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張榮峰 胡逸舟 黃怡超 朱慶村 捷運技術半年刊 第 45 期
256 樁基礎施工及受載對鄰近潛盾隧道之影響－3D數值模擬及分析
則以變換套管內之土體屬性(attribute)進行。
至於套管基樁施工過程中，可能因搖管機下套管過程或因鑽掘過程套管內外土/水壓不平
至於套管基樁施工過程中，可能因搖管機下套管過程或因鑽掘過程套管內外土/水
捷運技術半年刊 第 45 期
衡產生砂/土湧而致樁身四周土壤受擾動，以及混凝土澆置過程因套管拔除致使樁體出現瑕疵
壓不平衡產生砂/土湧而致樁身四周土壤受擾動，以及混凝土澆置過程因套管拔除

等，可能對隧道產生影響；惟考量上述之影響因素多可藉由良好之施工品質加以控制，為簡
致使樁體出現瑕疵等，可能對隧道產生影響；惟考量上述之影響因素多可藉由良好
則以變換套管內之土體屬性(attribute)進行。
化分析步驟，此次並未針對這些影響因素進行模擬。
之施工品質加以控制，為簡化分析步驟，此次並未針對這些影響因素進行模擬。
至於套管基樁施工過程中，可能因搖管機下套管過程或因鑽掘過程套管內外土/水壓不平
另本分析案例係以一次挖掘相斜鄰之基樁進行模擬(亦即第一次鑽掘樁#1、#4、
另本分析案例係以一次挖掘相斜鄰之基樁進行模擬(亦即第一次鑽掘樁#1、#4、#5，第二
衡產生砂/土湧而致樁身四周土壤受擾動，以及混凝土澆置過程因套管拔除致使樁體出現瑕疵
#5，第二次挖掘樁#2、#3、#6，詳圖8)，藉此反映基樁實際鑽掘過程中對隧道影
次挖掘樁#2、#3、#6，詳圖 8)，藉此反映基樁實際鑽掘過程中對隧道影響最大之可能施工順
等，可能對隧道產生影響；惟考量上述之影響因素多可藉由良好之施工品質加以控制，為簡
化分析步驟，此次並未針對這些影響因素進行模擬。
序。 響最大之可能施工順序。
另本分析案例係以一次挖掘相斜鄰之基樁進行模擬(亦即第一次鑽掘樁#1、#4、#5，第二
(四)樁帽構築
（四）樁帽構築
次挖掘樁#2、#3、#6，詳圖 8)，藉此反映基樁實際鑽掘過程中對隧道影響最大之可能施工順
此部分包括樁帽開挖、混凝土澆置及回填等三個主要施工階段，惟考量樁帽開挖規模對
序。 此部分包括樁帽開挖、混凝土澆置及回填等三個主要施工階段，惟考量樁帽開挖
隧道影響極為有限，施作階段之模擬主要探討樁帽混凝土澆置及回填後對隧道之影響。
規模對隧道影響極為有限，施作階段之模擬主要探討樁帽混凝土澆置及回填後對
(四)樁帽構築
(五)上部結構加載
隧道之影響。
此部分包括樁帽開挖、混凝土澆置及回填等三個主要施工階段，惟考量樁帽開挖規模對
隧道影響極為有限，施作階段之模擬主要探討樁帽混凝土澆置及回填後對隧道之影響。
此部分係以將上部結構之載重轉換至樁帽頂部之方式處理，以探討基礎承受上部結構載
（五）上部結構加載
(五)上部結構加載
重時對隧道之影響。
此部分係以將上部結構之載重轉換至樁帽頂部之方式處理，以探討基礎承受上部
此部分係以將上部結構之載重轉換至樁帽頂部之方式處理，以探討基礎承受上部結構載
本案例除了隧道環片及基樁套管採用板元素及彈性模式建構外，土體部分(包括隧道、基
結構載重時對隧道之影響。
重時對隧道之影響。
本案例除了隧道環片及基樁套管採用板元素及彈性模式建構外，土體部分(包括
樁及樁帽等)皆採用四節點之四面體(tetrahedron)實體(solid)元素，搭配 Mohr-Coulomb 土壤模
本案例除了隧道環片及基樁套管採用板元素及彈性模式建構外，土體部分(包括隧道、基
隧道、基樁及樁帽等)皆採用四節點之四面體(tetrahedron)實體(solid)元素，搭配Mohr-
式進行模擬。考量分析效率及網格間尺寸之協調性，在設定基樁、樁帽、隧道及土體之最大
樁及樁帽等)皆採用四節點之四面體(tetrahedron)實體(solid)元素，搭配 Mohr-Coulomb 土壤模
Coulomb土壤模式進行模擬。考量分析效率及網格間尺寸之協調性，在設定基樁、樁帽、
網格尺寸分別為 0.6m、1.0m、1.5m 及 6.0m 下，以網格自動生成之功能所產生之網格模型，
式進行模擬。考量分析效率及網格間尺寸之協調性，在設定基樁、樁帽、隧道及土體之最大
如圖 12 所示。
隧道及土體之最大網格尺寸分別為0.6m、1.0m、1.5m及6.0m下，以網格自動生成之功能
網格尺寸分別為 0.6m、1.0m、1.5m 及 6.0m 下，以網格自動生成之功能所產生之網格模型，
如圖 12 所示。
所產生之網格模型，如圖12所示。
本分析案例所使用之網格模型(圖 12)，總計約由 30 萬個元素、5 萬個節點所組成，將上
述 5 個部份分成 19 個施工階段進行模擬(詳表 2 所示)，主要之分析結果說明如后。
本分析案例所使用之網格模型(圖12)，總計約由30萬個元素、5萬個節點所組成，將
本分析案例所使用之網格模型(圖 12)，總計約由 30 萬個元素、5 萬個節點所組成，將上
述 5 個部份分成 19 個施工階段進行模擬(詳表 2 所示)，主要之分析結果說明如后。
上述5個部份分成19個施工階段進行模擬(詳表2所示)，主要之分析結果說明如后。

