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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:林孟杰
研究生(外文):Meng-Chieh Lin
論文名稱:新奧工法隧道施工速率分析
論文名稱(外文):Analysis of Production Rate for NATM Tunneling Construction
指導教授:鄭道明鄭道明引用關係
指導教授(外文):Tao-Ming Cheng
學位類別:碩士
校院名稱:朝陽科技大學
系所名稱:營建工程系碩士班
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2003
畢業學年度:91
語文別:中文
論文頁數:96
中文關鍵詞:隧道工程新奧工法電腦模擬CYCLONE理論模糊理論
外文關鍵詞:TunnelingsimulationNATMfuzzy
相關次數:
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台灣因地形為山多平地少之海島地形,土地使用面積有限,而近年來政府推動許多交通建設工程均需穿越山脈,隧道工程建設與日俱增。
傳統隧道施工方式主要支撐大多為鋼肋配合混凝土,但此種施工方式較不安全且施工速度較慢,於是以岩體自持力結合半剛性支撐系統為理念之新奧開挖工法於國際間受到重視並逐漸成為隧道開挖之主流工法。
新奧工法與其他隧道開挖工法一樣具高重複性之施作流程,此種特性適合以電腦模擬技術來分析,國內外許多專家學者已對隧道工程進行電腦模擬,其結果發現電腦模擬技術用於預測開挖速率與單位成本方面具明顯之功效,此結果將可提供較客觀之方案給予決策者參考。但這些研究僅考慮分析單一專案,若能對相似施工條件之不同隧道專案進行分析,將更能明顯比較出影響新奧工法生產速率之原因。另外一方面模糊作業時間於工程上可解決排程方面之問題,若能結合電腦模擬技術用於分析隧道工程,將有助於更快速的預測開挖速率。
本論文以CYCLONE理論所發展的COST電腦模擬軟體為工具,分析以新奧工法施工之林口隧道、公路局八卦山隧道、台灣高鐵八卦山隧道及頭份2號隧道之上半斷面輪進開挖生產速率與單位成本,並對相似施工條件之隧道置換其施工機具,也以現場工程師之模糊時間對隧道進行電腦模擬。結果發現置換機具後有明顯改善開挖速率與成本之情形,而模糊時間用來預估作業時間也有相當高之準確性。
Discrete event simulation technique has been successfully used in the analysis and design of repetitive construction operations. Tunneling operations that uses New Austria Tunnel Method (NATM) as construction technique normally including excavation, insert steel rod, shotcrete sealing etc, are highly repetitive and therefore are suitable to be analyzed by simulation. Recently, many infrastructure construction projects are undergoing in Taiwan. Among them, several tunneling constructions are critical for the controlling schedule for those projects. The objective of this research is aiming at using simulation technique to analyze the production rate for four tunneling projects adopting NATM as construction method. Historical data for tunneling activities are collected and fitted for seeing their underline probability distributions. In addition, subjective estimation for tunneling activities using fuzzy number is simulated for the comparison of adopting fitted stochastic distributions. Simulation results show the advancing rate for NATM tunneling construction are influenced by the use of equipment. Additionally, the precision of using fuzzy number for estimation of tunneling activities depends on the estimator’s experience.
