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地 工 部 專案經理 |
李魁士 |
地工部 工程師 |
曾逸舟 |
地工部 經 理 |
陳福勝 |
3.1針對隧道環片螺栓孔加設凹凸片之看法為何？
l 凹凸片曾有凹陷破壞之案例，但正常情況下，其施工較為方便。整體而言有助於施工。
3.2增厚環片上之止水條，是否對防水效果有助益？
l 防水效果取決於施工時環片與環片間是否接觸良好，薄薄即可。
l 目前常見環片止水條之施工方式有兩種，針對其技術背景與設計之主要考量說明如下：
n 第一種方式係採兩條凸出凹槽之水膨脹型高分子橡膠止水條 (HYDROSWELLING POLYMER RUBBER)，利用環片組立時，橡膠式止水條互相擠壓產生壓應力以承受工址之水壓力止水。
n 日本廠商多採用此種方式，日本水膨脹橡膠研究會已發展出相關之設計、試驗、施工等之考量檢討手冊。
n 第二種方式係採橡膠內有空洞可受擠壓之GASKET止水條型式。
n 歐美廠商較習慣採用此等方式施作，GASKET止水條供應商亦有其根據需抵擋不同之水壓，而發展出不同形狀與尺寸之止水條設計、試驗、施工等之考量檢討手冊。
1. 在歐洲，GASKET止水條常被使用於漏水防止對策上，在日本也有一部分的鐵路隧道採用GASKET止水條作為漏水防止用，台北捷運亦有採行之施工案例(參見圖一)。
2. 依GASKET止水條之彈性反應力，亦有只考慮作用於接觸面壓力之止水效果之案例。
3. 而於採用材質方面，GASKET止水條有長期使用之實績，且於應力緩和及其長期耐久上亦有不錯之評價。
4. GASKET止水條在形狀構造及接合處成帶狀，故於環片上之施工組合容易，且施工精度亦高。
5. 不過，與日本經常採用之水膨脹性膜材相較，GASKET止水條則有厚度較厚、環片組立施工性較差、接觸面壓力易導致銜接部有所損傷等問題。故近年來在設計此類止水條時，亦有將上述問題之因應對策導入，除改善其斷面形狀外，並於止水條內部之孔內作預設接面壓力控制。
6. 關於歐洲使用GASKET止水條，多為隧道工程設計時採用，而非廣泛地使用在各類工程上。且歐洲在採用GASKET止水條時，有下列數點之工程設計考量：
u 於必要之接面壓力上，在設計上須考慮其錯開量及間隙量。
u 作用於規定水壓以上之設計，其安全率未考慮。
u 於作業手施工或使用千斤頂等機具施力時，應避免施力不當而造成GASKET止水條產生反作用力、或環片接頭部之混凝土受損等情事。
u 關於長期應力之緩和或於使用期間所發生之永久變形量等亦需納入考量。
3.3潛盾隧道環片採25cm或30cm，何者為佳？30cm襯砌其勁度較大，是否可減少受未來鄰
房改建開挖之影響？
答覆：
l 襯砌結構分析設計上需考慮土壓力、水壓力、施工中之推力與偏心等情況，如分析計算認為25cm之環片襯砌可以，則屬可行。
l 日本目前亦以25cm之環片襯砌為主流。
l 30 cm襯砌其勁度較大，其變位會較小。如日本以前常採中子型之襯砌執行，但因開挖面積大，施工亦較困難且成本高，而逐漸改為平板型襯砌。
l 針對未來鄰房改建開挖之影響，可在隧道分析過程中將側壓移除或減少之方式來考量分析，如計算之配筋而致25cm之環片襯砌為不可行時，則改用30cm襯砌或採用其他地盤改良之方式處理之。
