基础设施的过去、现在和未来案例集/圣哥达基线隧道
本案例集是对 Handan Karaman、Maram Ayasou、Abdulrahman Leila 和 Zainab Syed 在基础设施的过去、现在和未来课程中对圣哥达基线隧道进行的案例研究，该课程为GOVT 490-004（政策与政府综合研讨会）/CEIE 499-001（土木工程专题）2022 年春季课程，由乔治梅森大学的Schar 政策与政府学院和Volgenau 工程学院 Sid 和 Reva Dewberry 土木、环境和基础设施工程系联合提供。
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圣哥达基线隧道 (GBT) 是世界上最长、最深的地下铁路隧道。该隧道长 57 公里，穿过瑞士的阿尔卑斯山，连接到圣哥达铁路系统，该系统是连接北欧的国际铁路系统的一部分 [2]。
GBT 于 2016 年正式向公众开放，其主要目的是缩短瑞士南部到北部所需的时间 [2]。最初，有一条蜿蜒穿过阿尔卑斯山的山路和圣哥达隧道（1882 年），但由于这条路和隧道随着时间的推移逐渐达到其承载能力，因此需要引入 GBT。GBT 铁路的时速可达 250 公里，缩短乘客旅行时间 1 小时，并且可以运输高达 3,600 吨的货物，穿过欧洲联盟 GDP 经济区的 16% [18]。
- AlpTransit Gotthard AG 负责建设，它是瑞士联邦铁路 (SSB CFF FFS) 的全资子公司 [12]。
- 圣哥达隧道项目由瑞士纳税人和卡车收费资助。[13]
- 设计工程师是 Louis Favre [14]。
- Alfred Escher 是领导第一条山路建设的铁路大亨 [7]。
- 建筑师是 Mario Botta [12]。
圣哥达基线隧道，瑞士 - 铁路技术
- 基线隧道建设（钻探）开始（1999 年）[7]。
- 地质和测量完成（2000 年 11 月 26 日）[7]。
- 新安装的铁路系统经过测试（2005 年）[7]。
- 基线隧道突破：经过 4 年的建设，隧道掘进机抵达 13.5 公里（2006 年）[7]。
- 铺设了 115 公里的铁轨（2014 年 10 月 30 日）[7]。
- 铁路安全测试完成（2015 年 9 月 30 日）[7]。
- 圣哥达基线隧道向公众开放。（2016 年 6 月 1 日）[7]。
- 由于需求，举行关于第二个圣哥达隧道的全民公决。以 57% 比 43% 的比例获得批准。（2016 年）[4]。
四台 Herrenknecht 抓斗式 TBM 使用机械化隧道掘进技术征服了高山，在此过程中打破了速度和长度纪录。圣哥达基线隧道长 57 公里，连接了埃尔斯费尔德和博迪奥。世界上最长的铁路隧道于 2016 年 6 月 1 日开放。它通过形成新阿尔卑斯横断线 (NEAT) 的中心，连接了瑞士和欧洲。[11]
圣哥达基线隧道的主要突破发生在 2011 年 3 月 23 日的西线隧道和 2010 年 10 月 15 日的东线隧道，这是完成世界上最长铁路隧道的最关键一步。瑞士通过两条长达 57 公里的划时代项目，通过阿尔卑斯山将北欧和南欧连接起来。使用 Herrenknecht 抓斗式隧道掘进机挖掘和加固了 85 公里以上的管道。[11]
