潜盾堆栈隧道联络信道分区应用超高压灌浆及化学灌浆工法之设计与施工探讨

工程位于台北盆地软弱冲积地盘,为市区捷运交会车站前转弯段堆栈隧道(曲率半径210 m)之联络通道.应用超高压三重管RJP深层喷射搅拌工法理论,于联络通道开挖区四周设计强度型地盘改良区,开挖区内土体则俟潜盾隧道完成后,由隧道预留灌浆孔施灌二重管化学止水灌浆,藉由严谨之监造制度及精确之施工精度,堆栈式联络信道得以顺利且提前完工.     

黄土潜水井水跃值变化规律探讨

根据现场抽水试验资料,总结了不同抽水量下水跃值随抽水时间的变化规律并分析了其成因。结果表明,在区域水文地质条件、井的结构相同的条件下,水泵的吸水能力是影响水跃值大小及变化规律的主要因素。     

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。     

结构监测在台北捷运地下车站之应用

有鉴于2000年9月21日台湾遭受大地震的影响,所以自新庄芦洲线起所规划设计兴建之台北捷运系统,皆增设永久性的地震监测与结构监测系统,以加强地震监测来提高捷运行车安全,并收集地震资料以作为结构物设计反馈之用。本文先就地震对台北盆地的影响与目前监测状态进行介绍,并说明新庄芦洲线新建地震监测与结构监测系统之架构与功能,包括车站端系统、行控中心整合系统与数据库、通讯界面、资料格式、后端处理、使用者界面等。接着针对本监测系统实际可能应用层面,包括结构物设计反馈、结构物安全评估、行车安全辅助、系统识别模式建立、长期行车振动监测等分别介绍,最后则是本系统初步监测成果。     

潜盾隧道偏移之后续补救方案探讨

芦洲线CL804工区原为淡水河河川地,属松软砂质层地质,另回填垃圾分布土层较预测(GL-7～-8 m)位置深浅不一且非均匀分布,故欲事先掌握本区土质的详细状况非常困难.又因土壤孔隙率高,随掘进压力迫使潜盾机前方土层受压密,孔隙水受挤压排出,致地层体积剧烈变化.由此,作用于潜盾机后方及环片的掘进推力,因地盘反力不足,使得后方环片横向移动,产生于曲线段无法依设计线形转弯之现象,以掘进状况推断,土壤分布除烂泥状态外亦有较紧实土层,地质分布不均强度亦不一.另因覆土较浅,除横向反力外,下侧反力亦不足,导致潜盾机除无法转弯外,亦产生下陷现象.遂采取下列对策防止偏移情况:增加同步背填灌浆量、补充灌浆、FD工法、角钢、内衬套管之设置、地盘反力强化灌浆、增加测量次数.于隧道完成贯通后为迅速得知本区域是否已稳定,研拟以载重试验之方式(静态载重试验方式采载重66t均布于23 m之位置静置,以利测量实际观测.)进行,依据载重试验后之测量结果,偏移量之误差均在范围内,可判断应无持续偏移及沉陷之现象.     

北宜高速公路雪山隧道竖井止水灌浆成果对开挖进度之影响

地下水影响竖井开挖工作甚巨,竖井开挖成败除了地质因素外,有效之止水灌浆工作亦为主要关键.雪山隧道竖井地址岩体破碎,地下水丰沛,3#竖井开工初期止水灌浆成效不如预期,致开挖工率远低于预定进度,经检讨评估后,排气井采水玻璃灌浆工法(Labile Wasserglass grouting)、进气井GL:-157.60以下采皂土水泥灌浆工法(Bentonite Cement grouting)降低开挖面侧壁之渗水量,辅以强制抽排水系统,得以顺利开挖.鉴于3#竖井皂土水泥灌浆成效良好,1#竖井止水亦采用皂土水泥灌浆工法,由实际开挖过程验证,皂土水泥灌浆工法可有效降低开挖面侧壁渗水量.针对水玻璃灌浆工法(Labile Wasserglass grouting)及皂土水泥灌浆工法(Bentonite Cement grouting)之成效,比较不同灌浆工法对竖井开挖工率之影响程度,期供后续竖井工程选择止水灌浆工法之参考.     

上海某深基坑群井抽水试验参数分析

传统的抽水试验主要为单井抽水试验,获得相关水文地质参数不够精确,同时又存在较大的误差。以上海地区某深基坑工程为例,该基坑最大开挖深度为25.8 m,(7)1层粉砂夹粉质粘土与(7)2层粉砂两者相互贯通,针对(7)层土进行群井抽水试验,对试验所得数据进行拟合分析,得到导水系数平均值为T=115 m~2/d,水平渗透系数平均值K_h=4.61 m/d,K_v=0.155×4.61 m/d=0.71 m/d,储水系数S=1.31×10~(-3),为基坑工程降水施工提供重要的参考依据。     

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。     

承压水开采对天津滨海地铁车站-隧道系统影响的模拟研究

为探索抽水沉降对地铁系统造成的影响,以天津地区软土环境中的地铁车站-隧道系统为例,采用三维渗流-应力耦合数值模拟方法,模拟承压水抽取引起的车站-隧道连接区间沉降情况,研究沉降和差异沉降对整个系统的影响。在一定假设条件下,定量分析地铁车站-隧道系统不同部位的沉降值以及沉降导致的应力集中等现象。结果表明: 1)抽水所在承压水层的压缩量最高, 沉降最大,在向上向下扩展中,压缩量逐渐降低; 2)沉降发生时,车站结构对沉降有一定抵抗,隧道结构抵抗沉降能力较弱,由此引起近站隧道的差异沉降,导致距离车站2 m 附近的隧道顶部产生较大应力集中。     

