國道橫貫中央山脈之困難

緣起

高雄市長韓國瑜就職未滿半年,跑到花蓮舉辦國民黨總統黨內初選造勢活動,韓提出交通三大競選支票,其中以國道六號水沙連高速公路,東延橫貫中央山脈到吉安,打造台中花蓮一日生活圈最為矚目,但這樣大支票似難兌現。韓就任市長不到半年,就要轉戰總統大選,公開大言不慚說「Yes‚I do!」,要有把握才能開支票,不能再只有「Fa Da Cia」這招而已! 韓是高雄院轄市長,轄內南星計畫主要路廊國道7號1999年核定,且2013年中央同意,該建設經費免地方配合款的好案,因當地民意對路線經過鳳山丘陵與鳳山水庫,環團憂慮恐破壞猛禽生態與汙染水源,遲緩至今未開工。韓去年底選上了,倘有心市政,就該運用其剛選上市長的高人氣與活躍手腕,來調和鼎鼐地方不同意見,以利這關係高雄港與林園南星地區聯外重要交通、與東高雄市區南北向幹道,及早完成,成為擔任市長實戰功績,而非只淪為嘴上喊喊之政客而已!

其他案例

作者1987年底參與省公路局阿里山公路台18線闢建工程,面對當時新中橫公路規劃三叉路網,以玉山北麓下東埔埡口為樞紐點,原本向東要開到玉里,但因考慮環境保護與生態保育,1991年只完成北線信義台21、與南西線嘉義台18線,而沒橫貫玉山往東,當年在環評審查後,行政院下令東線(台30線)棄建,也就這樣替國家減少一條開腸破肚、高山橫貫之錢坑公路,來破壞國土之蠢案。以現今節能減碳與極端氣候的強降雨等來看,如橫貫高山省道8、14甲、20等線,每逢大雨必崩與每年必斷路形成孤島,當時這橫貫高山公路棄建,是很正確與進步的政策擔當;而現竟有人憑空就提出類似建設,疑似狂妄「人定勝天」在作祟。

另筆者1989年改任省水利局,參與中部大里溪第一期整置計畫與中部防洪建設,包含埔里仁愛的眉溪與武陵福壽山農場蓄水灌溉工程等。當時中部橫貫高速公路就規劃在眉溪上游治理法線旁,要布設國道公路橋梁與隧道到花蓮,故本案30年前就已提出,非韓首創,只是受限環評與工程技術等,迄今部分停辦中!5年前,筆者主持高達240億台9線南迴公路拓寬計畫,其中一標,面對覆土最深250米4.6公里長約60億元的草埔隧道,為台灣世曦CECI規設監造與互助營造施工。因遭受菲律賓海板塊以此擠觸隱沒歐亞大陸板塊,抬起台灣島,每年以N45。-52。W約7-8公分擠入。該隧道使用1980年代引入台灣的新奧工法(NATM)模式來規設,但在此龐大水平主應力所致,破裂共軛,剪脆既有岩石,大都脆裂如拳頭之小,若干路段約為國際岩石力學學會(ISRM)、南非地質力學分類法評分標準(RMR)、美國RSR、挪威巴頓Q系統與台灣行政院工程會PCCR-System等國際級評估,均屬最差級的岩體出水與地質構造。讓國內執工程牛耳的成大與台大土木系學者到隧道坑內叱舌驚嘆,並非原假設完整岩石或大形岩塊可形成拱效應(Arch),以岩栓來倒吊隧道支堡襯切面,使之應力重新分配與平衡不變形;現況岩塊應力蠕動情況,讓分段計測的應變應力儀器反應不及,尤其開挖後解壓,讓山中岩體頓失圍壓後變成稠塑體,而非原以為是剛性的固體岩塊,不僅快速崩解與不連續面裂隙等更加張裂,造成山體中破裂水帶或水帶崩噴出來開挖空間,致原有開挖面或已設之假襯砌面抽心毀壞,其中還遭遇到全國第三大出水量,每分鐘高達28噸與3-6米噴出水壓力之災變考驗。崩塌抽心40次,其中最大一次達5千M3的坍方,長近百米已完成假襯砌頂拱竟均剝脫裂崩,幸好沒人傷亡,真是老天保佑(其圖片如圖1~7所示),迄今挖了近6年了;故以目前台灣隧道工程技術,面對嚴峻國道6號超高覆土與多條斷層及多地震破脆帶的工址,尚需再多努力才行。

原案計畫

1999年921大地震後,造成該山區民生、觀光產業一蹶不振,2002年行政院為加速災區重建,提振南投產業發展,遂將該段納入「挑戰2008:國家發展重點計畫」,2003年7月,行政院核定該路段建設計畫施工。目前國道6號水沙連高速公路,東端到埔里榮民醫院正門口海拔490米,因緊鄰3,500米以上中央山脈,如奇萊山、能高山,以目前工程技術與行駛車輛機械煞車性能及日後營運消防管理等,埔里到吉安可布設很多條路線,串連包含跨過山巔的高架橋梁等。但最短捷徑,必以隧道方式貫穿中央山脈東西兩側(無法全以橋梁來連接,因地形陡峭與東側路幅有限和爬坡及煞車因素其可行性低)。而考慮到該地區岩體破脆軟硬夾雜互層等地層構造,應該需以傳統的鑽炸法為主,再輔以其他機具協助開挖,如自由斷面掘削機(Roadheader),沒辦法使用效率可能高、但使用地域有限,對地質極敏感的全斷面隧道鑽掘機(TBM)。其隧道東緣約以木瓜溪左岸花蓮監獄,海拔百米為隧道東口,其長度33公里,該處再往東到出海口7公里,銜接台9、11線,故其埔吉隧道約以單斜向東方式最短(是隧道施工與營運最差的方式來布設)。

