高雄捷运潜盾隧道之设计与施工

高雄都会区大众捷运系统红、橘线总长度42.7km,其中地下段约有34.2 km,而以潜盾工法施作之路段约有23.78 km.潜盾隧道大部分均位于高雄平原的现代冲积层,仅红线穿越半屏山路段为泥岩与石灰岩地质.由于以潜盾机钻掘之路段长达23.78km,因此,在施工过程中即会遭遇如穿越河道与港口船渠、穿越既有建筑物、桥梁与铁路下方、钻掘岩石及潜盾出发、到达与联络通道之高施工风险等问题.本文除汇整高雄捷运各潜盾隧道工程之基本数据(如地质状况、潜盾机数量、形式、制造厂商等),与说明高雄捷运潜盾隧道在设计之初,如何考虑因应施工时将面临之问题外,主要探讨施工过程中遭遇之各类案例与处理方式,诸如LUO04潜盾到达与LUO09联络通道开挖塌陷、LUO03与LUO04穿越船渠与河道下方、LUR22钻掘抵触桥梁基桩、LUR12、LUR27、LUR26、LUO04、LUO17穿越铁路与建筑物下方之沉陷控制与建物保护、LUR28钻掘泥岩与石灰岩、LUO10近邻建筑物连续壁钻掘及地盘改良区强度过高钻掘困难等,以供未来类似工程之参考.     

以三维数值方法评估潜盾隧道穿越捷运体站下方对既有结构物的影响

本工程新建潜盾隧道将与捷运既有车站横向交会,2条捷运线交会处将新设立一座捷运车站,并与既有车站连通并于站内进行直接转乘。新设车站地下连续壁已经完成,且紧邻既有车站,而新建的潜盾隧道将横向穿越既有车站下方,并与新设车站衔接。为降低潜盾隧道施工对既有结构物的影响,于隧道掘进前在既有车站附近进行一系列水平及垂直地盘灌浆改良。本分析采用三维数值工具进行分析评估,以预测地改灌浆过程中以及隧道掘进对既有结构物可能的影响,分析结果显示隧道掘进发生的结构变形量均在安全标准范围内。     

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。     

潜盾隧道穿越建筑物保护工法与噪音防制之探讨

台北捷运建造的目的,是为减少车潮对交通的冲击,因此捷运路线大部分选在建物邻立、交通频繁、人潮拥挤的路段,加以道路线形的限制,潜盾隧道不得不有穿越民房下方的设计,因此,有关穿越建筑物保护设计与施工,及通车营运后,列车行驶建筑物下方所引起的振动与噪音之防制,诚为捷运建设一相当重要之课题.本文以台北捷运芦洲线潜盾隧道穿越登峰大厦为例,将地下穿越大楼工程在设计规划阶段及掘进前对建筑物保护及噪音振动防治的努力,透过完善的施工管理、建物保护措施及现有建物及地面的监测系统,终能严密控制地层的变形,顺利完成潜盾隧道穿越大楼的工程,并深获住户肯定,对本局协调过程及施工成果相当满意,经由全体住户感谢奖牌,实为台北捷运工程之首例.     

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。     

潜盾机在到达井外侧地盘中安全弃壳之案例研讨

捷运潜盾隧道皆位于人口密集之都会区,潜盾机的发进与到达常为潜盾隧道挖掘过程中风险较大的时间点,本研究拟以潜盾机到达弃壳作业为例,探讨其面临之风险,包括点井降水造成地盘地下水位变化和邻近台电345 kV高压电塔不均匀沉陷,以及站体连续壁因开挖所引致侧向变位使JSG地盘改良区产生缝隙水路,造成潜盾机开舱前渗水的风险.再者,依据工址抽降水期间竖管式水压计、水位观测井和地表、建物沉陷点监测数据分析抽降水引致地表沉陷影响范围,用以回馈将来遭遇类似工况的设计参考依据.潜盾机到达之安全弃壳作业包括以超级点井(SWP)工法尝试降低地下水位,并于松三层(EL.92.42m)和松五层(EL.72.42m)埋设竖管式水压计了解降水期间地下水位变化,同时监测邻近建物如台电高压电塔的倾斜及沉陷;其次,在潜盾机到达处先行进行JSG地盘改良,再以试水试验检核地盘止水性,潜盾机到达后即进行机壳背填灌浆、土压舱分阶排土及漏水确认.然后,潜盾机历经二次拆解,完成到达弃壳作业,最后进行镜面破除及隧道贯通.     

桃园机场捷运线CA450A标双圆潜盾工程施工技术初探

本文针对桃园机场捷运CA450A标(以下简称本标)双圆潜盾隧道施工做一探讨,本标系为台湾第1次采用双圆潜盾隧道工法(DOT),本文介绍对象包括本标之沿线地质状况;DOT工法之简要说明及本标所采用之环片形式及其接头形式做完整之介绍,幷对掘进可能的"掘进时遭遇流木、潜盾机滚转、自动方向控制管理"等课题及对策做说明,最后并说明初期掘进阶段遭遇之最大问题-"压送管线塞管"及"环片滚转"之解决方法,期可做为后续类似隧道施工之参考。     

潜盾隧道穿越台、高铁下方挡土壁之案例探讨

台北捷运新庄线于松江南京站与忠孝新生站之间,其潜盾隧道工程必须自营运中的台铁与即将营运高铁隧道结构下方通过,且需穿越既有地铁结构下方之六道挡土壁体,包括不规则之连续壁体及非连续性之基桩群等.本项工程由于基地外部环境条件诸多限制,捷运隧道线形与穿越之壁体及基桩群又非正交,壁体无法维持一般完整性与连续性之需求,造成穿越过程中莫大之困扰与风险.本施工案例采取之工法系由潜盾机盾首进行挡土壁体前后之水平灌浆地盘改良,并配合出舱挖掘作业以玻璃纤维喷凝土工法及点井工法搭配使用,以确保挡土壁体敲除作业之安全,敲除过程藉由仅约85cm×55 cm之进出通道,进入潜盾机前方狭隘的工作区间内,以人工敲除方式排除障碍.特就穿越前述地下障碍所实行对策与施工方法,以及穿越过程所面临困难、危险状况之发生、因应与克服,做深入之案例探讨.     

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。     

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.