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           第118期專輯名稱:捷運新建工程的大地經驗
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‧編者的話(張文城)
‧贈    言(朱  旭)
‧捷運潛盾隧道穿越機場下方之沉陷控制
‧高雄捷運潛盾隧道穿越中山高速公路沉陷分析與實測成果探討
‧冷凍工程施工管理與風險管控—以台北捷運為例
‧簡論台北捷運雙圓型潛盾隧道之分析
‧桃園機場聯外捷運建設工程之施工風險管理
‧潛盾機於桃園卵礫石層之設計與施工案例探討
‧卵礫石層連續壁與全套管樁設計及施工案例探討
‧地下連續壁阻隔對地下水流動之影響及對策       
‧海下潛盾隧道施工風險案例探討
.118期 彩色圖下載
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‧編者的話(張文城)


自1863年倫敦地鐵通車營運以來,捷運建設已成為現代化國家交通建設之必要指標。 國內之捷運建設起步較晚,民國八十年代台北都會區捷運初期網路陸續營運後, 高雄都會區捷運系統至民國97年初方陸續通車營運, 目前積極施工中的則有台北都會區之松山線、內湖線、信義線、新莊線、桃園機場聯外捷運系統等, 而後續臺中都會區捷運系統及台北都會區環狀線方進入設計階段,近期內可望陸續展開施工作業。

捷運系統對於都會區運輸型態甚至居民生活方式的影響極為深遠,這可從目前台北捷運路網,動輒每日數百萬人次之運量不得而知。不過在大眾享受捷運運輸之便利與舒適之前,數以萬計工程人員的投入與汗水的付出是必要的,尤其是捷運建設大部分皆為地下工程,大地工程人員更是第一棒,肩負建設是否能如期如質完成之重要角色,故本期之專輯名稱定為”捷運新建工程的大地經驗”,分別邀請近年來參與台北捷運系統、高雄捷運系統及桃園機場捷運系統建設之專家學者,就捷運建設所面臨之大地工程問題及風險管理等議題,提供其寶貴經驗與讀者分享,期能拋磚引玉,以裨未來相關之工程建設有所助益。

沉陷控制為捷運地下潛盾施工時必須面對之嚴苛挑戰,因此特別以台北捷運內湖線穿越松山機場及高雄捷運橘線穿越高速公路為案例,說明如何進行監控及回饋分析,以有效控制沉陷量。

其次由於近年來潛盾施工深度有愈趨加深之趨勢,為了降低出發及到達井由地表面進行灌漿其成效不確定之風險,故國內已有採用冷凍工法之案例,以確保潛盾施工過程之止水性,本期以台北捷運新莊線為案例,詳述於地表下30 ~ 40公尺之深度,冷凍工法之施工過程及其相關之管理措施。

過去國內捷運潛盾隧道聯絡通道施工時,因不慎導致重大災害之案例時有所聞,為避免於河
床之高壓地下水下開挖聯絡通道,本期特別以桃園機場聯外捷運穿越淡水河為案例,介紹國內第一次引進之雙圓型潛盾隧道之分析與設計,以期為國內潛盾施工方法開拓新的里程碑。

桃園機場聯外捷運建設為國內首次於大範圍卵礫石地層施工之工程,本期分別以潛盾及全套管基樁與連續壁為案例,說明於桃園機場路段及中壢路段之設計及施工成果,另外對於卵礫石層開挖時,潛盾機設計之特殊考量及施工時遭遇之困難與解決方案亦有詳細之說明。

由於以往國內潛盾開挖因施工不慎導致嚴重災情時有所聞,故事先的風險評估與管控,災害發生時風險的應變與處理機制,已漸成為近年來工程界熱門研究的課題,本期以桃園聯外捷運建設為例,說明透過全面性風險管理,以落實設計及施工風險管理其執行延續性之理念,確保工程施工之安全。

本期最後以非捷運建設之”地下連續壁阻隔對地下水流動之影響及對策”與”海下潛盾隧道施工風險淺論”兩篇文章結尾。由於近年來都會區之地下建設,大多數皆以深入地表下之連續壁為擋土設計,該等結構物對於地下水之深度變化及水流方向都可能造成深遠之影響,進而影響水井進水量、農田用水甚至可能導致土壤液化潛能提高及其他工程問題等,故前一篇文章將以日本遭遇地下連續壁阻礙地下水流動之實際案例,詳述其處理與因應對策。後一篇文章則以國內龍門計畫出水工程海下潛盾隧道施工為案例,詳述其施工過程及其風險與處理對策,相信對於捷運潛盾隧道施工技術之提升亦必能有所裨益。

依照目前政府之政策及全民生活之需求,可以預見捷運建設將是未來數年甚至十數年國內重大工程建設之主流,期盼本期捷運專輯在多位專家學者於經驗傳承之努力下,有助於面對未來捷運建設大地工程之問題時,提供解決之道。

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贈言~軌道雙星-活絡交通,再創契機(朱 旭)

