潛盾隧道設計及施工準則與解說

《潛盾隧道設計及施工準則與解說》主要內容包括潛盾隧道工程相關的調查及規劃、襯砌設計、潛盾機設計、施工設備、施工之條文與其解說。其內容由中華民國隧道協會邀請有豐富實務經驗的潛盾隧道工程人員執筆，符合台灣的環境條件。期待本準則可提供潛盾隧道工程人員依循之標準，以提升我國潛盾隧道施工水準。
台灣都會區人口密集，為確保都市交通順暢，增進都市生活機能，興建捷運系統、輸水幹線、衛生下水道、共同溝及其他維生管線。為降低施工中交通阻塞、減少震動與噪音、解決施工用地取得及鄰近施工問題，潛盾隧道已成為都會區隧道工法之主流，對於提昇都市生活機能有極大貢獻。潛盾隧道工法引進台灣已愈三十年，相關技術亦不斷成長，惟國內尚未有一套完整之潛盾隧道準則或源自於國外準則的翻譯，實有必要依台灣現況做合理性之檢討，編訂一本合乎台灣之本土化潛盾隧道準則。台灣於西元1976年首度引進採用潛盾隧道工法，初期大多以中小斷面之衛生下水道工程為主；自西元1988年開始推動台北捷運系統初期路網，捷運站間隧道多以潛盾工法施工，台電公司近年來之超高壓輸電洞道潛盾工程亦有增多之趨勢。
潛盾工法是一種經由諸多施工經驗與試驗結果累積、逐步發展而成之隧道工法，為因應台灣地質鬆軟及都市密集化發展的特性，潛盾機型以密閉式中之土壓平衡式為主，多年來已累積相當豐富的技術與本土經驗，惟為進一步提昇潛盾工法之技術，仍必須掌握國外最新之發展現況，在目前工程技術及經驗之基礎上，繼續從事提高潛盾施工之安全性、經濟性及合理性之技術研究。

第1章　總則
　1.1 涵蓋範圍
1.1.1 適用範圍 1-1
1.1.2 適用性 1-1
　1.2 通則
1.2.1 專用名詞 1-2
1.2.2 相關法規 1-9
1.2.3 材料 1-15

第2章　調查及規劃
　2.1 調 查
2.1.1 調查之目的 2-1
2.1.2 工址條件調查 2-1
2.1.3 障礙物及結構物調查 2-2
2.1.4 地形及地質調查 2-3
2.1.5 環境保護之調查 2-6
　2.2 規 劃
2.2.1 隧道的規劃 2-7
2.2.2 隧道的淨空 2-7
2.2.3 隧道的線形 2-11
2.2.4 隧道之覆土厚度 2-14
2.2.5 潛盾機型式選擇 2-15
2.2.6 襯砌 2-22
2.2.7 施工計畫 2-23
2.2.8 環境保護計畫 2-28
2.2.9 維護管理計畫 2-28

第3章　襯砌設計
　3.1 概 論
3.1.1 符號 3-1
3.1.2 襯砌結構之選擇 3-3
3.1.3 設計基本原則 3-5
3.1.4 設計計算書 3-7
3.1.5 設計圖 3-7
　3.2 載 重
3.2.1 載重之種類 3-9
3.2.2 垂直土壓及水平土壓 3-9
3.2.3 水壓 3-12
3.2.4 襯砌之自重 3-12
3.2.5 地表載重之影響 3-13
3.2.6 地層反力 3-13
3.2.7 施工時荷重 3-15
3.2.8 地震之影響 3-16
3.2.9 鄰近施工之影響 3-22
3.2.10 地盤沉陷之影響 3-22
3.2.11 併行隧道之影響 3-23
3.2.12 內部荷重 3-24
3.2.13 其他荷重 3-25
　3.3 分析方法
3.3.1 強度設計法 3-26
3.3.2 工作設計法 3-28
　3.4 環片的形狀尺寸
3.4.1 環片的形狀尺寸 3-31
3.4.2 接頭角度及插入角度 3-32
3.4.3 異形環圈 3-33
　3.5 環片之結構計算
3.5.1 結構計算的基本原則 3-35
3.5.2 橫斷面的結構計算 3-36
3.5.3 縱斷面的結構計算 3-44
3.5.4 隧道環片的裂縫寬度檢核 3-47
3.5.5 面板及背板之有效寬度 3-47
3.5.6 主斷面的應力 3-48
3.5.7 接頭之計算 3-49
3.5.8 面板及背板的計算 3-50
3.5.9 縱肋之計算 3-53
　3.6 環片的設計細節
3.6.1 主剖面及主梁結構 3-55
3.6.2 鋼筋的一般規定 3-57
3.6.3 接頭結構 3-58
3.6.4 接頭的配置 3-60
3.6.5 縱肋結構 3-60
3.6.6 灌漿孔 3-61
3.6.7 吊 鉤 3-61
3.6.8 其他的設計細節 3-62
　3.7 環片的耐久性
3.7.1 耐久性的一般規定 3-66
3.7.2 止水性 3-67
3.7.3 裂縫的探討 3-68
3.7.4 防蝕及防鏽 3-69
　3.8 二次襯砌
3.8.1 一般事項 3-70
3.8.2 剖面力及應力 3-72
3.8.3 設計細目 3-73

