來去雪山隧道

廖耀宇 技師

前言

台北市土木技師公會為慶祝三十週年,於94年11月30日舉辦北宜高速公路雪山隧道工程參觀活動,協辦單位為交通部台灣國道新建工程局第三區工程處。原訂名額80名,雖屬自費行程,但報名人數極為踴躍,經施理事長情商工程處同意,得以增加名額全數參加。

活動概況

是日參加技師高達一百三十餘人,包括老、中、青三代共乘六部中型遊覽車,浩浩蕩蕩於上午八時自國父紀念館出發,途經南港交流道,穿過南港隧道、石碇隧道、烏塗隧道、彭山隧道到達國工局石碇機電工務所。先聽取三區工程處張文城處長之施工簡報,再到坪林行控中心及161 KV變電站參觀。全程除由張處長引導外,並由相關顧問經理作介紹,隨後自坪林端入口進入雪山隧道,到一號豎井通風中繼站參觀,見識隧道內通風機房之浩大工程。接著穿過車行連絡隧道,進入主隧道行車道下方之廊道參觀,再下到導坑內參觀後登車東行,於中午12:15離開雪山隧道,前往頭城午餐,完成本次活動之主要行程。總計在雪山隧道內參觀逗留約一小時,看到了通車後將不容易再見到的景象。

由於午餐結束時間有所耽延,下午原訂參觀金瓜石黃金博物館的行程,己逾入館時間故不得其門而入,大家只好在黃金博物園區外面瀏覽一番,迄5:30離開園區轉往九份。此時天色己暗並開始飄起毛毛細雨,理事長因而決定不上九份老街,取消最後的參觀行程,直奔基隆,到老地方海鮮餐廳晚餐後,於晚上九點回到台北結束本次活動。

國道5號

蘭陽地區先民早已開發,與台北地區之交通要道北宜公路,因山嶺阻絕,狹窄且九彎十八拐的路程至為不便。為加速東部之開發,1980年政府就已著手研建快速公路以利商旅,1988年完成了北宜快速公路之可行性研究,國道新建工程局隨即積極進行後續工作,並應地方要求提昇為高速公路之標準,作為環島高速公路網的一環,1990年經行政院核定並改名為北宜高速公路。旋即分兩段先從最困難的雪山隧道開始施工(1991年7月,首段南港頭城段長31公里),接著於2001年7月亦開始施作24公里長的頭城蘇澳段。南港石碇段業於2000年1月先行通車,全線通車期程經歷五次延展,原本選舉前說2005年年底一定會通車的,可是土建工程雖己趕竣,但機電安全設施尚未測試好,還需延到春節前再作有條件之通車了,不過2006年中以前將可全面通車是能確定的。

國道5號公路(北宜高速公路),為單向雙車道設計,西起台北南港交流道(銜接北二高),經石碇、坪林、頭城、宜蘭、羅東,東迄蘇澳,全長約55公里。將前山(台北)通後山(蘭陽平原)原需兩小時多之車程,大大縮短為僅40分鐘。為減少新闢道路對環境之破壞,沿線大部份均採隧道(計20.1公里)或高架橋梁(約30公里)設計,成為本路之最大特色。由於施工難度高、民眾抗爭多、政治考量也多,施工中經歷不斷的剪彩,分項的貫通及慶祝,亦提供了政治人物最佳的舞台。

全線設置有南港系統交流道、石碇交流道、坪林行控中心專用道、頭城交流道、宜蘭北側及南側交流道、羅東北側及南側交流道、及蘇澳交流道以利進出。另新闢蘇澳連絡道1.3公里,在宜蘭、羅東兩分離式交流道範圍內布設側車道長約10公里。在坪林設有行車控制中心,在石碇設有旅客服務區,於頭城交流道主線上設柵欄式收費站,頭城蘇澳段將採按里程方式收取通行費,收費分站設置在各交流道匝道上,其他附屬設施均一應俱全。

2002年12月行政院接著又核定國道5號蘇澳花蓮段計畫,將其納入「新十大建設」之「第三波高速公路」的子計畫之一來推動,冀使得以繼續向南延伸,達成前山後山迅速通達之理想(惟蘇花高速公路是否值得興建是有太多爭議,反正選舉不停,支票總是會有人開的)。

