第157期:蘇花公路改善計畫之大地工程

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新奧工法在我國隧道工程應用回顧及蘇花公路山區路段改善計畫的精進..............more
蘇花海岸及公路沿線邊坡崩塌型態與防災策略探討...........................................more
蘇花改計畫開挖碴料之鐵路運輸應用及再利用.................................................more 
蘇澳東澳段橋梁基礎設計與施工課題探討........................................................more
東澳隧道路線規劃與困難地質因應..................................................................more
蘇花公路改善工程觀音及谷風隧道之構造地質與工程地質特性...........................more
蘇花改和中大清水段高岩覆隧道施工問題探討..................................................more
公路隧道全生命週期維護管理策略探討~以雪山隧道為例..................................more
低矮建物與液化基礎土層互制行為之簡化分析模式...........................................more
專欄…地工小百科.........................................................................................more
專欄…工程案例回顧與熱門議題報導...............................................................more
專欄…工程地質研討會..................................................................................more
 
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編者的話~陳正勳
        首先要表達感謝獲邀擔任本期專輯主編,記憶最早接觸地工技術期刊,為於民國77年碩士班選修之大地工程實務課程,當時授課老師歐晉德博士於課堂中曾引用期刊論文,所以除理論之教科書外,發現有趣及具工程實務的地工技術期刊。俟後身為工程師迄今,因業務執行及工程實務需要,遇到艱深大地工程問題,常會研讀地工技術期刊相關主題之論文,獲得適切資料及案例解析,惠我良多。台9線蘇澳到花蓮路段即俗稱蘇花公路,始闢於清同治十三年(1874年),因複雜地質條件及多沿崖壁開鑿,一直面臨地震、颱風、暴雨導致落石、坍方與土石流等災害侵蝕。因應之蘇花改工程東臨太平洋,地形崎嶇陡峭,高低起伏相當大。計畫範圍出露地層涵蓋古生代、中生代及新生代。受板塊運動引致之大地應力擠壓或剪切影響,易產生剪裂破碎帶、斷層破碎帶及區域性褶皺。蘇花改工程因鄰近北迴鐵路及台9線蘇花公路,故部份路段充份應用鐵公路相關規劃設計與施工紀錄資料,並利用既有閒置北迴鐵路隧道為施工橫坑,或併修建為蘇花改工程之地下通風機房及通風管道....繼續閱讀