3.4對於每一環片只設一個灌漿孔兼具環片架設組立使用或設置兩個灌漿孔之見解為何？
答覆：
l 在環片脫離潛盾機盾殼後，因為環片自重之關係會產生下沉而先填滿下部之盾尾縫隙，因此背填灌漿材也較難灌注至隧道下方。
l 現場進行背填灌漿施工多僅於左、右兩側方向灌漿，最後再於頂部灌漿，每一環片只設一個灌漿孔應足夠。
l 台北捷運早期亦有諸多僅採在中間設置一個灌漿孔案例。
l 如擬進行隧道內之灌漿時，才需增設灌漿孔。
3.5一般環片寬度多採1~1.2M，隧道急轉彎所使用之異型環片寬度應如何考量？
答覆：
l 一般係由設計者依據轉彎半徑R、異型量Δ、長度與潛盾機機尾組裝環片之剩餘空間等自行決定之。
3.6襯砌環片之鎖接，有以弧形螺栓，亦有以直線形螺栓，何者較佳？
l 與直線形螺栓之結合方式相較，弧形螺栓之施工性較差，且襯砌環片之變形量較大(判斷何者較佳，在不同立場有不同之看法，業主既要便宜又要安全，承包商則只求安全)。
l 平板型襯砌配合弧型螺栓之結合方式比中子型襯砌配合直螺栓之結合方式單價便宜，但變形量大。故由接合處之漏水量較大，包含防水費用等隧道中長期之維護費用一併考慮之下，並不見得一定經濟。(以業主的立場而言，以較少之工程費用施工日後再付出較高之維護費，或以較高之工程費換取日後維護費用之低減，乃在於業主政策性之考量)。
l 採用何者較佳，純綷是設計理念的問題，應是中子型襯砌配合直線型螺栓之結合方式較佳。(地下鐵道通常不做二次襯砌，而影響潛盾隧道壽命最大之因素為漏水問題，襯砌之變形量愈大，漏水問題愈嚴重，故有採用變形量較小之隧道襯砌之必要)。
l 十年前日本潛盾隧道之施作主流為中子型襯砌配合直線型螺栓之結合方式。而近年來，因初期成本之經濟考量，日本現在潛盾隧道之施作主流亦已改為平板型襯砌。
l 直螺栓與弧型螺栓之比較，詳如表1。
l 日本以往採用直螺栓之原因及近年來之變化趨勢：
n 潛盾隧道工法發展初期，施工品質存有相當多問題，其中尤以背填灌漿不確實之情形最多，常造成環片承受偏壓而變形。由於早期無其他解決對策，只有提高環片接合部位之勁度(剛性)，以因應此等施工問題。
n 由於潛盾施工技術不斷發展，尤以泥土壓式、泥水式等開挖面密閉式潛盾工法，以及2液型可塑性背填材料之發展，加以同時背填灌漿系統之研發成功，以前常見的施工問題已迎刃而解。目前，於潛盾機尾組立之環片在脫殼之同時即施以背填灌漿，使環片承受之地盤載重均勻且穩定，因此，隧道環片之變形量小，在接合部位發生之斷面力亦小。
n 基於上述理由，環片接合部位之經濟化設計在設計及施工上均為可行，日本最近亦基於經濟上之原因(各業主希望降低工程預算)，環片之接合螺栓積極地朝經濟化設計之趨勢發展。
n 日本正積極發展ECL(Extruded Concrete Lining)工法，此工法以無筋混凝土(添加纖維)代替環片，由於隧道周邊之載重可達均勻加載之情形，襯砌斷面內僅承受壓縮應力。由此可證，只要施行適切的施工管理，可不需採用高強度的接合螺栓，且環片的配筋量亦可大幅減少。
3.7環片間之支承墊片(Packing) 是否須設置與其厚度之評估考量為何？
l 至目前為止，台灣之環片間設計多設置支承墊片，以均勻地傳遞環片間之受力。一般而言，歐美廠商亦習慣採取此等方式施作，但在日本則無此項設置。純就設計之結構力學而言，並無一定須設置或有最小厚度之要求。
