作者

張文城

摘要

自1863年倫敦地鐵通車營運以來，捷運建設已成為現代化國家交通建設之必要指標。 國內之捷運建設起步較晚，民國八十年代台北都會區捷運初期網路陸續營運後, 高雄都會區捷運系統至民國97年初方陸續通車營運, 目前積極施工中的則有台北都會區之松山線、內湖線、信義線、新莊線、桃園機場聯外捷運系統等, 而後續臺中都會區捷運系統及台北都會區環狀線方進入設計階段，近期內可望陸續展開施工作業。
捷運系統對於都會區運輸型態甚至居民生活方式的影響極為深遠，這可從目前台北捷運路網，動輒每日數百萬人次之運量不得而知。不過在大眾享受捷運運輸之便利與舒適之前，數以萬計工程人員的投入與汗水的付出是必要的，尤其是捷運建設大部分皆為地下工程，大地工程人員更是第一棒，肩負建設是否能如期如質完成之重要角色，故本期之專輯名稱定為”捷運新建工程的大地經驗”，分別邀請近年來參與台北捷運系統、高雄捷運系統及桃園機場捷運系統建設之專家學者，就捷運建設所面臨之大地工程問題及風險管理等議題，提供其寶貴經驗與讀者分享，期能拋磚引玉，以裨未來相關之工程建設有所助益。
沉陷控制為捷運地下潛盾施工時必須面對之嚴苛挑戰，因此特別以台北捷運內湖線穿越松山機場及高雄捷運橘線穿越高速公路為案例，說明如何進行監控及回饋分析，以有效控制沉陷量。
其次由於近年來潛盾施工深度有愈趨加深之趨勢，為了降低出發及到達井由地表面進行灌漿其成效不確定之風險，故國內已有採用冷凍工法之案例，以確保潛盾施工過程之止水性，本期以台北捷運新莊線為案例，詳述於地表下30 ~ 40公尺之深度，冷凍工法之施工過程及其相關之管理措施。
過去國內捷運潛盾隧道聯絡通道施工時，因不慎導致重大災害之案例時有所聞，為避免於河
床之高壓地下水下開挖聯絡通道，本期特別以桃園機場聯外捷運穿越淡水河為案例，介紹國內第一次引進之雙圓型潛盾隧道之分析與設計，以期為國內潛盾施工方法開拓新的里程碑。
桃園機場聯外捷運建設為國內首次於大範圍卵礫石地層施工之工程，本期分別以潛盾及全套管基樁與連續壁為案例，說明於桃園機場路段及中壢路段之設計及施工成果，另外對於卵礫石層開挖時，潛盾機設計之特殊考量及施工時遭遇之困難與解決方案亦有詳細之說明。
由於以往國內潛盾開挖因施工不慎導致嚴重災情時有所聞，故事先的風險評估與管控，災害發生時風險的應變與處理機制，已漸成為近年來工程界熱門研究的課題，本期以桃園聯外捷運建設為例，說明透過全面性風險管理，以落實設計及施工風險管理其執行延續性之理念，確保工程施工之安全。
本期最後以非捷運建設之”地下連續壁阻隔對地下水流動之影響及對策”與”海下潛盾隧道施工風險淺論”兩篇文章結尾。由於近年來都會區之地下建設，大多數皆以深入地表下之連續壁為擋土設計，該等結構物對於地下水之深度變化及水流方向都可能造成深遠之影響，進而影響水井進水量、農田用水甚至可能導致土壤液化潛能提高及其他工程問題等，故前一篇文章將以日本遭遇地下連續壁阻礙地下水流動之實際案例，詳述其處理與因應對策。後一篇文章則以國內龍門計畫出水工程海下潛盾隧道施工為案例，詳述其施工過程及其風險與處理對策，相信對於捷運潛盾隧道施工技術之提升亦必能有所裨益。
依照目前政府之政策及全民生活之需求，可以預見捷運建設將是未來數年甚至十數年國內重大工程建設之主流，期盼本期捷運專輯在多位專家學者於經驗傳承之努力下，有助於面對未來捷運建設大地工程之問題時，提供解決之道。

