世界著名工程巡禮

英國福克斯通至法國加來—英吉利海峽隧道

  在英國的福克斯通(Folkestone)和法國加來(Calais)之間穿過英吉利海峽(the English Channel)的一人工隧道是當代工程技術的一大傑作。這條曾經頗具爭議的海峽隧道由英吉利海峽隧道營造公司(Eurotunnel)修建和經營,是英國和法國之間12,000年來第一條陸路通道,是歐洲統一的象徵。

 


  修建穿過英吉利海峽的海底隧道曾經是許多希望統一歐洲的人的多年夢想,其中包括羅馬人(the Romans)和拿破侖(Napoleon)。在拿破侖1802年制定的隧道計劃中,曾設計建造多個煙囪伸出水面,以保證隧道內通風。拿破侖當時還無法預料修建隧道會遇到的無數個困難。


  修建隧道所面臨的最大困難是運走鑽鑿隧道時產生的成千上萬噸石灰岩廢料,除了修建隧道本身的工程技術問題外,隧道營造公司還面臨資金、工期、安全等問題。工程規模浩大,涉及兩個不同語言的國家,10個主要承包商,還有25萬張工程圖紙,220家銀行。通過所有這些方面的共同努力才能夠使這條隧道從圖紙變為現實。工程項目每天耗資超過500萬美元。


  儘管這項工程的設計和施工部門牽涉到兩個國家的不同機構,不同的安全和法律體系,但實踐證明,修建隧道是安全可靠的。隧道落成後於1994年開設了通過隧道的「歐洲之星」(Eurostar)火車服務,來往於倫敦(London)—巴黎(Paris)、倫敦(London)—布魯塞爾(Brussels)之間。1996年11月,一列開往英國的隧道列車上裝有29輛汽車,其中有一輛卡車著火,但在事故中沒有人受傷,這次火災是對隧道的安全通風系統的一次大考驗。儘管大火把隧道燒得像個大烤箱,但是所有乘客和列車工作人員在24小時內全部康癒出院。隧道靠近英國一側的警察和救援人員使用工程繪圖影像系統來確定救援的路線。大火對隧道的混凝土內壁沒有造成大的損壞,但是,工程技術人員還是用控制混凝土的填料、增加保護劑等辦法對隧道進行加固,使其能承受更高的溫度和更大的壓力。


  負責海峽隧道營運的隧道營造公司提供兩項穿梭列車運輸服務:一項是對小車及大客車,另一項是對貨車。列車穿過隧道大約需35分鐘。小車和大客車的司機和乘客可以留在自己的車上,但貨車司機要離開車輛,到餐車上休息或吃點東西。


  除了穿梭運輸服務外,海峽隧道還用來通行「歐洲之星」(Eurostar)旅客列車和貨物列車。「歐洲之星」旅客列車以高達300公里的時速來往於倫敦的滑鐵盧火車站(Waterloo Station)和巴黎北站(Gare du Nord)或布魯塞爾南站(Midi Station)之間,穿過隧道只需約30分鐘的時間。「歐洲之星」列車由一家獨立於隧道營造公司的私人公司經營,貨物列車也可以使用海峽隧道,使英國和歐洲大陸第一次用鐵軌連接起來。

 

美國聖佛朗西斯科—金門大橋

金門大橋(Golden Gate Bridge)具有美國西部精神,看上去令人贊嘆不已。大橋全長2.7公里多(包括引橋在內),主跨度1280米,跨度中間凈高67米,橫跨金門海峽(the golden Gate Strait),把聖佛朗西斯科(San Francisco)和北部的紅杉木林連接起來。

 

  早在1872年,鐵路大亨查爾斯•克羅克(Charles Crocker)就打算在金門海峽上建一座橋,當時是為了便 於從太平洋(Pacific Ocean)進入聖佛朗西斯科灣(Sab Francisco Bay)。從此,橫渡聖佛朗西斯科灣的輪渡不斷增加,隨著聖佛朗西斯科逐漸成為一個大都市,輪渡越來越擁擠,常常要等待很長的時間。當時沒有公共資金去建金門大橋,因為聯邦和州政府預算作基礎建設的有限公共資金都用去建「聖佛朗西斯科-奧克蘭海灣大橋」(San Francisco-Oakland Bay Bridge)了。


