(一)       英法海底隧道的簡介

英法海底隧道是一座50.5公里長的海底鐵路隧道，位於英吉利海峽多佛爾水道下，連接英國的福克斯通和法國加來海峽省的科凱勒。它的最低點有75米深。該隧道的海底部分長度以37.9公里成為世界第一；相形之下，比海底部分全長23.30公里的日本青函隧道（全長53.85公里，深度240米）更勝一籌。

英法海底隧道承擔著高速列車歐洲之星、汽車擺渡列車歐隧穿梭（Eurotunnel Shuttle）——世界上最大的鐵路車廂——和國際貨運列車的行駛。隧道兩頭分別與法國高速鐵路北線和1號高速鐵路相接。

建設跨越英吉利海峽之通道的想法最早可追溯至1802年，但英國方面因嚴峻的國家安全形勢帶來的政治和輿論壓力，令構造一座隧道的努力落空。最終成事的工程，由歐洲隧道公司組織，於1988年動工，1994年落成。隧道項目花費超出其預估達80%。自其建造始，隧道就面臨著數個嚴重問題。火災干擾了隧道的正常運營。非法移民和尋求庇護者試圖利用隧道進入英國境內，造成了外交上對於桑加特難民營小小的分歧。

(二)       英法海底隧道的建築工程設計

開工前20年進行的勘察，證實了早前隧道可由白堊土地層挖掘通過的推測。白堊土有益於隧道掘進，因其不滲透性，易於挖掘和高強度的特性。在英國一側，白堊土延續了整段隧道的長度，法國一側則有5公里長度的其他困難地質區段。英法海底隧道分為三部分：兩座間距30米、直徑7.6米、長50公里的鐵路主隧，和一座直徑4.8米、位於兩者中間的服務隧道。以上也包括了橫向聯絡通路和活塞風管道。服務隧道被用作導洞，在主隧之前先行以探定前方狀況。英國側入口位於莎士比亞懸崖，法國側入口則是位於桑加特的一座豎井。法國側使用了5部全斷面隧道掘進機，英國側使用了6部。服務隧道使用「服務隧道運輸系統」（STTS）和「輕型服務隧道車輛」（LADOGS）。消防安全是設計中面臨的嚴峻問題。

在位於別伊辛格（Beussingue）和福克斯通城堡山（Castle Hill）的兩處主入口之間，隧道長度為50.5公里；當中3.3公里為法國陸上區段，9.3公里為英國陸上區段，其餘37.9公里在海底。這令英法海底隧道成為世界上海底部分最長的隧道，總長度也僅次於日本的青函隧道。隧道的平均深度為海床下45米。英國側預期的500萬立方米棄土中有100萬被用作填平末端站所在地，其餘被放置於下莎士比亞懸崖（Lower Shakespeare Cliff）附近的防波堤後，作為填海之用。這片陸地後發展為海蓬子鋤鄉村公園。環境影響評價未認定隧道工程有任何重大風險，關於安全、噪音和空氣污染的進一步研究亦全為正面結果。然而，環境方面的異議隨著前往倫敦的高速鐵路而產生。

●地質

成功的隧道掘進需要對於地形學和地質學的全面了解，以及對於通過的最佳岩層的正確選擇。沿線地層主要為傾向東北的白堊紀地層，少部分為Wealden-Boulonnais穹地的北翼地層。其特徵包括：

• ●兩岸懸崖上的白堊地層連續，無大型斷層，與1698年維斯特根的觀察一致；

• ●四個地層：9000萬年至1億年前的海洋沉積物層，透水性強的早、中白堊地層，透水性弱的晚白堊地層，以及不透水的泥質灰粘土層。白堊地層與泥質灰粘土層之間為砂質地層，岩性為含海綠石的泥灰岩；

• ●一層25-30米厚的白堊土地層——位於較深的白堊地層的下三分之一——可提供最佳的隧道構築介質。此處的白堊粘土含量為30%-40%，提供防止地下水滲透的特性，同時又有足夠的強度僅需最小的支撐而易於挖掘。理想地，隧道會被建造在白堊土層的靠底部15米部分，令從裂縫和接頭流入的水量減到最小，但建在泥質灰粘土層上方會增大隧道內層管片的受壓和令其濕潤時膨脹及軟化。

