雙孔隧道之互制對安全與支撐應力之影響

陳錦清 蕭富元

摘要

        隧道之開挖將造成圍圍岩體應力之重新調整，故已完成隧道之圍岩與支撐工將受鄰近隧道開挖擾動影響，造成隧道進一步變形及支撐應力之改變。國內近年來多條雙孔或三孔隧道施工案例顯示，於膠結鬆散或破碎之岩盤內開挖隧道時，隧道之互制影響極為顯著，嚴重之互制影響常造成圍岩鬆動破壞、支撐受力大幅增加及大量變形產生，影響隧道之安定及原設計之功能。顯見台灣目前傳統之隧道佈置設計，多僅由隧道洞口地形、路權範圍及簡易之彈性分析，作為設計隧道間距之考量依據，而以經驗之岩體分類法訂定支撐系統，實 不足以解決雙孔隧道互制問題。

        故本研究以數值分析法作理論分析並以實際工程案例作驗證之方式，探討雙孔隧道開挖之互制影響，以期建立雙孔隧道互制影響研判基準及隧道支撐力評估方法，作為雙孔隧道佈置與支撐設計概略估計之參考。根據本研究結果，可得下列初步結論：

(1)研究結果顯示，雙孔隧道之互制作用與隧道間距(W/B)及圍

岩岩盤強度比(cm/P0)有密切關係，可依此據以建立隧道互制影響研判基準，提供雙孔隧道規劃階段，設計人員初步研判隧道互制影響程度以訂定隧道間距之依據。

(2)經由北二高汐止新店段隧道群及彭山隧道等實際工程案例初步驗證，此隧道互制影響研判基準基本上可適用於台灣西部麓山帶岩質較軟弱及中等強度之岩盤。硬岩地質隧道雖理論上適用，但仍需實際工程案例加以驗證。

1. 目前廣泛採用於一般隧道支撐設計之岩體分類法，在規劃設計時無法評估雙孔隧道之互制影響。而為解決此問題，本研究經利用數值模擬方法，提出於軟弱岩盤內施作雙孔隧道時，不同圍岩岩盤強度比及隧道間距情況下，隧道互制對變位與塑性區範圍造成之影響及為安定隧道所需之支撐力大小關係。根據概估之支撐力大小可選用支撐工之種類與數量，如岩錨之噸數、間距與長度、噴凝土之厚度及鋼支保之尺寸與間距等，以及特殊工法之必要性。

2. 對岩體評分屬極劣之高度擠壓性岩盤(如斷層、破碎帶)，隧道之互制作用極為顯著，由雙孔隧道支撐量估計可見，為控制塑性區及隧道變位於合理範圍內所需之支撐力甚高，採用大量支撐工方式穩定隧道，於實務上有其困難。此情況下可考慮改採地盤改良方式，增加岩盤強度及降低岩盤變形性，可獲得較佳之結果。