宜蘭地處台灣東北部,東邊面向太平洋,另三面為山地圍繞,由於此一相對封閉的地理空間,至18世紀明鄭時期才有大量漢人進入宜蘭開墾,也因此造就宜蘭獨具的交通歷史風貌,聯外交通建設亦成為各時期之施政重點,舉其要者,日治時期於1916年完成宜蘭到台北的公路,奠立北宜公路的基礎,1924年完成台北宜蘭的鐵路,至1980年政府完成北迴鐵路的建設。為加速台灣東部的繁榮發展,縮短台北都會區和蘭陽平原兩地間的行車時間,政府於1989年籌畫在宜蘭至台北間闢建一條快速便捷的公路,經過縝密的規劃設計,於1991年7月以雪山隧道導坑工程開啟北宜高速公路建設的第一步。
北宜高速公路肩負著發展東台灣的使命,其規劃設計工作可追溯自1982年公路總局進行之「南港頭城隧道公路可行性研究」,1987年交通部接續進行研究,到1989年政府正式計劃推動,經過路線評選、基本設計、細部設計等階段的縝密規劃完成設計工作。
雪山隧道全線長12.9公里,除兩座南北向的主隧道及1座導坑外,沿線還有28個人行聯絡道、8個車行聯絡道、以及在3處通風站、3處通風中繼站區的12座橫向通風隧道(每處2座)連通兩個主隧道,另外還有6座豎井,加上1號豎井頂部之橫向排氣隧道,總計58座大小隧道,構成世界雙孔公路隧道中規模最大隧道群,總長約43.8公里。雪山隧道供車行使用之主隧道徑寬11.8公尺,導坑徑寬4.8公尺,主要功能在於探查沿線地質構造與弱帶,作為主坑大型TBM施工重要參據資料,並提前處理主隧道岩體內之地下水,完工通車後作為維修通道,輔助緊急救援則為其附加功能。
本工程地質調查工作共運用遙感探測、航照判釋、水力破裂法應力測量等先進地質探查技術,總計投入超過1億元的地質調查經費;主體設計包括主隧道、導坑、通風豎井、橫坑、洞口佈置、通風、照明、消防、逃生、通信、監控、維修、緊急供電系統等,各項設計與設施配置複雜且環環相扣;設計上並特別關注周遭茶樹生長以及水資源與環境的保護,締造出安全並兼顧生態永續發展之現代化隧道設計。
雪山隧道堪稱我國80年代迄今施工最艱難的工程,亦深受國際工程界的矚目。自規劃到施工期間,除國內工程人員的努力外,參與的外籍專家顧問共有美國、日本、南非、義大利、瑞士、德國、奧地利、韓國、俄羅斯等國高階隧道專家40餘人次,曾召開八次諮詢會議,吸取先進技術提升國內施工技術。
圖1 雪山隧道群透視圖 | 圖2 雪山隧道主要結構布置示意圖 | |
| 圖3 雪山隧道經驗結合世界舉辦長隧道設計施工及營運管理國際研討會 | ||
雪山隧道施工法於規設階段經國內外專家就經濟性、時間性、安全性、人力需求、施工可行性等因素詳細評估後,決定採用TBM工法施工,並基於環境保護考量,由頭城端(低洞口)向坪林端(高洞口)開挖,在訂製的TBM未抵工地前,由南洞口先以鑽炸法開挖,再由TBM接續開挖。導坑於1991年7月開工,歷經12年餘,於2003年9月貫通,主坑於1993年7月開工,於2004年9月全線貫通,後續再進行混凝土襯砌、道路鋪面,以及機電、交控、消防系統之安裝與整合等作業,全線於2006年6月通車,總計歷時近15年。
施工過程中因地質惡劣、岩盤破碎並蘊含大量高壓地下水,工程進度嚴重遲滯,為提昇施工進度,經分別在1999年間及2002年初,採增加北洞口鑽炸法施工長度及利用2號豎井下主線增闢鑽炸法的工作面,終得以突破困境,其後在施工團隊犧牲奉獻日夜不停的趕工下,並曾創下單月開挖進度鑽炸段126公尺、TBM段400公尺的亮麗成績表現,為我國隧道工程史寫下光輝的一頁。
