Page 115 - 捷運工程叢書 精進版 － 8 捷運隧道工程實務

第四章 捷運隧道主力技術

第二節 潛盾隧道

4.2.1 概述

潛盾工法之起源係十九世紀法國工程師馬克布魯尼（Marc Isambard Brunel）觀察蛀鑿船
蟲（ship worm）使用牙齒鑿入木頭內，同時以其軀體支撐「隧道周壁」，且於進一步開挖
前分泌出一種硬化劑固結及穩定開挖壁面，再藉由蟲身之蠕動「前進」與排出「碴料」（木

屑）形成一「隧道」之現象，進而發明潛盾工法，並於西元 1818 年取得發明專利。
西元 1823 年馬克布魯尼將此新工法運用於已中斷施工十餘年之英國倫敦泰晤士河底隧

道工程，該工程在西元 1825 年正式動工，為人類有史以來之第一部潛盾機。該潛盾機由鑄
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鐵製造、組合而成（總重量 90 T，開挖斷面積 80 m ），其作法係將開挖工作面分成上、中、
下三段 12 個長方形之作業空間，使工作人員在遮簷下從事開挖施工。但因當地地質狀況不

良且施工機具簡陋，故施工期間接連發生工程災害。在西元 1828 年所發生之嚴重坍方導致
機毀人亡，驟使該新施工方法陷於夭折邊緣，所幸被迫停工 7 年之後再度復工，並在西元

1841 年順利到達對岸工作井，成為世界第一條河底隧道，同時亦為倫敦地下鐵系統一環，
自 1865 年起加入運輸服務。隨後西元 1869 年，英國人 Greathead 等採用其所發展之圓形潛
盾機，鑄鐵弓形支保和壓氣工法，成功地完成倫敦泰晤士河第二條河底鐵路隧道工程，因而

奠定了今日潛盾工法之基礎。
經過百餘年的演進，現代化的潛盾工法已經成為在軟弱土質中開挖隧道最常用之一種施
工方法，即在可能崩坍流動之地盤內從事隧道施工時，利用一較隧道外徑斷面稍大之可移動

鋼套筒（即潛盾機）鑿入土內，並於設置永久襯砌前，用以支撐隧道洞口四周之地盤，俾在
該機內部，一面無虞地盤崩坍安全迅速地進行隧道開挖，一面保護永久襯砌之施工。鑒於在
惡劣之地盤中，若採傳統隧道開挖法施工，不僅面臨需要採用大量密布之臨時支撐實施重複

架設與拆除之缺點，且隨時有發生危險之虞，更因開挖工作與襯砌工作相互干擾，彼此等待，
導致施工進度緩慢，造價昇高，若能使用潛盾工法，不但可節省費用並免除佔據巨大作業空

間之支撐，且可使隧道施工得以安全迅速的向前推進。是故在地質愈惡劣，用一般隧道開挖
愈覺困難之工程，採用潛盾工法愈安全而可靠。
潛盾機為一剛性結構鋼筒，主要係由鋼製的殼鈑及推進千斤頂等構成，殼鈑用以支援欲

崩坍的地盤，而鋼筒兩端，前端供人工或機械實施開挖作業，尾端供組立安裝襯砌（弓形支
保）用，並以弓形支保為千斤頂之反力座使潛盾機向前推進，俟潛盾機尾端脫離其後之弓形

支保後，再以水泥砂漿填充其造成之空隙，猶如甲蟲穿泥似的，該工法是以潛盾機逐步先行，
永久襯砌隨後跟進，背填灌漿殿後，是一種反覆循環之施工方法。
現代化的潛盾機已經成為土木工程中非常有用的鑽掘機具，不但適用於都市軟弱地質隧

道的開挖，也可應用於山岳隧道的鑽掘。圖 4-2-1、圖 4-2-2 為臺北捷運所使用的現代化的潛
盾機。

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