¶ 公路隧道設計規範－第五章 支撐構件 C5.1 一般說明
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C-19第五章 支撐構件C5.1 一般說明
(1) 現今隧道工程所用之初期支撐，基本上可概分為半剛性支撐與剛性支撐系統兩種，所採支撐構件包括噴凝土、岩栓與鋼支撐等。由於上述兩種系統所能達成之功能並不相同，各有不同之應用，設計理念亦相異，故設計前須先決定採用何種支撐系統。
隧道開挖後周圍岩體將發生變位，剛性支撐系統係利用高勁度之重型剛性支撐以抑制隧道變形，而半剛性支撐系統則充分利用隧道周圍地盤之自立性，將其視為主要承力結構，至於所設計施作之任何人為支撐僅提供約束作用，使周圍岩盤形成一承受應力之地拱，以調適開挖造成之岩盤變形與應力變化，維持隧道之穩定與安全。
針對一般岩盤隧道，目前國內大多採用半剛性支撐系統進行設計，至於通過淺覆蓋且膠結不良地盤之隧道，因無法將圍岩視為主要承力結構，故可考量採用剛性支撐系統或以輔助工法搭配半剛性支撐系統。
(2) 選用支撐構件時，應考量隧道周圍地盤特性，並配合隧道斷面尺寸及覆蓋深度，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、岩栓與鋼支撐等各支撐構件所具功能加以選定之；必要時得藉由先撐工法、排／止水工法或地盤改良等輔助工法以增加隧道穩定性。
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C-20鑽炸法與機械開挖法所採用之支撐構件不盡相同，故支撐構件應配合施工需求加以選用，確保其功能得以充分發揮。此外，當地盤自立性不佳採小斷面逐步擴挖、台階開挖或縮短輪進等方法掘進時，支撐構件之設計須考慮各步驟間之支撐銜接、完成全斷面開挖前各步驟支撐之獨立安全以及臨時支撐拆除方便性等問題。
(3) 襯砌材料多為現場澆置之純混凝土或鋼筋混凝土，其厚度、強度及配筋需求均應滿足設計載重之要求。
C5.2 噴凝土
(1) 噴凝土之設計厚度宜就隧道之斷面形狀、斷面大小、施工方法及地盤特性等詳加考慮後決定，並須滿足設計抗壓強度及施工性要求。
(2) 噴凝土一般採用鋼線網或鋼纖維予以補強，以改善噴凝土與岩盤間之黏著效果，並提高噴凝土之抗彎強度與韌度，進而減輕或防止噴凝土因隧道周圍岩盤變形過大而產生龜裂或剝落現象。
(3) 噴凝土能否達到設計目的，端賴其與周圍岩體之緊密結合，故岩盤表面與噴凝土間，或各層噴凝土間不能有空隙。若噴凝土設計厚度較厚，無法一次施噴完成時，宜分層施噴，以避免剝落。
C5.3 岩栓
(1) 岩栓之布置，原則上以能補強因隧道開挖而受到影響之區域為宜。若岩栓係以固定可能滑動岩楔為目的時，則應依岩楔所在位置、規模及節理位態布置局部岩栓，其長度須能達到鬆動範圍外，藉以將端頭錨定於穩定岩盤中以固定岩楔；至於以抑制
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C-21塑性區產生及發展為目的之岩栓，則一般進行系統布置，即將岩栓呈放射狀地布設於隧道周圍岩盤內，其布設間距應能確保足夠之岩栓數量，並使鄰近岩栓發揮共同作用，而長度則應足以提供岩栓所需錨定效果。
以穩定前進面為目的之岩栓，其打設可視岩盤條件於前進面局部或全部斷面布設之，岩栓長度則應視開挖斷面大小、輪進長度及地質條件決定之。惟須注意岩栓之打設不得影響後續開挖作業。
(2) 岩栓一般被視為承受拉力之支撐構件，故岩栓材質應具有足夠之強度，同時為防止隧道周圍岩盤突然崩坍，亦應具有良好之延展性。岩栓材質可為鋼棒、鋼管、薄殼或玻璃纖維等，當地質條件不良致產生較大變形時，可採用高拉力鋼筋或增加其截面積予以補強。
