葉向陽
台灣高鐵業主駐地辦公室C210標主任
摘要
台灣高速鐵路主體工程的興建自公元2000年三月起，幾乎是全長330公里同時動工。其中近80%為高架橋，10%為隧道，為期於公元2005年十月份順利通車，不論橋樑與隧道，均採用了快速安全的施工方式。本文簡單敘述台灣高鐵橋樑與隧道施工方式。
壹、 前言
台灣高速鐵路計劃由台北至高雄，全長345公里，除由台北車站至新莊樹林處之15公里由政府興建外，其餘330公里全由台灣高速鐵路公司負責興建。全線共分為12個土建施工標。經過邀標、議約、議價及決標的程序後，各標均於2000年中陸續開始施工。
土建標均採設計施工合一(D/B)之合約型式，由土建承商按合約所訂之設計與工程規範，自行委請顧問公司辦理設計，另再委請獨立審查顧問辦理設計審查工作。表一即為各土建標承商及其顧問公司之綜整表。
由台灣高鐵公司負責興建的330公里中，高架橋即有250公里，約佔全線之76%，隧道長度為44公里，約佔全線之13%。高架橋與隧道之施工於本案中，佔有極重要且關鍵的角色。本文即就本案各標高橋樑與隧道的施工方法摘要報告。
表一、台灣高速鐵路土建工程總攬表
土建合約 合約範圍 路線長度 ( 公里) 承攬承商 設計顧問 Sinotech TY Lin Sinotech TY Lin 設計審查 (CICE) 開始日期 預定日期 C210 16K+800~28K+080 C215 28K+080~68K+540 C220 68K+540~86K+320 11.280 日商大林組 互助營造 40.460 日商大林組 互助營造 17.780 Muller+Hereth Leonardt, Andra & 2000/4/1 2004/11/26 Partners Muller+Hereth 2000/4/1 2004/6/29 Leonardt, Andra & Partners SGTE 日商大豐 Moh & Associates IOA Lexiq 2000/4/1 2004/6/29 九泰營造 國開營造 韓商現建營造 C230 86K+320~109K+760 23.440 中麟營造 港商亞太工程 Parsons Hyder Brinckerhoff Geoconsult Merz McClellan 2000/4/1 2004/8/28 1
C240 109K+760~130K+600 韓商現建營造 20.840 中麟營造 德商豪赫蒂夫 Hyder Geoconsult Kampsax 2000/5/1 2004/7/29 2000/5/1 2004/6/29 C250 130K+600~170K+400 39.800 荷商霸力頓 汎亞 Hochtief Kampsax Ballast Nedam C260 170K+400~207K+015 C270 207K+015~249K+814 36.615 42.799 德商皕德 Bilfinger+Berger 2000/4/1 2004/6/29 Moh & Associate Sinotech 大陸工程 德商皕德 大陸工程 韓商三星 2000/4/1 2004/6/29 Maunsell Moh & Associate Sinotech 2000/3/1 2004/5/29 Hyder C280 249K+814~284K+221 Byucksan Parsons Brinckerhoff 34.410 韓商重工 RESI CTCI 理成 C291 284K+221~312K+734 日商清水建設 Moh & Associates 28.513 長鴻營造 日商清水建設 太電 TY Lin 2000/4/1 2004/1/31 2000/4/1 2004/5/10 C295 312K+734~340K+058 Parsons Moh & Associates Brinckerhoff 27.324 長鴻營造 Jean Muller Int'l Merz McClellan 泰商意太建設 2000/4/1 2004/1/31 TY Lin C296 340K+058~343K+120 3.062 長鴻營造 Moh & Associates 太電
貳、 高鐵橋樑之設計與施工
2.1高鐵橋樑的設計考量
高鐵橋樑基於安全、舒適，易於維護的前提下，在設計上有些特別的考量，茲舉數則條列如下:
1. 採用鋼筋混凝土或預力混凝土橋樑，並儘可能避免採用鋼構橋樑。
2. 橋樑之所有支承均應易於檢修，並應在結構體使用壽命期間內，以不影響列車正
常運行之情況下輕易調整及更換。支承之更換作業應侷限在午夜至凌晨6點之間並於4小時之內完工。
3. 橋樑之設計應將維修吊車於橋面版懸吊部位造成之垂向載重納入考量。 4. 上部結構應於頂版底面每一檢修口上方預埋可承受3公噸吊裝重量之吊環。所有
檢修口均應配置可上鎖之鍍鋅鋼蓋板。
5. 最大設計地震力：係考慮地震迴歸期為950年之地表加速度，在此地震作用下，
主結構允許產生非彈性變形並允許損壞發生，並應可修復，惟不允許結構發生脆
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性破壞，以致倒塌。
6. 安全運轉設計地震：相當於三分之一之最大設計地震力。在此地震作用下，結構
反應必須維持在彈性範圍，不得有塑性變形產生。
7. 增加橋樑支承長度：高鐵橋樑設計規範規定橋樑最小設計防落長度為政府頒布之
鐵路橋樑耐震設計規範之規定值1.2倍。
8. 通過斷層之結構型式選擇：以較柔性之結構物（如路堤）通過為主，以加速地震
後修復速度，如因現地限制，需採橋樑通過，則需額外加大防落長度。 9. 施工中地震力之考量：土木承包商需依據高鐵橋樑設計規定，以25%之設計地震
力設計相關之施工設備，以確保施工設備於施工期間之結構安全。
2.2 高鐵橋樑的結構型態
一、基礎
(一)、擴展基腳（Spread Footing）
擴展基腳屬淺基礎，其斷面尺寸為（L*W*D）10m*10m*2.25m～17.5m*17.5m*2.7m。若土壤之承載力適合而且無沈陷之疑慮，則擴展式基礎在施工上比樁基礎簡便許多。擴展基礎僅限在接近地表處存在適當之承載層，且其下方無任何具高度可壓縮性質之土層，經計算所得之沈陷量並未超過容許限值之狀況下使用。
擴展基腳於台灣高鐵計劃的使用情形如表二。圖一為C220標新竹車站段之一例。
施工範圍 北工段 (C210~C240) 南工段 (C250~C296) 總計 基礎總數量 (座) 1,644 擴展基腳 (座) 1,138 區域擴展 基腳比例 69% 混凝土立方 (立方公尺/座) 280～830 6,431 8,075 1,094 2,232 17% 28% 225～456 表二、 台灣高鐵橋樑淺基礎
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圖一、 擴展基腳 (C220標)
(二)、樁基礎（Pile Foundation）
樁承基腳屬深基礎，樁徑為1.5m～2.5m；根據台灣高鐵針對樁承基礎之規定，凡於淺基礎無法以安全、經濟之方式承載設計載重，且又無法符合規定之沈陷標準者，均應使用深基礎。另即使於地層之承載力適合使用淺基礎處，若表層土壤有遭受沖刷或沖蝕之虞者，仍應使用深基礎設計。
高鐵沿線基樁型式大多採全套管基樁及反循環基樁，基礎之型式與深度應依工址地工調查之結果判定，並根據地工調查之結果計算基礎土壤之容許承載壓力、基樁承載力、預期沈陷量與地下水位等數據。
施工範圍 北工段 (C210~C240) 南工段 (C250~C296) 總計 基礎總數 (座) 1,644 樁基礎 (座) 506 樁數量 (支) 4,809 總樁長 (公尺) 135,077 平均樁長 區域樁承 (公尺) 28.1 基礎比重 31% 6,431 8,075 5,337 5,843 25,111 1,338,583 29,920 1,473,660 53.3 49.3 83% 72% 表三 台灣高鐵橋樑深基礎
