年半時間。由於歐洲隧道工程每延誤一天工期,僅貸款利息就要支付約200萬英鎊,因而施工速度至關重要。當工期對經濟效益有重大影響而掘進工作面又受限制的情況下,採用隧道掘進機能發揮很好的作用。


二、 歐洲一體化程式的產物和推動力

在英、法兩國之間穿過海峽建立固定通道的想法,可以追溯到19世紀初的拿破崙一世時代。今天歐洲隧道竣工,儘管在工程技術上取得了重大的成功,然而‘200年來對是否建造英吉利海峽隧道的決策始終不是取決於科技方面,而是取決於圍繞這個計劃的政治環境’。長期以來英國方面反對建設海峽隧道的主要原因是考慮到軍事上的風險,他們希望利用海峽作為抵禦來自歐洲大陸軍事入侵的天然屏障。隨著國際局勢的變化,上述顧慮逐漸消退。後來,英國加入了歐洲共同體,預期會有一個統一的歐洲市場,因而在英國和歐洲大陸之間建立更為方便、快捷的通道成了顯而易見的需求。在1972-1992年的20年間,跨越英吉利海峽的客、貨運交通量實際上增長了1倍。1992年英國與歐洲大陸的貿易佔全部對外貿易的60%。

本世紀70年代以來,建設英吉利海峽隧道的決策主要受到歐洲一體化程式的影響。1987年12月隧道工程得以破土動工,是由於當時英、法兩國政府對歐洲一體化都持比較積極的態度。英國首相、保守黨領袖撒切爾夫人,支援把1975年曾被工黨政府下令停止的隧道工程重新提上議事日程。‘法國總統密特朗則把這項工程視為國家強大的象徵’。這次歐洲隧道得以竣工建成,兩國首腦的推動,排除各種障礙,起了至關重要的作用。也就在歐洲隧道舉行正式通車儀式的前一年(1993年秋),包括英、法在內的歐共體十二國簽訂了馬斯切克條 約,並將歐共體改名為歐洲聯盟(European Union)。

從歐盟有關國家政府的觀點來看,還有兩個因素與隧道建設有關:一是運輸政策,即透過建設高速鐵路網,以利於節約能源和保護環境。這將大大擴充套件海峽隧道的影響範圍和增加它的長期效益。二是地區政策,英、法兩國希望透過隧道帶動海峽兩岸地區的繁榮。現在隧道連線地區(Transmanch Region)已成為一個專門名稱,包括英國的Kent和法國的Nord-Pas de Calais地區;後來把比利時的一些地區也包括進來,稱作歐洲專區(Euroregion)。透過地區性的合作,一個稱作TDP(Transfrontier Development Program)的金融發展計劃已經起動。這些‘從政治角度看顯然有重大意義,對歐盟的發展,歐洲單一市場的形成和國際經濟、文化合作交流,都會有重大促進。’但近期還不大可能對經濟產生直接的重大影響。

實際上近20年來歐洲隧道專案的演變既是歐洲一體化程式的產物,又是它的一個推動力,兩者相輔相成,幾乎是平行發展的。如果有朝一日我們考慮臺灣隧道問題時,則也必然要與祖國和和平統一的大業緊密聯絡再一起。
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