土耳其：我也是基建狂魔
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每天一篇全球人文與地理
NO.1299-伊斯坦布爾海峽隧道
作者：斑馬
製圖：孫綠 / 校稿：貓斯圖 / 編輯：養樂多
伊斯坦布爾，古稱君士坦丁堡，如今雖非土耳其首都，但仍然是這個國家最大的城市。博斯普魯斯海峽從城中穿過，將其劃分成兩部分，歐洲區和亞洲區。
伊斯坦布爾與博斯普魯斯海峽
一邊是歐洲(左)、一邊是亞洲(右)
（底圖來自：NASA）
這一關鍵位置賦予了伊斯坦布爾歐亞交通樞紐的地位，而海峽的存在使其成為地中海世界與黑海世界的連接點，其戰略地位之崇高，在中東只有蘇伊士運河可以比擬。
伊斯坦布爾連接亞洲、歐洲、黑海、地中海
蘇伊士運河連接亞洲、非洲、紅海、地中海
（圖片來自：shutterstock@Anton Balazh）
但面對著「黃金水道」，土耳其人驕傲之餘總有一絲憂愁：如何將城市的兩部分連起來呢？
蘇丹的春秋夢
19世紀的奧斯曼土耳其已有搖搖欲墜之勢，被西方人蔑稱為「西亞病夫」，早不見立國之初那如日中天的強國模樣。
奧斯曼帝國雖然疆域遼闊
但一個依賴軍事優勢的極度複雜的中世紀帝國
在面對民族國家浪潮時
被瓜分或解體只是時間問題
（圖像來自：google map）
蘇丹阿卜杜勒?邁吉德一世試圖扶大廈之將傾，推行了轟轟烈烈的坦志麥特（亦稱"仁政改革"），堪稱奧斯曼版的洋務運動。在蘇丹規劃的這場遲到的工業革命中，一個重要的組成部分就是要用一條海底隧道聯通首都兩岸。
博斯普魯斯海峽上的少女塔
首都既要做海路樞紐，也想做陸路樞紐
（海峽南端馬爾馬拉海入口處）
（圖片來自：shutterstock@Yu Xichao）
當時的伊斯坦布爾兩岸雙子聯動還要靠輪渡運輸，每年來往兩岸的渡輪多達20多萬班次，小小的渡船不僅容易被海浪吞噬，還經常因為缺乏水上交通調度而發生碰撞事故，實在不像是一個老大帝國該有的樣子。若是以陸路連接亞洲和歐洲，那麼或許還能挽救帝國。
博斯普魯斯海峽上的渡輪
（其實最現實的還是修個橋）
（圖片來自：shutterstock@MaxFX）
他的夢想並非空穴來風。在工業革命的推動下，當時世界交通運輸飛速發展，蒸汽輪船、機車已經誕生，世界上第一條地鐵——倫敦大都會地鐵於1856年破土動工。1872年，伊斯坦布爾也開通了第一批有軌電車線路，1875年第一條地鐵也開始修建，具備了一定的工程經驗。
英國作為當時世界頭號強國
也只是1856年才開始修地鐵
何況電車、地鐵、海底隧道的工程難度怎麼比...
（圖片來自：wikipedia@Imperial War Museums）
在隧道方面，1825年，英國開始挖掘泰晤士河隧道，1834年法國人也提出了英吉利海峽隧道的詳細計劃。到了1891年，阿卜杜勒?哈米德二世統治奧斯曼土耳其時，已經有建築師提交詳細的博斯普魯斯海峽建設方案了。
泰晤士河隧道修建示意
當時已經開始使用早期的盾構技術
（圖片來自：wikipedia）
然而，地鐵、水底隧道和海底隧道雖然都是在地面以下搞工程，但在建設難度上實在是有著天壤之別。工程師們來了又走，只留下了對海峽無奈的嘆息，無論是英國人、法國人，還是土耳其人，都搞不定這脾氣捉摸不定的海峽，隧道一事也只能長期擺在規划上，無法落地。
河和海峽，寬度和難度，還是有挺大差別
泰晤士河（上）與博斯普魯斯海峽（下）
（圖片來自：google map）
但拖延始終不是長久之計。從1945年戰後開始，伊斯坦布爾迅速突破了百萬人口大關，以每年4~5%的速度快速增長，慢吞吞的輪渡根本跟不上這座大城市的速度。
人民群眾越來越多，而且有著強烈的渡海需求...