橋樑基礎設計為因應工址地質與區域地震力變化而有差異，尤其高鐵橋樑工程縱貫台灣西部走廊，橋樑總長約250公里，沿線之基礎設計考量與設計結果反應其工址地質與區域地震力變化；表三為樁基礎於台灣高鐵計劃使用之情形。由表二與表三之統計數據，北部標段之基礎型式採擴展
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基腳比重較南部標段高，南部採用樁承基礎之平均樁長遠較於北部標段高出約一倍。
除擴展基腳與樁基礎外，高鐵全線並未採用其他型式之基礎。
二、墩柱
皆為場鑄橋墩，形式有單柱、雙柱、三柱、四柱及Y形柱，其斷面尺寸為﹙L*W﹚2.5m*2.5m～5.0m*4.3m 或 3m～5m直徑之圓柱。單柱結構廣泛使用於主線高架橋結構中，雙柱、三柱、四柱結構各為車站路線結構，而Y型柱(如圖二)僅見於C295標。
墩柱基礎頂部之覆土厚度依台灣高鐵規定不得小於600 mm，且都會區內以及鄰近公路地區之基礎頂部高程應符合相關主管機關之規定，以容納地表排水與管線設施施作所需之深度。
軌道及相關工程完工，經所有外加呆載重作用後，相鄰墩柱間之差異沈陷量不得超過下列限制：
簡支多跨橋梁 – 差異沈陷之斜率不得大於1/1,000 連續跨橋梁 -- 差異沈陷之斜率不得大於1/1,500
混凝土之彈性模數E（楊氏係數）應符合交通部「公路橋樑設計規範」之
規定。混凝土、鋼筋、預力鋼絞線、預力鋼棒等材料之應力與應變關係亦應符合交通部「公路橋樑設計規範」之規定。橋樑結構混凝土於28日齡期之最小抗壓強度應符合如表四之規定。
橋樑結構 基椿、方樁、沉箱 基腳、樁帽、橋墩 鋼筋混凝土結構 預力混凝土結構 橋樑結構混凝土於28日齡期之最小抗壓強度 245 kg/cm2 280 kg/cm2 280 kg/cm2 350 或420 kg/cm2 表四 高鐵橋樑結構混凝土於28日齡期之最小抗壓強度規定
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圖二 Y型墩柱 (C295標)
三、上部結構
主線線形的設計，最大縱坡為2.5％，少數路段為3.5％。最小曲率半徑為6,250公尺，特殊路段採用5500公尺半徑，側線因非營運使用線路故採用較低標準的相關設計規範。除車站區附近之橋樑段採4～6軌道設計外，台灣高鐵之橋面淨寬皆為13公尺，提供雙軌道﹙北上及南下各一軌道﹚之營運使用，並符合最高設計速度為350公里/時之運轉及最大營運速度達300公里/時之安全需求。
為確保乘客搭載列車之安全與舒適，高鐵所有高架橋結構之容許角變量之規定較一般公路規定更嚴謹，詳表五（中間數值得採線性內插法求取）：
跨距 ( 公尺 ) 10 20 30 40 ≧50 垂直折角 ( / 1000 ) 1.7 1.7 1.5 1.3 1.3 表五 高架橋結構之容許角變量
水平折角 ( / 1000 ) 1.7 1.7 1.7 1.3 1.3
台灣高鐵上部結構型式區分為箱型樑、I型樑及其他型式之大樑，使用情形如表六：
結構型式 預鑄箱型梁 總長度 (公尺) 137,403 佔總上構百分比 55.0% 預力系統 先拉法、後拉法、 先拉加後拉法 6
場鑄箱型梁 I型梁 其他 106,735 4,980 605 42.8% 2.0% 0.2% 後拉法 後拉法、 先拉加後拉法 (一)、箱型樑
表六 台灣高鐵橋樑上部結構型式
承載二股軌道之所有正線橋樑均以採用預力混凝土單孔箱形樑為原則，箱型樑得採預鑄或場鑄方式鑄造。高鐵箱型樑除少數採先拉(C280)或先拉混合後拉(C215, C250)預力工法外，後拉預力箱型樑屬最普遍之預力施工法，其斷面尺寸依跨距及工址而有異，樑深2800mm～4630mm，樑底寬4600mm～6000mm。
圖三 箱型樑 (C260標)
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圖四 箱型樑 (C270標)
圖三與圖四分別為C260與C270標已完成鑄造的與柱箱型樑，即將予以吊放。 (二)、I型樑
高鐵C220標及C250標在車站附近之主線及南北調車線之橋樑上構工程採用預鑄I型樑，其平均重量達145公噸／支，最重可達230公噸／支。其中C250標之預力系統則採用先拉與後拉併用方式。圖五與六為其示意。
圖五 I型樑斷面圖及先拉預力鋼鉸線配置
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(三)、其他型式之上部結構
在長跨距及符合工址條件下，可考慮採用鋼桁架橋樑或複合鋼結構。複合結構採用鋼箱形樑與混凝土橋面版為宜。鋼桁架橋樑或複合式鋼構橋樑大部份是應用在跨河川、道路等橋樑。如C220標之頭前溪橋為全長140公尺之鋼桁架橋樑，C210標經一號省道之鋼桁架橋等。
2.3 橋樑施工法
高鐵橋樑施工法包括全跨預鑄工法（Full Span Launching Method；Pre-cast Span Method）、支撐先進工法（Advance Shoring Method；Movable Scaffolding System；Movable Shoring System）、懸臂工法（Cantilever Method）及場鑄支撐工法（Fixed Shoring Method），其工法施工簡介如下：
一、全跨預鑄吊裝工法（Full Span Launching Method）
(一)、工法概述：係將全跨預鑄工法整個工法作業流程區分成三大階段，即生
產預鑄樑、運送與吊樑：
1、 生產預鑄樑：預鑄場之配置位於線形橋樑之端點或中心位置，單一施
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工範圍在10公里至20公里不等；上部結構於預鑄場內完成鋼筋綁紮、佈設鋼鉸索、預力施拉、混凝土澆置、養護至表面處理完成，鑄樑作業完全不受天候影響。
後拉預力鋼腱，箱型樑兩側共4束鋼腱。 先拉預力鋼鉸線，箱型樑底兩側共98束鋼鉸線。 圖七 先拉＋後拉箱型樑示意圖 (C215標)
C215標之箱型樑鑄造係採用預鑄方式，而鑄造時係先對底版施以先拉預力，蒸氣養護完成後，再對翼版施以後拉預力，如圖八之流程圖所示。
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清理模床 2部55噸 綁紮鋼筋、佈設先拉鋼鉸索及後拉鋼腱套管 吊置鋼筋籠 門型活動吊車 內模定位 準備內模 施拉先拉預力 混凝土拌合場備料 澆置混凝土及蒸氣養護 解除預力、吊運至維護區 施拉後拉預力 滑出內模 裁切鋼鉸索及塗刷防銹漆 2部385噸 運離預鑄樑 重型吊車 儲樑場
圖八 預力箱型樑鑄樑流程 (C215標)
此外，預鑄場之配置計劃是影響施工進度與施工管理重要因素之一；以C215標為例，因預鑄場之取得不易，其總佔地面積為5公頃並配置於TK44+300，配合唯一全跨預鑄吊裝工作面總長約18公里﹙TK44+775～TK64+114﹚鑄樑，相較於C260標共18公頃之兩處預鑄場之配置，C215標之工作面之展開受到較大衝擊。
2、 運送：預鑄樑完成後，運樑載具於預鑄場將預鑄樑運至吊放處，既成
橋面形成運樑通道，可避免對沿線地面產生衝擊。目前高鐵使用之運樑載具有(1) 膠輪懸吊式運樑車；(2) 膠輪上承式運樑車，詳圖九、十。
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圖九 膠輪懸吊式運樑車 (C215標)
圖十 膠輪上承式運樑車(C260標)
C215標採用之膠輪懸吊式運樑車載重之行車時速為3.0公里，空車之行車時速為7.5公里；C260標採用之膠輪上承式運樑車載重之行車時速為10公里﹙實際為6公里／小時﹚，空車之行車時速為15公里。 (3)、吊樑：先將吊樑機固定於兩端之墩柱上，再吊放預鑄樑並完成定
位。
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(二)、施工考量：多跨之箱形樑高架橋若採預鑄逐跨工法施工，應考量下列之
施工狀況：
