國立交通大學
土木工程研究所
碩士論文
雙圓型潛盾隧道案例研究-以機場捷運
台北三重段為例
Double-O-Tube Shield Tunneling in Taipei Basin
for Airport Access MRT
研究生 : 徐育芬
指導教授 : 方永壽 博士
雙圓型潛盾隧道案例研究-以機場捷運
台北三重段為例
Double-O-Tube Shield Tunneling in Taipei Basin
for Airport Access MRT
研究生：徐育芬 Student：Yu-Fen Shiu
指導教授：方永壽 博士 Advisor：Dr. Yung-Show Fang
國 立 交 通 大 學
土 木 工 程 研 究 所
碩士論文
A Thesis
Submitted to the Department of Civil Engineering
College of Engineering
National Chiao Tung University
in Partial Fulfillment of the Requirements
for the Degree of
Master of Engineering
in
Civil Engineering
July 2010
Hsinchu, Taiwan, Republic of China
i
雙圓型潛盾隧道案例研究-
以機場捷運台北三重段為例
研究生：徐育芬 指導教授：方永壽 博士 國立交通大學土木工程研究所摘要
本論文依據桃園國際機場捷運台北三重段 CA450A 標 DOT 潛盾隧道施工案 例，探討 DOT 潛盾機施工遭遇之問題及解決方法。本研究探討主題包含滾轉問 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，並獲得以下各項結論與建議。 1. 施工之實測數據顯示，DOT 潛盾機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。CA450A 標使用之滾轉修正方法包含：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修 正微小角度滾轉之修正。 2. 本研究建議以疊加法及等面積法兩種經驗方法，預估 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，預估沉陷槽 與實測沉陷槽之趨勢大致吻合。 3. 國內外沉陷實測數據顯示，沉陷槽之最大沉陷量皆偏離 DOT 隧道中間點，6 個監測斷面測得最大沉陷量介於 12 mm~34 mm 之間，DOT 施工引致之地盤 漏失率範圍為 0.23 %~1.19 %之間，平均值為 0.76 %。 4. 於出發段 DOT 潛盾隧道之預估施工速率，為 2.0 m/day，而實測結果為 2.5m/day，較預估施工速率快 25%。於正式掘進段預估施工速率為 4.3 m/day，實際施工速率為 3.9 m/day。5. 依設計單位評估，DOT 潛盾隧道進尺費為 84.93 萬元/公尺，單圓雙孔潛盾 隧道進尺費為 58.56 萬元/公尺，昂貴的 DOT 潛盾機造價與複雜雙圓環片製 造及組裝費用，為 DOT 潛盾隧道進尺費昂貴之主要原因。 6. 雖然 DOT 隧道段施工費用比單圓雙孔隧道者高出 4.5 億元，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 3.3 億元。考量總工程 費，DOT 潛盾隧道總工程費為 19.6 億元，單圓雙孔潛盾隧道總工程費 19.1 億元，兩種工法總工程費僅差大約 2.5%。 關鍵字：工期、工程費、沉陷、滾轉、隧道、雙圓型潛盾、疊加法
iii
Double-O-Tube Shield Tunneling
in Taipei Basin for Airport Access MRT
Student：Yu-Fen Shiu Advisor：Dr. Yung-Show Fang
Institute of Civil Engineering National Chiao Tung University
ABSTRACT
Based on the construction of Taoyuan International Airport access MRT with the Double-O-Tube (DOT) shield tunneling method, this thesis studies the difficulties encountered during construction. Major difficulties discussed included: rolling of the shield machine, ground settlement due to tunneling, and speed and cost of DOT shield tunneling. Based on this study, the following conclusions are made.
1. Field data indicated that the maximum rolling angle was 0.38o, which was less than the limiting design rolling angle of 0.6o. The measures adopted by the contractor to correct the rolling angle included: reverse rotation of the cutter disc, grouting through holes on lining segments, and overcut of ground with the copy cutter. The reverse rotation of the cutter disc was use most often to correct the rolling angle.
2. The superposition method and the equal-area method were proposed to estimate the ground settlement due to DOT shield tunneling. It was found that the
settlement troughs determined with the two methods were similar. The estimated settlement trough was in fairly good agreement with the measured settlement data.
3. The maximum ground settlements measured at six different sections varied from 12 to 34 mm. The ground loss due to DOT shield tunneling varied form 0.23 to 1.19%. The average ground loss was 0.76%.
4. In the departure section, the estimated speed of DOT excavation was 2.0 m/day. The measured speed of excavation was 2.5 m/day, which was 25% faster than the estimated speed. In the normal excavation section, the estimated speed of
excavation was 4.3 m/day, and the measured speed was 3.9 m/day.
5. Based on the calculation of the Detail Design Consultant, the construction cost for the DOT tunnel is NTD 849,300 dollar/m. The construction cost for the traditional circular-section twin-tube shield tunnels is NTD 585,600 dollar/m. The DOT shield tunnel was more expensive to build mainly because the expensive DOT shield machine, and the complex DOT ring manufacture and assembly.