（博斯普魯斯海峽游泳比賽）
（圖片來自：shutterstock@EvrenKalinbacak）
1973年土耳其建成了第一座橫跨博斯普魯斯海峽的跨海大橋，人稱「歐亞大橋」。不過這座公路橋還是遠不能滿足交通需求。這時，人們想起了百年前的蘇丹夢想：修建橫穿海峽的鐵路隧道，用運力更大的列車來緩解堵塞。
歐亞大橋與旁邊的奧塔科伊清真寺
（圖片來自：shutterstock@nexus 7）
喜憂參半的嘗試
博斯普魯斯海峽最寬處3.7千米，最窄處750米，乍看不寬，但海峽水文複雜，地質活躍，修建海底隧道難於上青天。
80年代，在西方顧問公司的幫助下，土耳其完成了可行性研究——雖然難，但不是不可能。按照規劃，這條隧道是馬爾馬雷城鐵的一部分，因此稱為馬爾馬雷隧道，它將連接兩岸既有的鐵路，最終連成一條長約76千米的跨洲鐵路。
馬爾馬雷隧道大致線路
（圖片來自：wikipedia@Sémhur/ Wikimedia Commons ）
之後，土耳其又花了十多年的時間來解決錢的問題。
1998年，土耳其終於覓得金主——日本國際合作銀行。在籌備和修建過程中，日本前後借款給土耳其1500多億日元，工程顧問由日本太平洋顧問和土耳其Yüksel Proje公司牽頭，承包商則選用土日合資公司TKGN，讓這條隧道成為了不折不扣的土日混血兒。
根據規劃，隧道總長13.6千米，由三部分組成：2.4 千米的明挖隧道、9.8 千米的雙孔暗挖隧道和1.4 千米的沉埋隧道。
雖然看起來短
但每一寸都是對大海的勝利
這其中的明挖隧道，用最簡單的「明挖法」就可以搞定。這種方法先挖地面，再修工程，最後填土完工，這是最基本的地下工程施工方法，但只能用於露天地，一旦進入海峽深處就沒有用武之地了。
暗挖隧道需要祭出盾構機，採取「盾構法」。這是城市地鐵修建時常用的，以盾構機一心三用：一邊削石頭，一邊運土石，一邊修隧道為核心。泰晤士河隧道能夠建成，就多虧了它。
一隻正在給伊斯坦布爾修地鐵的盾構機
（圖片來自：shutterstock@Yasemin Yurtman Candemir）
而最後的沉埋隧道是最難啃的骨頭，採用「沉管法，需要先在海床上挖出基槽，再將預製的沉管密封后浮運過來，一個接一個地沉放在基槽，最後覆蓋回填。此法多少會影響航運，但在最艱難的建設區間，它是最成熟且適應海峽情況的技術，被土耳其人委以重任。
彷彿正在往下放管子
（圖片來自：wikipedia@Honza and Ivana Ebr）
一切準備妥當，海底隧道終於在2004年8月破土動工。
然而不知該喜還是憂，他們第一鏟下去就挖到了考古寶藏，原來海峽里掩埋了多條拜占庭沉船、古城牆、陶器，甚至小教堂、抽水馬桶水箱、浴室和村落，以及君士坦丁堡的港口，讓這裡成為了世界上最大的沉船遺址之一。
這為世界考古界帶來了4萬件文物，卻也在土耳其人沒有意料到的情況下耽誤了一年多工期。
攻堅克難
之前說到，在海峽隧道最困難的位置，土耳其人用的是沉管法。沉埋隧道共有11節預製管段，每節管段都是長135米，重19000噸的龐然大物，而且需要埋在海平面以下60米，海床以下4.6 米處，是世界上最深的沉管隧道，其防水、定位、安裝都是大問題。
更糟糕的是，博斯普魯斯海峽喜怒無常，風力和氣壓每隔幾個小時就會突變，捲起驚濤駭浪；而且還精神分裂，海流方向不一，表面流從黑海流向馬爾馬拉海，底層流則反其道而行，潮流非常複雜。
並非每天都能有好天氣
（博斯普魯斯山雨欲來）
（圖片來自：shutterstock@Mister_Knight）
按照規定，只有當水流速度小於3海里/h（5.55千米/h）,才能進行沉管的深埋作業。為了摸透博斯普魯斯海峽的脾氣，掌握氣壓、風力和鹽度等信息，進而預測出流速，工程人員進行了一年多的精確測量，還開發出精度達90%的流速模型。在進行作業時，所有的大型船隻還都得靠邊站，停駛24小時，避免干擾水流。
