第三章 隧道工程災變技術處理對策之探討
隧道工程的施工僅有單向度推進的特性，不易臨時增加工作面；倘 若於開挖中遭遇災變，可能立即造成施工要徑拉長，而使工程發生實質 整體延滯。況且在隧道災變後，岩盤產生大量鬆弛，所需的加固修復經 費常數倍於原設計成本。因此不論從時間或費用效益來看，如何降低隧 道工程發生災變機率及縮短處理災變時程，實可為隧道工程界持續長期 努力的目標。本文將依序就隧道工程施工災變之形成因素、處理原則、
處理對策及技術處理等加以闡述，並歸納出隧道災變之技術處理常用輔 助工法，以提昇施工技術及災變處理能力。
3.1 隧道工程災變之形成因素
隧道工程除採明挖覆蓋工法外，幾乎在地底下施工，針對地質變化 的掌握，通常決定了施工災變發生的機率。由於地質條件的自然多變，
即使以最先進的調查技術，仍無法完全消除地質上的不確定因素。所以 施工中的隧道災變幾乎可說是一種必然現象，而現場工程人員如何在災 變發生之前，有效掌握各種地質變化及支撐系統等徵兆，於災變前預作 處理，消弭於未然；或於災變發生的第一時間內，採取必要之處理措施，
以求控制災變的規模，將損害降至最低。
3.1.1 開挖面抽心落盤之因素
在山岳隧道施工中所造成抽心及落盤因素大多屬構造性破壞，其岩 體為軟弱地質或岩盤強度極差之地構，且含有地下湧水所造成，其發生 影響因素說明如下：
(一)地質因素
(1)開挖前進面遭遇軟弱地質或岩盤強度極差之地構，於開挖後無 法產生自立，導致產生鏡面抽坍或落石，造成隧道整體坍陷。
(2)遭遇局部極不利的層面節理組合，形成未預期的自由岩楔或岩 塊沿著構造面滑動及崩落。
(3)當隧道岩層內含有不透水層或水櫃儲存於地層孔洞中，隨著開 挖時造成岩層破壞，導致大量湧水並夾帶較細砂石或泥土隨著 地下水沖出造成抽心，如遇軟弱土質及淺覆蓋地層可能引發塌 陷。
(二)設計因素
(1)隧道選址不當如穿過崩積層之山麓斜坡或滑動邊坡等，造成側 向偏壓過大而導致隧道結構破壞及坍陷。
(2)設計時未考量突發性湧水，導致透水層的大量湧水夾帶細料快 速沖出，而造成崩陷及淹埋。
(三)施工因素
(1)因開炸方式不當，周遭岩盤受爆震影響，將岩體切離，致破碎 程度變大，強度受損，而沿著較高角度破裂面剝離及掉落。
(2)開挖後支撐工不足或支撐工施作太慢，岩盤已過度鬆弛，強度 損失過多，而造成局部坍陷。
3.1.2 擠壓變形之因素 (一)地質因素
(1)遭遇極易風化或具有擠壓膨脹性岩盤：當地質材料含有膨脹性 成份或原有地層長期遭受高壓束縛，當隧道開挖後岩層接觸空 氣或水分，其中之膨脹性物質體積增大，形成膨脹壓力或受壓 地層解壓後，產生回脹壓力，超過預期之程度，造成隧道結構 額外之負荷而產生擠壓變形。
(2)大地應力偏高或主應力方向不利於隧道結構穩定：當隧道開挖 後，地層之初始應力狀態經過解壓及應力調整過程，促使隧道
結構承受擠壓變形之現象逐漸顯現，導致已建立之支撐系統變 形趨大，甚至產生破壞現象，如遇地下水量充沛，地下水的存 在常軟化或風化新鮮的岩層，降低其結構力學性質，更易加速 使隧道受擠壓變形。
(3)大地應力組合異常，開挖斷面遭受局部的應力集中。
(4)地層中若遭遇斷層、剪裂帶、節理等弱帶或其他不利隧道之構 造線，致岩盤的長期強度不足，而造成持續變形擠壓造成超挖、
抽心、支撐變形等。
(二)設計因素
(1)隧道形狀及支撐工未考慮配合大地應力加以適宜調整：由於受 到板塊運動影響，地層原應力之初始應力方向常因地區不同而 有變化。例如：水平應力大於垂直應力之情形，如設計時對於 類似情況，於選擇隧道形狀時，未考量配合應力變化而訂定最 有利之隧道形狀，或支撐工無法針對實際承壓荷重加以有效配 置，即易產生擠壓變形甚至破壞之結果，此外，設計之支撐系 統如不足之承擔隧道結構所受之岩壓，亦將造成擠壓變形之損 壞。。
(2)相鄰隧道間距不足或已發生災變，造成區域性岩盤鬆弛：正常 地質情形下隧道開挖岩盤擾動影響範圍，約可達隧道直徑 2-3 倍之處。如考量土地取得不易等因素而縮小二相鄰隧道間距，
整體設計上應充份考量可能產生之擾動及補強措施，尤其在不 良地質下，二相鄰隧道開挖，岩盤經二次干擾動下形成惡性循 環，最後二隧道間之岩栓或側壁部份，因應力集中及開挖後解 壓而逐漸塑性化變形破壞，大為降低其支撐力，造成擠壓變形 之結果。
(3)監測所得資料未能及時分析岩體變形行為回饋修正設計：隧道 工程牽涉複雜不確定之大地條件，故須以施工監測，綜合掌握 隧道受力變情形，維持經濟安全的隧道結構。如監測資料顯示 隧道變形持續或加速惡化，即須做進一步分析或施以補強措 施，甚至變更設計，以使監測結果能回饋設計，維持隧道安全，
然事實上因計測點位置是採點的佈置且隧道內施工頻繁愈重要 的監點，其施工機具愈多施工狀況愈多，故常常已目視隧道龜 裂，但監測資料常因監測點配置不符實際需要而無數據資料反 映，或雖有數據但未及時分析及回饋設計。
(4)設計之隧道結構閉合不確實：隧道結構有如一個大的管結構四 周圍大地壓力作用於管壁上，當管結構形成一閉合結構體時，
其荷重能力最大，故構成隧道結構體的全部支撐系統。在設計 上不論頂拱、側拱或仰拱，不論是一次襯砌或二次襯砌，均應 使其密切接合為一閉合的拱結構，才能確實發揮最大的支撐 力。如有任何部份未閉合，均將成為隧道結構之弱點，大幅降 低其支撐力而易產生擠壓變形之結果。
(三)施工因素
(1)施工材料品質是否符合工程要求：隧道工程所用各種材料中以 噴凝土料最為重要，且最易受外在環境及修之變化而影響其品 質，如：骨材、水泥、水之品質、配比、拌合、運輸之控制、
時間、含水量掌握等均直接影響其品質，如材料品質達不到要 求，其結構性質自然低落，而增加擠壓變形之可能。
(2)支撐工施工品質不良：由於目前社會屬高科技時帶，年輕的工 人穩定性不足，流動性頗大致使工人的經驗素質難以傳承，加 上責任心低落，在支撐工施作時往往對品質之確認不足。
(3)開挖後施工時機、步驟不當：施工時機及施工方式步驟在規範、
在施工計劃上都有明文說明與規定，然則在隧道開挖後各個岩 面的變化都不同，當其變化異常時是否還必需（或可以）按先 前之計劃施工。
3.1.3 洞口段邊坡塌滑之因素
洞口包括洞門段、洞口段及路線前後銜接之結構物，其工程特性與 隧道本體不盡相同，除設計與施工因素外，深受地形、地質、氣象與周 邊環境的影響。洞口因覆蓋層較薄且附近之地形係地質材料經過長期風 化、侵蝕、搬運等外力作用而形成之一種平衡狀態，地質較為軟弱，洞 口段施工時，因為隧道之挖掘或地貌之改變均將破壞原有應力平衡，隧 道洞口附近邊坡可會發生地層滑動或坡面破壞等現象。根據以往隧道洞 口段施工案例，洞口段施工引致規模不等、大小不一之鄰近邊坡坍滑，
