第一章前言-ceci.org.tw.doc
文本预览下载声明
卵礫石層隧道與岩石隧道施工問題之探討
張宏德
關鍵詞:隧道工程、卵礫石、隧道事故
摘 要
卵礫石屬第四紀固結不良沉積地層,因成岩作用尚未完成或因地質材料組成之因素,普遍具有(1)地盤完整且少有節理發育;(2)地盤強度偏低;以及(3)透水性高、遇水易弱化等特性。換言之,此等隧道之穩定性主要由材料本身所控制,與一般所謂岩石隧道取決於岩體構造有所不同。而由八卦山隧道之施工經驗得知,於卵礫石層進行隧道開挖作業所遭遇之問題,確與岩石隧道略有不同,也常因開挖面之穩定與否及地下水問題,引致隧道施工障礙或困難,且因國內欠缺卵礫石層隧道之施工經驗等,故卵礫石層隧道可稱為特殊地質隧道。因此,本文就國內部分岩石隧道中屬特殊地質隧道之處理案例,與八卦山隧道工程於施工過程中所遭遇之問題與處理對策做一比較,進而探討兩者異同之處,俾供日後於類似地層中隧道規設與施工之參考。
八卦山監造工程處 經理
岩石隧道案例之簡介
隧道工程中所稱之特殊地質,一般包括:軟弱地層、擠壓與膨脹性地層、湧水、斷層破碎帶、高岩壓及地熱、淺覆蓋及偏壓地段、含煤或礦坑地段、含有害氣體之地層等等,惟考量其地層、材料之力學特性、地質構造與地下水狀況等,本文僅選擇國內以往曾於軟弱地層、擠壓性地層、湧水或斷層破碎帶等特殊地質中施工之岩石隧道處理案例如:北二高之中和隧道、木柵隧道、北宜高之雪山(坪林)隧道、南二高之中寮隧道、蘭潭隧道、台鐵東線改善工程之新永春隧道、水資局烏山頭水庫送水管線改善工程之送水隧道等,加以彙整與說明於表1。
表1 岩石隧道事故之處理案例
隧道名稱 破壞模式 事 故 概 況 主 要 處 理 對 策 北二高
中和隧道 擠壓變形
隧道崩坍 隧道變形持續發生,陸續導致噴凝土龜裂、支保挫屈變形等;隨後於北上線修挖過程發生大規模坍落,引致南下線原擠壓段發生更嚴重擠壓破壞。 處理對策包括:噴凝土封面、門型H-型鋼緊急支撐、加設岩栓、崩坍孔洞回填灌漿、先撐管幕與隧道周圍之固結灌漿。 北二高
木柵隧道 擠壓變形 進入斷層帶後變形大增,經二次採加厚基腳噴凝土與岩栓補強後變形趨緩,待隧道上半部輪進時,又立即持續發生變形,致鋼支保挫屈、噴凝土龜裂,上半開挖後4個月,累計頂拱下陷達400 mm;隨後降挖洞台及仰拱並加以閉合,變形趨於穩定,惟恢復向前開挖後仍持續變形,且累計達1,300 mm以上。 於隧道內鑽設複(對)式預力地錨以強化岩柱(pillar)強度,另由仰拱向下施打系統岩栓,防止仰拱上舉並加勁下方岩盤等措施,先補強已開挖區段,俟隧道穩定後,再進行內侵斷面修挖作業。重設鋼支保及噴凝土等。 北宜高
雪山隧道 擠壓變形
大量湧水 導坑開挖直徑4.8 m,長度12.9公里,先行以TBM開挖,因大量湧水,破碎地盤抽坍,曾於1996.02.04及1997.12.09受困兩次。
隨後西行線隧道採鑽炸法開挖,上半通過頂拱下陷接近300 mm。
東行線隧道依導坑及西行線施工經驗修正開挖支撐,頂拱下陷接近200 mm。 1.採迂迴導坑、排水迂迴導坑、大口徑水平長距離鑽孔探查,兼排水,降低水壓,並進行固結、回填等處理措施。
2.西行線採台階開挖,並採固結灌漿,縱向連結已架設之鋼肋,及設置臨時仰拱噴凝土等。
3.東行線上半改採鑽炸,下半仍以TBM通過,支撐包括剛性更高之鋼支保,45 cm厚噴凝土,6 m長岩栓,固結灌漿。 南二高
中寮隧道 頂拱及開挖面崩坍 湧水伴隨10~100 cm不等之大小岩塊由開挖面崩落,頂拱抽心高達9 m,並伴有甲烷、油氣及疑似黑色原油。 1.緊急處理對策:噴凝土封面、打設排水孔導水、頂拱打設6 m長鋼軌樁。
2.修復處理對策:上半部採半半開挖、頂拱打設3M長前進支撐鋼管、縮短輪進長度,俟完成隧道開挖後再進行二階段之固結灌漿。隧道內加強通風,設置固定式及攜帶式有害氣體偵測器,每天偵測2次。 南二高
蘭潭隧道 淺覆蓋
軟弱地層
豐富地下水 豐沛地下水將導致岩體弱化,影響開挖面之穩定。 1.採用「側壁導坑」工法。
2.採用鋼纖噴凝土與桁架型鋼肋以防隧道擠壓變形。
3.由地表事先進行點井抽水。 新北迴鐵路新永春鐵路隧道 大量湧水
開挖面崩坍 1998.10.24隧道內突然出現大湧水量達25 m3/min,至1998.10.27湧水量增至50 m3/min,開挖面即發生大湧水夾帶土石掩埋達約110 m長,其後接連數日湧水不斷,並曾高達80 m3/min,至1998.11.07隧道遭土石掩埋長達540餘公尺後才逐漸穩定,坍流土石約15,000 m3。 緊急處理對策:
1.改善洞外排水
2.逐段配合坍方清理,於山側開挖迂迴坑
3.增設大口徑排水管洩水降壓。
4.進行補充地質調查
修護處理對策:
1.將部分主坑留做永久排水坑道,另闢東側修改
显示全部