看懂了但又一籌莫展的感覺
但海洋環境還是充滿不可預知性。為了避免不同方向的海流導致管段失控打轉，在轉入流速快的表面流時，船艏就轉向迎風；當沉入緩慢的底層流，再慢慢轉向至與其他管段對齊。為了抗震，工程師將隧道設計成會彎曲但不會斷裂，並用特製防震接頭加強隧道彈性，允許整條隧道移動。
按土運輸部長耶爾德勒姆的說法，隧道能抵禦9級地震，是「土耳其最安全的地方」。
善用自然之力是建造超級工程的妙招
（圖片@斑馬）
使用盾構法的雙孔暗挖隧道則需要適應複雜的地層條件。該地區硬質岩層和軟土岩層經常交替出現，還伴隨著大量巨石和裂隙。而在對接管段的回填處，盾構機還需要忍耐極高的壓力。
為了能在各種環境下應對自如，在對付堅硬的夾砂黏土時，使用的是羅威特土壓平衡盾構；在面臨泥岩和砂岩互層時，則採用了日立生產的耐高水壓的泥水型盾構，並有針對性地對刀具和泥漿處理設備進行了改進。
隧道建設中
（圖片來自：shutterstock@kursat-bayhan）
在海底進行沉管隧道和盾構隧道的對接也是個艱巨的任務。要想安全對接，止水非常關鍵。工程人員決定採用冷凍膨脹密封止水的方法，首先在對接沉管中安裝可以加註空氣的囊，待盾構進洞後，就使囊充氣膨脹至緊貼盾構外表面，再結合對接處凍結材料的作用達到長時間密封的目的。最後將兩種隧道用鋼筋混凝土連接起來，就大功告成。
這可能是世界上唯一一次在如此高水壓下實現的盾構與沉管隧道對接。
隧道建設中
（圖片來自：shutterstock@kursat-bayhan）
2013年10月29日，土耳其共和國建國90周年大慶，世界第一條跨越歐亞大陸的海底隧道——馬爾馬拉海底隧道正式通車。總統居爾、總理埃爾多安，還有土耳其人的老朋友日本首相安倍晉三出席了開通儀式，安倍還得以留名隧道紀念碑。
馬爾馬雷隧道建設總耗資40億美元，擁有4 條軌道，最大運力每天150萬人次，當地列車運輸量由增加3.6%增至27.7%，將橫跨海峽的路程縮短到4分鐘。而且這條短短的隧道將成為貫通亞歐大陸的「絲綢鐵路」的一部分，讓人們可以從北京坐火車到倫敦。
從此去對岸上班真是方便太多了..
（圖片來自：shutterstock@Tminaz）
政治生涯就是從伊斯坦布爾起步的埃爾多安，回到第二家鄉意氣風發：「祖先提出設想，最終由我們這代人實現。」 此后土耳其也在修海底隧道上一發不可收拾。
要建就多建幾條
（圖片來自：shutterstock@ymphotos）
2016年12月20日，全長14.6公里的博斯普魯斯海峽公路穿越工程（亦稱「歐亞通道」）建成通車。這條隧道是世界第一條汽車專用雙層隧道，由土耳其企業Yapi Merkezi和韓國SK建設合作修建。
工程花了16個月即完成了隧道貫通，還榮膺由國際隧道及地下空間組織頒發的「2015年度關鍵隧道工程獎」。
公路隧道入口
（圖片來自：shutterstock@Resul Muslu）
而在第二條海底隧道還在緊鑼密鼓地施工時，2015年2月，土耳其官方又宣布了第三條海底亞歐通道——「大伊斯坦布爾三層隧道」的建設計劃。這條隧道全長 6.5 km，上、下層為公路，中層為快軌。預計將於 2020 年建成，屆時它將成為世界首條三層海底隧道。
工地熱火朝天，隧道匍匐海底，列車潛行，車水馬龍，蘇丹終於圓夢了。
參考文獻
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封面圖片來自shutterstock@freeejournalist
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