作者

蘇啟鑫

摘要

潛盾隧道工程於民國64年由臺北市衛生下水道工程首度引進，迄今已累積40年經驗，主要應用於都會區捷運隧道及衛生下水道工程，而該工程已成為現代化國家提升生活品質及交通建設之重要指標。潛盾隧道工法在國內歷經40年技術發展，除廣泛應用於捷運工程、衛生下水道外，台電輸配電管道、輸水幹管等工程亦為應用範疇，尤其都會區捷運工程建設，使國內潛盾技術經驗累積，不論在質或量之發展皆邁入一個新的里程。
地工技術期刊亦配合國內潛盾隧道工程推動進程，將相關經驗分饗讀者，於第60期首度以捷運隧道為主題，該時期國內潛盾隧道工程，因臺北捷運工程陸續設計施工，相關議題已成為國內工程界焦點，專題主題著重於捷運隧道的規劃、設計，以期將潛盾隧道領域介紹給讀者，並在潛盾隧道施工引致的問題防制方面作深入探討。隨著高雄捷運建設的展開，第105期以高雄捷運設計施工為主題，將高雄捷運潛盾隧道設計施工經驗，採用之新材料、新工法介紹給工程界。隨著國內潛盾隧道技術日益成熟，工程應用範疇越來越廣泛，第118期以捷運新建工程為題，介紹國內首度採用之雙圓型潛盾隧道，潛盾機於桃園卵礫石層非典型都會區地質之應用，大口徑海底潛盾隧道施工等。
目前國內潛盾隧道工程因都會區捷運建設大量應用，相關工程技術與經驗皆已不斷精進，一般性設計、施工問題皆能克服。但隨著都市發展需求及施工環境更加複雜，潛盾隧道技術面臨更多的工程風險與挑戰。後續工程建設須思索潛盾隧道新技術的發展及引進，本期以潛盾隧道新技術為主題，為因應整體社會環境變遷及施工經濟性需求，潛盾隧道朝大深度化、大斷面化、長距離化、斷面多樣化等發展，是近年來臺灣潛盾隧道工程新技術發展之方向，而為維持隧道正常功能，減輕結構體老化劣化的威脅，隧道全生命週期維護管理亦為重要課題。另考量國內工程實務上更迫切的需求，本期以潛盾隧道遭遇障礙物之處理案例探討為副主題，將近年來捷運潛盾隧道設計階段遭遇障礙物之規劃設計考量，及施工過程遭遇非預期障礙物之緊急應變措施等成功案例，一併提供給工程界作為工程遭遇類似案例之處理參考。
本期收錄的九篇論文中，除了第一篇介紹國內潛盾隧道技術之回顧與展望，以及第二篇介紹國外大斷面潛盾之發展與應用，引領讀者一窺潛盾發展的新趨勢及新技術應用外，其餘皆以潛盾隧道遭遇障礙物處理之實務工程案例為主，主要為臺北都會區捷運工程，包括蘆洲線、文湖線，甫通車營運之松山線以及施工中之環狀線等，桃園機場捷運，及國內捷運工程團隊遠赴國外發展之印度德里捷運案例，及潛盾隧道工程施工普遍會遭遇到之地下流木處理經驗回饋，原則上，已涵蓋過去國內潛盾隧道工程遭遇重大障礙物並成功克服的案例，以此提供後續工程遭遇類似問題處理之參考，茲將各篇論文內容簡述如下。
第一篇為新北市政府副市長高宗正等所著之「臺灣潛盾隧道技術之回顧與展望」。高副市長長期投入國家公共工程建設發展，早期於臺北市政府捷運工程局服務期間，適逢國內潛盾隧道技術大量運用於捷運工程建設，高副市長引領國內產官學界，藉由捷運地下隧道的建設，使國內潛盾隧道技術在規劃設計、施工技術等各方面的發展皆不斷精進。為了落實捷運技術轉移於國內工程界，高副市長籌劃建立國內公共工程經驗知識管理資料庫，順利將臺北捷運技術轉移至高雄捷運、臺中捷運及桃園捷運之規劃與建設，厚植國內捷運潛盾隧道工程的實力。本文將國內捷運潛盾隧道發展，歸類為播種萌芽、灌溉成長、滋養茁壯與開創挑戰等幾個階段作一回顧探討，說明潛盾隧道工程在各個階段的應用上，所面臨的施工及設計問題，並針對設計概念演變及特殊施工案例等概要闡述，最後，提出臺灣潛盾隧道技術之未來展望，希望對日後邁向更深、更大、更複雜的潛盾隧道技術，如何在環片設計合理化、維持開挖面穩定平衡機制，並考量後續營運需求，導入全生命週期維護管理及新工法應用等，提供後續相關議題思考及改進方向。
