¶ 公路隧道設計規範－第四章 支撐設計 C4.1 一般說明
本頁文字與表格（可複製、可搜尋）
C-15第四章 支撐設計C4.1 一般說明
(1) 隧道支撐設計應滿足施工階段及營運管理階段之功能需求。
(2) 隧道支撐包括初期支撐及襯砌二部分。一般情況下，初期支撐於隧道開挖後儘早安裝，作為承力結構；襯砌則於初期支撐架設完成，原則上待周圍岩盤變形穩定後再行施作，因此除本身自重、水壓力及潛變因素外，理論上並不承受外力作用。如遇特殊情況，亦有將其視為增強或作為全部承力結構之情形。在隧道沿線地質條件較佳，隧道安全無慮，並滿足營運功能需求之前提下，可僅施作初期支撐。
C4.2 初期支撐
(1) 設計隧道時，為避免周圍岩盤向內變形過大致內空斷面不足，須訂定適當之變形寬容量。由於地質條件之變異性，欲訂定標準之變形寬容量相當不易，宜依據以往類似條件之隧道設計與施工經驗加以訂定。
(2) 影響隧道周圍岩體行為之因素眾多，然目前對此方面之瞭解仍不完整，且隧道沿線地質變異性大，故無標準之設計方法可資依循。目前常用之設計方法可概分為經驗設計法和分析設計法二種，各有其適用範圍與限制條件，選用時必須充分瞭解之。初期支撐所受荷重及行為受下列因素影響，設計時應充分考量之。
本頁文字與表格（可複製、可搜尋）
C-16(a) 地盤特性：隧道沿線地盤特性決定初期支撐所受荷重，亦影響初期支撐之適用性。
(b) 施工方法：施工方法不同，隧道周圍岩盤之擾動程度亦有所差異，此將影響初期支撐所受荷重。鑽炸法之擾動程度較大，為避免擾動破碎區域過大致對初期支撐產生額外荷重，宜採用勻滑開炸。機械開挖對周圍岩盤之擾動較小，支撐所受荷重將小於鑽炸法。
(c) 支撐架設時間：初期支撐須在岩體自立時間（stand-uptime）內架設完成，以避免岩體持續鬆動破壞而導致額外之地盤荷重。岩體自立時間是指隧道開挖後，岩體不需支撐而能保持穩定之時間，期間周圍岩體將逐漸向內鬆弛變形至形成一穩定之地拱為止。
(d) 支撐系統特性：初期支撐應允許岩體產生適當之變形以形成地拱，同時也須具備足夠之強度以支撐地拱所無法承受之荷重，並阻止隧道持續向內變形。
(e) 前進支撐：隧道變形為三維空間型態，除二維徑向支撐輔助圍岩形成地拱外，亦應考量前進支撐以有效抑制隧道之變形量。
(3) 經驗設計法：此法係由以往工程經驗歸納出經驗法則，並據以進行支撐設計。採用經驗設計法時，應充分瞭解其發展背景與資料內容，以掌握適用範圍。
岩體分類系統為經驗設計法之主要工具，其透過岩體分類將過去之工程經驗加以歸納分析，供後續隧道工程參考比較，據以設計初期支撐。岩體分類系統之種類相當多，包括南非之
本頁文字與表格（可複製、可搜尋）
C-17RMR 系統、挪威之Q 系統以及公共工程委員會「臺灣岩體分類與隧道支撐系統（PCCR 系統）」所建議之岩體分類系統（附表C4.1、附表C4.2）等。
(4) 分析設計法：隧道工程中如交叉段支撐設計等複雜之三維問題，已非從經驗設計法即可獲得足夠之參考資料，此時宜採用分析設計法輔助支撐設計。惟岩體破壞機制複雜，地質參數變異性大，故宜慎選分析模式與設計參數，以求安全適切之支撐設計。分析設計法依其性質可概分為三大類。
(a) 解析解法（analytical analysis）：又稱公式解法，如岩盤─支撐互制曲線法等。
(b) 岩盤荷重法（rock load analysis）：如Terzaghi 之岩盤荷重法（附表C4.3）等。
(c) 數值分析法（numerical analysis）：本法需利用套裝電腦程式進行分析，可分為連續體分析與不連續體分析；前者包括有限元素法（FEM）、邊界元素法（BEM）與有限差分法（FDM）等；後者則包括分離元素法（DEM）、榫塊理論法（block theory）與不連續變形分析法（DDA）等。
C4.3 襯砌
(1) 所謂襯砌係指混凝土襯砌，亦通稱為二次襯砌，設計時應考量下列需求。
(a) 結構性需求：包括本身自重、地盤荷重、水壓力、設施荷重等需求。
(b) 裝飾性需求：當初期支撐足以支撐地盤荷重，無須再以襯砌補強時，襯砌以裝飾及改善照明、通風效能為目的。
本頁文字與表格（可複製、可搜尋）
C-18無論係結構性或裝飾性需求，襯砌須提供隧道內部安全設施之裝設，以及短期或長期安全使用。為防混凝土龜裂剝落，得考慮適當之抗張加勁材。
(2) 隧道襯砌之厚度與強度應依據其使用目的，並考量短期或長期之可能載重、斷面尺寸與施工性等條件加以決定。針對洞口段、地質弱帶、交叉段、裝設通風與機電設施等處，考量襯砌可能承受較大荷重，可以增加襯砌之厚度或強度等方式因應。
C4.4 仰拱
(1) 仰拱一般設置於地質不佳，僅以頂拱及側壁之支撐可能無法控制地盤變形之區段。當隧道可能承受過大荷重以致產生大量變形，隧道下方岩盤承載力不足或可能因遇水或施工機具輾壓而產生弱化現象，以及隧道覆蓋深度較淺或鄰近有結構物需保護時，一般進行仰拱閉合，俾使隧道支撐系統形成一封閉結構，藉以提升支撐功能，並有效抑制隧道周圍岩盤之變形，增加隧道穩定性。
(2) 仰拱之形狀與厚度，應配合上部支撐構件，並考量地層之力學性質加以訂定，俾使隧道支撐系統形成一閉合結構，並具有足夠之強度、剛度和耐久性。
隧道之仰拱材料，一般係以噴凝土或混凝土為主，必要時得增設鋼支撐，其強度、剛度和耐久性應符合其使用目的，必要時得採用鋼筋混凝土、鋼線網混凝土或鋼纖維混凝土等予以補強，藉以提升其支撐能力。