作者

朱 旭

摘要

承主編之邀，為捷運建設專輯撰寫贈言，深感榮幸。世界各國的交通發展，基於天然地理環境、人口密度分布以及政經發展等條件的不同，發展的方向亦有差異，日本及歐洲由於人口稠密，較重視興建軌道系統，並分別施築適應不同運量之捷運系統，北美洲因土地廣大，交通用地較容易取得，且人口密度較低，偏好建設高速公路，近二十年國內最重大兩項交通建設，一為都會區捷運系統，一為城際間高速鐵路系統，將日益沒落軌道運輸，重新注入一劑強心針而起死回生，二十一世紀的軌道雙星，徹底改變國內交通生態，基本上兩者皆提供不受地面交通干擾，安全、舒適、便捷、準點之新交通系統，前者班次密(最短60秒一班)運量大，後者速度快，具備絕對量及能競爭力，軌道雙星不僅提供節能減碳大眾運輸系統，縮短了南北距離及城鄉差距，更將成為今後政府交通政策之主軸，軌道運輸的發展從早期的有軌電車、輕軌捷運、重軌捷運，至現今的高速鐵路，而國內亦配合各都會區的實際需求，依序興建台北捷運、高雄捷運、桃園國際機場聯外捷運及即將於明年動工之台中捷運。
本人所先後督導之台北捷運淡水線第二階段、南港線西段、維修線、板橋線、小碧潭支線、內湖線、南港線東延段、新莊線市區段、信義線、松山線及桃園國際機場聯外捷運台北－三重段大部分均在人口密集，市區空間開發幾近飽和之情形下，進行地下車站及隧道工程之施工，捷運沿線地上結構物，地下管線眾多複雜，地中障礙物不時出現，施工過程倍顯艱辛，但亦累積不少經驗，謹以下列特殊案例與讀者分享：
1.潛盾施工順利穿越北門一級古蹟下方北門古蹟建於西元1884年係臺北市僅有二處一級古蹟之一，所以極具歷史意義及價值。捷運南港線CN253B標隧道線形經多方考量後，決定穿越北門古蹟下方（相距約7公尺），由於事涉國家一級古蹟及重大工程建設，除依原擬計畫進行地盤改良外，另採架設「內外支撐保護系統」保護古蹟安全，掘進時同步施以「低壓灌漿」減少地層之沉陷量，最後終於在全員日夜嚴密監視下，使潛盾機順利通過北門古蹟下方，且未造成北門古蹟任何損壞，樹立了「現代工程」與「文化古蹟」共存共榮的典範。
2.潛盾機地中修護成功捷運南港線CN253B標潛盾機因遭遇地下高硬度岩塊，以致超挖刃受損，當時隧道線形為200公尺曲率半徑，且已極接近北門古蹟下方，在經考量無法修正線形之情形下，決定進行現地修復。潛盾機地中修復除面臨高地下水壓問題外，潛盾機損壞程度無法確定，尤其又有保護北門一級古蹟之壓力，所以施工困難度極高，除通知潛盾機原廠製造商派員來台協助，再要求施工單位加強監測與進行地盤改良，最後終於將潛盾機順利修復完成，首創國內地下成功修護潛盾機案例。
3.板橋線CP262標隧道施工成功穿越新店溪河床下方板橋線CP262標隧道連接台北縣、市，單線全長約1,100公尺，覆土深度約達30公尺，堪稱國內過河段最長且最深之隧道，尤其通風井連續壁深達55公尺，係捷運工程開挖深度最大者。施工單位針對潛盾機配備、環片型式、遭遇施工障礙對策及潛盾出發、到達地盤改良方式，預先研擬潛盾過河段施工之各項因應對策，並於潛盾機鑽掘過程隨時檢測線形，而該隧道在嚴密監督下雙線貫通，如期完成板橋線通車關鍵性工程，並榮獲87年度行政院公共工程品質優良獎。
4.桃園國際機場聯外捷運三重至台北段及台北站工程該路段三重台北段設計，為克服傳統單圓潛盾隧道必須於淡水河下設置聯絡通道之施工困難及高度風險，經評估施工性、工期、成本、風險等因素後特自國外首度引進雙圓型(DOT)潛盾新施工技術。臺北站座落於Cl及D1東半街廓基地上以聯合開發方式邀日本建築大師槙文彥先生規劃設計76層及56層兩棟大樓其地下全面連通之共構形式，連續壁深達地下53公尺，開挖深度約為27公尺，除地下第4層作為汽車停車場外，其餘地下3層主要作為機場捷運線之終點站站體使用，將提供出境旅客預辦登機及行李交運之服務，使本車站成為桃園國際機場延伸至都會中心區市區航空大廳，將成為世界上第三個提供多項先進便捷服務之機場聯外捷運系統。
國內捷運雖起步甚晚，為亞洲四小龍之末，而台北捷運自1996年木柵線通車成為全世界第124個擁有捷運之城市，隨著各線完工通車2006年台北捷運每日運量突破100萬人，名列全世界第24位，迄今每日運量更節節高昇已達120萬人，最難能可貴的是自2004年至2007年台北捷運更連續4年榮獲國際地鐵聯盟 NOVA/CoMET評定營運可靠度世界第一，2007年南北高速鐵路通車使我國成為全世界第七個擁有高鐵的國家，越超許多先進大國，值得國人驕傲。高速鐵路及捷運系統建設雖投資成本高、施工期限長，惟具運能大、省能源等運輸效率高之特性，並可結合國土整體規劃與運輸政策，引導區域均衡發展，創造廠站區土地開發的良機。最後，期許「地工技術」持續推廣國內大地工程新技術、新材料及新工法，引導大地工程師勇於承擔、腳踏實地，為大地工程再創新局。