第二篇為交通大學方永壽等所撰之「大斷面潛盾隧道之發展與應用」。本文延續國內潛盾隧道新技術需求，探討直徑大於10m大斷面潛盾隧道的發展與應用。內容包含：大斷面潛盾機在公路隧道、鐵路與捷運隧道、及排水隧道之代表性應用案例；規劃設計應檢核之項目；潛盾隧道環片之材質、厚度、寬度、環圈分割、及混凝土環片製作；大斷面潛盾機型選擇、與施工場區之規劃考量，提供國內工程界未來應用大斷面潛盾隧道一個參考藍圖。大斷面潛盾隧道內，可以視需求同時容納公路車道、捷運軌道、共同管道、維護軌道、及逃生通道等，充分發揮多元化的隧道功能，隨著國內工程建設日趨多樣化、複雜化，大斷面潛盾隧道是一個提升隧道效益的良好選項。
第三篇為臺北市政府捷運工程局陳俊宏等所撰之「潛盾隧道遭遇地中障礙物之處理案例」。本文以潛盾機遭遇地錨、堅硬岩盤及堤防的群樁三種不同障礙物為例，說明各案例之考慮因素及處理方式。其中遭遇地錨案例係以隧挖工法於潛盾機到達前先將地錨排除。潛盾機施工過程遇到預期外之堅硬岩盤，基於工期壓力及施工風險的考量。採設置臨時工作井，更換切刃盤後繼續鑽掘。遭遇堤防群樁案例係採堤防先建後拆原則，以階段性破除並置換基樁。將原有堤防的PC樁重新設計，破除後改建為長度較短但加大樁徑之場鑄基樁，再復原舊有堤防，以處理潛盾隧道與基樁衝突施工問題。
第四篇為萬鼎工程服務公司陳俊融等所著之「潛盾施工遭遇既有地錨處理方式之探討」。本案例為捷運路網潛盾施工前發現地下不明障礙物，經研判應為鄰近建物地下室開挖殘留之預力地錨，該地錨預估位於後續推進的捷運潛盾隧道路徑上，必須在潛盾施工前移除。處理方式除變更潛盾隧道線型外，再藉由變更隧道路徑上方共同管道的擋土設施型式，以連續壁施工機具移除殘留地錨構件；另考量部分地錨位於路口無法事先移除，以補強潛盾機結構方式採直接掘削通過，並於預設定點規劃因應潛盾機受損的修復措施。
第五篇為萬鼎工程服務公司廖惠生等所撰之「地下流木對潛盾隧道工程施工影響之探討」。本文除探討臺北盆地流木分布狀況外，更進一步探討流木對潛盾隧道施工之影響，包括對潛盾隧道掘進及潛盾發進、到達及聯絡通道開挖之影響，並建議因應流木因素，相關地盤改良考量，潛盾機應具備可供清除障礙物或維修、更換切削頭及切刃之裝置，可供後續相關案例設計及施工參考。
第六篇為亞新工程顧問公司周忠仁等所著之「潛盾隧道面臨不同障礙物之處理對策」。本文以臺北捷運松山線為例，探討潛盾隧道面臨之各種不同型式之地下障礙物，包含擋土結構物、高架橋基樁、地下室基樁等障礙物之處理。考量現地條件及限制，於設計階段先以調整隧道平縱線形方式，先行避開部分之障礙物，其他無法避免之障礙物，則採用各種不同排除方式及處理對策，並輔以自動化監測系統，確保潛盾隧道順利穿越，並兼顧維護既有結構設施正常營運使用。
第七篇為臺北市政府捷運工程局劉安德所著之「捷運潛盾隧道遭遇污水管下方鋼板樁之排除方案研討」。本文介紹潛盾施工過程，遭遇非預期之污水管人孔結構物下方殘留鋼板樁之案例，文中詳述採電磁波井測法探測地下障礙物之位置，檢討各種障礙物排除工法的優劣及適用性，並說明整個障礙物排除施工細節，及施工過程現地突發狀況之緊急處理應變措施，本工程自發現障礙物後，從規劃施工方案、變更設計到順利施工排除的處理經驗，及捷運團隊展現之高度整合協調效率，皆可作為潛盾工程地下障礙物排除之典型參考案例。
