工程師看桃鐵地下化爭議:「鐵路」絕不會地下化之後就變「捷運」,更不是高架化之後就能變「高鐵」

工程師看桃鐵地下化爭議:「鐵路」絕不會地下化之後就變「捷運」,更不是高架化之後就能變「高鐵」
Photo Credit: chia ying Yang @ Flickr CC By 2.0
我們想讓你知道的是

台鐵長年營運效率低落,這件事情如不改善,不論最後鐵路是在地面跑、地上跑、地下跑,台鐵終究是台鐵、一樣是你想像的那個樣子。

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台灣早期各主要都市的發展,大都以鐵路交通為主軸,一個點串一個點,以「線」的方式做延伸。隨著時代推進、社經成長,都市的發展開始慢慢由「線」轉成「面」,這時原本線上的鐵路系統就對都市發展產生了一些阻礙。因此,政府開始推動所謂的「鐵路立體化」政策。顧名思義,「立體化」就是把平面改成立體,所以,鐵路立體化的改建就產生了往天空「高架化」或是往地底「地下化」兩種選擇。

現任桃園市長鄭文燦表示,要把桃園鐵路從平鎮至鳳鳴共17公里正在進行高架化的路段,全面改採地下化。他說:「全台灣重要的都會區都採取地下化的作法,唯獨桃園為了省錢,採取高架,帶來了阻隔跟噪音,這是不對的。希望交通部和中央能聽到桃園多數民意的聲音。」並說:「身為直轄市長,當然要有魄力讓桃園鐵路地下化,因為,台北、新北鐵路都已經地下化了,桃園人不能變成次等國民,他要為桃園發展堅持正確的決定。」

這樣的決定,讓交通部在日前發文至桃園市政府,指出如因推行地下化,而暫緩原本進行中的「台鐵都會區捷運化-桃園段高架化計畫」一案,先不論會額外增加多少工程費,首先必須面對額外衍生的「83億元」費用。這筆錢包括目前施作臨時軌的土地租金、專案管理顧問費、細部設計顧問費、還有已投入的相關設計費、直接工程費,這些都要由桃園市府全數買單。

83億元多不多?原本的高架化案工程總經費約308億,其中中央補助200億,由桃園市府負擔的僅有105億。對此鄭文燦馬上回應:「交通部的放話是沒有用的,放話也不代表我們會付這些錢!」可想而知,這筆錢並非桃園市府所能負擔。筆者想到前陣子看到由《天下雜誌》做的「2015年縣市大調查」結果,桃園市的財政健康指數在「警戒區(44分以下)」,文中亦點出:「桃園市雖然舉債不高,但赤字佔歲入比率超過10%,僅次於苗栗縣。……」,這樣的財政狀況絕不樂觀。

再者,鐵路地下化要花多少錢?給大家一個數字做參考,工程師通常會抓個比高架化多個三到四倍的價錢,也就是說至少需要約1200億。(當然實際上做起來一定會再超過預期的金額頗多,這先心照不宣。)這樣的改變值不值得?站在不同的角度、不同的立場、會有不同的看法。

以下這篇文章沒有政治立場,將以工程師的角度,來跟大家聊聊桃園這段鐵路高架改建案的來由,並針對高架化、地下化的優缺點分析,釐清一些錯誤的想像。還有,如果從高架化改變成地下化,我們需要特別去注意哪些問題。

台鐵都會區捷運化-桃園段高架化計畫

桃園都會區大致上以桃園市、中壢市為核心,再經由鐵、公路串聯往楊梅、平鎮、內壢、八德、龜山等地發展成都會區。平面上的鐵路,除了分割路線兩側的都市發展、多處路口的平交道亦造成公路交通延滯和行車安全等問題,確有改善之必要。更甚,桃園站、中壢站上下車的旅客數是全國前幾名,但站體本身老舊、軌道等相關旅運設施非常緊繃。

因此,政府在民國八十七年就開始進行這段鐵路路線的立體化研究,經過評估整體效益及工程可行性,最後結論為地下化造價偏高,考慮政府財政後建議採取高架化辦理。在這之後,一路的可行性評估、綜合規劃都是以高架的方式去做研擬。最後,民國九十八年拍板定案這個「臺鐵桃園段高架化建設計畫」,也納入「新十大建設」(五年五千億!)中。