坍滑型態因地形、地質、隧道大小及洞口配置而不同，坍滑原因亦因洞 口位置、洞口邊坡開挖與保護、隧道開挖與支撐，甚至洞門型式而有所 差別，茲說明如下：
(一)地形因素：隧道洞口的構築，係將原已處於自然平衡狀態之地盤中 大地應力，加以改變，而可能引發地層滑動、坡面崩落及隧道洞口 因偏壓造成的擠壓變形、抽心等問題。因地形型態不同，隧道軸線 與地形的相交型式可區分為下列五種：
(1)直交形：隧道軸線大致垂直山坡等高線，為最理想的洞口地形 條件，洞口段橫斷面地形大致對稱，且洞口段之施工長度為最 短，若洞口位在陡峻山坡腹地，應防範落石；如洞口位於半山 腰施工時，應考慮施工道路與銜接路線之關聯性。
(2)斜交形：隧道軸線與邊坡等高線斜交切入山坡，洞口段橫斷面 地形不對稱，呈傾斜狀，此種地形條件下，地層當地應力（in-situ
stress）之最大主應力方向係大致平行坡面，而最小主應力方向 則大致垂直於坡面，由於當地應力之不對稱分布，隧道因此承 受偏壓，局部應力可能過大，並造成破壞。
(3)平行形：隧道以小角度斜交切入山坡，大約與山坡等高線相互 平行，洞口段之長度為最長，施工時可能發生偏土壓及邊坡的 埠穩定現象。此種型態之問題點最多，規劃設計時應盡量避免 採用，惟若不得不採此種相交型態，施工時要配合補助工法才 能奏效。
(4)山脊部進入型：此種山脊地形可分兩種，一為風化及崖錐堆積 厚度較薄者，洞口開挖可很快進入岩盤，地層較為穩定；另一 種為堆積層很厚，整個地形呈凸形狀，洞口開挖範圍不能太大，
或需藉助輔助工法入洞，否則會影響地層之穩定。
(5)谷部進入型：通常此種地形大部為未固結之崖錐或崩積層等，
堆積很厚且地下水豐富，洞口鄰近坡面穩定性較低，應對地下 湧水及施工工法充分檢討。此種型態洞口附近容易發生土石流 等自然災害，應加注意防範。
(二)地質因素：洞口鄰近邊坡之地層一般較為軟弱與破碎，在此類地層 中開挖隧道，除須面對淺層隧道經常遭遇之沉陷、抽心等問題外，
尚須考慮隧道與邊坡之整體穩定性。茲以三種典型情況，說明地層 分佈及岩（土）體強度之差異對隧道洞口開挖及鄰近邊坡之影響。
(1)安定地盤：隧道位址在安定地盤中開挖，隧道及邊坡無穩定性 之問題。
(2)中等安定地盤：隧道洞口段部份位在強度較差之地層中，因洞 口開挖而使邊坡趨向臨界破壞，再因隧道周圍岩體鬆弛、強度 下降，若未能有效控制變形，一旦抽心、擠壓、地表下陷及地
盤承載力不足等現象發生，將引致坡面崩壞現象。
(3)不安定地盤：隧道完全位在強度較差地層中，隧道開挖後，隧 道內將會發生偏壓、地盤承載力不足、工作面崩壞、頂拱抽心 與落盤等現象；而隧道外原處於臨界狀態之邊坡，開挖後邊坡 滑動抵抗減少，可能會發生滑動之情形。
(三)設計因素：隧道洞口位置、支撐工及洞門結構等，是否適時配合實 際地形、地質及施工等因素加以調整。
(1)洞口位置：洞口位置沿隧道軸線之變化直接影響邊坡開挖量之 大小，若進洞位置選擇不當，邊坡必須進行大開挖，不利邊坡 之穩定性。
(2)洞口段隧道開挖及支撐因素：一般隧道洞口無法形成地拱以承 載上部荷重，因此若支撐剛性不足，或是施工不當，將引致周 圍地層的鬆動，並誘發鄰近邊坡之坍滑。
(3)洞門結構型式：洞門結構型式影響洞口邊坡之保護方式，洞門 型式依完成形狀可區分為重力式、壁面式及突出式等三種，一 般重力式洞門適用於需回填土方克服偏壓之地形，洞口整坡為 挖方地形，則採壁面式洞門。惟以往為縮短隧道長度，洞門位 置儘量往山側內移，且洞門設計採用重力式構造，因其基礎開 挖面積甚大，施工時必須大量開挖土方，常因此誘發邊坡滑動。
(4)監測系統：洞口邊坡與隧道均須設置監測系統以嘹解其兩者之 間的互動性及穩定性，若未設置監測儀器則無法掌握異常狀 況，事先提出預警，研擬對策作適當防範。
(四)周圍環境與其他因素：近年來土地使用率日漸升高，洞口附近可能 會因為隧道開鑿而造成地下水之流失、污染或乾涸等問題，更可能 造成地表下陷而損及週遭結構物之安全引致民眾之抗爭事件，故洞
口須考慮對週遭環境之影響。
(五)天候因素：降雨過量或突發的地震造成邊坡滑動，亦將危及隧道安 全。
3.1.4 湧 水 之因素
台灣地區因地處造山帶，大地活動頻繁，地質受擠壓、張裂等大應 力作用，使岩層極度受擾動，具有密集之節理、褶皺、剪裂、斷層等不 同之構造。若隧道工程經過粗粒之沈岩地層，因上述大地應力及構造作 用，造成甚多之不連續面及破碎帶，而形成一絕佳之儲水層，若又因部 份不連續面如斷層帶、剪裂帶等連續性甚佳，造成地下水體之連通性良 好，加之隧道又位處季風氣候區，全年雨量皆豐，地表水補注迅速，故 可預期地下水將對此隧道施工造成極大的影響。另外，於廢礦坑中地層 中，開挖隧道亦可能遭遇湧水問題。
在斷層破碎帶且含高地上水位岩層中，進行隧道工程，常遭遇開挖 面難於自立的問題。常見開挖面抽坍、湧入大量泥碴及地下水噴流等現 象。若地下水及泥碴持續湧入開挖面，淘出岩層中之細粒料，將擴大岩 層鬆弛範圍，使開挖施益形困難。其湧水可分為兩類：
(一)施工中之突發集中湧水：儲蓄在地層內之地下水因隧道開挖而湧 入，初期水量較大，但隨時間經過而逐漸減低流量，最後收斂至最 小定流，其發生現項有兩種。
(1)地下水豐富且隧道周圍岩體滲透性良好，地下水自四周湧入，
於隧道施工時可能造成水文地質條件相當程度的改變。
(2)極高的地下水壓經過岩體不連續面或透水性較佳的地層中，地 層之滲透壓力超過岩體中所能承受之壓力，而湧入隧道開挖面。
(二)完工後之恆常出水：隧道開挖完成後之定流，包括降雨等水循環系 統之平衡狀態。
隧道湧水量主要受岩體的滲透性、距地下水面高度、水位變化及地 下水流動方向、地層層序的排列及剪(破)裂帶位置與位態、地下水溫與 化學性質等水文參數的影響，分為下列幾點說明：
(一)隧道與地形的關係
隧道的位置若通過山坡面的一側，湧水是僅由一側發生。若通過 山脈橫斷型的隧道，則兩側均會受到影響，湧水量相對較多。
(二)隧道與地質的關係
(1)向斜軸部：向斜軸那是地下水最易匯集的地方，若隧道位於向 斜軸部下方，最易發生湧水現象。
(2)斷層破碎帶：斷層泥的透水性極低，但兩側的破碎帶的透水性 高，連通地下水形成儲水層，當隧道走向垂直於斷層帶時，隨 著開挖進行，其斷層泥逐漸變薄，最後，水壓力足以衝破斷層 泥而發生湧水。
(3)地下洞穴：廢棄煤坑或石灰岩溶洞也是地下水最易聚集的地 方，於隧道開挖發生湧水的機率較高。
