2006-06-18 16:00:45bluejohn

雪山隧道:穿山遁地全速東進1(2006通車版)

趕在暑假旅遊潮前,國道五號北宜高全線風光通車了,而北宜高通車關鍵,在於施工困難度極高的雪山隧道。幾年之前有幸藉由學術交流前往施工中的隧道工程,如今隧道風光通車,欣見人定勝天的努力,一同來再度回顧雪山隧道。
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--前言--

「早晨七點鐘林先生一家人從台北信義路家中出發,八點鐘一家人已經來到冬山河親水公園大門」,這絕對不是房地產廣告誇大的台詞,而是即將實現的夢想。如果說台北的後花園是陽明山,那麼整個宜蘭就可說是台北的新渡假後花園,然而完成一小時東進宜蘭的理想,完全必須仰賴便捷的交通網。

長久以來,台北至宜蘭的交通完全仰賴北濱、北宜公路與鐵路宜蘭線,不過橫亙在北宜間的雪山山脈也形成兩地間往來的障礙。有鑑於如此,政府在民國71年倡議興建北宜間的快速公路,民國79年7月這段快速公路提昇等級並正名為「北宜高速公路」。北宜高速公路起迄點為台北南港至宜蘭頭城,全長約31公里,隧道總長約20.1公里,佔全線總長度65%,其中又以全長12.9公里、佔全線總長度41%的雪山隧道(原坪林隧道)為工程關鍵所在。

本次「穿山遁地全速東進」的連載,將帶所有讀者一窺雪山隧道的施工秘辛,並深入工程施工最前線一探TBM(全斷面鑽掘機)的蹤影,同時也將遨遊北宜高速公路與茶鄉坪林。
--科技地鼠遁雪山--

雪山隧道為目前全世界排名第三長的隧道,也是東南亞排名第一的隧道,同時採用最先進的TBM(Tunnel Boring Machine全斷面鑽掘機)來施工,也引導我國隧道施工技術的全面提升,讓大家瞧瞧科技地鼠的模型全貌。實際上這隻地鼠全長237公尺,直徑11.47公尺,造價超過新台幣六億,同時TBM是量身訂作的機器,換句話說隧道要開挖多大,TBM的直徑就有多大,所以除非像北宜高同時開挖兩座隧道,否則TBM通常只會量產一部。
簡單來說,TBM竟是一具大型整合機器,其上帶有鑽探工人、搬運棄土工人、裝潢(隧道)工人等,當然這些都委由機械代勞,還句話說最前面的鑽頭將岩壁、岩層開挖成隧道,再利用中間的輸送裝置將土方運到機器尾端再經由台車送至洞外,同時將預鑄好的環狀水泥塊結合成隧道的襯砌。仔細瞧上方的照片是TBM鑽掘機頭的模型,下方的工人所搬運就是最前方鑽頭。
由於TBM的頭部採用雙盾式結構,外端(前盾)是鑽頭的部分,內端(後盾)為千斤頂的部分,如照片灰色的左端就是前盾,右端為後盾。
挖掘時由內端伸出四根千斤頂(照片中右邊黃色條狀物就是千斤頂了)固定內端並撐住岩盤,外端開始鑽掘往前伸展,這時千斤頂的作用可提供TBM前進的反力。待鑽掘一定距離後就停止鑽掘,並收回千斤頂讓內端部份往前進。這時,如果岩盤本身支撐良好則可利用TBM本身作為支撐,如過岩盤本身容易崩落,則必須立即組裝環片,(環片部分後續將再介紹),如此完成一次的鑽掘循環。接下來千斤頂重新伸出固定,再開始鑽掘……。

大家可以想像成一支原子筆,筆蓋部分是前端,筆心部分是後端。鑽掘時,筆心固定的但筆蓋慢慢前移,待停止鑽掘後筆心往前推套上筆蓋,這就是簡單形容TMB運作的方式。