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世界十大铁路隧道：英吉利海峡隧道

http://www.railcn.net 中国铁路网 2006-09-06 14:53:06 字号:[大][中][小] 评论(8条)

英吉利海峡隧道(The Channel Tunnel)出口

　　英吉利海峡隧道(The Channel Tunnel)又称欧洲隧道(Eurotunnel)，由三条长51km的平行隧洞组成，总长度153km，其中海底段的隧洞长度为3×38km，是目前世界上最长的海底隧道。两条铁路洞衬砌后的直径为7.6m,开挖洞径为8.36~8.78m；中间一条后勤服务洞衬砌后的直径为4.8m，开挖洞径为5.38~5.77m。(见图1)从1986年2月12日法、英两国签订关于隧道连接的坎特布利条约(Treaty of Canterbury)到1994年5月7日正式通车，历时8年多，耗资约100亿英镑(约150亿美元)，也是世界上规模最大的利用私人资本建造的工程项目。

　　1757年至1867年，英法两国工程师和地质学家多次提出了建设英吉利海峡隧道的意见和设计方案，但由于多种原因没有实现。1875年法国在靠近加米和英国多维尔城市海滨海底进行钻探工作。于1878年建立了两个竖井，进行直径为2135mm小隧道开挖工作。英国因为缺少资金于1881年开始工作，开挖两个直径为2139mm的巷道，长度分别为732和1975m。但是1882年因政策和战争原因工程被迫停工。

　　1963年，法国一英国委员会选择在海峡下面修两线通道。两线之间设第三线为辅助线路，隧道全长52km。这个方案为今后隧道的原型。在1964年，英法两国政府签署了建设隧道公告。于1974年隧道工程正式开工。1986年2月英法两国外交部签署了建造英吉利海峡隧道条约。1987年7月两国政府批准了这个条约．正式开始施工。

　　隧道的建设对建立统一的欧洲高速铁路网有着很大的政治经济意义。欧洲高速铁路网以现有线路为基础，也包括法国、德国、西班牙、意大利和其他国家正在设计和建造的铁路。该网主要部分一北欧方案，主要方向为巴黎一伦敦一布鲁塞尔一阿姆斯特丹一科隆一法兰克福。英吉利海峡隧道开通，才形成了北欧方案。北欧方案包括五个国家：法国、英国、比利时、荷兰、德国。主要是新线，列车速度300km／h，旧线改造速度为200km／h。

　　为管理、运行英吉利海峡隧道成立了“欧洲隧道公司”。该公司包括法国“法兰西一瑞士”(Pohc--Mahw)和英国“琴聂耳”(Penhen)隧道集团公司与“交通机械一林克"公司签订合同，运用隧道50年。

　　隧道建设投资1987年股价为41亿欧元(ECU)当时一个ECU大约等于4法郎或0．54英镑。开始建设隧道时，发行1 6亿ECU股票。300，000股民。其他投资为贷款，198个银行投资，其中日本银行30个(占23．28％)，法国银行34个(占17．95％)，德国21个(占12．59％)，英国11个(占9．37％)。1998年开始盈利。1999年给股民分红，欠账约到2010--2012年还清。

　　隧道总长49．4km，90％在海峡水下，地面为厚度20--25公尺的细泥灰岩层，不透水性好，这样防水保护层可以做得不厚，线路断面，由上向下，依次为白垩沉积层、粘土、粗砂、白垩泥灰岩横断面。根据穿过白垩岩层采取措施，纵向坡度不大于9‰，平面最小半径为4200公尺，垂直半径为20km。

　　隧道内设两个主隧道，每个直径为7．6公尺，和一个辅助工作隧道，其直径为4．8公尺。工作隧道位于两个主隧道之间，每隔375公尺与主隧道连接一次。隧道大部用水泥弓形板砌面，用楔子和补充水泥固定。主隧道在中间区段及出洞口处由过道连通，在过道连接处，也用铸铁短管砌面。在工作洞拱顶上设直径为250mm的高压水管向主洞防火栓供水。