到 2016 年底，第一列高速列车将以每小时 200 到 250 公里的速度穿过圣哥达基线隧道。一旦 NEAT 全面投入运营，从苏黎世到米兰的旅行时间将缩短 1 小时，达到 2 小时 40 分钟。瑞士铁路预计特别减少货运运输时间，标志着德国和意大利之间交通物流的又一次重大改进。跨阿尔卑斯山铁路旅行正在进入一个新时代。从苏黎世 Bahnhofstrasse 出发，在米兰美丽的维多利亚·埃曼努埃莱二世长廊购物一个上午，然后在下午带着装满最棒的意大利设计师服装的购物袋返回。这不是梦想。这个梦想即将实现。[11]
一个独一无二的历史性项目 - 新圣哥达基线隧道的建设，以及 Ceneri 和 Zimmerberg 基线隧道的建设 - 将使这两个商业区域之间的快速旅行成为可能。正如它在几乎水平的轨道上从山谷底部到山谷底部穿过阿尔卑斯山脉一样，两条单行隧道将横跨阿尔卑斯山脉，长度为 57 公里，最大海拔高度为海拔 55 米，即真正位于圣哥达山脚下。这将结束货运列车旅行，这种旅行非常缓慢，乘客实际上可以沿途采摘鲜花，并且它将消除需要使用双机车将货运列车从陡峭的坡度上运送下来的需求。[11]
GBT 的有远见的人们清楚地意识到他们所建议的这项庞大工程。以前从未有过铁路挖掘穿过如此深的山体，而且绝对没有达到这条铁路所覆盖的广阔长度。然而，也许他们没有预料到该项目将面临各种风险以及随之而来的挫折，这些风险和挫折导致该项目的建设在其构思后近 50 年才完成。
安全：对从事 GBT 工程的工程师来说，安全是最令人担忧的因素。在规划铁路设计时，特别注意施工人员的安全，以及未来铁路乘客的安全。考虑到铁路设计本身，由于隧道的一部分将有 2,300 英尺的山体覆盖在上面，因此结构和岩土工程师共同努力，确保安全不受损害 [18]。从结构工程的角度来看，最初难以确定可获得的分析方法来分析山体本身将贡献多少重量、铁路上的活载和死载，以及火车将以多快的速度行驶。对于岩土工程师来说，需要考虑山体由什么物质构成，以及确定隧道材料，考虑侵蚀和沉降，以及其他必要的因素。为了最大程度地降低施工人员的总体安全风险，隧道系统采用分阶段建设，每个阶段的完成都为下一阶段设计计划的改进提供指导 [6]。使用掘进机也消除了施工人员和工程师的大部分风险，因为他们在施工期间需要在隧道下方的工作时间更短 [1]。
成本：1992 年，该项目 GBT 部分的最初预算为 100 亿美元 [15]。然而，随着安全特性和技术的进一步进步，人们很快意识到需要增加预算，以确保该项目保持高效和可持续。这导致了在 1998 年需要进行投票以批准新的总预算 155 亿美元，该隧道于 1999 年正式开始建设 [17]。该项目的最初反对者试图在选举中支持他们，并阻止公众批准在 GBT 上投入更多资金，但预算获得批准，GBT 的建设和规划恢复。在隧道的建设过程中，成本一直是反复出现的问题，因为在考虑 NRLA 将穿越的广泛网络的情况下，需要额外的问题来解决谁支付、如何支付以及支付什么。最终，GBT 在 2016 年完工时的最终成本估计为 240 亿美元，远远超过了最初的预算 [17]。尽管成本是实施该项目的巨大因素，但考虑到该项目的规模之大，预计的经济、社会和可持续性效益足以证明所产生的成本是合理的。
GBT 的成功完工表明，即使面对如此巨大的风险，这样的工程壮举也是可能的，现在为其他地区类似项目的扩展铺平了道路，以扩大其洲际和区域铁路。
尽管圣哥达基线隧道的设计寿命超过一个世纪，但世界上最大、最复杂的隧道系统需要定期维护。目前，维护计划安排在周六和周日晚上（关闭 8 小时）以及周一晚上（关闭 6 小时）。
日常维护包括排水系统的清理（隧道包含 500 公里的排水管）、机电设备、隧道通风、交叉通道门和铁路基础设施轨道、接触线和安全系统等。[8]