(4)山谷或河川下方：山谷多半為地表最脆弱且最易透水之處，也 是積存地表水的理想地方，當隧道打通至此，地表水的滲透管 道即形成而發生湧水災害。
(5)沈積岩地區：孔隙牢較大之透水層，如粗粒砂岩或礫岩層與不 透水層如頁岩、泥岩等之接觸面亦可能遭過較大之湧水。
(6)溶蝕岩層：石灰岩或大理岩形成卡斯特地形的溶穴，成為大量 地下水的通道，規模較大者，常形成地下潛流，此種暫時性之 湧水多係隧道通過局部性之合水層，屬於一種滯留水，工程術 語稱為水櫃，可將遠距高壓的地下水導引至較低的隧道開挖面。
(7)節理性地下水路：連通至地表覆土層的地下水路，可將大量地
下水導入隧道，造成持續性大量及定水壓之湧水。
(8)地下水滲漏或連通地層：飽和含水層形成持續的地下水通路，
造成施工及營運的困擾。
3.1.5 有 害 氣體之因素
存在地下之各種有機物由於長期承受地殼變動產之高溫及高壓而 發生化學變化，並進而演變成石油、煤及各種可燃性瓦斯氣體，一般常 見之可燃性瓦斯為甲烷(CH4)，其為無色、無味且無毒、但會取代空氣 中的氧而造成窒息。進行燃燒反應必須具備足夠的燃料、充分的氧氣及 引發燃燒的熱源等三要項，一般稱為燃燒三要素。以甲烷燃燒為例，要 使甲烷燃燒，空氣中甲烷的濃度必須在一定範圍內，此範圍稱為燃燒界 限。若甲烷濃度小於最低燃燒下限 5％，則由於燃料不足，使得燃燒反 應無法進行；若甲烷濃度大於最高燃燒上限 15％，則因空氣中的氧氣被 甲烷取代，導致氧氣不足，無法進行燃燒反應。相同的，當甲烷濃度在 燃燒範圍間且氧氣充足的條件下如，如沒有引發燃燒的熱源則燃燒反壓 亦不會發生。甲烷又稱「沼氣」（Methane），爆炸後之化學反應為 CH4+2O2→CO2+2H2O，故可吸收大量氧氣，使隧道內缺氧；又
CH4+0.5O2→CO+2H2，故會對人體有害之一氧化碳。爆炸時可產生 2000
℃左右之高溫及 7 ㎏／㎝2之強大壓力及強型爆風，爆炸中心呈真空狀 態，因此，爆炸結束後會產生強烈迴流風吹入隧道內(姚錫齡等人，
1997)。
3.1.6 岩 爆之因素
岩爆為脆性岩體在高現地應力下進行地下開挖時所產生之劇烈破 壞現象，伴隨產生之震波並向周圍岩體傳遞。釋出之能量加諸於碎裂鬆 動之岩石，於瞬間爆裂破壞，造成重大人員傷亡及機具損失，影響隧道 施工之安全與工期至鉅。
岩爆多發生在埋藏很深、整體、乾燥和質地堅硬的岩層中。產生岩 爆的瞬間，一般在開挖後幾小時內，但也有的是在較長時間後發生。隧 道中常遇見的岩爆以頂部或拱腰部位為多，隧道內岩爆特點：
(一)岩爆在未發生前，並無明顯的預兆，雖然經過仔細找頂，並無空響 聲，一般認為不會掉落石塊的地方，也會突然發岩石爆裂聲響，
石塊有時應聲而下，有時暫不墜下。在沒支撐的情況下，對施工 安全威脅甚大。它與隧道施工中的般掉塊落石現象有明顯的不同。
(二)岩爆時，石塊由母岩彈出，常呈中間厚、周邊薄、不規則的片狀。
(三)岩爆發生的地點，多在新開挖工作面及其附近；岩爆發生的時間，
多在爆破後 2~3 小時。
3.1.7 仰拱破壞之因素
仰拱破壞可分為下列幾種因素，而破壞的形成往往同時涵蓋若干因 素，如沒有內空監測，一般為襯砌的仰拱，因受碴料的覆蓋、車輛的通 行及變形的不顯著致易被忽略；已襯砌破壞的出現，往往已十分嚴重，
需要鑿除已變形的襯砌部份，補強岩盤、灌漿填補空隙、膠結破碎岩體。
仰拱破壞的因素如下(周南山，2003)：
(一)仰拱位於軟弱岩層：仰拱因解壓而隆起。
(二)地盤低承載力：仰拱與側壁交接處產生錯動。
(三)地下水入侵仰拱岩盤軟化：由於防水膜只舖到側壁下方，地下水沿 著防水膜進入仰拱，軟弱岩盤排水不良、再經車輛返復輾壓，終至 掏空仰拱而失去支持力。
(四)側壁與仰拱間剪力鋼筋不足：未能形成環作用，倘若側向受壓過 大，導致側壁與仰拱破壞。
(五)擠壓性岩盤：因岩盤鬆動失去支持力而向隧道內變形。
(六)應力集中產生裂縫：此處角隅因應力集中，易產生裂縫。
3.2 隧道工程災變處理原則
隧道工程發生災變成因及處理原則時，首重在瞭解隧道開挖岩體在 開挖前、後之岩體應力與應變行為，其開挖行為可以分為下述四階段(如 圖 3.1，3.2 所示)：
(一)地盤未開挖前，大地應力原使於一種自然平衡狀態，其實際的應力 大小及地構情況，通常是無法完全以儀器來量測或計算得知。
(二)隧道開挖過程中破壞了原有大地應力平衡狀態，同時產生了新的應 力分配，並重新調整達到應力平衡。故在原有之現地應力並未確 知，其改變後的應力重新分佈也無法確定，所以在開挖過程中大地 應力，必會產生一定的變化。
(三)由於岩盤周圍應力產生變化，所以開挖斷面必定隨時間關係及開挖 進展而持續產生變形。而隧道周圍的岩盤產生鬆弛，其中的裂隙隨 之擴張延伸，造成岩盤強度降低。
(四)在開挖後，必須及時提供支撐力，如採用噴凝土、岩栓、鋼肋支保 或混凝土環片等支撐構件。支撐力足夠則斷面趨於穩定，且岩盤鬆 弛停止惡化；至此，隧道開挖支撐循環初步完成。反之，若支撐力 不足或支撐工完成太晚，岩盤本身強度因變形太大而過度損失，即 可能導致支撐失敗，發生擠壓或抽心災變。
因此在明瞭隧道災變成因後，則可進一步探討災變處理的原則。當 在隧道發生抽心、擠壓變形及湧水崩坍災變後，可以採用的搶修方法其 實相當有限，大多根據下列幾個步驟處理如下：
(一)當隧道災變發生後，人員、機具應及時撤離現場，並持續觀察現場 狀況，並確認有無繼續變形或崩坍可能性。
(二)依災變屬性進行施噴噴凝土等封面處理，以防止災變擴大。
(三)並採用現有支撐構件例如岩栓或鋼支保，立即補強受破壞區域。
(四)針對災變破壞現場的大小、形狀、範圍，以及支撐系統等受損的狀 況，並做完整的書面紀錄。
(五)詳查紀錄災變破壞面岩盤與地下水流方向及湧水量的情況，並檢查 隧道上方地表面可能產生的變化。
(六)儘速建立災變區段附近的監測系統並讀取初始資料。
(七)根據已蒐集的資料，研判決定補強或修護的施工方式。但由於隧道 經過災變破壞後，岩盤已嚴重擾動及鬆弛，並應視個案情況決定配 合適當的輔助工法，方可順利完成修復工作。
(八)假設災變破壞有因大量地下水滲流所引起，在進行搶挖前應先行施 做導水或止水。
(九)在執行修復作業時，應加設監測系統作業，並全程追蹤修挖斷面的 變形之發展，必要時應補強支撐系統。
(十)如果隧道發生大型災變，其評估的路線容許調整，必要時改線也可 能是一種合理的處理方式。
