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規範解說 第五、六章結構與相關工程（2／2）；原PDF第101–117頁。
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銜接方法可分為雙牆型式、複合牆型式及單牆型式，如圖 C5.5 所示，並說明如下： (1) 雙牆型式 為地下連續壁與內牆銜接面可互相自由滑動，由撓曲引 起相等變位的結構。外牆為水中混凝土，分析設計時需加以 考慮。 (2) 複合牆型式 地下連續壁與內牆的銜接面加裝剪力連結筋(dowel)，使 其成為一體以抵抗載重者，但底板與牆的銜接及剪力連結筋 等施工較為複雜，且不易確實。 (3) 單牆型式 利用地下連續壁作為主體結構的一部分，不設置內牆， 而僅以地下連續壁抵抗載重者。太深時須增加壁厚，與複合 牆型式相比較不經濟。且因不施作內牆，常有長期滲水問 題，故須特別考慮防水。 (1)雙牆型式 (2)複合牆型式 (3)單牆型式 圖 C5.5 利用地下連續壁作為部分主體的結構型式 C5.3.4 載重及斷面力 (1) 施工時，由於載重的作用狀態會隨施工階段而異，因而設計 所用的載重，應按各施工階段的情況加以考慮。 設計所用完成後的載重，係依據第四章的規定。 (2) 利用地下連續壁作為主體時，其斷面力的計算方法，可大致 C-53
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分為下列兩種： A. 依次計算法 自施工時的設計開始，繼續至結構物完成為止，依 次進行設計的方法。亦即係自施工時至完成後，載重或 結構發生變化時，將應力的變化量累加計算的一種方 法。 B. 分開計算法 係將施工時的設計與主體結構物完成後的設計，分 別進行的方法。 完全分開計算法，因計算容易，所以案例亦較多。 但依施工條件或載重條件等的不同，此方法未必符合實 際狀況。 綜合上述情形，不論使用何種計算法，均應考慮施工條 件、載重條件及重要程度等決定之。 (3) 結構分析模式的設定應依不同的計算方法分別設定適當者。 C-54
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第六章 大地工程 C6.1 一般說明 本章主要針對明挖覆蓋施工法之擋土開挖設計作原則性之說 明，詳細之分析方法可參考「建築物基礎構造設計規範」之相關 規定辦理。 C6.2 設計基本原則 設計開挖擋土支撐系統時，應考慮作用載重、地形及土壤、 擋土設施的種類、開挖深度、毗鄰結構物及周邊環境等，俾使成 為既安全又經濟的臨時結構物。 設計時，應探討開挖底面的穩定、擋土壁的變位及應力、擋 土支撐構件的應力、擋土壁的垂直支承力、覆蓋板以及覆蓋梁的 變位及應力等。並應確認所設定擋土壁的長度及斷面，或擋土支 撐的結構等，在個別探討時均能滿足容許值。在大規模擋土設施 的情況，亦有一面監測擋土壁變形及支撐應力等，一面變更原來 設計的情形。 相關設計之考量至少應涵蓋下列各項： (1) 工址範圍內地層之變化、地下水位、土壤性質與剪力強度等 特性。 (2) 考量土壓力、地下水壓及其它載重(如地表超載、鄰屋載重) 之長期、短期最大載重組合。 (3) 永久性結構體與側向位移受限之擋土結構應以靜止土壓力作 為設計考量。 (4) 設計條件與施工工法之整合。 (5) 土壤與結構互制作用，結構物容許之變位及不同建物保護工 法之成效評估。 C-55
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(6) 臨時工程如降水、地盤改良、建物保護等之分析。 臨時性和永久性工程之預期施作結果，除應由已施作地下結 構物設施之成果作回饋分析外，應盡可能以類似構築條件之既有 建築物量測結果作為設計參考比較。 C6.3 擋土設施 所謂擋土設施，包含直接與土壤接觸的擋土壁，與支承此擋 土壁的支撐所構成的結構物；擋土設施有許多條件，亦有許多工 法，採用擋土設施時，應考慮安全性、經濟性及環境保護等各種 條件，藉以選擇最適合現地條件的擋土設施。