1、一組箱形樑與一組運樑車合計之靜載重外加10%之衝擊載重，位於另一組箱形樑上造成最不利載重條件之位置。
2、運樑車車輪傳遞至下方箱形樑上之載重於下方箱形樑頂版造成之局部
應力。
3、 運樑車所承托箱形樑本身之局部應力，例如支承點及吊裝點之局部應力。
4、 推進桁架之靜載重應假設作用在對橋墩與箱形樑造成最不利載重條件之位置。
圖十一至十六即為幾個大樑吊放的實況。
圖十一 全跨預鑄吊樑 (C215標)
圖十二 全跨預鑄吊樑 (C215標)
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圖十三 全跨預鑄吊樑 (C250標)
圖十四 全跨預鑄吊樑 (C260標)
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圖十五 全跨預鑄吊樑 (C270標)
圖十六 全跨預鑄吊樑 (C280標)
二、支撐先進工法（Advance Shoring Method）
支撐先進工法係將大樑安置於橋樑側之兩支托架上，再將系統模板組立於活動支撐架上，俟整跨橋樑混凝土澆置並施拉預力後，將整組活動支撐架及系統模板推至下一跨橋樑並完成定位，如此逐跨重覆上述作業流程至全部橋樑完成為止。
多跨之高架橋若採逐跨支撐先進工法施工，應符合下列之施工條件： (一)、任何斷面處之預力鋼腱續接量均不得超過50%； (二)、相鄰預力鋼腱之續接位置至少應沿縱向錯開10 m。
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圖十七為C291標以支撐先進法場鑄大樑的情形。
圖十七 支撐先進工法 (C291標)
三、懸臂工法（Cantilever Method）
懸臂工法係於最先完成之橋墩或橋臺上方橋面上架設工作車，按照節塊大小向兩側或單側施築，並施拉預力，直到全部橋樑閉合為止。懸臂工法應用於台灣高鐵之連續大跨徑之橋樑，如C215標於在湖口跨中山高之三跨連續橋樑﹙最大跨徑為110公尺﹚。
四、節塊推進工法（Incremental Launching Method）
節塊推進工法（以下簡稱ILM工法）係與懸臂工法完全相反之構想而發展，其最顯著之差異在於製樑場所之位置與移動與否；懸臂工法係將製樑場之位置配合施工進展而移動；ILM工法則將製樑場固定於臨近之橋臺後方而移動樑本體之施工方式。
ILM工法，係預力混凝土樑由節塊組成，惟每一節塊須斷面變化小，首先在臨近橋臺或橋墩後方之預鑄廠內鑄造混凝土節塊，俟混凝土強度達到一定強度後，再施拉預力鋼腱與前一節塊連結，之後將節塊由橋台往橋中心方向推展，依序重覆製樑→銜接→推進之循環作業，直到所有節塊施築完成並推至定位為止。
目前，台灣高鐵全線僅C260標其中三座橋樑（約1.02公里）採用ILM工法，這三座橋樑屬於連接八卦山幾座隧道且構築於深谷之上，此ILM工法之應用可克服因地勢條件而受限制之施工動線。圖十八及十九即為該標施作的情形。
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圖十八 鋼製節塊推進鼻樑 (C260標)
圖十九 反力導軌 (C260標)
五、場鑄支撐工法（Fixed Shoring Method）
場撐支撐工法係於墩柱完成後採單跨且逐跨支撐樑底模於地面上，於該跨模板內組立鋼筋、澆置混凝土、施拉預力至拆模，如此逐跨重覆施築直至全段完成為止。此工法零星應用於台灣高鐵全線，如應用在全跨預鑄吊裝工法、支撐先進工法或懸臂工法之開端與末端之橋樑段，應用雖屬靈活但並非高鐵工程之主要橋樑工法。圖
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二十為C210標使用全跨支撐場鑄大樑的情形。
圖二十 場鑄支撐工法 (C210標)
2.4 大樑工法的比較
各標土建廠商由於在設計施工時，有相當大的自主空間，在施工方法的選擇上多以時程與成本作為首要考慮。至於何種施工法較為優，恐於現階段難進行全面而客觀的評估。提供表七之比較表作為參考。表八為將台灣高鐵全線高架橋大樑施工法做一綜整，以供參考。
標段 C215 C250 C260 C270 C280 預力 先拉+後拉 先拉+後拉 後拉 後拉 先拉 預鑄場 (處) 1 2 1 1 2 生產線 (條/預鑄場) 3 2 3 2 2 單一生產線進吊樑進度(支度(日/支) 3 2 2 2 3 /月) 30 30 32 30 25 附註 胸牆一併吊裝
表七、預鑄大樑施工法的比較 18
橋樑施工法 適用跨徑 適用橋長 (公尺) (公尺) 工法優點 ▪ 施工速率快，且可節省人力。 ▪ 作業具周期性，品質管制佳。 全跨預鑄吊裝工法 ▪ 既成之橋面提供運樑通道，避免對沿線環境產生衝擊。 ▪ 採預鑄製造整跨箱型樑，不受天候影響。 ▪ 不需架設地面支撐，適用於都會區域▪ 橋長超過800公尺才具經濟性，若能或跨越道路、橋樑、鐵路或河川而不影響交通。 ▪ 機械自動化且具循環之施工特性，施工品質與工期易控制。 支撐先進工法 30~60 200以上 ▪ 施工設備能重覆使用，可節省人力，降低成本，縮短工期。 ▪ 完成之橋面可作人員、機具設備及材料之運輸通道，減少對附近環境之衝擊。 ▪ 較無幾何形限制。 67,605 27% 達1200公尺以上時，更具經濟性。 ▪ 上部結構採等斷面設計。 C210 C215 C220 C230 C240 C250 C291 C295 適用條件 ▪ 長跨距橋樑。 ▪ 橋樑沿線有足夠腹地提供預鑄場之設置。 136,383 55% C250 C260 C270 C280 施工總長度 佔總橋樑長(公尺) 度百分比 採用之 施工標段 17
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▪ 不需架設地面支撐。 ▪ 施工場所集中，易於管理。 平衡懸臂工法 60~250 ▪ 重覆性作業流程，勞工易於訓練。 時，橋下交通不需管制。 ▪ 施工可不受天候影響。 ▪ 適用於中長跨徑橋樑。 ▪ 適合不規則地形，或跨越道路、橋樑、鐵路、河川而不影響交通。 ▪ 橋面高於10公尺以上之橋樑。 9,007 3.6% C210 C215 C220 C230 ▪ 對周遭環境衝擊小，且於跨道路施工▪ 上部結構採變斷面設計。 18
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(續上頁) 橋樑施工法 適用跨徑 適用橋長 (公尺) (公尺) 工法優點 ▪ 不需架設支撐架、無吊裝作業。 ▪ 施工不受天候影響，品質與工期易控制。 節塊推進工法 40~65 300~800 ▪ 鑄造節塊活動模板與推進設備，可重複使用，節省人力，降低成本。 ▪ 施工地點集中，易於管理。 ▪ 因循環作業，勞工易訓練。 ▪ 模板可自由調整。 ▪ 施工調度靈活，可隨時增設工作面。 場鑄支撐工法 30~50 ▪ 施工技術層次較低，人員不須高度專業訓練。 ▪ 設備成本較低。 表八、 台灣高鐵橋樑施工法
34,157 14% 適用條件 ▪ 適用於長跨距橋樑或能繼續應用於其他工程(因其臨時設備成本高)。 ▪ 純直線或曲率半徑大之圓曲線之橋樑，大樑斷面宜單純，樑深必須固定。 ▪ 適合跨越道路、橋樑或鐵路而不影響交通或河川深谷等地區施工。 ▪ 市區、住宅區等工程公害成為問題者。 ▪ 橋台後方有足夠之空間設置預鑄場。 ▪ 適用於線型變化較大及增減車道。 C210 ︱ C296 1,020 0.4% C260 施工總長度 佔總橋樑長(公尺) 度百分比 採用之 施工標段 16
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參、 高鐵隧道施工
3.1 高鐵全線隧道概述
高鐵全線隧道主要分布於中北部路段，從台北盆地南緣大坑山，經林口台地、湖口台地、新竹苗栗丘陵區到八卦山為止，隧道通過地層除迴龍外，均屬年輕軟弱地層，而卵礫石、軟弱岩質施工在國內隧道界施工經驗較少。
高鐵全線隧道分布可依標別、長度區分或依岩體類別區分，整理如下表： 一、 依標別、長度區分：共47座總長44, 046公尺。