6. Although the total cost for the DOT shield tunnel was NTD 450,000,000 higher than that for the circular-section twin-tube shield tunnels. However, with the DOT shield tunnel, the cost NTD 330,000,000 dollars to construct three cross-passages under the Danshuei River could be avoided. Consider the total cost of lot CA450A, the total cost with a DOT shield tunnel is NTD 1,960,000,000 dollars, and the total cost with traditional shield tunnels is NTD 1,910,000,000 dollars. With the two tunneling methods, the difference in total cost is only 2.5%.
Keywords: Duration, construction cost, Settlement, Rolling, Tunnel,Double-O-tube
v
誌 謝
本論文之完成，首先要感謝吾師 方永壽博士平日之悉心教導。無論在研究 方向或治學態度上，均給予諸多的指導及關懷，在此致上萬分之謝意。同時並感 謝潘以文老師、廖志中老師、黃安斌老師、林志平老師及單信瑜老師於在學期間 所給與之指導及協助。 在論文之撰寫過程中，尚須感謝台灣世曦工程顧問股份有限公司、達欣/清 水營造工程股份有限公司、三聯科技股份有限公司提供相關珍貴之施工及監測資 料，使本研究能夠順利進行。研究期間，台北市捷運工程局北工處土木第六工務 所易永輝主任、陳建旭工程師，台灣世曦工程顧問公司林恆次工程師、陳景功工 程師，達欣/清水營造莊澤民經理、周祿卿工程師、梁志聰工程師，榮民工程股 份有限公司廖銘洋主任等人，熱心提供相關資料與協助，特此一倂致謝。 口試期間，承蒙國立中央大學張惠文教授與中原大學馮道偉教授給予諸多寶 貴的建議與指正，使本論文更加完整，特在此致上最深的謝意。 研究期間，感謝林卓民同學、陳威廷同學在論文上給予諸多意見與鼓勵，讓 我能堅持到最後一刻。以及黃閔邑學弟、黃亭淵學弟及陳冠宇學弟的熱心協助、 義氣相挺，在此致上萬分的謝意。 另外，感謝同學陳培旼、黃秉濬、張子奕、江志鵬、方韻喬、蔡士銘於繪圖 軟體及資料搜尋上的幫助，協助我論文順利完成。 最後，感謝在研究所階段一路支持我的家人、男友和所有關心我的親朋好 友。特別謝謝一路栽培我到大的爸爸徐朝鐘，因為有他，才能讓我有今日的表現， 願將此份榮耀與喜悅分享給我最愛的家人和所有關心我的朋友。目錄
摘要………...……..i 誌謝 ... …………v 目錄 ... vi 表目錄 ... ix 圖目錄 ... x 附錄………. xiii 符號說明... xiv 第一章 緒論………..1 1.1 前言……….1 1.2 研究動機與目的……….1 1.3 論文組織……….2 第二章 文獻回顧………..4 2.1 DOT 潛盾隧道工法之沿革……….…4 2.2 DOT 潛盾隧道工法施工原理……….5 2.3 DOT 潛盾機型式……….5 2.4 DOT 潛盾機構造……….6 2.5 DOT 環片構造……….7 2.6 DOT 環片組裝順序……….8 2.7 DOT 潛盾隧道施工造成之滾轉……….8 2.8 潛盾隧道施工引致地盤沉陷之原因………...10 2.8.1 盾尾間隙閉合………11 2.8.2 襯砌變形………11 2.8.3 開挖面應力的改變………11vii 2.8.4 黏土層產生的壓密沉陷………....12 2.8.5 曲線段掘進造成超挖………....12 2.8.6 地下水位變化 ………..12 2.9 潛盾隧道施工引致地盤變位之估算………...…12 2.9.1 單圓潛盾隧道引致地表沉陷量之估算………13 2.9.2 Peck-Fujita 經驗式預估平行雙隧道引致之地表沉陷……….14 2.9.3 Peck 經驗式模擬 DOT 潛盾隧道沉陷槽………..16 第三章 國外 DOT 潛盾隧道施工案例………..17 3.1 日本有明北地區供給管共同管道建設工程………17 3.1.1 工程概述………17 3.1.2 地質概況………18 3.1.3 選擇 DOT 潛盾工法之原因………..…18 3.1.4 潛盾機介紹………19 3.2 上海軌道交通八號線 DOT 潛盾隧道工程……….19 3.2.1 工程概述………19 3.2.2 地質概況………20 3.2.3 潛盾機介紹………20 3.2.4 潛盾機滾轉實測分析………21 第四章 桃園機場聯外捷運 DOT 潛盾隧道台北三重段工程案例………..22 4.1 工程概述………...22 4.2 地質概況………...23 4.3 潛盾機介紹………...23 4.4 施工遭遇之困難及解決方法………...24 4.4.1 滾轉實測分析………24 4.4.2 流木處理對策………25 4.4.3 環片組裝遭遇之困難……….26
4.4.4 地盤沉陷處理對策………26 4.5 風險成本評估……… ……….28 第五章 以經驗方法評估 DOT 潛盾隧道施工引致之沉陷槽………..29 5.1 以疊加法評估 DOT 潛盾隧道沉陷槽……….29 5.1.1 實際案例疊加法沉陷評估………30 5.2 以等面積單圓隧道評估 DOT 潛盾隧道沉陷槽……….31 5.2.1 實際案例等面積法沉陷評估………31 5.3 模擬結果………32 第六章 單圓雙孔與 DOT 潛盾隧道工期與成本比較………..35 6.1 工期比較………35 6.1.1 單圓雙孔潛盾隧道工期評估……….35 6.1.2 DOT 潛盾隧道工期評估………36 6.2 工程費比較………38 6.2.1 潛盾隧道段進尺費比較……….38 6.2.2 潛盾隧道段總工程費比較……….39 第七章 結論與建議………40 7.1 結論………...40 7.2 建議………...42 參考文獻………..43 表………..48 圖………..58 附錄………..92
ix
表目錄
表 2-1 潛盾隧道工法比較表………..………..48 表 2-2 單圓與 DOT 潛盾隧道環片比較表………..49 表 2-3 沉陷槽寬度（i/R）與隧道中心軸深度（Z/2R）關係式之 k、n 值………49 表 3-1 DOT 潛盾隧道工法案例表………...50 表 3-2 東京都有名北地區 DOT 潛盾隧道施工地層性質………….………..53 表 3-3 上海軌道交通八號線工程翔殷路站至黃興綠地站土層工程特性………53 表 6-1 捷運單圓潛盾隧道平均掘進施工速率………54 表 6-2 DOT 潛盾隧道工法於直線段之施工速率………...54 表 6-3 DOT 潛盾隧道工法於曲線段之工率修正係數………...55 表 6-4 CA450A 標 DOT 與單圓潛盾工法預估工期比較………55 表 6-5 單圓雙孔及 DOT 潛盾隧道進尺費估價………..………..56 表 6.6 單圓雙孔及 DOT 潛盾隧道施工總工程費比較……….57圖目錄
圖 2-1 DOT 潛盾隧道與單圓單線及單圓雙線潛盾隧道示意圖………...………58
圖 2-2 DOT 潛盾機切刃盤配置示意圖………...58
圖 2-3 Schematic diagram of shield.……….59
圖 2-4 (a)為 X 型中折裝置示意圖 (b)為 V 型中折裝置示意圖……….60 圖 2-5 DOT 潛盾機之環片組立設備………...…60 圖 2-6 DOT 潛盾機之切刃盤………...61 圖 2-7 DOT 潛盾機之螺運機設備………...61 圖 2-8 DOT 潛盾機之真圓保持器設備………...62 圖 2-9 DOT 潛盾機千斤頂………...62 圖 2-10 DOT 潛盾隧道使用之襯砌環片……….63 圖 2-11 DOT 潛盾隧道環片錯縫拼裝圖………..…63 圖 2-12 DOT 潛盾隧道環片銜接之短直螺栓和預埋構件……….64 圖 2-13 DOT 潛盾隧道環片與預埋構件安裝示意圖……….64 圖 2-14 DOT 潛盾隧道環片組裝順序圖……….…65 圖 2-15 DOT 潛盾隧道滾轉造成之軸線偏差示意圖……….66 圖 2-16 DOT 潛盾隧道修正千斤頂圖示……….66 圖 2-17 DOT 潛盾隧道以修正千斤頂及單側加載環片修正 DOT 潛盾機滾轉…67 圖 2-18 DOT 潛盾隧道以超挖刀修正滾轉……….67 圖 2-19 DOT 潛盾隧道以盾撬修正滾轉……….…68 圖 2-20 DOT 潛盾隧道以環片灌漿修正滾轉……….…68 圖 2-21 以誤差函數（常態分佈曲線）模擬地表沉陷槽……….…69 圖 2-22 不同土層下沉陷槽寬徑比（i/R）與隧道深徑比（Z/2R）關係圖…………69 圖 2-23 地下水以下砂質地盤潛盾施工引致之地表沉陷槽………..…70