第4章　潛盾機設計
　4.1 概 論
4.1.1 潛盾機之規劃 4-1
4.1.2 潛盾機之設計原則 4-2
　4.2 設計之基本原則
4.2.1 荷重 4-3
4.2.2 結構設計 4-4
4.2.3 潛盾機之質量 4-4
　4.3 潛盾機主體
4.3.1 潛盾機之組成 4-6
4.3.2 潛盾機之外徑 4-6
4.3.3 潛盾機之長度 4-8
4.3.4 盾首段 4-9
4.3.5 盾身段 4-9
4.3.6 盾尾段 4-10
4.3.7 盾尾封圈 4-10
　4.4 開挖設備
4.4.1 開挖設備的選擇 4-13
4.4.2 切刃轉盤的型式 4-13
4.4.3 切刃轉盤的支承方式 4-14
4.4.4 切刃裝備容量 4-15
4.4.5 切刃轉盤的開口 4-16
4.4.6 切刃 4-17
4.4.7 切刃驅動部 4-19
4.4.8 超挖設備 4-20
　4.5 推進設備
4.5.1 總推力 4-22
4.5.2 潛盾推進千斤頂之選擇與配置 4-23
4.5.3 潛盾推進千斤頂之衝程 4-24
4.5.4 潛盾推進千斤頂之操作速度 4-24
　4.6 環片組裝設備
4.6.1 環片組裝機之選擇 4-25
4.6.2 環片組裝機之能力 4-26
4.6.3 環片組裝輔助設備 4-27
　4.7 油壓、電氣、操作
4.7.1 油壓系統 4-29
4.7.2 電氣設備 4-29
4.7.3 操作 4-29
　4.8 附屬設備
4.8.1 方向修正設備 4-31
4.8.2 中折設備 4-31
4.8.3 方向修正測量設備 4-32
4.8.4 同步背填灌漿設備 4-33
4.8.5 後續台車 4-33
4.8.6 開挖土碴排出設備 4-34
4.8.7 潤滑設備 4-35
　4.9 土壓平衡式潛盾機
4.9.1 土壓平衡式潛盾機之系統規劃 4-36
4.9.2 土壓平衡式潛盾機之構造 4-36
4.9.3 開挖面穩定設備 4-37
4.9.4 添加材料灌漿設備 4-37
4.9.5 拌和設備 4-38
4.9.6 排碴設備 4-38
　4.10 泥水式潛盾機
4.10.1 泥水式潛盾機之系統規劃 4-40
4.10.2 泥水式潛盾機之構造 4-40
4.10.3 開挖面穩定設備 4-41
4.10.4 送排泥設備 4-42
4.10.5 礫石處理設備 4-43

