視窗程式之計算驗證

程式經由視窗重整以及展示多筆資料，為確保斷面量測圖形展繪成果之正確 性，與姚逸瑜（2007）程式所輸出之結果相比較。圖 3.23 為姚逸瑜（2007）之 輸出結果，圖3.24、3.25、3.26 與 3.27 為修改後程式之斷面量測圖，可以得知 兩者之輸出結果相同，視窗程式之量測圖形展繪無誤。

表3.1 各斷面測量資料

水平角 垂直角

介紹 點號

度 分 秒 度 分 秒

斜距

（mm） 儀器高（m）

控制樁點 A-2 316 38 37 91 30 31 134268 1.588 控制樁點 LC9230 98 0 0 90 0 0 1 1.385

136 227 47 45 107 45 38 7623 137 227 47 44 100 54 30 7273 138 227 47 44 93 45 56 6980 139 227 47 44 86 20 0 6591 140 227 47 44 79 15 47 6349 141 227 47 44 72 7 54 6058 142 227 47 44 68 3 15 5924 143 227 47 44 55 10 41 5431 144 227 47 44 45 32 11 5230 斷面量測

點號

145 227 47 44 34 9 17 4950

控制樁點 A-2 330 40 36 91 24 10 124258 1.588 控制樁點 LC9240 98 0 0 90 0 0 1 1.455

161 242 8 32 110 7 37 7617 162 242 8 32 101 46 56 7339 163 242 8 32 93 19 42 6919 164 242 8 32 82 55 55 6546 165 242 8 32 70 19 49 6077 166 242 8 32 62 8 57 5766 167 242 8 32 48 11 49 5402 168 242 8 32 37 55 7 5116 169 242 8 32 27 13 26 5082 斷面量測

點號

表3.2 控制樁點資料

點號 縱座標 N（m） 橫座標 E（m） 高程Z

（m）

A 2573799.9610 288663.0170 367.7250 2 2573665.8300 288701.1220 383.6870 A-1 2573842.0484 288520.4215 372.4230 A-2 2573903.4244 288382.4120 375.3350 KS12 2573788.6890 288696.8940 372.8250 KS14 2573686.0910 288768.2080 370.6610 KS15 2573621.4410 288774.3580 371.1640 Q1 2573942.1618 288227.8483 379.7830 940528 2573983.4138 288070.0928 382.9030 LC9190 2573949.1936 288214.3106 380.0000 LC9200 2573946.7335 288224.0147 379.8860 LC9210 2573944.1889 288233.6739 379.5700 LC9220 2573941.6077 288243.3010 379.2810 LC9230 2573938.9570 288252.9779 378.9790 LC9240 2573936.2425 288262.6021 378.3760 LC9250 2573933.4329 288272.1839 377.9120 LC9260 2573930.5875 288281.7893 377.3780 LC9270 2573927.6710 288291.3681 377.2120 LC9280 2573924.6766 288300.8996 377.1630 LC9290 2573921.6226 288310.4258 376.9630 LC9300 2573918.5176 288319.9221 376.6680 LC9310 2573915.3944 288329.4202 376.3470 LC9320 2573912.2030 288338.8975 376.1040

LC9350 2573902.4799 288367.2770 375.8160 LC9360 2573899.1725 288376.7139 375.4640 LC9370 2573895.8674 288386.1477 375.2880 LC9380 2573892.5511 288395.5934 375.0160 LC9390 2573889.2378 288405.0325 374.9340 LC9400 2573885.9614 288414.4650 374.5380 LC9410 2573882.6374 288423.8916 374.2010 LC9420 2573879.3274 288433.3348 373.9860 LC9430 2573876.0164 288442.7736 373.9060

