作者

李宏徹

摘要

在有限的土地上，人口、車輛卻急遽增加，道路建設持有緩不濟急之嘆：而隨著生活水準之提高興施工技術、施工機具之快速發展，人們對交通服務的品質要求也相對的嚴格起來，迫使晚近之道路建設，在山區地形不良處，也不得不開鑿，且太多採”截彎取直”方式進行，不似以往一般蜿蜒跋涉，繞道而行；因此，隧道開挖工程乃大量增加，而山區隧道概以岩石隧道為大宗。如北二高、北宜及未來環島快速公路網，都將有大量的隧道工程。本刊為因應此一情勢，特增闢此＂岩石隧道開挖＂專輯。
岩石隧道開挖，在國內雖已有不少經驗，如北迴、南迴以及台電的水力發電工程等，均有相當規模，其中尤以軍方的建安計劃為鉅，但研討及報導這方面的文章卻甚少，這是因隧道開挖的工作性質異於一般工程，其變化因素較多，且多偏重於經驗的判斷，目前從事於此工作之工程人員雖多，但多因工作辛苦忙碌而暇撰稿，加以係臨時增刊，時間有限，因此在邀稿時頗感困難，承蒙勞工處黃治及謝玉山兩位先生及台電謝敬義先生與中與張森源先生，以其多年經驗，在本刊舉辦的座談會中擔任主持人，當時頗獲迴響及引起熱烈的討論。所以特將其文章再登一次，以饗未能參加座談會之讀者，（其中張先生的文章將另於下期刊登）。王文通先生Road header一文，因有感從國內隧道開挖機械之時代性，實有必要加以介紹﹔惟對Road header之中文譯法，國內似尚未統一，倘譯為”隧道部份斷面挖掘機”好像長了一點﹔若譯作”隧道刮挖機”又似乎未能完全達意......，親愛的讀者們，不妨腦力激盪一下，提個建議，我們會很感謝的。歐章煜及廖洪鈞兩位教授的文章，一篇為應力變形解析，一篇為穩定作用，皆是深入淺出，可讀性高，特別是預力地錨一文，於岩石隧道開挖洞口邊坡保護方面，使用率甚高，頗值深入探討。另外為鼓勵現場工程師在與惡劣環境奮鬥及工作忙碌之餘，多將寶貴經驗述之於文章，以廣為傳授，故特將葉建元先生之新天輪廠房尾水道工程簡介一文予以刊登，此一工程因須穿過中橫公路下方，而交通須不受妨礙，屬較特殊之作業，且據知新天輪導水隧道亦穿過原有導水隧道下方，其處理方式特殊，若能詳予介紹，應具技術之可看性。
本期自27期開始改用電腦打字排版，字體及編排均仍在試驗中，與以往不同之處，敬請原諒，同時為追上預定進度，正大力趕工中，疏漏之處恐亦難免，且本期更因臨時增刊，草率之處必多，祈多海涵。

作者

蕭藏文

摘要

人類生活在這美好的大地上，也在這關係密切的大地上開創了輝煌歷史﹔雖然今天科技日新月異，探測衛星已飛到了數百萬公里之外的太空，大自然的很多現象也被探索清楚，但對立足的大地卻還是無甚了解。近十年來終於有了一個名詞--“大地工程”出現，表示大家已經開始關心、並試圖妥善地利用上帝給的這一美好資源，而”大地工程師”也相對的必須擔負這個重責大任。大地--提供人類活動的舞台，給人類得以”腳踏實地”的基礎但卻是非常奇特的，它是活的、有生命的、不過由於人類過去對它了解不夠而造成了許多人為的災害，也使得今天的大地，傷痕累累，病情不輕﹔因此有大地病理師之稱的大地工程師的責任就是去更認識、更了解、更利用大地，冀能在不違背大地原理的情況下，來開發這美好資源，且不傷害它。
各行各業中與大地最脫離不了關係應屬土木工程界，在人口之快速增加土地之密集利用下，要在有限活動空間內生活，相對於往上發展的另一途徑即開發地下，諸如地下鐵、地下街、長隧道、甚至未來的地下城等建設均是人類向大地的挑戰。現今因為工程人員對大地的了解不夠致設計上經常將安全係數做較保守估計，施工人員也認為有安全係數的存在，於施工時也就不很謹慎，再反應到設計人員時就更不敢將安全係數做合理的調整，如此惡性循環造成了許多不必要的浪費，所以從業人員對大地工程之充分了解是必要的，因為達到安全程度後剩餘的材料都是浪費。