第八篇為中興工程顧問公司汪安邦等所撰之「捷運潛盾隧道通過橋臺基樁及廢棄污水幹管人孔擋土結構之處理案例」。本文以臺北捷運松山線尾軌潛盾隧道施工案例，說明潛盾隧道遭遇到橋臺基樁及污水幹管人孔擋土結構等地下障礙物之處理方式。本案例主要採用全套管搖管機切削並清除地下障礙物，初期以全套管搖管機配合重錘及抓斗方式清除，後期因地下障礙物離鄰房較近，改採用全套管搖管機直接切削地下障礙物，以降低施工振動及噪音。近年來，因鄰近民房施工，產生的噪音及振動經常遭遇民眾抗議，在本案例中，有效降低施工噪音及振動，避免可能的民眾抗議，本案例可作為國內都會區施工減少擾民的參考工法。
最後一篇為中興工程顧問公司李榮瑞等所著之「潛盾穿越營運中捷運車站下方分析評估與施工規劃安全管控」。本文介紹臺北捷運施工首次穿越營運中捷運車站下方之成功案例，本工程規劃設計階段，即考量於穿越車站連續壁前方及站體下方，配置一系列垂直及水平地盤灌漿改良工法，並依施工工序模擬潛盾穿越對既有車站結構物之影響，將分析結果落實於後續施工風險管控，施工過程中引進新的施工技術，包括水平鑽孔定位儀確認施工精度、配合人員出艙以高壓水刀、鑽石鏈鋸切割及油壓劈裂既有車站連續壁，潛盾穿越既有車站站體下方過程中，輔以嚴密之掘進管控及自動監測系統，成功完成本工程。隨著國內捷運後續路網的建設，後續路網工程穿越或銜接營運中捷運車站的機會勢必大幅增加，本工程除事先縝密的規劃設計外，施工過程並成功運用多項新技術、新工法輔助施工，本成功案例足以供後續類似工程借鏡。
本期刊特邀請交通大學土木工程學系方永壽教授為此專題贈言，方教授在交通大學任教期間一直秉持著教學、研究、及服務三者均衡發展的理念。在教學及學術方面表現傑出，並獲交通大學及行政院國科會頒獎肯定。方教授亦為學界參與國內潛盾工程的先驅，在國內潛盾工程萌芽及蓬勃發展階段皆提供寶貴的指引及協助。另方教授以其國際觀的視野，在提升國內大地工程界國際化的努力不遺餘力，積極帶領國內產、官、學界朝與國際接軌努力，開創國內大地工程界新的契機。
本期刊另有由劉弘祥等人所撰寫之「阿里山森林鐵路隧道復建工程」專欄，阿里山森林鐵路是世界著名的高山鐵路，屬國寶級鐵路建設，本復建工程以「順應自然、尊重自然、不對抗自然」為原則，採取迂迴隧道方式避開大型崩塌區，秉持謙卑的態度，希望工程建設能與大自然和諧共存。
另工程研討行程部分，由詹佩臻等所綜整，於民國104年7月3日地工基金會所舉辦之「湖山水庫大壩工程」地質研討會，特地於水庫蓄水前，帶領學員進入庫容區觀察難得一見的地質露頭及地層分布，配合解說老師精闢的講解，參加學員不僅體會大壩建設的壯闊，並飽覽庫容區內地質地貌，收穫豐富。
最後，編者衷心感謝本期所有作者能於百忙之中參與本期刊編撰，讓寶貴經驗得以傳承，也透過各位無私的分享，促進地工技術專業不斷精進、提升，並給予年輕後進學習的典範，以及求新求變的動力。也期望藉由本期刊的影響力，將工程經驗薪火相傳，使本期刊成為培養國內大地工程人才的園地。此外，編者亦感謝本期編輯期間中興工程顧問公司陳滄江博士的協助，以及總編輯董家鈞教授及其他編輯委員會之支持與協助，地工基金會李碧霞小姐細心的聯繫及校稿，使本期能如期如質地完成大家的託付，謝謝。