xi 圖 2-24 軟弱土層隧道施工後所引致之土壤塑性範圍………..70 圖 2-25 隧道周圍土壤塑性區最大水平寬度對隧道直徑比(b/2R)與深度半徑 比(z/2R)之關係………71 圖 2-26 兩單圓潛盾隧道獨立引致之沉陷槽………..………....71 圖 2-27 以兩個相交之單圓潛盾隧道疊加模擬 DOT 隧道引致之地表沉陷…….72 圖 2-28 以等面積單圓潛盾隧道模擬 DOT 隧道造成之地表沉陷槽…………...72 圖 3-1 東京都有明北地區供給管共同管道建設工程使用之大直徑 DOT 潛..73 圖 3-2 東京都有明北地區供給管共同管道建設工程 DOT 潛盾隧道路線圖….73 圖 3-3 東京都有明北地區供給管共同管道新建工程地質剖面圖.………...74 圖 3-4 上海軌道交通八號線工程翔殷路站至黃興綠地站地質剖面圖…………74 圖 3-5 上海軌道交通八號線翔殷路站至黃興綠地站 DOT 潛盾機滾轉角度...…75 圖 4-1 桃園國際機場聯外捷運系統路線圖………76 圖 4-2 桃園機場聯外捷運 CA450A 標 DOT 潛盾隧道出發端隧道口…………..76 圖 4-3 桃園機場聯外捷運 CA450A 標 DOT 潛盾隧道圖示………..77 圖 4-4 桃園機場聯外捷運 CA450A 標三重台北段路線圖………77 圖 4-5 CA450A 標 DOT 潛盾隧道施工地質剖面圖……….78 圖 4-6 CA450A 標 DOT 潛盾機切刃盤配置圖示……….………...79 圖 4-7 CA450A 標 DOT 潛盾機同步背填灌漿孔...…….………..….79 圖 4-8 CA450A 標潛盾隧道環片配置圖……….……….80 圖 4-9 CA450A 標之 DOT 潛盾機滾轉角度實測分析………80 圖 4-10 CA450A 標 DOT 潛盾隧道環片內向外灌漿圖…………..……….81 圖 4-11 CA450A 標 DOT 潛盾機切刃盤上切刃齒圖示.….………...81 圖 4-12 CA450A 標 DOT 潛盾隧道流木處理設備……….82 圖 4-13 CA450A 標 DOT 潛盾隧道流木特殊處理設備……….82 圖 4-14 CA450A 標 DOT 潛盾機掘進過程中遭遇之流木……….83 圖 5-1 兩獨立單圓潛盾隧道引致之地表沉陷槽………84
圖 5-2 DOT 潛盾施工造成之單位長度沉陷槽體積………...84 圖 5-3 疊加法估計 DOT 隧道引致之地表沉陷槽………...85 圖 5-4 上海軌道交通六號線第九標工程第 100 環沉陷槽……….85 圖 5-5 等面積法估計 DOT 隧道施工造成之地表沉陷槽…………..…………...86 圖 5-6 DOT 潛盾隧道面積計算之圖示………...86 圖 5-7 東京都有明北地區共同管道 DOT 潛盾隧道造成之沉陷槽………...87 圖 5-8 上海軌道交通八號線翔殷路站至黃興綠地站第 80 環沉陷槽…………...87 圖 5-9 上海軌道交通八號線翔殷路站至黃興綠地站第 460 環沉陷槽……….…88 圖 5-10 上海軌道交通六號線第九標工程第 130 環沉陷槽………...88 圖 5-11 桃園機場聯外捷運 CA450A 標 DOT 潛盾隧道造成之沉陷槽………….89 圖 6-1 曲率半徑與修正係數之關係………90 圖 6-2 DOT 潛盾隧道直徑及曲率半徑與施工速率關係圖………...90 圖 6-3 桃園機場聯外捷運 CA450 標潛盾隧道工法工期與隧道長度關係圖……91
xiii
附錄
符 號 說 明
b：隧道起拱線旁水平方向之塑性區寬度(m) Gl：地盤漏失率(%) i ：沉陷槽寬度參數 i/R：沉陷槽寬徑比 Lc：曲線段掘進施工速率(m/day) Ls：直線段掘進施工速率(m/day) R：隧道半徑(m) r：曲率半徑(m) ( ) S y ：隧道中心線水平距離為 y 處之地表沉陷量(mm) max S ：隧道中心線上方之最大地表沉陷量(mm) Vs：單位長度之地表沉陷槽體積(m3/m) Vt：單位長度之隧道體積(m3/m) y ：測點至隧道中心線之水平距離(m) Z：隧道中心線深度(m) Z/R：隧道之深度半徑比 Z/2R：隧道深徑比 θ：潛盾機滾轉角度 α：不同曲率半徑之施工速率修正係數1
第 一 章
緒 論
1.1 前言
在經濟快速成長下，都會區人口集中、交通繁忙、作業空間狹小，潛盾隧道 施工已成為地下構築隧道之主流。隨著地下化空間越來越小，潛盾隧道施工由原 來的單圓技術發展至雙圓(Double O Tube)，簡稱 DOT 潛盾隧道。為了減小地下開挖面積、降低周邊建物影響、縮短工期等，日本於 1989 年 發明了 DOT 潛盾隧道工法。其工法發展至今約二十年，成功完成 19 個案例，包 括日本 13 個、大陸 6 個。於 2009 年，台灣首次引進 DOT 工法，於桃園國際機 場聯外捷運系統隧道施工。 桃園國際機場聯外捷運系統建設計畫，與「台北地區捷運系統」及「台灣高 速鐵路」系統聯結。正在進行之桃園國際機場聯外捷運系統建設計畫台北三重段 「CA450A 標工程」，為國內首宗 DOT 潛盾隧道施工案例。該標工程之隧道段穿 越淡水河河床、兩側堤防、及環快高架橋基礎，需考慮在淡水河底施作隧道逃生 安全需求之連絡通道，三處連絡通道之工程費昂貴，故設計單位建議採用 DOT 潛盾隧道工法施工。
1.2 研究動機與目的
桃園機場聯外捷運 CA450A 標為國內首次使用 DOT 潛盾隧道工法之案例， 國內對此工法之設計與施工較為陌生，相關資料較為缺乏，故本研究對 DOT 潛 盾隧道進行研究探討。 本論文著重探討 DOT 潛盾工法遭遇之問題與解決對策，例如 DOT 潛盾機 開挖掘進時之盾身滾轉、潛盾機遭遇流木問題、DOT 潛盾施工造成之沉陷槽評估、及 DOT 施工工期、成本與單圓雙孔潛盾隧道比較。針對上述研究主題，本 研究蒐集國內外資料與文獻，並藉由至 CA450A 標工地參訪拍照、及訪談設計 單位台灣世曦顧問公司及承包商達欣/清水建設之工程人員，獲得豐富的 DOT 相 關資訊。 DOT 潛盾機施工過程中，由於潛盾機周圍土體不均勻、於曲線段施工、機 體本身構造差異、及施工技術欠佳，皆可能造成盾身滾轉(rolling)問題，將會影 響隧道斷面施工品質。本研究利用桃園機場聯外捷運 CA450A 標現地資料，報 告實測之 DOT 潛盾機滾轉角度，並於論文中敘述實際控制滾轉角度之方法。針 對台灣首次使用 DOT 工法，本研究對於施工遭遇之困難，例如環片組裝之難處 及對策，依實際訪談結果，於論文中報告。
本研究蒐集國內外 DOT 施工造成沉陷之資料，建議以 Fang et al.(1994)提出 之沉陷疊加方法、及張統立(2007)提出之等面積單圓隧道方法，推估 DOT 施工 引致之地表沉陷槽，以上述經驗方法求出沉陷槽及地盤漏失之範圍，以供日後設 計及施工參考。 最後，從實用角度考量，本研究引用台灣世曦顧問公司設計階段之資料比較 DOT 潛盾與單圓雙孔潛盾隧道之工期與成本，進行分析，供業主及設計單位參 考。
1.3 論文組織
本論文共分七章。第一章為緒論。第二章為文獻回顧，蒐集 DOT 潛盾隧道 工法沿革、DOT 潛盾機與環片構造、隧道施工造成之潛盾機滾轉及地表沉陷之 相關文獻。第三章為國外 DOT 潛盾隧道施工案例介紹，本論文介紹日本東京都 有明北地區 DOT 共同管道建設工程及上海軌道交通八號線 DOT 潛盾隧道工程。 第四章介紹桃園國際機場聯外捷運台北三重段 DOT 潛盾隧道工程案例，說明施 工遭遇之困難及解決方案。第五章介紹 2 種經驗方法，評估 DOT 潛盾隧道施工3
引致之沉陷槽。第六章探討單圓雙孔與 DOT 潛盾隧道施工工期與成本比較。第 七章則為結論與建議。
第 二 章
文 獻 回 顧
本章將對 DOT 潛盾隧道工法之沿革、施工原理、潛盾機型式、潛盾機與環 片構造、環片組裝順序、DOT 潛盾隧道施工造成之滾轉與解決方案、及 DOT 潛 盾隧道施工造成之地表沉陷等相關文獻加以說明。DOT 潛盾隧道施工造成的滾 轉問題可能影響隧道線型，是工程考量的重要因素。而施工引致之地表沉陷對鄰 近地表結構物、結構基礎及地下管線等造成潛在威脅。因此本章將對單圓潛盾隧 道引致地表沉陷之原因及 Peck 地表沉陷預估經驗式加以介紹，並於本論文第五 章引用 Peck 經驗式預估 DOT 潛盾隧道施工造成之地表沉陷。2.1 DOT 潛盾隧道工法之沿革