两条长 57 公里的单线隧道和 13 公里的新建地上线路，共计 308 公里的轨道、153 公里的架空线、7200 个灯、500 公里的排水管和 2200 个电气柜。这些只是少数几个表明 GBT 及其设施规模和复杂程度的数字。维护世界上最长的铁路隧道是一项巨大的工程。57 公里长的地下管道只有两个入口。
每次进行维护工作时，都会关闭一条隧道管线，时间为三个晚上。在此期间，最多 11 个工作场所将从位于比亚斯卡和埃斯特费尔德的新维护和干预中心 (MIC) 转移到 GBT，并在那里进行搭建、投入使用，然后撤离并转移回原处。瑞士联邦铁路需要隧道维护车辆，这些车辆由多列部分列车组成，这些列车进入隧道后分成更小的单元，并分配到不同的工作站。
前 6 辆车属于 13 辆基础维护卡车的批次。每台机器都可以由架空电力或柴油电力组合供电。
每辆 80 吨的车辆都配备了起重机和带空调的乘客模块，其中包括厨房和燃烧式厕所。基础车辆可以远程控制或从驾驶室控制。它们也可以从其他货车中进行管理。
Harsco 还提供平板货车，这些货车可以通过自动耦合器连接起来，组成 300-440 米长的维护列车。据 Harsco 称，这些货车包括提升平台和一个“独特的可移动密封门”，可以密封隧道，以减少维护工作期间的风力湍流。这些卡车将分别停放在埃斯特费尔德和比亚斯卡的新隧道维护中心。
经过广泛的讨论，一种新的融资模式应运而生，并在 1998 年 11 月 29 日进行全民公决。瑞士民众以 63.5% 的“赞成”票通过了用于公共交通基础设施建设的 FinöV 基金（预算为 300 亿瑞士法郎）。38 亿瑞士法郎（FinöV 的 45%，1998 年价格水平）被用于支付 NRLA 建设的“à fond perdu”（损失的资金）。由于 FinöV 的贡献，仅有 25% 的投资需要在私人资本市场上融资，这占了所需总信贷的 75% 以上。
与之前的融资模式一样，未来的运营商瑞士联邦铁路将负责偿还这部分投资。然而，在 2005 年，人们同意放弃这部分投资的偿还。[9] 由于 FinöV 的贡献占了所需总信贷的 75% 左右，因此仅有 25% 的投资需要在私人资本市场上融资。与之前的融资模式一样，这部分投资将由未来的运营商——SBB-CFF-FFS 偿还。项目融资策略从一开始就使整个项目的融资变得清晰而安全，不受现有国家预算或任何政治变化的影响，防止因资金短缺或政治共识不足而导致的潜在建设延误或停滞。哥达德项目的成功取决于可靠资金的可用性。作为建设者，ATG 负责两个控制回路：
(1) 项目和成本管理，与项目发起人联邦政府相关；
(2) 项目和成本管理，与供应商相关。
瑞士联邦政府和 ATG 之间的合同控制着瑞士联邦政府发出的订单。成本管理流程总体上以实现 NRLA 控制指令 (NCI) 为目标，NCI 概述了关键控制指标，以及报告的类型和频率（每六个月）以及如何处理差异。
为了确保所有项目修改都能以清晰明了的方式进行处理和记录，必须定期更新工程变更管理系统。审批职责已明确定义，以便在适当的时间对适当阶段做出必要的决策。影响成本和时间表的绩效变化通常只有在目标调整后才能适用。如果出于时间安排方面的考虑，必须立即实施绩效变化，则会向瑞士联邦交通局 (FOT) 发送事件报告。
当瑞士 FOT 批准变更请求时，ATG 可能会要求更改项目条款。导致成本参考基准更新的主要问题包括：项目升级以纳入新的安全措施和最先进的技术（由于项目持续时间为 20 年）；与地质相关的额外成本（地质和岩土条件比预期差的情况对这里的影响最大，而其他情况则比预期更好）；以及成本超支（由于项目持续时间为 20 年）。