C210 C215 C220 C230 C240 C250 林口 湖口 苗栗 （3,060） 新苗-1,445 西湖二號 頭份一號 （1,029） （1,245） 頭份二號 （1,942） 後龍-1,232 短隧道 （L＜1000） 【30座】 桃園一號 犁頭山頭份四號 （486） -624 （534） 新城-302 桃園二號 造橋一號 新竹二高 （783） （236） （790） 桃園三號 造橋二號 洽水-121 （740） （457） 寶山一 -404 寶山二-361 寶山三-244 寶山四-245 寶山五-314 明挖覆蓋 【7座】 西湖一-191 西湖三-735 通宵一-560 通宵二-204 通宵三-141 通宵四-215 通宵五-520 通宵六-425 苑裡- 321 神岡 （739） 1,849 【4.2%】 彰化一-721 彰化二-372 員林一-180 員林二-245 員林三-185 員林四-298 11,961 【27.2%】 C260 八卦山 （7,360） 長度統計 【百分比】 長隧道 21,194 【48.1%】 （L>3000） （6,482） （4,292） 【4座】 中長隧道 （1000≦L <3000） 【6座】 迴龍 （2,149） 9,042 【20.5%】 桃園二甲 寶山一甲 頭份五號 （225） （120） （240） 桃園二乙 寶山一乙 17
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（180） （135） 寶山四甲 （210） 長度統計 8,631 6,713 3,870 7,331 7,401 739 9,361 44,046
二、依岩體類別區分：以鑽掘通過地層為主，故不包含明挖覆蓋隧道，共40座總長42,197公尺。
岩體類別 隧道名稱 砂頁硬岩 迴龍 卵礫石層 礫岩層 砂泥軟岩 砂泥頁軟岩 林口、桃園一 犁頭山 湖口、新城、新竹二高、洽水、頭份一、頭份二 桃園二、桃園三 八卦山、彰化一 彰化二、員林一 員林二、員林三 2149 員林四 17852 624 17158 【40.7%】 4414 【10.5%】 寶山一、寶山二、寶山三、寶頭份四、造橋一 山四、寶山五 新苗、後龍、苗栗、西湖一、西湖二西湖三、通宵一、通宵二、通宵三 通宵四、通宵五、通宵六、苑裡 造橋二 長度（m） 佔總長百分比 【5%】 【42.3%】 【1.5%】 3.2 高鐵隧道的設計考量
相較於公路和一般鐵路隧道，高鐵隧道之設計在淨斷面、洞口結構、排水系統、襯砌結構和營運安全等均有其設計特殊考慮，分別整理如下:
1、高鐵列車高速運行，車速穿越各隧道時之時速均高於三百公里，故隧道面均為
90平方公尺。僅迴龍(79㎡)與林口(74㎡)二隧道為例外。
2、為防止列車高速進出隧道時之壓力波，對旅客之舒適、人員之健康，甚至車體
結構有所影響，隧道洞口應有45°角之斜洞口。但長度大於2000公尺者，如迴龍、林口、湖口、苗栗及八卦山隧道，尚須於洞口上方設二處10㎡之解壓井，並將洞口斷面擴大為原淨斷面的1.5倍。
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3、為避免造成區域水文現象的變化，林口、湖口、新竹二高、頭份一號與苗栗等
五隧道，規劃為不排水隧道，係以防水膜全斷面包覆，允許之滲水標準為每日每平方公尺之滲水量，以不超過0.1公升為原則。
4、設計年限為100年，為控制混凝土之龜裂，隧道內襯砌均採有筋混凝土。 5、內襯砌之結構設計時，外襯砌之功能僅能考量25%，若地下水質具侵蝕性時，
外襯砌之貢獻不予考慮。
6、淺覆土段(小於15m)之隧道及洞口，以及明挖覆蓋隧道，均應考慮耐震設計。 7、長度大於3000公尺的隧道，必須設置橫坑或豎井之緊急逃生口。林口隧道即有
二座豎井，湖口與八卦山隧道則各有二座橫坑。橫坑與豎井內需配置緊急救援之必要設備，如昇降平台等。
排水及不排水隧道之斷面，可如圖2-1和圖2-2所示；另於洞口結構受車輛高速運行影響，迴龍、林口、湖口、苗栗及八卦山隧道洞口需做特殊解壓設計，如圖2-3所示；為安全需求所採用之橫坑和豎井與主隧道相交段，其避難凹槽和疏散通道設置亦需符合圖2-4之要求。
圖2-1 排水隧道標準斷面圖
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圖2-2 不排水隧道標準斷面圖
Pressure relief holes Portal Mined Tunnel 圖2-3 隧道解壓洞口標準斷面圖
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圖2-4橫坑和豎井與主隧道相交段設置標準圖
3.3 沿線地質概況
就高鐵里程相對之隧道，分別說明其地質年代、岩質類別和地質特性等整理如下表：
區段 高TK19+000 TK21+586 TK28+490 TK64+161 TK70+135 TK76+056 TK91+909 TK107+099 TK146+396 to to to to to to to to to 鐵TK21+165 TK28+042 TK31+775 TK68+453 TK70+759 TK88+224 TK101+950 TK128+228 TK183+222 里程 1 2 3 4 5 6 7 8 9 21
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相對隧道 迴龍 林口 桃園一、二、三號 湖口 犁頭山 新城、新頭份一、頭後龍、苗栗 八卦山、彰竹二高、份二 西湖一、西化一 彰化二、員洽水、寶頭份四、造湖二 山一、 寶山三、寶山四、寶山五 新苗 橋一 寶山二、造橋二 西湖三、通林一 宵一、通宵員林二、員二、通宵三 林三 通宵四、通員林四 宵五、通宵六、苑裡 地質年代 漸新世 木山層 第四紀 林口層 更新世 大南灣層 更新世 楊梅層 更新世 更新世 上新世 卓蘭層 更新世 更新世 大茅埔層 頭嵙山層 頭嵙山層 頭嵙山層 岩砂岩、頁質別 岩 層 卵礫石 沙泥層 軟砂岩 軟砂岩/泥卵礫石 礫岩 岩 軟砂岩 /泥岩 軟砂岩 /泥岩 /頁岩 軟砂岩 /泥岩 卵礫石 沙泥層 或凸鏡體 岩卵礫石 砂岩/粉砂類砂頁岩互或凸鏡體 地˙山仔腳背˙卵礫石及˙低地下水˙地表約˙礫岩和砂˙岩質膠結˙岩質膠結˙岩質膠結˙局部受地質斜 沙泥層位 20m厚岩互層 不良 不良 不良 下水影響，大部分地下水水位低於隧道仰拱 ˙局部受凸鏡體作用影響 ˙卵礫石及沙泥層膠結不佳 描˙背斜軸蘊述 含瓦斯 範圍岩質破碎 膠結不˙岩質膠結佳 水係數大 不良 卵礫石 ˙局部空洞 ˙通過二高˙中等地下˙中等地下˙地下水位˙卵礫石透高 大 填土區 地下水 水 為單斜走向 水 水係數˙局部中等˙岩層大都˙斷層影響˙卵礫石透˙局部受凸用影響 鏡體作˙局部有壓力水頭 ˙施工期間無地下水影響 ˙偶夾煤層 ˙地下水豐˙層面延展˙岩質膠結˙局部地下水高於隧道頂拱 斜直沛且豎井區有壓力水頭 鏡體作用影響 不良 不良 ˙隧道開挖地下水流量大 ˙路線與背˙局部受凸交，開挖面為˙隧道開挖順向坡 地下水流量大 ˙沙泥層延續性佳且層面走向平緩 22
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3.4 土壤/岩石分類方法及應用
高鐵隧道通過地層除迴龍隧道經過的木山層屬較老地層外，其他均屬年輕軟弱地層。迴龍隧道有岩石強度高、膠結佳且節理明顯等特性，故適合採用國際通用之RMR法和NGI-Q法；其他卵礫石和砂泥軟岩則節理不明顯、岩石強度低且遇水膠結差，上述分類法無法有效說明其力學特性，然工程界目前尚無針對卵礫石和砂泥軟岩之岩盤統一分類，故僅蒐羅由各標承包商發展並採行之分類方式，可作為比較應證之用或發展本土化岩盤分類之參考。
一、硬砂頁岩隧道：C210標迴龍隧道
