峽隧道工程構想管理論文

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摘要：一、采用成熟的先進技術.二、歐洲一體化進程的產物和推動力.三、項目的特點和成敗的關鍵.四、臺灣海峽隧道的構想.

關鍵詞：道路橋梁工程實例

一、采用成熟的先進技術

西方傳媒和學術著作都稱歐洲隧道為人類工程史上的一個偉業。這不僅因為它總長踞世界之冠，為它投入了巨額資金，而且工程量宏大，從歐洲隧道中挖出的土石方計750多萬立方米，相當3座埃及大金字塔的體積；隧道襯砌中用的鋼材，僅法國一邊就相當于3座埃弗爾鐵塔，更重要的是它成功地解決了許多工程技術上的難題。它在技術上的方針是要求可靠、先進?？煽颗c先進之間不總是統一的，所以它幾乎‘排除了為隧道工程進行專門的創新設計的可能性’，而是‘采取經過試驗的成熟技術’，‘在各個部分精心選取歐美不同國家的標準設計，以確保其高質量和可靠性’。將成熟的先進技術在復雜的工程中成功地加以綜合應用，本身就是一種創造，這樣做大大減小了工程風險。這種技術方針和觀念，在我國對高、新技術的呼聲十分高漲和普遍的情況下是有借鑒意義的。如何在權衡技術的先進性與可靠性以及資金、時間的限制之間，找到一個合適的‘度’，是各種項目決策中值得認真研究的。

在歐洲隧道的建設中比較突出的工程技術成就如下(當然不限于這些)：

1．充分的地質工作和正確的判斷

地質鉆探工作從58年做到87年，重要的鉆孔達94個。淺層勘探在海底以下150m之內，考慮隧道布置的范圍；深層勘探在海底以下800m之內，主要為評價地震風險提供數據。海底鉆探曾采用大型北海石油鉆機，每個鉆孔平均費用約為50萬英鎊?？碧桨l現海底有一層泥灰質白堊巖(ChalkMarl)，厚度約30m，飽和容重約23KN/m3，抗壓強度6~9MPa，變形模量800~1600MPa，蠕變系數φ=1.5，滲透系數(1~2)×10-7m/s。該巖層抗滲性好，硬度不大，裂隙也較少，易于掘進，隧道線路就布置在它的下部，距海底25~40m。由于巖層的起伏，而隧道要求一定的運行坡度，所以隧道軸線在平面和立面上均呈平坦的W形。工程專家們認為，充分的地質資料和正確的判斷，使歐洲隧道找到了理想的巖層。

2．精心、合理的安全設計

海底隧道的規劃設計把施工和運行安全放在極重要的地位。之所以不采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運行、維護的可靠性。在兩條單線鐵路洞之間是后勤服務洞，每間距375m設置直徑為3.3m的橫向通道與兩個主洞連接，連接處有防火撤離門。后勤服務洞的主要功能是在隧道全長范圍內提供正常維護和緊急撤離的通道。在接到命令后，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，并保持其氣壓始終高于主洞，使主洞中的煙氣在任何情況下都不能侵入后勤服務洞。后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，從后勤服務洞的頂上跨過，把兩個鐵路主洞連接起來。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，并避免在管中產生氣流沖擊。

鐵路隧道和列車要承受車輛震動的長期反復荷載。為此鐵道路軌采用了一種稱作‘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性能測試，包括經歷1000萬次荷載周期的疲勞試驗，以確保系統的可靠性。

該隧道還采用一種由鐵路控制中心操縱的‘司機臺信號系統’(CabSignal)。這種信號不是在機車外面或軌道旁邊，而是顯示在司機臺的屏幕上。一旦司機對信號沒有作出反應，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。歐洲隧道對空氣循環的途徑和風機的布置都作了詳細的規劃和研究。不僅設置通風管，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

隧道施工的主要設備是隧道掘進機(TunnelBoringMachines)，具有不同的型號、尺寸和性能，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。開敞式掘進機適用于透水性較小的地層；封閉式掘進機適用于透水性較強的地層，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，(合同運行壽命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。由于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，采用隧道掘進機能發揮很好的作用。

