隧道工程技术之发展与应用

第30卷增刊1 2010年8月

隧道建设

Tunnel Construction

Vol．30Sup．1

Aug．2010隧道工程技术之发展与应用

侯秉承，黄崇仁，李民政，李怡德，张博翔

（中兴工程顾问股份有限公司，台北）

摘要：针对台湾近10年来之重大山岳隧道工程进行概述，并分析近期隧道工程所面临之挑战，继而就所衍生之相关课题及相关隧道技术发展进行探讨，最后展望台湾未来隧道工程之发展趋势。

关键词：隧道工程；岩体分类；衬砌

中图分类号：U45文献标志码：A文章编号：1672－741X（2010）增刊1－0015－09

Development of Tunneling Techniques in Taiwan

HOU Pingcheng，HUANG Chungren，LEE Minchen，LEE Yithe，CHANG Pohsiang

（Sinotech Engineering Consultants，Ltd．，Taipei）

Abstract：In this article the major tunneling works implemented in Taiwan in the last10years are generally described and the challenges recently faced by the tunneling are also analyzed．Then，the derivative topics and related tunneling technology are studied and discussed．In the end，the future trend and the vision of tunneling development in Taiwan are given．

Key words：tunnel engineering；rock mass classification；lining

0引言

台湾人口稠密，土地资源有限，为有效利用地下空间，故公路、铁路、水利与水力发电等工程建设多包含有相当比例的隧道工程。回顾台湾之隧道工程发展，从1891年完成之狮球岭隧道开始，到新近贯通的国道五号高速公路雪山隧道工程为止，已有逾百年之历史，完成的隧道总长超过800km，在面积狭小的台湾，隧道密度达世界之冠。

自20世纪80年代新奥工法（NATM）引进台湾以来，隧道工程即朝向更为经济且安全的方式进行设计与施工。近年来，随着政府致力于各项基础建设开发，加以平原区开发渐趋饱和以及施工用地取得日渐困难等因素，隧道工程建设乃如雨后春笋般于台湾各地积极展开。

1隧道工程案例

台湾过往40年主要之隧道工程案例见图1，近10年（1999—2009）已完工或施工中的山岳（硬岩）隧道（即不含都会区的软土隧道）则大致可分为下列4大类型（参阅表1）。

1．1铁路隧道

近10年完成之铁路隧道，以高速铁路隧道群为代表。台湾高速铁路北起台北车站，南迄高雄左营，全长约345km。其中隧道群共计46．7km（约占14%），

总

图1台湾主要隧道工程案例分布图

Fig．1Major tunnels in Taiwan since the late1970’s

收稿日期：2010－06－12；修回日期：2010－07－22

作者简介：侯秉承（1950—），男，1973年毕业于台湾大学地质系，学士，现任副总经理。E-mail：pchou@mail．sinotech．com．tw。

表1台湾过去10年山岳隧道代表案例Table1Major tunnels in Taiwan in the past10years 隧道类型代表案例

公路隧道1）国道5号公路隧道群；2）国道6号公路隧道群；3）东西向快速道路隧道群

铁路隧道1）高速铁路隧道群；2）新北回铁路隧道群

水利隧道1）员山子分洪隧道；2）曾文越域引水隧道

水力发电隧道1）龙门核四循环冷却水出水道工程；2）碧海头水隧道；

3）新武界引水隧道

计共48座山岳隧道。采明挖覆盖工法施工者6座，总长4．3km；钻掘工法施工者42座，总长42．4km。

其中长隧道（超过2km）共有5座，由北而南分别为回龙隧道2．2km、林口（龟山）隧道6．5km、湖口隧道4．3km、苗栗隧道3．1km及八卦山隧道7．4km，合计长23．3km，上述隧道均为该建设计画之要径工程。1．2公路隧道

