¶ 公路隧道設計規範-第七章 特殊考量 C7.1 特殊地質
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C-28第七章 特殊考量C7.1 特殊地質當隧道沿線地質特殊,無法以一般開挖支撐方式施工時,應針對其特有之地盤特性及施工條件,參考過去之施工經驗,並依據專業技術上之判斷,設計適當之處理對策;由於地盤特性之不確定因素較多,不易於事前充分掌握,因此處理對策應具適當施工彈性,容許現場依據實際狀況進行調整。茲說明各種特殊狀況所需考量之因素如下:
(1) 破碎地盤一般係指斷層破碎帶與褶皺擾動帶,其一般夾有斷層泥或混雜土、砂與石塊,宜先改善地盤自立性,並檢討地下湧水之可能性;若有湧水可能,應先依照 (8) 之對策處理後,再進行開挖。
(2) 擠壓凡隧道開挖後發生顯著變形,致內空縮小並使支撐荷重持續增加之現象,可視為擠壓。針對可能發生擠壓之區段,應辦理適切之調查與量測,以掌握擠壓特性並推測範圍,進而檢討適當之處理對策;開挖時應避免造成應力干擾,減少地盤進一步破壞,致使內縮變形與支撐荷重增大;其支撐系統應視變形與地盤荷重之大小而選用適當類型,並宜儘早施作,必要時儘早完成閉合。
除隧道斷面變形外,亦應注意隧道前進面是否發生變形或
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C-29崩坍而造成隧道不穩定之現象。必要時可預先採前進面噴漿、
灌漿或岩栓予以加固;惟須注意不得影響後續開挖作業。
(3) 卵礫石隧道可依卵礫石之組成特性進行分類(參考附表C4.2),並據此進行設計;應注意隧道開挖面穩定及地下水處理,所選用之開挖方式宜避免造成地盤鬆動。
(4) 高地熱與溫泉行經高地熱與溫泉區之隧道設計,宜考量地熱對隧道功能、開挖及襯砌之影響。開挖方面可採用下列處理對策:
採用機械開挖;若採鑽炸法開挖,宜採用耐熱炸藥及耐熱雷管 施作導排熱水或灌漿止水措施 充分之通風降溫措施,其通風斷面必須足夠隧道襯砌方面,可考慮採用特殊水泥及混凝土配比,並施作隔熱層。
(5) 缺氧及有害性氣體缺氧:地層中含有鐵質等礦物成份時,浸潤在地下水中呈穩定狀態,一旦隧道開挖,地下水排出後,該等岩盤暴露於空氣中有吸收氧氣使還原呈三氧化二鐵(Fe2O3)之狀況。如於瞬間發生,如挖到地下水包,地下水快速流出後,應慎防發生此一狀況。
有害性氣體:分為毒性,如一氧化碳與硫化氫等,及可燃氣體,如甲烷,有引致人員中毒或發火爆炸之慮。
隧道穿過可能出現缺氧或有害性氣體之區域時,宜於地質
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C-30調查時先予研判其種類及成分,並推估其湧出型態、湧出量及範圍,據此擬定適當之處理對策。處理方式可考慮下列原則:
充分之通風 採用防爆型施工設備與機具 設置氣體偵測設備以測定氧氣濃度、有害性氣體類別及濃度,並應設警告設施 必須在缺氧及有害性氣體環境下施工之作業人員應配備氧氣面罩等防護設施 施作前進排氣鑽孔以導除有害性氣體 採行灌漿或其他適當措施 儘早完成襯砌施工
(6) 礦脈與礦坑隧道路線如遭遇礦脈與礦坑且無法避免時,設計前宜充分瞭解其分布、特性及其對隧道之影響,並研擬處理對策。若可能危及隧道安全時,宜考慮採用灌漿固結、封面處理、打設岩栓或回填空洞等方式加以處理,初期支撐亦應適時調整並補強;如遇有害性氣體,則須依照 (5) 之對策處理。
(7) 岩爆高覆蓋隧道之規劃設計,宜根據地質調查結果評估岩爆發生之可能性,以資因應。具較高岩爆潛能之隧道,可考慮採如下處理對策:
釋放隧道周圍地盤應力 加強支撐或防護措施
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(8) 地下湧水規劃設計時,應依據沿線地下水之調查結果,推估隧道可能湧水區段,研擬妥適之處理對策,其應以維持開挖面自立性、減少施工障礙與維護施工安全為目的;若無須顧慮地下水枯竭與地盤沉陷時,宜以降壓排水為優先,堵水為輔。
(9) 偏壓隧道兩側地形若不對稱時,應檢討隧道受偏壓而造成破壞之可能性。針對可能發生偏壓之隧道,基本上可考慮以下二種處理對策:
消除偏壓產生機制 採用抑制偏壓之措施C7.2 近接隧道
(1) 兩隧道若過於鄰近,可能互相影響而危及彼此安全,甚至崩壞,故相鄰隧道須保持適當之間距,惟其應有間距視地質條件及其他相關條件而定。原則上,近接隧道可根據周圍地盤特性,考慮採下列對策因應:
盡可能加大隧道間距 加強支撐 加強監測 既有隧道之補強
(2) 針對先行施工隧道,其周圍應力分布可能受後續隧道施工影響而有所改變,初期支撐及襯砌荷重亦有變化可能,致影響安全。此時須針對先行施工之隧道進行安全監測,並採用必要之
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C-32輔助工法。
C7.3 交叉段
(1) 交叉段為兩隧道開挖相交區段,如避難所、聯絡隧道與機電設施裝設場所等處,其因開挖斷面增大而減弱圍束作用,並可能有應力集中現象,致影響隧道行為,故設置時宜盡可能避開地質不良區段,並以垂直交叉為宜。
(2) 交叉段宜針對三維應力之影響作必要之對策,例如斷面形狀可考量採用能減少應力集中者等;並適當補強支撐系統,例如將交叉段鄰近區域之岩栓長度加長、噴凝土厚度增厚及採用較大尺寸之鋼支撐等措施,必要時可施作預力鋼腱;此外,交叉段之監測亦須加強。
C7.4 淺覆蓋段隧道於淺覆蓋段,地質常屬土層或風化岩層,隧道圍岩較不易形成拱作用,易導致隧道周圍地盤鬆動及開挖面自立性不佳,以及導致地表沉陷與對鄰近構造物或環境之影響等問題,設計時應予以考量因應。首先進行相關調查,再依需要採用加強初期支撐或輔助工法及加強監測;淺覆蓋段隧道內襯砌宜視地形、地質特性,於必要時檢討地震之影響。
C7.5 擴挖段隧道擴挖段屬隧道斷面加寬之部分,例如緊急停車彎。其斷面較一般開挖斷面大,形狀較為複雜。隧道周圍地盤受擾動較大,因此容易形成不穩定之結構狀態。設計時應針對設置目
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C-33的、形狀、地質條件、施工方法、支撐、襯砌與補強設施及範圍等加以探討,以確保隧道斷面及周邊地盤均處於穩定狀態。