第六章 DOT 潛盾隧道施工造成之地表沉陷槽
6.4 如何預估地表最大沉陷量 S max
本研究蒐集國內外 DOT 潛盾施工案例資料，依據現地監測資料獲得 11 筆隧 道中心線上方地表最大沉陷量 Smax，如表 6-1 所示。表中地表最大沉陷量範圍介 於 11~41 mm 之間。
圖 6-11 顯示 DOT 潛盾隧道中心線深度 Z 與地表最大沉陷量 Smax之無因次關 係，圖中縱座標為隧道中心線深度 Z 對隧道直徑 2R 正規化之比值 Z/2R，橫座標 為地表最大沉陷量 Smax對隧道半徑 R 正規化之比值 Smax/R。兩條虛線為 11 筆資 料之界限。監測資料顯示隨著隧道深度 Z 增加，DOT 潛盾開挖造成之地表最大 沉陷量 Smax呈減小之趨勢。推測其原因，如圖 6-11 所示，隨著隧道深度 Z 增加，
覆土層厚度增加，隧道上方地盤拱效應(arching soil)作用越加明顯。
表 6-1 case 20 之 CA450A 標 SSI6 斷面隧道中心線深度達 17.15 m，但是 Smax 僅為 27 mm，比 case 16 的第 100 環的 Smax = 34 mm 更小。大深度(Z = 28.47 m)
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之 DOT 潛盾隧道開挖，造成大寬度(i = 17.15 m)之地表沉陷槽，但是隧道中心線 上方之地表最大沉陷量(Smax = 27 mm)反而較小。11 筆監測資料匯成之虛線範 圍，可作為預估 DOT 潛盾隧道開挖造成最大沉陷量 Smax 參考使用。例如當
0 . 2 2
R
Z 時，隧道施工造成最大沉陷量 Smax之範圍為 0.0044R~0.0126R %。
根據本案例收集 11 筆土壓平衡式(EPB)DOT，施工造成最大沉陷量 Smax之 監測資料(表 6-1)，及 Fujita(1982)和吳俊德(2008)所收集以土壓平衡式單圓潛盾 機，開挖隧道造成地表最大沉陷量 Smax，來探討兩種不同型式(DOT 和單圓)之土 壓平衡式潛盾機，於不採取輔助工法狀況下開挖隧道造成的沉陷量範圍。
表 1-1 顯示 Fujita(1982)蒐集日本國自 1965 年內共 94 筆單圓潛盾隧道施工案 例，建立之現地監測資料預估表。表 6-2 為吳俊德(2008)蒐集國內外 167 筆單圓 潛盾隧道施工案例，建立現地監測資料建議表。表中包含採用土壓平衡式潛盾機 不採用輔助工法開挖之資料為 81 筆。將表 1-1、表 6-1、及表 6-2 以土壓平衡式 潛盾機開挖，不採用輔助工法造成的沉陷量數值匯整於圖 6-12。
圖 6-12 顯示，Fujita(1982)建議以 EPB 單圓潛盾機，於黏土層內造成之地表 最大沉陷量為 35~85 mm。吳俊德(2008)建議採用 EPB 單圓潛盾機於黏土層內開 挖造成之地表最大沉陷量為 13~31 mm，於砂土層為 13~36 mm。
本案例收集以 EPB DOT 潛盾機開挖造成之 11 筆現地監測資料(如表 6-1)。
圖 6-12 中 2 筆資料為 EPB DOT 潛盾機於黏土層內開挖造成之地表最大沉陷量，
為 11~37 mm，其餘 9 筆資料為 EPB DOT 潛盾機於砂土層掘進造成之最大沉陷 量，為 22~41 mm。
圖 6-12 顯示，Fujita(1982)依據 1965 年至 1982 年監測資料建議 EPB 單圓潛 盾機開挖造成之沉陷量為最大值 Smax，於黏土層平均 Smax為 60 mm。吳俊德(2008) 依據 1980 年至 2008 年監測資料建議 EPB 單圓潛盾機，於黏土層開挖之平均 Smax
22 mm。EPB DOT 潛盾機於黏土層開挖造成之最大沉陷量平均 Smax為 24 mm。
由圖 6-12 可知早期(1965 年至 1982 年)之 EPB 單圓潛盾機施工造成之沉陷量 Smax
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較大。近期(1980 年至 2008 年)EPB 單圓及 DOT 潛盾機施工造成之最大沉陷量 Smax較早期者為小，可能是由於近年來單圓及 DOT 潛盾機於隧道施工機具及施 工技術之進步與成長所導致。單圓及 DOT 潛盾隧道開挖造成之 Smax (22 及 24 mm) 相差不遠。
