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 技術專區

隧道工程

鐵道系統隧道之設計與施工,所須面對之地質、周圍環境及水文條件等無一處相同,故規劃階段隧道沿線通過地質與水文條件調查、施工階段隧道開挖工法選擇,對於整體隧道施工工期、工程造價經費、施工安全性及營運維護管理影響極大。另相關隧道施工主要方法,包括新奧工法(NATM)、潛盾工法(shield method)、明挖覆蓋法(cut-and-cover)、中導坑工法(central drift method)等,各工法實作案例簡述如下:

 

 

穿越桃園國際機場之捷運隧道(MRT Tunnel Crossing Taoyuan International Airport)

桃園國際機場捷運CU02A標工程位於桃園境內全長5.5公里,東起南崁溪東側出土段結構,西至新街溪與埔心溪間出土段結構,其間以地下結構方式穿越臺灣桃園國際機場之機場第一航廈南側(A12)站、機場第二航廈(A13)站、機場第三航廈(A14)站、機場旅館(A14a)四個地下車站。

本標工程路段地質為卵礫石層及大南灣層,地質條件錯綜複雜施工困難,且於設計及施工階段潛盾隧道穿越段,需克服穿越:南崁溪與埔心溪下方、EC滑行道下方、WC滑行道及下方地錨移除、塔台區下方、第二航廈下方既有隧道擴挖等條件,並保持施工期間各項機場系統既有正常營運功能,需採用多項施工技術克服,諸如:於既有結構物下方擴建既有隧道、引進隧挖隧道切除地錨降低潛盾機施工風險,及於施工高風險區段建立高風險全程管控機制,並輔以適當保護措施及全自動監測系統等方式),以於100年3月7日順利竣工完成國內最長之捷運卵礫石層潛盾隧道(雙向約7.2公里)。該桃園機場捷運潛盾隧道施工中之風險管控係利用自動化監測系統之建置及評估最為風險管控重要策略之一。有關「桃園機場捷運潛盾隧道施工風險管理監測成果探討」之論文,本局已於第十一屆海峽兩岸隧道與地下工程學術與技術研討會(2012年11月1-2日臺灣溪頭)內發表(詳附論文報告)。

 

檔案下載:桃園機場捷運潛盾隧道施工風險管理監測成果探討論文報告(PDF檔,另開視窗)

 

施作實例:

切刃轉盤之切刃齒更換示意圖

切刃轉盤之切刃齒更換示意圖

機場捷運CU02A標潛盾隧道配置圖

機場捷運CU02A標潛盾隧道配置圖



 

 

 

雙孔潛盾隧道(DOT)應用於機場捷運( Double-O-Tube shield tunneling)

國內傳統潛盾隧道工法以單圓雙孔隧道兼適當距離增設橫向聯絡通道為大宗構築型式,但於興建機場捷運隧道三重至臺北段間工程範圍期間(國內當年未曾有河床下設置單圓雙孔潛盾隧道兼施作聯絡通道施工經驗),遭遇潛盾隧道穿越淡水河下設置連絡通道難題。為降低施工風險及困難,國內引進日本雙孔併列潛盾隧道(DOT)技術作施工對策,以保有原逃生安全需求,並有效解決設置聯絡通道難題。另本隧道工法亦得適用於用地範圍不足之區域。

 

潛盾鑽構造示意圖

潛盾鑽構造示意圖

機場捷運三重至臺北段結構配置圖

機場捷運三重至臺北段結構配置圖

 

 

山岳隧道新奧工法( New Austrian Tunnel Method簡稱NATM)

「新奧工法」其基本原理係利用隧道開挖後,岩體本身自持力所形成的岩石拱效應,並配合輕型鋼支保、噴凝土以及岩栓等半剛性支撐系統,使周圍岩體因應力重新分配而達到新的平衡狀態。另為台灣提昇隧道工程技術,於1970年代後期引進後,山岳隧道的設計及施工便不再是傳統鋼支保工法的天下,而是基於變形控制概念,以岩栓、噴凝土與輕型鋼支保為主的新奧工法(NATM)。

 

高鐵C210標林口(龜山)隧道上半斷面開挖岩栓鑽設

高鐵C210標林口(龜山)隧道上半斷面開挖岩栓鑽設

高鐵C210標迴龍隧道上半斷面開挖支撐先進鋼管布設

高鐵C210標迴龍隧道上半斷面開挖支撐先進鋼管布設

 

