深层地滑引致隧道变形与衬砌异状之案例探讨

诊断隧道衬砌异状之肇因,对症下药实施加固补强措施为营运中隧道维护的关键课题。本研究通过一深层地滑引致隧道变形与衬砌异状案例,归纳隧道内异状之特性与型态,详细探讨其发育过程与运动机制所造成之异状差异,以期提供后续类似隧道异状之肇因诊断与安全评估,并建议后续检测项目与方法。     

山岳隧道衬砌裂缝肇因诊断方法研究——以力学因素为例

诊断衬砌异状肇因为隧道安全评估与维修补强对策设计至关重要之项目。依据隧道检测案例与技术文献报导,研究隧道衬砌裂缝力学因素,提出可诊断力学因素的5种典型裂缝型态。继而透过典型裂缝型态的特征与空间分布,开发出诊断山岳隧道衬砌裂缝力学肇因之流程与方法,并以一实际铁路隧道检测案例验证所提流程与方法。     

既有隧道扩挖及改建技术探讨

既有隧道的扩挖或改建需求,大致可分为基于交通量增加、新增通风或逃生空间、老旧隧道维修补强等。而往往既有隧道的建设年代久远,衬砌劣化、背后空洞、围岩的依时弱化或变形等先天条件不良,且设计图说、工程记录等付之阙如,故设计前之调查更显重要。此外,如何考量利用既有隧道之外支撑及衬砌,减少扩挖或改建过程对隧道及围岩之扰动,为设计及施工另一考量重点;而若施工期间仍需维持车辆或列车之运行,则其设计与施工之考量将与一般隧道新建工程大不相同,难度更高。本文首先搜集汇整日本所开发之8种隧道扩挖工法,以及意大利开发之扩挖工法,分别探讨其适用条件、使用限制及优缺点等,最后以一台湾案例比较说明,进而探讨各种既有隧道扩挖或改建技术,以期提供尔后相关工程之选择与参考。     

从检修案例探讨水工隧道全生命周期观点的设计考量

搜集台湾水工隧道结构安全检测与维修补强的代表性案例,探讨隧道检修作业的特性以及常见的异状类型与影响因素,并依据检修之经验,提出水工隧道全生命周期观点的设计考量相关建议。     

台湾海底隧道之接头与管段变化研析及对策

台湾唯一之海底隧道系采沉埋方式施工,该隧道不仅处于具高度盐份腐蚀之不利环境,且位于软弱地盘上.于营运二十余年后,轻微异状已有显现,如管段接头锈蚀、管体渗漏及管体裂损等异状.上述异状可能为接头构件变形、管体变位/变形及结构劣化等影响隧道安全之前兆,甚至降低其耐震能力;因该隧道肩负港区及区域经济发展之运输重任,如何藉由整体性体检进行安全评估及研订适当之维护补强对策,为计划执行重点;故本文将说明隧道接头、结构体等隧道重要构件之检测调查(如地球物理、钢筋腐蚀、裂缝深度、氯离子试验、防蚀电位、接头防水等项目)、数值分析及自动化监测(接缝计、单元沉陷仪、结构倾斜仪、电位计等)等综合评估结果及维护补强对策,以提供工程界日后参考.     

水利隧道仰拱磨耗案例探讨

台湾南部某水利隧道(全长3.1 km)于1930年完工通水启用后,至1959年曾打设二次水泥衬砌,而1972年隧道内壁全面敷以混凝土衬砌,直至2003年实施第一次隧道全线安全检测,并于2004年进行维修补强设计与紧急抢修工程,其后2005年、2006年分别针对隧道东、西洞口及隧道内实施第二次及第三次安全检测.藉由此隧道历年之补强与检测成果,初步探讨水利隧道之摩耗行为与程度,并进一步探讨水利隧道耐磨耗之补强设计,以供未来相关水利隧道维修补强设计之参考.     

碳纤维补强公路隧道设计计算方法的研究

面对日益艰巨的公路隧道修复加固任务,碳纤维补强技术以其施工便捷、高强高效、耐久性好,扰动小等传统加固技术不可比拟的优点,有望被应用于隧道衬砌加固领域。本文针对碳纤维补强公路隧道衬砌,按荷载结构法,以碳纤维补强钢筋混凝土偏压构件截面承载力、裂缝和变形的理论为基础,提出了裂缝发展分析方法,初步形成了一套适用于碳纤维补强公路隧道衬砌结构的设计计算方法。本文研究成果将为碳纤维加固修补公路隧道衬砌结构提供设计依据,推动碳纤维补强技术在该领域的应用。     