尤其在市區進行擋 土設施施工時，周邊的環境條件將成為選擇工法的一大要素，須 針對施工引起的噪音、振動、地盤下陷及地下水變化等加以探 討，才能選擇適合於周邊環境條件之工法。 擋土設施為直接與地盤關連的結構物，且隨著施工的進行， 載重與結構系統均會發生變化，因而處於複雜的應力狀態居多。 在市區施工時，對埋設物或周邊建築物的影響甚大。因此，應盡 可能根據既有資料，在各施工階段確認下列各項的安全性： (1) 擋土設施之穩定性分析。 (2) 擋土壁之應力及變位。 (3) 擋土設施支撐之應力。 (4) 擋土壁及中間柱之垂直支承力。 C6.3.1 擋土設施之穩定性分析 (1) 基地在未開挖前之地層可視為處於平衡狀態。此平衡狀態在 基地開挖後隨即改變，地層產生應力及變位。本節即利用地 層參數及地下水壓分析基地在開挖過程中及最後階段之穩定 狀況，以安全係數表示。 C-56
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(2) 本節所列之穩定性分析，只考慮地層之應力部份，並未考慮 地層之變位。因此在開挖基地須要嚴格限制變位量時，其安 全要求應提高。換言之，縱能符合穩定性之最低安全要求 時，亦未必能達到變位量之安全要求。通常開挖土層之穩定 性愈高或安全係數愈大，其變位量即愈小。 (3) 下列為開挖穩定分析之最低安全係數要求 A. 抵抗因貫入深度不足所造成之破壞 1.5 B. 抵抗因開挖面隆起所造成之破壞 1.2 C. 抵抗因上舉所造成之破壞 1.2 C6.3.2 擋土壁斷面之設計 擋土壁之斷面計算，由於大多在開挖完成時的狀態為最危險 的情況，故通常係針對此時的狀態進行計算，但依支撐垂直向的 間隔或假想支點的位置，在開挖進行中支撐設置前的狀態，其應 力亦有大於開挖完成時狀態者。開挖完成並構築隧道之主體時， 或拆除或拆換會形成障礙的支撐時，應力亦有大於開挖完成時的 狀態。因此，亦須針對此種情況，仔細確認擋土壁的安全性。此 外，若擋土壁為臨時措施，設計時可考量其使用年限並著實考量 其安全係數。 C6.3.3 橫擋之設計 橫擋通常使用 H 型鋼，有時亦使用鋼筋混凝土製者。橫檔與 擋土壁之間若有縫隙，不僅無法使作用於擋土壁之載重均勻傳遞 至橫擋，且會加大擋土壁的變形，並造成周邊地盤下陷，故橫檔 與擋土壁之間應預先以混凝土充填，使二者緊密接合。 由於橫擋與支撐的銜接部分承受甚大的支承壓力，因而橫擋 使用 H 型鋼時，腹板會有局部挫屈或翼板發生變形的情況。因 C-57
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此，必要時須以加勁板或混凝土補強該部分(如圖 C6.1 所示)。 橫擋為避免因來自路面的振動、安全通路等的載重，自支撐 傳達的垂直載重及地錨反力的垂直分力等而掉落，必須以托架等 牢固支承之。 圖 C6.1 銜接部份之補強 考慮橫擋與支撐之間的接頭效益，橫擋接合部分若非完善， 可視為簡支梁分析較為保守。若接合結構良好，且作為連續梁能 夠將彎矩及剪力完全傳達，則可視為連續梁分析。 設有斜撐的橫擋如圖 C6.2(a)所示，可視為有效跨徑為 L 的簡 支梁計算之。若斜撐角度在 60 度以上，橫擋之有效跨徑 L 如圖 C6.2(b)所示。若為設有二段以上之斜撐時，橫擋有效跨徑的計算 如圖 C6.2(c)所示。 C-58
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(a) 斜撐為 1 段的情形(θ = 45°) (b) 斜撐為 1 段的情形(θ = 60°) (c) 斜撐為 2 段的情形 圖 C6.2 使用斜撐時橫檔有效跨徑的計算方法 再者，如圖 C6.3 所示，在端部兼作支撐的橫擋應考量為承受 軸向力與彎矩聯合作用的構件進行計算。 圖 C6.3 端部的橫擋 使用地錨時，其橫擋一般採用以 2 段重疊水平安裝的方法如 C-59