(一)、地盤類別：岩石分類採RMR法和NGI-Q法 岩盤分類 Q I II III VI V ≧10 4~10 1.0~4 0.1~1.0 ＜0.1 評分法 RMR ≧65 57~64 44~56 23~43 ≦22 S1 S2 S3 P/S 支撐等級 (二)、支撐系統
支撐等級 S1 支撐構件 輔助工法 開挖順序區分為上半斷面、洞台及仰拱。上半斷面之標˙臨時仰拱閉合 準輪進長度為1.2至1.5公尺。17.5cm厚噴凝土，1層˙預留土心 鋼絲網，H100x100x6x8鋼支保，系統岩栓4m@2.0，視˙AGF頂拱保護 需要鑽設4m岩栓和3m前進鋼棒。 S2 ˙化學灌漿止氣或止水 開挖順序區分為上半斷面、洞台及仰拱。上半斷面之標˙固結灌漿 準輪進長度為1.0至1.2公尺。20cm厚噴凝土，1層鋼˙局部岩栓加強 絲網，P/S115/22/32桁架式鋼支保，系統岩栓5m@1.5，˙加厚噴凝土 視需要鑽設3m前進鋼棒。 ˙排水孔 S3 開挖順序區分為上半斷面、土心（視需要）、洞台及仰拱。˙前進探查孔排除瓦斯氣 上半斷面之標準輪進長度為0.8至1.0公尺。25cm厚噴凝土，1層鋼絲網，P/S115/26/34桁架式鋼支保，系統岩栓5m@1.5，視需要鑽設3m前進鋼棒。 23
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P/S 開挖順序區分為上半斷面、土心（視需要）、洞台及仰拱。上半斷面之標準輪進長度為0.8至1.0公尺。30cm厚噴凝土，2層鋼絲網，P/S130/26/34桁架式鋼支保，系統岩栓6m@1.2，鑽設12.5m AGF管冪灌漿管。
二、卵礫石層且含大量地下水：C210標林口隧道
(一)、地盤類別
地盤類別 G1 G2 G3 地質描述 卵礫石含量超過75%，層面膠結良好且地下水預先導排。 卵礫石含量介於50%-75%，層面膠結良好且地下水預先導排。 卵礫石含量超過50%，層面膠結不良且地下水預先導排。頂拱部分偶而出現沙泥凸鏡體厚度小於20cm。 G4 卵礫石含量小於50%，地下水預先導排。頂拱部分出現沙泥凸鏡體厚度大於20cm。 (二)、支撐選用表
H＜30 G1 G2 G3 G4 I I I II 隧道頂拱上方覆土厚度（公尺） 30≦H＜45 I I II II 45≦H＜60 I II II III 60≦H＜75 II III III III 75≦H＜100 III III III III (三)、支撐系統
支撐等級 I 開挖順序區分為上半斷面、洞台1、洞台2及仰拱。上半斷面˙臨時仰拱閉合 之標準輪進長度為1.2至1.5公尺。20cm厚噴凝土，1層鋼絲˙預留土心 網，P/S115/22/32桁架式鋼支保，系統岩栓4m@2.0，視需要鑽˙AGF頂拱保護 設3m前進灌漿岩栓（PUIF）或鋼棒。 II ˙化學灌漿止水 開挖順序區分為上半斷面、洞台1、洞台2及仰拱。上半斷面˙固結灌漿 之標準輪進長度為1.0至1.2公尺。25cm厚噴凝土，1層鋼絲˙局部岩栓加強 網，P/S115/26/34桁架式鋼支保，系統岩栓4m@1.5，視需要鑽˙加厚噴凝土 設3m前進灌漿岩栓（PUIF）或鋼棒。 ˙排水孔 支撐構件 輔助工法 24
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III 開挖順序區分為上半斷面、土心（視需要）、洞台1、洞台2及˙底導坑排水 仰拱。上半斷面之標準輪進長度為0.8至1.0公尺。30cm厚噴˙支保基腳擴座 凝土，2層鋼絲網，P/S130/26/34桁架式鋼支保，系統岩栓6m@1.5，視需要鑽設3m前進灌漿岩栓（PUIF）或鋼棒。 ˙支保基腳灌漿岩栓 P/S 開挖順序區分為上半斷面、土心（視需要）、洞台1、洞台2及仰拱。上半斷面之標準輪進長度為0.8至1.0公尺。30cm厚噴凝土，2層鋼絲網，P/S130/26/34桁架式鋼支保，系統岩栓6m@1.5，鑽設12.5m AGF管冪灌漿管。
三、卵礫石層夾沙泥層：C215標桃園一、二、三號隧道
以桃園一號隧道為例
地盤/支撐等級 I 10＜H≦30； 開挖順序區分為上半斷面、洞台及仰拱。上半斷面之輪進長度為3m@1.2-1.5，P/S115/22/32桁型鋼支保，視需要鑽設先撐鋼棒等輔助工法。 II 10＜H≦30； 開挖順序區分為上半斷面、洞台及仰拱。上半斷面之輪進長度為卵礫石（含量≦50%） 1.0至1.2m。25cm厚噴凝土，1層鋼絲網，側壁系統岩栓黏土、沉泥、砂層 III 4m@1.0-1.2，P/S115/22/32桁型鋼支保，視需要鑽設先撐鋼棒等輔助工法。 H＜15且坡度＞開挖順序區分為上半斷面、洞台及仰拱。上半斷面之輪進長度為15o；卵礫石、黏土、1.0至1.2m。25cm厚噴凝土，1層鋼絲網，側壁系統岩栓沉泥、砂層 P/S 6m@1.0-1.2，P/S115/22/32桁型鋼支保，鑽設先撐鋼棒或AGF，視需要採輔助工法。 H≦10；卵礫石、黏土、開挖順序區分為上半斷面、洞台及仰拱。上半斷面之輪進長度為沉泥、砂層 1.0至1.5m。25cm厚噴凝土，1層鋼絲網，側壁系統岩栓4m@1.0-1.2，P/S115/22/32桁型鋼支保，鑽設先撐鋼棒或AGF，視需要採輔助工法。 地盤分類 支撐系統 卵礫石（含量＞50%） 1.2至1.5m。20cm厚噴凝土，1層鋼絲網，側壁系統岩栓 四、膠結軟弱砂泥岩層：C215標湖口隧道
地盤/支撐等級 I 地盤分類 支撐系統 10＜H≦30：卵礫石、開挖順序區分為上半斷面、洞台及仰拱。上半斷面之輪進長度為黏土、沉泥、砂層 1.1至1.5m。20cm厚噴凝土，1層鋼絲網，側壁系統岩栓4m@1.1-1.5，P/S 115/22/32桁型鋼支保，視需要鑽設先撐鋼棒等輔助工法。 25
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IIA-1 30＜H≦60；沉泥/黏土開挖順序區分為上半斷面、洞台及仰拱。上半斷面之輪進長度為層為主 0.9至1.2m。25cm厚噴凝土，1層鋼絲網，頂拱和側壁系統岩栓4m@0.9-1.2，P/S115/26/34桁型鋼支保，視需要鑽設先撐鋼棒等輔助工法。 IIB-1 30＜H≦60；砂層為主 開挖順序區分為上半斷面、洞台及仰拱。上半斷面之輪進長度為0.9至1.2m。30cm厚噴凝土，1層鋼絲網，側壁系統岩栓4m@0.9-1.2，P/S115/26/34桁型鋼支保，視需要鑽設先撐鋼棒等輔助工法。 IIIA-1 60＜H≦90；沉泥/黏土開挖順序區分為上半斷面、洞台及仰拱。上半斷面之輪進長度為層為主 0.8至1.0m。30cm厚噴凝土，1層鋼絲網，頂拱4m@0.8-1.0，側壁6m@0.8-1.0系統岩栓，P/S 130/26/34桁型鋼支保，視需要鑽設先撐鋼棒等輔助工法。 IIIB-1 60＜H≦90；砂層為主 開挖順序區分為上半斷面、洞台及仰拱。上半斷面之輪進長度為0.8至1.0m。35cm厚噴凝土，2層鋼絲網，側壁6m@0.8-1.0系統岩栓，P/S 130/26/34桁型鋼支保，視需要鑽設先撐鋼棒等輔助工法。 P/S H≦10；所有土層 開挖順序區分為上半斷面、洞台及仰拱。上半斷面之輪進長度為1.0至1.5m。35cm厚噴凝土，2層鋼絲網，側壁系統岩栓4m@1.0-1.5，P/S 130/26/34桁型鋼支保，頂拱鑽設先撐AGF，視需要採輔助工法。
五、膠結軟弱砂泥岩層：C230和C240標隧道
岩體類別 Ⅱ 穩定地層。一般受力均在彈開挖順序區分為上半斷面、洞台及仰拱。上半斷面之輪進長度性範圍內，可抵抗二次應力為1.5至1.8公尺。採用隧道支撐包括20cm噴凝土、1層鋼絲不致造成全面性破壞。受位網，70/22/32桁架式鋼支保，局部視需要鑽設4m岩栓。 態不利弱面影響，因重力而產生局部超挖現象。變形不顯著。 Ⅲ 短期穩定地層。岩體有限度開挖順序區分為上半斷面、洞台及仰拱。上半斷面之輪進長度分解成碎塊，局部形成剪力為1.2至1.5公尺。採用隧道支撐包括25cm噴凝土、1層鋼絲破壞區域。呈少量變形。 網，95/22/32桁架式鋼支保，鑽設4-6m岩栓，視需要採用50cm加寬基腳或微形樁。 Ⅳ 不穩定地層。岩體顯著分解開挖順序區分為上半斷面、土心（視需要）、洞台、仰拱。上半成碎塊，形成剪裂破壞區斷面之標準輪進長度為1.0至1.2公尺。採用隧道支撐包括30cm開挖後岩體行為 開挖順序及支撐系統 26
