观察与思考 台海隧道 纸上谈兵

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导读:本文全文阅读地址:[URL=http://book.tiexue.net/Book/13779/][size=14]http://book.tiexue.net/Book/13779/[/size][/URL] 大约在7000万年前,台湾海峡还是华夏古大陆边缘的海槽。由于受到喜马拉雅造山运动的影响,到了距今4000万年时,这里便逐渐上升变成陆地,海峡地区成为一片平原,也使得台湾岛与大陆相连。从这以后,海峡地区时而升起,时而被水淹没。距今约l.5万年时,受冰期影响,冰川扩大,海平面下降,海峡再次变成陆地

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大约在7000万年前,台湾海峡还是华夏古大陆边缘的海槽。由于受到喜马拉雅造山运动的影响,到了距今4000万年时,这里便逐渐上升变成陆地,海峡地区成为一片平原,也使得台湾岛与大陆相连。从这以后,海峡地区时而升起,时而被水淹没。距今约l.5万年时,受冰期影响,冰川扩大,海平面下降,海峡再次变成陆地。又过了约5000年,在距今l万年时,气候变暖,冰川融化,海平面再次上升,海峡又由「天苍苍野茫茫」的草原变为烟波浩淼的海洋,直到今天。


台海隧道构想的诞生

人类步入二十世纪后,高速发展的现代科技终于能够帮助国人实现两岸相连这个宏伟的愿望。于是在1948年的夏天,就有台湾学生提出要建设台湾海峡隧道,将台湾与大陆连接起来。到了六十年代,也有大陆人提出要修隧道去台湾。不过,由于种种原因当时这些想法还仅仅只是停留在口头上。

十一年前,清华大学21世纪发展研究院教授、著名工程专家吴之明远赴欧洲考察于1995年建成的英吉利海峡隧道工程。随后他发表了名为《英吉利海峡隧道工程的经验教训和台湾海峡隧道的构想》的论文,这一创造性的构想随即引起两岸学者的热烈响应,台湾海峡隧道论证中心应运而生,各种关于台海隧道的研讨会频繁召开。同年4月份,大陆方面明确表示「对于建设跨越台湾海峡的桥梁或隧道工程,在具备充分的可行性前提下,会考虑实施建设问题。」同时交通部门制订的未来20年大陆高速公路网规划蓝图中也醒目的标出了北京至台北高速公路,而此路线的核心工程则是连通两岸的台海隧道。

如果海峡隧道建成,经隧道以及配套的跨海大桥,从厦门到金门,开车仅需5分钟,进而前往台湾,前后最多需要2小时。而目前,从金门到厦门,先要从金门乘飞机到台北或者高雄,再转飞香港,最后从香港飞抵厦门,总共需要3个半小时的空中时间。


北中南三方案

经过两岸专家长达十年的研究论证,最终确定了三条可行方案,分别是:北线福建平潭到台湾新竹,中线蒲田到苗粟,南线厦门到嘉义。通过上述三个方案的优化、比选,目前最受青睐的是北线方案,因其地质稳定,线路最短。不管哪个方案一旦开工,都将成为世界级特大工程。

北线隧道全长144公里,由福建福清经平潭通往台湾新竹,采用桥隧结合方式。福清半岛小山东到平潭娘宫段为跨海大桥,平潭岛到新竹则为隧道,其中隧道海底段125公里,陆地段19公里。历史上在该路线未出现超过7级的大地震,现今地震活动性一般,仅5级左右中等地震,频度较低,地质条件较好,海底地质结构稳定、未发现断裂带,海峡深度在60米左右,水深较浅。北线在三个方案中距离较短,工程造价最低,而且线路两端靠近福州和台北,利于发挥工程效益。可先期连接大陆与我国第五大岛平潭岛,带动这一区域沿海经济的发展。