世界首台超小转弯半径硬岩掘进机实现首个区间贯通

正2020年4月14日,由中铁工程装备集团有限公司自主研制的世界首台超小转弯半径硬岩掘进机——"文登号"实现首个区间887 m上层廊道贯通。该设备应用于国网新源山东文登抽水蓄能电站工程,这是我国首次将硬岩全断面隧道掘进机(TBM)工法引入抽水蓄能电站工程建设领域,对于推动我国掘进机产业高质量发展和抽水蓄能电站智能化施工具有里程碑意义。山东文登抽水蓄能电站排水廊道项目具有开挖直径小、岩石强度高、围岩完整性好、转弯半径小等难点,对TBM设备的高效破     

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。     

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。     

异向性岩石之裂缝传播分析

为分析异向性岩体之断裂力学性质,以异向性线弹性理论配合材料基本解(Green’s Function)、边界积分方程式及裂缝尖端模式为理论基础,借以Fortran语言撰写成BEM分析程序,其可成功的分析等向性及异向性材料之裂缝尖端应力强度因子等相关问题。为检验数值分析结果之可靠度,并与异向性岩石实验之结果进行比对,其分析之比较结果非常吻合,且可成功地求得混合模态载重下多裂缝尖端之应力强度因子。并藉最大张应力理论求解初始开裂角度进而模拟裂缝传播路径,发现其裂缝传播路径亦受材料异向性程度不同及裂缝的几何形式而有显著的影响。     

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。     

公路隧道内油罐车火灾境况探讨

透过历年灾例及国际性文献可知,隧道内若发生油罐车火灾,10 min内即能成长至200 MW之境况,对于人命安全、隧道结构等是莫大威胁。因此隧道允许油罐车行驶,其相关防救灾机制之建立与执行将是一急迫且严肃的课题。但相较于一般车种,目前世界各国对于油罐车于公路隧道可能产生之危害分析则还在研究、探索中,对于油罐车之消防抢救作业研究亦较缺乏。因此,本研究将汇整油罐车火灾境况之国际性研究文献,并以台湾既存之观音山隧道为蓝本,透过FDS仿真探究其油罐车火灾境况,以及实地勘访,对其隧道救援能量作一审视。期能提出油罐车火灾之境况发展及危害因子,及消防救援及应变单位于面对短时间内可能达200 MW之隧道灾害境况时,其能展开之有效灾害应变及抢救行动。     

以管幂工法施筑穿越高速公路路堤之浅覆盖车行涵洞设计及施工案例探讨

早期高速公路建设基于成本、工法技术考量,于许多路段采用路堤型式,随着都市蓬勃发展过程,路堤阻隔造成都市发展的障碍,尤其是交通不便,故穿越路堤的车行箱涵在都市发展过程中伴演关键性角色。本工程将辟建12 m(W)×3 m(H)×50 m(L)的双车道箱涵,经评估以管幂工法作为辅助工法最佳。本计划之涵洞工程将穿越国道高速公路,其交通流量大、施工安全管理要求严苛。配合前后道路衔接高程,管幂顶至路面之覆土厚度0.6～1.0 m,属浅覆盖施工,管幂施工难度高。在特殊施工条件下,管幂推管时对地表土壤之应力应变行为,经由数值模拟可初步研析。而对于高速公路路堤之影响除了要求施工质量及做好工地管理外,需配合自动监测系统以确保高速公路于施工期间之安全性。本工程于管幂施工阶段可能产生之高速公路路面沉陷量为1.1～2.0 cm,箱涵开挖阶段可能产生之沉陷量依工程经验推估为1.0～3.0 cm,整体来说当覆盖层厚度小于2倍推管直径时,沉陷量随着浅覆盖厚度之减少而增大。管幂工法于砾石层施工,其灌浆压力之控制对于高速公路路面变形影响甚大,尤其是当管幂推进出坑作业时,由于自由面解压,常造成灌浆渗漏及路堤路面变形。     

雪山隧道营运中长期监测成果分析与评估

由于雪山隧道规模庞大且地质条件特殊,加上长达15年的施工期间,曾发生多次施工困难及大量涌水事件,导致其结构安全课题一直备受关注。为确认隧道之长期稳定,乃于完工后设置长期监测系统作为评估之用。长期监测工作自2009年开始,于2011年3月完成第一阶段工作,监测系统之项目包含控制点测量、内空变位监测、裂缝扩展监测、孔隙水压力量测及水量量测5大项。本文将整理现阶段之监测成果,并予分析评估,以作为未来隧道营运及维护管理之依据。     

台湾高速铁路隧道空气动力效应之量测

为了验证隧道空气动力效应之理论现象,并证实设计阶段之数值模拟成果及风压标准,乃选定台湾高速铁路之2座长隧道,于隧道内布设气压计配合不同的位置、几个特定的列车速度进行实地测试。量测结果显示:高速铁路列车所引致空气动力效应之现象,大体上与先前研究文献及规划时期数值模拟之成果一致,车头进入、出隧道时会引发一个明显升高之压缩波,列车通过后(车尾进出洞口时)由于空气动力拖曳气流而压力骤降至形成张力波。不论正压或负压峰值,在车速达到220～230 km/h时,便可达1.0 kPa;当车速接近300 km/h时,实测得之最大压力值约1.35 kPa;所有现地实测之压力峰值尚低于设计规范之标准值。