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英吉利海峡隧道工程的经验教训与台湾海峡隧道工程的构想
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摘要：一、 采用成熟的先进技术.二、 欧洲一体化进程的产物和推动力.三、项目的特点和成败的关键.四、台湾海峡隧道的构想.
关键词：道路桥梁 工程实例
一、 采用成熟的先进技术
西方传媒和学术著作都称欧洲隧道为人类工程史上的一个伟业。这不仅因为它总长踞世界之冠，为它投入了巨额资金，而且工程量宏大，从欧洲隧道中挖出的土石方计750多万立方米，相当3座埃及大金字塔的体积；隧道衬砌中用的钢材，仅法国一边就相当于3座埃弗尔铁塔，更重要的是它成功地解决了许多工程技术上的难题。它在技术上的方针是要求可靠、先进。可靠与先进之间不总是统一的，所以它几乎‘排除了为隧道工程进行专门的创新设计的可能性’，而是‘采取经过试验的成熟技术’，‘在各个部分精心选取欧美不同国家的标准设计，以确保其高质量和可靠性’。将成熟的先进技术在复杂的工程中成功地加以综合应用，本身就是一种创造，这样做大大减小了工程风险。这种技术方针和观念，在我国对高、新技术的呼声十分高涨和普遍的情况下是有借鉴意义的。如何在权衡技术的先进性与可靠性以及资金、时间的限制之间，找到一个合适的‘度’，是各种项目决策中值得认真研究的。
在欧洲隧道的建设中比较突出的工程技术成就如下(当然不限于这些)：
1.充分的地质工作和正确的判断
地质钻探工作从58年做到87年，重要的钻孔达94个。浅层勘探在海底以下150m之内，考虑隧道布置的范围；深层勘探在海底以下800m之内，主要为评价地震风险提供数据。海底钻探曾采用大型北海石油钻机，每个钻孔平均费用约为50万英镑。勘探发现海底有一层泥灰质白垩岩(Chalk Marl)，厚度约30m，饱和容重约23KN/m3，抗压强度6~9MPa，变形模量800~1600MPa，蠕变系数φ=1.5，渗透系数(1~2)×10-7m/s。该岩层抗渗性好，硬度不大，裂隙也较少，易于掘进，隧道线路就布置在它的下部，距海底25~40m。由于岩层的起伏，而隧道要求一定的运行坡度，所以隧道轴线在平面和立面上均呈平坦的W形。工程专家们认为，充分的地质资料和正确的判断，使欧洲隧道找到了理想的岩层。
2.精心、合理的安全设计
海底隧道的规划设计把施工和运行安全放在极重要的地位。之所以不采用一条大跨度双线铁路共用隧洞，是为了减小海底施工的风险和提高运行、维护的可靠性。在两条单线铁路洞之间是后勤服务洞，每间距375m设置直径为3.3m的横向通道与两个主洞连接，连接处有防火撤离门。后勤服务洞的主要功能是在隧道全长范围内提供正常维护和紧急撤离的通道。在接到命令后，它可在90分钟内将全部人员从隧道和列车中撤到地面。它还是向主洞提供新鲜空气的通道，并保持其气压始终高于主洞，使主洞中的烟气在任何情况下都不能侵入后勤服务洞。后勤服务洞在施工期是领先掘进的，这为主洞的掘进提供了详尽的地质资料，对保证安全施工有重要意义。此外，隧道的运输、供电、照明、供水、冷却、排水、通风、通讯、防火等系统都充分考虑了紧急备用的要求。
3.较好地解决了某些特殊的工程技术问题
列车在很长的隧洞中高速行驶时会产生压差和空气动力阻抗。特别是欧洲隧道列车的阻塞比(列车与隧道断面之比)很高，如果没有卸压管，列车的驱动力需要增加很多。为此隧道沿线每250m设一个2m直径的卸压管，从后勤服务洞的顶上跨过，把两个铁路主洞连接起来。在设计阶段对卸压管的作用做了许多模型研究，使其有较好的空气动力效应，并避免在管中产生气流冲击。
铁路隧道和列车要承受车辆震动的长期反复荷载。为此铁道路轨采用了一种称作‘松那飞’(Sonneville)的系统。一系列连续焊接的铁轨下面设弹性减振装置，使车辆在轨道上行驶非常平稳。该系统的部件要经过多种性能测试，包括经历1000万次荷载周期的疲劳试验，以确保系统的可靠性。
该隧道还采用一种由铁路控制中心操纵的‘司机台信号系统’(Cab Signal)。这种信号不是在机车外面或轨道旁边，而是显示在司机台的屏幕上。一旦司机对信号没有作出反应，自动列车保护装置就会使列车减速，直到停止，保证列车安全行驶。
长隧洞掘进时的通风往往是施工中的一个难题。欧洲隧道对空气循环的途径和风机的布置都作了详细的规划和研究。不仅设置通风管，而且也利用隧洞本身作为通风通道，使开挖面的风量达到13.5m3/s，符合社会保障与安全组织和地下工程协会规定的通风标准。
4.掘进机发挥重要作用
