第五章 以經驗方法評估 DOT 潛盾隧道施工引致之沉陷槽
5.3 模擬結果
為探討沉陷量以疊加法及等面積法估計 DOT 施工造成沉陷槽之實用性，本 研究將現地監測之地表沉陷資料，與疊加法及等面積法評估結果，繪入同一圖中 以便相互比較，其結果如圖 5-7 至圖 5-11。
圖 5-7 為日本東京都有明北地區共同溝建設工程案例，將現地觀測所得之沉
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陷資料繪於圖中，並與兩種經驗方法評估沉陷槽比較。此案例之 DOT 隧道直徑 達 9.36m，隧道深度達 20.68m，但是日本承包商經驗較為豐富，此案例之地盤漏 失率僅 0.23%，在本研究所收集之 6 個 DOT 沉陷斷面中，此斷面之地盤漏失最 凝聚性土壤內施工，造成之地盤漏失範圍為 0.12%~7.48%，其上限值 7.48%，顯
然大於 DOT 造成之最大地盤漏失 1.19%。
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第 六 章
單圓雙孔與 DOT 潛盾隧道工期與成本比較
土木工程建設主要考量項目不外乎工期、成本、品質、安全四大項，本章將 介紹桃園機場聯外捷運 CA450A 標 DOT 潛盾隧道之工期與成本，並與傳統單圓 雙孔潛盾隧道施工之工期與成本比較。
6.1 工期比較
單圓雙孔潛盾隧道與 DOT 潛盾隧道工法在設備、風險考量、施工技術上差 異甚大，總工期的長短亦不同。為避免兩條隧道發進施工相互干擾，單圓潛盾隧 道第二條隧道初始掘進，須距離第一條隧道初始掘進後大約 50 m 才可開始施工
，而 DOT 潛盾隧道卻是同時掘進上下行線。於下一小節，本研究依據蒐集到兩 種工法之工期資料，進行分析比對。
6.1.1 單圓雙孔潛盾隧道工期評估
單圓潛盾隧道作業工班，國內多採 2 班制之方式日夜施工。廖銘洋(2010)統 計，國內潛盾隧道日曆天平均一天可掘進大約 7 m。依隧道初始或正式掘進、隧 道曲率半徑大小、隧道傾斜坡度、隧道直徑與深度、及遭遇地質狀況不同，造成 之掘進速度快慢亦不同，本論文僅以黏土及砂土地層之施工案例進行分析。如表 6.1，本節將依據所蒐集到之掘進潛盾隧道工期(日曆天)進行平均統整，收集案例 包括台北捷運中和線 CC275 標、CC276 標、CC277 標、南港線 CN257 標、蘆洲 線 CL700A 標、土城線 CD551 標及高雄捷運橘線 CO3 標之單圓潛盾隧道工期。
捷運潛盾隧道初期掘進段，平均一天推進大約 3.7 m，正式掘進段施工速率平均 約為 7.3 m/day，總掘進工率為 6.65 m/day，但分析資料僅 9 筆，可靠性較低。
CA450A 標潛盾隧道工程之初期掘進段即遭遇 4.9%的向下掘進陡坡，若採 用單圓雙孔潛盾施工，設計單位建議初始掘進直線段之施工速率為 2.5 m/day。
CA450A 標之正式掘進包含直線段及 r=280m 之曲線段施工，設計單位建議正式 掘進之施工速率為 6.5 m/day。
6.1.2 DOT 潛盾隧道工期評估
台灣首次採用 DOT 潛盾隧道工法，有關工期資料，本研究引用台北市政府 捷運工程局(2008)，於桃園機場聯外捷運 CA450A 標，設計時評估之工期資料進 行比較。日本潛盾隧道技術協會(2004)對不同直徑之 DOT 潛盾隧道直線段掘進 施工速率進行介紹，如表 6-2，表中初期掘進段之施工速率大約是正式掘進直線 段工率的一半。日本隧道協會(2004)建議，DOT 潛盾隧道於曲線段施工之工率較 慢，曲線段掘進工率可依直線段工率加以修正推算，其估算方式如式(6.1)：
Lc = α × Ls (6.1) 其中 Lc: 曲線段之掘進施工速率(m/day)，
Ls: 直線段之掘進施工速率(m/day) α: 修正係數 (如表 6-3)
表 6.3 所示之曲率半徑 r 與修正係數 α 之關係，可以畫為一圖，如圖 6-1。