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圖 C6.4 所示。此時，對於水平方向(強軸方向)，可考慮以地錨為 支點的簡支梁或連續梁，求算彎矩及剪力以決定橫擋的斷面。對 於垂直方向(弱軸方向)，因承受地錨軸力垂直分量之作用，可視 為以托座為支點的簡支梁進行翼板斷面之檢核。再者，對於托座 或與擋土壁銜接部分，亦應加以檢核。 圖 C6.4 使用地錨的鋼製橫擋 C6.3.4 支撐之設計 支撐所受的軸向力，除來自橫擋的反力之外，也會因溫度差 造成溫度應力，設計時必須考慮溫度變化的影響。 若開挖引起的回彈等使得中間柱的上浮量較大時，則應留意 由此現象對支撐的影響。 若擬在施工時施加載重於支撐上，則應評估垂直載重之影 響，並視為軸向力與彎矩作用的構件加以設計。 支撐與橫擋的銜接部分若有間隙或有鬆動，則支撐將不成為 橫擋的支點。因而橫擋的跨徑將會變長，使得擋土壁的變形變 大，造成擋土設施背面地盤下陷，故必須使用千斤頂等使支撐與 橫擋緊密接觸，並以螺栓結合之。為防止背面地盤的下陷，亦可 在支撐施以預壓，藉以抑制擋土壁的變形。 C-60
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支撐與橫擋，以安裝成直角為原則。若安裝成斜角或安裝斜
撐，則應以螺栓等緊密銜接於橫擋，以避免因水平分力而發生滑
動，也需考慮其接頭效益。
C6.3.5 斜撐之設計
使用斜撐的目的係為加大支撐的水平間距及作為角隅部分的
橫擋支點，藉以補強橫擋。斜撐連結橫擋與支撐成斜狀，銜接部
分容易發生滑動，故銜接部分應具備足夠的抵抗滑動能力。將斜
撐安裝於支撐時，應儘量左右對稱，避免支撐受偏心載重而產生
彎矩。
一般而言，斜撐係以承受軸向力的抗壓構件設計，軸向力可
利用下式(C6-1)求出(如圖C6.5 所示)。
(l1 l 2 ) 1 N w (C6-1)
2 sin
式中，N：作用於斜撐的軸向力
l1、l2：支撐的跨徑
w：作用於支撐的均佈載重
：斜撐的安裝角度
安裝於支撐的斜撐，因構件較短，自重所產生的垂直載重，
通常可以忽略不計。使用角偶部分的斜撐，以安裝成45°的角度
為原則，若因支撐的配置，使得斜撐成為搭接接合時，對於接合
螺栓應加以檢核。
斜撐斷面可依下式(C6-2)進行計算：
N
c ca (C6-2)
A
c 式中， ：壓應力
ca ：容許軸向壓應力
N ：軸向力
C-61¶ 鐵路明挖覆蓋隧道設計規範｜原檔第110頁
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A ：斷面積
圖C6.5 作用於斜撐的軸向力計算
C6.3.6 地錨設計
為使地錨具備足夠的錨碇力，地盤須具備足夠的抗剪強度，
除有特殊情況，設計時應採用可回收式地錨。
地錨的抗拔力易受到下列因素之影響：
(1) 孔壁因鑽孔受擾動，降低地盤之抗剪強度。
(2) 灌注漿液的充填緊密程度，導致土壤抗剪強度的恢復狀況發
生變化。
地錨設計應參照「地錨設計與施工準則暨解說」等相關規定
辦理，並據以施行地錨抗拉拔試驗，藉以掌握地盤對地錨極限拉
拔力及其行為之影響，並決定地錨所用的各項設計參數。
C6.3.7 擋土壁及中間柱之支承力
1. 擋土壁與中間柱，有承受垂直載重者與不承受垂直載重者兩
C-62¶ 鐵路明挖覆蓋隧道設計規範｜原檔第111頁
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種，此處以敘述承受垂直載重者為主。
作用於擋土壁與中間柱的垂直載重，主要者如下：
(1) 路面載重。
(2) 路面覆蓋(覆蓋板及覆蓋梁等)自重。
(3) 埋設物自重(含梁在內)。
(4) 中間柱及擋土壁的自重，以及支撐的垂直載重。
(5) 地錨的垂直分量載重。
一般而言，支撐擋土設施之設計應將(1)、(2)及(3)所產生
的覆蓋梁的最大反力當作載重考慮。若中間柱的自重及支撐
的垂直載重較大時，則須考慮(4)。若係地錨擋土設施的情
況，則擋土壁的垂直載重，亦須將(5)的地錨垂直分量當作載
重進行設計。
2. 支承力的計算方法
中間柱承受來自覆蓋板及支撐的垂直載重，同時與支撐
連接，造成中間柱的挫屈長度減小。若中間柱下陷或水平移
動，則擋土設施整體的穩定性將會受影響，故須慎重探討中
間柱的支承力。
一般而言，擋土壁及中間柱的容許支承力，係採用極限
支承力除以安全係數後的值，並利用下式(C6-8)求出：
1