雪山隧道

由於必須貫穿崎嶇的雪山山脈,雪山隧道(早先名為坪林隧道)成為完成北宜高的關鍵工程,亦是最困難的工程;前後施工了14年多,犧牲了13條人命,花費了200多億元。

雪山隧道長12.93公里,為分離式雙孔公路隧道(兩孔相距約42∼60公尺),其長度為東南亞第一,世界排名第五。其西口自坪林苦嶺腳(茶葉博物館北方)貫入雪山山脈,從西北往東南方向走,到頭城北宜公路九彎十八拐南方(金盈瀑布東側)鑽出東口。隧道作單向雙車道設計,每車道寬3.5公尺,行車淨高4.6公尺,瀝青混凝土柔性路面,坡度為1.255%自東向西爬升,最高速限每小時70公里。車道下方為管線及通風廊道,兩主隧道間每隔350公尺,設可供百人以上避難之橫向人行聯絡隧道(計28座)。每隔1400公尺設橫向車行聯絡隧道(計8座),供車輛緊急疏散及維修救難用。每隔1400公尺於車行聯絡隧道之對面主隧道外側,設置長45公尺緊急停車彎一處。兩主隧道間聯絡隧道下方之施工導坑,於工程完成後供作維修救災及通風排水用。

隧道內電力系統採多迴路電力系統,另備柴油緊急發電機及UPS不斷電系統,可避免斷電之危險而確保安全。

隧道設有三組通風換氣站及三組通風中繼站,每組通風換氣站設置二座通風豎井(一進氣一排氣),及南北兩座通風機房。主隧道採加強縱流式通風系統,及頂拱懸掛噴流式風機,提供隧道內良好空氣品質及能見度,在火災發生時提供用路人最佳逃生環境。

隧道頂拱裝有縱列照明系統,採日光燈輔以高壓鈉氣燈加強照明。白天依隧道洞外輝度偵測器偵側值與設定範圍值比較,由監控系統自動控制適當階段之點滅,晚上則依照時間設定,點滅照明階段(點滅控制共分七個階段)。

隧道內並末設置自動灑水或噴霧消防系統(歐洲隧道管理單位亦不認同此等系統),而於每50公尺設置乙個消防栓箱備有2具乾粉滅火器、口徑40mm消防栓與消防水帶(供路人使用)、口徑65mm消防栓(消防隊專用)。

隧道內當然亦設置有標誌、號誌、漏波電纜、緊急聯絡電話及偵測監控系統、交通管制系統、廣播資訊系統等等安全設施,使用路人能穫得最大之安全保障。

隧道施工

雪山隧道原先規劃的是偏北的路線,其東口因地方人士之反對及朝東炫光問題,改至金盈瀑布附近。該線地質資訊缺乏,經會勘研究採取在主隧道施工前,先開挖一條導坑,以探明確實的地質情況,預為改良地質、引流降壓,再配合止水灌漿、熱瀝青灌漿等各種因地制宜的技術,以克服惡劣地質及地下湧水問題。

傳統之山岳隧道多採鑽炸工法(D&B)施工,雪山隧道若兩端同時向中央開挖,少說亦要十年才能貫通。為縮短工期,減少施工污染,首度引進全斷面隧道鑽掘機(TBM)施工,計購置了三部雙盾身TBM;一部小的為4.8公尺直徑用於導坑,美國製造花了3億元。兩部大的為11.8公尺直徑用於主隧道,德國製造每部花了10億元,隧道襯砌環片厚度為35公分。