上述的方法與步驟，為隧道已發生災變之一般性的處理原則；然而 災變處理最佳方法就是防患未然。在隧道產生異常變化時通常會有相當 的預警時間；除地質變化因素外，其計測資料研判隧道開挖斷面之變 形，另施工中之支撐構件(如噴凝土之裂隙發展、襯砌龜裂、鋼支保的 屈挫、異常滲水跡象、岩栓承鈑的變化)等因素，皆為地盤變化前之徵 兆。惟如何掌握這些現象，並做妥當的處理，仍有賴工程師合理的判斷。
至於如何防範隧道災變於未然，可分以下三方面來說明：
(一)施工中應變措施：
(1)開挖前進面時針對地盤弱面，應隨時注意變化，必要時加強支 撐系統或採更有效之工法輔助。
(2)隨時掌握隧道中異常狀況的徵兆，並針對該等徵兆建立量化的
監測資料。
(3)於災變發生前，如因有變形持續擴大惡化之趨勢，當機立斷以 最短的時間，對變形區段提供額外支撐力。
(二)施工管理：
(1)施工階段持續地質調查評估，並建立回饋設計的簡易經驗法 則，建立邊做邊設計之觀念。
(2)於開挖階段，工地應安排備用機組與附近支援備用料廠。
(3)加強施工單位人員教育訓練，並增強現場工班機動應變能力，
應落實時段分班(全能班)的管理。
(4)開工前應妥善規劃緊急搶修應變計畫，並充分準備應變材料。
(5)遭預軟弱或斷層等不良地質時應分區分階開挖，且需嚴格控制 輪進長度，避免因追趕進度而忽略安全。
(6)加強人員進出管控。
(7)建立完善之品管計畫與執行。
(8)各種工法及施工細節務必精確，以避免因人為技術不當行為發 生。
(9)專業測量人才之培養及精確監測系統之安裝，避免因量測錯 誤，影響整體進度或延誤搶救時機。
(三)工程契約之合理化：
(1)建立風險分擔的合約制度，並賦予工地工程師充分之技術判斷權 責，對緊急狀況處理將有極大的助益。
(2)工地預算編列上應採取較彈性之作為，例如編列預備金以因應輔 助工法所需，或另編災變搶救費用以利遭遇災變可先搶救施工 再追究責任，將可避免災情擴大，以利工程順利進行。
3.3 隧道工程災變處理因應對策
為考量國內隧道工程作業之特性與現況，隧道於計畫或施工期間遭 遇特殊地質所發生災變問題時，為避免問題嚴重性加劇，工程概分為四 個主要階段：(一)可行性評估階段；(二)選線規劃階段；(三)設計階段；
(四)施工階段，可依災變問題之嚴重程度，來決定是否需成立專家小 組。一般而言，預期特殊地質情況嚴重或已遭遇困難者，尤其需要綜合 各種經驗之彙整與討論，建議應由專家小組進行資料之整合評估與提供 決策建議，以解決工程災變相關問題，以下就針對施工階段災變處理分 述如下:
(一)擠壓處理因應對策
擠壓地質開挖後之斷面淨空隨著時間的經過而逐漸地收斂，故於施 工時，可採行儘早支撐略策或視情況將已開挖的斷面閉合，以減少進一 步之變形。此外分階開挖時，岩體之應力集中或應力再分配影響，可能 造成局部的變形加劇，宜考慮合適的開挖工法與支撐方式等對策，抑制 變形的發生，以下為擠壓地質施工程階段之因應對策(如表 3.1 所示 )。
擠壓岩盤的支撐方式分為主動式及被動式策略兩種。主動式支撐策 略採利用勁度較高及厚度較厚之支撐，抑制過量變形發生。而被動式支 撐策略須於施工階段預策可能發生之變形量，先行超挖預留變形空間，
允許周圍岩體發生一定之變形後，配合容許較大變形之支撐構件穩定岩 體。
(二)湧水處理因應對策
隧道開挖過程中若遭遇湧水時，往往會造成工程災害或施工困難；
若同時遭遇斷層破碎帶時，極易同時釀成抽心的後果，造成工期的延誤 及工程費的大幅增加。因此，若隧道工程預期會遭遇大量的湧水地質 時，須於事前進行慎密的地質調查，詳細掌握岩層的節理、破碎帶、阻
水層、含水層位置、湧水量及湧水壓等狀況。此外開挖施工中，可採前 進鑽探或水平鑽探等的前進探查方式，一面將事前調查所作的預測與實 際狀況加以比較，一面調整合適的因應對策(如表 3.2 所示)。
目前湧水地質之處理原則多採用遠排近灌。實務上常用之排水工法 有排水廊道、排水鑽孔、排水坑、點井、深井及併用壓氣工法的排水鑽 孔等工法；止水工法有灌漿工法、壓密工法、截水牆及冷凍工法等，採 用時應以能維持開挖面自立性、減少施工障礙、維護施工安全及防止地 下水枯竭與地層沉陷為目的。止水工法中的灌漿工法，係藉減低湧水量 與地盤改良效果而作為開挖工作面穩定對策的一種可靠性較高的工 法。針對難以處理的大量湧水或砂質地質，實務上可採灌漿工法與排水 工法併用的對策。
湧水隧道排水方式的選擇，如無需顧慮水枯楬與岩層沉陷問題時，
宜以降壓排水為優先，堵水為輔，必要時再輔以壓氣工法。一般而言，
若隧道的覆蓋低且湧水量少，以採用能與隧道開挖並行施工，而且具經 濟性的點井或深井比較有利；反之，若隧道的覆蓋高且湧水量多，則以 採用由隧道內排水鑽孔、排水坑及點井的工法可靠性較高。如排水有引 致細粒料流出淘空之虞時，應留意排水工法之運用，並持續觀察排水的 狀況。如湧水有引致地表下陷之虞時，則須檢討灌漿工法、壓氣工法、 截水牆工法及冷凍工法等止水工法之適用性。
(三) 岩爆處理因應對策
隧道岩爆為高現地應力下進行開挖時，隧道周圍岩體發生爆炸般的 脆性破壞，脆碎之岩石碎片於破壞瞬間脫落爆裂，並且向開挖區域射 出，所釋出之應變能量加諸於四周岩體，伴隨地鳴及震波向周圍岩體傳 遞之現象。此種現象的發生，係由於蓄積於岩盤中的彈性應變能量，因 開挖而被釋放之故。岩層覆蓋厚、現地應力高、岩體為均質且節理較少
之地質環境易於發生此類破壞。因此在此種地質進行隧道工程時，應在 事前針對有無發生岩爆的可能性，進行充分的調查，以便採取合適的對 策(如表 3.3 所示)。
針對岩爆地質隧道，降低工程災變可採行之對策如下：
(1)圍岩加勁：側壁及開挖面使用鋼纖維噴凝土、鋼線網噴凝土、系統 性摩擦式岩栓(如縫管式岩栓、岩栓)、超前支撐、儘量避免開挖面 及側壁形成無圍壓束制狀態、縮小岩栓之間距、岩栓成梅花型佈置、
增大承壓鈑之面積(或使用大面積墊片)等。
(2)改善隧道之應力分佈條件：縮短輪進長度、儘早施作支撐、修正開挖 面形狀(縮小斷面、挖面形狀呈圓滑之曲面、採平滑開炸)、改變開挖形狀 順序、改變開挖作業機具及方式、超前長鑽孔應力解除等。
(3)加強作業人員安全:待機、防護(以岩栓、噴凝土保護開挖面及側壁)、機 械化浮石清理、掛網、人員設備加防撞裝備等。
(四)膨脹處理因應對策
膨脹地質隧道周圍岩體遇水浸潤，造成體積發生膨脹現象，可肇因 於岩體組成礦物吸水，引致體積增大的物理性膨脹，亦或礦物遇水發生 化學變化而造成體積增加，有別於隧道之擠壓現象。一般膨脹地盤多見 於強度低的岩層，特別是細粒含量較多，內摩擦角較低的岩層，例如泥 岩、頁岩、凝灰岩、蛇紋岩及綠泥石片岩或是含黏土礦物、無水石膏、