表3.3 中線各點資料 里程 中心 N（m） 中心 E（m） 高程

（m） 法線N（m） 法線 E（m）

9155 2573957.318 288180.267 379.02 2573976.824 288184.683 9160 2573956.206 288185.142 378.92 2573975.698 288189.622 9165 2573955.078 288190.013 378.82 2573974.554 288194.558 9170 2573953.933 288194.880 378.72 2573973.394 288199.491 9175 2573952.772 288199.744 378.62 2573972.218 288204.419 9180 2573951.595 288204.603 378.52 2573971.026 288209.343 9185 2573950.402 288209.459 378.42 2573969.817 288214.263 9190 2573949.193 288214.310 378.32 2573968.591 288219.180 9195 2573947.968 288219.158 378.22 2573967.349 288224.092 9200 2573946.726 288224.001 378.12 2573966.091 288229.000 9205 2573945.468 288228.840 378.02 2573964.817 288233.904 9210 2573944.194 288233.675 377.92 2573963.526 288238.803 9215 2573942.904 288238.506 377.82 2573962.219 288243.698 9220 2573941.598 288243.332 377.72 2573960.895 288248.589 9225 2573940.276 288248.154 377.62 2573959.555 288253.475 9230 2573938.938 288252.972 377.52 2573958.199 288258.357 9235 2573937.584 288257.785 377.42 2573956.827 288263.234 9240 2573936.213 288262.594 377.32 2573955.439 288268.107 9245 2573934.827 288267.398 377.22 2573954.034 288272.975 9250 2573933.425 288272.197 377.12 2573952.613 288277.838 9255 2573932.006 288276.992 377.02 2573951.175 288282.697 9260 2573930.572 288281.782 376.92 2573949.722 288287.551 9265 2573929.122 288286.567 376.82 2573948.252 288292.399

9280 2573924.676 288300.892 376.52 2573943.748 288306.915 9195 2573947.968 288219.158 378.22 2573967.349 288224.092 9200 2573946.726 288224.001 378.12 2573966.091 288229.000

圖3.1 斷面量測儀器架設在任一點示意圖

稜鏡站

觀測儀器站

斷面量測儀器站

已知點

任意點

已知點

稜鏡站

斷面量測儀器站

已知點

已知點

圖 3.3 斷面量測儀器為自由測站示意圖

圖3.4 Leica TCRM110 斷面量測儀器

稜鏡站1

斷面量測儀器站

稜鏡站2

已知點

已知點

自由測站點

圖3.5 隧道斷面量測照片（獅球嶺隧道）

基本資料

工程資料

斜距

儀高 垂直角

水平角

隧道內緣線 照準

斜距

儀高 垂直角

水平角

隧道內緣線 照準

圖3.7 斷面量測示意圖

控制樁 點

斷面量 測點號 水平角(度分秒) 垂直角(度分秒) 斜距(mm) 儀器高(m)

A

B

C

D

E G F

H

A,B,C,D,E,F = 三角點 A-B E-F = 測量基線

G,H = 洞口點 A

B

C

D

E G F

H

A,B,C,D,E,F = 三角點 A-B E-F = 測量基線

G,H = 洞口點

A,B,C,D,E,F = 三角點 A-B E-F = 測量基線

G,H = 洞口點

圖3.9 控制樁三角網測量示意圖

圖3.10 控制樁點資料

圖3.11 隧道中線與法線方向關係示意圖

里程 中心(N、E、Z) 法線(N、E)