英文篇名

Minimization of Settlements During Tunneling under Songshan Airport

作者

高宗正、陳俊宏、黃南輝

關鍵字

地表沉陷、潛盾隧道、跑道、機場

摘要

台北捷運工程內湖線CB420區段標潛盾隧道穿過松山機場主跑道及滑行道下方，由於不得影響機場之正常營運，所以沉陷控制要求極嚴。在掘進過程中，施工廠商採取一系列的措施以控制地表沉陷，並且密集量測地表高程變化，以探討掘進作業的最佳參數。所得監測資料極為豐富，而且資料品質甚佳。為策萬全，捷運工程局也特地成立「諮詢委員會」審查施工廠商的施工計畫、檢視廠商的施工紀錄並且檢討沉陷控制的成效。尤其是與別的工址相較，本基地土質相對均勻，無管線或地面交通之困擾，鄰近也無其他工程施工，提供一絕佳研究環境。資料顯示，地表沉陷與土壤漏失量密切相關，而「體積平衡」是控制地表沉陷的關鍵。

英文摘要

The shield tunnels of Construction Contract CB420 of Taipei Metro were driven underneath the runway and one of the taxiways of the Taipei Songshan Airport and it was very necessary to reduce potential risks during tunneling so flights would not be interrupted. The Contractor adopted several measures to minimize ground settlements and closely monitored the ground response to tunneling. A vast quantity of data of high quality were obtained for studying the effectiveness of the measures adopted. The Department of Rapid Transit Systems engaged a team of experts to form an Ad Hoc Committee to review the Contractor’s construction plan and the data collected during tunneling. The ground conditions at this site are uniform in comparison with others and the site if free of underground utilities and traffic. This provides an ideal opportunity for studying the ground response to tunneling. It has been found quantitatively that ground settlements are closely related to the imbalance of the materials taken out of the tunnel and the materials put into the tunnel.

英文篇名

Case Study of Settlement Analysis and Monitoring Results by Bored Tunnel Driving Through the Adjacent Abutment of National Freeway No.1

作者

廖繼仁、吳文隆、林慶昇

關鍵字

潛盾隧道、沉陷分析、監測系統、負摩擦力

摘要

本文介紹高雄捷運橘線CO3區段標潛盾隧道施工穿越中山高速公路跨越橋之成功案例，穿越高速公路範圍計有上下行線各50公尺，潛盾隧道深度約在地面下13～19公尺處，二隧道外側距高速公路橋台約7.6公尺，本文探討內容包括其相關分析方法、分析成果與監測計畫，並將案例之實測成果做一探討，期能供爾後類似工程之參考。

英文摘要

This paper gives a successful case study of shield tunnel, CO3 section Orange line of KRTC, passing through National freeway No. 1. The going and coming shield tunnels, buried at 13~19m beneath ground, are 50m long in each and are around 10m apart from bridge abutment. This paper presents the settlement analysis and monitoring results of the MRT crossing freeway. It is expected that the concepts and suggestions described in this paper would be helpful for the similar engineering cases in the future.