作者

方永壽

摘要

民國104 年8 月4 日，作者應邀參加在桃園市政府舉行的「台鐵桃園段地下化建設工程技術研討會」，並進行專題演講。會中看見日本鹿島建設、大成建設、大林組、清水建設、及奧村組皆派出地工專家，介紹最新的地下化工程技術與工法，演講內容非常精彩。日本大地工程實務技術實力堅強、口碑甚佳，堪稱世界一流。他們在世界多國設立分公司，爭取參與重大工程建設機會，其國際化程度廣泛且深入，非常值得我們借鏡與參考。由於作者服務學術界多年，對工程實務之國際化了解欠深入，以下僅就大地工程學術領域之國際化提出個人淺見，敬請各位先進指正。
從「教育扎根」的角度來看，日本的主流大學例如:東京大學及京都大學的土木工程相關系所，都招收了不少外國學生，長期且深入的介紹日本工程技術及日本文化。這些留學生學成歸國後，任教於母國各大學、服務於各政府單位、顧問公司及施工單位，將發揮日本大地工程技術無形、卻是深遠的影響力。作者訪問香港及東南亞各國時，可以強烈的感受到英國工程教育的滲透性。在台灣，各大學土木工程系的教學課程，大多採用美國大學教授寫作的英文課本，可見美國工程教育對我國的影響非常強烈。從這個角度來思考，我國各大學土木相關系所應該多多招收優秀的外國學生，尤其是未來我們可能爭取大地工程工作機會國家的學生。
國際大地工程主流國家大多有一本代表性的英文SCI 國際期刊， 例如美國的ASCE Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering，英國的Geotechnique，加拿大的Canadian Geotechnical Journal，及日本的Soils and Foundations 等，可以將該國大地工程的研發成果、及工程技術介紹到全世界。我國大地工程學會於2006 年創刊全英文期刊Journal of GeoEngineering，歷經歐章煜及林宏達兩任總編輯及編輯委員9 年的灌溉與栽培，目前已被列入EI 期刊。最近編輯委員會正在絞盡腦汁，將我們的期刊推向被列入SCI 頂級國際期刊而奮鬥。
以參與國際土壤力學及大地工程學會(ISSMGE) 為例， 我們已成功的以Chinese
Taipei Geotechnical Society (CTGS)的名義加入ISSMGE，成為正式的會員學會(member society)。國際土壤力學及大地工程學會主要的活動包含：各層次的技術委員會(Technical Committee 簡稱TC) 活動、及不同層次的大地工程研討會。
在技術委員會方面， 主要可分為兩個層次，第一層是地區性的技術委員會，例如亞洲技術委員會(Asian Technical Committee，簡稱ATC)。其中大家最熟悉、最活躍、最值得我們參考的就是由日本主導的ATC3。該技術委員會探討的主題是大地工程技術與天然災害(Geotechnology and Natural Hazards) 。ATC3 每兩年舉辦一次的台日大地工程研討會，最近一次會議是2014 年7 月在日本北九州市舉辦的The Sixth Japan-Taiwan Joint Workshop on Geotechnical Hazards，雙方一百多人與會，這是長期台日交流的重要管道。在ATC3 平台上還建構了許多其他的交流管道，例如日本-尼泊爾大地工程研討會等，ATC3顯然是日本與亞洲各國大地工程界互動的重要區域性舞台。我國於2014 年成立第一個架構在ISSMGE 下、由我國主導的亞洲技術委員會ATC6，讓台灣在國際大地工程領域擁有一個小小的、自己主導的國際平台。經由ATC6主席歐章煜院長的精心規劃，ATC6 將於2015年11 月在福岡舉行的第15 屆亞洲大地工程研討會(15ARC)，推出一個佔據兩個Session 時段的mini-symposium。歐院長並計畫未來在亞洲地區每2 年舉辦一次ATC6 國際研討會，促進我國與亞洲各國大地工程界的實質交流。
ISSMGE 技術委員會的第二層，就是直屬國際土壤力學及大地工程學會的TC，TC 乃是ISSMGE 技術與研究發展的核心，ISSMGE共有32 個技術委員會。目前我國已有14 位學者專家加入國際土壤力學及大地工程學會不同的技術委員會，發揮我們的影響力。
國際土壤力學及大地工程學會的研討會可以分為四個層次，第一層次是個會員學會內部的研討會。第二層次是由各技術委員會(TC 及ATC)主辦、針對某一專門主題召開的國際研討會。例如2008 年，交通大學黃安斌教授向TC102 爭取在台北市舉辦3rd International Conference on Site Characterization。第三層次是地區性大地工程研討會，例如2015 年11 月即將在日本福岡舉行的第15 屆亞洲大地工程研討會(15ARC)。第四層次是全球性、規模最大的國際土壤力學及大地工程研討會(ICSMGC)。我國大地工程學會近期即將召開理監事會議，討論我國是否爭取申辦2019 年在台北舉行第16 屆亞洲大地工程研討會(16ARC)。如同申請主辦奧運會，舉辦重要國際研討會是展現我國大地工程實力、與國際友人交流的好機會，也是再次昭告世人中華民國在台灣茁壯成長的實證。
站在學校老師的角度來看，多多將研究成果發表在知名國際學術期刊及重要國際研討會論文集，當然有助於提升我國大地工程的水準及國際化。在觀念上來思考，我們需要走出台灣溫暖的舒適區(comfort zone)，融入國際充滿競爭的環境，進而發揮我們的影響力。如本文所述，其落實的方法例如：各大學多多招收
優秀的外國學生、出版代表台灣的SCI 國際期刊、積極參與甚至主導國際學術組織及其技術委員會的運作、爭取及主辦重要大地工程國際會議等，都是未來值得我們努力的方向。希望我們能抱持積極的態度，以「立足台灣、領先亞洲」作為我們的願景，一起來為我國大地工程的國際化而盡一份力。

英文篇名

Review and Outlook of Shield Tunneling in Taiwan

作者

高宗正、廖銘洋、何泰源

關鍵字

潛盾隧道、潛盾機、開挖面、襯砌環片

摘要

潛盾隧道工法在發明157年後引進臺灣，由於臺灣為一海島新生地盤，充沛的地下水與複雜地質條件，加上人文與施工環境，於配套的要件組合下在新地域自然也算是新技術。
本文藉由播種萌芽、灌溉成長、滋養茁壯與開創挑戰等幾個階段做一回顧探討，說明在各個階段潛盾隧道工程應用上所衍生之施工及設計問題，並針對設計概念演變及特殊施工案例等作一概要闡述，最後，提出臺灣潛盾隧道技術之未來展望，希望對爾後邁向更深、更大、更複雜的潛盾隧道技術，如何在環片設計合理化、維持開挖面穩定平衡機制、全生命週期維護管理及新工法應用等方面，提供改進方向。