二、歐洲一體化進程的產物和推動力

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世紀初的拿破侖一世時代。今天歐洲隧道竣工，盡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于科技方面，而是取決于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御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。后來，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占全部對外貿易的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進程的影響。1987年12月隧道工程得以破土動工，是由于當時英、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，支持把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?！▏偨y密特朗則把這項工程視為國家強大的象征’。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，并將歐共體改名為歐洲聯盟(EuropeanUnion)。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，即通過建設高速鐵路網，以利于節約能源和保護環境。這將大大擴展海峽隧道的影響范圍和增加它的長期效益。二是地區政策，英、法兩國希望通過隧道帶動海峽兩岸地區的繁榮。現在隧道連接地區(TransmanchRegion)已成為一個專門名稱，包括英國的Kent和法國的Nord-PasdeCalais地區；后來把比利時的一些地區也包括進來，稱作歐洲專區(Euroregion)。通過地區性的合作，一個稱作TDP(TransfrontierDevelopmentProgram)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?！谶€不大可能對經濟產生直接的重大影響。

實際上近20年來歐洲隧道項目的演變既是歐洲一體化進程的產物，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系再一起。

三、項目的特點和成敗的關鍵

1．高度重視環境影響

在建造英吉利海峽鐵路隧道的決策中有一個舉足輕重的影響因素，就是‘歐洲委員會制訂了一個長期的運輸戰略’，即發展電氣化鐵路網以減小汽車對環境的污染。‘歐洲鐵路委員會還提出了2000年歐洲高速鐵路系統的建議’，在這個計劃中歐洲隧道的一端連接英國的各大城市，另一端連接包括法國、比利時、瑞士、荷蘭、西班牙、意大利等國在內的大陸鐵路網。這樣歐洲隧道的影響和效應就大大超出了英吉利海峽兩岸地區的范圍。盡管人們對歐洲高速鐵路系統的計劃能否在2000年實現還存有疑慮，不過這至少說明歐洲的老牌工業化國家在大型基礎設施的規劃和決策中，已把汽車對環境的污染問題放到了一個十分重要的地位。對于剛剛起步準備大力發展汽車工業的中國，在研究決策汽車工業和建設鐵路網的優先次序和投資比例時，也應把環境影響作為一個重要因素考慮進去?

歐洲隧道在建設過程中，終端車站施工盡量避免因開挖附近的土地而影響當地環境。鐵路經過村莊的地段都做了遮檔視線和隔音的屏障，以保護居民生活。車站以及周圍進行了綠化，種上草皮。施工期間有專人對環境進行監測，并由公共關系部門和環保部門共同處理環境問題的投訴，如道路泥濘、塵土、噪音等。車站的建筑高度都不超過四層，創造與環境協調的建筑風格。英國國家環境研究院甚至還在施工之前對車站附近蝴蝶的數量進行了統計調查，結果證明施工沒有對其數量產生影響。

2．利用私人資本建設大型基礎設施的嘗試

建造英吉利海峽通道，財務問題成了實施的關鍵。1981年9月11日英國首相撒切爾和法國總統密特朗在倫敦舉行首腦會讀后宣布，這個通道必須由私人部門來出資建設和經營。1985年3月2日法、英兩國政府發出對海峽通道工程出資、建設和經營的招標邀請。此后收到過四種不同方案的投標。1986年1月兩國政府宣布選中CTG-FM(ChannelTunnelGroup-FranceMancheS.A.)提出的雙洞鐵路隧道方案。CTG-FM是一個由兩國建筑公司、金融機構、運輸企業、工程公司和其它專業機構聯合的商業集團。它在1985年已分為兩個組成部分，一個是TML(TransmancheLink)聯營體，負責施工、安裝、測試和移交運行，作為總承包商；另一個是歐洲隧道公司(Eurotunnel)，負責運行和經營，作為業主。1986年3月英、法政府與歐洲隧道公司正式簽訂協議，授權該公司建設和經營歐洲隧道55年，后來延長到65年，從1987年算起。到期后，該隧道歸還兩國政府的聯合業主。協議還規定兩國政府將為歐洲隧道公司提供必要的基礎設施，并且該公司有權執行自己的商業政策，包括收費定價。

1994年5月6日英、法兩國首腦參加了歐洲隧道正式開通儀式。撒切爾首相把它‘看作私人部門有能力建設這樣大規模工程的標志’，認為是政府‘樹立的一個樣板項目，來引導私人企業投資基礎設施建設’；擔人們對這一點是有疑議的。某些著作中的基調觀點，是整體上肯定，也指出它存在的問題，認為“這個工程比任何其它工程都明顯地表現了‘自由市場’投資于交通基礎設施項目的成功。主要是私人企業按市場方式運作和政府部門的行政管理難以協調。

對這個‘樣板’項目持否定態度的也大有人在。由于這個工程的預算從1987年估計的48億英鎊，上升到建成時的106億英鎊；全面營運的時間從原來計劃的1993年初，推遲到1995年，使歐洲隧道公司的財務狀況極端困難，自然大大損害了這個‘樣板’的形象。有專家估計隧道公司至少每年要虧損2億英鎊，資金流肯定會出現負值，公司將不得不尋求新的貸款，然而誰會愿意再貸款呢?