英文篇名

Construction Management and Risk Control of Ground Freezing Method – Case Study of Taipei MRT

作者

高宗正、林聿群、林坤霖、陳敬賢

關鍵字

潛盾隧道、冷凍工法、風險管理、CK570C區段標

摘要

潛盾隧道挖掘工法為目前台北都會區大眾捷運系統地下隧道所普遍採用的施工方法，除具有安全、經濟及迅速的特性外，對於施工中交通維持亦較具優勢。然而因都會區人口發展密度逐漸升高，以及捷運路網愈趨綿密，捷運地下段深度加深，潛盾機發進及到達的工作井深度亦愈趨來愈深。除傳統之地盤改良工法以高壓噴射灌漿加強軟弱土壤強度外，因灌漿工法於大深度之不確定性，而必須輔以冷凍工法形成相當厚度之冷凍帷幕以阻絕地下水流，達到「增幅防禦」施工安全的目標。冷凍工法雖為相當安全的工法，但缺乏適當的管理及危機意識，亦可能導致大規模災變，故本文將以順利完工的臺北捷運新莊線CK570C區段標為案例介紹冷凍工法在施工過程中的相關風險管理與探討。

英文摘要

Shield tunnel is the most popular construction method in Taipei metropolitan area rapid transit systems at this art. The characteristics of MRT are not only safe, economic and speedy but also keeping traffic smoother. However, nowadays, cause of highly-developed urban, the depth of working shaft for shield-tunneling is getting deeper and deeper. Except for traditional ground grouting method, it is necessary to apply the ground freezing method for assisting to prevent the underground water flow and achieve the “Reinforced Defense” goal. Ground freezing method is the most safety method on water stopping, but it will cause large-scale accident in lacking of risk management. The paper will introduce & discuss the procedure of risk management on ground freezing method of Taipei MRT CK570C Lot construction project.

英文篇名

Summary for the Analysis of The Taipei Mrt Double O Tube Bored Tunnel

作者

朱旭、陳俊宏、林建華、姚賜麟

關鍵字

雙圓型(DOT)潛盾隧道，錯縫拼接

摘要

本文針對臺灣桃園國際機場聯外捷運系統三重至台北車站段興建計畫首次引進雙圓型(DOT)潛盾隧道工法，介紹雙圓型潛盾隧道之分析過程、使用參數與分析模式。由於雙圓型潛盾隧道之環片型式除原有的圓弧形環片外，尚有稱之為海鷗片之特殊環片與分隔上下行隧道的中柱環片，此三類環片各有其不同的設計考量。雙圓型潛盾隧道分析的特點在於使用梁-彈簧模式做為分析的方法，除設置環片(曲梁元素)及土壤彈簧外，並將環片接頭之直螺栓以旋轉彈簧與剪切彈簧模擬，且合併考量隧道錯縫拼接的效果，使隧道設計最佳化。另外新工法的引進難免需要克服人為及環境所帶來的困難，僅以本文作概略描述期能為台灣潛盾工法開拓新里程碑。

英文摘要

This document provides information on the working method for the Double O-Tube (DOT) bored tunnel, used for the first time, for the Sanchong to Taipei Main Station section of the Taiwan Taoyuan International Airport Access MRT System Construction Project. It introduces the process and method of analysis, as well as the parameters used, for the DOT bored tunnel design. As the shape of the lining segments of DOT bored tunnels differ from that of original circular segments, special segments are used – including the so-called ‘seagull segment’, as well as a center column segment separating the tunnels’ up and down tracks. Each of these three types of lining segments has different design considerations. The special characteristic of the DOT bored tunnel is the use of the beam-spring model for the method of analysis. Besides setting curve beams for linings and soil springs, the rotational springs and shear springs are used for simulating segment connections to represent staggered effect. Thus the tunnel is optimally designed. Nonetheless, the new method inevitably calls upon the need for mitigation of difficulties arising from the actions of people and the environment. This document is only a summary, but it is hoped that new doors will thus be opened for the next milestone in Taiwan’s tunneling methods.

