潜盾工法于卵砾石层开挖特性及对应

卵砾石层于潜盾隧道开挖工法中,地质的不均匀性及巨大的砾石,是影响潜盾工程推进之主要因素,其掘进过程问题繁杂,被列为潜盾工法困难地层之一,国内外对于此地层施工经验稍嫌不足,因而无法有效掌握地质特性,顺利推展潜盾机之掘进工作。台湾电力公司竹工超高压线路洞道工程,位于新竹县湖口乡,计画洞道沿线均为卵砾石层,隧道长达8.4 km,砾石含量50%～80%,针对掘进过程中遭遇到种种困难,诸如切刃盘及切刃齿磨损严重,以开舱改造切刃盘方式对应、量测磨耗量及管理掘进数据与加泥材调整等做详细整理与说明,以利日后潜盾工程遭遇卵砾石层时做为参考。     

卵砾石层潜盾隧道设计考虑研析

依搜集既有卵砾石层潜盾隧道案例显示,其施工可能遭遇如大卵石障碍物、卵石引致切刃磨耗、钻掘引致沉陷、潜盾机具选择等问题,这些问题之因应设计考虑与土层隧道者不同,亦为卵砾石层潜盾隧道重要课题之一.主要为依搜集台湾与日本卵砾石层潜盾隧道案例,基于卵砾石层工程特性,进行相关卵砾石层潜盾隧道设计考虑研析与建议,包括:1)地质调查项目与内容;2)设计研析,含结构分析考虑、潜盾机设计、开挖面稳定、背填灌浆、地盘改良、地中障碍物排除、地表沉陷特性等,期供工程界参考.     

潜盾机切刀于桃园卵砾石层设计与施工探讨

台湾桃园国际机场联外捷运系统建设于桃园国际机场路段主要系以潜盾隧道方式通过,而其穿越之地层属桃园台地卵砾石层,开挖长度约达7 200 m,为目前台湾于卵砾石层开挖最长之潜盾隧道。机场捷运CU02A标潜盾机切刀之设计主要考量为确保砾径大于70 cmx60cm(长x宽)之砾石由滚轮切刀于开挖面破碎;砾径较小之砾石则经由其他切刀扰松动后,再推进土仓内。主要探讨内容为上述潜盾机切刀于设计时之考量、施工过程探讨,及切刀磨损情形等,以提供相关经验供后续类似工程参。     

由卵砾石层施工工率谈潜盾机之因应——以桃园机场捷运CU02A标为例

本文以CU02A桃园机场捷运潜盾隧道施工工率之统计分析结果,进而探讨潜盾隧道于施工前,针对潜盾机于卵砾石层施工之设计考量,是否能使潜盾机有效的在卵砾石层中进行掘进工作,以及于实际施工过程中所遭遇各种问题之因应对策,是否能确实克服问题。桃园机场捷运CU02A标潜盾隧道工程共使用8台直径6.24 m加泥土压平衡式潜盾机进行施工,经统计分析此8台潜盾机于10条潜盾隧道之施工工率结果,建议于卵砾石层之潜盾掘进施工工率评估时,以初期掘进时2 m/d及主掘进时4.5 m/d来评估较为妥当。并依5个区段潜盾隧道施工工率分别检讨时,发现较后施工之工区施工工率较先行施工工区之工率为佳,显示于先行施工中遭问题时所提出之因应对策,于后期施工之工区得到良好之印证。因此藉由整体施工工率及所遭遇问题之因应对策的检讨,反馈至初期设计考量,以期能对日后施工设计考量及规划时提供参考。     

「台湾桃园国际机场联外捷运系统建设计划」地下工程的设计与施工

介绍「台湾桃园国际机场联外捷运系统建设计划」中机场区段地下工程的设计成果,并探讨施工时将面临的主要工程问题如,潜盾隧道穿越营运中的机场滑行道下方需考虑对其进行保护、隧道遭遇既有地锚的处理方式,及明挖覆盖隧道或车站于卵砾石层进行开挖,临时挡土措施及潜盾隧道的掘进作业,需考虑卵砾石大粒径与高硬度的特性等等设计考虑.现有数据显示,透过适当的机具改良、辅助工法的应用及良好的施工管理,即使是在高地下水压的卵砾石层,施作地下连续壁及以潜盾机施作隧道并无太大困难,且施工引致的地表沉陷及施工精度亦可获得良好的控制.     