岩栓之承壓板除需有足夠之面積與強度以傳遞岩栓軸力至其他支撐構件或岩盤外，亦應具有足夠延展性，俾使現場人員得以由其變形狀況判斷岩栓是否承載過大。
(3) 目前岩栓錨定型式大致有前端錨定、全面錨定及摩擦錨定等不同類型，設計時宜考量各自特性後採用之。分述如下：
1.前端錨定類型岩栓因僅錨定岩栓前端部分，錨桿較易銹蝕，長期穩定性差，所以僅於節理、層理發達之堅硬岩盤中用以局部固定可能滑動之岩楔。
2.全面錨定類型係利用水泥砂漿或樹脂等錨定材料，將錨桿全長錨定於周圍岩盤，俾增加隧道周圍岩盤之約束作用，因此適用範圍相形較廣，不論堅硬岩盤或軟弱岩盤皆可適用，為目前
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C-22常用之岩栓類型；惟在軟弱岩盤中為避免產生坍孔現象，可考量以漿液取代一般用水進行施鑽以穩定孔壁，或改採自鑽式岩栓。
3.摩擦錨定類型之岩栓，其主要利用岩栓錨桿與周圍岩盤之摩擦力進行錨定，可進一步細分為開縫管岩栓與膨脹管岩栓兩種；前者係將大於鑽孔孔徑之岩栓錨桿強制插入而錨定，後者則利用高壓水幫浦使薄殼錨桿膨脹而錨定，一般具有高初期強度、高韌性及與岩盤緊密附著等特性。
C5.4 鋼支撐
(1) 鋼支撐類型依斷面形狀可分為H 型鋼支撐、桁型鋼支撐及U 型鋼支撐等不同類型，選用時宜配合開挖斷面大小與形狀、施工設備等條件，並配合各型鋼支撐所具功能加以選定。
(2) 鋼支撐主要用於提供初期支撐、提高支撐系統之強度與勁度、
以及作為先撐工法所採支撐構件之支承點，故其斷面尺寸應具備足夠之強度以發揮其支撐功能，其材質、製作及結構強度亦須符合設計要求。鋼支撐宜具有足夠延展性，以防止整體支撐系統在承受過大荷重下產生急劇破壞現象；另需考量其加工性與施工性，以易於焊接與彎曲者為佳。
(3) 鋼支撐之設置間距，宜從力學與施工需要考慮之。就力學考量，鋼支撐須提供足夠之支撐力，因此須就地盤條件、施工方法及使用目的等加以評估；通常地質條件較佳者其設置間距較大。如就施工考量，鋼支撐間距需配合施工輪進長度加以訂定，其目的在於維持工作面之安全性、作為先撐材料之支承點、導引開炸孔布設及控制開挖外形。
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(4) 鋼支撐需配合開挖斷面之尺寸與形狀，以及施工設備等條件進行製作與組裝，故構件之接合通常無法避免，此時宜就承受荷重與施工需要，評估鋼支撐之接合位置及接合段數。其中接合段數宜配合開挖順序（如台階開挖或側導坑開挖等）加以訂定，不宜過多。
當預期隧道變形較大時，鋼支撐可考慮採用可縮構件，惟變形將趨大，故須特別評估隧道之安定性，並注意變形收斂時間之增長。採用可縮構件時需預留適當之變形寬容量。
(5) 為確保鋼支撐之支撐功能，組立時除儘量與隧道周圍岩壁密合外，亦需與其他支撐構件充分結合。
C5.5 襯砌襯砌設計應依據其使用目的，並將隧道周圍岩盤特性及初期支撐系統之強度及架設時機等因素納入考量。襯砌之強度應能長期承受設計荷重，不致發生龜裂、變形及崩坍等情況，並具所需之抗風化及抗腐蝕能力，不致發生強度降低及漏水等情況，必要時應配合防水膜安裝；襯砌若於現場澆置，應具有良好之工作性，並盡可能抑制水化熱之產生；此外，應設置適當間距之接縫以防縮裂。完成表面應平順光滑，以維持較佳之通風與照明效果，並利觀瞻。
為增加襯砌混凝土之密實性及防水性，混凝土可添加卜作嵐材料或其他不影響混凝土基本性質之摻料，如爐石粉、飛灰及矽灰等，惟需注意其早期強度發展對拆模時間之影響。