英文摘要

The shield tunnel method was introduced to Taiwan 157 years after its invention. Because of the newborn ground,plenty of groundwater, complex geological conditions, and the cultural and construction environments of the island, this method can be considered a new technology.
This article reviews each stage of sprout, growth, robustness, and creation and describes the concerns related to the design and construction of the shield tunnel engineering applications at these stages. In addition, we briefly demonstrate the design concept evolution and a special case of construction. Finally, we propose a shield tunnel technology and focus on a deeper understanding of technologies that are more complex. In addition, we recommend improved directions for ring segment lining design rationalization, sustaining mechanisms of the stability of excavation faces, the maintenance and management of complete life cycles, and the application of new methods.

英文篇名

Development and Application of Large Cross-Section Shield Tunnels

作者

方永壽、李承祐、劉 政、邱志榮、林摩西、李魁士

關鍵字

案例、大斷面、環片、潛盾機、隧道

摘要

本研究探討直徑大於10m大斷面潛盾隧道的發展與應用。內容包含：大斷面潛盾機在公路隧道、鐵路與捷運隧道、及排水隧道之代表性應用案例；規劃設計應檢核之項目；潛盾隧道環片之材質、厚度、寬度、環圈分割、及混凝土環片製作；大斷面潛盾機型選擇、與施工場區之設計考量。本研究蒐集位於歐洲、日本、及中國大陸128條大斷面潛盾隧道施工實績，其中公路隧道共63條，佔所收集案例的49%；鐵路(含捷運)隧道共48條，佔38%，顯然大斷面潛盾隧道最主流的用途是公路及鐵路隧道。本研究統計在日本建造73件大斷面潛盾隧道施工實績，其中環片材質採用預鑄鋼筋混凝土(RC)的有59個案例，佔所收集案例的81%，顯示大斷面潛盾隧道最主流的環片材質是鋼筋混凝土。依據過去的施工實績可建立環片厚度與隧道外徑之比例關係，歸納出潛盾隧道外徑超過10.0m，RC環片之厚徑比約為3.5～4.0%。早期(1985至2005年)在日本的大斷面潛盾隧道施工74%案例採用泥水式潛盾機施工，但是近年(2005至2015年)大斷面潛盾隧道施工朝向全面採用土壓平衡式潛盾機發展。

英文摘要

This paper reports the development and application of large cross-section tunnels constructed using shield machines with diameters greater than 10 m. This paper discusses the application of large-diameter shields in the construction of road, railroad, and water drainage tunnels; the checklists for planning and design; lining segments; selection of a shield machine; and considerations for the construction jobsite. Of 128 cases of large cross-section shield tunnels collected from Asia and Europe, 49% of them were used for road tunnels, and 38% were used for railroad and metro tunnels. Thus, the large cross-section tunnels were mainly constructed for road and railroad tunnels. Of the 73 large cross-section tunnels excavated in Japan, 59 of them (81%) were lined with reinforced concrete (RC) segments. The lining segments that were used most often were composed of RC. The relationship between the thickness of the lining segment and the outer diameter of the tunnel was defined as the thickness–diameter ratio. According to previous construction cases, the thickness–diameter ratios of the large cross-section tunnels ranged from 3.5% to 4.0%. In Japan, from 1985 to 2005, 74% of the large-diameter tunnels were constructed using slurry shields. However, since 2005, most large-diameter tunnels have been constructed using earth-pressure-balance shields.

英文篇名

Case Study on Removing Obstacles for Shield Tunnels

作者

陳俊宏、王慶麟、吳仁哲、陳楷仁

關鍵字

潛盾機、隧道、地錨、岩盤、基樁、堤防、障礙物

摘要

潛盾隧道遭遇地中障礙物處理的方式會依發現的時機、周圍環境、工期、費用及施工風險等因素而有不同，並無定論。本文舉潛盾機遭遇三種不同障礙物之例，分別是地錨、堅硬岩盤及PC樁，說明各案例之處理方式及考慮因素。其中又以捷運文湖線潛盾隧道穿越基隆河北岸堤防，遭遇堤防的群樁，其處理方式最為複雜。為維護堤防安全，兼顧潛盾隧道施工順利，經研究後採堤防先建後拆原則，以分階段破除堤防，俾清除其下方與潛盾隧道有衝突的PC樁，並將原有樁徑80cm深度39m之PC樁，改為樁徑100cm深度16m之場鑄基樁，其周圍並予以地盤改良，增加樁周承載力，以保證其承載力足以承受堤防的外力，並使潛盾機能順利通過而不會引起過大的沉陷，最後再復原舊有堤防。各施工階段均須進行堤防結構安全分析，以確保堤防安全。