據該公司的一位高層經理透露，1995年該公司的營業收入約3億英鎊。僅為預測值的60%。不過這位經理解釋說，這是因為95年隧道還沒有正常運行，平均每月隧道的客運量僅100萬人次，預期今后每年有5%的增長。這位經理本人也是隧道公司的一個股東，他說他是在為兒孫們投資。

從政府角度看，利用私人資本建設歐洲隧道的嘗試是基本成功的。英國政府已計劃就連接歐洲隧道終端與倫敦之間的鐵路，與私人公司簽訂一個新的期限為999年的建造和經營特許合同。然而，從私人資本的角度如何評價，最終將取決于歐洲隧道公司能否在今后幾年內渡過它的財務危機。

3．項目管理——以合作和協調克服分歧和對抗

隧道公司高層管理人員認為，‘工程技術問題相對來說解決得比較順利，主要教訓來自組織機構、合同和財務方面’。該項目涉及眾多的‘干系人’(stakeholders)和‘當事人’(parties)，包括英、法兩國和當地政府的有關部門，歐、美、日本等220家貸款銀行，70多萬個股東，許多建筑公司和供貨廠商，管理的復雜性給合作和協調帶來了困難。

合同是合作的基礎。掘進工程采用的目標費用合同(targetcostcontract)是比較合理的，因而掘進工程基本上按計劃完成。隧道列車的采購采用成本加酬金合同(costplusfeecontract)，由于無激勵因素帶來較多延誤和超支。固定設備工程采用總價合同(lumpsumcontract)并不是一個好辦法。由于歐洲隧道是以設計、施工總包方式和快速推進(fast-track)方法建設的，在簽訂合同時還沒有詳細的設計，這就在合同執行過程中潛伏了分歧、爭議和索賠。因而，總價合同決不意味著固定價!合同各方的對抗曾經引起歐洲隧道的多次危機。例如，1989年總承包商(TML)的費用增加，導致了90年初業主(歐洲隧道公司)的資金告罄。于是銀行財團、業主合成包商各方產生了尖銳的矛盾，幾乎到了項目吹臺的邊緣，經過艱難的談判，各方才接受了一個拆衷辦法，英、法兩國以政府機構名義參與貸款來代替政府的直接支持，從而暫時渡過了這次危機。

如果中國要想建造臺灣海峽隧道，也必然會面臨海峽兩岸、國內、國際等多方面的復雜關系。認真研究，簽好協議，建立并保持良好的合作關系，將是至關重要的。

4．項目‘孵化’是項目成敗的一個關鍵

項目孵化是指從提出項目設想到論證、立項和組建主辦機構的過程。歐洲隧道經歷和面臨的危機，其原因可追溯到它的孵化期。

項目在論證階段曾聘請多方面的獨立咨詢的交通專家進行預測。普遍認為92年之后的15-20年內跨海峽的交通需求可能會翻一番。91年英、法、比利時之間的跨海峽旅客市場已達到3130萬人次(包括飛機、水路和火車輪渡)。預測2003年會達到5830萬人次，其中3930萬將通過隧道旅行。單實際情況表明當初對效益的預測偏于樂觀。

歐洲隧道在組織結構上有明顯缺陷。參加過隧道建設的人也認為：如果現在開始干的話，不能讓發起人(指英法隧道集團CTG-FM)又作為建設方，允許自己的合作伙伴(指總承包商TML和牽頭銀行)與他們自己(指歐洲隧道公司)簽訂合同。隧道公司財務主說：‘財務上最致命的教訓是必須有一個強硬的、獨立的業主，來對建設和貸款問題進行談判?！邪蘐ML是一個龐大的集團，一家總包，削弱了投標的競爭性，也是導致造價高昂的一個因素。捕捉立項時機是項目孵化的核心內容。歐洲隧道立項再過去至少被放棄或中斷了26次，這次是不是最佳的時機呢?有人說：如果70年代隧道工程不中斷，造價不會象現在那樣高昂，財務上的困難會小得多。這種說法有待推敲。不過歐洲隧道幾起幾伏的演變至少說明重要項目的論證不能只進行一次；昨天不可行的，今天也許變成可行，錯過機遇，明天又可能成為不可行；這需要保持一個小組，進行長期的可行性預測和跟蹤，捕捉立項的最佳時機。