英文篇名

TUNNEL ENGINEERING AND GEOLOGY

作者

謝敬義

摘要

早期人類自利用天然洞窖加以擴大為穴居為始，歷經文明演變以及開挖技術之精進，隧道工程遂成為人類主要工程建設之一。一般而言，隧道闢建的主要目的為引水及運輸（Aqueducts and Viaducts）之通道，因隧道工程屬於一種地下開挖技術，除了隧道本身結構體之設計與施工外，尚須涉及隧道所通過地盤之地質情況及其力學特性。因此，隧道工程與地質關係特別密切。十九世紀末葉，最為浩大的隧道工程為穿越歐洲阿爾卑斯山脈內所開鑿之辛普隆隧道（Simplon Tunnel），其全長約20公里，在山脊內穿進之最深覆蓋達到2000餘公尺。近代已完成或正進行中之偉大隧道工程，當屬日本連結本州與北海道之青函海底隧道，以及擬通過英倫海峽接通法國與英國之海底隧道。其他人類的活動，諸如地下油庫及有毒廢料之儲存，大都市地下鐵以及地下街之建造等在在均顯示人類文明除了往天空發展之高樓建築外，目前似有朝向地下發展之趨勢。由於隧道所通過之地盤，其地質情況不易掌握，尤其長度較大之隧道，其未知地質因素更為複雜。根據報告，過去的隧道工程常引起工期延長以及工程費用追加的問題。由於此類問題的存在，曾一度迫使工程人員儘量避免隧道之規劃，如早期台灣中部橫貫公路即為此一概念下之產物。此外，隧道完成後，常因隧道線路座落在不穩定地盤內，因使用後或天災地變而發生隧道損毀的現象。雖然目前隧道開挖技術以及施工設備等日新月異，但隧道工程之成敗，以事先完善的規劃最為重要。而隧道工程規劃之良窳，主要繫於隧道路線之選擇以及沿線隧道所通過地區詳細地質情況之瞭解。因此，沿線隧道附近地形與地質之調查與研究為隧道工程規劃上最重要之先期工作項目之一。以下擬就隧道工程與地質問題之間有關（1）隧道定線規劃所應考量之地質因素；（2）隧道結構物設計所考慮之地質因素；（3）隧道施工時可能產生之地質問題等三項先行加以討論，最後再針對上述問題說明地質調查之步驟與要項，並提出過去隧道工程失敗之案例以供參考。

英文摘要

The purposes of tunnelling are mainly constructed as the aqueducts and viaducts. The engineering techniques for tunnel from the preliminary selection of the alignment to the design and construction are very much associated with the geological conditions of the ground where the tunnel are driven through. There are some cases of tunnel projects which encountered with cost overun, time delay, and even severe damage right after the completion of the tunnel. The basic reasons are mostly the ignorance of geologic importance and inadequate geologic exploration. As a result, the thorough understanding of the geology along the tunnel alignments and its vicinities is one of the most importante task in tunnel ling. This paper will discuss and explain the geological considerations in planning, designing, and construction of the tunnel engineering. Some cases of examples of tunnel damage due to geologic defects are also presented to examplify the importance of geologic exploration for all kinds of tunnelling project.

英文篇名

CONSTRUCTION AFFAIRS OF ROCK TUNNELS

作者

謝玉山

摘要

本文介紹山岳隧道工程較常採用之開挖方法，包括傳統鋼支保工法與新奧工法（NATH）。隧道施工除了慎選適當之開挖方法，更應注意開挖過程使抽坍災害減至最少。文中說明隧道發生抽坍之徵兆研判，預防以及抽坍後之處理方法，並探討明潭抽蓄水力發電工程之頭水隧道施工規劃與開挖實務。

英文摘要

Some general excavation methods of both the conventional tunnelling method and the New Austrian Tunnelling Method（NATM）are briefly described in this paper. In addition to adopting a proper method above mentioned, more attention should be paid to prevent beforehand or minimize any collapse during excavation. Some measures for examining the omen of collapse, for preventing the occurrence of any damage and for treating the collapsed area in the tunnel are explained respectively. Finally, the practical construction affairs of the headrace tunnels in the Mingtan Pumped Storage Project are reviewed and discussed.