黃鐵礦、白鐵礦等之地層。此類地質的變形，嚴重時，開挖面會顯著縮 小，並對工程進行造成阻礙。其變位不但發生在隧道周圍之頂拱與側 壁，且可能發生於仰拱或開挖的工作面，其處理對策(如表 3.4 所示)。
在膨脹地質隧道施工中，不論支撐的型式為何，宜在施工的各階 段，藉噴凝土、岩栓及鋼支保，開挖面儘早閉合常有利於減少後續之膨 脹量。噴凝土若於開挖後立即施工，具有防止岩盤鬆動及風化之作用。
噴凝土通常厚度最大約 20cm，一般常併用鋼線網，此外，為加強噴凝土 的強度，實務上亦有採用鋼纖維噴凝土的情形。岩栓對膨脹地質隧道亦 有一定程度的成效，若與噴凝土併用，更可提升其抑制膨脹量成效。鋼 支保通常使用 H 型鋼，但為能夠抵抗強大的岩壓，亦可採用其他方式，
例如可使用鋼管式的鋼支保；鋼管式支撐於架設後，若在管內灌注砂 漿，並埋入螺旋鋼筋，從而增高其承載力。
隧道遭遇膨脹地質常見仰拱隆起現象，原因之一係由於隧道常見之 積水現象，使得膨脹地質材料浸水膨脹，造成隧道仰拱向上隆起，而地 面水因浸入岩層裂縫，使得隆起更加惡化。隧道已開挖部份隆起不嚴重 時，可分段清除路面下方已軟化的岩層，並用鋼筋混凝土回填。仰拱岩 盤為水平節理時，可加設岩栓以加固地層。若仰拱隆起嚴重時，路面宜 以設置易修復材料為佳。避免仰拱隆起之防範工作係須作好隧道隧道內 之防水及排水工作，避免膨脹地質材料因泡水而造成軟化和膨脹。
(五)有害氣體處理因應對策
隧道或礦坑中常見之有害氣體有一氧化碳、甲烷、乙烷、丙烷、丁 烷、乙炔、硫化氫及氫氣等可燃性氣體與二氧化碳、缺氧空氣等非可燃 性有害氣體。其常蘊藏於含煤區、油田區、有機物腐化區、泥火山區、
火山群、斷層、背斜或剪裂帶中，並易沿著岩隙裂縫逸出，對隧道內作 業人員及施工機具之安全危害甚大。因此應在事前就充分調查其存在 性、種類及範圍，同時並預先採取設計及施工上所需的對策(如表 3.5 所示)。
由於有害氣體對隧道施工人員之生命健康及機具鏽蝕等之危害性 極大，因此，隧道內應保持足夠的風量及風速，方能迅速稀釋有害氣體 之濃度至安全範圍內，以維護隧道內之施工安全。隧道沿線可能遭遇含 有害氣體地盤之施工區段，應考慮於隧道內佈設前進探查鑽孔，預先將
有害氣體導出並排放至隧道外安全處或利用加強通風，以稀釋有害氣體 之濃度。另外隧道內襯砌宜儘早施築及灌漿或壓氣等補助工法之採行，
對於地層中有害氣體之逸出則有抑制阻絕之效果。火源及隧道開炸之管 理、建立有害氣體監測系統及施工安全管理制度等具體措施之擬定與執 行，有助於防止有害氣體災變的發生。
(六)地熱處理因應對策
台灣地區遍佈於各地之溫泉總數約有一百三十餘處。較破碎岩體中 之溫泉，多分佈於斷層破碎帶、裂隙密集帶及背斜軸部等地帶。若隧道 正好通過地熱裂隙帶附近，則地熱裂隙與溫泉將對隧道之構築，具有潛 在之威脅。高地熱地區進行隧道開挖時，可能遭遇之高溫湧水及岩溫，
對隧道施工安全、施工效率、工作環境、工作品質及工程費用將造成影 響。因此應在事前充分調查其影響範圍，以便有效地採取設計及施工上 所需的對策(如表 3.6 所示)。
地熱地質隧道內部經常處於高溫，高濕之狀態，故須對於作業環境 加以適當改善，否則可能發生工作人員健康之損害、使工作效率顯著降 低、甚而招致災害之發生。
由於隧道內濕度較高，為獲得一適合工作之環境，坑內溫度應維持 在適合勞動之 28℃以下為目標，否則應參照相關規定，進行工作性質及 工作時間等之調整。除實施通風及灑水降溫外，並應進行高溫環境下之 健康管理。
(七)國內隧道施工中常見災變處理因應對策
由上述隧道工程施工工程災變的資料可知，台灣因位於板塊運動擠 壓地區，工程地質構造複雜，岩質多變，岩體應力偏大，致岩層多斷層 破碎帶，地下水量充沛等因素，因此國內施工中常見之災變頻繁，就施 工中現象及因應對策說明(如表 3.7 所示)。
針對國內隧道施工中常見災變處理因應對策中，何者為優先必須檢 視岩盤條件、施工法、變形破壞情況等有所差異，需就各別狀況及綜合 各項災變因素判斷選擇。
3.4 隧道工程災變技術處理及輔助工法
山岳隧道以隧道周圍岩盤為主要支承力結構，而噴凝土、鋼支保及 岩栓則為隧道單獨或合併使用之標準構件，藉由標準支撐構件確保隧道 開挖之穩定性，而需採用其他特殊對策，如排水、止水及地盤改良等工 法，以增加隧道開挖面穩定性或改善地質條件之適當方法，稱為輔助工 法。採用輔助工法除在確保隧道的安全性外對隧道週邊環境亦可達到保 護等作用。
3.4.1 隧道工程災變技術處理
隧道之災變類型，應考量隧道周圍岩盤之性質及地下水狀況，並配 合隧道斷面尺寸及覆蓋厚度，判斷隧道周圍岩盤之破壞機制究屬構造破 壞亦或材料破壞，並配合噴凝土、岩栓與鋼支保等各支撐構件所具功能 (如表 3-8 所示)，進而單獨或合併使用不同支撐構件加以設計之；必要 時，亦得配合輔助工法以增加隧道穩定性；各隧道工程於實際執行時，
執行人員得依其專業判斷作適當調整。隧道周圍岩盤之破壞機制可大致 區分為二大類：
(一)構造破壞（structure failure）：當隧道之覆蓋厚度稍深，或隧道周 圍岩盤之節理面、層面、劈理以及片理等地質弱面發達時，隧道之 破壞機制屬構造控制。
(二)材料破壞（stress failure）：亦稱為應力控制。當隧道之覆蓋厚度較 淺，或周圍岩盤風化程度較高時，隧道之破壞機制屬材料破壞。
因其在現地應力之作用下常進入塑性階段而呈現延性行為，此時需
採適當之開挖與支撐以抑制岩體進入塑性階段，避免產生大量變形，即 一般所謂之擠壓現象；需注意圍岩因重力而掉落所引致之破壞；當隧道 之覆蓋厚度相當深，且隧道周圍岩盤狀況良好，幾乎沒有弱面構造存 在，主要呈現脆性行為時，隧道之破壞機制屬材料破壞，此時需注意現 地應力過大所引致之岩爆問題；當隧道之覆蓋厚度中等，隧道周圍岩盤 狀況良好且地質弱面不發達時，其開挖隧道所遭遇之問題最少。
3.4.2 隧道災變之輔助工法
輔助工法的種類可依其使用目的、地質條件及使用之機械或設備等 特性加以分類(如表 3-9 所示)。各類輔助工法則應視選用之工法特徵、
地質條件、環境條件並配合隧道之工程進度及施工方法等條件加以應 用。
依其使用目的輔助工法可概分為兩大類：一為以確保施工安全性為 目的之輔助工法，凡為增加開挖面之穩定工法及湧水處理對策均屬之；
其次為以保護隧道施工時週邊環境為目的之輔助工法，諸如防止隧道開 挖引致周圍地表下陷、防止鄰近構造物受損之工法以及考量隧道湧水所 導致地表沈陷之湧水處理對策。
(一)穩定開挖面之輔助工法