承主編之邀,為捷運建設專輯撰寫贈言,深感榮幸。世界各國的交通發展,基於天然地理環境、人口密度分布以及政經發展等條件的不同,發展的方向亦有差異,日本及歐洲由於人口稠密,較重視興建軌道系統,並分別施築適應不同運量之捷運系統,北美洲因土地廣大,交通用地較容易取得,且人口密度較低,偏好建設高速公路,近二十年國內最重大兩項交通建設,一為都會區捷運系統,一為城際間高速鐵路系統,將日益沒落軌道運輸,重新注入一劑強心針而起死回生,二十一世紀的軌道雙星,徹底改變國內交通生態,基本上兩者皆提供不受地面交通干擾,安全、舒適、便捷、準點之新交通系統,前者班次密(最短60秒一班)運量大,後者速度快,具備絕對量及能競爭力,軌道雙星不僅提供節能減碳大眾運輸系統,縮短了南北距離及城鄉差距,更將成為今後政府交通政策之主軸,軌道運輸的發展從早期的有軌電車、輕軌捷運、重軌捷運,至現今的高速鐵路,而國內亦配合各都會區的實際需求,依序興建台北捷運、高雄捷運、桃園國際機場聯外捷運及即將於明年動工之台中捷運。

本人所先後督導之台北捷運淡水線第二階段、南港線西段、維修線、板橋線、小碧潭支線、內湖線、南港線東延段、新莊線市區段、信義線、松山線及桃園國際機場聯外捷運台北-三重段大部分均在人口密集,市區空間開發幾近飽和之情形下,進行地下車站及隧道工程之施工,捷運沿線地上結構物,地下管線眾多複雜,地中障礙物不時出現,施工過程倍顯艱辛,但亦累積不少經驗,謹以下列特殊案例與讀者分享:

1.潛盾施工順利穿越北門一級古蹟下方
北門古蹟建於西元1884年係臺北市僅有二處一級古蹟之一,所以極具歷史意義及價值。捷運南港線CN253B標隧道線形經多方考量後,決定穿越北門古蹟下方(相距約7公尺),由於事涉國家一級古蹟及重大工程建設,除依原擬計畫進行地盤改良外,另採架設「內外支撐保護系統」保護古蹟安全,掘進時同步施以「低壓灌漿」減少地層之沉陷量,最後終於在全員日夜嚴密監視下,使潛盾機順利通過北門古蹟下方,且未造成北門古蹟任何損壞,樹立了「現代工程」與「文化古蹟」共存共榮的典範。

2.潛盾機地中修護成功
捷運南港線CN253B標潛盾機因遭遇地下高硬度岩塊,以致超挖刃受損,當時隧道線形為200公尺曲率半徑,且已極接近北門古蹟下方,在經考量無法修正線形之情形下,決定進行現地修復。潛盾機地中修復除面臨高地下水壓問題外,潛盾機損壞程度無法確定,尤其又有保護北門一級古蹟之壓力,所以施工困難度極高,除通知潛盾機原廠製造商派員來台協助,再要求施工單位加強監測與進行地盤改良,最後終於將潛盾機順利修復完成,首創國內地下成功修護潛盾機案例。

3.板橋線CP262標隧道施工成功穿越新店溪河床下方
板橋線CP262標隧道連接台北縣、市,單線全長約1,100公尺,覆土深度約達30公尺,堪稱國內過河段最長且最深之隧道,尤其通風井連續壁深達55公尺,係捷運工程開挖深度最大者。施工單位針對潛盾機配備、環片型式、遭遇施工障礙對策及潛盾出發、到達地盤改良方式,預先研擬潛盾過河段施工之各項因應對策,並於潛盾機鑽掘過程隨時檢測線形,而該隧道在嚴密監督下雙線貫通,如期完成板橋線通車關鍵性工程,並榮獲87年度行政院公共工程品質優良獎。

4.桃園國際機場聯外捷運三重至台北段及台北站工程
該路段三重台北段設計,為克服傳統單圓潛盾隧道必須於淡水河下設置聯絡通道之施工困難及高度風險,經評估施工性、工期、成本、風險等因素後特自國外首度引進雙圓型(DOT)潛盾新施工技術。臺北站座落於Cl及D1東半街廓基地上以聯合開發方式邀日本建築大師槙文彥先生規劃設計76層及56層兩棟大樓其地下全面連通之共構形式,連續壁深達地下53公尺,開挖深度約為27公尺,除地下第4層作為汽車停車場外,其餘地下3層主要作為機場捷運線之終點站站體使用,將提供出境旅客預辦登機及行李交運之服務,使本車站成為桃園國際機場延伸至都會中心區市區航空大廳,將成為世界上第三個提供多項先進便捷服務之機場聯外捷運系統。

國內捷運雖起步甚晚,為亞洲四小龍之末,而台北捷運自1996年木柵線通車成為全世界第124個擁有捷運之城市,隨著各線完工通車2006年台北捷運每日運量突破100萬人,名列全世界第24位,迄今每日運量更節節高昇已達120萬人,最難能可貴的是自2004年至2007年台北捷運更連續4年榮獲國際地鐵聯盟 NOVA/CoMET評定營運可靠度世界第一,2007年南北高速鐵路通車使我國成為全世界第七個擁有高鐵的國家,越超許多先進大國,值得國人驕傲。高速鐵路及捷運系統建設雖投資成本高、施工期限長,惟具運能大、省能源等運輸效率高之特性,並可結合國土整體規劃與運輸政策,引導區域均衡發展,創造廠站區土地開發的良機。最後,期許「地工技術」持續推廣國內大地工程新技術、新材料及新工法,引導大地工程師勇於承擔、腳踏實地,為大地工程再創新局。

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