Page 68 - 捷運工程叢書 精進版 － 12 捷運工程多條隧道鄰近堆疊施工實務

第五節 四條交會段建物沉陷分析
第五節 四條交會段建物沉陷分析
CK235 標隧道沿線兩側建物分布密集，主要為 10～12 層之商業大樓及座落於大樓間
CK235 標隧道沿線兩側建物分布密集，主要為 10～12 層之商業大樓及座落於大樓間
2～5 層之老舊建物，隧道於金甌商職附近轉向沿杭州南路二段往南而行，沿線主要為 2
2～5 層之老舊建物，隧道於金甌商職附近轉向沿杭州南路二段往南而行，沿線主要為 2
～5 層之老舊建物，隧道於接近羅斯福路二段附近再轉向東南方從 4～7 層之樓房下方穿
～5 層之老舊建物，隧道於接近羅斯福路二段附近再轉向東南方從 4～7 層之樓房下方穿
越到達古亭站。本隧道工程影響範圍內之建物共計 91 棟，其中在四條隧道交會段選取最
越到達古亭站。本隧道工程影響範圍內之建物共計 91 棟，其中在四條隧道交會段選取最
鄰近之建物有 9 棟（E683～E687、E689、E707～E709），詳圖 3-5-1，其施工過程可能
鄰近之建物有 9 棟（E683～E687、E689、E707～E709），詳圖 3-5-1，其施工過程可能
引致之沉陷需特別注意。
引致之沉陷需特別注意。
3.5.1 潛盾隧道施工引致地層沉陷之原因
3.5.1 潛盾隧道施工引致地層沉陷之原因
依臺北捷運經驗於都市地下構築隧道，潛盾工法為對周圍交通、環境衝擊比較小之
依臺北捷運經驗於都市地下構築隧道，潛盾工法為對周圍交通、環境衝擊比較小之
工法，但由於潛盾工法施工將引起地盤下陷，而對鄰近結構物之安全構成威脅為此工法
工法，但由於潛盾工法施工將引起地盤下陷，而對鄰近結構物之安全構成威脅為此工法
臺北市政府捷運工程局
最大困擾。Schmidt（1974）及 Cording and Hansmire（1975）將潛盾施工所引致地盤沉陷
最大困擾。Schmidt（1974）及 Cording and Hansmire（1975）將潛盾施工所引致地盤沉陷
之原因分為下列幾項：（1）隧道開挖面應力改變；（2）粘土層壓密沉陷；（3）曲線段
之原因分為下列幾項：（1）隧道開挖面應力改變；（2）粘土層壓密沉陷；（3）曲線段
超挖；（4）隧道襯砌環片變形；（5）盾尾間隙。以下將以本計畫之狀況針對上述各項
超挖；（4）隧道襯砌環片變形；（5）盾尾間隙。以下將以本計畫之狀況針對上述各項
予以檢討：
予以檢討：
一、開挖面應力改變
一、 開挖面應力改變
一、 開挖面應力改變
潛盾機開挖掘進時，開挖面土層由原來所承受之靜止土壓力，漸漸轉變而被潛盾機盾首
潛盾機開挖掘進時，開挖面土層由原來所承受之靜止土壓力，漸漸轉變而被潛盾機
潛盾機開挖掘進時，開挖面土層由原來所承受之靜止土壓力，漸漸轉變而被潛盾機
推力所取代，若潛盾機盾首推力小於原靜止土壓力，隧道開挖面將發生應力釋放，地層趨向
盾首推力所取代，若潛盾機盾首推力小於原靜止土壓力，隧道開挖面將發生應力釋放，
盾首推力所取代，若潛盾機盾首推力小於原靜止土壓力，隧道開挖面將發生應力釋放，
主動應力狀態，土層向潛盾機體內變形，同時發生土壤漏失的情況，因此地盤隨之發生沉陷。
地層趨向主動應力狀態，土層向潛盾機體內變形，同時發生土壤漏失的情況，因此地盤
地層趨向主動應力狀態，土層向潛盾機體內變形，同時發生土壤漏失的情況，因此地盤
若潛盾機盾首推力大於原土層靜止土壓力，開挖面前方之土壤受側向推擠而呈被動狀態，因
隨之發生沉陷。若潛盾機盾首推力大於原土層靜止土壓力，開挖面前方之土壤受側向推
隨之發生沉陷。若潛盾機盾首推力大於原土層靜止土壓力，開挖面前方之土壤受側向推
此地表發生隆起現象。由於目前潛盾隧道施工皆採用密閉式潛盾機，施工中開挖面應力可得
擠而呈被動狀態，因此地表發生隆起現象。由於目前潛盾隧道施工皆採用密閉式潛盾機，