卵砾石层潜盾隧道变形抑制措施及施工与监测回馈——以机场捷运CU02A标工程为例

台湾目前机场捷运、台电输配电地下管道、科学园区地下污水管道等多项工程采用卵砾石层潜盾隧道,惟既有文献显示,土层潜盾隧道钻掘引致地盘行为已多所研究,台北捷运已发展隧道钻掘引致地表沉陷槽预估公式,而卵砾石层潜盾隧道之相关研究较少。基于卵砾石层潜盾隧道在建工程及未来应用日渐增多,显示其研究之重要性。以机场捷运计画桃园国际机场路段CU02A标工程为例,以其潜盾隧道遭遇卵砾石层及已穿越路段之防护及变形抑制措施,包含一般路段之背填灌浆及预铸环片,以及高风险区段(如穿越滑行道等)之机上灌浆、加强背填灌浆、二次灌浆及预铸环片等,藉由施工一般监测及自动化监测结果,分别探讨一般及高风险区段隧道钻掘对地盘变形行为影响,并经由其结果之交叉比对,探讨变形抑制措施效果,以期回馈潜盾设计施工参考。最后,亦藉由既有施工与监测资料,尝试印证设计阶段之设计考量,阐述设计理念与施工实务之结合与回馈。     

输电隧道价值工程运用与潜盾施工关键技术

运用价值工程手法评估2变电所间输电线路计画采双孔推管或单孔潜盾隧道施工法时,分别对:隧道内电缆接续需求与施工环境冲击影响、电缆通风冷却散热、电缆延放方便性、电缆分阶段扩充方便性、隧道施工难易性、隧道施工对邻近建物影响、工期、成本等因子进行研讨。计画综合评估采单孔潜盾隧道施工,运用增大螺栓尺寸以缩小环片螺栓间距对策提升环片组立精度进行急曲线隧道施工以避开民房,另隧道路线位于地下水位下之紧密卵砾石层地盘并遇巨石,中途更改潜盾机盘面克服紧密砾石障碍挑战。     

砾石隧道潜盾开挖之颗粒力学数值模拟探讨

砾石材料组成与强度具高度异质性,受力常见分离破坏,重新堆栈后又可回复部分强度,以连体力学模式难以有效描述其行为。研究以颗粒学理论为基础发展的颗粒流数值软件PFC2D建立数值模型,透过仿真现地直剪试验结果,校正颗粒间之颗粒参数,并以颗粒参数转换试验克服尺寸效应对颗粒力学模式的影响,获得具代表性颗粒参数模拟现地开挖,探讨潜盾开挖引致砾石层之沉陷特性。研究结果显示利用颗粒力学数值模拟技术,能更有效模拟砾石层特殊地工特性的隧道行为。     

潜盾施工技术与施工机具自产化探讨

本文就潜盾施工以潜盾机为主所衍生之相关技术谈起,并介绍相关设备之规格性能与配置,再就自产潜盾机与配套设备进行解析与研判,从潜盾机设计的理念为起点,探讨大地与机械等之互制关系及其与之关联性,最后归纳海峡两岸之潜盾工程胃纳,以之推估未来之潜势,期能因潜盾机与相关设备之自产,发展出属于中华民族本土之潜盾施工技术,共同完成海峡隧道划时代之基业。     

特高压电缆洞道统包工程设计实例

工程为新竹地区161 kV特高压电缆线路之一,采潜盾洞道规划设计,隧道全长约8 368 m,共设有9座直井及机房,直井深度平均约24 m。直径6 m洞道主要容纳161 kV电缆10回线复导体,直径5.6 m容纳6回线复导体。业主采统包最有利标方式招商,并委由统包商办理直井用地之取得,开台湾工程之先例。通过之地质主要为湖口台地卵砾石层沉积地层,采潜盾施作,亦是台湾目前采机械钻掘穿过卵砾石层最长的隧道及内径最大之电缆用隧道。圆形洞道首创防火中隔墙设计,善用空间减少开挖断面,达到节能减碳及降低维护成本之目的,并采地下机房设计减少景观及环境之冲击。     

桃园机场捷运联络通道施工探讨

台湾桃园国际机场联外捷运系统于桃园国际机场路段主要系以潜盾隧道方式通过,全长约7.2 km,共设置7处联络通道,其中最长之CP1联络通道开挖长度约29 m,为目前台湾最长之潜盾隧道联络通道。因其长度较长且邻近有南崁溪经过,对于联络通道之地盘改良、开挖支撑及袪水等均造成不利影响。本文说明CP1联络通道施工过程遭遇问题与解决对策,以提供后续类似工程参考。     

应用电子斑点干涉术研探类岩于双刀贯切破坏之行为

回顾机械式隧道掘进工程,考量切削刀头与岩体间互制行为乃至破坏机制之极近域场研探甚少。本研究以双刀式正向楔形贯切破坏试验(normal wedge indentation fracture test)简化仿真实务钻掘工程之多刀楔切削行为为例,并配搭非破坏检测之电子斑点干涉术,探究此项接触互制行为之丛聚、初裂与裂衍等系列破坏特征。于双刀贯压位置下方某深度,采用裂缝开口位移(crack open-ing displacement,COD)作为回馈控制讯号,求得完整峰前、峰后之加载历程,以进行相关破坏演化之观察。受贯压之类岩(rock-like)试体以水泥砂浆行之,于无围压状态下,变化双刀间距作为主要变量,以理析开挖机具群刀互制之力学行为。再者,配合具高精度(微米)且非接触式之实时、全域性观测等优点之电子斑点干涉术,所得结果计可研探:1)峰前延性破坏之弹-塑性发展及脆性破坏时机与方位,亦即峰前变形连续(displacement continuous)之弹-塑性界面往临界发展趋势;及变形不连续(displacement dis-continuous)之初裂与裂缝演化;2)峰后脆性破坏裂缝伸衍之发展。