行政院核定之後,接著由鐵路管理局委託辦理細部設計,並陸續發包施工中,網站上可以看到目前的執行情形。網站內容看不懂沒關係,簡單說明:這個計畫自民國九十八年核定之後,預計民國一零六年要完成。因為這段路線很長,所以把它拆解成三個設計監造的小案子去發包(DL01~DL03),目前都已經發包出去、設計部分也差不多完成。但是,卡在有部分用地取得的問題,導致最後設計無法完全定案。

用地取得的問題出在「都市計畫變更」的延遲,這也連帶影響了用地徵收作業,由於工程期程緊迫,有些前期臨時軌工程已在施作當中。整體看來,網站上寫目前進度49.60%似乎有些樂觀,但保守抓個35%~40%還是有的;另一方面,計畫跑了一段時間,確實已經花了不少經費,而目前桃園市政府又因拋出地下化議題暫緩了都市計畫變更案,整個高架化計畫繼續卡住動彈不得。交通部或許也開始急了,所以才發文請桃園市府自行負擔如此相關的衍生費用。

回頭來看這個桃鐵高架化的計畫內容:工程範圍長約17公里,桃園站以北規劃擴建為三軌正線、以南為兩軌,內容除了高架軌道建設之外,還包括「桃園站」、「內壢站」、「中壢站」三個舊有車站改建為高架車站,並增設鳳鳴、國際路、永豐路、中原大學4個通勤車站。除了鳳鳴車站屬於地下月台的車站外,其餘均為高架車站。總計可以消除17處平交道、回復5處原跨越鐵路的陸橋、4處穿越鐵路的地下道,達到都市縫合的效果。政府期待藉此計畫達到以下目標:

  1. 提高行車效率與路線容量,改善都會區大眾運輸服務品質。
  2. 沿線土地有效開發利用,促進都市均衡發展。
  3. 現有車站重建、車站及周邊重新檢討都市計畫,促進都市縫合、提高土地使用效益。
鐵路高架化 vs 鐵路地下化

了解相關背景之後,我們來聊聊高架化和地下化。先問大家幾個Yes or No的問題:

  1. 高架化代表二等公民;地下化象徵城市進步、有發展潛力、有遠見。
  2. 高架化遭受風吹雨淋使用壽命僅有30年;地下化環境好使用壽命可達100年。
  3. 高架化在陸地上所以要拆遷房子、徵收土地;地下化是在地底下所以不用拆房子、徵收土地,或至少數量上會少很多。

你的答案都是Yes?是否覺得這幾個敘述都蠻有道理的?我必須告訴大家,這些是一般人很常見的錯誤想像。很多人重頭至尾把地下化「鐵路」和地下化「捷運」給混淆了,全世界大都市的「鐵路」地下化比例僅僅不到3%(請參考蘇昭旭老師的文章)。為什麼?因為費用高、建造時間長、技術困難、成本非常高,以鐵路的角色來說是不划算的。

鐵路和捷運兩者是完全不同的運輸角色,桃園這段要做的是傳統的鐵路地下化,世界上所謂進步大城市的鐵路大部分都「沒有」地下化。故不需對鐵路地下化那麼一廂情願,這是第一個先釐清的事實。

第二是使用壽命的問題,高架橋梁遭受風吹雨淋,可以使用多少時間確實深受外在環境的影響,能用多久沒人說得準。以現在的科技來看,不管是RC結構或是鋼結構的橋樑,使用個五十年以上是沒問題的。另外,在橋梁設計中有一個比較相似的概念是「設計使用年限」,設計使用年限是用來提升設計、施工等公共工程品質,現今重要設施的使用年限都會抓在一百年以上。

一座用使用年限設計為一百年的橋梁,就代表他能使用一百年?或是只能使用一百年?當然不是,蓋好之後的結構物能使用多久,是取決於相關的維護管理方式。同樣的,地下隧道也是一樣的概念,一個用使用年限設計為一百年的地下隧道,真的要能使用到一百年壽命還是需要透過良好的維護管理方式。不論是用什麼材料,時間一久都會有損耗(壞)問題,一但有問題就好好的維修或做置換,這才是正確的觀念。