在隧道英國一側，地層的下降率低於5°，然而法國一側的坡度增至20°。兩側都有裂縫和斷層。英國側斷層的位移不超過2米，而對岸因為Quenocs背斜褶被產生的斷裂位移達到了15米。這些斷層的寬度有限，填滿了方解石、黃鐵礦和改性粘土。漸增的坡度和斷層限制了法國側隧道路線的選擇。為了避免產生混淆，微化石的集合被用於對白堊土的分類。在法國一側，尤其在海岸線附近，白堊變得更硬，也更脆弱易碎，以及比英國一側破碎得更嚴重。這導致了英法兩側採用了不同的隧道開挖技術。

位於英國側隧道入口的第四紀海底峽谷Fosse Dangaered和Castle Hill滑坡體引發了擔憂。在1964-1965年的勘探中被確認的是，Fosse Dangaered是一個在海床下延伸80米且被填充的峽谷，位於隧道路線南方500米，相當于海峽中間的位置。1986年的一次勘探發現有一條分支橫穿隧道的預定路徑，使得隧道被迫儘量向北和向深處移動。英國側末端站只能選址在城堡山滑坡體上，滑坡體有移動和傾斜的白堊岩塊、海綠石泥灰和重粘土碎片。故此地被以支護和裝入排水坑道的方式進行了加固。[服務隧道是先於主隧掘進的先導隧道，使得前方的地質狀況，包括碎石區域，高湧水量地帶可以被提前獲知。探索性的鑽探在服務隧道中進行，形式包括大量的向前鑽探、垂直向下鑽探和側面鑽探。

●隧道構築

典型的隧道剖面，一座服務隧道位於兩座鐵路隧道中間。可見的鐵路隧道間連接為活塞效應緩解通風管，這對應對列車運動時的壓力變化是必需的。

在英格蘭和法國之間構築隧道是一項巨大的工程挑戰，僅有日本的青函隧道作為先例。水底隧道面臨的嚴峻威脅之一，是在脆弱地質條件下上方海水會因水壓大量湧入。英法海底隧道也面臨著時間方面的挑戰——作為私人投資項目，儘早的財政回報是最重要的。

工程的目標是建造：兩座直徑7.6米間距30米長50公里的隧道；兩座主隧之間直徑4.8米的服務隧道；多條間隔375米連接服務隧道與主隧，直徑3.3米的橫向通路；間隔250米連接兩座鐵路主隧，直徑2米的活塞風管道；兩座聯結鐵路主隧的海底交叉渡線隧道。服務隧道總是先於主隧推進（至少1公里）以探明前方地質狀況。採礦業界有不少在白堊中掘進隧道的經驗。海底交叉渡線隧道是一個複雜的工程問題。法國側渡線以美國的貝克山隧道為基礎；英國側渡線則從服務隧道開挖以避免進度延誤。

主要的全斷面隧道掘進機（TBM）都使用了預製隧道管片，但英法兩側各使用了不同的解決方案。法國一側，使用以鑄鐵或高強度混凝土製造、螺栓連接並由氯丁橡膠或水泥灌漿密封的管片；英國一側的主要需求是建造速度，栓接鑄鐵管片僅僅用於地質狀況惡劣的地段。英國側的鐵路隧道，每8個管片加一個關鍵管片；法國側則是5個管片加一個關鍵管片。[46]法國側桑加特有一座直徑55米深75米的水泥內壁豎井用於出入；英國側的莎士比亞懸崖下方140米則有一塊整備區域，新奧地利隧道工法（NATM）便首次在此處應用於白堊土。英國側的隧道陸上部分和海底部分一樣都從莎士比亞懸崖開挖，而非從福克斯通開始。懸崖底部的平台並未有足夠空間容納所有機械，而且儘管有環保方面的異議，隧道棄土被置於一座加強的混凝土海堤後，以棄置於封閉瀉湖的方式來避免白堊粉末大範圍散布。由於空間有限，預製管片工廠被設於泰晤士河口的葛萊因島（Isle of Grain）。

