初始沉陷速率 1/a 建議表

本研究所蒐集之潛盾施工案例，僅針對1980 年之後的國內外各潛盾隧道工 程案例，即僅分析近三十年發展世界各國之監測資料，共有 198 筆資料。藉由 3.1.2 小節如何決定雙曲線參數 a 及 b 之方法，取得雙曲線參數 a 為 92 筆。其案 例資料依照潛盾機型式與土層狀況分類，依文獻年代順序依序排下，見表3-1 至 表3-9。

將92 筆雙曲線參數 a 依施工使用潛盾機型式、開挖土層種類與輔助工法使 用與否予以分類，製作成為一表格。施工使用之潛盾機型式分為3 類：分別為土 壓平衡式、泥水加壓式與開放式。開挖土層分為3 類：砂土層、黏土層及軟弱黏 土層；以及是否使用輔助工法。本表格為雙曲線參數 a 值建議表，如表 3-10 所 示。表格中雙曲線參數 a 值範圍乃採取多組案例 a 值之平均值加減一個標準誤差

（Standard deviation）所得。並將兩個標準誤差以外之 a 值案例予以刪除，避免 因個別案例施工品質不良影響 a 值範圍，故雙曲線參數 a 值建議表內所評估之案 例為75 筆。

依3.1.3 小節所述，雙曲線參數 1/a 之物理意義為當潛盾機盾首通過測點第 一天，潛盾隧道中心線上方所造成之地表沉陷量，公制單位為（mm/day），即代

表潛盾隧道開挖造成地表的初始沉陷速率。將所蒐集92 筆雙曲線參數 a 案例，

取其倒數為 1/a，依照雙曲線參數 a 值建議表之格式，建立初始沉陷速率 1/a 建 議表，如表3-11 所示。初始沉陷速率 1/a 建議表中顯示，在不同潛盾機型式、開 挖土層種類與採用輔助工法與否下，有各自的 1/a 範圍，代表有各自相對應的地 表初使沉陷速率，以下將對此進行分析及討論。

3.4.1 潛盾機型式對初始沉陷速率 1/a 之影響

初始沉陷速率 1/a 建議表中，土壓平衡式與泥水加壓式潛盾機在不採用輔助 工法下，開挖三種土層初始沉陷速率之比較。泥水加壓式在砂土層開挖的初始沉 陷速率為16.67 mm/day，土壓平衡式為 16.67 ± 8.33 mm/day。泥水加壓式在黏土 層開挖的初始沉陷速率為 1.45 ± 0.17 mm/day，土壓平衡式為 7.73 ± 3.38 mm/day。泥水加壓式在軟弱黏土層開挖的初始沉陷速率為 7.57 ± 4.93 mm/day，

土壓平衡式為20 ± 13.33 mm/day。從數據中顯示，泥水加壓式潛盾機在黏土層 與軟弱黏土層內開挖，所造成之沉陷速率均遠小於土壓平衡式。其原因應與泥水 加壓式潛盾機開挖時，使用皂土等材料穩定地層間之空隙，造成變形沉陷較小。

在採用輔助工法的砂土層開挖下，三種潛盾機的比較。開放式潛盾機的初 始沉陷速率為11.72 ± 8.28 mm/day，泥水加壓式為 1.80 ± 0.53 mm/day，土壓平 衡式潛盾機為15 ± 10 mm/day。從數據中顯示，泥水加壓式潛盾機在採用輔助工 法的砂土層開挖下，第一天所造成之地表沉陷僅為 1.8 mm，對土層造成變形沉 陷為最小，適用於須高度保護建物之潛盾工程。開放式潛盾機的初始沉陷速率則 略小於土壓平衡式。

3.4.2 開挖土層種類對初始沉陷速率 1/a 之影響

初始沉陷速率 1/a 建議表中，土壓平衡式潛盾機在不採用輔助工法下，三種 土層開挖之比較。砂土層之初始沉陷速率為16.67 ± 8.33 mm/day，黏土層為 7.73

± 3.38 mm/day，軟弱黏土層為 20 ± 13.33 mm/day。從數據中顯示，初始沉陷速 率快慢依次為，軟弱黏土層、砂土層、黏土層。在土壓平衡式潛盾機採用輔助工 法下，在砂土層與黏土層開挖之比較。砂土層仍快於黏土層。由此可知土壓平衡 式潛盾機於黏土層開挖，造成之地表初始沉陷速率為最小。

在泥水加壓式潛盾機不採用輔助工法下，三種土層開挖之比較。砂土層內 之初始沉陷速率為16.67 mm/day，黏土層為 1.45 ± 0.17 mm/day，軟弱黏土層為 7.57 ± 4.93 mm/day。可得在泥水加壓式之初始沉陷速率快慢依次為，砂土層、

軟弱黏土層、黏土層。數據中顯示，泥水加壓式潛盾機在凝聚性土層中開挖造成 之初始沉陷速率遠小於在非凝聚性土層中開挖。

在開放式潛盾機採用輔助工法下，砂土層與軟弱黏土層之比較，由數據可 得知砂土層之初始沉陷速率大於軟弱黏土層。由於開放式潛盾機多採用壓氣工法 予以輔助，可推得壓氣工法在凝聚性土層中，抑制初始沉陷速率效果較為良好。

由以上之結果得知，在非凝聚性土層中開挖之初始沉陷速率比在凝聚性土層 中開挖來的快，且在凝聚性土層中隨土層強度越弱，初始沉陷速率越快。

隨著潛盾機開挖通過測點，非凝聚性土層因土層滲透性較高，潛盾機通過擾 動土層所造成之超額孔隙水壓消散較快，所以初始沉陷速率偏大、較快；反之，

初始沉陷速率偏小、較慢，則為在凝聚性土層開挖之情況；而隨土層強度越低，

土層受擾動產生壓密沉陷量將會越大。上述土壤的基本特性與案例分析結果相 符。

3.4.3 輔助工法對初始沉陷速率 1/a 之影響

初始沉陷速率 1/a 建議表中，土壓平衡式潛盾機在砂土層與黏土層中開挖，

輔助工法採用與否之比較。在砂土層中不採用輔助工法的初始沉陷速率為 16.67

± 8.33 mm/day，採用輔助工法為 15 ± 10 mm/day。在黏土層中不採用輔助工法 為7.73 ± 3.38 mm/day，採用輔助工法為 2.30 ± 1.15 mm/day。可得知土壓平衡

式潛盾機在採用輔助工法下，可降低開挖造成之地表初始沉陷速率。

在泥水加壓式潛盾機於砂土層內開挖，輔助工法採用與否之比較。在砂土 層中不採用輔助工法的初始沉陷速率為16.67 mm/day，採用輔助工法為 1.8 ± 0.53 mm/day。由數據中顯示，泥水加壓式潛盾機採用輔助工法下，可大幅降低開挖 造成之初始沉陷速率，同於土壓平衡式。此結果證明輔助工法確實有降低初始沉 陷速率之功效。