隧道施工時之開挖面為開放狀態，若因岩盤凝聚力低、強度不足或 地下湧水等因素，使得岩盤自立條件不佳造成開挖面崩坍或不穩定，均 將造成隧道無法施工或施工遲緩。因此為提升開挖面之穩定，適當選用 輔助工法有其必要性。一般而言，開挖面穩定之輔助工法依其隧道開挖 後發生之不穩定形態及位置可分為頂拱（含側面）、前進面以及底部等 三部分之處理對策。
(1)頂拱穩定輔助工法：頂拱穩定輔助工法主要目的在於防止開挖時 之頂部崩坍，其施作理念則以開挖前預先增加前進面前方周圍岩
盤拘束力或提高頂部岩盤之抗剪強度為主。由於工法、技術隨著 科技日新月異，頂拱穩定輔助工法推陳出新種類繁多，如支撐鋼 管、支撐鋼棒、鋼護板、管幕工法、AGF 工法、MGF 工法、AT 套管工法、注膠支撐先進工法（含 PUIF 工法）等頂拱穩定輔助 工法，皆為國內長久以來或近年來使用之工法。統稱為先進支稱 工法。
(2)前進面穩定輔助工法：一般採用之基本處理對策有於前進面施噴 封面噴凝土、打設前進面岩栓、採取環狀開挖或縮短施工輪進長 度等方式，以提高前進面周圍岩盤之圍束力，增加前進面之自立 性。若位處岩盤條件不佳之斷層破碎帶、地下水豐富之地層或其 他岩盤自立時間甚短之地質條件，利用灌漿進行地盤固化，藉以 提高前方岩盤剪力強度或降低其透水性為直接有效之方法。
(3)底部穩定輔助工法：隧道開挖面底部若因岩盤條件或開挖斷面形 狀因素導致地盤承載力不足，將產生底部下陷及誘發開挖面之地 盤鬆弛或支撐架設困難，進而影響隧道的穩定性。一般的底部穩 定工法，可採擴大支撐底部支承面積或利用仰拱之及早閉合以利 開挖面拱效應儘早形成並減低底部之應力集中等方式降低底部地 盤之承壓應力；亦有於隧道開挖面底部朝下打設岩栓或鋼管樁 等，以提高岩盤支承力之方式施做。
(二)防止地表沈陷及鄰近結構保護之對策
地表沈陷之主要原因，在於伴隨開挖所發生於隧道周圍之應力變化 以及地盤鬆弛產生之變形。一般皆發生於拱效應無法形成之地盤且隧道 頂部覆蓋較淺者或因地下水引致地盤中土砂流出導致地表沈陷。因此以 採用強化開挖面上方（頂拱）地盤之輔助工法對於防止隧道開挖引致地 表沈陷較為適用，而利用改良地盤整體性質（剪力強度、透水性及壓密
性）對於地下水導致之地表沈陷效果較佳。
(1)防止地表沈陷之輔助工法：防止因隧道開挖引起地盤鬆弛進而造 成地表下陷之對策，宜採用長先進支撐工法及水平高壓噴射灌漿 工法等強化開挖面上方地盤之輔助工法；灌漿工法及縫地工法等 則因可改良地盤整體性質，對於地下水導致之地表沈陷亦為一良 好之對策。
(a)強化開挖面上方地盤之輔助工法：常用之長先進支撐工法
（PUIF、MGF、AGF 及管冪工法等灌漿式先進支撐工法）、水 平高壓噴灌漿工法。
(b)改良地盤整體地質之輔助工法：灌漿工法、縫地工法。
(2)鄰近結構保護之輔助工法
(a)強化開挖面上方地盤之輔助工法：地盤強化及改良係藉施行地 盤強化及改良以抑制變位的工法。如長先進支撐工法（PUIF、
MGF、AGF 及管幕工法等灌漿式先進支撐工法）、水平高壓噴 灌漿工法。但應用時應注意地盤條件、施工順序及臨近程度及 限制等情況。
(b)隔牆工法：係將既有構造物與隧道之間予以分隔，以抑制變位 傳遞的工法，如鋼板樁、柱列樁（含鋼筋混凝土樁、水泥攪拌 樁、高壓噴射樁等）及鋼管樁等。
(c )既有構造物補強工法：本工法係採直接補強鄰近構造物的方法 與基礎托換的方法。直接補強鄰近構造物的方法一般常用的方 式有使用斜撐、加固牆及橫撐等方式；常用之基礎托換的方法 有於既有建築物下方土壤之地質改良、增 (補)設基礎、構築新 基礎等方式。
(三)隧道地下湧水之輔助工法
地下水造成山岳隧道開挖面之穩定問題，為各種影響因素中最常見 且最嚴重之障礙。充分瞭解地下水之存在或分布形態、水質、湧水量、
水壓及隧道施工方法與環境等條件之相互關係，為決定地下水處理對策 重要因素。地下水處理依其理念可概分為排水工法、止水工法及混用兩 種以上之輔助工法三類。
(1)排（抽）水工法：選用排水工法時應考量地質構造(透水係數、地 下水位分佈等地層基本物理性質)、預估湧水量、湧水區範圍、覆 蓋厚度、鄰近結構物(包括地上與地下)、周圍地下水利用情形、隧 道外排水設施、地下水蘊藏情形、可否降低地下水位及是否可混用 其他工法等條件，一般情況下排水工法在施工性及經濟性均優於止 水工法。如排水導坑工法、真空深井工法、真空水平排水孔工法、
重力排水、鑽孔排水工法、抽水孔排水工法、抽水坑工法、點井工 法等。就其常用工法概述、優、缺點分述如表 3-10 所示。
(2)止水工法：為防止或截斷水流進入隧道開挖面之工法，但必須考 量地質、地形特殊之情況或對周邊環境影響等需求。其工法如壓氣 工法、冰凍工法、地盤灌注工法、泥水工法(潛盾工法)、化學灌漿、
隔牆工法、熱瀝青工法等。就其常用工法概述、優、缺點說明如表 3-11 所示。
(3)混用工法：在實務上，因地質、地下水分布形態、水質、湧水量、
水壓及隧道施工方法與環境等條件，在地下水的對策選用時，一 般多以各種止水、排水工法之組合或止、排水兩者混用之方式處 理，以達最經濟有效之目的。
3.4.3 隧道災變輔助工法處理比較分析
藉由文獻回顧之案例蒐集，經彙整歸納出國內隧道常見破壞類型為 支腳保沉陷、抽心落盤、擠壓變形、開挖面滑動、頂拱沉陷、湧水、有 害氣體及地熱等型式，其以抽心落盤、擠壓變形及湧水較為常見且災變 規模較大。隧道災變技術處理包含前期支撐、開挖面補強、排水及止水、
地質改良等方式，經實際與隧道災變常用技術處理及輔助工法比較分析 表(如表 3.12 所示)，說明如下：
(一)經比較分析得知隧道災變技術處理以原有標準支撐構件為主，其常 用之輔助工法如前期支撐以短(小於 6m)先進支撐工法包含支撐鋼 棒、鋼護板及支撐鋼管等工法，主要有效提昇前進面之圍束應力。
長(大於 6m)先進支撐工法如管冪、AGT、AT 套管等工法，並施以充 填或灌漿方式，主要為使隧道頂拱預先形成傘狀保護環，有效抑制 鬆持區段之崩落，或採地質改良方式如水泥系及藥液等灌漿方式。
(二)隧道底部發生異常行為如支保腳沉陷及仰拱隆起等因素，其技術處 理除需針對破壞情形儘早完成支撐系統仰拱環狀閉合，或在開挖過 程增設支保腳混凝土條狀基礎外，必要時亦可進行灌漿改良地質增 加應力集中等方式降低底部地盤之承壓應力，或輔助性回填增加土 壓力抑制仰拱隆起等行為。
(三)隧道發生擠壓變形、抽心落盤、偏壓及頂拱沉陷災變時需立即進行 支撐系統(如鋼支保、噴凝土、岩栓)補強，必要時進行灌漿方式改 良災變區段周圍地盤，以防災變持續擴大。並輔以前期支撐(如支 撐鋼管、支撐鋼棒、鋼護板、管幕等工法)進行修挖及復舊等工作，