l 如環片間設置支承墊片，則未來環片安裝時相鄰環片之兩止水條之間距將加大，兩止水條之有效接觸壓縮量將減少，在環片止水性檢核評估設計時須特別加以考量。
l 如無支承墊片之設置，則環片製作之精度要求應較高，以減少環片組裝時可能產生之龜裂問題，而此則涉及環片生產製造與現場安裝之技藝水準。台灣環片精度要求與日本之精度要求標準之比較有待確認。
l 台灣目前之環片鋼模與環片製造技術在國際上已具相當水準，亦有專業人員受邀至國外指導生產；另現今仍有相關廠商持續將環片鋼模或環片(未設置支承墊片)銷往日本施築執行不錯之紀錄，對於這些已有執行經驗者要配合不設置支承墊片生產達相當精度之環片應無問題。
l 環片生產品質之不良率高低與環片製造廠之經驗與技術有很大的關係。由於市場供需機制，在2000年左右時，台灣之環片製造廠僅剩包括：永明、興世亞、亞利及榮工等4家廠商繼續維持運作之情形，因各家之經驗、技術與特性不同，其環片之品質水準亦不盡相同。另因應最近台北捷運與高雄捷運大量環片需求而有諸多水泥製品廠設置生產環片，這些新環片製造廠因無紀錄可尋，其可能之製造水準亦難以評估。因此，對於是否可取消環片間支承墊片之課題，現階段初步認為暫不適宜，至少不是全面性皆屬可行。
l 針對環片間之支承墊片厚度採2mm以及其材質之相關要求，研判應該是過去累積之經驗，如擬採取1mm或1.5mm厚，理論上亦應屬可行，惟是否材質較軟或較薄之產品在施工現場反而需要較高之施工技藝水準(時間、成本)，則尚需做進一步研判。
3.8潛盾隧道在急曲線段施工容易造成環片產生段差，宜如何改善？
答覆：
l 平板型環片採弧形螺栓施工是容易產生變形問題。
l 增加螺栓數量或鎖緊螺栓恐亦無法解決問題，且可能造成其他問題，這是環片設計之問題。
l 當然採中子型環片在此方面之問題會較小，但環片厚度及整體成本會增加。
3.9如仍採平板型環片採弧形螺栓進行設計，在急曲線路段有無改善之措施？
答覆：
l 於螺栓孔加上1mm之套銷之策略是聰明之做法，參見圖二。
3.10在設計時，由於無法知悉螺栓連接之合理接合性，因此在設計上及施工規範並無法去
規定螺栓鎖緊之扭力，在日本是如何辦理呢？台北捷運環片亦進行環片成品之試驗，
但其測試值卻僅是當做設計者與施工者之參考，難以據以研判環片品質良宥，是否可
利用環片之接合測試資料獲得合理連接性？翻閱日本之相關資料，似乎只有下水道訂
定環片之測試標準，其如何訂定測試標準？
答覆：
l 無人可知悉螺栓連接之合理接合性，是由施工累積下來之經驗。
l 日本早期亦無相關標準，下水道是約在40年前，利用各工程執行時，分配各主要施工廠商各自負責製造各種尺寸之環片並進行測試，由各種試驗值歸納出各測試標準值(當初亦花費許多成本與時間)，惟其僅適用於該指定型式之環片。台北捷運使用之螺栓接合數量與型式均與其不同，並無法直接參考之。
l 採較多組之直螺栓連接將致使成本提高，除螺栓箱之材料需求費用高外，主要是螺栓數量增加將影響施工速率極鉅，因而費用將較平板型環片配弧形螺栓之配置高。
l 平板型環片配弧形螺栓是日本鐵路隧道單位所發明，因此也一直被其採用。
l 各種環片系統各有其優點與問題處，因此各種環片皆屬可行。
3.11如業主無環片標準圖時，建議採用何種環片設計較佳？
答覆：
l 建議採用下水道之型式。
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