雪山隧道的開鑿與影響

雪山隧道
安全設計

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撰文/燕珍宜(經典雜誌編輯)
攝影/劉衍逸(經典雜誌攝影)

雪山隧道通車後，造訪位於頭城端的北宜施工處，一大片的鐵皮組合屋在烈陽下歡迎著我們。大部分人員均已撤走，空曠的施工處僅見零星工作人員負責處理後續事宜。進入辦公室，牆上還留著外行人看不懂，但卻想要肅然起敬的、泛黃的隧道施工設計圖。我一邊與駐守的工程師談論關於雪山隧道的種種，一邊努力還原、想像昔日此地的景況。

鼎盛時期，這一大片鐵皮屋曾經聚集上千名的工作人員，大家的目標只有一個──興建雪山隧道。

時間回到一九八二年，基於交通建設帶動經濟發展的邏輯，政府決定著手研擬在台北宜蘭間，闢建一條穿過山岳之快速道路的可行性；評估結果決定興建以隧道為主體的快速道路。全線長約三十一公里的北宜高速公路，隧道總長度就占了二十點一公里，全線雙向總共有十一座隧道，包括南港隧道、石碇隧道、烏塗隧道、彭山隧道，以及備受關注的雪山隧道。

以車速每小時七十公里行進，約要十一分鐘才能走完這世界公路長隧道排名第四、全長十二點九公里的雪山隧道。近十三公里的長度，投入了將近十三年的歲月，平均每開一分鐘就是工作人員四百多個「不見天日」的心血付出。

長隧道，尤其是貫穿高山的長隧道，工程相當複雜，它不只是兩點之間的「單管」工程，而是還包含連結平行隧道的安全走廊、橫坑道、通風廊道、地下工具間、中繼站、迴轉道等互相倚賴的單元，而共同構成的系統。雪山隧道，除了兩座南北向的主隧道外，中間的導坑、橫向人行聯絡隧道、車行聯絡道、豎井、通風孔道等，大大小小、長長短短，加總起來共有五十八組隧道，是目前全世界規模最大的雙孔公路隧道群。

關於雪山隧道的艱難工程，對於旁觀者，或許大可諸多揣測，將之形容為「雪山魔咒」或是「山神之怒」。但是對於所有親身參與的工作人員而言，「艱難」二字卻是歷經雪山隧道六十四次天搖地動的抽坍，三十六次如山洪爆發般的高壓地下水湧出，以及十三位隧道工作人員壯志未酬的殉職(北宜高速公路全線則共有二十五位)。

這種每日一睜開眼，即逼面而來的「石石水水」(石指地質，水指地水)、時間長達十三年的軟硬挑戰，對雪山隧道之全體工程人員而言，可不是任一浪漫或者不浪漫的想像，就可以輕易打發過去的。

如果僅是大自然給的難題也就罷了，雪山隧道的工作人員還得不斷應付來自於人的難題。中興顧問工程公司北宜工程處經理張龍均百感交集地說道：「身為一個設計監造的工程師，如果無法突破工程上的瓶頸，再多的理由、再多的解釋，也改變不了挨罵的命運；挨民代的罵，挨長官的罵，挨輿論的罵。這種內外交相逼的壓力，有時候真的會讓一個優秀的工程師，萌生『不如歸去』的想法。」

承受巨大壓力的雪山隧道工作人員，未必真得會「一走了之」，但是「早生華髮」的比例卻是不符常態地高；受訪的工程人員私下表示，「憂鬱症上身」者亦所在多有。

相較於世界上著名的長隧道工程，如英法海底隧道，只要一路緊緊擁抱住不透水的白堊(Chalk)地質層，就可以開著「全斷面隧道鑽掘機」(Tunnel Boring Machine，簡稱TBM)一路所向披靡，既無須過關也無將可斬地鑽出一條海底隧道；又或者是像挪威的拉達爾(L駕dal)隧道，其岩盤甚至堅固、穩定到連隧道工程一些必要的施工步驟都還可以簡化使用。此類渾然天成的隧道環境看在台灣工程人員的眼裏，大概只能用「窮人家的小孩，得更認真努力」的話來自我安慰了。