話說回來,高架橋樑比起地下隧道來說,更容易發現狀況、有狀況也更易於維護,地下隧道的優點並不特別表現在「使用壽命」之上,這也是許多人對其過度的想像。

第三個是拆遷、徵收的問題,我們縮小這個問題到桃鐵高架化這段的工程範圍來討論。拆遷、徵收的範圍取決於工程用地範圍,工程用地範圍取決於法規規定算出來的用地寬度、和欲採取的施工方式。另外,這段「改建案」對用地需求最麻煩的部分在於,他必須一邊做新的鐵路、一邊維持既有鐵路的營運,在這樣的條件下,計畫用地的寬度會比單純只做新鐵路要來的多。

如果要將其地下化,目前地下隧道的兩種施工方式,一是明挖覆蓋工法、二是潛盾隧道工法,簡單來說一個是從地面上往下挖,最後再把地面蓋起來、一個是潛盾在地底下一路鑽出一條隧道。先不論工程可行性,這兩個地下化施工方法和現在桃鐵高架化的計畫用地寬度(約25M)比較起來,明挖覆蓋工法的用地寬度(約26~27M)預估會更大、潛盾工法的用地寬度(約21~25M)會少一些。

所以你看到的報告如果是用明挖覆蓋工法的地下化方式去推估,就會得到「拆遷戶數」和「徵收面積」都比高架化較多的結果;如果是潛盾工法估出來就會少一點。但大體來說兩者其實沒有相差太多,可以預見改建成地下化跟所謂「民眾的期待」一定會有落差。

其實比較了解這個案子的人都知道,單純高架化部分的拆遷其實不大,之前大範圍的拆遷爭議是來自於配合高架化的都市縫合計畫。桃園縣在朱立倫時代,規劃了一個沿著高架化路段約50-60M寬的「園林大道」,可想而知50-60M寬的範圍要拆遷超多民房(四千多戶,兩萬名居民),引起了非常大的反彈。為使計畫順利運作,在民國100年時取消了園林大道,將都市計畫變更範圍縮減成現在的25M寬,相關計畫也才得以繼續推動。那段故事隱藏了很多陰謀論在其中,以後有空再聊。

上表整理了高架化和地下化的優缺點給大家參考,兩個方法的優劣方向不同,都是可以達到鐵路立體化的目標。重要的觀念是:「鐵路」絕不會地下化之後就變「捷運」,更不是高架化之後就能變「高鐵」,不必對兩者有過度的想像,亦不用對地下化有過度的崇拜。

桃鐵地下化的可行性分析

目前桃園市政府正在委託顧問公司進行可行性研究,只花三個月的時間,在八月初已經有初步的成果報告出來。這邊我先簡單指出這段鐵路高架化案如需改建成地下化,會遭遇到哪些重點問題,分述如下:

(一)工程期程

如欲改採地下化,流程簡述如下:可行性研究→綜合規劃、環境影響評估→都市計畫變更、設計作業→用地取得→施工(先期、主體、機電、附屬工程等)。目前的資料顯示,這段路線如改採地下化,整個過程大約要花十六年的時間。

(二)周邊重大建設之介面

高架化這段路線如果要改,影響所及除了本身路線、站點之外,還會影響到周邊重大建設的介面。包含「桃園捷運綠線」、「機場捷運延伸線」、「高架化延伸到平鎮案」等,都將受到嚴重的衝擊。原先規劃在「中壢站」將與機場捷運延伸線「A23站」部分共構(目前已設計完成、發包施工中)、「桃園站」將與桃園捷運綠線「G07站」共構(目前已完成基本設計),如果要改地下化這些全部都要一起跟著改。變更設計、工期增加、經費增加,然後大家一起延後通車。