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域。呈中度變形。 噴凝土、2層鋼絲網，6m岩栓，115/22/32桁架式鋼支保， 3-5cm封面噴凝土，55cm加寬基腳，20cm臨時仰拱噴凝土。視需要採用3m前進鋼棒。 Ⅴa 擠壓性地層。緩慢形成剪力開挖順序區分為上半斷面、土心（視需要）、洞台、仰拱。上半破壞及塑性區，且逐漸擴大。變性量大。 斷面之標準輪進長度為0.8至1.2公尺。採用隧道支撐包括35cm噴凝土、2層鋼絲網，6m岩栓，115/22/32桁架式鋼支保， 3-5cm封面噴凝土，60cm加寬基腳，25cm臨時仰拱噴凝土。視需要採用3m前進鋼棒或12-18m鏡面岩栓。 Ⅴb 嚴重擠壓地層。開挖後快速先行導坑隧道輪進0.8m，35cm噴凝土。主隧道開挖順序區分形成剪力破壞及塑性區。變為上半斷面、洞台、仰拱。上半斷面之標準輪進長度為0.8至形量甚大。 1.0公尺。採用隧道支撐包括35cm噴凝土、2層鋼絲網，6m岩栓，115/22/32桁架式鋼支保， 3-5cm封面噴凝土，60cm加寬基腳，25cm臨時仰拱噴凝土，3m前進鋼棒。視需要採用12-18m鏡面岩栓。 Ⅵa 開挖面由不具凝聚力、極易開挖順序區分為上半斷面、土心（替選）、洞台、仰拱。上半斷崩解之岩盤構成。開挖後呈面之標準輪進長度為0.8至1.0公尺。採用隧道支撐包括30cm立即性不穩定狀態。 噴凝土、2層鋼絲網，6m岩栓，115/22/32桁架式鋼支保，5cm封面噴凝土，55cm加寬基腳，20cm臨時仰拱噴凝土，3m前進鋼棒，7支12-18m鏡面岩栓。 Ⅵb 岩體呈流體狀。岩體含水呈採前進導坑及若干小斷面分階逐步開挖及支撐。開挖順序區分飽和狀態，於開挖後立即產為上半斷面、洞台、仰拱。上半斷面之標準輪進長度為0.8至生流動（泥流狀）。 1.0公尺。開挖後立即以7cm噴凝土封面，支撐系統包括35cm噴凝土、115/22/32桁架式鋼支保，2層鋼絲網及6m岩栓，7支12-18m鏡面岩栓，60cm加寬基腳，25cm臨時仰拱噴凝土，頂拱12m管冪鋼管。開挖面前方預先施作地盤改良。輪進長度依據地盤改良措施而定。 P/Sb 洞口及淺覆蓋區段。沈泥或開挖順序區分為上半斷面、土心（替選）、洞台、仰拱。上半斷具膠結力的砂，覆蓋小於15面之標準輪進長度為0.8至1.0公尺。開挖後立即以3-7cm噴公尺。 凝土封面，支撐系統包括30cm噴凝土、2層鋼絲網，115/22/32桁架式鋼支保及6m岩栓，5支12-18m鏡面岩栓，55cm加寬基腳，20cm臨時仰拱噴凝土，頂拱12m管冪鋼管。
六、卵礫石層含少量地下水：C260標八卦山隧道
岩體類別 地質/岩體行為描述 開挖順序及支撐系統 27
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A 當覆土厚度大於1D時，且開挖順序區分為上半斷面、洞台及仰拱。上半斷面之標準輪進長度為0.8至2.0公尺。採用輕型隧道支撐，包括17.5cm噴凝土，1層鋼絲網（仰拱無）、無桁架式鋼支保，顆粒支持礫地質行為係屬過壓密黏土石層 及碎屑或細顆粒填充物支撐所控制之卵礫石。卵礫石無前進鋼棒，無封面噴凝土，無臨時仰拱。局部視需要鑽呈圓至次圓狀，含砂/粉土設6mx2岩栓或52.5cm加寬基腳。 基質，而礫石含量較高；膠結及自然夯實度高。 B 當覆土厚度大於1D時，且開挖順序區分為上半斷面、洞台及仰拱。上半斷面之標準輪進長度為0.5至1.5公尺。採用輕型隧道支撐，包括基質支持礫地質行為係屬礫石或由石層 砂、粉土所控制。卵礫石呈17.5cm噴凝土，1層鋼絲網、TAT70-18桁架式鋼支保。圓至次圓狀，含砂/粉土基局部視需要鑽設6mx2岩栓或52.5cm加寬基腳或3-4m質，而礫石含量較低。 前進鋼棒。視需要3-5cm封面噴凝土，無臨時仰拱。 C 砂層/ 粉土層 當覆土厚度小於1D，或覆開挖順序區分為上半斷面、洞台及仰拱。上半斷面之標準土厚度大於3D時地質為擠輪進長度為0.5至1.2公尺。採用輕型隧道支撐，包括25cm壓性地盤行為（軟弱土或疏噴凝土，1層鋼絲網、TAT95-22桁架式鋼支保。局部視鬆砂），由細粒至粗顆粒粉需要鑽設6mx3岩栓或75cm加寬基腳或3-4m前進鋼棒土質細砂組成，且偶夾礫或8-16m@3m鏡面支撐。Min.5cm封面噴凝土，視需要石。膠結度疏鬆至緊密。 臨時仰拱。 D 黏土/ 泥岩層 當覆土厚度大於70m時且開挖順序區分為上半斷面、洞台及仰拱。上半斷面之標準地質為擠壓性地盤行為（軟輪進長度為0.5至1.2公尺。採用輕型隧道支撐，包括30cm弱土或疏鬆砂）。或由膠結噴凝土，2層鋼絲網（仰拱1層）、TAT95-22桁架式鋼支度不佳之粉土質黏土或泥岩所組成。 保。局部視需要鑽設6淤x4岩栓或4m前進鋼棒或8-16m@3m鏡面支撐。Min.5cm封面噴凝土或75cm加寬基腳，視需要臨時仰拱。 Do 洞口淺覆土段 洞口及淺覆蓋區段。 開挖順序區分為上半斷面、洞台及仰拱。上半斷面之標準輪進長度為0.5至1.2公尺。採用輕型隧道支撐，包括30cm噴凝土，2層鋼絲網（仰拱1層）、TAT95-22桁架式鋼支保。局部視需要鑽設6淤x4岩栓或4m前進鋼棒或8-16m@3m鏡面支撐。Min.5cm封面噴凝土或75cm加寬基腳，視需要臨時仰拱。
3.5 各主要隧道之施工現況
一、鑽掘隧道施工統計：鑽掘工作於2001年二月底陸續展開，各隧道之施工動態和相關進度整理如下表：
標別 編號 1 C210 2 隧道名稱 鑽掘 工作面 長度 迴龍 林口 1933 6406 1 6 開挖 動工日 2001/04/09 2001/02/23 開挖 貫通日 施工期 平均月進（日） 度 65.3 83.7 88.2 157.2 最佳月進度 28
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3 4 C215 5 6 7 8 9 10 C220 11 12 13 14 15 16 17 18 C230 19 20 21 22 23 24 25 26 27 C240 28 29 30 31 32 33 34 35 36 C260 37 38 39 40 桃園一號 桃園二號 桃園三號 湖口 犁頭山 新城 新竹二高 洽水 寶山一號 寶山二號 寶山三號 寶山四號 寶山五號 新苗 頭份一號 頭份二號 頭份四號 造橋一號 造橋二號 後龍 苗栗 西湖一號 西湖二號 西湖三號 通宵一號 通宵二號 通宵三號 通宵四號 通宵五號 通宵六號 苑裡 彰化一號 彰化二號 八卦山 員林一號 員林二號 員林三號 員林四號 394 566 528 4426 619.3 302 658.9 121 448 376 228 279 1275.1 905.5 989.1 290.8 236 124.5 1139.5 2757 142 640 581 380 99 76 112 425 231 202 663 313 7276 132 187 142 243 1 1 1 6 1 1 1 1 1 1 1 2 2 1 1 1 2 5 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 6 1 1 1 1 2001/11/14 2002/6/1 2001/2/20 2001/2/24 2001/8/9 2001/5/1 2001/12/21 2001/3/12 2002/4/8 2001/5/26 2001/5/7 2002/2/20 2001/6/28 2001/6/29 2001/11/19 2001/9/9 2002/4/23 2001/5/29 2001/5/2 2002/6/10 2002/3/8 2001/9/23 2001/7/2 2001/6/22 2001/10/19 2002/6/12 2001/9/29 2001/5/30 2001/12/4 2001/8/28 2002/6/4 2002/6/8 2002/5/18 2002/2/14 2002/5/18 2002/4/11 2001/11/14 2001/8/3 241 345 324 158 354 201 136 43 53 27 111 65 29 60 112 52 108 55.5 42 50 48.3 88 84.4 - - - 53 - 83 110 67 96 145 77 115 83.35 62.4 75 52.87 62.25 71.58 126.3 92.55 55 26 112 57.85 97 137.5 234 92 2001/10/22 2001/12/13 2002/1/7 2002/4/26 2001/12/16 2001/8/14 2001/6/2 2001/4/9 2002/4/23 2002/2/2 2002/4/5 2001/10/17 2002/5/22 29
