臺灣博碩士論文加值系統

本研究針對能高大圳隧道施工案例，以施工輪進之角度探討小斷面灌溉隧道之施工效率，由研究結果提出影響進度之因素，並建議提昇施工效率之方案，期為能高大圳隧道的開鑿留下歷史資料。
由現場開鑿後的岩體分類可知，本工址以第Ⅲ類及第Ⅳ類岩體為主，且下游段之地質條件優於上游段。開挖輪進平均所需時間呈現岩體條件越差所需耗費時間愈長之現象。各類岩體之開挖時間以鑽孔所占比例最高，其次則為出碴、噴凝土和岩栓打設。研究亦發現第Ⅲ、Ⅳ類岩體之最佳輪進長度為1.5m；當炸出之岩塊粒徑為20~30cm可達較佳之開炸效果。
為節省鑽孔時間，工班並未完全依平滑開炸理念佈置解壓孔，導致開炸不足，後續之修挖作業耗時。為節省作業時間支撐岩栓每2~7輪才合併打設一次，雖能符合Bieniawski 氏免支撐時間的安全範圍內，但有違新奧工法的施工理念。工作編組由全能輪進班改回專業分班，雖不符目前潮流，但較能順應工程界以實作數量計價的習慣，經研究發現，此分班方式對於小斷面隧道施工效率並無降低之情況。工程閒置時間以機具故障所佔比例最高，而601鑽機的損壞又占首位。

This study aims directly on the construction of a tunnel for Neng-Gao canal, and focus on tunneling round to investigate the working efficiency of a small irrigating tunnel. The influencing items of tunneling and improving ways on working efficiency were proposed by both statistical analyses and consultation. Therefore, the history of tunneling on Neng-Gao canal was recorded by this research.
It was found from the working site, most of in-situ rock can be classified as Type-III and Type-IV, the geological conditions of down stream is better than those of upper stream. The geological condition more weak, the rounding time more long. According to the statistical results, the drilling, the outing derbies, the shotcrete, and the rock bolting dominate the constructing time. From the tunneling test results, the optimum round length of 1.5m was found; the blasting rock diameter of 20cm~30cm could lead a better blasting effect.
To cut down the drilling time, workman arranged the relaxing holes did not accord the smooth blasting technology; this acting led lots of continuous breaking time. To reduce the constructing time, rock bolts were installed every 2-7 rounds. Although this way meets the safety range with free support which is proposed by Bieniawski, it contradicts the concept of NATM. A general squad was applied initially; it was changed into several professional divisions due to the engineering custom of counting price by working quantities. However, the efficiency of professional divisions was as well as a general squad in this study. It can be seen from the statistical analyses, the idleness results from machines unavailable mainly, a damaged 601 drilling machine is the main cause.