铁路隧道结构长期稳定影响因素探讨暨维护管理准则与解说研订考虑

隧道维护管理作业旨在查明影响服务功能的异状、掌握其变异性或发展性,并评估其对隧道功能性与服务性、结构安全性与耐久性的影响程度,使及早因应并符合永续发展理念。为实现现代化铁路隧道全生命周期维护管理目标,必须考虑隧道周围环境、地盘条件、施工质量及衬砌结构状况,运营过程可能承受的荷载变化以及维护管理需求等因素,研定一纲要性基本要求,供铁路隧道管理单位依据个案需求与隧道状况,进一步纳入配套措施研拟完整的实施细则,以供维护管理以至于安全检测作业的依据。本文报导台湾隧道工程界在此一领域近年的工作进展。     

复杂地质条件下隧道施工工法变换计算研究

以一特定隧道的围岩参数及衬砌参数对CRD和CD工法下的衬砌结构内力及变位进行了模拟分析,分析结果认为：在此特定隧道围岩条件下,将CRD工法改为CD工法,其结构内力和变形在结构的承载能力之内。     

组合补强对缺陷病害隧道结构承载力影响的室内模型试验研究

以重庆市在建的笔架山隧道为现场原型,室内采用几何比为1∶25的大比例模型试验,选取不同围岩类别、不同地应力场及不同缺陷形式条件下,进行加载试验至结构产生病害后,采取不同的组合补强措施,再加载至结构破坏,重点对各种不同条件下,补强后结构的最终破坏形式、承载力状况进行研究,得出对于无空洞缺陷或无衬砌减薄的病害隧道,应根据结构是以受拉或是以受压产生的病害来决定内表面的补强形式,然后再结合锚杆补强的组合补强方式;对于有空洞或有衬砌减薄缺陷的隧道结构,补强时首先是进行回填压注,然后再与内衬.拱架 锚杆补强或与内表面补强 锚杆补强两种补强方式合用。而对于无仰拱病害隧道的补强,对两个拱脚应做特别处理,内表面采用内衬.拱架补强时应施作基础,否则采用注浆和打锁脚锚杆的方式加固。     

超浅覆盖隧道穿越煤坑段抽坍处理技术

随着环境保育、水土保持观念的提升以及减少对自然条件改变的理念,安全、节能、环保的隧道施工技术,已逐渐落实在隧道设计及施工实务上。以往浅覆盖隧道多以露天明挖,或辅以混凝土盖板保护顶拱再填土覆盖之施工方式,皆为需要大量开挖的施工方法。在减少开挖之因素考量下,舍传统明挖或混凝土覆盖板方式,以先进支撑稳定顶拱之工法,是最常被采用的开挖方式之一。本文探讨台湾北部某开挖中之双孔公路隧道,地形上通过一处长100 m山谷地区,其上方覆土仅20 cm～2 m,同时下方为煤碴堆积及废弃煤坑分布等不利隧道施工之因子。基于节能环保及水土保持因素考量,采用管幂工法通过。由于本案例地质材料除表土、风化岩盘及昔日矿碴外,多雨的气候,使得地表水常年汇流于山谷内,造成隧道开挖遭遇极大的困难,但经数次之抽坍应变处理后,勉为通过,其处理经验与心得,可供后续类似案例之参考。     

EXCEL VBA在隧道断面检测与维护管理数据库之应用

隧道检测中之断面量测,是营运中隧道之维护管理作业最直接的监测数据之一;长期而定期的断面变形监测,不仅可以掌握营运中隧道稳定性的变化,更可以进一步做为隧道安全评估与结构补强之重要信息。透过Microsoft Office 2003成员中之EXCEL及其VBA(Visual Basic for Application)开发隧道断面检测资料处理标准程序模块,处理数量庞大之潜盾隧道断面原始量测数据,使原始资料成为可查询及模块化的信息。程序自动展绘之断面图可配合现地变形状况交叉比对及研析应力影响程度,而爰此逻辑模式可突破不同断面扫描系统量测资料格式不一之限制,经程序模块处理之多次任何格式断面量测资料,皆能自动展绘、套叠前、后期检测断面图并比较其变化。后续以系统处理之断面信息汇入数据库,更可让维护管理主管机关作为主要之维护管理信息系统资料,并发展为加值型之决策支援系统。     