規範要求

根據交通部頒佈之公路路線設計規範,該區域高速公路應屬一級路的「山嶺區 」,其速限在時速80公里,「最大縱坡度」容許最大值在6%以下。若從埔里端降到吉安端約1.2%縱坡度是可接受,惟其連續長33公里升降坡,須在山體內設平緩坡道與豎井,來供人車休息與排通氣,否則不論東行下坡煞不住車、西行太長爬坡也沒有汽車受的了。台灣雖是亞洲隧道工程技術前3名國家,但面對這樣惡劣地質條件、地層構造與環境氣候因素,如 「地熱梯度」約是往地下每深33米地溫升高攝氏1。與隧道覆土約逾8百米深,其開挖面朝自由端,將引發岩塊解壓噴炸出來謂「岩爆」,而工址的地質越硬則越易岩爆,故該隧道施工存在地中開挖空間,逾攝氏百度地熱、岩爆、湧水與毒氣、易燃爆氣體、摺皺與背向斜、大量剪裂帶與斷層等危險不確定因素。

各項評估

就國道建設經費面向評估,國道6號目前到埔里,38公里耗費340億元、台9線草埔隧道60億、529億元的蘇花改長度38.8公里,內含8座隧道共長24.5公里、橋梁長8.5公里等;並參考1997年9月完成工程規劃南部橫貫高速公路(西起屏東竹田,東迄臺東太麻里,全長約53公里,其中約13公里路段採用400米深覆土隧道方式施工,粗估工期12年以上興建經費約2千億元等),來概估埔吉國道隧道覆土約2-3公里深之難度,約要4~5千億元與20年以上,其困難度也比全國最長國道5號坪林隧道(遇到6條明斷層正切,曾邀集日、美、南非等14國46位國際隧道專家來問診,召開7次國際專家諮詢會議)高出數倍,有非專業但掌權政客稱國際標、或其他領域學者說,比照世界最長歐洲聖哥達基線鐵路隧道,覆土二千米之施工就可解決這困難工程,孰不知因歐洲古老穩定大陸型地質約達六億年板塊,與台灣仍是千萬年幼童期板塊撞擠形成島弧之大地應力造山行為不一樣,實屬外行之語。以蘇花改公路隧道,單孔直徑14.6米與新北迴鐵路6米斷面積相比是6倍,越大斷面費用工期倍增、與施工養護更加危險。另就營運使用管理維修面來看,此超長隧道提供給汽車客貨車來長距離行駛,萬一車禍或故障引發火災,因消防救災極困難,則致死傷,難以估計。就環保生態與節能省碳面向,經常山崩地裂的海島台灣,實無必要再建高排碳不環保的橫貫山區公路。

結語

該國道6號橫貫高速公路往東延伸花蓮,將遭遇最高最寬最複雜破脆的中央山脈區域,其執行的順序,應排在全國環島的高快鐵軌道工程與高速公路網完成後,有餘力才能評估規劃,實不宜現在就瞎話如此春秋大夢,應尊重工程專業,而民眾也要略為理智,辨識曲直,以減少類似空話一再發生。

1178-2-1

圖1 台9線南迴公路拓寬工程計畫草埔隧道位置圖

 

1178-2-2

圖2 台9線南迴公路拓寬工程計畫草埔隧道C2標與高架橋C1標逾百億工程位置圖

 

1178-2-3

圖3 台9線南迴公路拓寬工程計畫草埔隧道C2標平面與覆土250M及單斜立面示意圖

 

1178-2-4

圖4 台9線南迴公路拓寬工程計畫草埔隧道雙向雙孔雙車道配置示意圖

 

1178-2-5

圖5 20160817草埔隧道崩塌逾1,300M3 之破脆岩石量與假襯砌支堡懸臂鋼桿破壞實況

 

1178-2-6

圖6 20160608草埔隧道NST688輪之大量湧水28T/Min龐大淹水流出洞口的實況

 

1178-2-7

圖7 台9線南迴公路草埔隧道開挖面與間距0.3M支堡鋼線網與岩栓假襯砌之實況

 

【本文稿經由台灣省土木技師公會技師報同意轉載;未經允許請勿任意轉載】

 


Ads sidebar 2-1

來來來哩來按個贊!


【版權重要說明】:本網站內容係由該著作權人或團體同意下轉載、或由該作者或會員自行創作上載發表之沒有違反著作權之圖稿內容,一切內容僅代表該個人意見,並非本網站之立場,本站不負任何法律責任;若讀者認為文章或評論有侵權不妥之處,請與聯絡我們,將儘速協同處理;同時未經本網站同意請勿任意轉載內容,我們也將保留一切法律追訴權利。