南化水库防淤隧道工程规划设计

南化水库于1994年开始蓄水营运,其原库容达1亿5 400万m3,为南部重要供水水源。为延缓南化水库淤积速率及提升水库因应气候变迁之防洪能力,经济部水利署南区水资源局正推动南化水库防淤隧道工程。南化水库防淤隧道工程利用底层之进水口吸取随着台风暴雨挟带进入水库坝前之异重流及浑水进行水力排砂,隧道进水口位于设计水位EL.180 m下45 m深之右坝,在营运中水库施作底层进水口困难度相当高。本计划之特殊性包括进水口施工(含水中围堰及水下施工作业)、大型高压闸门制造及安装、大规模地下洞室开挖等。在水库水位EL.180 m之设计流量为1 000 cms,年平均排砂比约24%,即年平均减淤量约72万m3。     

隧道入口深槽开挖案例探讨

基隆河员山子分洪隧道入口位于高陡边坡下,原规划为暗渠结构,为达开挖减量、工期缩短及成本节省等目的,并参考长江三峡大坝船闸开挖之经验,设计改为明渠深槽结构。深槽开挖以排桩、岩锚为主要支撑,惟排桩长并未涵盖全开挖深度,岩盘线以下开挖面参考隧道NATM理念,利用岩盘本身自立性及喷凝土、随机岩栓作为支撑。为确保开挖面之稳定,除透过数值仿真分析外,亦搭配施工中监测及预警系统。此外,在结构设计上亦应用衬砌墙之观念,搭配外支撑共构及地下排水系统,减少土、水压力之作用,达成设计之目标。     

曾文水库永久河道放水道防淤改善工程介绍

为改善水库防淤营运功能,以加速水库治理及维持水库营运寿命,将台湾南部之曾文水库永久河道放水道控制闸门由何本阀(Howell Bunger valve)更换为射流闸门,除新设3条隧道分别提供施工维护及通气需求外,配合射流闸门闸室空间需求,将原何本阀闸室往上方扩建,并设置双轨电动吊车,解决何本阀因排砂磨损与空气量不足及后续设备维修更新运输等问题,于台洪期间优先开启射流闸门之设施,排除异重流或浑水潭高浓度泥砂,减少水库淤积与提高水库排砂效益,以提升水库营运操作之安全。     

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。     

泥水加压式TBM于山岳岩盘隧道施工案例探讨

台湾虽已有许多TBM隧道施工经验,但山岳岩盘隧道采用泥水加压式TBM掘进案例仍不常见。本文乃介绍台湾南部一座山岳岩盘隧道采用泥水加压式TBM实际施工案例,包括TBM机型评估、设备特性、环片设计、施工风险及因应对策等。施工结果显示切削刀头磨耗、岩盘挤压收敛、排泥管阻塞及泥水配比等为影响掘进速率之主要因素。本案例施工经验可提供未来山岳长隧道采用TBM施工参考。     

隧道开挖局部围岩渗漏水的治理

针对成功处理隧道围岩渗漏水和裂隙压力水的工程实例,以及闽北浦南高速公路香烛敦隧道开挖裂隙水和初支渗漏出水治理情况,阐述了工程隧道治水防、排、堵、截相结合的原则。     

轨道运输隧道安全疏散系统——以台北捷运为例

台湾近年来新兴轨道运输系统方兴未艾,都市轨道运输系统,因其路线多经过都市闹区,故常采用地下型式兴建,当发生意外事故或灾变时,乘客能否安全逃生必须倚赖系统对隧道内与地下车站之乘客安全疏散所设计的逃生设备及事前完备规划的操作程序;目前台北捷运系统在隧道段及地下车站之灾害处理对策部份,已属成熟,由于台北捷运系统为台湾都会区轨道运输系统最先施作者,其规划设计除参考国外捷运系统之相关规划设计准则外,并融合台北都会区域活动特性而订定了台北捷运系统地下隧道乘客逃生操作程序,本文将台北捷运系统规划隧道安全疏散程序及地下车站乘客疏散原则,作一全面性说明及分析,希望能提供国内其它轨道运输隧道系统安全规划之案例参考.     

