山岳隧道

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目錄 1 新奧工法簡介 2 隧道NATM工法構成 3 新奧工法施工程序 3.1 開挖 3.1.1 鑽炸法開挖 3.1.2 鑽孔佈置 3.1.3 拔心孔 3.1.4 爆破孔 3.1.5 周邊孔 3.1.6 雷管 3.1.7 炸藥 3.2 NATM新奧工法支撐構件 3.2.1 鋼支保 3.2.2 掛網噴漿 3.2.3 水泥噴凝土 3.2.4 岩栓之功能 3.2.5 岩栓之錨碇方法 3.3 下半斷面開挖---台階式工法 3.4 仰拱閉合及基礎施工 4 防水膜舖設 5 隧道襯砌 6 鋼性道面施工

新奧工法簡介

新奧工法（NEW AUSTRIAL TUNNELING METHOD) 簡稱 NATM 其施工原理依據主要是由 Dr.Rabcewicz教授於1972年研究有關隧道 開挖後，開挖面四周岩體應力及應變的變化曲線提出論文而廣為人知， 其基本概念為利用岩體之自持能力，容許適當的變形，並以噴凝土、岩栓、鋼支保等支撐系統， 達到隧道開挖後應力平衡之目的，並於施工中利用計測系統觀察岩體行為，以作為施工中 應變措施的基準並用以回饋於原始設計，施工人員宜確實瞭解並在一定時限及經濟要求下， 遵守此工法之原則，以達到安全開挖之目的 。

隧道NATM工法構成

新奧工法（NATM）施工構成

(一)開挖

• 機械式開挖
• 鑽炸式開挖
• ROAD HEADER
• TBM

(二)出碴

(三)支撐系統

• 鋼支保
• 鋼絲網
• 噴凝土
• 岩栓

(四)襯砌混凝土

新奧工法施工程序

開挖

鑽炸法開挖

(1)隧道開挖之鑽炸作業必須秉持及注意三個原則：

• 如何減少超挖量
• 使用量少之爆材量
• 及安全地處理爆破物

鑽孔佈置

鑽孔佈局前必先了解岩盤種類，岩層層面、節理、地下水狀況及隧道斷面大小等。

拔心孔

開挖面有較好之爆破條件，必須有較多之自由面。

斜向拔心：對開挖面作斜向鑽孔傾斜角度與自由面成60°～70 ° ，孔底部份儘量密集裝藥，使開挖面 形成漏斗狀之爆破方法。 型式；V型拔心、角錐拔心、扇型拔心

爆破孔

位於拔心孔與周邊孔間之爆破孔稱之，由拔心孔 向外分層 佈設，孔距約為載距1.1～1.2（載距： 層與層間之距離） ，載距以不超過孔深的一半減 0.4m為原則，通常載距約在 0.7～1.2m之間。

周邊孔

周邊孔對控制超挖有良好之效果，一般其炸藥量約為爆破 孔之80%，其載距縮短為爆破之70～80%。

雷管

普通雷管 電雷管：係以導電起爆，既安全又快速，視斷面大小及鑽孔佈設， 使用微秒電管（MS）配合遲發雷管（DS），以控制爆破時間，減少爆震力。 非電氣雷管：使用導爆索引爆，安全性高且具有抗靜電、漏電、無線電波、 火燄、摩擦或撞擊等特性。

炸藥

採用直徑25mm藥支強度75%硝甘膠質炸藥 每支0.14kg 試炸計畫 為了解計劃用藥量與岩體性質對開炸結果 之影響皆須辦理試炸計畫 鑽炸法鑽孔式意圖 依Langefors之平滑開炸標準規格

NATM新奧工法支撐構件

鋼支保

鋼支保之使用：

1. 工作面初期穩定：開挖面自立時間短之砂土地層或破碎岩盤，於噴凝土及岩栓發揮所需強度之前，由鋼支保提供工作面初期穩定所需之支撐。
2. 補強噴凝土：噴凝土初期能將鋼支保與噴凝土合成一體，則整體支撐之剛性及強度均將增加。
3. 支持先撐工：用以安裝鋼棒、小口徑鋼管或鋼矢板等先撐工，此等先撐工需用鋼支保作為支點。
4. 鋼支保之斷面與材質：鋼支保之斷面形狀及尺寸需考慮支撐荷重、噴凝土厚度及施工方法等條件後適當選定隧道南口架設鋼支保。H型、U型及椼型鋼支保較為常用。鋼支保之材質以使用CNS 2473-G3039，SS41或SS50，CNS 560-A2006，SD42等。
5. 鋼支保接頭及橫撐：接頭之位置及接頭結構，應考量其有足夠支應力強度