第5章　施工設備
　5.1 概論
5.1.1 總則 5-1
5.1.2 施工設備之組成 5-1
5.1.3 施工設備規劃基本原則 5-3
　5.2 地面設備
5.2.1 材料堆置場及倉庫 5-4
5.2.2 起重設備 5-4
5.2.3 環片準備作業區 5-6
5.2.4 背填灌漿及加泥材拌合設備 5-6
5.2.5 泥土處理設備 5-7
5.2.6 土碴暫存及運搬設備 5-8
5.2.7 維修場 5-9
5.2.8 供配電設備 5-9
5.2.9 通風設備 5-10
5.2.10 壓縮空氣供應設備 5-10
5.2.11 供排水設備 5-11
　5.3 工作井設備
5.3.1 潛盾發進、到達、迴轉等設備 5-12
5.3.2 發進台、到達台 5-13
5.3.3 反力座 5-14
5.3.4 隧道口止水墊圈 5-14
5.3.5 轉向台 5-15
5.3.6 移車台 5-15
5.3.7 集土坑 5-15
5.3.8 工作井排水設施 5-15
5.3.9 工作井起重設備 5-16
　5.4 隧道內設備
5.4.1 運輸設備之構成 5-17
5.4.2 軌道設備 5-18
5.4.3 軌道運輸車輛 5-18
5.4.4 加泥設備 5-20
5.4.5 排土設備 5-20
5.4.6 背填灌漿設備 5-22
5.4.7 隧道電力供應設備 5-22
5.4.8 壓縮空氣輸送設備 5-23
5.4.9 通風設備 5-24
5.4.10 隧道施工照明設備 5-25
5.4.11 隧道供排水設備 5-25
5.4.12 通訊、警報設備 5-26
5.4.13 安全通道及上下設備 5-26
5.4.14 消防及防火設備 5-28
5.4.15 可燃性及有害氣體之對應設備 5-28 第6章　施 工
　6.1 概 論
6.1.1 施工規劃 6-1
6.2 測 量
6.2.1 地面測量 6-1
6.2.2 隧道測量 6-2
6.2.3 掘進管理測量 6-3
　6.3 環片之製作
6.3.1 一般事項 6-4
6.3.2 製作計畫書 6-5
6.3.3 尺寸精度 6-6
6.3.4 檢查 6-8
6.3.5 標號 6-10
　6.4 環片之儲存、搬運及處理
6.4.1 一般事項 6-11
6.4.2 儲存 6-11
6.4.3 搬運及處理 6-11
　6 .5 潛盾機之製造、組裝及檢查
6.5.1 製造之一般規定 6-12
6.5.2 組裝與運輸 6-12
6.5.3 檢驗 6-13
　6.6 潛盾機維護管理
6.6.1 維護及檢查 6-16
　6 .7 工作井
6.7.1 工作井 6-17
　6.8 潛盾發進到達
6.8.1 潛盾發進與到達 6-20
6.9 潛盾施工
6.9.1 掘進 6-24
6.9.2 土壓式潛盾工法之開挖及開挖面之穩定
6.9.3 泥水式潛盾工法之開挖及開挖面之穩定
6.9.4 其他潛盾工法之開挖及開挖面之穩定
6.9.5 一次環片襯砌 6-32
6.9.6 背填灌漿作業 6-34
6.9.7 防水、防蝕措施 6-36
6.9.8 二次背填灌漿 6-38
　6 .10 二次襯砌與步道
6.10.1 一般事項 6-42
6.10.2 截面力與應力 6-42
6.10.3 二次襯砌之厚度 6-43
　6.11 輔助工法
6.11.1 輔助工法 6-45
6.11.2 盾首灌漿 6-46
　6.12 聯絡通道
6.12.1 聯絡通道 6-49
　6.13 施工監測
6.13.1 施工監測 6-53
　6.14 施工管理
6.14.1 進度管理 6-55
6.14.2 介面協調 6-56
　6.15 品質管理
6.15.1 品質管理 6-57
　6.16 安全衛生管理
6.16.1 安全衛生 6-59
6.16.2 作業環境整備 6-59
6.16.3 壓氣管理 6-64
6.16.4 缺氧症之防止 6-65
6.16.5 特有災害防止 6-66
6.16.6 緊急對策、救護對策 6-68
　6 .17 環境保護措施
6.17.1 一般事項 6-70
6.17.2 噪音防止 6-71
6.17.3 振動防止 6-72
6.17.4 地下水對策與水質污濁防止 6-72
6.17.5 開挖土碴之處理及利用 6-74
　6.18 各種條件下之施工
6.18.1 薄覆蓋層的施工 6-77
6.18.2 厚覆蓋層的施工 6-77
6.18.3 急曲線的施工 6-78
6.18.4 急陡坡之施工 6-80
6.18.5 長距離的施工 6-81
6.18.6 快速施工 6-83
6.18.7 卵礫石層施工 6-84
6.18.8 切齒更換 6-85
6.18.9 地下銜接及地下分歧 6-86
6.18.10 潛盾隧道斷面尺寸變換 6-87
6.18.11 地下擴挖 6-89
6.18.12 地下障礙物因應對策 6-90
6.18.13 鄰近施工 6-91
6.18.14 併行潛盾隧道施工 6-95
6.18.15 穿越河海 6-96

附 錄
　一、性能設計法簡介 A1-1
　二、潛盾出發、到達端、聯絡通道地質改良範圍設計例 A2-1
　三、潛盾隧道環片新技術簡介 A3-1
　四、特殊潛盾機簡介 A4-1
　五、止水條之種類及設計方法案例 A5-1

參考文獻 R-1