潛盾工法於西元 1818 年由法國人 Brunnel 首先取得發明專利，於 1825 年英 國倫敦泰晤士河底雙線隧道工程，正式啟用人類有始以來的第一部矩形潛盾機。 而隨後於 1869 年，英國人 Greathead 等採用其所發明之圓形斷面潛盾機、鐵鑄 弓形支堡及壓氣工法，成功地完成泰晤士河第二條河底鐵路隧道工程，奠定今日 單圓潛盾工法之基礎。國內於民國 65 年由蔡茂生引進潛盾工法以來，迄今已逾 34 年，所使用之潛盾機型式包括開放型手挖式潛盾機、機械式、泥水加壓式及 土壓平衡式潛盾機，對單圓潛盾隧道技術已累積了不少經驗。 隨著地下化空間越來越小，潛盾隧道施工由原來的單圓技術發展至雙圓潛 盾隧道，DOT 潛盾隧道可有效減少地下開挖面積。如圖 2-1 為 DOT 潛盾隧道、 單圓單線(Single-tube single-track)潛盾隧道與單圓雙線(Single-tube double-track) 潛盾隧道之示意圖。表 2-1 為日本潛盾工法技術協會介紹三種工法之差異性比 較，表中顯示，地下開挖面積以 DOT 潛盾隧道最小，開挖寬度以單圓雙線及5 較淺，成本則是 DOT 潛盾隧道最為便宜。根據上述結果，顯示 DOT 潛盾工法 較為優越之施工方法。 DOT 潛盾工法 1987 年於日本取得專利，石川島重工業株式會社(IHI)製造 世界上第一部 DOT 加泥土壓平衡式潛盾機，此台 DOT 潛盾機於 1991 年成功 被應用在日本廣島 54 號國道系統工程建設。於 2002 年中國上海首次使用 DOT 潛盾隧道工法於上海軌道交通 M8 線，成為世界上第二個使用 DOT 潛盾隧道 工法施工的國家。我國於 2009 年引進 DOT 工法興建桃園機場聯外捷運台北三 重段工程，目前工程仍在進行中。至今，DOT 潛盾隧道工程已成功完成 19 個 案例，我國是全世界第三個使用 DOT 潛盾隧道工法的國家。
2.2 DOT 潛盾隧道工法施工原理
DOT 工法為潛盾機同一開挖平面上，安裝兩個 6 輻之切刃盤，輻條形切刃 盤交會處 6 組輻條像齒輪相互吻合、不互相影響，如圖 2-2。潛盾機掘進時 2 個 切刃盤旋轉方向相反、旋轉速度相同，由操作員同步控制。DOT 潛盾工法施工 原理與一般潛盾工法相同，為利用一較隧道外徑稍大、可向前移動之雙圓形鋼套 筒（即潛盾機）於土層中挖掘前進，在設置永久襯砌(環片)前，利用盾殼支撐隧 道洞口地盤。環片脫離潛盾機後，環片支撐地盤外在壓力，並以環片提供潛盾機 向前推進之反力，逐步完成潛盾隧道之構築。2.3 DOT 潛盾機型式
傳統潛盾機形式從開放式發展至密閉式，密閉式潛盾機（Closed shield）包 括土壓平衡式潛盾機（Earth pressure balance shield，EPB shield）、加泥土壓平衡 式潛盾機（Muddy soil pressure balance shield）與泥水式潛盾機（Slurry shield）。至目前為止，曾被使用的 20 台 DOT 潛盾機，皆為加泥土壓平衡式潛盾機。 此類潛盾機前方設一密閉式土艙，潛盾機掘進時，土砂經切刃盤之取土口進入土
艙，在土艙內注入作泥材，以攪拌器將土渣和作泥材拌合，使其具有流動性，拌 合後之土砂充滿貫穿隔鈑，連接土艙及機體內部之螺運機(screw conveyor)。當潛 盾機掘進時，藉控制螺運機旋轉之排土速度控制土艙內之泥土壓力，並以土艙壓 力平衡開挖面之土壓及水壓。DOT 潛盾機左右切刃盤共用一個排土土艙，但為 提高排土能力，確保切削面左右土壓力平衡及穩定，於橫向雙圓潛盾機左右各設 一套螺運機排土設備。
2.4 DOT潛盾機構造
目前DOT潛盾機製造商有三間，分別為日本的石川島重工業株式會社 (Ishikawajima-Harima Heavy Industries , IHI)、三菱重工業株式會社(MitsubishiHeavy Industries , MHI)、及川崎重工業株式會社(Kawasaki Heavy Industries , KHI)
。DOT潛盾機依據施工條件、土質條件做為設計考量，以下對DOT潛盾機之構 造及設備進行介紹。 1. 潛盾機本體 潛盾機型式為橫連式雙圓型斷面，潛盾千斤頂設置於盾殼鋼板內側。盾尾封 圈為三段式，內側兩段可更換，用於防止土體或水流入潛盾機內部，影響潛 盾機作業。 土艙隔板上設有土壓計以及加泥材注入口，在土艙隔板上方設置 人員進出口及作業空間。另外，潛盾機有裝配滾轉修正裝置及保持環片不變 形之真圓保持裝置，如圖2-3。 2. 中折裝置 為急曲線施工所設置之中折裝置，如圖2-4，依機構分為X型中折式及V型中 折式，左右及上下傾斜角度依不同工程而有不同設計。 3. 環片組立設備 分為單臂旋回式及門型式組立機，單臂旋回式組立機於潛盾機左右圓各一部， 門型式組立機只設置於潛盾機一側，如圖2-5。
7 4. 切刃盤 左右各設置一組切刃盤，一切刃盤為六支輪輻組成，其中兩支為輔助輪輻。 兩切刃盤依相同速度、反方向同步控制，使其運轉時不干涉，切刃盤可正反 方向迴轉，如圖2-6。左右切刃盤各設置兩副超挖刀，其中一副備用。超挖刀 用途有兩方面，一為曲線段施工時一側需以超挖刀超挖，以利潛盾機前進； 二為滾轉時調整潛盾機方向。 5. 螺運機 左右各設置一部螺運機，可將切刃盤及螺運機內部之土砂同時作充填及排土， 如圖2-7。最大容許通過粒徑依不同工程有不同設計。 6. 環片真圓保持器 於潛盾機後部作業台上設置左右各一組真圓保持器，用於保持環片之真圓度， 於環片脫離盾殼時、尚未同步背填灌漿前，以真圓保持器保持環片圓形，如 圖2-8。 7. 同步背填灌漿設備 為控制盾尾間隙所造成之沉陷量而設置同步背填灌孔，通常設於海鷗部上方 兩處，及海鷗部下方一處，灌漿量和灌漿壓力依不同工程有不同規範。 8. 潛盾機千斤頂 佈設於潛盾機盾首雙圓外周，數量及推力依不同工程設計而定，千斤頂可各 別使用，調整水平及軸向位置，其中有修正千斤頂可用於滾轉修正，如圖2-9。
2.5 DOT 環片構造
DOT 與一般傳統潛盾隧道之環片不同，DOT 潛盾隧道每一環由 11 片環片組 成，包括 A、B、C、D 四種類型環片，如圖 2-10。圓形襯砌部份由 8 片 A 型環 片組成，兩圓交接處上下設置 1 片 B 型(大海鷗)及 1 片 C 型(小海鷗)環片，中間 柱由 1 片 D 型環片分隔上下行線隧道。組合襯砌環片時，兩環間之 B 型及 C 型
環片上下交錯排列，見圖 2-11，如此錯縫拼裝環片可避免弱面連續並增加隧道襯 砌勁度。常用之 DOT 環片寬度為 1.2 m，厚度為 300 mm。DOT 潛盾隧道環片之 環與環間，由一個孔的預埋構件以短直螺栓連接，如圖 2-12a，片與片間由三個 孔的預埋構件以短直螺栓連接，如圖 2-12b。DOT 潛盾隧道環片與預埋構件示意 如圖 2-13。單圓潛盾隧道環片形狀分為 A、B、K 型，以弧形螺栓連接環片，一 般環片寬度為 1.0 m、厚度為 250 mm。兩者隧道環片比較，參閱表 2-2。
2.6 DOT 環片組裝順序
DOT 潛盾隧道環片組裝順序如圖 2-14 所示，由雙圓交界處之下方海鷗部 C 型(或 B 型)環片吊放至正確位置後，於 C 型環片左右同步組裝 A 型環片，A 型 環片組裝完成後，以 B 型(或 C 型)環片吊放於雙圓交界處之上方海鷗部，最後插 入 D 型環片。D 型環片尚未組裝前，A、B、C 型環片間之螺栓不可以鎖死，預 留彈性空間以便插入最後一片 D 型環片，B、C 環片採錯縫拼裝。若第一環以 C 環片設置於雙圓交界處下方，則第二環此處以 B 型環片設置，如此 B 型與 C 型 環片交錯，可避免弱面連續，增加環片勁度。2.7 DOT 潛盾隧道施工造成之滾轉
DOT 潛盾機施工，對平面及高程軸線控制措施與單圓隧道者相似，兩者之 間最大差異在於潛盾機滾轉控制技術。單圓潛盾隧道發生滾轉時，不會對隧道斷 面造成直接影響，但雙圓潛盾隧道一但發生滾轉(如圖 2-15)，會影響潛盾機及環 片姿態(例如左右環片的高低差及立柱傾斜)，造成潛盾機設備使用困難，直接對 隧道軸線造成影響。因此控制潛盾機滾轉為 DOT 潛盾隧道施工主要技術難點。
張矚(2004)及 Shen et al. (2009)提出，導致 DOT 潛盾隧道滾轉的原因，分為 DOT 潛盾機周圍土體不均勻、DOT 潛盾機於曲線段施工、DOT 潛盾機本身構造 差異、及施工技術欠佳。以下共分別對各項因素探討。
9 1. DOT 潛盾機周圍土體不均勻 DOT 潛盾隧道掘進過程中，由於開挖面土體不均勻，使得切刃盤在切削土體 時，左右切刃盤力矩不同，對潛盾機產生一個力矩差，造成潛盾機滾轉。另 外，承載潛盾機的下方土體性質不同，地基承載力也不同，也可能造成潛盾 機滾轉。 2. DOT 潛盾機於曲線段施 DOT 潛盾機於曲線段施工時，潛盾機左右兩側所受的力和方向的差異，可能 使潛盾機發生滾轉。另外，切刃盤外側若存在局部超挖現象，盾身亦容易發 生滾轉。 3. DOT 潛盾機本身構造差異 DOT 潛盾機本體左右結構和設備配置的差異，例如圖 2-5 中，左右環片組立 設備的結構不同，左邊組立設備僅有懸臂式組裝機，右邊有懸臂式組裝機及 門型式組裝機，因此造成潛盾機左右重量不平均，而導致滾轉。 4. 施工技術欠佳 DOT 潛盾機施工時，因施工人員技術尚未純熟，左右螺運機排土速率不平 衡，多支潛盾千斤頂推力不完全平衡，或環片組裝精度欠佳，組裝完成之環 片未能左右完全平衡，而引致潛盾機滾轉。 DOT 潛盾隧道施工很可能會遭遇潛盾機滾轉之問題，因此滾轉控制方式為 施工單位之主要課題。上述已針對造成滾轉之原因進行介紹，據張矚(2004)、易 永輝等人(2008)及 Shen et al. (2009)對 DOT 潛盾滾轉之修正方法進行研究，以下 將介紹控制滾轉方法之各項對策。