英文篇名

Construction Risk Management of Taiwan Taoyuan International Airport Access Mrt System Construction Project

作者

章艾霞、胡庭豪、張文城

關鍵字

風險管理、施工風險、高風險工作項目

摘要

桃園機場聯外捷運是國家門戶的桃園機場銜接都會區之重要幹線，工程規模龐大且複雜。高架路段行經人口稠密的市區，並跨越中山高速公路；地下路段以潛盾隧道穿越淡水河河床、及機場滑行道及塔台管制區等敏感路段，各路段施工風險均相當高。本工程除以施工管理手段全面掌控外，並透過全面性施工風險管理，以落實「設計－施工風險管理執行延續性」之理念，執行「施工期間高風險工作項目管控機制」，建立「風險管理資訊平台」，並強化「危機處理能力」等策略，達到有效管理本工程之施工風險。本文提供全面性施工風險管理之實務經驗，期盼藉由拋磚引玉喚起工程界能對施工風險管理更加重視，並能將風險管理納入施工管理體系中，以確保工程施工安全。

英文摘要

Taiwan Taoyuan International Airport Access MRT System is the main line of the transportation from national key portal of Taoyuan Airport to urban areas. The construction of the route, including elevated guideway passing by densely-populated urban district through Taiwan National Highway No. 1 and underground sections underpassing the distinctive sections of Tamsui Riverbed and airport taxiway and control tower area, is huge and complicated; and the construction risks of each section is considerably high. In addition to the method of perfect construction management, the Project is generally controlled by the construction risk management strategies to carry out design concept of〝the continuity to implement construction risk management〞, to implement 〝the control system of high-risk work items during construction stage〞 to build up 〝the database and information platform of risk management〞, and to reinforce〝the crisis handling capability〞 to meet the effective risk management of project construction. The text provides the experiences with actual cases in overall construction management, and it is expected to be paid more attention by engineering societies and to incorporate risk management into construction management system so as to ensure project construction safety.

英文篇名

Study of Design and Construction Method for Shield Machine in Gravel Formation in Taoyuan

作者

盧協成、童念遠

關鍵字

卵礫石層、潛盾

摘要

臺灣桃園國際機場聯外捷運系統建設之桃園國際機場路段主要係以潛盾隧道方式通過，而本路段通過地層主要為卵礫石層。由於台灣對於卵礫石層之施工文獻並不多，因此本文主要探討內容為潛盾機針對桃園卵礫石層於設計時之考量及因應措施、施工過程遭遇問題與解決對策，以提供後續類似工程參考。

英文摘要

The route of Taiwan Taoyuan International Airport Access MRT Construction Project at the Taiwan Taoyuan International Airport section is mainly pass through with shield tunnel, and the mainly strata of this section is gravel formation. This paper describes the design consideration and treatment of shield machine in gravel layer, and the problems and solutions during construction.

英文篇名

Design and Construction of Diaphragm Wall and Full Cased Piles in Gravel Layer

作者

黃鳳岡、郭林堯

關鍵字

卵礫石層、連續壁、全套管樁、擋土壁

摘要

本文主要針對桃園機場捷運計畫地下結構深開挖臨時擋土壁工程，探討於卵礫石層中連續壁與全套管樁的設計及施工。卵礫石層因其粒徑大小不一且硬度大，使得傳統的地質調查、取樣及試驗方法應用有其困難，一般可採現地大型試驗及大口徑試驗樁來獲得所須的力學參數。由施工過程中所蒐集的資料顯示，無論是連續壁或全套管基樁，在此等地層中，其施工工率較低，超挖量較高，惟就整體設計及施工綜合評估，此兩種工法在卵礫石層仍屬一合適之擋土壁工法。

英文摘要

This paper presents the case study of underground retaining structure, including design and construction process for diaphragm wall and full-cased piles iin gravel ground condition. due to different size and hardness, it is difficult to use the traditional investigation technique to obtain undisturbed sample in gravel layer for laboratory experiment. in-situ experiments and large scale cased pile tests were used to obtain parameters required for design. according to the information collected during the construction process, for the construction of the diaphragm wall and full-cased piles, reduction in construction rate and over-excavation are likely to occur in such ground condition. however, the construction methods of diaphragm wall and full-cased piles still appear to be applicable in gravel conditions.