中线起于蒲田笏石经南日岛至苗粟,全长128公里,与北线相当,该路线位于福建和台湾的中部,虽然位于福州台北、厦门嘉义之间,但直接连接的重要城市较少,属于比较中庸的路线。海底有深水槽,水深70米以上,现今一般有五至六级中强地震,频度略高。

南线从福建厦门经金门、澎湖至台湾嘉义海滨,跨海总长207公里,其中海下174公里。这是工程线路最长,投资最大的方案 。不过可先期连接厦门与金门、澎湖与台湾本岛,产生效益。路线西端即为厦门经济特区,东端靠近高雄,并将厦门、金门、澎湖、台湾岛连接起来,将大大促进金门、澎湖等岛屿的开发和众多城市的经济发展。但此路线工程地质条件相对复杂,澎湖与台湾之间有水深大于120米的海底峡谷,而且线路东端的地震活动强烈,存在引发海啸的危险性。

表格1 在文章最后


再造三个英吉利海峡隧道

Tips 2

1995年建成的英吉利海峡隧道全长53公里,台海隧道即使按照目前最短的北线方案计算,近150公里的总长度也将是英吉利海峡隧道的三倍,工程规模也将是其三倍。有专家预测,国外已建成的海底隧道造价是每公里造价27亿人民币,按照总工期16年计算,到2030年,每公里海底隧道的造价将达到100亿人民币,台海隧道总投资将达1万亿元人民币。尽管造价极其昂贵,但只要有关各方达成一致,筹集资金就可以通过发行债券、股票以及申请贷款等方式完成。

有专家估计,台湾海峡桥隧工程建成以后,载运乘坐铁路列车的旅客票房、载运驾车随乘旅客的票房、货运、两端车站区综合经营都将是巨大的收入来源。台湾2300万人口,即使每年有1/3到大陆探亲观光一次,往返就是1500多万人次;大陆13亿人口,即使在60年内每人到台湾旅游一次,每年往返就是4200多万人次;如果考虑大陆民工去台湾务工,以及商务与国际旅客,估计每年总共会达到7000万人次,这巨大的人流量所带来各方面的经济效益将是极其可观的。如果每年盈利500亿,20年就可以收回投资成本。


海底岩层中的巨龙

海底隧道一般有三种施工方式,分别是盾构法、沉管法及钻爆法。

盾构法为使用大型掘进设备在海底的岩层中进行隧道施工,如英吉利海峡的长隧道,就是使用先进的盾构机打通的。掘进机法对地质条件要求较高,隧道顶部必须保证留有必要的岩层保护厚度。其优点为施工过程中对地表的干扰较小,能够较好地控制地表变形。

其次为沉管法,这种施工方式为是用预制的大型钢管或混凝土方箱,沉入海底预先处理好的基础之上,在外部用混凝土封上接头处,将内部海水抽干,然后在内部做好加固衬里,就成为隧道,香港的海底隧道就是这样建造的。这种方式虽然对海底地质条件要求较低,隧道埋沉深度较浅,但对海洋环境影响较大。

最后为钻爆法,其施工工序相对简单,所需费用较低,对地质条件的要求也次于盾构法,但不适于长距离海底隧道工程。

台湾海峡东西两侧各有20米和50米水深的两级阶地,紧挨着阶地是两侧浅滩,上面分布着数千个水下沙丘和岩礁,而且滩上急流众多,水文情况复杂,加之台海隧道长达100多公里,这使沉管法难以实施,因而目前只有盾构法是适合台海隧道的施工方式。


台海隧道的杀手

台海隧道工程目前面临的主要工程风险是台湾海峡复杂的地质条件。由于台湾海峡地层处于较新的地质年代,构造复杂,为地震活动区域,还需要深入的地质勘探、科学的设计和完备的施工措施。目前有关学者对台湾海峡中线大陆一侧的地质条件掌握比较充分,而对中线台湾一侧的地质数据则相对较少,这方面还有待两岸专家进一步勘测。

