第三章 DOT 潛盾隧道施工案例
3.1 千葉縣習志野市菊田川 2 號幹線管渠建設工程
橫山博一(1994)介紹日本千葉縣習志野市菊田川 2 號幹線管渠建設工程之 DOT 潛盾隧道施工案例。以下分別說明本案例之工程概述、地質概況、選擇 DOT 潛盾工法之原因、潛盾機介紹、及防止地盤位移採用之輔助工法。
3.1.1 工程概述
千葉縣習志野市津田沼地區，為東京都的市郊經濟開發區，近年來正快速地 朝城市化方向開發。因為其地形特性之因素，每在多雨季節，往往使民宅成為嚴 重受水浸害的區域。
本下水道工程建造最大目的為消除津田沼地區的雨季浸水受害，DOT 潛盾 隧道施工期間為 1990 年 11 月至 1994 年 3 月，使用 IHI 公司製造 Φ 4.45 m W 7.65
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m 斷面之 DOT 潛盾機，如圖 3-1。圖 3-2 顯示，隧道工程路線由津田沼一丁目附 近的發進井出發，潛盾機掘進的路線途中，不但須穿越 JR 總武線及京成電鐵等 鐵路路線，而且還要經過覆土厚度僅有 2.15 m (0.5D, D = 潛盾機縱徑 = 4.45 m) 之區段，施工條件之困難不言而喻，其平面線形還含有七處 R = 200 m 之曲線段。
隧道施工全長為 703 m，自發進井出發向下游之到達井掘進 586 m，抵達到達井 後即將潛盾機拆解、吊起後，運回發進井，予以重新組裝，再往上游側掘進 117 m。
3.1.2 地質概況
潛盾隧道下水道工程之地質概況如圖 3-3 顯示，發進井附近地質為洪積層之 成田砂層，下游區段則為沖積砂層與腐殖土之互層。成田砂層由均勻係數約為 2 之細砂所組成，標準貫入試驗之 N 值介於 10~30 之間，腐殖土含水量高達 160~380
%，屬於易因含水量下降而沉陷的土層。
3.1.3 選擇 DOT 潛盾工法之原因
橫山博一(1994)指出，習志野市菊田川 2 號幹線下水道建設工程選擇 DOT 潛盾工法之原因，綜合為如以下三點：
(1) 作為雨季排水的下水道涵管，其必要的管道斷面積約 18 m2，若採用單圓潛 盾排水隧道其斷面內側直徑要求必須為 Φ 4,750 mm，但施工路線上 DOT 隧 道最淺的覆土厚度只有 2.15 m，如果選擇單圓潛盾工法，則其覆土厚度不再 存有。
(2) 線路下游的雨水泵房溢流堰高度受到潮位的影響，其要求之管底高度不能太 低。
(3) 施工作業的土地使用上，DOT 工法所需場地面積較少，對於防噪音的隔離 設備規模要求也比較小。
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3.1.4 潛盾機介紹
本下水道工程採用之 DOT 潛盾機，為日本石川島播磨重工業株式會社(IHI) 製造之泥土壓平衡式潛盾機。潛盾機外徑為 Φ 4.45 m W 7.65 m，盾殼內共 24 支千斤頂(上部 16 支，每支推力 120 tf，下部 8 支，每支推力 150 tf)，採用直徑 為 520 mm 之兩組螺運機排土。每環隧道由 9 個襯砌環片( 6A + 1B + 1C + 1D ) 以短直螺栓組成。
3.1.5 防止地盤位移採用之輔助工法
(1) 穿越 JR 總武線鐵路下方區段
於掘進前經過有限元素法(FEM)分析下水道開挖造成之地盤沉陷，依據分析 結果，承包商施行圖 3-4 所示之雙重管雙層封堵壓注工法地盤改良，以減少 DOT 隧道開挖造成之地盤沉陷量，確保 JR 總武鐵路之安全。地盤改良後，
監測得 DOT 隧道掘進過程所造成之地盤位移先行隆起 1~2 mm，盾尾通過 後沉陷約 2 mm，隆起及沉陷量均小於 JR 鐵路軌道容許之位移量。
(2) 穿越京成電鐵鐵路下方區段
為了保護京成電鐵鐵路之平交道，施作圖 3-5 所示之管幕工法及雙重管雙層 封堵壓注工法地盤改良，結果本區段在 DOT 隧道掘進過程中僅發生 2 mm 之沉陷，對京成鐵路軌道幾乎沒有任何不良影響。
(3) 於超薄覆土區段掘進
潛盾機上方覆土層最淺處僅 2.15 m，為防止潛盾機掘進時可能拖動地盤，在 潛盾機上方施行厚 1.0 m 之 CJG(column jet grout)高壓噴射灌漿，另於隧道與 民房之間施作排樁以確保鄰近民房之安全。結果本區段於潛盾機掘進時，雖 發生 5~15 mm 之先行隆起，潛盾機通過時僅發生大約 10 mm 之地盤隆起或
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沉陷，對周邊建物無危險影響，安然完成 DOT 隧道掘進。