圖3.13 資料庫內容

編號 標準斷面形式 標準斷面x y軸資料

工程基本資料 控制樁點資料 中線各點資料

斷面測量資料 資料預覽與確認

開挖斷面資料 斷面圖形展繪

資料報表

使用說明 程式主畫面

匯入

輸出

結束 開始

核心計算程序

後處理程序 前處理程序 匯入檔案xls檔

斷面圖形展繪 開挖斷面資料

資料報表 工程基本資料 原始量測資料 控制樁資料 中線資料

計算距離高差 計算測站夾角 計算未知點之 N、 E、Z

計算各斷面之 N、 E、Z

圖3.16 工程基本資料視窗（姚逸瑜，2007）

圖 3.17 控制樁點資料視窗（姚逸瑜，2007）

圖3.18 中線資料視窗（姚逸瑜，2007）

圖 3.19 斷面測量資料視窗（姚逸瑜，2007）

圖3.20 斷面圖形展繪視窗

圖 3.21 斷面土方計算視窗

圖3.22 資料報表視窗

圖3.24 本研究之斷面量測圖形展繪成果視窗（斷面 A-2，LC9190）

圖3.25 本研究之斷面量測圖形展繪成果視窗（斷面 A-2，LC9200）

圖3.26 本研究之斷面量測圖形展繪成果視窗（斷面 A-2，LC9220）

圖3.27 本研究之斷面量測圖形展繪成果視窗（斷面 A-2，LC9270）

第四章 實際隧道案例分析與應用

關於隧道斷面量測與土方計算分析之應用，本章採用玉長公路隧道新建工 程、湖山水庫南壩導水隧道工程以及汐止山岳鐵路隧道工程等實際隧道斷面量 測案例，帶入程式運作並展示程式運算成果，並展示Surfer 8 軟體之 3-D 圖形。

4.1 玉長公路隧道新建工程

4.1.1 工程概述

全國第五長的玉長隧道，是全台灣第一條橫越海岸山脈的山岳隧道。海岸 山脈位處於歐亞板塊的交界處，除了板塊活動頻繁外，地質狀況也極為複雜，

對於施作隧道工程是一大挑戰，也是玉長公路全線通車的關鍵工程。玉長公路 西起台九線玉里鎮安通橋附近，東迄台東縣長濱鄉白桑安，全長約十六公里（如 圖4.1 所示）。總經費計新台幣二十七億七千餘萬元，開工的新建隧道工程，全 長2,660 公尺，設計為單孔雙車道，淨寬 10 公尺、高 4.6 公尺，隧道內左右兩 側各設置二處避車道。

新闢橫貫東海岸山脈公路後，由花蓮縣玉里鎮至台東縣長濱鄉，交通時程 可由原本的2 小時，大幅縮短為 30 分鐘，效益甚大。玉長公路可縮短玉里至長 濱交通時間，以加速花東縱谷台 9 線與東海岸地區台 11 線之聯繫，俾促進兩 地區社會經濟之發展及交流，並可帶動觀光資源之開發。

4.1.2 隧道斷面量測基本資料

隧道斷面量測圖之建立，需包含控制樁點資料、隧道中線各點資料以及隧 道標準設計斷面，再將隧道斷面測量所得之數據資料，匯入微軟 Excel 依照本研

（二） 隧道中線各點資料，如附錄 A，附表 2 所示。

（三） 隧道斷面測量資料，如附錄 A，附表 3 所示。

（四） 依支撐形式建立之標準斷面，如附錄 A，附表 4 所示。

4.1.3 應用隧道斷面量測視窗程式之分析結果

視窗程式執行後先進入開始畫面（如圖 4.2 所示），執行後進入主要視窗，

選擇匯入資料匯入玉長整合資料（如圖4.3 所示），以及設計斷面圖形如圖 4.4、

圖4.5、圖 4.6、圖 4.7、圖 4.8 與圖 4.9，即可展示隧道斷面圖形展繪，並可選擇 其他斷面展示（如圖4.10 與圖 4.11 所示）。

在程式主要視窗點選斷面土方計算，可得知開挖線之定義與面積計算值，施 工所開挖之面積為87 平方公尺；而設計斷面土方為 82 平方公尺，相較之下數 量多了5 平方公尺（如圖 4.12 與圖 4.13 所示），顯示此斷面施工控制良好。

4.1.4 Surfer 8 軟體繪圖結果

本研究使用 Surfer 8 軟體來展現隧道 3-D 圖。首先將隧道測量資料轉換為 Surfer 8 可讀取之 grd 檔（如圖 4.14 與圖 4.15 所示），再來回到軟體主畫面之後 選取右邊的3-D Surface 可選取轉換後的 grd 檔（如圖 4.16 所示），即可以繪製 出3-D 圖形（如圖 4.17 所示）。