「雪山魔咒」：四稜砂岩層

台灣雪山隧道地質結構之獨一無二，是結合了數種「可能」的同時發生，而形就了這個幾乎是「不可能」的隧道開挖任務。

首先是，比鋼還要硬，「石」如其名、長得稜角崢嶸的「四稜砂岩」(鋼的硬度為五點五，四稜砂岩為七)。四稜砂岩之所以讓隧道幾乎變成不可能，主要是因為隧道巨龍TBM踢到「石英板」(四稜砂岩的主要礦物組成為石英Quartz，含量高達百分之八十二)，神勇不再。根據交通部台灣區國道新建工程局(簡稱國工局)的統計，硬度約為五左右的TBM削刀頭，最高紀錄在一天內曾更換了二十二只，單月最多換過一百零八只削刀頭，全部使用的削刀頭則高達一千五百七十二只。曾專文介紹四稜砂岩的學者洪如江教授私下打趣說：「能挖掘得了這種四稜砂岩岩盤的，恐怕只剩下鑽石、紅寶石之類的昂貴石頭了(鑽石硬度為十)。」

即使踢到「石英板」，國工局總工程司曾大仁表示，在工程人員的眼中，仍不是什麼大不了的難題。接著，第二個出現在雪隧的地質現象是，這些硬度幾乎接近半寶石的岩盤，卻又是個個幾乎「碎不成片」。何以致此？這當然不是任何人為力量所能造成，而是一手創造台灣島的歐亞大陸板塊和菲律賓海板塊的造山運動所致。

但是，堅硬又碎裂的四稜砂岩，還不足以構成隧道之「不可能的任務」。第三個致命巧合是，菲律賓海板塊在花蓮附近向北傾沒到宜蘭地區的地下深處，因弧後擴張，讓受擠壓的岩盤，變成壓力釋放的鬆散狀態，在台灣東北部產生很多西北方向的張力裂縫，就是這些裂縫，讓地下水得以滲入、潛藏。雪山隧道四稜砂岩層的狀態，就如同被敲破後的安全玻璃，每一塊碎玻璃都很硬，但整體而言卻充滿了空隙，而此空隙正充填著豐沛的地下水。

然而，最後壓垮駱駝的那根稻草則是，因板塊擠壓而形成的具阻水效果的「斷層泥」。因為這些阻水層結構，使得四稜砂岩層一帶的地質，暗藏一塊塊、不規則分布的地下水包，讓工程人員吃足苦頭，也讓TBM龍困淺灘。

換言之，所謂的「雪山魔咒」，轉譯成自然科學的語言就是「四稜砂岩層」，這段四稜砂岩層的長度雖然約只占全部隧道的三分之一(此段全長三點六公里)，但是所耗費的工程時間卻占全部工程時間的五分之三；並讓一部鑽挖導坑的小TBM夾埋十三次，夾埋時間最久甚至長達二百九十天，一部造價新台幣十億元的大TBM(用以挖掘主坑)，也因而壽終正寢於雪山山脈裏，由此可知此「魔咒」之威力。

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【雪山隧道安全設計】

國際隧道協會主席哈維‧派克(Harvey Parker)曾指出，雪山隧道是長隧道的絕佳範例，雪山隧道的工程單位將過去國際隧道學習到工程經驗，應用在雪山隧道的建造上。

與早期其他國家興建的單孔雙向長隧道不同，雪山隧道設計為分離的雙孔單向的設計。此設計首先便排除車輛對撞的機會，此外，如果是單一車輛起火，由於燃燒材料有限，火勢將較為輕微。

其次，在疏散方面，雪山隧道除了雙坑設計外，還設有導坑，萬一發生災變時，民眾可經由人行聯絡道通往另一主坑或導坑避難。著名的歐洲白朗峰(Mont Blanc)隧道於一九九九年因貨車燃油外洩引發火災，傷亡慘重，乃肇因於該隧道只有單坑設計，受困民眾只能躲進無出路的避難坑，最後因隧道高溫與濃煙而不幸喪生。

有此前車之鑑，雪山隧道每隔三百五十公尺即有一個人行聯絡道，以為緊急逃生與車流疏散之用。

每一人行聯絡道均有防火門，內部是獨立空氣系統，氣壓大於外面隧道，可隔絕主隧道發生火災事故時的濃煙、高溫。進入人行聯絡道後，循著樓梯往下走即可抵達導坑。導坑位於兩座主隧道中間、與之平行，位置稍低，避難人員可以在導坑等待救援車輛前來接應。