檔案下載:山岳隧道新奧工法(PDF檔,另開視窗)

 

 

山岳隧道中導坑工法(Central Drift Method)

1.適用地質:山岳隧道中導坑工法係因軟弱沉泥地層自立性差,加上開挖擾動後產生裂紋,地下水滲入形成泥漿流失及軟化周圍岩體,圍岩鬆動區域擴大,難以形成拱效應,並引致開挖面附近產生異常變形,隧道變位控制難度高。
2.中導坑開挖:本階段於中導坑頂拱及開挖面土心鑽設玻璃纖維管(GFRP),並以矽酸鹽樹脂(NSR)輔以水泥+水玻璃(LW)為灌漿材料,俾改善開挖面之自立性、加強止水效果及縮短隧道開挖支撐時程。
施工順序為:玻璃纖維管(GFRP)土心加勁→玻璃纖維管(GFRP)管冪→中導坑開挖(含仰拱閉合),依序重複施作。中導坑工法以小斷面開挖,達到「減少擾動,降低沉陷」及「快挖快撐」原則及要求。
3.中導坑擴挖:中導坑擴挖前先進行先撐管冪及固結灌漿,固結灌漿以水泥+水玻璃(LW漿)為漿材灌注,增加隧道外圍地盤自立性並達到止水效果。
施工順序為:固結灌漿→先撐管冪鋼管→中導坑擴挖(含仰拱閉合),依序重複施作。

 

 

花東線鐵路瓶頸路段CL212標自強隧道 中導坑斷面圖

花東線鐵路瓶頸路段CL212標自強隧道 中導坑斷面圖

花東線鐵路瓶頸路段雙軌化暨全線電氣化計畫CL212標自強隧道土建工程

花東線鐵路瓶頸路段雙軌化暨全線電氣化計畫CL212標自強隧道土建工程

 

檔案下載:山岳隧道中導坑工法(PDF檔,另開新視窗)

 

 

明挖覆蓋隧道工法(Cut & Cover Method)

明挖覆蓋工法係指露天開挖工法,即由地面直接向地下開挖至所需預訂深度,再施築結構體,完成後再覆土至地表的施工方式。另由開挖至覆土過程中,須配合各種設備及支撐方式,以維護施工中安全。

 

 

高鐵C215標桃園段明挖覆蓋隧道

高鐵C215標桃園段明挖覆蓋隧道

高鐵C260標彰化段TK173+432~493上半斷面明挖覆蓋段

高鐵C260標彰化段TK173+432~493上半斷面明挖覆蓋段

 

檔案下載:臺鐵鐵路地下化明挖覆蓋工法簡介(PDF檔,另開新視窗)

 

 

東部鐵路改善北迴線計畫之創新工程技術

東改計畫係執行北迴鐵路擴建雙線及東部幹線的電氣化工程,因地處山區以隧道工程為施工主軸,施工時,考量地質條件及施工管理的彈性,除了編列特殊處理施工項目,選擇適當的機具,亦為工程順利完工重要因素之一,惟施工過持仍難免遭遇諸多不可預期之困難,需採新工程施工技術予以克服。

新永春隧道罕見之持續巨量湧水崩塌災害,遂引進地電阻探測(RIP)、水平長距離鑽探等方法,以掌握高壓湧水之地工水文特性,並改移路線避開較寬之湧水層,施以大口徑排水降低水壓,以熱瀝青灌漿進行阻水灌漿後,獲致相當之成效。另採用水平管幕工法改良地質軟弱段、研發垂直縫地工法補強洞口淺覆蓋層、施行爆破檢測減少超挖、應用隧道內震波探測(TSP)掌握開挖面前之地質變化、使用Profiler 4000斷面收方儀使斷面收方自動化、襯砌採垂直泵澆置、應用鋼纖混凝土等創新工程技術,為隧道工程圓滿達成任務之重要關鍵。

 

 

新永春隧道高壓湧水止水灌漿施工

新永春隧道高壓湧水止水灌漿施工

高鐵C260標彰化段TK173+432~493上半斷面明挖覆蓋段

高鐵C260標彰化段TK173+432~493上半斷面明挖覆蓋段

 

發佈者:交通部鐵道局
更新時間: 2019-09-04 14:46:00