万松水力发电计划压力钢管隧道工程探讨

万松水力发电计划之万大电厂扩充机组系于台湾中部雾社水库取水,新建取水口、引水隧道及厂房,其中地下式压力钢管倾斜隧道倾角约48°,长约110 m,施工困难且危险,尤其地质极差,且临近水库地下水位高,施工安全风险极高。本文旨在探讨设计因应对策及施工处理,以期为类似工程提供参考。     

荒沟抽水蓄能电站地下厂房开挖过程微震活动特征与围岩稳定性研究

牡丹江荒沟抽水蓄能电站地下厂房具有典型的“大跨度、高边墙、多洞室交叉”的工程结构特点，在陡倾结构面、中等地应力等复杂地质条件和强卸荷开挖的影响下，洞室围岩片帮、掉块等局部稳定性问题突出。针对此问题，构建荒沟抽水蓄能电站地下厂房微震监测系统，对地下厂房开挖卸荷过程进行实时监测，揭示围岩内部岩石微破裂的萌生演化过程及其对围岩稳定性的影响。结果表明： 1）开挖卸荷的强施工扰动引起的围岩高能量释放，导致主厂房上游边墙围岩内的断层破碎带局部损伤加剧，诱发大量微震事件； 2)微震事件在主厂房上游侧拱肩区域沿断层走向呈条带状分布,且在厂房下游侧边墙与3#支洞交汇的洞室结构薄弱部位聚集； 3）识别主厂房上游边墙桩号厂左0+20 m至厂左0+80 m段是围岩潜在失稳区域。     

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。     

开挖卸荷扰动下深埋地下厂房围岩稳定性数值分析研究

猴子岩水电站地下厂房位置地处深山峡谷区,区域地质构造背景较为复杂,并且具有地应力值相对较高,洞室跨度大、边墙高,洞室埋深大等特点。地应力最大值有36 MPa,最大垂直埋深可达660 m。因此,在开挖过程中,岩体卸荷对洞室围岩的稳定性影响较大。选择典型剖面,运用快速拉格朗日差分法(FLAC3D)对地下洞室的分层开挖支护过程进行了数值模拟,对模拟结果进行分析,包括围岩变形场、应力场和塑性区的分布规律,并将模拟结果与现场内观监测资料和微震监测资料进行对比分析。分析表明,围岩变形与内观监测结果较为吻合,同时在围岩应力发生集中的部位,微震事件发生区域性聚集。因此,可以通过数值模拟来预测后续开挖中的围岩变形,为开挖支护施工提供指导。     

大型地下立交正交下穿段三维有限元数值分析

在大型互通式地下立交工程中,下穿隧道往往都处于整个地下立交工程的最低点,需要设置排水泵房,于是造成了在一定空间范围内的多洞室开挖。下穿隧道及排水泵房的修建不可避免地会对上覆小净距隧道产生影响,本文针对地下立交工程中隧道正交下穿段,以厦门东坪山地下立交工程为背景,采用三维有限元方法对新建下穿隧道的施工过程进行动态模拟,分析下穿段隧道动态开挖时,整个正交下穿段位移和变形的变化规律。计算结果表明：下穿隧道和排水泵房施工时整个下穿段将产生不均匀沉降、不均匀侧移和变形,需要对下穿段隧道和排水泵房所处的围岩进行加固,并在上覆隧道相应处设置防护钢拱架。     

预防富水铁路隧道道床翻浆冒泥病害的设计施工措施探讨

针对富水铁路隧道内道床翻浆冒泥病害,以现行铁路隧道通用图为基础,结合富水隧道地下水水量大且具承压性的特点,对通用图中洞内防排水设施功能分析后提出改进方向,形成以降水压、消隐患、排渗水的富水隧道洞内防排水设计方案总体思路;并提出了富水隧道洞内增设降水井,调整双线隧道侧沟位置并加深,优化中心水沟井壁设计,道床板下增设渗水盲管等具体防排水改进措施。针对隧底存在虚碴层问题,提出采用水平光面爆破开挖,增加人工清底工序,按隐蔽工程验收及无损探测检查等具体施工质量控制措施。该设计施工预防措施经工程验证是有效、可行的。     

地下互通式立交隧道设计与施工

厦门市机场路一期工程中的万石山地下互通式立交为目前我国第1座大型暗挖地下互通式立交,结构种类繁多,施工工序复杂,既有平面分岔结构,又有上下交叉结构.通过分段扩大的方式实现平面分岔功能,从大跨结构到不对称连拱结构,到小净距结构,从普通隧道的开挖到既有洞室的改造,此立交覆盖了目前山岭隧道几乎所有的结构型式,创造了单洞25.8 m的开挖跨度,小净距中夹岩仅1.42 m的记录.     