第一章、緒論 1
1.1、研究動機與目的 1
1.2、研究方法與流程 2
1.3、研究範圍 3
1.4、論文架構 4
第二章、相關文獻回顧與理論介紹 6
2.1、相關文獻回顧 6
2.1.1、電腦模擬隧道工程之相關文獻回顧 6
2.1.2、模糊理論應用於營建工程之相關文獻回顧 8
2.2、理論介紹 10
2.2.1、CYCLONE理論介紹 10
2.2.2、模糊理論介紹 12
2.3、CYCLONE理論結合模糊理論之相關程式與發展 14
第三章、各隧道之上半斷面施工流程簡介 15
3.1、林口隧道及上半斷面開挖簡介 15
3.2、公路局八卦山隧道及上半斷面開挖簡介 19
3.3、台灣高鐵八卦山隧道及上半斷面開挖簡介 23
3.4、頭份二號隧道及上半斷面開挖簡介 26
3.5、隧道共同比較基準說明 30
第四章、案例驗證與結果分析 31
4.1、各隧道CYCLONE網圖模擬過程之說明 31
4.1.1、林口隧道作業數據來源與CYCLONE網圖介紹 31
4.1.2、林口隧道施工條件與電腦模擬差異性說明 32
4.1.3、公路局八卦山隧道數據來源CYCLONE網圖介紹 35
4.1.4、公路局八卦山隧道施工條件與電腦模擬差異性說明 36
4.1.5、台灣高鐵八卦山隧道數據來源CYCLONE網圖介紹 39
4.1.6、台灣高鐵八卦山隧道施工條件與電腦模擬差異性說明 39
4.1.7、頭份2號隧道數據來源CYCLONE網圖介紹 41
4.1.8、頭份2號隧道施工條件與電腦模擬差異性說明 42
4.2、各隧道電腦模擬單位成本介紹與結果分析 44
4.2.1、隧道施工機具單位成本計算方式介紹 45
4.2.2、隧道施工材料單位成本計算方式介紹 45
4.2.3、各隧道機具材料單位成本之假設與說明 46
4.3、各隧道電腦模擬之結果與分析 50
4.3.1、各隧道電腦模擬與歷史資料驗證之結果 50
4.3.2、各隧道作業時間分佈情形 52
4.3.3、各隧道單位成本之電腦模擬結果 53
4.4、各隧道電腦模擬置換機具後開挖速率變化情形 53
4.4.1、隧道置換機具之方法介紹 54
4.4.2、替換機具後開挖速率與成本之關係 54
4.5、模糊時間應用於隧道開挖之結果分析 59
4.5.1、隨機數與作業需時之關係 59
4.5.2、隧道原始數據電腦模擬開挖速率信賴區間之簡介 60
4.5.3、各隧道模糊時間與信賴區間比較結果 60
5.1、結論 62
5.2、未來研究方向 63
參考文獻 64
附錄 67
中文部份(依姓氏筆劃順序)
1.林志蒼,2000,「新奧工法隧道施工模擬分析-以八卦山隧道為例」,碩士論文,朝陽科技大學營建工程研究所,霧峰。
2.沈振裕,1999,「隧道新奧工法之探討」,復興學報,第73-80頁。
3.吳獻堂,2000,「應用模糊理論與電腦模擬分析營建操作生產力-COST電腦模擬程式之介紹」,碩士論文,朝陽科技大學營建工程研究所,台中霧峰。
4.黃榮堯與劉建忠,2002,「潛盾施工作業之電腦模擬分析」,第六屆營建工程與管理研究成果聯合發表會。
5.鄭道明,2001,營建作業電腦模擬理論與實務,朝陽科技大學,台中霧峰,第17-42頁。
6.鄭道明與吳獻堂,2000,「應用模糊理論與電腦模擬分析營建操作生產力-COST電腦模擬程式之介紹」,營建管理季刊,第45期,第36-47頁。

英文部分(依字母順序)
7.AbouRizk, S. M., Manavazhi M., and Dozzi P. (1997). Analysis of productivity on tunnel operation using computer simulation. Construction congress V : Managing Engineered Construction in Expanding Global Markets, Prentice-Hall, NJ., 382-388.
8.Brennan, T., Hastak, M., Showalter, E., Yamashita, R. (1991). “MicroCYCLONE analysis of free air digger shied tunneling in soft ground.” Dept. of Civ. Engrg., Purdue University, West Lafatette, Ind.
9.Chang, S., Tsujimura, Y., Gen, M., and Tozawa, T. (1995). “An efficient approach for large scale project planning based on fuzzy delphi method.” Fuzzy Sets and System, 76, 277-288.
10.Halpin, D. W., and Riggs, L. S. (1992). Planning and Analysis of Construction Operation, Wiley, New York, 7-132.
11.Ioannou, P. G., and Martinez, J.C. (1996). “Comparison of construction alternatives using matched simulation experiments.” Journal of Construction Engineering and Management, ASCE, 122(3), 231-241.
12.Kelton, W. D., David, W., Deborab, A., and Sadowki, R. P.(1998). Simulation with arena, McGRAW-HILL, New York.
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19.Touran, A., and Asai, T. (1987). “Simulation of tunneling operation.” Journal of Construction Engineering and Management, ASCE, 113(4), 554-568.
20.Zhang, H., Tam, C. M., and Shi, J. J. (2003). “Application of fuzzy logic to simulation for construction operation.” Journal of Construction Engineering and Management, ASCE, 122(3), 308-317.
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