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封面故事
臺灣港群108年2月號 2019-02-01
英法海底隧道

眺望全球知名海底隧道

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  • 撰稿:鄭博仁、馬千惠

全世界已完成和計畫中建設的海底隧道有20多條,主要分佈在日本、美國、西歐、中國香港九龍等地區。從工程規模和現代化程度上看,當今世界最具代表性的跨海隧道工程,莫過於英法海底隧道、青函隧道。

海底隧道通常是在海峽、海灣和河口等處的海底之下,建造溝通陸地間交通運輸的交通管道技術工程。一般分海底表面和海底地層之下兩種類型,建築方法也不相同。海底隧道不妨礙水上船舶航行、不受大風大霧等氣象條件的影響。
全世界已完成和計畫中建設的海底隧道有20多條,主要分佈在日本、美國、西歐、中國香港九龍等地區。從工程規模和現代化程度上看,當今世界最具代表性的跨海隧道工程,莫過於英法海底隧道、青函隧道。
英法海底隧道(Channel Tunnel)
自1萬3000年前冰河時期融化以來,英國與法國就被英吉利海峽區隔開來,英法兩國在上世紀長期處於競爭關係,因此要建海底隧道時就引發一些爭議,但著眼於貿易量的增加,成了令人難以抗拒的誘因。
1986年,英國首相柴契爾夫人及法國總理密特朗,同意建造英法海底隧道(Channel Tunnel),由私人出資籌款約30億英鎊的建造經費。1987年12月海底隧道鑽掘工程開始啟動,由兩組挖掘工人(一組為法國人、一組為英國人,每組編制4,000位工人以上)分別在兩地海岸邊往海峽中央點開挖。

英法海底隧道示意

                                                                          英法海底隧道示意圖

艱鉅的危險工程

英法海底隧道是以前任何一條海底隧道的兩倍長,總共要挖153公里長的隧道,鑽掘小組面對了空前的大挑戰,他們要挖掘兩條主要鐵路隧道,再加上兩者之間的養護隧道,寬度相當於四線道的公路,還有245條連絡通道,以供隧道內部發生火災或意外時疏散和逃生之用,在這些隧道上方是供釋放列車高速前進產生之高壓的排氣孔,還有巨大的轉軌洞,以便列車從一條隧道切換到另一邊,以便進行養護工程。
在挖掘工程開始的時候,所有的工人都很清楚這是一項具有危險性的浩大工程,其位於一百公尺深的海水和岩層之下,透過200公尺長的隧道鑽掘機(TBM)進行挖掘,每一台重量達到1,100公噸,造價千萬英磅,英法雙方總共動用了12台隧道鑽掘機,每天24小時日以繼夜的挖掘,全年無休。TBM的高張力鍛鐵鋼片每轉一圈能挖掉十噸的岩石,一天能挖75公尺共三萬六千噸的岩層,每天再挖掘的同時都要運送數百片混凝土板(用花崗岩特製,比建造核子反應爐用的更堅固)襯墊隧道頂部。
1988年3月,英國方面的鑽掘小組發現有數千加侖的水灌進隧道裡,若隧道被水沖毀,水壓足以將一台卡車瞬間壓扁,因此工程被迫中止,以強化鍛鐵取代混凝土襯墊,直到挖到乾的岩層一切才又回歸到常軌。1990年12月,英國人Graham Fagg和法國人Phillippe Cozette在媒體見證下打通了隧道,英國和歐陸重新連接在一起,正如施工前所量測,長達38公里的鑽挖才偏離目標35公分,為一工程上的空前創舉,也是無與倫比的成就。

預算失控 花掉超過20億英鎊

 1991年5月,英法海底隧道宣告鑽掘完工,原本經費預估僅需花13億英鎊,因工程進度延誤導致預算失控增加為超過20億英鎊。
鑽掘貫通之後,換另一組人馬上場施工,除了建造兩座大型列車總站外,還要舖設一條195公里長的鐵路,為了排出高速列車產生的熱氣,要在隧道內裝置巨型冷卻系統,相當於25萬台家用冰箱,加上列車的建造,所有的工程都超出了投資人的預算,進度延誤和息支出累積多達100億英鎊。