英文篇名

CONSTRUCTION EQUIPMENTS FOR ROCK TUNNELLING

作者

黃治

摘要

岩石隧道工程施工方式由於施工機具不斷更新，因此對隧道施工觀念上亦產生相當大的影響，一般大型隧道工程中，經由適當的施工機具選用，即可達到施工安全性高，經濟效益佳，工程期限短的目標。本文僅就岩石隧道工程中常用之施工機具分別對開挖，噴凝土，岩栓／岩錨，防水及襯砌等機具設備作簡要之介紹。

英文摘要

Newly design tunnelling equipments have significantly offected the concept of tunnel planning and construction method. In a big tunnelling project the optimum selection of tunnelling equipments is aimed to obtain a safe, economic and time-saving operation. This report will provide a general picture on excavation, shotcreting, rockbolting, anchoring, waterproofing and lining equipment, which are widely used in rock tunnelling. We would like to emphasize that the best equipment, may not be the mort suitable one to use. We can only get the best result through the right workers who operate the suitable equipment.

英文篇名

THE APPLICATION FOR ROADHEADERS IN TUNNELLING AND MINING

作者

王文通

摘要

國內將於79年4月購入日本三井三池的S200隧道挖掘機（Road header），用於台北捷運系統之木柵隧道開挖，國內隧道工程師們將面對新的開挖機械。此種機械用於都市公路隧道及地下鐵隧道以減少噪音和振動等，另外在技術工資高的國家，機械開挖將較鑽炸法經濟，並可能逐漸取代鑽炸法。木柵隧道使用S200挖掘機開挖，將是國內隧道工程技術進入機械開挖的一個重要里程碑。筆者對於此種機械所知有限，謹以拋磚引玉的心情向讀者介紹，期能引起廣泛的注意。由文獻可知用挖掘機開挖岩石，可追溯至1940年代在匈牙利和1960年代在歐洲使用。其後，挖掘機在技術上，適應地質和技術上的不利條件以及在營建業和開礦上之用途，均有穩定成長。現在所達成的發展情況可由比較一老式傳統性的機械，和一摩登、微處理機控制的機械，清楚地看出來（圖l和2）。雖然傳統性的機械沒有新型機械所具有的佈置技術成熟度，現在所採用的一些新觀念卻常可溯源於老觀念，並且常常成為新用途的基礎。例如在圖1所示的機械已解決在受限制的斷面內出碴問題。此機械在1903年獲得專利。碴料由鑽頭用螺旋輸送帶送到運送圓筒，再傳到一履帶上。鑽挖和裝載可用時進行，不需搬動此機械。

英文摘要

The Roadheader S-200, a manufacture of Mitsui Miike of Japan, will be jumported and utilized the construction of Mucha Tunnel, Taipei City. The mechanical excavation by roadheaders have the advantages in reducing vibrations and noises, which are very important in urban tunnelling. In some cases, this method is more economical than drilling and blasting methods. The roadheader used in Mucha Tunnel is the of tunnelling technology in Taiwan, the author introduces the application of roadheader in tunnelling and topics include（1）the criteria for selecting a roadheader,（2）the design features and classification,（3）the geological factors influence the cutting performance,（4）required site investigations and testings,（5）application case histories,（6）extended applications in tunnells, shaft and mining.

英文篇名

A REPORT ON THE CONSTRUCTION OF POWERHOUSE ACCESS TUNNEL IN THE NEW TIENLUN HYDRO POWER PROJECT

作者

葉建元

摘要

山岳隧道之施工技術，隨著地質研判技術、施工機械、工程材料等之改進，而有快速之進展。NATM工法可謂目前最流行之隧道施工技術，惟NATM工法之施行，必須有各種條件的配合。尤其目前國內具有此方面施工經驗及觀念之技術工人仍甚缺乏，造成施工與理論無法完全配合之困境。在此情況下，以傳統之施工法，加入NATM工法之理論，似乎是目前國內較常見之隧道施工模式。台電目前正進行之大型水力發電計劃，其隧道工程之施工，大致均沿用此一模式，本文即擬以新天輪水力發電計劃之廠房通道施工為例，作一簡介。

英文摘要

Traditional tunnelling method combined with NATM principle is widely adopted in Taipower's New Tienlun Hydro Power Project. This article describes construction procedures of the powerhouse access tunnel. Some of the important items such as excavation, support system and underground instrumentation are discussed thoroughly.