基于复杂地质的长大隧道快速施工关键技术探讨

针对复杂地质环境下长大隧道施工难度大,施工周期长的问题,以西北高原地区一长大隧道实际施工情况为对象,结合FLAC 3d数值软件进行隧道开挖快速施工分析。根据隧道埋深开挖损伤理论提出了以岩爆段为支护对象的柔性防护网快速施工法。研究结果表明:隧道埋深小于300 m,并不为产生岩爆;隧道埋深300~800 m时,存在轻微岩爆;隧道埋深800~1 000 m时,以中级岩爆为主;当埋深大于1 000 m时,以严重岩爆为主;当隧道开挖时,隧道后墙角区域的岩爆倾向明显大于拱顶和边墙区域。其中拱肩区主要以中级岩爆为主,拱脚区域完全满足强岩爆特性;通过运用柔性防护网快速施工法,利用柔性网的延性降低骨料回弹,提高了混凝土的喷射厚度,将柔性网与围岩密贴,能减缓和控制岩爆发生;利用柔性网系统实现了局部荷载的均匀传递,提高局部减弱区的防护能力,改善隧道结构的耐久性。     

大型盾构隧道工作井施工技术

盾构法隧道在一些城市得到广泛利用,双管双向车道盾构隧道的工作井深度和平面尺寸都较大,对施工技术要求很高,施工过程中的难度和风险亦大。该文以上海已建成的大型盾构隧道的工作井为例,分析其施工特点。经实践表明,地下连续墙围护设计合理可靠;坑底和坑外转角加固方法可行,可增加地下连续墙结构的抗倾覆稳定性,减少围护结构的位移,防止转角幅发生扭转变形;框架结构形式不仅能保证围护结构在开挖阶段变形量较小,同时能很好地满足使用阶段功能的要求;针对工程特点,采用的深井降水和土方开挖顺序等技术措施方便有效,保证了工作井施工的成功。     

卵砾石地层中未固结砂岩夹泥岩隧道施工期开挖破坏模式之案例探讨

未固结地盘在工程地质学上并无一致性的定义,一般而言大致可对应于ISRM地质材料强度分级表中之R0～R2级别,并以岩心单压强度小于2MPa做为划分参考基准;所探讨的未固结砂岩夹泥岩地盘是以位于台湾西北部麓山带之林口砾石层及以砂泥互层、胶结松散砂层为主之大南湾层、观音山层为标的,并以位于该地层区域之某山岳隧道为例(以下以G隧道简称),探讨其中依据「台湾地区岩体分类与隧道支撑系统J所建置之砂质含量大于50%,岩类级别为CⅡ(s)之软弱地盘在隧道开挖过程中因地盘胶结松散、遇水易软化之工程地质特性而导致开挖各种破坏模式,藉由笔者及其它单位之数据以供工程界进一步了解此类型未固结软弱岩盘之山岳隧道设计及施工应考虑之因素,以降低施工期间之灾害风险.     

竖井进水箱涵段水力特性数学模型研究

竖井隧道进水段通常采用较平缓的坡度,进水流速低于5 m/s.本项目由于竖井隧道进口段位于现状垃圾体内,边坡自然坡度接近60°,为保障垃圾填埋作业安全,该工程可施工场地受限,边坡开挖范围受限.通过数学模型精准分析,采用绕流加坎消力池措施,解决消能问题,为受限条件下竖井进水的消能减速提供设计思路.     

竖井进水箱涵段水力特性数学模型研究

竖井隧道进水段通常采用较平缓的坡度,进水流速低于5 m/s.本项目由于竖井隧道进口段位于现状垃圾体内,边坡自然坡度接近60°,为保障垃圾填埋作业安全,该工程可施工场地受限,边坡开挖范围受限.通过数学模型精准分析,采用绕流加坎消力池措施,解决消能问题,为受限条件下竖井进水的消能减速提供设计思路.     

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。