另外,初步看來這部分介面的改變非常複雜,因為上上下下的問題很多,要如何在最節省經費、最不影響期程的情況底下,通過工程技術的考驗,工程師勢必會在這邊傷透腦筋。

(三)工程路線

原高架化規劃路線長約十七公里,工程路線如果能不調整當然儘量不要調整,但因為地下化會有上述的共構介面問題,已核定的桃園捷運藍、綠線在桃園、中壢火車站的深度分別為十五、二十公尺、機場捷運延伸線的深度為二十公尺,如果要能順利銜接,鐵路地下化的深度恐怕要達到三十公尺以上,並且在施工時絕對不能影響到捷運的潛盾隧道。

除此之外還要考慮規範縱坡的問題,鐵路的定線設計容許縱坡、場站地區容許縱坡、捷運的設計容許縱坡,都有其相關規定要滿足。當然,也可能可以選擇從捷運上方穿過去,但這樣就要變更捷運部分的高程設計,相關的線形規定當然一樣要能滿足才行。整體來說,地下化長度應會更長,至少延長至二十公里以上,開挖深度可能會很深、施工難度會提高,對工程經費也會有直接的影響。

(四)工程技術

儘管桃園市政府一直對大家說工程技術沒問題,但據我了解工程技術在桃鐵地下化可行性分析中扮演了非常關鍵的角色。前文有提到地下隧道有兩種施工的方式,明挖和潛盾差最多的是在經費,潛盾做一公尺約比明挖便宜一百萬。假設地下化最後路線長是二十公里,潛盾工法就直接現省兩百億元!但另一個比較現實的問題是工程難易度也有差,雖說桃園的地質良好,適合潛盾施作的條件,但有些配置和空間相關的部分、介面相交的問題,都需要完善的規劃。

最重要的一點,雖然捷運已經用過很多潛盾隧道,但以往臺鐵地下化工程均是採明挖覆蓋工法,潛盾工法還沒有相關案例經驗。有鑑於此,很多工程界的人士應該都有收到八月初由桃園市政府主辦,幾個工程學協會協辦的研討會,邀請國內外大地、隧道工程專家學者,研討未來桃園鐵路地下化運用新技術之可行性,大家有興趣也可以去看看相關的議題討論。

真的要做?

看到這裡,大家應該對這段鐵路改建的案子有一點概念了,如果真的要改建成地下化,高額的費用勢必是無法避免,一般來說有幾點建議:(1)用高架段+地下段混合的方式;(2)地下段使用潛盾工法施作;(3)高架化之臨時軌盡可能的延用、附近相關工程案的介面配合變更設計;這樣或許可以讓高額的費用降下來一點(但還是需要約一千億吧)。

其實我一開始一直覺得「桃鐵高架化改建成地下化」是個假議題,隱藏在這個議題底下的是桃園整體利益重分配、甚至作為利益掛勾、炒房、或炒地皮的工具。在當今政府財政如此困難之際,實在沒必要硬花四倍的經費去達到一樣立體化的效果。再者,影響附近的工程介面繁複、拆房子和徵收土地又不會比較少、工期還要再等十六年,怎麼想都很不合算。

苗栗縣血淋淋的財政問題是前車之鑑,地方政府對於這種大型公共工程還是要尊重專業,而非一昧聲稱「符合七成(?)民眾期待」。前陣子看到交通部立場也開始轉彎,從原先的對抗變成「樂觀其成」,筆者才意識到選舉又近了,風向要開始轉彎了。如果不計後果只為了選票討好選民,那真是最可惡的事情。

市府財政穩健,不會產生債留子孫、財政惡化問題桃園升格為直轄市後,整體財務收支採「穩健財政」政策,不論是公共建設或社會福利都會量力而為,每項福利政策都已考量財務可行性,並以「合理規劃」、「分年分期」方式進行,絕對不會產生債留子孫或財政惡化…

Posted by 鄭文燦 on 2015年5月27日

全台目前鐵路改善的案子非常多,深入探究會有很多意想不到的發現,回過頭看看台鐵,我一直不斷強調台鐵長年營運效率低落,這件事情如不改善,不論最後鐵路是在地面跑、地上跑、地下跑,台鐵終究是台鐵、一樣是你想像的那個樣子,你還是會搖搖頭對它嘆一口氣。桃園人你是怎麼想的?跟我們分享一下吧。

責任編輯:翁世航
核稿編輯:楊士範

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