目 錄
摘要 ………………………………………………………………………… Ⅰ
Abstract ……………………………………………………………………… Ⅱ
致謝 ………………………………………………………………………… Ⅲ
目錄 ………………………………………………………………………… Ⅳ
表目錄 ……………………………………………………………………… Ⅶ
圖目錄 ……………………………………………………………………… Ⅸ
照片目錄 ………………………………………………………………… XI
附錄目錄 ………………………………………………………………… XⅢ
第一章 緒論 ………………………………………………………………… 1
1.1 前言 ………………………………………………………………… 1
1.2 研究動機及目的 …………………………………………………… 2
1.3 研究範圍及步驟 …………………………………………………… 2
第二章 文獻回顧 …………………………………………………………… 4
2.1 台灣隧道工程技術發展 …………………………………………… 4
2.2 研究成果回顧 ……………………………………………………… 7
2.3 新奧工法概述 …………………………………………………… 12
2.4 岩體分類介紹 …………………………………………………… 13
2.4.1 挪威隧道工法 …………………………………………… 14
2.4.2 南非隧道工法 …………………………………………… 15
第三章 地質概況 ………………………………………………………… 17
3.1 區域地質……………………………………………………… 17
3.2 地質現地勘查成果 ………………………………………………… 17
3.3 地質鑽探及試驗 …………………………………………………… 18
3.4 現地滲漏試驗及地下水位觀測 …………………………………… 19
3.5 工址地質狀況 ……………………………………………………… 21
第四章 工程案例與施工程序 …………………………………………… 22
4.1 工程背景 …………………………………………………………… 22
4.2 隧道設計 ………………………………………………………… 22
4.3 施工程序 ………………………………………………………… 23
4.3.1 施工便道與變更設計 ………………………………………… 24
4.3.2 隧道開挖 ……………………………………………………… 24
4.3.3 平滑開炸技術 ………………………………………………… 25
4.3.4 支撐系統 ……………………………………………………… 28
4.3.5 岩體分類……………………………………………………… 31
4.3.6 監測系統 ……………………………………………………… 34
第五章 施工效率分析 …………………………………………………… 36
5.1 工程技術分析 ……………………………………………………… 36
5.1.1岩體分類 ……………………………………………………… 37
5.1.2 輪進紀錄表分析 ……………………………………………… 39
5.1.3 鑽孔與開炸 …………………………………………………… 42
5.1.4 支撐施工 ……………………………………………………… 45
5.1.5 監測與回饋 …………………………………………………… 49
5.2 工程管理分析 ……………………………………………………… 51
5.2.1 工地組織 ……………………………………………………… 52
5.2.2 施工機具及閒置時間 ………………………………………… 53
5.2.3 施工環境 ……………………………………………………… 55
第六章 結論與建議 ……………………………………………………… 59
6.1 結論 ……………………………………………………………… 59
6.2 建議 ……………………………………………………………… 61
參考文獻 …………………………………………………………………… 63

表目錄
表1.1 全國各農田水利會灌溉渠道類別統計表 ………………………… 66
表2.1 新奧工法與傳統工法之差異比較表 ……………………………… 67
表2.2 歐美現今使用的岩體分類系統(1989) ……………………………… 67
表2.3 Q值描述及岩心品質指標評分標準(1994) …………………… 68
表2.4 Q值描述及節理組數評分標準(1994) …………………………… 69
表2.5 Q值描述及節理粗糙度評分標準(1994) ……………………… 69
表2.6 Q值描述及節理面蝕變評分標準(1994) ………………………… 70
表2.7 Q值描述及節理滲水折減因子評分標準(1994) ……………… 71
表2.8 Q值描述及應力折減因子評分標準(1994) …………………… 71
表2.9 Q值描述及堅實岩石岩盤有應力問題評分標準(1994) ……… 72
表2.10 不同安全等級之ESR建議值(1994) ………………………… 73
表2.11 RMR系統之岩體評分標準(1984) ……………………………… 73
表2.12 RMR系統之節理位態有利於或不利於隧道之評估標準(1984)… 74
表2.13 RMR系統各類岩體等級之評分、自立時間及概略工程參數 … 74
表3.1 能高大圳隧道鑽孔深度及配置目的一覽表 ……………………… 75
表3.2 能高大圳隧道岩石一般物理性質試驗總表 ……………………… 75
表3.3 能高大圳隧道岩石力學試驗總表 ………………………………… 76
表3.4 岩石材料強度分類(ISRM，1981) ………………………………… 77
表3.5 岩品標示與岩體工程品質關係 …………………………………… 77
表3.6 滲透試驗注水壓力表 ……………………………………………… 78
表3.7 滲透性係數分類 …………………………………………………… 78
表4.1 能高大圳隧道第Ⅱ類岩體炸孔及藥量配置 ……………………… 79
表4.2 能高大圳隧道第Ⅲ類岩體炸孔及藥量配置 ……………………… 79
表4.3 能高大圳隧道第Ⅳ類岩體炸孔及藥量配置 ……………………… 80
表4.4 能高大圳隧道第Ⅴ類岩體炸孔及藥量配置 ……………………… 80
表4.5 能高大圳隧道噴凝土配比 ………………………………………… 81
表4.6 能高大圳隧道各監測斷面之監測項目及斷面佈置間距 ………… 81
表5.1 能高大圳隧道開挖標準支撐表 …………………………………… 82
表5.2 能高大圳隧道開挖地質記錄表 …………………………………… 83
表5.3 能高大圳隧道CSIR-RMR制岩體評分表 ………………………… 84
表5.4 能高大圳隧道NGI-Q制岩體評分表 ……………………………… 85
表5.5 能高大圳隧道開挖岩體分類統計表 ……………………………… 86
表5.6 能高大圳隧道細部設計預估岩體分類及變形量關係表 ……… 86
表5.7 能高大圳隧道輪進開挖紀錄表 …………………………………… 87
表5.8 能高大圳隧道開挖輪進各工項時間統計表 ……………………… 88
表5.9 能高大圳隧道各月開挖長度統計表 ……………………………… 89
表5.10 能高大圳隧道不同開挖長度輪進時間統計表 ………………… 90
表5.11 能高大圳隧道不同岩體輪進平均超挖量計算表 ……………… 90
表5.12 能高大圳隧道不同岩體噴凝土所需時間計算表 ……………… 91
表5.13 能高大圳隧道計測斷面位置表 ………………………………… 92
表5.14 能高大圳隧道計測預警燈號(淨空總變位量)表 ……………… 93
表5.15 能高大圳隧道開挖閒置時間統計表 …………………………… 93
表5.16 隧道內需氣數量表 ……………………………………………… 93