圖1 主坑TBM於已完工鑽炸段內推進實景 | ||
圖2 二號豎井施工示意圖 |
雪山隧道沿線地質複雜多變,斷層及剪裂帶甚多,且不斷有大量突發性湧水,施工期間導坑TBM施工段因遭遇惡劣地質受困13次外,鑽炸法施工段亦遭遇8次災變;主坑北上線TBM在1997年12月15日鑽掘至上新斷層帶時,於機頭後方約30公尺處遭遇惡劣地質與高壓湧水(18kg/cm2),出現750公升/秒之大量地下水夾帶岩碴衝出,除壓垮組裝好的預鑄環片外,TBM機組並遭抽坍碴料掩埋約100公尺而損毀,致使自1999年9月起全線改以鑽炸法施工;主坑南下線部分也因地質惡劣,TBM及鑽炸法施工段曾分別遭遇13次及15次災變。另外隧道南段開挖時更遭遇長約3.6公里佔隧道總長1/4的四稜砂岩區段,其中的粗粒石英岩單壓強度高達2,500 kg/cm2以上,超過一般混凝土強度的12倍,岩質堅硬且破碎,迫使TBM不時停機更換環齒輪、小齒輪等零件,並曾經有一天內更換13只削刀的記錄,讓施工團隊與TBM吃盡苦頭,惟在工程團隊不斷努力下,終於掌握與克服四稜砂岩阻礙及突破各種工程困境,完成此項世界矚目跨世紀的艱鉅工程。
TBM削刀磨損情形 | 導坑TBM開挖痕跡 | |
| 二號豎井增闢工作面湧水情況(里程34K+100) | ||
雪山隧道採加強縱流式通風系統,共設置三組通風換氣站與三組通風中繼站,每組通風換氣站設置進氣與排氣豎井各一座。通風換氣站之功能為將新鮮空氣由進氣豎井引入隧道,將隧道內污濁空氣或發生火災之煙霧經由排氣豎井排出。通風中繼站之功能為將交通流量較低之該孔隧道內較乾淨之空氣,引入另一孔隧道內稀釋其較污濁空氣,以節省能源提高整體通風系統運轉效益。
高速公路交通控制系統,主要係運用資料蒐集子系統之各項蒐集方式與設備,將高速公路之交通資訊經由通訊傳輸子系統傳至交控中心,經電腦處理研析交通策略及反應計畫後,再經由傳輸子系統及資訊顯示子系統,將路況及各種管制訊息傳達給用路人,以達到通報、預警、指引、事故處理、急難救助等功能。
為達成上述各項功能,除需有完善之交通控制硬體建設外,相關管理軟體設施亦需搭配完成,俾使整體路網能達到減少壅塞產生之延滯、降低交通事故發生之機率、加速事故處理時效、有效提供用路人資訊、迅速協助用路人解決突發性困難及有效作為交通改善計劃之依據,發揮高速公路通車後節省旅行時間、提高運輸效率、增加行車安全及降低運輸能源消耗等終極目標 。
雪山隧道通風系統示意圖 | ||
坪林行控中心 |
本工程自開工日迄通車歷經十任交通部長,尖峰時段動員之工程人員多達1千餘人,不論是業主、監造或承商均延攬最優秀的技術人員參與本工程,所組成的施工團隊幾乎可謂是全國最佳陣容最強的隧道施工團隊,在極艱辛的過程中,以堅毅之信念突破困境完成任務。回顧雪山隧道的興建過程,是篇充滿汗水與血淚的史詩,施工期間,歷經多次災變,並造成6名本國籍7名泰勞殉職;期間亦歷經外界的批評與指責,在工程遭遇困頓之時更倍感壓力,幸賴工程人員充分發揮毅力、耐力、智慧與堅持,使得雪山隧道在歷經艱困與努力過程後完成通車,願雪山隧道的完工通車不僅代表台北宜蘭間的交通建設跨入新的紀元,亦是台灣隧道工程與交通建設進入另一個里程碑的開始。
資料來源:國工局