Ra R u (C6-8)
FS
式中， Ra ：容許垂直支承力
FS：安全係數 = 2.0
R u ：由地盤決定的擋土壁或中間柱的極限支承力
極限支承力 R u ，可利用下式(C6-9)求算：
Ru q d A p U l f s (C6-9)
式中， A p ：底部面積
dq ：底端地盤的極限支承應力
C-63¶ 鐵路明挖覆蓋隧道設計規範｜原檔第112頁
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U ：周長
l ：貫入部分的樁長
sf ：周面摩擦應力
考慮擋土壁會隨著開挖而在開挖側產生變形，因此，僅
考慮貫入部分屬於有效的擋土壁周面摩擦力範圍。在 N 的2
軟弱層，須以試驗評估其凝聚力，作為是否考慮周面摩擦力
之依據。
3. 計算支承力的注意事項
中間柱的周長(U)及底端面積(Ap)之計算公式依施作方式
有所不同如圖C6.6 所示。
中間柱的貫入深度較小時，或樁徑較大時，僅考慮底端
支承力；在軟弱黏性土地盤或比較疏鬆的砂層土地盤，則不
考慮底端支承力，而僅考慮摩擦力。
圖C6.6 中間柱的周長及底端面積的取法
擋土壁的周長(U) 及底端面積(Ap)，會隨擋土壁種類的不
C-64¶ 鐵路明挖覆蓋隧道設計規範｜原檔第113頁
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同而有所差異，豎樁、鋼管樁以及柱列式擋土壁的周長(U)及 底端面積(A )之計算方式如圖 C6.6 所示；地下連續壁之計算 p 方式如圖 C6.7(a)所示。 一 般 而 言 ， 鋼 板 樁 之 堵 塞 效 應 (plugging effect) 較 難 估 算，其有效周長可考慮為與貫入部分的土壤接觸部分(忽略不 規則部份)，且不考慮底端支承力，如圖 C6.7(b)所示。 圖 C6.7 擋土壁的周長及底端面積的取法 安全係數可視施工條件或臨時結構物的重要性而定。隨 著主體混凝土的升高而拆除支撐的階段，中間柱的拘束點間 距可能會變大，因此必須先行檢核中間柱之挫屈行為，以確 認安全。 C6.3.8 擋土壁之變形及背面地盤變位之檢核 在鄰近既有結構物或地下埋設物進行臨時結構物的施工時， 擋土壁變形及背面地盤變位的檢核，與擋土壁應力的檢核同樣重 要。過大的變形不僅會降低擋土設施的穩定性及引起背面或鄰近 結構物受損，而且妨礙主體構築的施工。因此須針對各施工階段 之擋土壁變形及背面地盤變位加以檢核。 計算擋土壁的變形時，由於輸入值對計算結果的影響甚大， 因而必須仔細探討擋土設施的構件、土壓與水壓以及地盤參數等 決定之。此外，對於計算結果亦須探討與類似案例的實測值進行 C-65
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比較。 背面地盤的變位與地盤土壤的特性、地下水位的變化、開挖 規模及施工方法等有關，一般而言，受擋土設施之變形、漏水漏 砂及地下水位下降所造成的影響甚大。 為控制擋土壁的變形或背面地盤的變位，必須考慮其影響因 素，並採取對策。 (1) 施工過程所造成的背面地盤變位 施工過程所造成的背面地盤變位如圖 C6.8 所 示，可分為擋土壁因開挖變形而產生的地盤變位與 因排水使地下水位降低而產生黏性土壤的壓密下陷 等兩種。 圖 C6.8 施工過程所造成背面地盤變位的示意圖 A. 開挖過程中擋土壁變形而造成的地盤變位 因擋土壁的變形而產生的地盤變位型態依開挖過程 而異，如圖 C6.9 所示。第一階段開挖時，擋土壁頂部的 變形最大，背面側地 盤的地面下陷，其分佈以牆頂最 大。第二階開挖時，擋土壁的水平變位在支撐位置被拘 束，因而在開挖底面附近的變形最大，形成弓狀。最後 開挖階段，其地面下陷分佈形狀如圖 C6.9(c)所示。 C-66