圖中日本隧道協會建議之 α 與 r 呈階梯函數(step function)關係，在各階之間 α 值 呈現劇烈變化。本研究建議當曲率半徑 r 介於 60m 至 300m 之間，可採用圖 6-1 所示之連續曲線，決定不同曲率半徑下之修正係數 α。
依據日本隧道協會建議的表 6.2 及表 6.3，本研究建議可以圖 6.2 來估算不同 隧道直徑 2R 的 DOT 潛盾機，於不同曲率半徑 r 狀況下的施工速率。
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桃園機場聯外捷運 CA450A 標之 DOT 潛盾隧道施工，設計單位依據隧道直 徑、隧道曲率半徑、坡度、及每月工作日數等因素納入考量，求得初始掘進段及 正式掘進段之施工速率。
桃園機場聯外捷運 CA450A 標 DOT 潛盾隧道直徑 2R= 6.6 m，由圖 6.2 求得 隧道直線段施工速率 Ls = 6.0 m/day。因 CA450A 標最小曲率半徑為 280 m，由圖 6-1 可得曲線段掘進修正係數 α 為 0.8，將所求得之直線段施工速率 Ls = 6 m/day 與曲線段掘進修正係數 α = 0.8 代入(6.1)式，得到曲線段施工速率 Lc為 4.8 m/day
，再考量工作日一個月 25 天，則施工速率為 4 m/day (4.8 × 25/30 = 4 m/day)。但 因潛盾隧道施工後半段沒有曲率半徑 R = 280，設計單位總考量結果，正式掘進 施工速率 4.3 m/day。
CA450A 標隧道半徑 R = 6.6 m，由圖 6-2 可得初期掘進之施工速率為 3 m/day
，考量出發段即遇到 4.9%之向下陡坡，將施工速率乘上修正係數 0.8，可得初期 掘進施工速率為 2.4 m/day (3 × 0.8 = 2.4 m/day)，最後納入工作日考量，即可得設 計階段之初期掘進施工速率 2 m/day (2.5 × 25/30 = 2 m/day)。
表 6-4 為 CA450A 標 DOT 潛盾隧道台北三重段之出發段、正式掘進段、及 到達段之施工速率，表中將 DOT 潛盾隧道施工速率之預估值、實際值，與單圓 雙孔潛盾施工速率預估值進行比較，表中隧道全長為 1,580 m，以 DOT 工法施工 預估需施工 400 天，以傳統單圓雙孔隧道施工預估需要 323 天，由於 DOT 工法 施技術較為複雜，例如環片組立較為困難，因此施工工期較傳統單圓雙孔隧道為 長。於表 6-4，在已完成之 DOT 隧道中，60 m 長出發段之實測施工速率為 2.5 m/day，略高於設計工率 2.0 m/day。在 584 m 長已完工之正式掘進段隧道之施工 速率為 3.9 m/day，略低於設計之施工速率 4.3 m/day。本研究將表 6-4 之資料繪 製於圖 6-3 中，圖 6-3 顯示，於 2010 年 7 月本論文完成時(t = 177 day)，DOT 潛 盾隧道已完工之隧道長度 L = 644 m 略低於 DOT 潛盾隧道 t = 177 天之預估長度 L= 692 m。
6.2 工程費比較
單圓雙孔與 DOT 潛盾隧道之潛盾機、附屬設備、環片型式及人力成本等皆 不同，所需編列工程費的金額也不同。本研究引用台灣世曦顧問公司評估分析之 工程費，對兩種隧道工法施工之進尺費及總工程費進行比較。
6.2.1 潛盾隧道段進尺費比較
因台灣尚無 DOT 潛盾工法估價經驗，台灣世曦顧問公司依據具有 DOT 施 工經驗之日本五家營造廠，提供單圓雙孔及 DOT 潛盾工法之進尺費進行評估，