岩石隧道受震反应之工程影响因子研究

地震发生频繁区域之岩石隧道受震破坏案例已发生多起,其相关研究课题已日渐受重视,惟土层隧道耐震设计已有规范遵循,岩石隧道者者尚缺乏深入探讨。研究采经岩石隧道震后破坏案例及解析解等验证正确性之动态数值分析模式,探讨岩石隧道受震工程影响因子,包括衬砌刚度、衬砌与岩盘互制、围岩加劲及围岩弱化等。由分析结果知,衬砌劲度越大,震波引致最大应力增量正规化值愈大,即震波引致应力增量值愈大,因此隧道衬砌耐震设计不能全以提高劲度为主要方法;隧道衬砌与岩盘互制作用研究结果显示,采用匀滑开挖、防水膜及衬砌与岩盘填补增加滑动性材料等,可减少衬砌受震引致轴向应力增量,达到减震效果;岩石隧道混凝土衬砌外侧之再加厚衬砌与辅助工法等加劲措施,经采用等值劲度模拟分析结果显示,采用如一次支撑及辅助工法提高围岩劲度,将增加衬砌轴向应力,但减少剪应力及挠曲应力;加大加劲范围可减少衬砌轴向应力,但将增加剪应力及挠曲应力;开挖引致的松动区减少围岩劲度,将减少衬砌轴向应力,但增加剪应力及挠曲应力。     

超浅覆隧道遭遇废煤坑管幂施工补强技术

近年来,随着环境保育观念的提升,"减少地表开挖"的理念已逐渐落实在隧道设计及施工实务上。以往,隧道穿越浅覆盖段采明挖法(开膛剖肚)的方式,已逐渐被暗挖法(直接穿越)所取代;因此,管幂先撑浅埋暗挖设计,在未来一段期间内,即使是在一些地质不尽理想的超浅埋段将不断被尝试。以台湾北部某执行中的双孔公路隧道为例,探讨超浅覆隧道遭遇废煤坑采管幂施工之补强技术。由于案例穿越一旧崩塌地形成之谷地地形下方,不仅覆盖极薄,遭遇的废煤矿碴自立性极差,几乎非原设计之管幂工法足以因应;但经紧急采取双层管幂、钢管加劲及拱盖培厚等管幂补强技术后,勉为通过,其处理经验与心得,希供后续类似案例之参考。     

ADECO-RS工法在隧道洞口浅覆段施工的应用与对策

近年来,随着环境保育观念的提升,减少地表开挖的理念,已逐渐落实在隧道设计及施工实务上。以往,隧道洞口浅覆段采用明挖法,已逐渐被暗挖法直接穿越所取代。即使在地质、地形或环境条件上不尽理想之区段,基于整体路线考量,亦有非采用不可之情形。本文以台湾北部正施工中的双线双车道公路隧道为例,探讨ADECO-RS工法在隧道洞口浅覆进洞的应用与对策。由于该案例位处山凹处,属谷部地形,不仅覆盖极薄,开挖过程中更遭遇到废煤矿碴与多雨的气候,使得降雨所汇集的地表水,不断入渗至隧道内,开挖面自立性极差。几乎非原设计之NATM工法足以因应。但经采取ADECO-RS工法之管幂加劲、土心加固及拱盖培厚等超前约束与加固理念后,勉为通过,其处理经验与心得,希供后续类似案例之参考。     

统包制度执行成效探讨——以台电地下电缆隧道高港二标为例

统包制度为结合设计与施工之发包方式,在台湾已逐渐被工程界采用,透过统包模式可有效整合设计与施工人才,减少界面协调的冗长程序,并可提早展开施工作业,缩短完工期程,是对业主、承包商均相当有利的制度。以台湾电力公司"高港-五甲-高雄345kV地下电缆线路凤林路段潜盾隧道统包工程(高港二标)"为例,探讨统包制度之执行成效,履约过程中为确保施工安全与达成业主要求,统包团队展现出设计与施工缜密完整的结合,除透过价值工程减省工程费及提升功能性外,统包团队依其施工能力、经验及技术,设计兼具安全性、施工性及经济性之作业方式,采用纤维筋(FRP)可切削工法顺利完成潜盾发进作业、利用钢环推进工法完成联络横坑施工、设计可挠伸缩接头衔接电缆隧道与分歧井有效解决应力集中及差异沉陷问题等施工困难案例。     

潜盾隧道近接既有桥墩之施工监测与分析成果

探讨潜盾施工对既有桥墩之影响性及评估桥墩保护工法之成效,系都会区推动地下捷运及电缆洞道等隧道工程安全分析之重要课题。为此,以二维有限元素软件PLAXIS为数值分析工具,幷以高雄某地区之潜盾隧道环片外缘与沿线既有桥墩净距1.4～3.0 m且为复合地盘之工程实例,进行一系列分析且与监测资料相互比对。在桥墩之保护工法方面,该工程配合工址之施工特性采用微型桩于不同施作位置、间距等情形下之既有桥墩保护措施。综合数值分析与监测资料比对结果显示两者之变形趋势相似。数值分析成果亦显示潜盾隧道施工过程对于微型桩壁体、桥墩或基桩之变形,土壤漏失率之影响显著高于微型桩间距、角度及位置等因素,综合本工程实例之相关成果应可供未来类似工程之参考。