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二、典型隧道施工介紹：針對各種不同地質及特殊要求條件之隧道施工實際狀況，擷取以下隧道分別加以介紹：
隧道名稱 迴龍 （C210） 施工介紹 施工由南口向北推進，機械開挖為主，鑽炸為輔，由於南口穿越龍泉工業區且隧道主體結構高出原道路7.5m以上，將工業區一分為二，故施工時有153.5m明挖段，必須新築連絡道供居民使用。由於南口受新莊斷層作用且路線與山仔腳背斜直交影響，地質破碎偶現斷層泥及煤層，故於施工初期發生邊坡滑移而變更為地錨護坡。主隧道掘進支撐作業除局部內侵外尚屬平順，惟瓦斯氣已零星發現，推估其蘊藏於背斜軸路線下方，對隧道的影響將達800公尺以上。仰拱施工利用棧橋方便掘進作業順利。 林口 （C210） 為符合工期及安全逃生，採用4工區6個工作面施工，機械開挖；南口施工受崩積層及厚狀層泥與路線小角度斜交影響，致施工初期前400m遭遇1次頂拱抽心和斷面無擠壓大量沉陷，必須採AGF及支保腳輔助工法故進度極緩，其後800m非常快速，然目前遭遇流砂層正研擬對策中。豎井A及B均有壓力水層存在，故豎井降挖前均採灌漿地盤改良及深井降水，主線交叉段以補強構件加強，隧道掘進雖有大量地下水但卵礫石膠結良好故進度佳，豎井A與B間於7月15日上半斷面貫通。北口施工初期無地下水故施工快速。仰拱施工利用2組棧橋方便掘進作業順利。 湖口 （C215） 為符合工期及安全逃生，採用4工區6個工作面施工，機械開挖，由於湖口軍事區之阻隔，使得橫坑A及橫坑B間主隧道施工為工期要徑並且橫坑將做為安全逃生通道；全線地下水均高於頂拱10~60m，且受羊喜窩斷層和湖口背斜影響，尤其橫坑A有壓力水層存在，均增加施工困難度。橫坑A施工初期受制於湧水及鬆軟土層造成多次坍塌而停工，經過搶救及改變工法，目前進度已可維持平穩；橫坑B位於軍事區內，於主線穿越燒碳窩溪下方段需做淺覆土施工處理。於隧道挖掘期間採用多種特殊工法（水平垂直噴射灌漿柱、鏡面穩固玻璃岩栓和深井抽水等）克服施工困難。北口和橫坑A間主隧道已貫通。 新竹二高 施工由北口向南推進，機械開挖，全長790m隧道有111m位於二高路提段下方，平均覆（C220） 土厚度僅約10m，其餘路段則為緊密膠結泥岩層下方，目前仍於泥岩層施工進度順利。至於穿越二高段則需符合20mm最大沉陷限制，其開挖將採用雙側導坑9階段開挖支撐方式，且頂拱每40cm打設15m管羃鋼管。 新苗 （C230） 施工由北口和南口雙向推進，機械開挖，於北段有60m位於湖泊正下方，平均覆土深度僅約12m，為防抽心造成湖水滲入則採臨時回填再復原方式處理；於南段原規劃明挖覆蓋段，由於地勢低漥且局部於隧道上方7.5m處有瓦斯管、自來水管、灌溉輸水管和電信管線等與隧道30度相交，故於該區段先以高壓噴射水泥攪拌樁進行地盤改良，並於開挖前再已管羃預先支撐。此隧道已於6月8日貫通。 苗栗 （C240） 為符合工期，採用4工區5個工作面施工，將隧道分隔成二短一長，採機械開挖，2工區位於明挖覆蓋段，其中中間段需配合既有道路改道，明挖覆蓋斷將於內襯砌時完成連結;全線地質膠結鬆軟且局部地下水位高，而於北段有虎頭坑斷層相交後小角度斜交，且地下水位較高，影響範圍約達300公尺，於此區段施工困難度最大。於淺覆土段以噴射灌漿改良，而斷層帶則採12m管羃施工且以真空抽水降低地下水，並做好工區排水以防止沉陷。30
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中間段至南洞口的主隧道已於1月26日貫通。 八卦山 （C260） 為符合工期及安全逃生，採用4工區6個工作面施工，機械開挖。全線幾乎不受地下水影響，偶有地質鬆軟或地下水，大體而言施工困難度不高且可設計輕型支撐構件，僅少部份以管羃支撐，故施工速度極快，曾創下單月234公尺之最快開挖速率。而橫坑B至南洞口的主隧道已於4月20日貫通。 3.6 輔助工法於高鐵隧道施工之應用
綜合整理高鐵隧道工程施工所採用之輔助工法，分別就其工法特性、應用時機和施工實例說明如下表：
輔助工法名稱 工法說明/應用時機 高鐵隧道工程施工實例 AGF工法（All ˙工法說明：採用一般的鑽堡機，在開挖˙普遍使用於洞口淺覆土段，鑽設長度視覆土厚Ground Fasten） 面頂拱前方打入約12.5m長鋼管（單- 11.43cm，範圍120 –145度），管壁有灌漿孔，灌漿可採水泥系全管灌漿和PU系分段灌漿，固結管壁間材料，形成支撐拱。 ˙應用時機：洞口、淺覆土段、頂拱地質鬆軟易坍落、防止地表沉陷等。 PUIF工法（Polyurethane Injection Forepoling） 度而定，一般約20幾米。 期間最初採用水泥系灌漿，後則以PU系為主，選擇原則以灌漿材用量成本、施工時間和地下水流量等結定 ˙湖口、新苗、頭份四、造橋二及苗栗等因土質鬆軟及覆土淺而採用。 ˙新竹二高則因覆土淺盒控制沉陷而採用。 管長3.2m，間距30-60cm，管徑10.16 ˙林口受頂拱崩落影響，有400公尺採用此法，˙工法說明：3m支撐鋼管，桿端密閉有˙林口和湖口因地下水造成沙泥層流動，造成超灌漿孔，桿頭連結灌漿軟管，採30挖或崩落，故以此法形成局部固結。 ㎏/㎝2低壓A、B兩液瞬間凝結形成˙灌漿液凝結時間依地質和地下水調整，約15-30穩固頂拱區，範圍120度，間距30-45cm。 ˙應用時機：頂拱薄層鬆軟帶、滲水造成地質流動不穩定、局部破碎帶。 秒。 曼歇管分段灌˙工法說明：鑽孔完成後，以CB液封填˙此法主要使用於林口豎井A及B，豎井A外環漿工法 灌漿，插入曼歇管以CB液初期灌灌漿內管，以雙packer方式注入定量（約初期灌漿的2倍）矽酸溶液（矽酸鈉、硬化劑及水），其膠凝時間約60分鐘，最大壓力約50㎏/㎝2，初期流量控制10-15 ltr/min。 ˙應用時機：特殊地段地盤穩固，增加土壤強度並降低透水性。 和橫坑主線交叉段，豎井B外環。 同漿液填補。 漿，完成數天後，插入35-50㎝定距˙分段灌漿主要採經濟性考慮，使大小孔隙以不31