圖目錄
圖2.1 新奧工法與傳統工法比較示意圖 ………………………………… 94
圖2.2 RMR系統之自立時間與隧道免支撐跨度之關係(1984) ………… 94
圖3.1 能高大圳隧道區域地質圖 ………………………………………… 95
圖3.2 能高大圳隧道工地地質現地勘查成果圖 ………………………… 96
圖 3.3 能高大圳隧道鑽孔平面位置圖 …………………………………… 97
圖3.4 Lugeon試驗示意圖 ……………………………………………… 97
圖 4.1 能高大圳地理位置圖 ……………………………………… 98
圖4.2 能高大圳第2、3、4號座槽損毀位置圖 …………………………… 98
圖 4.3 能高大圳隧道平面配置圖 …………………………………………99
圖4.4 能高大圳隧道主隧道標準斷面圖 ……………………………… 100
圖4.5 能高大圳隧道出碴橫坑標準斷面圖 ………………………… 100
圖4.6 能高大圳隧道沿線地質剖面圖 ………………………………… 101
圖4.7 能高大圳隧道施工便道佈置圖 ………………………………… 102
圖4.8 隧道施工輪進流程圖 …………………………………………… 103
圖4.9 V型拔心孔佈置圖 ……………………………………………… 103
圖4.10 平行拔心孔佈置圖 ……………………………………………… 104
圖4.11 炸孔佈置與起爆順序示意圖 …………………………………… 105
圖4.12 週邊孔間距與最小抵抗線長 …………………………………… 105
圖4.13 H型鋼斷面接合形式圖 ………………………………………… 106
圖4.14 岩栓拱效應示意圖 ……………………………………………… 106
圖4.15 能高大圳隧道支撐等級Ⅱ標準支撐斷面圖 …………………… 107
圖4.16 能高大圳隧道支撐等級Ⅲ標準支撐斷面圖 …………………… 107
圖4.17 能高大圳隧道支撐等級Ⅳ標準支撐斷面圖 …………………… 108
圖4.18 能高大圳隧道支撐等級Ⅴa標準支撐斷面圖 ………………… 108
圖4.19 能高大圳隧道支撐等級Ⅴb標準支撐斷面圖 ………………… 109
圖4.20 能高大圳隧道主計測斷面佈置圖 ……………………………… 110
圖4.21 能高大圳隧道副計測斷面佈置圖 ……………………………… 110
圖5.1 能高大圳隧道現場評估之RMR值與公式推算之RMR值比較圖 111
圖5.2 能高大圳隧道實際開挖後各類岩體長度百分比與設計比較圖… 112
圖5.3 能高大圳隧道第Ⅳ類岩體RMR值分佈圖 ……………………… 112
圖5.4 能高大圳隧道各類岩體輪進工項時間分佈圖(每輪) ………… 113
圖5.5 能高大圳隧道各類岩體輪進工項時間分佈圖(每公尺) ……… 114
圖5.6 能高大圳隧道第Ⅳ類岩體輪進工項權重與其他隧道比較圖 … 115
圖5.7 能高大圳隧道第Ⅲ類岩體開挖作業權重與福德隧道比較圖 … 116
圖5.8 能高大圳隧道第Ⅳ類岩體開挖作業權重與福德隧道比較圖 … 116
圖5.9 能高大圳隧道可工作天數及當月累計長度比較圖 …………… 117
圖5.10 能高大圳隧道逐月每日平均施工長度比較圖…………………… 117
圖5.11 能高大圳隧道上游段主計測UR-M1斷面淨空變形圖 ……… 118
圖5.12 能高大圳隧道上游段主計測UR-M1伸縮儀歷時曲線圖 …… 119
圖5.13能高大圳隧道上游段主計測UR-M1計測岩栓受力歷時曲線圖… 120
圖5.14 能高大圳隧道上游段主計測UR-M1噴凝土應變歷時曲線圖 … 121