擠而呈被動狀態，因此地表發生隆起現象。由於目前潛盾隧道施工皆採用密閉式潛盾機，
到適當之控制，故此一造成地表沉陷因素之影響已大幅降低。
施工中開挖面應力可得到適當之控制，故此一造成地表沉陷因素之影響已大幅降低。
施工中開挖面應力可得到適當之控制，故此一造成地表沉陷因素之影響已大幅降低。
二、粘土層受擾動
二、 粘土層受擾動
二、 粘土層受擾動
潛盾隧道之施工過程中，粘性土壤因隧道面開挖及背填灌漿之擾動使其組構發生變化
潛盾隧道之施工過程中，粘性土壤因隧道面開挖及背填灌漿之擾動使其組構發生變
潛盾隧道之施工過程中，粘性土壤因隧道面開挖及背填灌漿之擾動使其組構發生變
及重組，或因超額孔隙水壓消散產生壓密沉陷，都會造成地表沉陷，由於本計畫所在地層
化及重組，或因超額孔隙水壓消散產生壓密沉陷，都會造成地表沉陷，由於本計畫所在
化及重組，或因超額孔隙水壓消散產生壓密沉陷，都會造成地表沉陷，由於本計畫所在
為典型的臺北盆地松山層，潛盾隧道施工將造成粘土層之壓密沉陷，且由於壓密沉陷不易
地層為典型的臺北盆地松山層，潛盾隧道施工將造成粘土層之壓密沉陷，且由於壓密沉
地層為典型的臺北盆地松山層，潛盾隧道施工將造成粘土層之壓密沉陷，且由於壓密沉
陷不易量化並以數值方式精確評估，因此採用亞新工程顧問公司（民國 82 年）蒐集整理
量化並以數值方式精確評估，因此採用亞新工程顧問公司（民國 82 年）蒐集整理之臺北捷
陷不易量化並以數值方式精確評估，因此採用亞新工程顧問公司（民國 82 年）蒐集整理
之臺北捷運施工案例地層沉陷監測值，並根據資料繪於半對數圖上之歷時曲線，研判壓
運施工案例地層沉陷監測值，並根據資料繪於半對數圖上之歷時曲線，研判壓密沉陷起始
之臺北捷運施工案例地層沉陷監測值，並根據資料繪於半對數圖上之歷時曲線，研判壓
密沉陷起始於盾尾通過後 10 日且於一年後趨於穩定，將其歸納簡化得潛盾隧道施工造成
於盾尾通過後 10 日且於一年後趨於穩定，將其歸納簡化得潛盾隧道施工造成粘土層壓密沉
密沉陷起始於盾尾通過後 10 日且於一年後趨於穩定，將其歸納簡化得潛盾隧道施工造成
粘土層壓密沉陷量如下式：
粘土層壓密沉陷量如下式：
陷量如下式：
t
δ δ con =α×log ( ) …………………………………………（3.5.1）
t
10) …………………………………………（3.5.1）
con
=α×log (
10
式中δ con ：粘土層壓密沉陷量
式中δ
：粘土層壓密沉陷量
式中 ：粘土層壓密沉陷量
con
α：壓密沉陷參數
α：壓密沉陷參數
α：壓密沉陷參數
t：壓密持續時間
t：壓密持續時間
t：壓密持續時間
由過去臺北捷運地層沉陷監測值顯示，於地層分類 T2 區其壓密沉陷參數值介於
由過去臺北捷運地層沉陷監測值顯示，於地層分類 T2 區其壓密沉陷參數值介於
由過去臺北捷運地層沉陷監測值顯示，於地層分類 T2 區其壓密沉陷參數值介於 3mm 至
3mm 至 9mm 之間其平均值約 7mm，本計畫所在地層亦為 T2 區，將參考隧道深度及地
3mm 至 9mm 之間其平均值約 7mm，本計畫所在地層亦為 T2 區，將參考隧道深度及地
9mm 之間其平均值約 7mm，本計畫所在地層亦為 T2 區，將參考隧道深度及地層粘土層厚
40
度採用適當值，評估粘土層壓密沉陷引致之地表沉陷量。
40

三、曲線段超挖
潛盾機於曲線段施工時，為便於轉向須於一側進行超挖而另一側則會受到擠壓，因此盾
殼與地盤間會形成額外間隙，造成地盤漏失，超挖量與隧道線形有關，並與隧道曲率成正比
因此盾尾間隙亦隨之變化，由於超挖偏向一側開挖斷面成橢圓形，因此曲線段施工造成之超
挖值大小及超挖量體積如下式：
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