  然而,到了1916年,建橋的呼聲高漲起來。《聖佛朗西斯科吶喊報》(San Francisco Call Bulletin)的編輯詹姆斯•威爾金斯(James Wilkins)開展了一場呼籲建橋運動。威爾金斯的文章引起了聖佛朗西斯科市工程師邁克爾•奧肖內西(Michael M. O'Shaughnessy)的注意。邁克爾開始作金門大橋的資金可行性研究。橋樑工程師們普遍認為,這座橋要耗資1億美元,否則就無法建成。


  1921年,橋樑設計師約瑟夫•貝爾曼•斯特勞斯(Joseph Baermann strauss)提出了金門大橋的草圖,估計費用只需2700萬美元。斯特勞斯提出,建橋費用不用依靠公共資金,可以用過橋費來支付。


  1923年,由當地官員和州政府官員組成的「金門建橋協會」(the Association of the Bridging the Gate)開始游說加尼福利亞州議會通過「金門大橋和公路法案」(the Golden Gate Bridge and Highway Act)。法案在同一年獲得通過,同意有關縣組成一個金門大橋區,可以貸款、發行債券、收取過橋費。


  贊成建橋各方成功地得到了陸軍部(the War Department)的同意,允許開始建橋。這個成果可來之不易,因為也有不少人,包括鐵路和輪渡公司的人,游說反對陸軍部授權建橋。
自金門大橋於1937年落成以來,已有160億輛汽車通過這座橫跨聖佛朗西斯科灣的美麗的大橋。


  多年來,海洋和迷霧帶來的鹽份和潮濕使橋面開始遭到腐蝕。為此,進行了一次自大橋落成以來最浩大的工程,把原來的混凝土橋面換成重量輕、強度大的正交各向異性鋼鐵橋面,鋪設環氧瀝青路面。這項工程 1982 年開始至1986年完工,將整座大橋的重量減少了12300噸,變成894500噸。同時,通過減少人行道的寬度,把橋上的車道寬度從原來的18米 拓寬到18.9米。兩座227米的雄偉橋塔矗立在金門灣兩側,兩條巨型鋼索橫空飛過,使任何親眼目睹這一壯觀的人都會得出這樣一個結論:金門大橋是智慧的結晶。

 

美國科羅拉多河—胡佛水壩

高220米的胡佛水壩(Hoover Dam)矗立在離美國著名賭城拉斯維加斯(Las Vegas)不遠的內華達州(Nevada)和亞利桑那州(Arizona)的邊界河科羅拉多河(Colorado River)的河床上。胡佛大壩是在「大蕭條」(the Great Depression)時期修建的,當時,成千上萬的失業工人拖兒帶女來到這塊叫「黑色峽谷」(the Black Canyon)的地方,賺取一份競爭激烈的工資,每天4到5.60美元。這座水壩是一個民族在困艱年代共同奮鬥精神的象徵。

 


  這座水壩還證明,240多萬立方米的混凝土能夠馴服奔騰的科羅拉多河。胡佛水壩被命名為「全國歷史性標記」(National Historic Landmark),還被「美國土木工程師協會」(the American Society of Civil Engineers)命名為「美國七大現代土木工程奇蹟」(America's Seven Modern Civil Engineering Wonders)之一。


  在開始築壩前,先要把河水從建築工地引開,為了達到這個目的,修建了四條隧道,每條直徑為17米,穿過黑色峽谷的岩壁。開鑿隧道的工程開始於1931年,隧道總長度接近4800米。兩年後,築壩工程正式開始。1933年6月6日,第一批混凝土倒進大壩。8月,兩條內部引流隧道堵塞,讓河水流進外部引流隧道。1935年,1000噸重的鐵柵降下,分別堵住兩條引流隧道,使河水又流向大壩。


  胡佛水壩的修建推動了混凝土技術的發展。例如,在每一段大壩修築之前,都要把直徑為2.54厘米的管道放進剛剛倒進的混凝土中,先讓河水在管道裡循環,帶走護理混凝土時產生的熱量,然後通過一個每24小時能生產1000噸冰塊的工廠把水冷卻,讓冷卻水在管道裡反復循環,將混凝土冷卻到一定溫度。待混凝土冷卻後,再往管道裡灌進水泥薄漿,使管道與混凝土一起形成一塊巨大的整體式結構。開墾局(Bureau of Reclamation)的工程師說,如果大壩只是澆灌,而不冷卻,裡面的混凝土要用125年的時間才能冷卻到大氣溫度,如果這樣就完全破壞了混凝土的結構整體性。

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