1. 千斤頂修正
潛盾機之推力千斤頂(shield jack)中，有數個配有斜向伸縮功能之千斤頂 (Transfer jack)，可調整推力千斤頂伸出之角度，產生縱向分力進行盾體滾轉 之修正，如圖 2-16 及圖 2-17。
2. 超挖修正 利用超挖刀(Copy cutter)進行局部超挖(over-excavation)切削使土體鬆弛，以降 低土體抵抗，降低 DOT 盾體之滾轉角度，如圖 2-18 所示。 3. 側向加載環片 掘進時被升高之ㄧ側利用單邊環片組立機機抓取環片，使一側向加載重量而 產生反方向之滾轉，如圖 2-17 所示。 4. 盾撬頂出
圖 2-19 顯示於 DOT 盾首斜下方設置盾撬(shield pry)，盾撬之使用條件，為潛 盾機下方土壤能提供足夠反力。於盾身下陷之ㄧ側，盾撬向外頂出，利用土 體對潛盾機產生之反作用力修正盾體之滾轉角度。 5. 控制出土量 利用左右螺運機排土量不同，將被抬高一側增加排土速率，使該側土壤鬆弛， 而修正滾轉角度。 6. 灌漿 如圖 2-20 所示，當潛盾隧道發生滾轉時，可利用環片孔灌漿，在地盤與隧道 環片外側之間施加壓力，修正 DOT 隧道滾轉角度。 7. 切刃盤反向旋轉 潛盾機在掘進過程中，開挖土質不均勻可能造成左右切刃盤承受力矩大小不 同，因此對潛盾機造成滾轉。可結合潛盾機的偏轉方向，透過改變切刃盤旋 轉方向，平衡左右切刃盤承受之力矩達成修正隧道滾轉的目的。
2.8 潛盾隧道施工引致地盤沉陷之原因
潛盾隧道施工所造成的地盤沉陷，與開挖土壤的種類、選用之潛盾機型式、 潛盾機直徑及隧道中心線深度等因素，均有密切的關係。Peck（1969）、Schmidt （1974）、Cording and Hansmire（1975）、Hanya（1977）、Mori and Akagi（1985）、11 Fang et al.（1994）等學者，均曾經提出相關的研究成果。潛盾隧道施工引致地 盤沉陷的原因，可分為以下六大項。
2.8.1 盾尾間隙閉合
潛盾機通過之後，潛盾機盾殼外緣與襯砌環片外緣所形成之空隙稱為盾尾 間隙（Tail void），除了盾殼厚度外，可依據環片變形量、環片製作精度、環片組 裝誤差、及盾殼之變形量決定盾尾間隙。盾尾間隙通常採背填灌漿（Backfill grouting）將其填滿，但在環片脫離盾殼保護至施作背填灌漿期間，盾尾間隙呈 無支撐狀態，易引起周圍地層的應力釋放，造成土壤的彈塑性變形，導致隧道上 方及周圍土壤往此空隙移動。此項因素為潛盾隧道施工引起地盤沉陷的最主要原 因。2.8.2 襯砌變形
隧道環片組裝完成，本應呈現圓環狀，但因作用於環片上方之垂直覆土壓 力 σv通常大於水平土壓力 σh，故隧道環片略呈現橢圓狀。在軟弱土層中，因地 下水位降低或土壤受擾動等因素，使黏土產生壓密現象，隧道周圍的黏土層因此 發生垂直向的收縮，隧道承受向下之摩擦力，可能使環片產生變形。一般而言， 襯砌環片的設計強度遠大於所承受之垂直土壓力，故此項因素造成之地表沉陷量 不致於過大。2.8.3 開挖面應力的改變
潛盾機開挖掘進時，須自機體內部向開挖面施予一推力，以維持開挖面之 穩定。若此推力恰為原土層之靜止土壓力，則隧道開挖面呈靜止狀態。若此推力 大於原土層的靜止土壓力，則開挖面前方的土壤因受推力而呈被動土壓力狀態， 此時的地層因受壓而產生推擠，導致地表的隆起。若此推力小於原土層之靜止土壓力，隧道開挖面將產生應力釋放，此時土體趨於主動土壓力狀態，會向開挖面 擠入，同時發生地盤漏失的情形，並造成地盤沉陷。
2.8.4 黏土層產生的壓密沉陷
潛盾隧道施工過程中，軟弱土壤因隧道面之推進及開挖，導致土壤超額孔隙 水壓增加。隨時間的增加，推進造成之超額孔隙水壓逐漸消散，地盤因而產生長 期壓密沉陷。2.8.5 曲線段掘進造成超挖
潛盾隧道於曲線段施工時，潛盾機一側可能造成土壤超挖，另一側則可能 產生壓縮，導致盾殼周圍土體之空隙擴大而產生地盤漏失。於此施工狀態下，潛 盾機切刃盤的阻力及千斤頂之壓力可能呈不均勻分佈，可能造成機體上下或左右 蛇行（pitching or yawing）。此漏失量與潛盾機操作技術及土質狀況有極密切的關 係，一般情形下較難以量化估算。2.8.6 地下水位變化
潛盾隧道大部份於地下水位以下施工，為抵抗開挖面之土壓力及水壓力， 須視狀況使用排水工法以利工程進行。地下水位下降，可能造成土體有效應力增 加，進而產生土壤壓密現象，造成地盤沉陷。2.9 潛盾隧道施工引致地盤變位之估算
地表沉陷量之估算，主要方法分別為數值分析、理論解分析、經驗公式、及 離心機試驗法等，四種方法之特性如以下介紹。 1. 有限元素法可充分反應土體性質之影響，可考慮地層損失、及複雜工程條13 件，但計算較為複雜。 2. 理論解分析求得之地盤變位精度高，但解題範圍有限，只有少數簡單邊界條 件下可得到理論解析解。 3. 經驗公式使用方便，且廣泛的應用在地盤變位之估算。潛盾隧道施工所引致 之地表沉陷，受土壤條件、覆土深度、施工技術、潛盾機型式等影響很大， 不易以定量的方式來預估地表沉陷量之大小。因此預估沉陷量大小，以實際 經驗為依據之分析法為一種可靠方法。本論文以經驗公式預估 DOT 潛盾隧 道造成之地表沉陷槽。 4. 離心機試驗法利用人造離心力模擬重力，將大地工程結構模型的應力狀態提 高到與原型相同的狀態，達到相似性較高的模型模擬。
2.9.1 單圓潛盾隧道引致地表沉陷量之估算
Peck（1969）依據現地觀測資料指出，以傳統潛盾工法開挖隧道，施工所引 致之地表沉陷槽可以用誤差函數（error function）或常態分佈曲線（normal distribution curve）來加以模擬，沉陷槽之方程式可表示如下： 2 max 2 ( ) exp( ) 2 y S y S i (2.1) y ：測點至隧道中心線之水平距離 ( ) S y ：至隧道中心線水平距離為 y 處之地表沉陷量 max S ：隧道中心線上方之最大地表沉陷量 i ：隧道中心線到沉陷槽反曲點的水平距離（代表沉陷槽寬度之參數） 上述之常態分佈曲線可用圖 2-21 以說明，常態分佈沉陷曲線反曲點相對應 之沉陷量為 0.61Smax。由(2.1)式積分可得地表沉陷槽單位長度內之體積 Vs為：Vs 2 i Smax 2.5 i Smax (2.2) Peck（1969）根據隧道在不同土質條件下施工所引致之地表沉陷槽，求取反 曲點位置 i，作為代表沉陷槽寬度之參數。Peck 將隧道半徑（R）、隧道中心線深 度（Z）、及寬度參數（i）之關係，繪製成圖 2-22。圖中顯示，在同一深度開挖 隧道（Z/2R 值固定）軟弱黏土層內所引致之 i 值，顯然比硬質黏土之ｉ值為大。 若在地下水位以下之砂土層內開挖潛盾隧道，因地盤漏失之控制特別困難，故其 沉陷槽將可能更寬。 Attewell（1981）根據不同土層開挖潛盾隧道的監測結果，歸納出沉陷槽寬 徑比（i/R）與隧道深徑比（Z/2R）之關係，表示如下： i R/ k Z( / 2 )R n (2.3) 式中 k 值及 n 為參數，依當地之地質特性而定，如表 2-3
Clough and Schmidt（1981）對黏土層內潛盾隧道施工造成之地表沉陷進行 研究，研究發現沉陷槽寬徑比（i/R）與隧道深徑比（Z/2R）之關係，可表示如 下： 0.8 / ( / 2 ) i R Z R (2.4) 陳秋宗（1988）收集台北市衛生下水道採用潛盾工法所引致的地表沉陷，依 據監測資料分析，建議於台北盆地之潛盾隧道施工（i/R）與（Z/2R）之關係如 下。 0.94 / ( / 2 ) i R Z R (2.5)
2.9.2 Peck-Fujita 經驗式預估平行雙隧道引致之地表沉陷
預估潛盾隧道施工引致之地表沈陷方法，主要係針對單隧道施工來進行研 究。隨著國內捷運系統之興建，平行雙隧道潛盾施工在國內也日漸普及。因此， 對於平行雙隧道施工造成的地表沈陷，亦需加以探討。15 Peck（1969）指出，第二條隧道如果相當靠近第一條隧道，則由於第一條隧 道施工時，可能造成第二條隧道周圍及上方土壤之應力-應變狀態的改變，因此， 第二條隧道施工所引致的沈陷，將比第一條為大（如圖 2-23）。Peck 建議計算雙 隧道施工所造成的總沈陷槽時，可將雙隧道視為一直徑為"二隧道中心線水平距 離加上隧道直徑"之大型單一隧道，再以常態分佈曲線來模擬。 Schmidt（1974）整理加拿大 Toronto 捷運系統的監測資料，認為第二條隧道 施工引致的地表沈陷，受第一條隧道的影響非常明顯，且第二條隧道施工所造成 的沈陷，也較第一條隧道施工所造成的沈陷量大得多。並指出，雙隧道施工所引 致的沈陷曲線幾乎對稱於雙隧道中心線，且由資料可知最大沈陷量亦發生在中心 線上。