英文摘要

For removing underground obstacles for tunnel boring machines (TBMs) operating on tunnel routes, many methods depend on the time, site environment, construction schedule, cost, and risk of treatment. This paper presents the methods and factors that must be considered for three obstacles: anchors, hard rocks, and PC piles of dikes. The case in which a TBM struck a PC pile group while tunneling underneath the north dike of the Keelung River at the Wen-Hu Line of the Taipei MRT Project was the most sophisticated. To ensure the safety of the dike and enable a smooth procession of the tunnel work, the dike was broken step by step to remove the PC pile group according to the principle that, to prevent flooding, an existing dike cannot be dismantled until a temporary dike is built. After removing the PC piles, which were 80 cm in diameter and 39 m in length, 100-cm-diameter and 16-m-long cast-in-situ piles were constructed using ground treatment within the piling zone to increase their bearing capacity so that the TBM could smoothly pass and the settlement of the dike could be controlled within an allowable value. Finally, the original structure of the dike body was completely restored. The results showed that structural analysis should be performed for each construction step during the breaking of dikes and PC piles to ensure the safety of dikes.

英文篇名

Countermeasures of Shield Tunnel Construction for Mitigating Ground Anchors

作者

陳俊融、廖惠生、余念梓

關鍵字

地錨、潛盾機、潛盾障礙物

摘要

早期深開挖工程常見以預力地錨工法作為擋土支撐系統，且因使用工法上的限制，在結構物完成後無法完整移除地錨結構，致使後續新建工程可能遭遇殘留地錨的風險。本文主要說明案例為台北捷運系統後續路網潛盾及共同管道新建工程，於共同管道推管工作井連續壁施工過程發現地下不明障礙物，經研判應為鄰近建物地下室開挖殘留之預力地錨，該地錨預估位於後續推進的捷運潛盾路徑上，必須於潛盾施工前移除。處理方式除變更潛盾隧道線型外，再藉由變更潛盾路徑上方共同管道的擋土設施型式，以連續壁施工機具移除殘留地錨構件；另考量部分地錨位於路口無法事先移除，以補強潛盾機結構方式採切削方式直接通過，並考量於預設定點進行潛盾受損的修復準備，本文將一併說明後續處理方式。

英文摘要

In previous years, a prestress anchor method was used in an earth support system for deep excavation in Taiwan. Because the method was limited to removing whole anchors after construction, the follow-up construction may encounter such anchors. This paper presents a case study of a shield tunnel in the Taipei MRT. During the construction of a diaphragm wall in a driving shaft, anchors for excavating the adjacent building were found. These anchors on the path of the shield tunnel had to be removed before shield driving. This problem was solved by changing the alignment, and a diaphragm wall method was used to remove the remaining anchors. Because some anchors located within the intersection were difficult to remove, we strengthened the cutter bit of the shield machine and considered a repair plan for the supposed location. This paper proposes other special measures.

英文篇名

Effect of Buried Driftwoods on Shield Tunneling

作者

廖惠生、賴慶和、陳俊宏

關鍵字

潛盾隧道、聯絡通道、地下流木、地盤改良

摘要

潛盾機掘進特性，在於潛盾機只能進不能退，因此潛盾機一旦停滯，便會形成進退兩難之狀況，地下流木便是造成潛盾機停滯原因之一，有必要進一步探討。本文除探討台北盆地地下流木分布狀況外，更進一步探討地下流木對潛盾隧道施工之影響，包括對潛盾隧道掘進及潛盾出發、到達及聯絡通道開挖之影響，以供後續相關案例設計及施工之參考。

英文摘要

Shield tunnel construction requires a working shaft to continue. Once a shield machine stops, difficulties occur. However, the uncertainty of buried driftwood regularly affects shield tunneling. In addition to understanding the driftwood distribution in the Taipei Basin, it is crucial to study the effects of buried driftwood on construction that includes shield tunneling, launch/arrival tunneling works, and excavation cross passage. This paper provides a reference for future designs and construction of shield tunnels.

英文篇名

Design Considerations and Removal Strategies Against Obstructions in Shield Tunneling

作者

周忠仁、張榮峰、蘇鼎鈞、陳明山、余念梓

關鍵字

潛盾隧道、地中障礙物、自動化監測系統

摘要

潛盾隧道鑽掘施工遭遇地中障礙物，如既有結構物之擋土措施或基樁等等，一直是大地工程師棘手的課題之一。隨著臺北捷運路網持續之發展，潛盾隧道處理地中障礙物之經驗，已愈來愈多。今以臺北捷運松山線DG166設計標為例，探討潛盾隧道面臨之各種不同型式之地下障礙物，包含擋土結構物、高架橋基樁、地下室基樁及橋梁基樁等障礙物之處置。考量現地條件及限制，於設計階段先以調整隧道平縱線形方式，先行避開部分之障礙物，其他無法避免之障礙物，則採用各種不同排除方式及處理對策，並輔以自動化監測系統，確保潛盾隧道順利之穿越，並達到維護既有結構物正常營運使用。