Fujita(1982)並未報告 EPB 單圓潛盾機在砂土層開挖造成之 Smax。吳俊德 (2008)建議 EPB 單圓隧道在砂土層開挖造成之平均 Smax = 24.5 mm，EPB DOT 潛 盾機於砂土層開挖造成之平均 Smax = 31.5 mm，較近期(1980-2008)以 EPB 單圓潛 盾機施工造成之平均 Smax =24.5 mm 大，推測其原因可能是因為 DOT 潛盾斷面 積較單圓潛盾斷面機為大，故潛盾機開挖造成之沉陷量也相對較大。但本研究所 蒐集之 DOT 潛盾隧道案例僅有 11 筆，資料證據有限，有待未來收集更多資料進 一步研究。
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第七章 結論與建議
本論文依據國內外 DOT 潛盾隧道施工案例，探討 DOT 潛盾機施工時遭遇 之滾轉問題與控制方法、比較 DOT 與單圓雙孔潛盾施工工期、評估潛盾隧道開 挖引致之地表沉陷槽、地表沉陷歷時曲線、沉陷槽寬度參數、及最大地表沉陷量，
獲得以下各項結論與建議。
7.1 結論
1. 桃園機場聯外捷運 CA450A 標之 DOT 潛盾隧道施工之滾轉實測數據顯示，
盾身最大滾轉角度為 0.38 度，小於設計極限滾轉量 0.6 度。只要滾轉量大於 行動值 0.2 度，施工單位即視實際狀況以切刃盤反向旋轉、背填灌漿及超挖 刀擴挖來修正潛盾機滾轉角度。
2. DOT 潛盾隧道出發段之評估施工速率為 2.0 m/day，而實測結果為 2.5 m/day，較評估施工速率快 25 %。DOT 正式掘進段之預估施工速率為 4.3 m/day，其實際施工速率為 4.55 m/day，較預估速率快 5.8 %。DOT 潛盾隧 道到達段之評估施工速率為 2.0 m/day，其實際施工速率為 4.3 m/day，較評 估施工速率快 115 %。
3. DOT 潛盾隧道總工期預估 400 天，實際掘進總工期為 360 天，較預估工期 減少 10 %。
4. 根據國內外 11 筆 DOT 潛盾隧道施工造成地表沉陷槽監測數據， DOT 潛盾 隧道施工引致之地盤漏失率範圍為 0.21 % ~ 1.34 %之間，平均值為 0.85 %。
5. CA450A 標案例之地表沉陷對時間的監測資料顯示，以土壓平衡式 DOT 潛 盾機施工引致之地表沉陷歷時曲線，可以雙曲線關係加以模擬。
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6. 根據國內外 11 筆 DOT 案例之現地監測資料顯示，施工造成之地表沉陷槽可 使用常態分佈模擬沉陷槽。
7. 依據現地監測資料，本研究建立地表沉陷槽寬度參數 i 與隧道深度 Z 的無因 次關係圖，圖中顯示隧道中心線深度 Z 愈深，隧道施工造成之地表沉陷槽 寬度愈寬。
8. 依據國內外現地監測資料統計，本研究建立地表最大沉陷量 Smax與隧道深 度 Z 之無因次關係圖。圖中顯示隨著隧道深度 Z 增加，DOT 潛盾開挖造成 之地表最大沉陷量 Smax呈減小之趨勢。推測其原因，隨著深度 Z 增加，覆 土層厚度亦增加，因此隧道上方地盤拱效應作用越加明顯。
7.2 建議
1. 本論文僅探討國內 CA450A 標，DOT 潛盾隧道開挖之地表沉陷歷時監測資 料，期望未來能廣泛收集更多國內外施工沉陷歷時資料進行模擬，以增大案 例樣本之空間。
2. 由於目前全球僅有 20 個 DOT 潛盾施工案例，本研究僅收集 11 個沉陷斷面，
資料證據有限，因此在決定沉陷槽寬度 i 及最大沉陷量 Smax時，無法依開挖 土層加以區分，有待未來收集更多資料進行研究。
3. 本論文僅評估潛盾隧道施工造成之地表沉陷影響，未來可繼續對深層沉陷、
水平位移等主題進行分析探討。
4. 本論文依據現地沉陷監測結果以經驗方法進行評估，未來研究可考慮利用數 值分析或實驗方法加以討論，進行全面性的研究。
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