　　由岸上竖井风道向工作洞压送新鲜空气，所以工作洞压力比主洞高。工作洞与主洞连接通道接口处设通风百叶窗。百叶窗可以防止烟雾进入工作洞。列车通过主洞时不断地将气流通过洞口带出。为防止洞内空气动力学阻力，在洞内每隔250公尺设一个空气分配管。风速在管中为60m／s，在洞内为30m／s，用以防止空气分配管处气流对旅客产生不舒服感觉。

　　洞内及通道设三种照明系统，保持最低照明度。当进行日常洞内工作和列车停车时，可接通强光照明。设有电池自动照明系统。

　　洞内及两端洞口车站的牵引电压为25Kv，交流频率为50Hz。两个洞口车站设牵引变电所。法国一侧供电电压为225Kv，英国一侧为132Kv。在两个主洞口与工作洞连接通道口处设3个相互独立的电话和广播系统。与列车通讯由设在洞壁上的高频无线联系。使用光纤电缆通讯，可以防止电气干扰。

　　洞内供电为750V直流电。为在必要情况下撤出旅客，在主洞内设两个贯通过道。其中一个为旅客设置，在车厢地板高度处，为在非常情况下撤出旅客。另一个为检查停留列车而用。洞的侧门非常容易打开，使旅客通往工作洞。在侧面通道中有灭火器及紧急电话。在每一个主洞内设有消防栓、事故照明、安全栏杆和热轴发现装置。

　　为维护列车，设两个边境车站(终端站)，在英国一侧为“福尔克斯敦"站，占地140公顷。法国一侧为“科克里"车站占地510公顷。在英国侧仅能完成检查和定期修理工作，在法国侧可以进行列车技术维护和修理工作。

　　每个终端车站均设8股道和同样数量的装卸站台，预留8股道。车站股道总长约100Km。为不解体往返列车，均设有环形线。

　　列车经过外观和海关检查后，即可开走。装车用10分钟，卸车用8分钟。包括海关检查一列车平均技术作业时间不超过20分钟。设有专用吹扫装置，以清除列车吸入的烟尘。清除垃圾及油垢用专门的机械化设备。

　　通过隧道的列车，分为穿梭式(带汽车的旅游车及货物车辆)和旅客(高速和普通)列车。所谓穿梭式列车仅运行于两个边境站之间(福尔克斯敦、科克里)、运输小汽车和大型货物汽车和旅客，为此制造了单层和双层货物车辆，载重货车、俱乐部车、旅游及货物等8种车辆。每列穿梭列车由车辆和两头机车组成。这些车辆由GEC公司制造，当轴重为22吨时，设计速度为175Km／h。一、二级悬挂为空气弹簧。车轮直径为850mm。

英吉利海峡隧道(The Channel Tunnel)内部

　　旅游列车有两种编组方式。一种为普通车辆，另一种为双层货车。列车全长792m，单层货车(普通货车)上装运带篷大货车(汽车)、大客车、带拖车的小汽车。双层货车每层装五辆汽车。货车高5．6m，宽4．1m，长26m。双层车辆长为28m，车体为不锈钢。这些车辆由加拿大宝姆巴抵尔(Bombardirer)公司制造。

　　旅客和汽车司机可以乘坐自己的汽车参加托运。车辆内有空调及卫生设备。旅客可以沿列车在车内走动。开车前，在两车辆间放下防火隔板。防火时间不少于30分钟。板上部设有通过小门。每个车辆均有报警和灭火装置。列车运行时，每个列车员负责看管4个车辆。

　　穿梭货物列车用以运输大型载重汽车。列车编组与旅游列车相似，不同之处是机车后面挂一个货运汽车司机休息车。该车52个座位，为头等车厢。因为货物车辆比旅客车辆短5．5m，则整列车总长728m。大型货物载重汽车用敞车运输，敞车长20m，宽4m，高5．6m，每辆车可以装长为18．5m，重量为44吨的大型货运汽车一台。该货车车辆的台车是菲亚特公司承制，设计速度为140km／h，轴重22．5吨，轮径920mm，一级悬挂为元弹簧，二级悬挂为橡胶堆。

　　每辆车的电气线路长度约为40km，15000个电气接头与20个不同系统。工作情况传递到两个机车上及车辆监控显示板上。

　　穿梭列车使用92型两制式电力机车是英国Brush Traction Ltd．公司和瑞士ABB—transportation Systems AG公司制造。英国公司负责机械部分和一些部分包括牵引电机。ABB公司负责电气设备。92型电力机车功率为5000Kw。机车重126吨，有三个2轴台车，牵引电机为异步电动机，电机功率为840Kw。轴托悬挂。4相限逆变器、断开晶闸管、轮径1250mm。