英文摘要

Shield tunneling that encounters obstructions, such as existing retaining structures and piles, has been a troublesome concern for geotechnical engineers. With the continual development of the MRT network in the Taipei metropolis, removal obstruction experiences for shield tunneling works have increasingly accumulated. This paper presents the design lot DG166 of the Songshan Line of the Taipei MRT network as an example in which design considerations and strategies against obstructions such as retaining structures and pile foundations for viaducts, basements, and bridges were applied. Because of site conditions and restraints, the adjustment of the alignment to prevent conflicts with most obstructions was the first step at the design stage. For obstructions which could not be avoided, certain removal strategies and mitigation measures were applied, and an automatic monitoring system was introduced to sure smooth construction of shield tunnels and to maintain the normal operations and functions of the existing structure.

英文篇名

A Case Study of Elimination Proposal for Shield Tunnel Boring Route Encountered Sheet Piles

作者

劉安德

關鍵字

潛盾機、鋼板樁、污水管

摘要

潛盾工法於臺北捷運工程中普遍被運用於地下車站與車站間連接之隧道工程，一般於工程設計階段及施工初期，即依管線調查、地質鑽探等資料，研判是否有障礙物需排除，選定適用之潛盾機種類與型式及配套之地質處理作業，惟於工程進行中仍有可能遭遇非預期之地下障礙物，屆時必須依現有資源及現況評估所有可能排除之方式，以利工程順利進行。
本文藉由臺北捷運蘆洲線CL804標潛盾隧道下行線遭遇污水管下方之鋼板樁之案例，介紹潛盾施工過程遭遇非預期之地下障礙物之判斷、檢討與排除過程。

英文摘要

A shield tunnel method was used for constructing a tunnel between an underground station and a ground station in the Taipei MRT project. The shield machine type and ground improvement method were selected according to pipeline investigations, drilling data, and whether the obstacles should be removed in the design phase or at the early construction stage. However, when the construction was underway, shield tunnel boring encountered unexpected underground obstacles. At this point, evaluating all possible solutions in the available resources and existing conditions was essential for expediting construction progress.
This paper presents the case of the Taipei MRT Luzhou Line CL804 lot that encountered sheet piles beneath the sewer to illustrate the processes of estimation, review, and elimination during shield tunnel construction in which unexpected underground obstacles were encountered.

英文篇名

Case Study of an MRT Shield Tunnel Passing Through Abutment Piles and Retaining Walls of Sewage Manholes

作者

汪安邦、林煒僑、蘇啟鑫、王世章 、許明新

關鍵字

全套管、橋臺、污水人孔、搖管機

摘要

捷運地下隧道採用潛盾機施作，為目前都市隧道最安全經濟工法之一，但都市地下管線、高架橋基礎、地下道等地下結構物日益增加、且漸趨複雜，因此都市潛盾隧道遭遇到地下障礙物的問題將會愈來愈多。地下障礙物若未能在潛盾隧道設計階段詳細調查、並於施工前妥善規劃處理，將可能危及潛盾隧道施工，因此地下障礙物調查及處理是潛盾隧道施工前的重要課題。
本文以臺北捷運松山線尾軌潛盾隧道施工案例，說明潛盾隧道遭遇到橋臺基樁及污水幹管人孔擋土結構等地下障礙物之處理方式。本案例主要採用全套管搖管機切削並清除地下障礙物，初期以全套管搖管機配合重錘及抓斗方式清除，後期因地下障礙物離鄰房較近，改採用全套管搖管機直接切削地下障礙物，以降低施工振動及噪音，避免造成居民困擾。

英文摘要

Mining an MRT underground tunnel by using a shield machine is one of the most secure and economic methods for urban tunnel construction. Increasing the number of underground pipelines, viaduct foundations, underpasses, and other underground structures makes urban shield tunnel construction more challenging. Shield tunnel construction may be more difficult and time consuming if the underground structures and obstacles are not designed properly or if investigations are conducted before construction. Therefore, mitigating underground obstacles is crucial for shield tunnel construction.
The construction cases of the Songshan Line tail rail shield tunnel indicated that shield tunneling encountered underground obstacles and structures. This case used an all-casing pile oscillator for cutting and removing underground obstacles. Initial cutting and removing were performed using the grab and hammer, respectively, and the latter involved using an all-casing pile oscillator for cutting and removing obstacles directly to reduce vibration and noise.