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圖 C6.9 開挖過程所產生的擋土壁變形與背面地盤變位 擋 土 壁 勁 度 不 足 或 者 支 撐 架 設 太 慢 而 預 力 又 不 足 時，擋土壁的最大水 平變位，通常發生在開挖底面附 近，但若自開挖底面至基盤間的軟弱層厚度較大時，擋 土壁的貫入深度較大，則水平變位最大值可能發生在貫 入部份。在該等情況下，擋土壁貫入部分的變位會大於 開挖底面以上者，地面下陷會變大，須加以注意。 B. 因排水使地下水位降低而造成黏性土壤的壓密下陷 在地下水位下施行開挖時，須將匯集於開挖底面的 地下水排除。因此項排水而導致擋土壁背面側地盤內的 地下水位下降時，若有黏性土層或腐植土層等存在，則 有可能產生壓密下陷。該等黏性土層或腐植土層，因地 下水位下降有效覆土壓力增加則會產生壓密下陷。若壓 密下陷量太大，並對周邊有造成影響之虞，則須選擇具 有截水性的擋土壁。 採用深井工法降低砂礫層開挖面側的地下水位時， 在開挖地點的周邊地盤，即使未發現有可能造成壓密下 陷的地層存在，亦會有在遠離施工現場的地點引起黏性 土層壓密下陷的情形。為避免受到此類影響，事先應利 用抽水試驗等預測地下水位下降的影響範圍，並調查在 該範圍內是否有黏性土層存在。此外，亦有藉由設置截 水性擋土壁，若截斷地下水水流，將使上游側的水位上 升，下游側的水位下降的情況。若在下游側有黏性土層 C-67
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存在，則有產生壓密下陷的可能性，應評估其影響性。 (2) 對策 因擋土壁背面地盤變位，而造成對既有結構物或地下埋 設物的影響較大時，必須採取下列對策： A. 抑制擋土壁變形的方法 a. 改良開挖面側的地盤，以提升被動阻力。必要時先 行架設地中壁、地中梁或扶壁等。再者，若為軟弱 黏性土地盤，則於開挖面側施作地盤改良時，必須 注意擋土壁在背面側不至於產生過大之變形。 b. 減少一次的開挖範圍，減少開挖的影響。若開挖寬 度較大，則自中央部分開始開挖，並在擋土壁內側 邊緣留下土堤，減少擋土壁的變形。 c. 各階段開挖完成後，立即架設橫擋或支撐等，必要 時採用預壓工法。 d. 縮短支撐的垂直間距。 e. 採用撓曲勁度較大的擋土壁(T 型扶壁)。 B. 改善地下水位降低的方法 a. 採用高截水性的擋土壁，否則需利用化學灌漿等工 法改良擋土壁背面側地盤，藉以提升截水性能。 b. 將 擋 土 壁 的 底 端 貫 入 不 透 水 層 。 若 不 透 水 層 不 存 在，則加大貫入深度，藉以增加自擋土壁背面側地 盤流入開挖底面的地下水流線長度。 c. 為防止自開挖底面湧出地下水，藉由改良地盤降低 開挖底面下的地盤滲透係數。 d. 因地下埋設物阻隔，使得擋土壁無法連續時，在不 連續處須藉由改良地盤，確保擋土壁相當的截水性 能。 e. 將開挖面側抽取的地下水補注於擋土壁背面的地下 水補注工法。 C-68
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C6.4 鄰近結構物及既有設施之變位控制 (1) 若需採保護措施保護該結構物時，應在評估各種可行保護方 案後，建議最適合之方案。 保護措施可包括但不限於下列各項： A. 托底工法 。 B. 增加擋土支撐強度。 C. 截水壁(Cut-off Wall)。 D. 地中梁、扶壁或地質改良形成地盤支撐。 E. 土釘 (Soil Nailing)或微型樁(Micropile)。 F. 灌漿工法(滲透型灌漿、脈狀式灌漿、高壓噴射灌漿、擠 壓灌漿)。 (2) 有關鄰近結構物及鐵路設施變位容許值，在施工前應進行現 況鑑定，依鄰近建物之重要性與實際情況評估其容許變位 值，作為保護措施設計之參考。 C6.5 其他特殊考量 (1) 明挖覆蓋隧道遭遇特殊狀況而無法以一般常用開挖支撐方式 施工者，應針對其特有之工址條件、地盤特性及施工條件， 再參考過去之施工經驗進行評估與判斷，採取適當之處理對 策。 (2) 有關明挖覆蓋隧道工程之特殊狀況，由於設計上之不確定因 素較多，通常不易於事前充分掌握。因此，處理對策應具適 當彈性。 C-69
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來源：交通部《鐵路明挖覆蓋隧道設計規範》，106年1月9日。依交通部政府網站資料開放宣告註明出處；本站分章與導覽整理不代表發布機關認可或背書。查核日期：2026年8月31日。