地震是海底隧道最危险的杀手,较大的地震可以造成隧道坍塌、破裂,致使隧道内的人员和车辆遭受直接的伤害,而且海水灌入还会造成致命伤害。台湾海峡处于西太平洋地震带,所以预防地震、避开地震带是台海隧道修建的首要难题。

台海隧道长达100多公里的部分深埋海底,加上大量机动车辆的运行,确保空气流通和充足供氧也是设计人员要充分考虑的问题。特别是对于一些意外事件如有害气体泄漏事故也需要有有效的应急措施。

在911之后,全球进入了反恐怖主义袭击的时代,东京地铁毒气袭击、伦敦地铁爆炸事件一次次的提醒我们大流量的公共交通设施必须做好防止恐怖主义袭击的各项准备。在100多公里长的海底隧道里反恐,这将是一项非常重大而且艰巨的任务。

三峡大坝修建之前,关于战争对大坝威胁的争论就已经轰轰烈烈了。相对于建于地面上的三峡大坝来说,深埋海底的台海隧道可以说是时刻命悬一线。千里之堤,溃于蚁穴,任何一点军事上的有效打击,都可能让海底隧道出现坍塌的可能,造成的人员伤亡和经济损失都将是不可估量的。


海底新经济

在科幻电影中我们见到过奇妙的令人炫目的海底世界,包括富丽堂皇的海底酒店、新颖独特的水下游乐场、千奇百怪的海底观光、终身难忘的海底婚礼等等。游客们通过隧道的支线前往酒店,沿途他们将能观赏珊瑚礁、海豚、鲨鱼等水下景观,还能强烈感受到海底酒店带来的生态和环境冲击。台海隧道修建后,作为隧道的附属设施,这些梦想将来都将能够成为现实。这些设施将创造不菲的收入,成为台海隧道的重要经济来源。由此引发的水下城市建造,将给人类发现利用海底资源带来新的契机,随着科技的发展,「水下花园」将不会只是梦想。


Tips 1:台湾海峡(Taiwan Strait)

台湾海峡属东海海区,北端以福建平潭岛到台湾北头的富贵角联机为界,南端以广东南澳岛到台湾南头的鹅銮鼻联机为界。南北长约300公里,东西宽约170公里,面积6万多平方公里。海底地貌海峡属东海大陆架浅海。海峡大部水深小于80米,平均水深约60米。


Tips 2:英吉利海峡隧道(The Channel Tunnel)

英吉利海峡在英国和法国之间,最宽处241米,最窄处33米。英吉利海峡海底隧道于1987年开工,由英、法两国共同开发,全长53千米,1990年12月1日服务隧道全部凿通,共耗资170亿美元。从伦敦的滑铁卢车站到巴黎加多诺得车站全程为400千米,乘坐高速火车加上等待摆渡的时间需花费5个多小时,飞机需要4个小时,而火车通过隧道全程仅用2个小时。


表格1:三线方案对比表

途经城市途经城市 海底长度海底长度 优点优点 缺点缺点 途经城市 海底长度 优点 缺点

北线北线 福清、平潭岛、新竹福清、平潭岛、新竹 125公里125公里 靠近省会城市,水浅,地质结构稳定靠近省会城市,水浅,地质结构稳定 连通城市较少连通城市较少 北线 福清、平潭岛、新竹 125公里 靠近省会城市,水浅,地质结构稳定 连通城市较少

中线中线 蒲田笏石、南日岛、苗粟蒲田笏石、南日岛、苗粟 128公里128公里 距离短,位置居中距离短,位置居中 沿线缺少中心城市沿线缺少中心城市 中线 蒲田笏石、南日岛、苗粟 128公里 距离短,位置居中 沿线缺少中心城市

南线南线 厦门、金门、澎湖、嘉义厦门、金门、澎湖、嘉义 174公里174公里 连通城市多连通城市多 距离长,地质复杂距离长,地质复杂 南线 厦门、金门、澎湖、嘉义 174公里 连通城市多 距离长,地质复杂


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