盡管歐洲隧道在孵化期帶來某些先天不足，目前項目業主又負債累累，但它的銀行財團負責人摩登仍宣稱‘這個賭注的結果要看本世紀末歐洲隧道的所有權掌握在誰的手里。’他認為能夠在下世紀初度過平衡點(breakevenpoint)，開始盈利。

對英吉利海峽隧道工程做全面評價，目前還為時過早。不過回顧一下世界上以往一些大型土木工程的建造歷史，也許不無好處?！K彝士和巴拿馬運河的實際費用都超過預算50倍以上。再近一點，連接日本本土和北部島嶼北海道的Seikan單洞鐵路隧道24年才建成，比原計劃整整超過了14年。相比之下歐洲隧道的命運就算不錯的了。無論如何這些偉大的工程都在地球上發揮著重大的作用。

四、臺灣海峽隧道的構想

英吉利海峽隧道激發了人們更多的想象。白令海峽隧道、直布羅陀海峽隧道都已開始了方案研究和論證。中國人能不能在21世紀有自己的臺灣海峽隧道呢?

1．愿望和需求

密切臺灣和中國大陸的聯系是海峽兩岸以及海內外炎黃子孫長期的共同愿望。建設臺灣海峽隧道必將促進海峽兩岸的來往，有利于中華民族的共同繁榮和富強。

目前臺灣資本在大陸的投資已初具規模，95年投資額達60億美元。海峽兩岸經濟互補、互利，共同繁榮的前景是樂觀的。臺灣的經濟輻射自然會帶動福建的發展。隧道兩端地區會成為新的經濟增長點。臺灣海峽經濟區與長江三角洲、珠江三角洲連成一個高效的交通網，必將促進地區和整個中國經濟的增長。預計該海峽隧道的交通需求將是巨大的。臺灣2100萬人口，即使每年有1/3到大陸探親、觀光一次，往返就是1400萬人次。中國12億人口，即使在60年內每人到祖國寶島旅游一次，每年往返就是4000萬人次。如果考慮大陸民工可能去臺灣做勞務，以及商務與國際旅客，估計每年會達到6000萬人次，這將近是目前跨英吉利海峽客運總量的2倍。自然，還會有其它貨運業務。

2．地理與線路

臺灣海峽最窄的地段是從福建福州市附近的平潭到臺灣臺北市附近的新竹，直線距離約120km，海峽深度普遍在80m之內。計及隧道在兩岸的延伸總長可能達150km。這條線路的兩端均靠近臺灣和福建的政治、經濟、文化中心。此外，從福建的廈門經金門、膨湖到臺灣的臺南以北，也是一個可供選擇的方案。好處是中間有幾個島嶼，不過線路要長得多。

3．困難和問題

顯然，最大的困難是臺灣海峽兩岸的長期阻隔。然而，加強海峽兩岸的聯系，建立貿易和通訊關系，密切科技與文化的交流，畢竟是歷史的潮流。建設海峽隧道正好提供了一種合作極好機會。臺灣海峽地層處于較新的地質活動年代，而且地震比較頻繁。這需要對其工程地質作充分的勘測和論證。臺灣海峽隧道很長，約為歐洲隧道的3倍，在通風設計、施工掘進方面也會提出一些需要專門研究的工程技術問題。

建造如此宏大的工程，按目前價格就可能需要數千億人民幣。臺灣海峽兩岸近十多年來經濟增長率均較高。預期到2010年，中國大陸和臺灣的國內生產總值有望達到英、法兩國當前的總和。那時中國會有更強的經濟實力。不過籌集巨額資金仍將是一個難題。是否借鑒歐洲隧道的做法,采用建設—經營—轉讓(BOT)方式,發行股票,向國際金融市場籌資等,都需要做深入的研究。

4.準備和時機

“構想”的提出可能引起海峽兩岸和海內外有識之士的關注,他們將會各抒己見,進一步增加接觸、探討和交流。

當前至少可以著手法做以下幾件事:發起一個預可行性研究項目;聯絡海峽兩岸和海內外有識之士共同研討;進行海峽兩岸的地理、地質考察。預則立,不預則廢。臺灣海峽隧道工程的起動必定要做長期的精心準備,反復進行可行性論證和多方案研究。只有這樣,才能一旦條件成熟,不失時機地讓夢想變為現實。