　　两个机车最大牵引重量为2100吨，保证两个边境站运行时间为30分钟。

　　由两个边境站的控制中心控制列车在洞中运行。“福尔克斯敦"的控制中心为常设。“科克里”的中心为备用。列车运行全部情况在信息屏上显示，在每个调度员面前有详细显示运行情况的终端。列车在洞中运行分三种：白天运行英、法、比间开行的高速旅客列车，夜间运行的普通旅客列车和货物列车。隧道开通的第一年通过的客运量为11．5至13．5百万人次，现在每年上升两百万人次。每年通过隧道的货运量为500万吨，现在开行货物列车每昼夜为35对。

　　工作人员应会两种语言和一定技术名词和标志。边境站工作人员和列车员应具备中等水平的第二种语言。 

　　西方传媒和学术著作都称欧洲隧道为人类工程史上的一个伟业。这不仅因为它总长踞世界之冠，为它投入了巨额资金，而且工程量宏大，从欧洲隧道中挖出的土石方计750多万立方米，相当3座埃及大金字塔的体积；隧道衬砌中用的钢材，仅法国一边就相当于3座埃弗尔铁塔，更重要的是它成功地解决了许多工程技术上的难题。它在技术上的方针是要求可靠、先进。可靠与先进之间不总是统一的，所以它几乎‘排除了为隧道工程进行专门的创新设计的可能性’，而是‘采取经过试验的成熟技术’，‘在各个部分精心选取欧美不同国家的标准设计，以确保其高质量和可靠性’。将成熟的先进技术在复杂的工程中成功地加以综合应用，本身就是一种创造，这样做大大减小了工程风险。这种技术方针和观念，在我国对高、新技术的呼声十分高涨和普遍的情况下是有借鉴意义的。如何在权衡技术的先进性与可靠性以及资金、时间的限制之间，找到一个合适的‘度’，是各种项目决策中值得认真研究的。

　　在欧洲隧道的建设中比较突出的工程技术成就如下(当然不限于这些)：

　　1．充分的地质工作和正确的判断

　　地质钻探工作从58年做到87年，重要的钻孔达94个。浅层勘探在海底以下150m之内，考虑隧道布置的范围；深层勘探在海底以下800m之内，主要为评价地震风险提供数据。海底钻探曾采用大型北海石油钻机，每个钻孔平均费用约为50万英镑。勘探发现海底有一层泥灰质白垩岩(Chalk Marl)，厚度约30m，饱和容重约23KN/m3，抗压强度6~9MPa，变形模量800~1600MPa，蠕变系数φ=1.5，渗透系数(1~2)×10-7m/s。该岩层抗渗性好，硬度不大，裂隙也较少，易于掘进，隧道线路就布置在它的下部，距海底25~40m。由于岩层的起伏，而隧道要求一定的运行坡度，所以隧道轴线在平面和立面上均呈平坦的W形。工程专家们认为，充分的地质资料和正确的判断，使欧洲隧道找到了理想的岩层。

　　2．精心、合理的安全设计

　　海底隧道的规划设计把施工和运行安全放在极重要的地位。之所以不采用一条大跨度双线铁路共用隧洞，是为了减小海底施工的风险和提高运行、维护的可靠性。在两条单线铁路洞之间是后勤服务洞，每间距375m设置直径为3.3m的横向通道与两个主洞连接，连接处有防火撤离门。后勤服务洞的主要功能是在隧道全长范围内提供正常维护和紧急撤离的通道。在接到命令后，它可在90分钟内将全部人员从隧道和列车中撤到地面。它还是向主洞提供新鲜空气的通道，并保持其气压始终高于主洞，使主洞中的烟气在任何情况下都不能侵入后勤服务洞。后勤服务洞在施工期是领先掘进的，这为主洞的掘进提供了详尽的地质资料，对保证安全施工有重要意义。此外，隧道的运输、供电、照明、供水、冷却、排水、通风、通讯、防火等系统都充分考虑了紧急备用的要求。