表 2 數值模擬之施工階段綜整表
表 2 數值模擬之施工階段綜整表
施工階段
模擬內容
模擬
施工階段
模擬
施工階段施工階段 模擬內容內容 內容
起始條件
起始條件
體起始
包
起始條件設定(包括土體起始應力、地下地下
括土
應力、
1
11 1 起始條件 設定 (設定(包括土體起始應力、地下設定(包括土體起始應力、地下
/
水位/水壓分布及土體邊界條件等))
水位 水位/水壓分布及土體邊界條件等)水位/水壓分布及土體邊界條件等)
體邊
水壓分
界
布及土
件等
條
/
板南隧道構築(包括上/下行隧道之開挖及及
下
行隧道
(
行隧道
構築
板南隧道構築(包括上/下行隧道之開挖及
板南隧道
2
1
~
2
2~13
2~133 ~1 3 板南隧道 構築 ( 包 括 上 包括 上 / 下 之開挖 之開挖 及
環片架設等))
等
環片架設
)
環片架設等)
等
環片架設
1
(
1
~
14~177 基樁施作(包括套管鑽掘與混凝土澆置等))
4
掘與混
包
凝土澆
套管鑽
括
基樁施作
置等
(
~
17
14~17 基樁施作(包括套管鑽掘與混凝土澆置等) )
14
括
置等
包
掘與混
套管鑽
凝土澆
基樁施作
(
包
樁帽構築
挖、混
樁帽開
括
凝土澆
1 樁帽構築(包括樁帽開挖、混凝土澆置及置及 置及
188
(
樁帽開
挖、混
樁帽構築(包括樁帽開挖、混凝土澆置及
括
包
凝土澆
樁帽構築
回填等))
18 回填等
18
回填等)
回填等
199
1 上部結構 )
上部結構加載加載
19 上部結構加載
19
加載
上部結構
圖 12 分析案例之 3D 數值模型
圖12 分析案例之3D數值模
圖 12 分析案例之 3D 數值模型

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