英文篇名

Investigating the Impact of Diaphragm Wall Construction on Groundwater Flow and its Countermeasures

作者

李德河、李振誥、羅坤龍、陳福勝、何泰源、柯武德、吳建宏、蔡百祥、蘇中鈺

關鍵字

連續壁、地下水位、地下化工程

摘要

近年來，我國由於都會區內大規模人類生活交通運輸需求以及土地開發又常受到地表上鐵路系統的限制，因而目前多將橫越都會區內鐵路或捷運路線網絡規劃為地下化，藉以提升交通運輸的效益。但該地下化工程所設計的地下連續壁，可能對地下水流動產生阻隔效應，造成改變地下水位面深度上升或下降，或者是地下水流方向改變等水文環境的變動。其中地下水位下降可能衍生出地下水井枯竭、農田用水流失、濱海區域的地下水鹽化等問題。另外，因地下連續壁阻隔使得地下水位上升，則可能導致土壤液化潛能增高、土壤孔隙內靜水壓力增加，增大地中結構物下方底部所承受的上舉力，或提高結構物漏水的可能性。
本文主要引述日本遭遇地下連續壁阻礙地下水流動實際案例的處理與因應對策，同時列出高雄地區某地下化工程計畫等相關數值模擬分析初步結果，提供國內工程界先進，進行相關工程設計分析時的參考。

英文摘要

In the recent years, since the considerable human activities and limited open ground for the rails on the ground surface at metropolises in Taiwan, railways and metros have been constructed underground to provide high efficiency transportation networks. Diaphragm walls are constructed to stabilize underground constructions but they impede and change the direction of groundwater flow. The decreasing groundwater level at the downstream not only dries out neighboring wells and farmlands, but also salinizes soil at the coastal areas. On the other hand, the increase of groundwater level at the upstream raises pore pressure to magnify uplift forces and leakages of an underground structure and the potential of soil liquefaction.
This study describes the evaluating procedure and design concepts of Hanwa highway project in Japan to mitigate geotechnical problems induced by diaphragm wall constructions. In addition, the numerical simulation results of Kaohsiung subway project is also discussed as another case study for the future designs that will be conducted to the similar projects.

英文篇名

On Construction Risk of a Undersea Shield Tunneling Project

作者

廖銘洋、唐嘉俊

關鍵字

潛盾、施工風險

摘要

海下隧道顧名思義即在海底下之隧道施築方式，而海下隧道採用潛盾施工與陸下之潛盾施工，兩者之施工條件與應變在風險之危險性程度上，不論嚴重性、突發性、急迫性與延伸性顯有不同。以潛盾工法施築隧道而言在因應地質與施工條件下對風險之預先構思、過程回饋與結果省思別具探討價值。本文以龍門計畫出水道工程海下潛盾隧道施工案例於竣工後做一研析，以期國內潛盾隧道之施工技術更精進，並對落實本土化有所助益。

英文摘要

Undersea shield tunnel is a tunnel built under the seabed with shield tunneling technique. It is obvious that the construction risk of undersea shield tunnel is very different from its counterpart built in land. Risk management of the undersea shield tunnel construction must take specific geological and site conditions into serious consideration. Back analysis and reevaluation of the completed project are also imperative. This paper addresses the construction of Submerged Discharge Tunnel in Lungmen No. 4 Nuclear Power Plant Project in detail. The author hopes that this paper could help local contractors in upgrading the technique in undersea shield tunneling.

作者

王景平、陳俊定、林銘郎

摘要

地工技術研究發展基金會於民國97 年9 月4、5 兩日，舉辦第十七次戶外工程地質研討會，本次活動的勘查重點為宜蘭縣的精神指標–龜山島，及擁有特殊地質景觀及豐富人文歷史的東北角海岸。本次活動由台灣科技大學營建系林宏達教授擔任領隊，共計36 位學員參加，在台灣大學地質系宋聖榮教授及海洋大學應用地球科學研究所洪奕星教授的精心引導與帶領下，讓與會的地工界同好們再次領略地質的豐富內涵。