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。     

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.     

DOT双圆潜盾隧道工程施工实务探讨

台湾桃园国际机场联外捷运系统CA450A标潜盾隧道工程,采双圆潜盾机(DOT)工法,为国内首例。本文针对CA450A标潜盾掘进施工过程包括环片生产、掘进管理、所遭遇困难及解决方式作整理说明,可为后续类似隧道施工参考。     

「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.     

超高压地下电缆潜盾隧道新技术之应用实例

随着社会经济高度发展,民众生活素质不断提高,电力建设为满足都市化及现代化的需求,超高压电缆隧道地下化为当前建设趋势。本文以台湾电力公司高港—五甲—高雄345 kV地下电缆线路凤林路段潜盾隧道统包工程为例,针对高地下水位、砂质土壤及砾石地层之工址地质特性,分别就潜盾发进施工安全考量、大口径潜盾隧道急曲线施工等经验进行说明,并介绍首度采用可挠伸缩接头衔接电缆隧道与分歧井案例,可有效降低接头处之应力并解决不同结构间之差异沉陷问题。     

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。     

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。     

潜盾隧道遭遇障碍物之修复作业

不论捷运隧道、地铁隧道或都市中之下水道工程,只要是土质地盘,潜盾施工已为目前隧道施工之主流,考虑其施工对于都市生活面之冲击性最小情形下,虽然其造价较高,仍为大部分之土质隧道施工者所采用。虽然其施工速度便利及快速,然而潜盾施工法最怕遭遇地中障碍物,轻者停机排除障碍物,严重者需进行机首修复,其结果常造成工期延宕,甚或造成隧道线形改线之情形。本文藉由一实际潜盾机遭遇障碍物之案例,由潜盾机本体之可施工度评估、机体检修至最后修复完成之过程及对地盘及周遭环境之影响评估等过程做一详实报告,以供工程界类似状况之参考。     

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。     

机场滑行道下方以NATM排除地锚之潜盾施工案例探讨

桃园国际机场联外捷运CU02A标穿越WC滑行道路段,其潜盾机到达端遭遇二期航厦开挖施工残留之地锚障碍,上下行隧道预期至少遭遇约20条残留地锚,其钢腱将增加潜盾机钻掘之风险及影响滑行道营运,此为潜盾少见遭遇之特殊障碍情况。为将影响滑行道营运风险降至最低,经评估以NATM隧道方式事先去除残留地锚,并于NATM隧道外衬砌施作完成后,再将土方回填,以便潜盾机直接驶入,于既有端墙弃壳,降低潜盾施工风险。遭遇地锚障碍路段,先由局限地面空间施作垂直双环塞止水灌浆及抽水井降水外,并由航厦地下层之既有侧壁破镜后,进行NATM隧道开挖,前已成功穿越滑行道与完工。本文首先介绍本工程方案评估及对策发展思维,接续由施工阶段NATM隧道施工结果,探讨其开挖安全稳定及沉陷管控,最后就潜盾隧道穿越WC滑行道至到达之施工成效进行检讨,以期供工程界参考。     

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。     

地铁盾构隧道弯矩和变形控制值研究

为评估紧邻基坑施工对地铁盾构隧道结构安全和运营安全的影响,需确定盾构隧道结构的弯矩和变形控制值。以广州地铁一号线黄沙车站地铁上盖基坑工程为背景,首先,根据盾构管片尺寸、配筋和接头螺栓情况,计算盾构隧道管片的弯矩控制值,评估依托工程盾构隧道结构的应力水平;其次,通过等效轴向刚度模型理论和简易接缝张开量计算方法,分析盾构隧道纵向变形曲率与管片环缝接头张开量的关系;然后,结合地铁盾构隧道保护经验和管片环模型试验结果,提出盾构隧道变形的控制值;最后,通过依托工程地铁盾构隧道结构的三维变形实测数据分析,评估目前盾构隧道结构的安全现状,并对隧道变形的监测工作提出建议。研究成果可为今后类似工程地铁盾构隧道的安全保护提供指导。     

山岳隧道涌水评估及施工回馈分析

以曾文越域引水隧道工程为例,透过三维水文地质模式评估隧道施工期间之涌水。依据区域地质图及细部设计阶段地质图建构三维水文地质模型,并透过现地试验结果、水位观测结果、隧道内量水堰及隧道洞口总出水量等量测结果进行水文地质参数率定。所建议之分析模式除可用于评估后续施工所可能遭遇之涌水灾害外,亦可评估隧道开挖对邻近水文环境之影响,并将评估成果回馈至隧道设计及施工。