(四)隧道因開挖前進面滑動造成坍落時，除需先以混凝土封面外，必要 時可採前進面岩栓或灌漿方式進行，以提高前進面周圍岩盤之圍束 力，增加前進面之自立性，並輔以環狀開挖方式、縮短輪進及前期
支撐(如支撐鋼管、支撐鋼棒)進行開挖作業。
(五)隧道遭遇湧(滲)水常使用工法為鉆設水平排水孔並藉重力作用導 排地下水，排水坑集水後並採抽水方式強制將地下水排出，以降低 水位，並配合湧水狀況採灌漿方式改善地質條件，阻止地下水流進 入。
(六)隧道因覆蓋層較淺處遭遇地下水位高時，除考量隧道內排、止水 外，亦可進行地表點井或深井等工法，藉由外力強制排水預先降低 地水位，避免因地下水流過大造成坍塌，肇致災變情形擴大。
(七)隧道遭遇有害氣體區段，除可考量鑽設前進探查孔將有害氣體導出 隧道或利用加強通風稀釋其濃度外，亦可採藥液灌漿、水泥灌漿或 壓氣等輔助工法抑制有害氣體滲出或噴出。
(八)隧道遭逢地熱地質下，除輔以通風及灑水冷卻外，必須鑽設排水鑽 孔將其熱水導排出，並採藥液灌漿及水泥灌漿等輔助工法阻止地下 水流進入。
(九)各項輔助工法應俟災變情形與地質狀況及材料之可及性，其採分開 或合併使用方式，以達到安全及經濟之隧道。
3.5 小結
(一)造成隧道發生災變因素區分為地質構造之不確性、天候因素、設計 考慮不周全或經驗不足及施工不確實等因素，其中以地質構造變化 最難以預測及瞭解。
(二)隧道施工中應隨時注意開挖面之變化，特別針對軟弱地盤及斷層破 碎帶或異常徵兆時，需採取更有效之防範措施，以避免災變發生。
(三)在隧道發生災變後需依災變情況適時提供額外之支撐構件，並依破 壞狀況及地質條件選用有效之輔助工法，必要時需合併二種以上工 法共同或分開並分階段施作。
(四)隧道發生災變技術處理過程除需採輔助工法予以增加隧道之穩定 性外，配合其它開挖方式或縮短輪進及減少炸藥量亦可防止開挖面 附近岩盤擾動，以避免再度發生災變。
(五)針對特殊地質之處理，進行輔助工法選擇時，除需考量工法特徵、
地質條件及環境因素外，亦需考慮施工之時效性及材料之可及性，
延誤可能會造成更大災變。
表 3.1擠壓地質施工程階段之因應對策(行政院公共工程委員會,2003)
擠壓評級結果 因應對策
(1)無擠壓
(2)輕度擠壓 謹慎施工，注意監測
(3)中度擠壓
(1)依據設計要求，實施輔助工法或相關之補強措施。
(2)依據監測成果檢討設計階段之擠壓程度分級、開挖方 式、支撐系統、輔助工法、施工順序之適當性及成效。
(3)進行反算分析，確認設計參數之適當性，視監測結果調 整施工方式。
(4)檢討並修正擠壓處理計畫。
(4)高度擠壓 (5)嚴重擠壓
(1)進行隧道擠壓之災變分級。
(2)針對設計與支撐方法、補強措施、擠壓處理計畫、所採 取的因應對策等進行適用性檢討與修正。
(3)成立專家小組檢討並提供建議。
表 3.2 湧水地質施工程階段之因應對策(行政院公共工程委員會,2003)
湧水評級結果 因應對策
輕度湧水 (1)謹慎施工
中度湧水 (1)採行前進探查，量測水量及水壓 嚴重湧水
(1)成立專家小組
(2)量測水量、水壓及隧道變形等以掌握湧水情況 (3)檢討及修正現行補助工法及內襯設計
表 3.3岩爆地質施工程階段之因應對策(行政院公共工程委員會,2003)
岩爆評級結果 因應對策
輕度
(1)謹慎施工，加強人員機具防護。
(2)觀察崩落岩塊之破裂面特徵，岩壁表層零星岩塊崩落。
(3)縮短輪進長度、縮小岩栓間距，儘早施作支撐、採平滑開 炸、修正開挖面形狀以減小應力集中的情形。
(4)提高支撐的強度與勁度，期能有效抑制岩盤之鬆動與破壞 區的擴展，預防岩爆現象的發生。
中度
(1)謹慎施工，加強人員機具防護。
(2)觀察崩落岩塊之破裂面特徵、對已支撐安定段，補充鑽探 調查應力鬆弛範圍，確立岩爆來源與破壞機制，評估支撐 功能。
(3)增加支撐，注意噴凝土的厚度是否足夠以及是否平整、岩 栓的長度及密度是否恰當。
(4)以機械化浮石清理、掛網，縮短輪進長度、儘早施作支撐、
採平滑開炸、修正開挖面形狀以減小應力集中的情形。
嚴重
(1)成立專家小組。
(2)檢討對此一岩爆特殊地質隧道之掌握程度，進行特殊地質 隧道之災變分級。
(3)對此一特殊地質隧道之現行因應設計與支撐方法、開挖施 工流程、開挖施工管理模式(監測與預警模式建立)等進行 通盤性、適用性檢討與修正。
(4)應用音射監測預警技術、微震監測以釐清岩爆之震源機 制。
(5)採用各種可能方式以減少岩爆現象所帶來的災害損失。
表 3.4 膨脹地質施工程階段之因應對策(行政院公共工程委員會,2003)
膨脹評級結果 因應對策
無膨脹、
輕度膨脹 提高警覺，謹慎施工，注意監測。
中度膨脹
(1)依據設計要求，增設臨時仰拱或仰拱及早閉合，實施輔 助工法、地盤改良或相關之補強措施。
(2)依據監測成果檢討設計階段之膨脹程度分級、開挖方 式、支撐系統、輔助工法、施工順序之適當性及成效。
(3)進行反算分析，確認設計參數之適當性，視需要調整施 工法。
高度膨脹、
嚴重膨脹
(1)增設臨時仰拱或仰拱儘早閉合。
(2)進行特殊地地質隧道之災變分級。
(3)針對現行因應設計與支撐方法等進行適用性檢討與修 正。
(4)檢討並修正膨脹處理計畫。
(5)召集專家小組檢討並提供建議。
表 3.5 有害氣體施工程階段之因應對策(行政院公共工程委員會,2003) 有害氣體評級
結果 因應對策
無有害氣體 正常作業。
輕度危險 (1)謹慎施工，加強隧道通風、管制火源及密切偵測。
(2)成立專家小組，評估對後續工程之影響並提出對策建議。
中度危險
(1)加強隧道通風、火源管制及安全管理。
(2)加強執行前進探查孔鑽孔，以利有害氣體排除。
(3)考量內襯砌儘早施作或採用止氣灌漿等抑制工法，以阻隔 氣體。
(4)增加偵測器數量並提高監測頻率。
(5)成立專家小組，研擬合適的對策，以確保施工安全。
嚴重危險
(1)暫停施工，人員撤離，風機視需要暫停運轉。
(2)視需要恢復或加強隧道風速及通風量。
(3)加強火源管制及安全管理。
(4)確實採用防爆型電氣或機具設備。
(5)召集專家小組，研商可行之對策方案。
表 3.6地熱地質施工程階段之因應對策(行政院公共工程委員會,2003) 地熱潛能
評級結果 因應對策
可能具地熱潛能 謹慎施工，並於施工前研擬因應對策及處理步驟。
具地熱潛能 (1)施工通風，可考慮採通風機＋冷氣機之組合、採通風機＋
灑水之組合。
(2)地熱爆材及雷管。
(3)高溫、高濕環境下之施工機具。