照片目錄
照片1.1 南投農田水利會大石股圳原始隧道 ………………………… 122
照片1.2 南投農田水利會北投新圳磚砌隧道 ………………………… 122
照片1.3 南投農田水利會北投新圳塊石襯砌隧道 …………………… 123
照片2.1 向里達洞穴(Shanider Cave) ………………………………… 123
照片2.2 獅球嶺隧道 …………………………………………………… 124
照片2.3 桃園大圳紅磚隧道加鋼筋混凝土襯砌施工情形 …………… 124
照片2.4 員山子分洪隧道 ……………………………………………… 125
照片2.5 捷運新莊線市區段隧道潛盾機施工 ………………………… 125
照片2.6 旋臂式削掘機(Roadheader)施工情形 ……………………… 126
照片2.7 全斷面鑽掘機(Tunnel Boring Machine) ……………………… 126
照片3.1 能高大圳隧道BH-2鑽孔進行鑽探現況 …………………… 127
照片3.2 能高大圳隧道位於BH-1鑽孔深度28~32公尺之岩體標本 … 127
照片3.3 能高大圳隧道位於BH-2鑽孔深度40~45公尺之岩體標本 … 128
照片3.4 能高大圳隧道位於BH-3鑽孔深度35~40公尺之岩體標本 … 128
照片3.5 能高大圳隧道位於BH-4鑽孔深度45~50公尺之岩體標本 … 129
照片3.6 能高大圳隧道位於BH-5鑽孔深度20~25公尺之岩體標本 … 129
照片3.7 能高大圳隧道位於BH-6鑽孔深度35~40公尺之岩體標本 … 130
照片4.1 能高大圳第三號座槽受損情形 ……………………………… 130
照片4.2 能高大圳第四號座槽受損情形 ……………………………… 131
照片4.3 能高大圳隧道北港溪畔施工便道 …………………………… 131
照片4.4 能高大圳隧道關刀溪畔施工便道 …………………………… 132
照片5.1 能高大圳隧道橫坑邊坡及假洞口佈置情形 ………………… 132
照片5.2 能高大圳隧道施工單位會同監造單位判讀岩體 …………… 133
照片5.3 能高大圳橫坑0+69.70開挖面評定為第Ⅲ類岩體狀況 …… 133
照片5.4 能高大圳橫坑0+93.30開挖面評定為第Ⅳ類岩體狀況 …… 134
照片5.5 能高大圳隧道601鑽機鑽孔情形 …………………………… 134
照片5.6 能高大圳隧道UR-M1收斂岩釘安裝及量測情形 ………… 135
照片5.7 能高大圳隧道UR-M1伸縮儀及測微錶安裝及量測情形 …… 135
照片5.8 能高大圳隧道UR-M1計測岩栓安裝及量測情形 …………… 136
照片5.9 能高大圳隧道UR-M1混凝土應變計安裝情形 ……………… 136

參考文獻
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