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。     

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。     

枫槎岭偏压隧道施工过程中围岩力学行为分析

通过对进洞口浅埋偏压段隧道施工过程三维数值分析,对隧道开挖过程中的围岩力学行为进行深入研究表明:在隧道开挖过程中,围岩总体处于受压状态,受地形偏压影响,靠近山体侧围岩受力与位移明显大于远离山体侧。因隧道施工过程中采取了合理的预加固及支护措施和施工工法,总体上围岩位移值及塑性区较小,岩体处于稳定状态。同时根据岩体的力学行为特征提出了相应的建议。     

钢制栅状挡土墙工法应用于隧道洞口边坡之可行性研究

近年来台湾地区提倡生态工法,隧道洞口形状尽量符合地形,减少对环境之破坏。隧道洞口边坡亦尽量减少开挖,降低对原地盘之破坏。日本与台湾同为岛国多山地区,地质条件、地形地貌相近,在日本有多种加劲挡土墙之新工法,本文介绍钢制栅状挡土墙工法之特性,并对于此生态工法之加劲挡土墙引进台湾之可行性进行探讨,最后以此工法在校园内施工作为案例介绍,其结果显示此工法可缩短工期,节省工程费。期待钢制栅状挡土墙工法能广泛应用于台湾地区之公共工程。     

浅埋偏压大断面隧道洞口段边坡稳定性分析

本文高速公路大断面隧道洞口段浅埋、偏压的特点,采用FLAC3D软件,计算不同工况下隧道开挖对洞口段边坡稳定性的影响,同时对隧道开挖工法的选择提出了合理意见。研究表明:边坡坡度是影响隧道洞口段边坡稳定性的一个重要因素,坡度越大,隧道开挖后围岩位移值也越大。隧道的开挖对边坡稳定性有较大影响,隧道开挖后边坡安全系数急剧减小,要避免在坡度大的边坡处开挖隧道。针对本隧道浅埋偏压大断面的特点,施工时不建议采用台阶法开挖,应采用双侧壁导坑法、CRD法与CD法这几种受力更为合理的工法,确保一次应力释放不会太大,保证施工安全。     

隧道洞口设计原则探讨——施工便道引入对隧道洞口设计的影响

目前隧道洞口设计时常常强调贯彻“不破坏或少破坏原始地貌”的原则,很少提到“结合施工条件确定洞口设计方案”的原则,在一些特殊条件下隧道施工需要扩大洞口开挖范围从而造成洞口原始地貌的改变。为了解决目前铁路隧道洞口设计理念与实际施工脱节的问题,对几条铁路隧道洞口设计及实际施工进行了对比分析,提出了为确保铁路施工及运营安全,当隧道洞口地形陡峻且需要开辟洞口工区时应该结合施工便道引入确定洞口的开挖及支挡结构,强调隧道洞口设计不但要贯彻“不破坏或少破坏原始地貌”的原则,在地形陡峻时也要贯彻“结合施工条件确定洞口设计方案”的原则。     

云台山隧道超浅埋偏压段施工技术

结合临吉高速云台山隧道右线洞口超浅埋偏压段的施工实际,对超浅埋偏压段的预加固、开挖、控制爆破等施工关键技术进行阐述,通过比选采用三台阶七步开挖法施工浅埋偏压段,既保证了施工安全,又实现了隧道的稳步掘进。     

隧道洞口不同开挖方法的稳定性比较分析

研究了以保护隧道洞口边仰坡植被环境为目的,提出无仰坡洞口开挖方法,并结合重庆洪-酉高速公路大董岭隧道工程,对前置式洞口工法与隧道洞口传统施工方法进行了数值模拟分析,通过对两种施工方法在洞口开挖后无锚喷支护情况下所产生的位移、应力与稳定性等的综合比较,为前置式洞口工法在环保及洞口仰坡稳定方面的优越性提供了理论依据.     

纤维锚杆预加固在大断面隧道中的应用研究

岩土控制变形分析法(ADECO-RS)强调工作面前方超前核心围岩的稳定性,认为核心围岩的失稳是隧道塌方、失稳的诱导原因。该工法适用于低粘聚力的软弱地层、大断面开挖隧道,且采用纤维锚杆对超前核心围岩进行预加固是其主要的施工特点。本文以浏阳河隧道为背景,研究了不同加固参数对掌子面稳定性的影响,其结果成功用于浏阳河隧道河底段的施工。     

浅埋偏压隧道地表预加固及施工影响分析

高速公路隧道洞身段存在严重偏压,为保证隧道施工安全,设计中采用地表钢管注浆并上覆钢筋混凝土盖板进行预加固.文中采用有限元数值方法对浅埋偏压段预加固方案以及分离隧道工顺序进行模拟计算,结果表明地表预加固措施提高了施工安全度,同时表明先开挖内侧隧道再开挖外侧偏压隧道,更有利于隧道安全.     

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。     

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。     

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。     

隧道开挖支撑收敛约束法之外显分析

收敛约束法理论为隧道支撑设计之简化分析方法。使用隧道收敛计测资料,借以建立隧道掘进效应函数,并依据地盘与支撑系统之组成律模式,推导在静水应力状态下圆形隧道开挖支撑互制行为之解析解。采用约束损失之递增方法,利用简易试算表工具,提出模拟隧道开挖支撑非线性行为之外显分析。经由外显分析与有限元素分析之比较结果显示,相关收敛约束曲线均呈现一致的趋势。外显分析法提供了模拟隧道开挖支撑互制行为之简易且直接的计算分析方法,收敛约束法理论为隧道支撑设计之简化分析方法。使用隧道收敛计测资料,借以建立隧道掘进效应函数,并依据地盘与支撑系统之组成律模式,推导在静水应力状态下圆形隧道开挖支撑互制行为之解析解。采用约束损失之递增方法,利用简易试算表工具,提出模拟隧道开挖支撑非线性行为之外显分析。经由外显分析与有限元素分析之比较结果显示,相关收敛约束曲线均呈现一致的趋势。外显分析法提供了模拟隧道开挖支撑互制行为之简易且直接的计算分析方法。     

捷运工程近接施工案例探讨

随着台北捷运系统之陆续发展,不论是捷运系统的新建设或其他工程之兴建,近年来常遇到与既有或兴建中之捷运建设近接施工之状况。在计算机软件尚未发展成熟的时代,面对近接施工的课题,往往仅能藉由早期施工所累积的经验进行研析。而今,计算机运算效能日益提升,复杂的土壤结构互制行为已能藉由功能强大的商业软件加以模拟及分析。本文主要探讨近年来捷运工程4种不同类型之近接施工案例,在这些案例中,皆使用数值分析软件进行模拟,并藉由分析之结果研提相关因应措施,其中部分已施工完成之案例,将分析与现场监测结果进行比对,显示二者颇为接近,且保护措施亦达预期之功效。由此可知未来面对复杂之议题,采用数值分析软件进行模拟分析可获得合理之推估。期藉由这些案例初步探讨及研析结果,提供尔后类似案例之参考。     

管幂工法结合化学灌浆在沉泥/砾石层浅覆盖区段隧道施工之应用

本文以一通过沉泥/砾石地层、覆盖不及隧道开挖宽度、地表存有迳流水路与水池的隧道施工案例,应用管幂工法配合化学灌浆进行先撑保护,抑低隧道开挖扰动,固结沉泥兼收阻水功效,有效达成开挖面保护,进而快速开挖、顺利支撑的成功经验,探讨沉泥/砾石层浅覆盖地层的隧道施工技术。     

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。