英文篇名

Analytical Evaluation and Construction Planning of a Shield Tunnel Passing Underneath an Operating MRT Station

作者

李榮瑞、黃啟修、黃文俊、蘇福來、崔澎生、陳耀維

關鍵字

連續壁破除、地盤改良、自動監測

摘要

近年來隨著國民生活水準提昇與都市快速發展，人口與建築物日趨密集，重大交通工程於規劃上往往需考量遭遇既有結構障礙物衝突之影響，隨著臺北捷運第一階段與第二階段路網陸續完成，後續路網為了串聯既有捷運車站路線，必須與營運中的路線或車站重疊交會，因此就設計分析上需慎密考慮如何將施工風險降低，本文主要介紹於環狀線捷運施工標潛盾隧道穿越營運中既有大坪林捷運G4車站下方的案例，為降低潛盾掘進之風險，規劃設計時即考量於穿越車站連續壁前方及站體下方配置一系列垂直及水平地盤灌漿改良工法，於細設段分別以二維及三維分析軟體配合現場之邊界條件及合理之假設，依施工工序模擬潛盾穿越對既有車站結構物之影響，並將分析結果落實於後續施工風險管控，施工過程中引進新的施工技術，包括水平鑽孔定位儀確認施工精度、配合人員出艙以高壓水刀、鑽石鏈鋸切割及油壓劈裂G4站及新設Y6車站連續壁，潛盾穿越G4車站站體下方過程中輔以嚴密之掘進管控及自動監測系統，期將此成功案例供後續類似工程參考。

英文摘要

In recent years, an increase in the living standards and rapid urban development has led to an increase in populations and building density. In the planning phase of major transportation projects, the obstacles that existing structures present should be considered. After the completion of the first and second phases of the Taipei MRT project in the near future, the additional following routes will overlap the operating routes or stations to connect with the existing MRT network. Therefore, the means of reducing the construction risk must be considered in the design and analysis phases. This paper presents a circular line case of a shield tunnel that passes underneath an operating MRT station. To reduce the risk of shield machine launching, the vertical and horizontal ground improved grouting method used in front of diaphragm wall of station and beneath station was considered in the planning and design stage. Moreover, in the detail design, twoand three-dimensional analytical software was used. According to the construction process, the influence of a shield passing underneath the existing station structure was simulated on the basis of the actual boundary conditions and reasonable assumptions. New construction technologies were applied during construction. For example, a horizontal drilling locator was used to confirm the construction accuracy, and a high-pressure water jet and diamond chainsaw were used to cut both the existing and new diaphragm walls of the station. The analysis results were considered for the subsequent construction risk control. The process of the shield tunnel passing underneath the existing MRT station was managed by the launching control and automatic monitoring system. This successful case can be referred to for similar projects in the future.

作者

胡邵敏

摘要

各位地工同行與前輩們:大家安好! 筆者老兵承蒙 冀執行長、蘇主任委員與董總編輯厚愛，被叮嚀務必要在近期的「地工技術」專欄中對「深開挖工程」專題作導言。讓才疏學淺與久未執筆的老兵正感為難走投無路之際，幸而遇上台北市爆出「大巨蛋開挖可能導致捷運板南線崩塌」事件，打鐵趁熱，就選「台北巨蛋案談起」為題討論:大巨蛋工址土質、大巨蛋地下開挖、捷運板南線地下結構、本案設計規劃與近接施工影響研判、限建區範圍規定執行。既然已藉「地工技術」這棵大樹頭下借蔭設攤，以後歡迎大家來逗陣。本攤定名為「明日的深開挖工程」，有檢討當今工程實務不足之處，明天要更好的期許。

作者

劉弘祥、廖俊逸、 魏銘輝、連祥益、 廖一光

摘要

國寶級的阿里山森林鐵路是全世界著名的高山鐵路之一，2009 年8 月8 日之莫拉克颱風重創南臺灣，嘉義阿里山區之累積雨量高達3,000 mm 以上， 造成數十處路段之上、下邊坡整體崩滑，鐵道路基流失，迫使森林鐵路中斷行駛。其中以Sta.49k+780~50k+100(以下簡稱「多林段」)及Sta.60k+550~61k+450 (以下簡稱「屏遮那段」)兩路段最為嚴重， 多林段崩塌最大橫向寬度約550 m， 鐵道遭上方邊坡崩落巨石掩埋及損毀如圖一所示；屏遮那段崩坍區縱向長度達2 km，最大橫向寬度達800 m，崩坍範圍內鐵道Sta.60k+500~ 61k+300 路基全數流失如圖二所示。

作者

詹佩臻、黃柏鈞、賴建名、朱晃葵、丁 禕

摘要

地工技術研究發展基金會特地於蓄水前舉辦工程地質研討會(28)~湖山水庫大壩工程，本次活動於2015 年7 月3 日舉辦，由前經濟部中央地質調查所副所長賴典章先生擔任領隊，及國立中央大學地球科學系林殿順教授進行解說，參與學員一行共50 人。活動行程包含壩頂眺望、溢洪道及庫容區地層觀察， 在主辦單位充分準備及協辦單位的協助，進入庫容區觀察庫底地層為本次活動最大的特色，配合解說老師精闢的講解下，參加學員不僅體會大壩建設的壯闊，並飽覽庫容區內地質地貌，行後收穫豐富。