Page 63 - 捷運工程叢書 精進版 － 8 捷運隧道工程實務

第三章 捷運隧道工程之規劃與設計

三、有限元素隧道設計法

( 一 ) 基本概念
隧道分析考量具代表性之隧道覆土、地質狀況、隧道間距、建物基礎等影響

因子，選定兩個 2D 隧道斷面設計。基本上隧道設計係採用極限強度之觀念，並將
設計階段分為施工階段與永久狀態兩階段分別考量，主要考量要點如下：
1. 隧道浮力檢核。

2. 非正圓誤差變形及應力檢核。
3. 襯砌應力組合後之配筋設計。

4. 襯砌應變組合後檢核。
5. 裂縫檢核。
6. 襯砌環片於搬運、潛盾機推力、背填灌漿情形下之應力檢核。

7. 地表沉陷。
8. 襯砌變形。
( 二 ) 結構載重組合

1. 施工階段
施工階段著重於獲得地表變位，襯砌變形以為後續地工設計計算。施工階段分
析步驟如下（參考圖 3-2-6）：

(1) 步驟 1：初始應力
未開挖前僅受土壤自重與地表超載下所達成之應力平衡情形。

(2) 步驟 2：下行隧道開挖
將下行隧道開挖面內之土壤元素挖除。
(3) 步驟 3：下行隧道按裝襯砌

將下行隧道安裝內襯砌元素，並於外表面施加水壓力。
(4) 步驟 4：上行隧道開挖

將上行隧道開挖面之土壤挖除。
(5) 步驟 5：上行隧道安裝襯砌
將上行隧道安裝內襯砌元素，並於其外表面施加水壓力。

經過有限元素法分析綜整結果，可得土壤垂直向等位移及等應力圖，襯砌於起
拱線之變形量及地表沉陷槽。

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