Som and Narayan（1985）根據印度 Clacutla 地鐵施工案例之結果，與常態分 佈曲線比較，發現平行雙隧道施工所引致的沈陷槽曲線，能夠以常態分佈曲線來 模擬。且由監測數據上得知，雙隧道的影響範圍相當於兩條單隧道影響範圍之疊 加。
Hoyaux and Ladanyi（1970）以有限元素法分析軟弱土層隧道周圍應力的分 佈，並且求得非靈敏性和靈敏性粘土層隧道周圍塑性區域之分佈範圍（如圖 2-24）。圖中顯示隧道周圍之塑性區域大小，除了與土壤性質有關外，與隧道深 度（即代表覆土層厚度）對半徑比（Z/R）亦有密切關係。故將隧道起拱線旁水 平方向之塑性區寬度（b）與隧道直徑（2R）之比值對 Z/R 值作圖（如圖 2-25 所示）。圖 2-25 顯示對一般非靈敏性粘土層而言，若隧道之深度半徑比（Z/R） 大於 2（一般潛盾隧道皆能符合此要求），則 b/2R 值將低於 0.18，表示塑性區寬 度甚為有限。 Fang et al.（1994）以隧道周圍塑性區域之分佈範圍討論雙隧道互相干擾之 影響，並引用 Hoyaux and Ladanyi（1970）之結論，認為若雙隧道間之距離夠遠 （如 L>2.72R，L 為雙隧道中心軸之水平距離）則隧道周圍土壤之塑性區便不至 重疊。因此，可藉由其所提出之 Peck-Fujita 經驗方法，分別估算單一隧道施工
所引致的長期地表沈陷曲線範圍，再以疊加（Superposition）的方式，求出平行 雙隧道潛盾施工所引致的地表總沈陷量。
2.9.3 Peck 經驗式模擬 DOT 潛盾隧道沉陷槽
張統立(2007)依據 Peck 經驗式，提出模擬 DOT 潛盾施工引致地表沉陷之方 法。分析方法分別為兩個單圓潛盾隧道沉陷量疊加模擬及 DOT 潛盾隧道視為等 面積大圓隧道加以模擬，分別說明如下。 1. 雙單圓隧道沉陷量疊加模擬 如圖 2-26 及圖 2-27 所示，假設 DOT 潛盾隧道引致之地表沉陷為兩個單圓潛 盾隧道疊加(superposition)作用之結果， DOT 潛盾隧道引致之地表沉陷槽為 兩個相交之單圓潛盾隧道獨立引起之地表沉陷量疊加。 2. DOT 隧道視為等面積大圓隧道模擬 假設 DOT 潛盾隧道地表沉陷槽符合常態分布，如圖 2-28 所示，將 DOT 潛盾 隧道視為等面積之單圓潛盾隧道進行模擬，依照 Peck 經驗式計算地表沉陷。17
第 三 章
國外 DOT 潛盾隧道施工案例
本研究蒐集國內外 DOT 潛盾隧道工程共 20 個案例，其中包括日本 13 個、 大陸 6 個，及台灣 1 個案例，表 3-1 為各案例之基本資料與地層狀況。表中顯示， 20 個案例中，地下鐵捷運工程共 18 件、下水道 1 件及共同管溝 1 件，潛盾機外 徑最小為 Φ 2.5 m 4.19 m，最大為 Φ 9.36 m 15.86 m，覆土深度 2.2 m ~26 m， DOT 潛盾機製造商分別為日本的 IHI、MHI、及 KHI，其中 IHI 有 15 台、MHI 有 4 台、KHI 有 1 台。所有案例中，施工遭遇最大坡度為 5.9%，最小曲率半徑 為 102 m。 以下分別介紹日本有明北地區供給管共同管道建設工程，及大陸上海軌道交 通八號線 DOT 潛盾隧道工程案例。3.1
日 本 有 明 北 地 區 供 給 管 共 同 管 道 建 設 工 程
本章介紹日本東京都將東區，有明北地區供給管共同溝建設工程之 DOT 潛 盾隧道案例。以下分別介紹案例之工程概述、地質概況、選擇 DOT 潛盾工法之 原因、及潛盾機介紹。3.1.1 工程概述
東京都政府為了將一集中型都市結構轉換為多心型結構，於東京灣濱海處興 建東京都第七處副都心，為建設可容納水電、瓦斯管線等生命線之共同管道 (Common Conduit)而採用 DOT 潛盾工法。此項工程於 1990 年開始推動，為表 3-1 所列 20 個 DOT 潛盾隧道工程案例中最大斷面之潛盾隧道，使用 MHI 公司製 造 Φ 9.36 m 15.86 m 斷面之 DOT 潛盾機，如圖 3-1。圖 3-2 顯示，工程路線由江東區有明路二段前方發進坑出發，下坡度 4%，隧道路線經過東電人孔、臨海 高速鐵路及東雲共同溝下方，最後以 3.5%坡度上升至到達坑，隧道施工全長僅 249 m。因施工路線鄰近存在現有結構物、洞道及共同溝，故採用超高壓噴射灌 漿工法(Column Jet-Grout)及化學灌漿進行地盤改良以保護鄰近建物。此工程業主 為東京臨海副都心建設公司，DOT 潛盾隧道施工期間為 1990 年 11 月至 1994 年 8 月。
3.1.2 地質概況
潛盾隧道共同管道施工工址位於海埔新生地，如圖 3-3 顯示，地層最上層為 回填層，其下地層由上而下分別為沖積層、丘層、東京層及江戶川層，自然地下 水位位於 GL-12 m，各土層分佈及其性質說明如下：1. 沖積層(Alluvial layer)：為黏質土層(Yuc 層)，與砂質土層(Yus 層)之互層，沖 積層底端深度在 GL-12 m。
2. 丘層：由上而下分別為壤土層(btc 層)、有機土層(btp 層)、及砂礫層(btg 層)， 此層僅出現於潛盾隧道段發進坑之一小段。
3. 東京層：為砂質土層(Tos 層)、粉土質黏土(Toc 層) 、及粉土質砂礫層(Tog 層)所構成，此層為潛盾隧道施工經過之主要土層。 4. 江戶川層：其頂部為 3 m 厚之黏土層(Edc 層)、下部為砂土層(Eds 層)所構成。 本工程之 DOT 潛盾隧道施工掘進遭遇丘層及東京層，其工程特性詳見表 3-2。
3.1.3 選擇 DOT 潛盾工法之原因
濱海副都市中心生命線共同管道穿越寬 100 m 之國道 357 號線，此區段選擇 DOT 潛盾工法之原因，綜合如以下四點： 1. 施工路線需穿越既有東雲共同溝、東電洞道(東京電力公司之地下輸配電電纜19 管道)等重要地下管道，且於濱海高速鐵路正下方施工。使用 DOT 工法開挖 共同管道，無效用斷面較單圓隧道小，且 DOT 隧道寬度較窄，施工影響區域 較小與現有地下結構物交錯時較易處理。 2. 使用 DOT 工法符合施工深度淺、大斷面之設計條件，可以減少地下開挖面積。 3. 與單圓雙孔隧道相比，施工斷面較小，施工深度可減小，符合廢土處理設備 及發進基地規模小之需求。 4. 使用 DOT 工法施工期短，可以減少總工期時間。
3.1.4
潛盾機介紹
東京都有明北地區供給管共同管道建設工程採用之 DOT 潛盾機，為三菱重 工業株式會社(Mitsubishi Heavy Industries, MHI)製造之泥土壓平衡式潛盾機。潛盾機外徑為 Φ 9.36 m 15.86 m，千斤頂共 46 支(上部 24 支各 300 tf，下部 22 支 各 350 tf)，採用直徑為 Φ = 900 mm 之兩組螺運機排土。每環隧道由 13 個襯砌環 片( 10A + 1B + 1C + 1D )以短直螺栓組成。為控制環片脫出盾尾時尾隙閉合造成 之沉陷量，潛盾機海鷗部上、下分別各設兩個同步背填灌漿孔，以填滿原地盤與 環片間之間隙，控制沉陷量。
3.2 上 海 軌 道 交 通 八 號 線 DOT潛 盾 隧 道 工 程
本節介紹上海市軌道交通揚浦線(M8 線)DOT 潛盾隧道工程案例，以下分別 介紹工程概述、地質概況、潛盾機介紹、及潛盾機滾轉實測分析。3.2.1 工程概述
上海城市空間不斷開發，地面及地下空間都越來越小，依據線路選線和控制 土建規模的要求，上海地鐵建設公司選擇使用開挖斷面較小之 DOT 潛盾工法。上海軌道交通八號線 DOT 潛盾工法範圍：由開魯路站、嫩江路站、翔殷路站至 黃興綠地站，分三段施工，案例 14 及 15 全長共 2,688 m。工程業主為上海地鐵 建設有限公司，施工時間由 2003 年 4 月至 2004 年 10 月。開魯路站至嫩江路站 929 m，、嫩江路站到翔殷路站 893 m，本章主要介紹翔殷路站至黃興綠地站(如 圖 3-4)，全長 866 m，隧道最大坡度為 2.8%，最小曲率半徑 R = 495 m，隧道覆 土厚度 5.2~12.0 m。施工採用 Φ 6.52 m 11.12 m 斷面之 DOT 潛盾機，為中國引 進的第一台 DOT 潛盾機，中國是世界上第二個引進 DOT 潛盾隧道工法的國家。
3.2.2 地質概況