原計畫是在洞口段採鑽炸工法外均用TBM工法,無奈首度使用之TBM,碰到複雜多變的地層,豐沛的湧水,尤其是鬆散但極堅硬的四稜砂岩盤,一

路跌跌撞撞,多災多難;光導坑就遭逢十幾次受困,只好採開挖迂迥坑繞

行至機首解困,耗時費力艱困可知。施工人員從失敗中汲取教訓,發揮智

慧,終於放棄以全斷面隧道鑽掘機TBM推進的單一工法,改採鑽炸,人工

挖掘及TBM交互運用之混合工法(如後述)得以突破困境,2003年10月20日導坑終於全線貫通。

主隧道於1993年7月開始施工,其施工理念與導坑相同。雖有導坑先行,取得地質資訊,但頭城端之東口,須一連通過金盈、上新、巴陵、大金面及石牌等五條斷層,地質太差,讓施工人員吃盡苦頭,備極艱辛。1996年5月才得以開始TBM開挖,經歷多次重大災變後,聰明的施工團隊研究出在地質弱帶,不如先施作隧道上半斷面(頂拱),亦就是先施作頂導坑,把不良地質挖除並作支撐保護等處理後,再讓TBM儘速挖掘下半斷面,迅速通過地質弱帶。此種混合工法雖然耗時費力,但不失為因地制宜的解決之道。1997年9月北上線隧道TBM才推進了460公尺,在通過上新斷層一處未探知之石英砂岩儲水層時,發生鉅量湧水挾帶破碎岩屑沖入隧道,致使隧道崩塌壓毀TBM,直到2001年才得以清出解體而廢棄。全線只好依靠鑽炸法及增闢多處工作面繼續施作,迄2004年3月14日北上線終於貫通。至於東行之南下線在運用鑽炸、TBM、混合工法施作後,亦終得於2004年9月16日全線貫通。

公路長隧道通風極為重要,雪山隧道的通風豎井為國內最深的豎井。每組通風豎井各有一個相隔50公尺的進氣井及排氣井,一號豎井(位於靠坪林端)深約500公尺,直徑各為7公尺,其排氣井因茶農多年之抗爭,而加做了328公尺長的水平排氣隧道,將廢氣排到山背去才得以平息。施工時因其下通風機房隧道己貫通,故採用昇井上擴工法施工;其步驟是在工址先作止水改良地質後,自地表鑽一直徑31公分導孔至豎井底,再自豎井底換上直徑244公分的擴孔鑽頭由下往上擴孔,至地表後再由上往下以鑽炸法施作至所需直徑。二、三號豎井因施工時其下之隧道尚未通過井底,故採傳統之沉挖工法施工;自地表一層層地往下鑽炸至井底,再由下往上做內襯砌。其中二號豎井深度約250公尺,直徑各為7.5公尺,三號豎井深度約450公尺,直徑各為7公尺。

所有橫向隧道及通風機房亦均於2005年5月13日開挖完成。

後語

北宜高原先預定於1998年完工,不幸因當初未尊重專業埋下隱憂;在地方的異議、民眾的抗爭、政治的考量下,增加了太多的困難,而致工期一延再延,值得社會省思。不過久病成良醫,運用智慧,愈挫愈勇,亦造就出一批長隧道施工人員及獲致寶貴的設計施工經驗。交通部林陵三部長曾說過;誰貫通了雪山隧道誰留名青史,我想如此艱困偉大的工程,留名青史的將是所有犧牲奉獻,參與工程的工作人員。當然啦,當家的決策及努力亦是主要動力。這位有專業背景的部長,他力行的那套走動式管理、密集的督導及關注亦獲致了最大的成效,值得喝采。

雪山隧道終於要通車了,當我們通過這隧道時,除了感念工程人員的犧牲奉獻外,亦要認識到長隧道的行車安全極為重要,用路人要養成良好的習慣;進入隧道前要注意依照車道管制號誌進入,打開車頭大燈並採用近光燈,隧道內絕不可變換車道,開啟收音機收聽警廣電台,保持耳聰目明,循規蹈矩注重禮節,必定平平安安。萬一發現後車失火,你不要停車,先鎮定駛離隧道再報警。當前車事故引發火災時,減速立即停車兩側,用緊急電話通報行控中心。下車逃生時要停車熄火,留下車鑰匙往後向逃生(注意逃生指引標示)至最近的人行或車行聯絡隧道(千萬不可認為前方聯絡隧道較近而往前逃,那會造成混亂害人害已),亦不要擅自逃到對向隧道中去。

俗語說“外行看熱鬧,內行看門道”,本次參觀除同為技師的張處長親為簡報及解說外,臨別尚致送人手一片“雪山隧道施工專輯“光碟,讓大家除了現場走馬看花外,尚能一窺施工過程的門道,留作紀念真是熱心。筆者平日對雪山隧道工程亦甚為注意,2002年3月曾有機會深入導坑察看湧水災變現場,並參觀二號豎井及主坑TBM施工情形,留有深刻印象。因此回家後重覆仔細觀看了施工專輯,檢視手頭留存之剪報及資料,擇要整理出一點心得,向此次不克參加的技師朋友報告分享,亦算是寓遊於學而不虛此行了,同時亦要感謝台北市土木技師公會施理事長之有作為及福委會魏主委之費心安排。

(示意圖參考自國工局三區工程處贈送之國道5號公路簡介摺頁透視圖)

 

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最後更新日期: 2006/01/24