在法國一側，拜更高的滲水性所賜，地層壓力平衡的敞開/封閉式隧道掘進機都被使用了。在最初的5公里地段，隧道掘進機是封閉運作的，之後便變為敞開式，通過白堊土地層。這可將對地層的影響最小化，也能抵擋更高的水壓，也減小了對前方地層灌漿的需求。法國方面的進度需要5台隧道掘進機：兩台主要海底機器、一台主要陸上機器（3公里的短區間令一台隧道掘進機完成一側隧道後掉頭完成另一側成為可能），和兩台服務隧道機器。英國側較為簡單的地質狀況允許使用速度較快的敞開式隧道掘進機。6台掘進機被部署，全部由莎士比亞懸崖開挖，海底和陸上部分各3台。在海底區間完成前，英國的隧道掘進機陡峭下降並被掩埋以清空隧道。這些被掩埋的掘進機後來成為了「電氣」土壤。法國的隧道掘進機貫通了隧道並被拆解。英國側在工程中使用了900毫米軌距的鐵路。

相對於英方機器被簡單地以字母命名，法方隧道掘進機都以女性名字命名：布里吉特（Brigitte）、歐羅巴（Europa）、凱薩琳（Catherine）、維珍妮（Virginie）、帕斯卡林（Pascaline）和賽福林（Séverine）。

(三)       英法海底隧道的安全設計

三條隧道含有6000噸處理得令人舒適和安全的空氣。空氣由設在莎士比亞懸崖和桑加特的通風設施輸送，每個設施都被建造成預備有滿足100%需求的供應能力。補充通風設施也存在於隧道兩端。在火災情況下，通風設施用於將煙霧排除出服務隧道以及輸送至其中一條主隧道以為乘客提供新鮮空氣。英法海底隧道是第一條擁有特殊冷卻設備的幹線鐵路隧道。鐵路列車的牽引裝置和拖行均會產生熱量，而隧道設計的極限為30攝氏度，並使用英法兩側的冷凝裝置輸送在隧道內管道循環的冷卻水。

• ●高速行駛的列車的活塞效應帶來的壓力變化可能影響旅客舒適度、通風系統、隧道內的門、風扇和列車結構，並拖慢列車速度。可減輕活塞效應的2米直徑管道被選用於解決這個問題；每公里4條管道可接近最理想效果。不幸的是這一設計會對列車產生不可接受的側向力作用，故列車需要減速且管道中安裝了氣流限定裝置。

• ●旅客和汽車擺渡列車上火災引發的安全問題引來了高度關注，歐洲隧道公司在1994年的安全研究中注意到，火災因以下三個原因需要獲得最多的關註：渡輪公司反對旅客留在他們的轎車中；英國內政部的數字表明轎車火災數量在過去10年間翻倍；和隧道本身較大的長度。歐洲隧道公司委託英國火災研究站給出汽車火災的研究報告，以及與肯特郡消防隊聯絡以獲得一年內的汽車火災統計數據。火災測試在法國礦井研究設施進行，使用了一個用以研究汽車如何燃燒的模擬車廂。車廂門被設計為可抵擋車廂內的火災達30分鐘——長於通過隧道的耗時（27分鐘）。車廂的空調系統幫助在出發前淨化車廂內的危險蒸汽。每節車廂都擁有一套火災檢測和壓制系統，並可檢測離子和紫外線輻射，煙霧和氣體以啟動哈龍（Halon，鹵化物滅火劑）來撲滅火災。因載重車輛擺渡列車（HGV）是敞開的，火災感應器也安裝在裝載車廂和隧道本體上。服務隧道中一條10英寸的輸水總管每125米就可為主隧供水。通風系統可以控制煙霧蔓延。特別側線用於容納著火的列車，因著火列車不可在隧道中停下。歐洲隧道禁止大範圍的危險物品進入隧道。兩輛帶有消防裝備容器的STTS（服務隧道運輸系統）車輛隨時候命，最多只需10分鐘便可抵達著火列車處。

參考資料:

• ●MBA智庫百科MBAlib

• ●維基百科

• ●世界工程奇蹟: 英法海底隧道