第五章 新竹湖口台電六輸潛盾工程案例
5.1 新工~湖北電纜線路洞道工程案例
5.1.1 工程概述
為提昇新竹工業區供電容量及供電品質，台電輸變電工程處中區施工處於 民國94 年 4 月推動「新工～湖北 161 kV 電纜線路隧道暨附屬機電設備設計及施 工統包工程」。如圖 5-1 所示，考量長期系統及配電線路之安全及供電品質，本 工程採潛盾隧道工法施工。設計單位於新工變電所~湖北變電所間規劃 2 座直 井，潛盾機施工由1 號直井（湖北變電所旁）出發（以 S 曲線 R=100 m 進入工 業二路），沿著工業二路以急曲線（R=28 m）右轉文化路至 2 號直井（新工變電 所旁），中途穿越國道1 號中山高速公路下方，以及遭遇曲率半徑 R=28 m 之急 曲線施工，隧道全長為544 m。新工變電所隧道內共需容納 161 kV 電纜 4 迴線 複導體及22 kV 配電線路 18 饋線，另須預留 161 kV 電纜 2 迴線複導體之擴充空 間。此工程業主為台灣電力公司，統包廠商為豐順營造公司，設計單位為財團法 人中華顧問工程司。施工時間為民國94 年 7 月 23 日至民國 96 年 5 月 3 日，共 650 天。
5.1.2 地質概況
本工址位於湖口交流道附近，此區屬湖口台地，圖5-2 顯示，地形尚屬平坦，
地下水位約位於地表下 8~11 m，附近出露地層包含楊梅層、店子湖層、中壢層 及現代沖積層。本工址潛盾隧道通過之地層剖面如圖5-2，依據鑽探結果研判，
可分為以下三個層次：
1. 第一層次：為回填層（SF），約於地表下 0~1.45 m，N 值為 5，土壤平均密 度為1.88 t/m3。
2. 第二層次：為卵礫石層充填粉質細砂及粘土（GP），厚度約為0.8 m~14.8 m，
N 值大於 50，平均密度為 1.9 t/m3。其含卵礫石量約為60%。
3. 第三層次：為砂岩層，厚度約為 12.8 m~20.0 m，N 值為 11，砂岩平均密度 為1.85 t/m3。
圖5-2 顯示，本工程之潛盾隧道之施工位置主要在第二層次之卵礫石層內進 行。
5.1.3 卵礫石地盤潛盾施工
本工程採用中折式加泥式土壓平衡潛盾機，見圖5-3，潛盾機由三菱重工業 株式會社製造，潛盾機外俓為4.54 m，完工後隧道外部直徑為 4.40 m，內部直徑 為3.90 m，採用鋼筋混凝土環片及鋼環片襯砌，環片厚度為 250 mm，見圖 5-4。
鋼筋混凝土環片之長度為1000 mm，鋼環片之長度為 500 mm。圖 5-3 顯示潛盾 機之切刃轉盤採輪輻軸型，由於隧道開挖之第二次層含卵礫石量頗高，因此施工 單位訂製潛盾機面盤上設置主切刃、滾輪切刃、先行切刃、輔助切刃與擴挖刀，
為了便利大顆粒卵石通過螺運機，採無軸式螺旋葉片。
圖 5-5 顯示，潛盾機在實際鑽掘施工時，原本研判卵礫石之含礫量約為 60%，但在局部路段潛盾開挖遭遇含礫量 90%以上之地層，導致嚴重磨耗潛盾機 切刃盤，因此必須時常停機，自機首人孔開艙檢查。經設計與施工單位檢討後，
決定於地中更換磨損之切刃並提高檢查之頻率，使得工程得以順利完成，但也因 此導致工程進度受阻。
5.1.4 穿越國道高速公路下方避開障礙物
圖 5-2 顯示，根據管線調查發現，潛盾機掘進沿線上方有既設ψ=800 mm 自來水管穿越高速公路，考量自來水管線推管工程因推管施工所需，切除並殘留 長度9 m 之鋼板樁於地中，此類地中障礙物並未註記於管線調查之圖資。為降低 施工對交通之衝擊影響，及預留較大隧道覆土以確保自來水管線及高速公路之安 全，潛盾隧道施工路線頂部高程，採配置於鋼板樁下0.5 m 以避開此一地中障礙 物。
5.1.5 S 曲線隧道避開私有地
受限 1 號直井尺寸，並配合潛盾機利用反力座推進發進，隧道發進後需一 直線段使潛盾機完全駛出直井後，才能開始進行曲線施工。圖5-1 顯示，由於台 電變電所用地有限，隧道需採S 曲線轉入道路，以避免隧道穿越鄰房施工。潛盾 機遭遇急曲線一般採鋼環片襯砌施工，為縮減成本，本工程為國內首採以長度 1000 mm 之異形混凝土環片於 R=100 m 之曲線施工。採用大寬度之環片施工，
可能遭遇環片組裝精度如何提高，以及如何避免環片受損與環片組裝錯位過大導 致之漏水問題。當潛盾機曲線施工時，潛盾機之姿勢屬內側超挖情況，無法直接 扭轉成另一側之超挖。因此一般潛盾機在開挖兩反向轉彎之S 曲線，須預留約至 少 1~2 環片寬度加潛盾機身長之直線段（圖 5-1 所示），以方便潛盾機進行姿勢 之調整，以減少潛盾機方向控制不凖之風險。本工程1 號直井前 S 曲線段之直線 段長度為5 m，長於本工程所採中折型潛盾機之前膛長為 2.94 m。右轉 S 曲線施 工後，即當潛盾機前膛姿勢駛回直線後，即可進行另一方向之左轉曲線施工。
5.1.6 急曲線潛盾隧道避開鄰房
圖5-1 顯示，於仁和路與文化路的交叉口，受限於道路寬度，本計畫隧道設 計採R= 28 m 之急曲線施工以避免隧道侵入民房。不同於一般潛盾施工採寬度 300 mm 之鋼環片，本工程採寬度 500 mm 鋼環片施工（圖 5-4），預期可精簡環 片端版數量，降低成本並減少施工輪進數目以縮短工期。可惜在施工過程中，仍 有少數環片螺栓因受力集中而導致剪裂，須耗時焊接結合補強，雖然順利完成隧 道工程並符合功能需求，但在整體評估發現，使用寬度500 mm 之鋼環片施工後 並未達成降低成本與縮短工期之目的。圖5-6 顯示在急曲線潛盾機施工完成後隧 道內之實際狀況。