掛網噴漿

鋼絲網∮5.0×10×10cm（3.08 kg/m2）

材質 CHS 0919 - G3132

噴凝土之功能：

• 有足夠的強度來承受荷重；
• 必須有早期強度；
• 能與岩盤粘著；
• 有耐久性；
• 水密性高；
• 回彈量少。

水泥噴凝土

噴凝土配比：（210 kg/cm2）---用於平雙隧道

骨材最大粒徑：19 m/m ∮

TYPE I Cement

速凝劑：C×3%＜5%

水泥：420 kg

細骨材：1,175 kg

粗骨材：505 kg

W／C：0.467

On Lat ter 3 day > 248 kg/cm2

機具設備：乾拌式 Shot Crete

溼拌式Shot Crete

新近以鋼纖維噴凝土替代，其總厚度可以酌量減少（80%），並減少反彈量。

岩栓之功能

岩栓之功能有封縫作用、形成樑支撐、內壓作用、形成拱支撐及岩盤改良。

1.封縫作用（吊住效果）

固定因開炸而鬆裂之岩塊於未鬆弛之岩盤，防止墜落。於龜節理發達之岩盤，與噴凝土併用，對於較小之裂紋甚具效果。

2.形成樑支撐

於隧道周邊之層狀地盤，以岩栓鎖緊各層間後，使層理面能傳遞剪應力而具有以合成樑行為之效果。

3.內壓作用

岩栓施拉力後以內壓作用於隧道壁面，使得開挖後呈現雙軸應力狀態之隧道周圍地盤，保持三軸應力狀態，具有防止地盤強度或承載能力降低之效果。

4.形成拱支撐

由於系統式岩栓之內壓效果，形成一體而提高隧道周圍地盤之承載能力而形成拱圈。

5.地盤改良

裝設岩栓可以提高地盤抗剪力、地盤承載力及地盤殘餘強度改善地盤整體物理性質。

岩栓之錨碇方法

錨碇型式

錨碇方法

特　　徵

適用範圍

前端錨應型 有機械方式錨碇之楔型（Wedge）、膨脹型（Expansion）及膠囊黏接型，錨碇後以螺帽鎖緊。

如為機械式時，由於錨碇部位之地盤狀態，使錨碇力產生分散，或因開炸而鬆弛之問題。

但是膨脹型岩栓於開炸後，只要予以再鎖緊，亦可適用。

楔型易因開炸或地盤移動而鬆脫，因此不宜使用。膨脹型及膠囊黏接型用以達到岩盤封縫作用。

全面握裹型 使用樹脂、水泥砂漿等為錨碇材，將岩栓全長錨碇於地盤。

以岩栓全長拘束地盤。因應於地盤強度、節理、龜裂狀態、湧水狀態及孔壁之自立性等有不同方式。

由硬岩、中硬岩、軟岩、土砂地盤至膨脹性地盤，適用範圍其廣。

併用型

1. 先以機械方式將岩栓先端錨碇，再灌注水泥漿者。
2. 填充全面握裹型之錨碇材時，於先端使用急結性膠囊者。

為併用先端錨碇型與全面握裹型者。

1. 在施工上須要二次手續。
2. 視施工情形有可能無法獲得前端急結作用之情形。
   1. 以機械方式錨碇前端之岩栓不常使用。
   2. 對於膨脹性地盤或擬導入預力時效困頗佳。

下半斷面開挖---台階式工法

　 上半斷面開挖相當長度後，即進行下半斷面之開挖，本工程因地形限制及施工便道無法下降，因此在上半斷面開挖長度超過100m，才進行下半斷面之開挖，其施工步驟與上半斷面相同。

仰拱閉合及基礎施工

　 本工程岩體分類在V、VI兩級之岩盤必須施作仰拱開挖，採用半半施工，以維持隧道內交通，開挖後隨即打設240kg/cm2及80kg/cm2 之混凝土將仰拱閉合，使隧道更為穩定，並將兩側基礎混凝土施作完竣，以備襯砌混凝土的施工。

防水膜舖設

　 　 隧道開挖面，經計測結果已趨穩定，且收方合格後，即進行防水膜舖設， 先將噴凝土面突出物處理後，舖第一層不織布，以固定膠塊及鋼釘固定於噴凝土面上， 再將PVC防水膜以熱熔方式固定於膠塊上，防水膜以雙道熱熔接方式連接， 且每道接縫均需經過氣壓檢驗合格。

隧道襯砌

鋼性道面施工