求得平均進尺費，如表 6-5。依據清水、西松、鹿島、大豐及大林組五家施工廠 商報價評估，單圓單孔潛盾隧道段之平均進尺費為 29.28 萬元/公尺，單圓雙孔潛 盾隧道平均進尺費為 58.56 萬元/公尺。表 6-5 亦列出五家承包商所列 DOT 潛盾 隧道段之各項目費用，五家承包商之平均進尺費為 84.93 萬元/公尺。由表 6-5 可 知，DOT 潛盾隧道工法之進尺費大約為單圓雙孔潛盾隧道工法進尺費的 1.45 倍，建造 DOT 潛盾隧道單位長度之工程費比建造傳統單圓雙孔隧道單位長度工 程費高出大約 45%。台北市捷運局(2008)的資料顯示，一台 DOT 潛盾機之平均 價格高達為 3.07 億元，大約佔隧道段工程費 13.47 億元的 23%，DOT 隧道襯砌 環片平均費用為 7.08 億元，佔隧道段工程費的 53%。昂貴的 DOT 潛盾機及複雜 的雙圓型襯砌環片製造及組立，乃是 DOT 潛盾隧道進尺費較高之主要原因。
台北市捷運局(2008)指出，依日本經驗，DOT 工程費約為單圓雙孔隧道工程 費用之 1.3 倍。CA450A 標因屬國內首次採用，經單價詳細分析，在施工勞務費 以日本人操作、環片相關配件進口及環片模組不考慮折舊等考量條件下，再參考 日本製造商之估價，DOT 施工費預算達 84.76 萬/m，約為單圓雙孔隧道不含聯 絡通道費用時之 1.5 倍。若單圓雙孔隧道包含聯絡通道施工費用 3.34 億元，則 DOT 隧道進尺費為傳統單圓雙孔隧道進尺費之 1.09 倍。
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6.2.2 潛盾隧道段總工程費比較
台灣世曦顧問公司(2008)將單圓雙孔及 DOT 潛盾隧道之工程費項目，分成 出土段、隧道段、通風豎井、鏡面地盤改良、連絡通道、橋墩托底、件物保護及 穿越補償費八項進行評估比較，如表 6-6。
單圓雙孔潛盾隧道總工程費為 190,740 萬元。其中，隧道段工程費為 89,316 萬元/公尺，佔總工程費 47%。若採用傳統單圓雙孔隧道，CA450A 標隧道工程 須於淡水河河床下設置三處聯絡通道，聯絡通道工程費用包括冰凍工法凍結費、
連絡通道鋼環片、臨時安全門、開挖及結構體之工程費、及四道隔壁(Bulkhead) 費用，聯絡通道工程費高達 33,379 萬元。
表 6.6 顯示，DOT 潛盾隧道總工程費為 195,535 萬元。其中，隧道段工程費 為 134,654 萬元，佔總工程費 69%，約為單圓雙孔潛盾隧道段工程費 89,316 萬元 的 1.5 倍。但是 DOT 潛盾隧道可免除在淡水河床下方設置三處聯絡通道之費用，
因此可省下 33,379 萬元。由單圓雙孔及 DOT 潛盾隧道工程總費比較，兩種工法 總工程費只差大約 2.5%。
第 七 章 結論與建議
本論文依據國內外潛盾隧道施工案例，探討 DOT 潛盾機施工時遭遇之滾轉 問題與控制方法、DOT 潛盾施工造成之地表沉陷槽、及 DOT 與單圓雙孔潛盾施 工工期與成本比較，獲得以下各項結論與建議。
7.1 結論
1. 依據日本隧道協會建議，DOT 曲線段曲率半徑 r 與工率修正係數 α 有階梯 函數關係，但是在各階之介面 α 值呈現劇烈變化。本研究建議當曲率半徑 r 介於 60m 至 300m 之間，可採用平滑連續曲線，決定不同曲率半徑下之施工 速率修正係數 α。
2. 依據桃園機場聯外捷運 CA450A 標 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，小於滾轉量的設計極限值 0.6 度，但施工 單位仍須依實際狀況修正潛盾機滾轉角度。控制滾轉角度的方法包含採用修 正千斤頂、超挖刀超挖、單側加載環片、盾撬頂出、控制螺運機出土量、自 環片內向外灌漿、及切刃盤反向旋轉七種方法。CA450A 標使用之滾轉修正 方法僅為切刃盤反向旋轉、環片灌漿、及超挖刀修正，其中又以切刃盤反向 旋轉最常被使用於微小角度滾轉之修正。
3. 本研究以疊加法及等面積法兩種方法，評估 DOT 潛盾施工造成之沉陷槽。
結果顯示，疊加法及等面積法求出之沉陷槽非常相近，評估沉陷槽與實測沉 陷槽之趨勢大致吻合。
4. DOT 潛盾隧道沉陷實測數據顯示，最大沉陷量皆偏離 DOT 隧道中間點，6
4. DOT 潛盾隧道沉陷實測數據顯示，最大沉陷量皆偏離 DOT 隧道中間點，6