英文篇名

THE CONCEPTS OF FEM APPLICATION IN GEOTECHNICAL ENGINEERING

作者

歐章煜

摘要

連體（continum medium）受力後所產生的應力及變形基本上可配合彈性力學的理論，用數學導出所謂的封閉解（closed-form solution），但若連體本身幾何形狀稍為不規則或材料性質不一，則導封閉解的困難度即大大的提高，甚或不可得。因此早在40年代即有學者〔1〕〔2〕〔3〕開始嘗試研究將整個連體分割化（discretization），分割成許多規則的小桿件或小格子以為分析問題的方式。直到60年代Clough〔4〕始將這類的分析方法予以命名為有限元素法（finite element method）。自此以後，配合著電子計算機高速的發展，有限元素法理論本身的發展和於土木結構工程、機械工程、航空太空工程等的應用上更是突飛猛進，至70年代初期可說是其發展的高峰。今日有限元素法的研究亦在流體力學、醫療工程、甚至於電子學、材料科學上頗有進展。在土木結構分析上，不論其為靜力或動力的問題大部份均可藉著有限元素法的分析得到解決，無怪會有人會覺得結構工程這個領域已剩下沒有多少東西可資研究了。自從Terzaghi〔5〕於1925年首度提出單向度壓密理論將土壤力學整理成一個有系統的學門以來，由於自然界中土壤千變萬化，大部份的學術界和工程界的注意力仍然集中於土壤基本性質與行為的研究，因此雖然至於今天堂堂邁入90年代，有限元素法風行於多種應用科學領域之際，但在地工界所受到的重視仍然相當有限。因此許多大型計劃案內的大地工程分析問題、土壤與結構互制問題，大部份交給結構工程師來做，大部份的結構工程師也都認為土壤的問題很容易，他們能夠勝任愉快，H.B.Seed就曾很感慨的說「大部份的結構工程師都認為他們很了解土壤，可是大部份的結構工程師卻無法分辨什麼是砂土，什麼是粘土」。因此分析出來的結果往往與土壤的實際行為相差甚遠，殊為可惜。地工界對有限元素法於其中的應用不具信心，自然有其因素存在，這些理由有的乍聽之下似乎言之成理，但卻不一定是事實。本文主要澄清有限元素法於大地工程應用的幾個基本觀念，並舉出四個實例來說明其應用上的優越性，以重建大地工程師對有限元素法應用的信心。

英文摘要

Finite element method is a very powerful tool to solve the engineering problems. However, the application of the method in geotechnical engineering is not fully trusted by most of the geotechnical engineers because of the complexity of natural soil behavior. The accuracy of finite element analysis in geotechnical engineering should have something to do with the finite element formulation, stressstrain model of soil, problem simulation and input soil parameters. The relationship between the accuracy of analysis and each factor or criterion was discussed in this article. Some of the factors such as input soil parameters were over-emphasized by geotechnical engineers and some of them were disregarded by nongeotechnical engineers. Although the analytical technique may not fully meet the criterion, but the overall engineering behavior still can be estimated if soil behavior can be better understood. Finally, a culvert deformation analysis, soil improvements in deep excavation, shield tunnelling and dam construction problems were illustrated to demonstrate the superiority of finite element application in geotechnical engineering.

英文篇名

DETERMINATION OF LOCK-IN LOAD FOR PRESTRESSED ANCHORS

作者

廖洪鈞

摘要

預力地錨雖已被廣泛地應用在邊坡和開挖面的穩定工程上，而且對預力地錨之品質檢測方法目前已有許多規範加以規定（廖洪鈞和歐晉德，民國78年），但是對於完工後預力地錨之確實鎖定荷重，除非是安裝有量測荷重之荷重計，否則將很難確定預力地錨的真正鎮定荷重究竟多少？經過一段時間後預力的損失量又是多少？這些問題經常會在施工單位和監造單位間造成認定上之困擾，尤其是對那些必須長期提供設計拉力的永久性地錨而言，地錨之確實鎖定荷重更應有一套可靠的檢測工具來隨時加以量測。一般而言，若只考慮在鎖定過程中的預力損失，則可以有系統地量測預力轉移到錨頭時之預力損失量，然後再於施拉時將該預力損失量加在設計荷重中，再予以鎖定，以克服上述之預力損失。但這種經驗方法並非直接量測地錨之鎖定荷重，因此並不十分可靠，也無法量測預力隨時間而衰減的情形。所以為求以較科學的方式來決定地錨之鎖定荷重，本文提出幾套可以相當準確地量測地錨之鎖定荷重之檢測設備，並希望透過這些品管利器，來全面提昇地錨工程之品質。

英文摘要

An anchor load monitoring device which can be mounted on four types of anchor head commonly used in Taiwan is developed to measure the lock-in anchor load in the field. The operation principle of this device is based on the difference in the magnitude of anchor head movement before and after the lock-in anchor load is reached. If the free-end of test anchor is not yet grouted with cement grout then the free anchor length can also be estimated from this device. Laboratory test as well as field tests were performed to evaluate the suitability of this device and the test results are satisfactory both in determining the lock-in anchor load and the free tendon length.