隧道施工的主要设备是隧道掘进机(Tunnel Boring Machines)，具有不同的型号、尺寸和性能，出自欧洲、北美和日本的不同厂家。它们从英国海岸的莎士比亚崖和法国海岸的桑洁滩两个掘进基地开始，分别沿三条隧洞的两个方向开挖，共有12个开挖面，其中6个面向陆地方向掘进，另6个面向海峡方向掘进。开敞式掘进机适用于透水性较小的地层；封闭式掘进机适用于透水性较强的地层，其掘进头能承受11bar(1巴=0.9869标准大气压)的静水压力。最大的一台掘进机直径8.78m，全长约250m，重达1200T，(合同运行寿命2万小时)，价值超过1000万英镑。它能完成掘进、钢筋砼衬砌块的安装、灌浆以及施工轨道敷设等一连串工序，实际就象一条自动化作业线。最高掘进纪录为428m/周，英国一边的6台掘进机平均掘进速度为150m/周。整个掘进工作按计划完成，只用了三年半时间。由于欧洲隧道工程每延误一天工期，仅贷款利息就要支付约200万英镑，因而施工速度至关重要。当工期对经济效益有重大影响而掘进工作面又受限制的情况下，采用隧道掘进机能发挥很好的作用。（参考《建筑中文网》）
二、 欧洲一体化进程的产物和推动力
在英、法两国之间穿过海峡建立固定通道的想法，可以追溯到19世纪初的拿破仑一世时代。今天欧洲隧道竣工，尽管在工程技术上取得了重大的成功，然而‘200年来对是否建造英吉利海峡隧道的决策始终不是取决于科技方面，而是取决于围绕这个计划的政治环境’。长期以来英国方面反对建设海峡隧道的主要原因是考虑到军事上的风险，他们希望利用海峡作为抵御来自欧洲大陆军事入侵的天然屏障。随着国际局势的变化，上述顾虑逐渐消退。后来，英国加入了欧洲共同体，预期会有一个统一的欧洲市场，因而在英国和欧洲大陆之间建立更为方便、快捷的通道成了显而易见的需求。在1972-1992年的20年间，跨越英吉利海峡的客、货运交通量实际上增长了1倍。1992年英国与欧洲大陆的贸易占全部对外贸易的60%。
本世纪70年代以来，建设英吉利海峡隧道的决策主要受到欧洲一体化进程的影响。1987年12月隧道工程得以破土动工，是由于当时英、法两国政府对欧洲一体化都持比较积极的态度。英国首相、保守党领袖撒切尔夫人，支持把1975年曾被工党政府下令停止的隧道工程重新提上议事日程。‘法国总统密特朗则把这项工程视为国家强大的象征’。这次欧洲隧道得以竣工建成，两国首脑的推动，排除各种障碍，起了至关重要的作用。也就在欧洲隧道举行正式通车仪式的前一年(1993年秋)，包括英、法在内的欧共体十二国签订了马斯切克条约，并将欧共体改名为欧洲联盟(European Union)。 从欧盟有关国家政府的观点来看，还有两个因素与隧道建设有关：一是运输政策，即通过建设高速铁路网，以利于节约能源和保护环境。这将大大扩展海峡隧道的影响范围和增加它的长期效益。二是地区政策，英、法两国希望通过隧道带动海峡两岸地区的繁荣。现在隧道连接地区(Transmanch Region)已成为一个专门名称，包括英国的Kent和法国的Nord-Pas de Calais地区；后来把比利时的一些地区也包括进来，称作欧洲专区(Euroregion)。通过地区性的合作，一个称作TDP(Transfrontier Development Program)的金融发展计划已经起动。这些‘从政治角度看显然有重大意义，对欧盟的发展，欧洲单一市场的形成和国际经济、文化合作交流，都会有重大促进。’但近期还不大可能对经济产生直接的重大影响。
实际上近20年来欧洲隧道项目的演变既是欧洲一体化进程的产物，又是它的一个推动力，两者相辅相成，几乎是平行发展的。如果有朝一日我们考虑台湾隧道问题时，则也必然要与祖国和和平统一的大业紧密联系再一起。
三、项目的特点和成败的关键
1.高度重视环境影响
在建造英吉利海峡铁路隧道的决策中有一个举足轻重的影响因素，就是‘欧洲委员会制订了一个长期的运输战略’，即发展电气化铁路网以减小汽车对环境的污染。‘欧洲铁路委员会还提出了2000年欧洲高速铁路系统的建议’，在这个计划中欧洲隧道的一端连接英国的各大城市，另一端连接包括法国、比利时、瑞士、荷兰、西班牙、意大利等国在内的大陆铁路网。这样欧洲隧道的影响和效应就大大超出了英吉利海峡两岸地区的范围。尽管人们对欧洲高速铁路系统的计划能否在2000年实现还存有疑虑，不过这至少说明欧洲的老牌工业化国家在大型基础设施的规划和决策中，已把汽车对环境的污染问题放到了一个十分重要的地位。对于刚刚起步准备大力发展汽车工业的中国，在研究决策汽车工业和建设铁路网的优先次序和投资比例时，也应把环境影响作为一个重要因素考虑进去?
原文网址：http://www.pipcn.com/research/200603/1719.htm
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