由翔殷路站至黃興綠地站，地形尚屬平坦，地鐵隧道沿線遭遇較多地下管 線，隧道兩側有較為密集之住宅。依據鑽探結果，DOT 潛盾隧道通過地層之剖 面如圖 3-4，可分為五個層次，由上而下各層之土壤及厚度說明如下： 1. 第一層：為回填層，厚度約為 2 m。 2. 第二層：為褐黃色粉土質黏土，厚度約為 7m，土壤單位重為 18.9 kN/m3 。 3. 第三層：為灰色黏土質粉土，厚度約為 3 m，土壤單位重為 18.5 kN/m3 。 4. 第四層：為灰色砂質粉土，厚度約為 7m，土壤單位重為 19.0 kN/m3 。 5. 第五層：為灰色粉土質黏土，厚度約為 6m，土壤單位重為 17.1 kN/m3 。 6. 第六層：為灰色黏土，厚度約為 4m，土壤單位重為 17.8 kN/m3。 7. 第七層：為綠色粉土質黏土，厚度約為 4 m。 圖 3-4 顯示，本工程之 DOT 潛盾隧道施工位置在第三層至第五層內進行， 各土層之工程特性詳見表 3-3。3.2.3 潛盾機介紹
上海軌道交通八號線工程採用之 DOT 潛盾機為日本石川島重工業株式會社21 總共使用 32 支總推力為 68,632kN 之千斤頂，以兩組直徑為 Φ = 900 mm 之螺運 機排土。每環隧道由 11 片襯砌環片( 8A + 1B + 1C + 1D )以短直螺栓組成。為控 制尾隙閉合造成之地盤沉陷，DOT 潛盾機海鷗部上、下分別設置 2 個及 1 個背 填灌漿孔，以填滿原地盤與環片間之盾間，控制沉陷量。
3.2.4 潛盾機滾轉實測分析
DOT 潛盾機掘進時造成滾轉之原因及滾轉修正方法已於第二章說明，在此 對上海軌道交通八號線 DOT 潛盾隧道翔殷路站至黃興綠地站(以下簡稱此路段) 之潛盾機滾轉角度實測結果及其控制操作方式加以介紹。 圖 3-5 為此路段潛盾機滾轉角度 θ 實測數據，橫軸為環片編號，縱軸為滾轉 角度，定義操作人員從隧道內向前看 DOT 潛盾機順時針滾轉為正，逆時針滾轉 為負。圖中顯示第 110~131 環之滾轉實測，滾轉角度皆介於 0~0.3 度。操作人員 使用修正千斤頂控制滾轉角度，使其 DOT 潛盾機之滾轉角度從-0.29 度慢慢修正 回 0 度。第 407~415 環，DOT 潛盾機滾轉角度皆維持在大約 0.33 度，操作人員 增加左側螺運機之出土速率控制滾轉角度，使其自 θ=0.33°慢慢修正至滾轉角度 為 0 度。第 600~650 環之潛盾機滾轉角度實測資料，於第 624 環滾轉角度已到 θ= -0.58°，逼近設計可接受之最大極限滾轉量 θ= ±0.6°，操作人員立即運用修正千 斤頂、右側螺運機增加出土速率、及右側加載環片進行滾轉修正，降低潛盾機滾 轉角度，直至隧道中心軸線慢慢恢復至水平。第 四 章
桃園機場聯外捷運 DOT 潛盾隧道台北三重段工程案例
為改善桃園國際機場聯外交通，連結「台北都會區大眾捷運系統」與「高速 鐵路桃園車站」等交通運輸樞紐，使國際航線與國內交通網路緊密結合。交通部 高速鐵路工程局捷運工程處施作「桃園國際機場聯外捷運系統」。 如圖 4-1 所示，本捷運系統路線起自桃園國際機場第二航廈(A13 站)，往東 經第一航廈(A12 站)，沿線經過桃園縣蘆竹鄉、臺北縣林口鄉、桃園縣龜山鄉、 臺北縣新莊市、泰山鄉、三重市後(A2 站)，進入臺北市臺北車站特定專用區(A1 站)。自第二航站往南經高鐵桃園車站至中壢市環北站(A21 站)，未來預計延伸至 中壢火車站，並採分階段完工通車辦理。 此捷運系統路線全長約 51.03 公里，其中地下段約 10.92 公里，高架段約 40 . 11 公里。沿途共設 22 座車站(含 A14a 站)，其包括 15 座高架車站、 7 座地 下車站，並設置青埔與蘆竹兩處維修機廠。工程建設總經費約 1,138.5 億元。 本章將介紹「桃園國際機場聯外捷運系統」台北三重段，CA450A 標 A1 站 至 A2 站間 DOT 潛盾隧道施工案例。此標工程隧道穿越淡水河下方，為避免於 河下設置高風險、施工困難之傳統聯絡通道，台灣首次引進 DOT 潛盾工法施作 隧道，如圖 4-2 及 4-3。以下分別說明工程概述、地質概況、潛盾機介紹、及施 工遭遇之困難及解決方案。4.1 工程概述
桃園國際機場聯外捷運 CA450A 標台北三重段 DOT 潛盾隧道工程，如圖 4-4 所示，施工路線從忠孝橋三重側之工作井出發，穿越淡水河河床及兩側堤防進入 台北市，至捷運松山線北門站(G14)北端止，隧道全長約為 1,584 m。工程使用斷 面為 Φ 6.42 m 11.62 m 之 DOT 潛盾機，隧道上方覆土厚 7.6~26.0 公尺，隧道23
最大坡度為 4.9 %，最小曲率半徑 R = 280 m。此標工程之業主為台北市政府捷運 工程北區工程處，承包廠商為達欣工程公司與日商清水營造工程公司共同承攬， 設計單位為台灣世曦工程顧問公司，DOT 潛盾機製造商為日本石川島重工業株 式會社(Ishikawajima-Harima Heavy Industries,IHI)。施工時間自民國 98 年 12 月 8 日起，至論文完成時工程仍在進行中。
4.2 地質概況
本案例 DOT 潛盾隧道施工路線均位於台北盆地，盆地內地質均屬第四紀沉 積物以泥或砂礫為主。由上而下地層為松山層、景美層及新莊層，潛盾隧道通過 位置於松山層區，地下水位約位於地表下 3~5 m。達欣/清水營造工程公司(2008) 報告，本工址 DOT 潛盾機通過之地層剖面如圖 4-5，依據鑽探結果，地質概況 可分為以下三個層次： 1. 第一層次：為表土回填層（SF），約於地表下 0~3 m，N 值為 1~5 。 2. 第二層次：為松山層之粉土質黏土層(CL)及粉土質砂層(SM)互層，約於地表 下 3m~50 m，N 值為 2~35。 3. 第三層次：為景美礫石層(GP)，約於 GL : 50 m~54 m 以下，N 值大於 50。 圖 4-5 顯示，本工程之 DOT 潛盾隧道施工，主要於第二層次(松山層)之粉土 質砂與粉土質黏土內進行。4.3 潛盾機介紹
本工程採用日本石川島重工業株式會社製造之加泥土壓平衡式潛盾機，潛盾 機外徑為Φ 6.42 m 11.62 m。潛盾機千斤頂(shield jack)共32支(上部20支各2,000 kN，下部12支各2,500 kN)。DOT潛盾機左右各設置一組切刃盤，採用輪輻式切 刃轉盤，如圖4-6，一切刃盤內之輪輻軸為6支，其中兩支為輔助用。左右切刃盤 上各設置兩組超挖刀(一組備用)，超挖刃可伸長量為150 mm， 可供曲線段施工超挖及盾身滾轉修正時使用。DOT潛盾機之盾尾間隙為110 mm，為控制環片脫 出盾殼時盾尾間隙閉合造成之沉陷量，於盾身雙圓重疊處設置同步背填灌漿孔， 分別在上方海鷗部設置兩個(如圖4-7)，及下方海鷗部設置一個，潛盾機向前掘 進，環片脫出盾殼時，同步背填灌漿將環片與地盤之間隙以灌漿液填滿，控制地 盤沉陷量。每環隧道襯砌由11片環片( 8A + 1B + 1C + 1D )以短直螺栓組成，如圖 4-8，環片外徑為Φ 6.20 m 11.40 m，環片厚度為300 mm，寬度為1,200 mm。
4.4 施工遭遇之困難及解決方案
DOT 潛盾隧道施工遭遇主要困難為潛盾機之滾轉問題，造成滾轉的原因、 影響、及控制方法已於第二章文獻回顧中討論。本章對 CA450A 標工程 DOT 潛 盾機滾轉角度進行探討。依據訪談現地工程師之結果，將潛盾機滾轉之控制方式 於論文中說明。CA450A 標 DOT 潛盾隧道施工可能遭遇地層暗藏流木問題，針 對可能發生之流木問題，介紹設計單位之處理對策。最後，本研究對於 CA450A 標 DOT 潛盾隧道之環片組裝遭遇之困難，及地盤沉陷處理對策簡單加以說明。4.4.1 滾轉實測分析
潛盾機滾轉造成之原因及修正方法已於第二章說明，以下對台灣首次使用 DOT 潛盾隧道工法施工造成之滾轉量及其控制操作方式進行介紹。數據起始自 2009 年 12 月 14 日之第 1 環，截止於 2010 年 6 月 2 日施工的第 537 環。 本研究依據潛盾機掘進日報進行滾轉數據分析，潛盾機滾轉角度實測結果如 圖 4-9，圖中橫軸為環片號數，縱軸為潛盾機滾轉角度，其中定義由操作人員從 隧道內向前看順時針滾轉為正，逆時針滾轉為負，滾轉值超過 0.2 度即需要修正 偏差，設計滾轉極限值為 0.6 度。DOT 潛盾機掘進至目前為止，已使用之滾轉控 制方式包含潛盾機反向旋轉、環片灌漿、超挖刀修正，其中，較常使用之滾轉修 正方式為前述兩項。反向旋轉是潛盾機滾轉時最常使用之修正方式，用於控制些25 微滾轉量。此外，自環片內向外灌漿(如圖 4-10)對於施工上的技術困難度較低， 且較容易控制，故採用率較高。圖 4-9 顯示，自第 86 環開始滾轉角度慢慢增大， 於第 96 環產生-0.25 度滾轉。施工單位採用反向旋轉及環片灌漿方法修正滾轉角 度。此外，第 271 環到 285 環潛盾機滾轉量皆大於 0.3 度，其中第 278 環為圖 4-9 發生之最大滾轉量 0.38 度，施工單位採用反向旋轉、環片灌漿及超挖刀超挖相 互配合，將滾轉角度修正至±0.1 度以內。造成潛盾機滾轉之原因，乃是因為環片 組裝精度欠佳或施工技術尚未純熟，而導致之滾轉，並非因潛盾機於曲線段掘進 側方向超挖造成較大滾轉量。實際上圖中之最大滾轉角度為 0.38 度，明顯小於 設計極限值 0.6 度。