‧贈言:達成通車使命 蘇花安全暢行~邵厚潔 
        承蒙地工技術研究發展基金會邀請提供贈言,個人深感榮幸,地工技術雜誌創刊近35年來提供國內工程界各項大地工程最新知識與施工技術,對提升臺灣的大地工程技術貢獻甚深。本期以「蘇花公路改善計畫之大地工程」為主題,探討蘇花公路改善計畫的新奧工法精進應用、工程地質特性、隧道規劃設計與施工、邊坡穩定與道路防災策略、鐵路運輸及開挖碴料再利用、隧道全生命週期維護管理策略等課題,另亦談及近期較夯之建物與液化基礎土層互制行為課題,內容精闢詳實,值得後續相關工程之設計、施工者參考。
        台9線蘇澳到花蓮路段即俗稱蘇花公路,全長約100.524公里,始闢於清同治十三年(1874年),以兵工修築寬約一公尺人行步道,於1876年完成。甲午戰爭(1893年)清廷將台灣割讓日本,蘇花公路經日本政府多次擴修後,至1932年完成,時稱「臨海公路」,惟因沿線多急彎陡坡僅能通行小型車輛。民國34年台灣光復後蘇花公路列為省道,民國38年起由公路局接管養護,並逐年改善,惟公路仍須管制單向通行;公路局自民國63年起分年分期辦理蘇花公路山嶺區路段拓寬為雙向車道。民國81年至91年間公路總局持續整建沿線邊坡與急彎,大幅降低落石坍方及彎道交通事故。隨著天候變遷,多次強烈颱風侵襲導致持續性的土石塌落,民國92至94年間,公路總局全面檢討蘇花公路沿線的危險路段,著手進行邊坡保護及隧道淨寬不足路段的改善工程。然而,經過數次的改善工程及交通管理政策,仍無法符合目前五級山嶺區道路路線幾何標準。而與蘇花公路鄰近之蘇花高速公路原係屬交通部規劃環島高速公路之一環,惟蘇花高速公路之工程性質、構築方式(長隧道)及對花東地區之影響等,與當時正在施工中之北宜高速公路之相關環境影響議題相似,遭環保團體提出相當程度之質疑意見。另花東地區之民眾以對花蓮往北應有一條安全回家的路訴求,強烈要求交通部儘速展開蘇花高速公路之闢建。正反雙方同樣在為維護花蓮地區之永續發展下,造成雙方情感撕裂。交通部於民國97年9月責成公路總局針對蘇花公路之改善提出一完整之計畫,公路總局隨即收集蘇花公路相關養護及改善資料並請國公局提供蘇花高所有相關之資料後,民國97年10月提報台9線蘇花公路山區路段改善計畫可行性研究、規劃報告及環評等相關委託預算,奉行政院民國97年11月10日核復原則同意。
        台9線蘇花公路山區路段改善計畫(簡稱蘇花改)以路段災損阻斷及交通肇事頻率高之三個路段進行改善,包括蘇澳東澳段、南澳和平段及和中清水段,三個改善路段總長度約38.4公里,其中隧道工程約23.4公里、橋梁工程約8.5公里及平面道路工程約6.5公里,隧道為本工程主體,共有8座新建隧道,為國內近年隧道數量最多之重大建設工程,隧道安全考量發生火災規模,採熱釋放率100MW,隧道配合通風系統規劃兩種模式,長隧道採世界先進及國內首創之點排式通風系統,短隧道採縱流式通風系統。蘇花改工程於民國100年3月正式動工,蘇澳至東澳段之東澳隧道通過小帽山斷層及猴椅山斷層,但於本隧道中兩斷層相當接近,兩斷層間明顯受到斷層擾動影響而致岩盤破碎,且存在多處剪裂帶,致使岩盤內常遭遇破碎帶夾剪裂泥,破碎帶亦為具湧水潛能之區段,施工時發生多次抽坍、擠壓變形、大量湧水等狀況,經施工團隊努力下完工。此外本路段橋樑基礎由於地質條件與環境因素,須予以因應特殊考量。南澳至和平段武塔隧道為避免施工影響武塔村,全線採機械開挖,而本工程最長之觀音隧道及谷風隧道,施作中出現諸多複雜的地質構造,不同地質構造常同時出露於開挖面當中,且多數地質弱帶常伴隨地下水湧水,甚引起抽坍。此外,民國101年於谷風隧道南口外發現本工程最大規模之漢本遺址,擁有史前上、下文化層堆積,為一聚落型態的大型遺址。谷風隧道南口雖為重要工作面,惟配合遺址搶救及發掘暫時停工,先後挖掘出土石棺,並加以搶救,為尋求工程與文化遺址併重而努力。觀音與谷風隧道間銜接之鼓音橋採用鋼箱樑方式施工,但本橋樑處於山區峽谷間,無法搭設施工便道或支撐架等施工,因此,採用節塊推進方法來克服現地施工環境限制。和中至大清水段中仁隧道因民國101年8月蘇拉颱風發生土石流災害,造成隧道北口地形地貌改變,經考量安全性避開敏感地質區,中仁隧道由3.8公里增長為約4.7公里,中仁隧道於乾季時並無大量滲水,但因岩層具節理裂隙,民國105年受莫蘭蒂、馬勒卡及梅姬颱風豪雨影響,隧道洞口出水量達每分鐘45噸以上,後於湧水區段減滲灌漿試作。此外仁水隧道依新頒「公路隧道消防安全設備設置規範」設置「避難連絡通道」,並辦理環境差異分析。 
        本工程周邊範圍生態資源豐富,陸域、水域及海域等指標生物,陸域部份有政府已公告的保護範圍;本計畫依序以迴避、縮小、減輕、補償之友善策略,進行工程之生態保護,挖方填築之南澳路堤段,設生態池及生物通道等。另,所有列管重要樹木,均陸續配合各標開工時間辦理移植,希望環境維護的理念和對工程與環保共生的意識能落實於本工程。施工前並針對工程人員排訂相關課程加以教育。本工程依本案環境影響說明書審查結論停工機制。公路總局成立環境監督小組,另因應民間團體要求,制定「台9線蘇花公路山區路段改善計畫環境保護監督小組旁聽要點」。
        「蘇花改工程就是我們的家!」,這是整體施工團隊的使命感,蘇花改工程動工,第一線工程人員有一千餘人,來自越南、泰國和台灣等不同國籍,攜手共同打拚;暗黑的隧道裡,充滿著未知,未身歷其境無法言喻,這是一種革命感情,一起哭著、笑著,希望和所有工程人員一起見證蘇花改完工的那一刻。蘇花改工程有大半時間都在暗黑的隧道進行,工程人員得戴著耳塞、口罩等裝備,全副武裝揮汗施工,連吃飯、喝水都沒離開隧道,而是在旁邊臨時搭建的小棚子休息;除了農曆過年,工程全年不停工,蘇花改工程就是工程師與工人的家、是他們的世界,他們從不喊累,對自己、對工程有著使命感,彼此照顧扶持,如果遇到地質不穩的地方,施工不慎恐會造成坍方、淹水等情況,不只造成工程延誤,也會危及第一線工程人員安全,但他們無從選擇,更不能退縮,只能臉上透著汗水,更謹慎、專業做好一切準備。
        因全球氣候變遷及蘇花地區地質較為複雜多變,造成本區域坡地災害頻傳,隧道施工常遭遇抽坍、湧水,使得工程人員面對嚴峻的挑戰。本期地工技術雜誌的撰稿者多均參與蘇花地區地質調查與工程建設,對於借鏡蘇花改計畫寶貴經驗,提出最佳與最有效率的施工方案,並將後續交控、營運、及管理維護一併納入考量,期形成一個安全、舒適且能永續經營的全生命週期的公路體系,達成優質公路管理的目標與願景。期望在全體團隊齊心通力合作下,符合生態、環境要求完成臺灣新一代公路,提供一條安全回家的路-「蘇花暢行」。
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