世界七大工程奇蹟之一
1994年6月,柴契爾夫人及密特朗總理共同主持通車典禮,從英國搭乘渡輪橫越海峽需1小時又25分鐘,經由隧道可縮短成35分鐘,列車可以在隧道裡以高達300公里/時的速度行駛。英法海底隧道似乎是一項偏離常軌的工程,隨著多數人感覺到隧道完工的便利性之後(從倫敦到巴黎的行程耗時2小時15分鐘,而去往布魯塞爾只需1小時15分鐘的車程)解決了債台高築的問題,工程中所歷經的火災和洪水氾濫也都被一一克服,1994年美國土木協會將英法海底隧道選為世界七大工程奇蹟之一。(資料來源:http://t.cn/E5sVRJX)

法國科凱勒附近的英法海底隧道入口

                                                                  法國科凱勒附近的英法海底隧道入口
日本青函海底隧道

青函隧道(せいかんトンネル)是由「青森」和「函館」兩個地名結合而成,其位於日本津輕海峽下的海底隧道,為世界上最長的海底隧道(包含鐵路隧道和公路隧道)、以及世界第二長的隧道,全長53.85公里,其中有23.3公里穿越津輕海峽底下100公尺、距海平面240公尺的位置,1971年開始動工興建耗時17年完工,1988年3月通車,整體工程經費約日幣5,384億日圓。

解決島際交通問題

青函隧道的建造構想最早於1923年被提出,1946年「津輕海峽聯絡隧道調查委員會」成立,便著手開始進行陸地部份的地質調査。在沒有青函隧道之前,北海道與本州間的交通只能依賴飛機與渡輪,1954年9月,瑪麗颱風侵襲津輕海峽,造成洞爺丸、日高丸、北見丸、十勝丸、第十一青函丸等五艘船遭颱風吹翻,共造成1,430人死亡,罹難者又以洞爺丸的1,155人最為慘重,此事件加快了青函隧道的興建。
其主要為解決本州與北海道兩大島際交通問題,以列車通過津輕海峽僅花費30分鐘,相較於渡輪需費時長達4個小時,因此隧道啟用後大大縮短了本州與北海道間的交通時間。此外,青函隧道同時鋪有光纖線路,亦同時成為本州與北海道間電信通訊的大動脈。

日本青函隧道示意圖

                                                                                       日本青函隧道示意圖

隧道南端位於青森縣的東津輕郡今別町的濱名、北端則位於北海道上磯郡知內町的湯之里,沿線通過青森縣東津輕郡外濱町和北海道松前郡福島町。位於本州端起13公里處及41公里處並設有2座海底車站,分別為龍飛海底站及吉岡海底站,平時為隧道維護用之基地,若遇隧道內發生緊急狀況時,可由這二處迅速將人員疏散以避免發生重大災難。然而,北海道新幹線通車後,此兩站及知內站都已廢除。

新幹線行駛 為北海道創造更多商機

青函隧道完工後成為世界最長的隧道達31年之久,至2016年才被瑞士的聖哥達基線隧道(Gotthard Base Tunnel)超越。隧道當初在興建規劃時,就已經考慮到新幹線未來延伸至北海道,施工時在隧道內早已預留新幹線列車行駛的空間,只須再加鋪一條鐵軌,即可直接讓新幹線列車使用。
2016年3月26日北海道新幹線通車,全長149公里,以每小時260公里的速度通過青函隧道,從東京到北海道新函館北斗站,最快只需4小時又2分鐘,比搭飛機只慢1小時左右,預計2030年將延伸到札幌,希望透過便捷的交通動線,為北海道帶來更多的觀光商機。(資料來源:http://t.cn/EtPXSHO)

青森縣今別町端的隧道口青函隧道內的吉岡海底車站

                                                   (上圖)青森縣今別町端的隧道口、(下圖)青函隧道內的吉岡海底車站

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