(4)襯砌材料受地熱影響之檢討。
(5)熱湧水之偵測及排除。
(6)隧道內溫度之冷卻設計。
(7)高溫之安全開挖。
(8)施工機械之穩定性。
(9)支撐構件或功能材料之穩定性。
(10)緊急事故之預防及措施。
(11)如地熱地盤伴隨瓦斯發生，其因應對策詳有害氣體地盤。
(12)於可能遭遇地熱地盤區域，工地考量成立防災應變組織。
具嚴重地熱潛能 成立專家小組，並評估及研擬採用上述具地熱問題之因應對 策。
表 3.7 施工中之因應對策(1/2)
因應對策(A) 因應對策(B) 觀察
項目
施工中
現象 簡單變更即可完成之對策 支撐幅度較大之變更對策方法
開 挖 面 地 盤 呈 不穩定
1.縮短開挖輪進之長度。
2.採環狀開挖保留土心方式。
3.使開挖面傾斜方式開挖。
4.開挖面施噴噴凝土穩定。
5.施作擋板或支撐鋼管等防 護。
1.以導坑工法縮小開挖斷面。
2.開挖面用穩定工法(如開挖面岩 栓等) 。
3.施作地質改良(灌漿工法)。
4.自地表面打設垂直岩釘或水泥 樁。
開 挖 面 岩 體 頂 拱 容 易 崩 塌 及 落石
1.開挖面輪進長度縮短及施作 噴凝土。
2.施作防護措施，如前進鋼 筋、短管幕、前進鋼矢板、
矢板(鋼或木)等。
3.縮短開挖輪進之長度。
4.分割開挖斷面。
1.增設鋼支保。
2.地質改良(灌漿)。
3.增設管冪工法。
開 挖 面 滲 水 及 湧 水 且 湧 水 量 增加
1.提早噴凝土硬化時間(增加 速凝劑)。
2.舖設鋼絲網。
3.排水處理。
a.集中湧水的場合:排水孔、集 水管等。
b.全面湧水的場合:排水片等。
1.採用排水工法：如排水探孔、排 水導坑、深井工法、點井工法。
2.地質改良(止水灌漿) 。
岩 盤 承 載 力 不 足、鋼支 保 的 沉 陷增大
1.開挖時不要損害到支撐岩盤 (少量裝藥) 。
2.支保腳部噴凝土加厚，支撐 面積加大。
3.支保腳底舖設鋼矢板或混凝 土塊。
1.增加打設岩栓數量或長度。
2.縮短平台長度、儘早斷面閉合。
3.以噴凝土舖設臨時仰拱。
4.施作地質改良(灌漿) 。 開挖
面及 開挖 面附 近岩 盤
岩 盤 隆
起 施噴仰拱噴凝土。 1.仰拱打設岩釘。
2.縮短平台長度，提早斷面閉合。
噴 凝 土 隆 起 且 剝落
1.施予增加噴凝土或厚度。
2.加鋪鋼絲網(無鋼絲網的場 合) 。
3.排除湧水壓力(打設探孔 等) 。
施打或增長岩釘。
噴凝
土 噴 凝 土 應 力 增 加、龜裂 或 發 生 剪 斷 破 壞
1.增加噴凝土。
2.加鋪鋼絲網(無鋼絲網的場 合) 。
3.噴凝土與噴凝土之間留伸縮 縫。
1.增長岩釘。
2.增加或採重型鋼支保(無鋼支保 的場合)。
3.變更為鋼纖維噴凝土(SPRC)。
表 3.7 施工中之因應對策(2/2)
因應對策(A) 因應對策(B) 觀察
項目
施工中
現象 簡單變更即可完成之對策 支撐幅度較大之變更對策方法
岩栓
岩 栓 軸 力 增 加，支承 板 變 形 或 岩 栓 斷裂
1.增加噴凝土。
2.增設岩釘。
1.打設較長的岩栓(比原來較長的 岩栓)。
2.使用承載力較大的岩栓。
3.依據不同的場合為增加岩栓的 變形能力，將壓縮體楔入岩盤和 地錨承板間。
鋼支 保
因 鋼 支 保 應 力 增大，產 生 變 形 挫屈
1.增加噴凝土。
2.採用重型鋼支保重新支撐。
1.打設較長或耐力較大的岩栓。
2.縮短支保間距。
3.組立重型鋼支保。
淨空 變位
淨 空 變 位 量 增 大 或 變 位 速 度 加快
1. 縮 短 開 炸 至 組 立 支 保 的 時 間。
2.開炸後施予首次噴凝土。
3.儘早打設岩栓。
4.縮短下半部及仰拱的輪進長 度。
5.噴凝土有裂縫的場合必須留 伸縮縫。
1.打設較長的岩栓。
2.縮短平台長度儘早斷面閉合。
3.依據不同的場合為增加岩釘的 變形能力、將壓縮體楔入岩盤和 地錨承板間。
4.變更為臨時仰拱工法
5.加固支保構造：如提高鋼支保尺 寸、增加噴凝土厚度、鋼支保加 工為 Wing-Rib 型(增加慣性 矩)。
地層 位移
地 層 變 位 加 大，鬆散 領 域 擴 大
1. 縮 短 開 炸 至 組 立 支 保 的 時 間。
2.開炸後施予首次噴凝土。
3.儘早打設岩栓時程。
1.打設較長的岩栓(比原來較長的 岩栓)。
2.縮短平台長度儘早斷面閉合。
3.變更為臨時仰拱工法。
4.背覆灌漿或改良岩盤(灌漿)。
地表 面及 地層 沉陷
地 表 沉 陷、地層 沉 陷 擴 大 或 沉 陷 速 度 增加
1.以長管幕等先施予岩盤。
2.縮短開炸至組立支保的時 程。
3.開炸彼施予首次噴凝土。
4.縮短輪進長度。
5.預留土心採環狀開挖。
1.縮短平台長度儘早斷面閉合。
2.變更為臨時仰拱工法或測壁導坑 工法。
3.岩盤改良(灌漿) 。 4.打設垂直地表面的地錨。
5.採用管冪工法。
6.設置隧道側壁(兩側或單側)的遮 段壁。
表 3.8 支撐構件所具功能及說明(行政院公共工程委員會,2003) 支撐構
件 功能 說明
噴凝土
1.支撐功能：噴凝土屬半剛性支撐，可順應隧道岩體變 形以紓緩岩壓，並形成薄殼以提供下列支撐功能。
(1)承受隧道周圍可能滑動岩楔之荷重。
(2)增加隧道周圍岩盤之約束作用，使接近於三軸 應力狀態，進而提高岩盤強度與勁度。
2.填補開挖後之凹凸岩面，避免局部應力集中，亦使鋼 支保等支撐構材得以緊貼開挖面。
3.封面功能：
(1)可使開挖面岩盤免於鬆弛、龜裂、風化與剝落。
(2)可防止地下水自岩盤弱面流（滲）出，將弱面 填料淘空。
在 支 撐 功 能方面，構造破 壞 為 主 之 隧 道，噴凝土一般 用 以 防 止 開 挖 面 岩 盤 剝 落 或 岩楔滑出；材料 破壞為主時，則 用 以 增 加 岩 盤 約束作用。
鋼支保
1.在噴凝土與岩栓完全發揮作用前，提供初期支撐。
2.提高噴凝土與岩栓所組支撐系統之強度、勁度與韌 性。
3.作為先撐工法所採支撐構件之支承點。
針 對 材 料 破 壞 為 主 之 隧 道而言，鋼支保 一 般 用 以 提 供 初期支撐，並提 高 支 撐 系 統 之 強度、勁度與韌 性。
岩 栓
1.將開炸後可能滑動之岩楔加以懸掛固定，避免岩楔剝 落或移動。
2.增加隧道周圍岩盤之約束作用，使接近於三軸應力狀 態，進而提高岩盤強度與勁度。
3.利用岩栓之強度與延展性以增加錨定範圍內之岩盤 韌性。
針 對 構 造 破 壞 為 主 之 隧 道而言，岩栓一 般 用 以 固 定 可 能 滑 動 之 岩 楔；至於材料破 壞 為 主 之 隧 道，則用以提高 岩 盤 強 度 與 勁 度。