ATG 每季度跟踪可能最终成本和任何财务风险的进展，并每六个月向控制机构报告一次。哥达德基线隧道的信贷增长——从 63 亿瑞士法郎到 99 亿瑞士法郎（上述 138 亿瑞士法郎的一半），即 53%，不包括通货膨胀——是不可预测的，但仍然值得注意。由于瑞士 FOT 的订单所产生的变化，瑞士 FOT 不断努力打造一个具有最先进安全功能和技术的隧道，占额外支出的约一半。无法直接影响的地面危险仅占总增长的 9%，即总增长的六分之一。
公投
- NRLA 提案预算为 38 亿瑞士法郎（53.4% 的人投票“赞成”）
- 保护阿尔卑斯山环境的阿尔卑斯山倡议（51.9% 的人投票“赞成”）
- 300 亿瑞士法郎的公共交通资金（63.5% 的人投票“赞成”）
- 双边欧盟协议/40 吨卡车/重型交通费（67.2% 的人投票“赞成”）
- 由于需求而进行的第二条哥达德隧道公投（57% 的人投票“赞成”）
虽然瑞士经常被认为是政治舞台上的中立者，但该国在说服本国公众和邻国相信哥达德基线隧道将给欧洲大陆带来的经济、社会和环境效益方面仍然取得了巨大进步。哥达德委员会最初成立于 1853 年，以哥达德山脉和对该山脉发展共同的兴趣命名。该委员会至今仍保持活跃，在说服利益相关者（如城市、交通协会、公司和州）推广第一条山区路线，最终推广今天的阿尔卑斯山新铁路连接线 (NRLA) 方面发挥了重要作用。[15]
地区政治
瑞士政治战略的核心是其联邦制，即其在寻求妥协以使所有参与哥达德项目的参与者满意的方法。[15] 瑞士由 26 个州或联邦州组成，每个州都有其独特的文化和政治利益，并在其地区的教育、医疗保健、执法、税收和社会福利系统方面拥有完全自治权。这种来自瑞士联邦宪法的权力分离以及瑞士在公共政策方面的国民选举中的直接民主，往往使政策几乎不可能通过，因为强有力的游说委员会和公众影响力推动着选举。因此，在 26 个州中，只有 13 个州是哥达德委员会的成员；然而，该隧道仍然得到公众的认可，这得益于它与另一条长阿尔卑斯山隧道——洛特施贝尔格隧道之间的联系，洛特施贝尔格隧道是加快从该国西端铁路交通的关键，同时改善了东北部的连接。该项目获得批准的部分原因是该国 5 家最大的铁路公司被国有化，其中最后一家是 1909 年的哥达德铁路公司。[16] 这表明了政治游说在瑞士联邦制和交通政策中的力量。[17] 最终，在 1998 年，大多数州批准了关于公共交通基础设施项目建设和融资的联邦法令，推动了这一庞大的铁路项目在未来 20 年的发展。[15]
除了地区间政治外，瑞士还必须处理奥地利、法国、德国和意大利等邻国的关系。正如铁路建设所预期的那样，人员和货物运输的增加，尤其引起了德国、奥地利和意大利的关注，导致 1989 年召开了欧洲铁路运输跨越阿尔卑斯山的解决方案大会。[15] 该大会的成果，包括对环境政策的强调以及欧洲经济发展的巨大潜力，导致了 1992 年瑞士和欧洲经济共同体 (EEC) 的会晤，使瑞士成为欧洲交通政策的关键点。EEC 批准 NRLA 的时间甚至早于瑞士公众对其的批准，但这再次表明了它将带来的社会和经济效益，这有助于它在同年获得 64% 的公众认可。[16]
环境政策