4.4.2 流木處理對策
日本及中國大陸 DOT 潛盾隧道 19 個完工案例尚未遭遇流木問題，但是於台 灣單圓潛盾隧道遭遇流木問題頻繁(朱旭等, 2009)。依過去河床土層存在流木之 狀況，研判 DOT 潛盾機在淡水河過河段可能遭遇流木問題。依據施工計劃書(達 欣/清水建設, 2008)，針對 CA450A 標工程 DOT 潛盾機若遭遇流木之處理方式如 下： 1. 上密集配置鋼製先行切刃齒或一般切齒(如圖 4-11)，以先行切刃齒將流木切 成小段後取出。 2. 若無法以切刃盤切削排除流木，需以作業人員直接排除時，其步驟如圖 4-12 所示。 a. 首以灌漿地盤改良，穩定開挖面。 b. 以壓氣設備壓氣對抗開挖面地下水壓。 c. 將潛盾機盾簷(movable hood)伸出、防止開挖面上方土壤崩落。 d. 作業人員由潛盾機盾首人孔出來，直接將流木取出。 CA450A 標工程 DOT 潛盾機全斷面地盤改良設備，針對處理流木而設置的特殊裝備如圖 4-13 所示。 1. 切刃盤增設流木切削用各式切齒。 2. 盾首增設地盤改良漿液注入管(潛盾機外周 120 處及土艙 44 處)，以備改良 開挖面土壤。 3. 盾首裝設鑽頭(drill bit)，用鑽頭破碎流木。 依據實地訪談工程師，得知本案例施工遭遇流木頻繁，但皆為小尺寸流木， 如圖 4-14 所示，使用潛盾機切刃盤即可順利切除，尚未遭遇需以作業人員自潛 盾機人孔外出清除流木之狀況。潛盾隧道施工過程中僅遭遇流木堵塞螺運機，以 人工清除後即可繼續向前掘進。
4.4.3 環片組裝遭遇之困難
由於台灣首次引進 DOT 潛盾隧道工法，施工技術尚未達純熟，經由訪談工 程師，本研究將組裝環片時遭遇之困難於此簡單說明如下。 1. DOT 潛盾隧道工法使用之環片間無橡膠質墊片，因此無法均勻傳遞環片間 之受力，環片角落易應力集中，使環片受壓邊緣破碎崩落。 2. 隧道襯砌環片與環片間以短直螺栓組立，可能發生微小誤差，組立 10 片環 片累積之誤差，使大海鷗及小海鷗環片相對位置產生錯位，造成一環最後組 裝之第 11 片中間柱 D 環片因餘留空間不足，無法插入，必須將中間柱環片 上下之材料磨損一些，使能將環片組裝完成。4.4.4 地盤沉陷處理對策
採用 DOT 潛盾隧道工法施工，除了需考量潛盾機滾轉之控制外，另外需考 量地盤沉陷的控制方式。潛盾施工造成地盤沉陷之原因已於第二章介紹，在此對 CA450A 標設計時擬定之沉陷處理對策進行介紹，並說明實際施工時所選用之控 制方式。設計單位建議之沉陷處理對策為如下五點：27 1. 潛盾機開挖面應維持土壓平衡，使機體前方土壤保持在主動 Ka 至靜止 Ko 間之狀態，即靜止土壓+水壓+20kPa≧土艙壓力≧主動土壓+水壓+ 20kPa。 2. 採用中折式潛盾機，以減少曲線段因潛盾機超挖造成之沉陷。 3. 盾尾間隙採同步背填灌漿，設定灌漿率為 130%、灌漿量為 4.4 m3 /m、灌漿 壓力為靜止土壓+0.2MPa，灌漿率或灌漿壓力達到設定值即停止灌漿。 4. 於超過允許值之沉陷處，可採二次灌漿以抑制沉陷量。 5. 為防止 DOT 潛盾隧道開挖造成鄰近建物不均勻沉陷，而導致建物傾斜，可 採雙環塞低壓灌漿工法，以預灌或補灌之方式，保護臨近建物或隧道上方之 建物。 CA450A 標施工至目前為止，沉陷控制方式除雙環塞低壓灌漿工法尚未使用 外，其餘 4 項控制方式皆已於施工中使用。因雙環塞低壓灌漿工法之目的為控制 建物沉陷及傾斜，至目前為止，隧道完工路段鄰近皆無建物，故尚未使用此方法 控制沉陷。 DOT 潛盾隧道工法沉陷控制方式與單圓潛盾隧道大致相同，盾尾間隙閉合 為造成沉陷量之主要原因。為控制環片脫出時盾尾間隙閉合造成之沉陷量，IHI 於盾尾設置三個同步灌漿孔(simultaneous grouting hole)，其中兩個位於海鷗部上 方(如圖 4-7)，另一個灌漿孔位於海鷗部下方。 盾尾間隙閉合造成之沉陷量，除了於海鷗部同步背填灌漿外，可以機器或人 工由環片內向外進行背填灌漿(如圖 4-10)。本案例開始掘進時，使用機器背填灌 漿，灌漿率平均為 130%。潛盾機掘進至三重堤防下，灌漿量達增加至 150%。 而為了控制潛盾機滾轉，掘進至淡水河後皆採用人工背填灌漿。雖然過去經驗顯 示，以機器背填灌漿較為方便、效果也較好，但是為了便於控制潛盾機滾轉， DOT 潛盾機在淡水河下方施工，選擇使用人工方式，於環片脫出盾尾時背填灌 漿。
4.5 風險成本評估
台北市捷運局(2008)指出，CA450A 標潛盾隧道因捷運隧道逃生安全需求， 需於淡水河河床下方設置連絡通道，施工難度及風險極高。為確保工程進行之安 全與品質，設計單位進行風險與成本評估，主要結果說明如下。 1. 設計單位參考過去施工經驗，潛盾隧道遭遇流木以盾首灌漿處理，單圓潛盾 隧道工程費為 800 萬元。考量 DOT 潛盾機之處理困難度為單圓潛盾機兩倍 以上，處理流木工程費以 2,000 萬元估算。 2. 鏡面破除若發生地表沉陷或局部滲水，常採用灌漿工法處理，造成成本損 失，單圓隧道以破鏡一處 500 萬元計，DOT 以單圓隧道範圍之兩倍計算， 成本損失為 1,000 萬元。 3. DOT 潛盾機滾轉角度過大造成環片破碎、成本損失，預估修復費用一次 200 萬元。 4. 若於淡水河床下方連絡通道意外塌陷，單圓雙孔隧道流入土砂破壞，設計單 位估算修復成本為 15.0 億元，延誤工期大約 3 年，造成營運損失 14.2 億元， 受隧道塌陷影響利息等成本損失 9.3 億元，意外事件造成總成本增加高達 38.5 億。 上述評估可得知，雖 DOT 潛盾隧道工法於遭遇流木處理、鏡面破除、及滾 轉之風險成本皆較單圓潛盾隧道略高，但若單圓潛盾隧道於河中設置聯絡通道時 隧道塌陷，可能增加風險成本高達 38.5 億。因此設計單位評估結果，採用 DOT 潛盾隧道工法施工可降低風險與成本。29
第 五 章
以經驗方法評估 DOT 潛盾隧道施工引致之沉陷槽
DOT 潛盾隧道工法於 1987 年日本取得專利後，至今共完成 19 個案例。其 中，包括日本 13 個案例、大陸 6 個案例。台灣於 2009 年首次引進 DOT 工法於 桃園機場聯外捷運 CA450A 標台北三重段，2010 年 7 月本論文完成時，工程仍 在進行中。 本研究嘗試將所蒐集之 DOT 潛盾隧道沉陷資料，以二種經驗方法模擬沉陷 槽。第一種經驗方法，根據 Fang et al. (1994)建議之疊加法(superposition method)， 將 DOT 潛盾隧道視為兩平行單圓潛盾隧道獨立引致之沉陷槽疊加，探討其可行 性。第二種方法，依據張統立(2007)之建議以等面積單一圓隧道模擬 DOT 潛盾 隧道施工造成之沉陷。 至目前為止 DOT 潛盾隧道工程案例全世界僅有 20 個，可以蒐集得到之沉陷 槽斷面資料極少，本研究僅能以蒐集到的六筆資料進行初步探討。本章蒐集 DOT 潛盾隧道工程案例，包括日本東京都有明北地區供給管共同管道建設工程、上海 軌道交通八號線翔殷路站至黃興綠地站工程、上海軌道交通六號線第九標工程、 及桃園機場聯外捷運 CA450A 標 DOT 潛盾隧道工程之地表沉陷資料。5.1 以疊加法評估 DOT 潛盾隧道沉陷槽
Fang et al. (1994)建議以 Peck-Fujita 經驗方法，分別估算單一隧道施工所引 致之地表沉陷曲線範圍，如圖 5-1，再以疊加法(Superposition method) 求出平行 雙隧道潛盾施工引致的地表總沉陷量。
本方法假設 DOT 潛盾隧道施工引致之地表沉陷，可以兩個大小尺寸相等、 不相互影響之單圓潛盾隧道，單獨施工引致之地表沉陷槽相互疊加。依據 DOT
潛盾隧道現地監測資料，可以求出單位長度之地表沉陷槽體積 Vs,DOT，如圖 5-2， 圖中曲線為隧道施工導致之沉陷槽。忽略兩單圓潛盾隧道之互制作用，施工造成 之地盤漏失(ground loss)由左右隧道各負擔 50%，可估出單圓潛盾隧道單位長度 之沉陷槽體積，即為 0.5×Vs,DOT。所謂地盤漏失率即為單位長度沉陷槽體積 Vs 與單位長度隧道體積 Vt之比值。Peck(1969)提出，單圓潛盾隧道造成之地表沉陷 曲線可以下列常態分布曲線描述： 2 max 2 ( ) exp( ) 2 y S y S i (2.1) 上式最大地表沉陷量 Smax與單位長度沉陷槽體積 Vs有下列關係： max max 2 2.5 s V i S i S (2.2) 左右單獨隧道之沉陷槽寬度參數 i 可以依據圖 2-22，Peck(1969)提出之 Z/2R 與 i/R 之關係求出。將單隧道造成之沉陷槽體積 0.5×Vs,DOT與沉陷槽寬度參數 i 代入(2.2) 式，即估出單圓潛盾施工造成之最大沉陷量 Smax。將所求得之 i 及 Smax，代入(2.1) 式即可求出單圓隧道之沉線槽曲線，如圖 5-3 所示。