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深井抽水工法 ˙工法說明：鑽設孔徑約60㎝至預定深˙此法主要使用於林口豎井A、 B及南段、湖口度，並置入以濾網包覆直徑35㎝透水橫坑B前後約各600m間。 管，安裝完成後依地層特性分別填入˙林口豎井A及B之深井主要確保施工期間地下透水粒料或封填層，最後安裝沉水幫浦及地面配管作業。 ˙應用時機：特殊地段（豎井環及主線交叉段）降低地下水位，減少含水層流動性。 真空抽水工法 ˙工法說明：排水管及井裝設完成後，為˙林口南段受土砂和礫石影響，水平排水效果不提高排水效能，可於端點連結真空幫浦，利用壓差導引水流由管內流出。 佳，經採0.8kg/cm2 真空壓力，其效果由原先5 ltr/min 變成 30 ltr/min。 1.0kg/cm2 真空壓力。 水長期洩降。 ˙林口南段和湖口橫坑B間因遭遇流砂層或流動土層，暫時降水確保主線施工安全。 ˙應用時機：透水性低之黏土層或卵礫石˙苗栗之虎頭坑斷層帶，降水以AT 管並施以層透水路徑不易掌控。 長距水平導水˙工法說明：以鑽堡鑽設20-80m長的水˙普遍採用於高鐵隧道，通常長度視地質變化和工法 平孔，鑽設期間以桿頭前進速率及回水研判地質，完成孔作為預排水或排氣用。 ˙應用時機：開挖面前之常態調查。 開挖鏡面穩固˙工法說明：依據不同地質先鑽設玻璃纖˙湖口：12-28m Face nailing 玻璃纖維岩栓工法 維岩栓，裝設灌漿投注入藥劑瞬間凝˙林口：4m 每1輪進打設 結，以達到止水及固結土壤目的。 ˙應用時機：開挖面呈流動不穩定時。 ˙藉玻璃纖維岩栓與藥劑固結土壤，璃纖維岩栓於開挖時易於截斷。 鑽機能力而定。 支保腳擴座或˙工法說明：加寬支保翼緣寬度或以噴凝˙普遍採用於高鐵隧道，通常以基腳擴挖噴凝土穩固處理 土加厚，使基礎承載面積變大。 或支保加翼緣施做。 ˙應用時機：支保承載不足或沉陷時。 ˙對承載力不足之補救很有效。 支保腳灌漿岩˙工法說明：於支保腳打入灌漿岩栓，並˙普遍採用於高鐵隧道，通常以打入灌漿岩栓施栓 注入PU藥劑使其膨脹，增加支保承載力。 ˙應用時機：支保承載不足或沉陷時。 臨時仰拱 ˙工法說明：於上半斷面或台階開挖階段，即用噴凝土將斷面閉合。 ˙普遍採用於高鐵隧道 ˙鋼絲網之採用視現地條件而定 做。 ˙注入PU藥劑膨脹或高壓灌漿形成支撐樁。 ˙應用時機：斷面受力擠壓，支保承載不˙施做時影響前方工作之持續 足或沉陷時。 覆版工法 （頂拱淺覆土RC版） ˙工法說明：以RC結構先行於頂拱上方˙湖口於燒碳窩溪段，因緊鄰軍事單位靶區，用完成，必要時將增加承載基礎或加勁材，再行覆土回復地表功能，俟隧道開挖時藉覆版保護可安全快速通過。 ˙應用時機：減少邊坡開挖範圍和淺覆土先行安全處理。 此工法可增加施工安全快速，並提供更強固之永久結構。 32
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噴射灌漿工法 ˙工法說明：以各種角度鑽設灌漿孔，灌˙湖口因地質因素和坍落區段，普遍使用此法，入高壓空氣、水及水泥漿，撕裂土壤主要用於頂拱保護及支保腳穩固 擴大灌漿範圍，並藉水泥漿凝固土壤˙頭份一即以三相法改良南口軟弱地質區 及樁體間連結，達到增加土壤自持力˙新苗於南口管線區亦採用 的成效。 ˙應用時機：地盤不穩定或支保承載不足或沉陷時。 地表填縫灌漿˙工法說明：由地表鑽孔至裂隙或空洞處理 處，以低壓注入灌漿材，一般會以經濟目的分階段注入不同灌漿材，通常此種灌漿不需太高強度。 ˙應用時機：填補裂隙或空洞。 ˙湖口在橫坑A畚箕窩坍落區段，由地表佈設灌漿孔，注入砂漿等灌漿材，填補孔隙並達膠結強度
3.7 隧道施工狀況因應對策
收集高鐵隧道施工期間常見之施工狀況，並說明在高鐵施工計劃書中，包商所採行之因應對策，如下表：
施工狀況 頂拱坍落 因應對策 ˙立刻封面處理避免擴大 ˙填縫灌漿（砂漿或低強度混凝土） ˙重新開挖並加強支撐 ˙固結灌漿及小空隙處理 岩體側向坍落或支撐破壞˙立刻封面處理避免擴大 形成空洞 ˙填縫灌漿（砂漿或低強度混凝土） ˙重新開挖並加強支撐 ˙固結灌漿及小空隙處理 側向支保腳基礎沉陷 ˙施做拉力岩栓 ˙加厚噴凝土或擴大基腳 ˙支保腳灌漿岩栓 雙側支保腳破壞 ˙施做拉力岩栓 ˙加厚噴凝土或擴大基腳 ˙支保腳灌漿岩栓 水平擠壓變形 頂拱地質局部入侵 ˙施做拉力岩栓 ˙補打拉力岩栓 ˙填縫灌漿（砂漿或低強度混凝土） ˙重新開挖並加強支撐 ˙固結灌漿及小空隙處理 隧道通過瓦斯蘊藏區 ˙探查孔調查及導排 定距設置自動監測及警報系統 若為支撐破壞，以重型支保加強。 若為支撐破壞，以重型支保加強。 補充說明 若為支撐破壞，以重型支保加強。 33
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˙加強通風設施 ˙限制易起火花的機械和線路 隧道通過高速公路淺填土˙預先地盤改良 區 ˙採用管羃先撐工法 ˙縮小開挖輪徑及斷面 隧道通過建築結構下方 ˙預先地盤改良 ˙採用管羃先撐工法 ˙縮小開挖輪徑及斷面 支保於仰拱部位挫屈致頂˙補打岩栓 拱沉陷 ˙採用重型支保 先行調查並控制崩塌範圍，配置適當灌漿管及灌漿材料 若造成入侵則修挖再支撐 施工前建物調查和傾度儀安裝， 施工中建物和地面沉陷監測 地面沉陷監測及邊坡傾斜儀觀測 開挖面前方水及沙泥湧入 ˙先行沙包或版樁阻擋減少砂湧入 ˙立刻封面處理避免擴大 ˙打設洩水孔降低水位 ˙填縫灌漿（砂漿或低強度混凝土） ˙重新開挖並加強支撐 ˙固結灌漿及小空隙處理 流動性砂層與隧道小角度˙於隧道內或地表降水 相交 ˙固結灌漿及小空隙處理 ˙採用頂拱管羃先撐工法 隧道開挖造成邊坡或淺覆˙以輕質混凝土回填表面 土滑移 ˙從地表固結灌漿 ˙以岩栓或地錨穩固邊坡及加勁土壤 鬆軟膠結差地層之大量超˙PUIF先行穩固開挖頂拱 挖 開挖鏡面不穩定流動 ˙噴凝土完成後背填灌漿 ˙封面噴凝土處理 ˙預留土心 ˙鑽設玻璃纖維岩栓並化學灌漿 若流動砂層厚度太大可考慮導坑降水或以側導坑開挖加管羃先撐 必要時可以RC版輔助 若不穩定範圍大則需頂拱AGF管羃先撐 3.8高鐵採用之特殊工法及機具
由於高鐵隧道承包商分別來自日本、韓國、德國和台灣，其間融合各國隧道施工工法，並引進新型施工機具，以下僅將部分相較國內較為特殊之工法及機具，整理如下表：
工法及機具 小口徑管羃鑽設機 施工效能及說明 可控制3-7度仰角鑽設，單管長度可達12m，定位容易精準，於洞口施工效率高，高鐵迴龍等隧道均採用，惟若用於隧道內比起一般鑽堡需有較長擴挖裝設空間 支保架設機 可將組立好的支保（桁架或H型）直接運至開挖面，機器手臂容易操控調整定位，免除現場組裝，可節省30-40分時間，高鐵林口隧道首先採用。 34
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全迴旋棄渣卡車 卡車有第五輪，可於原地180度迴轉，減少倒車時間增加安全性，高鐵林口隧道採用。 自動噴漿機 高鐵隧道普遍採用濕式噴凝土，自動噴漿機增加作業安全性並減少反彈量。 360度旋轉軸鑽頭開挖機 高鐵八卦山隧道首先採用，利用靈活鑽頭開挖及修挖，減少超挖量及開挖時間。 仰拱棧橋 高鐵林口隧道採用2套，迴龍1套；其主要在仰拱施工時提供獨立動線攻上半斷及台階使用，並於棧橋下方進行仰拱開挖、噴凝土、防水膜舖設、鋼筋綁紮、混凝土澆注。尤其對不排水隧道，防水膜完整及混凝土一次澆注均有益於防水效能。 雙側導坑施工法 當隧道通過自立性極差的地質或地表容許沉陷極小時，一般可採縮小開挖寬度及斷面因應，新竹二高通過二高下方淺填方區，地質條件不佳且地表容許沉陷僅2cm，故擬以雙側導坑施工。其利用兩組臨時支撐（支保、玻璃纖維岩栓、噴凝土等）維持開挖時承重，三個開挖斷面除保持開挖間距且分三階開挖，逐段開挖並逐段拆除臨時支撐。
側傾式鏟裝車與中折式棄渣車
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支堡架設機
支堡架設機
支堡架設機
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遙控式噴凝土機
仰拱棧橋與防水膜舖設
防水膜工作台車
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防水膜與頂拱鋼筋支撐桁架
完成後之鋼筋籠
仰拱棧橋
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內襯砌鋼膜
隧道斷面
肆、 結語
台灣高速鐵路計劃係國內第一個BOT專案，也同時是第一個採用D/B合約模式的大型工程。承包廠商因合約提供了充分的發揮空間，因而得以就其經驗、能力、時程，以及成本的考量，選取最有利的施工方式，並於本專案中充分發揮各施工法的特性。對國內高架橋樑與隧道施工水準的提昇必定大有助益。
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