铁路是一种受欢迎的交通方式，主要是因为它相对环保。随着环境问题成为选民越来越关心的问题，特别是在 20 世纪 70 年代，人们开始寻求汽车和公路旅行以外的替代性公共交通方式。这对哥达德隧道来说是天时地利人和，因为 1971 年瑞士宪法中新环境保护条款的通过（以 93% 的选票获得批准）为该隧道在 20 世纪 90 年代最终获得压倒性支持铺平了道路。[15] 这篇文章重点关注保护人类和自然环境，认识到机动化和公路交通对生态健康造成的负面影响。哥达德隧道后来的批准可以追溯到选民之间早期为可持续交通和保护阿尔卑斯山环境而进行的运动。后来，在 1992 年，一个价值 100 亿美元的建设项目——哥达德基线隧道——得到了瑞士选民的批准。[17] 然后，在 1994 年，52% 的选民支持阿尔卑斯山倡议，该倡议呼吁联邦宪法保护阿尔卑斯山地区免受交通的负面影响，并停止进一步的道路扩张，以及将交通从公路转移到铁路。这导致了 NRLA 的加速发展以及 1999 年与 EEC 的运输协议。[16]
交通政策
高速铁路等公共交通往往被政府忽视，因为政府的重点转向了道路网络的现代化和优化。哥达德隧道就是一个例子，1980年，其客流量下降到乘客的10%，其余乘客则通过阿尔卑斯山公路出行。哥达德隧道曾经是乘客交通的热门方式，而公路却受到了不成比例的关注，这让瑞士联邦铁路公司SBB感到担忧，促使他们重新评估联邦政府的交通战略，并创建了一家国家铁路公司。然而，NRLA的道路并不平坦，因为1992年，瑞士选民拒绝加入欧洲经济区，这对如何将货物运输从公路转移到铁路产生了影响。欧共体要求重新谈判交通政策决定，最终在2000年达成双边协议。[15]
- 你认为这个项目成功/高效吗？
- 你认为应该在GBT旁边再建一条隧道吗？
- “新伯兹贝格隧道：在挤压岩体中开挖时的结构措施”。隧道，[1]
- “哥达德基线隧道”。SBB，[2]
- 更多来自该作者 查看全部 cmsadmin Allez le Tram 等人。 “哥达德基线隧道，瑞士”。铁路技术，2021 年 9 月 17 日，[3]
- “瑞士隧道公投通过，阿尔卑斯山面临挫折”。交通与环境，2016 年 3 月 29 日，[4]
- “观看瑞士 57 公里长的哥达德基线隧道建设”。大英百科全书，大英百科全书公司，[5]
- 哥达德基线隧道，[6]
- “阿尔卑斯隧道门户”。建设 | 阿尔卑斯隧道门户，[7]
- “巨型结构背后的科学：哥达德基线隧道”。恩卡迪奥瑞特，2021 年 1 月 27 日，[8]
- 伦巴第。[9]
- 瑞士哥达德基线隧道的风险、合同管理和融资，[10]
- 哥达德基线隧道 - 海瑞克公司，[11]
- “哥达德基线隧道”。维基百科，维基媒体基金会，2022 年 3 月 19 日，[12]
- “耗时 17 年，耗资 120 亿美元，瑞士开通世界上最长的铁路隧道”。洛杉矶时报，洛杉矶时报，2016 年 6 月 1 日，[13]
- “哥达德隧道”。维基百科，维基媒体基金会，2022 年 2 月 28 日，[14]
- 邦多尔菲，西比拉。 “民主让世界上最长的隧道成为可能”。SWI Swissinfo.ch，Swissinfo.ch，2017 年 10 月 27 日，[15]
- “瑞士州：瑞士各地区的指南”。Expatica，2021 年 6 月 2 日，[16]
- 邦多尔菲，西比拉。 “民主让世界上最长的隧道成为可能”。SWI Swissinfo.ch，Swissinfo.ch，2017 年 10 月 27 日，[17]
- “哥达德基线隧道的建设：一项非凡的工程”。我们创造价值，我们创造价值，2016 年 9 月 27 日，[18]