1）国道5号公路隧道群。国道5号公路，又称北宜高速公路，或蒋渭水高速公路，主线已于2006年6月16日通车。国道5号起自台北市南港地区，终点在宜兰县苏澳镇，主要分为南港头城段及头城苏澳段；前者经过山岳丘岭区，后者则通过平原路段，故隧道群均集中在南港头城段。沿线共包含5个隧道群（总长20．1km，占全线长度36．55%），除雪山隧道另设有导坑，为2主坑、1导坑之隧道群，以及乌涂隧道东行线为3车道之外，其余均为双孔（各）双车道之隧道。相关统计资料详见表2。

表2国道5号隧道群统计资料

Table2Tunnels of No．5National Expressway

隧道名称长度/m 断面尺寸/

（mˑm）形状施工法

南港隧道

东行线45510．80ˑ8．75马蹄形钻炸法棚架式明

挖隧道

89

西行线45510．80ˑ8．75马蹄形钻炸法

石碇隧道东行线269710．80ˑ8．75马蹄形钻炸法西行线272010．80ˑ8．75马蹄形钻炸法

乌涂隧道东行线21614．40ˑ9．63马蹄形钻炸法西行线24810．80ˑ8．75马蹄形钻炸法

彭山隧道东行线386110．80ˑ8．75马蹄形钻炸法西行线380610．80ˑ8．75马蹄形钻炸法

雪山隧道东行线12900TBM： 11．80圆形

全断面

钻掘机西行线12900

D＆B：

12．50ˑ12．64马蹄形钻炸法

注：隧道断面尺寸系指隧道宽度及高度，均含内衬砌厚度。

2）国道6号公路隧道群。国道6号公路，又称中横高速公路，横跨台湾中部地区，主线已于2009年3月21日通车。路线起点在台中雾峰，终点位于南投埔里。埔里端尚预留未来延伸至花莲的可能性。目前已成为台湾东西向相当重要的一条运输廊道。全线共包含3座隧道（总长4．2km，占全线长度11%），自西而东分别为国姓1号与2号隧道及埔里隧道，均为双孔（各）双车道之隧道群。各隧道之相关统计资料详见表3。

3）东西向快速道路八里新店线五股八里段观音山隧道。东西向快速道路八里新店线五股八里段，自八里乡台北港直通国道1号五股交流道，全长13．7km，于2009年1月16日通车。

其中观音山隧道为一双孔（各）双车道之隧道，相关数据详见表4。由于沿线遭遇自立性不佳之砾石层、软岩或砂、砾岩交互出现之复合地层（图2）；因此，施工上有别于一般之钻炸法，主要采机械工法进行开挖。此外，其岩体分类方式，亦选用由工程会推广、中兴公司负责统筹开发的“台湾岩体分类系统”（PCCR-system），如表5。

表3国道6号隧道群统计资料

Table3Tunnels of No．6National Expressway

隧道名称长度/m

断面尺寸/

（mˑm）形状施工法国姓

1号隧道

东行线246411．84ˑ9．2马蹄形钻炸法

西行线244711．84ˑ9．2马蹄形钻炸法国姓

2号隧道

东行线53511．84ˑ9．2马蹄形钻炸法

西行线48011．84ˑ9．2马蹄形钻炸法

埔里隧道

东行线130911．84ˑ9．2马蹄形钻炸法

西行线126611．84ˑ9．2马蹄形钻炸法

表4观音山隧道相关数据

Table4Basic data of Kuanying Mountain Tunnel

隧道名称长度/m

最大坡

度/%

平均开挖断

面积/m2

最大覆

盖厚度/m 观音山

隧道

东行线2590+1．900

西行线2365．5+1．462

100150

表5观音山隧道岩体分类系统

Table5Rock mass classification system of Kuanying Mountain Tunnel

岩体级别

分级标准

胶结程度地质材料组成

C岩类CⅡ（S）胶结程度不佳或疏松

（大拇指可压出凹痕）砂含量＞50% D岩类

DⅡ（G）

DⅡ（M）

胶结程度良好或尚

可（需以地质锤方能

将块石或砾石敲落）

块石、粗颗粒（大

于4号筛）之含量＞

75%或相互接触

块石、粗颗粒（大

于4号筛）之含量

50% 75%或相互

不接触

61隧道建设第30卷