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1、 16 臺市興穿越松山機場地下道工程 ESA 工法 詹坤庭臺北市復興北路穿越松山機場地下道工程 ESA 工法 詹坤庭 大陸工程公司技術研究發展部 經理 前言前言 臺市之大直及內湖地區受限 松山機場之阻隔，進出市區之交通無法 順暢而，故臺市政府為解決此一長 期問題，乃計劃興建興穿越松山 機場地下道工程(圖 1)。但因線必須 穿越機場跑道下方(圖 2)，將面以下 施工難題： 計畫報導 計畫報導 2-TL-42北安路高速公路民權東路三段民權東路三段大直橋大直橋建國北路濱江街濱江街濱江街巷180濱江街巷180松江路松江路民族東路民族東路民族東路民族東路松山機場松山機場松山機場松山機場五常街五常街復興北
2、路復興北路大佳河濱公園大佳河濱公園大佳河濱公園大佳河濱公園本工程本工程基隆河北安路高速公路民權東路三段民權東路三段大直橋大直橋建國北路濱江街濱江街濱江街巷180濱江街巷180松江路松江路民族東路民族東路民族東路民族東路松山機場松山機場松山機場松山機場五常街五常街復興北路復興北路大佳河濱公園大佳河濱公園大佳河濱公園大佳河濱公園本工程本工程基隆河圖 1 工程位置示意圖濱江街機場圍籬機場圍籬施工道民族東興機場跑道機場道環場道環場道施工道工區平面圖A工作井 B工作井C工作井D工作井E工作井工區圍籬工區圍籬工區縱剖面圖道40m民族東101mESA排水箱涵機場跑道60m地下道1500mm 絡通道南引道E工
3、作井C工作井D工作井B工作井A工作井ESA工法施工位置濱江街機場圍籬機場圍籬施工道民族東興機場跑道機場道環場道環場道施工道工區平面圖A工作井 B工作井C工作井D工作井E工作井工區圍籬工區圍籬工區縱剖面圖道40m民族東101mESA排水箱涵機場跑道60m地下道1500mm 絡通道南引道E工作井C工作井D工作井B工作井A工作井ESA工法施工位置圖 2 ESA 工法施工位置示意圖2008 12 月 17 水土木科技資訊季刊-42 期 1. 機場營運與飛航安全 本工程因施工期間得影響機場 營運與飛航安全，故需採用地下道施工 方式，且工作井只能在機場關閉後施 工，自夜間 23 點至上午 5 時，共 6
4、個 小時。 2. 地質與沉陷控制 由於地下道工程位於飛機跑道起 區下，其覆土深僅 45 m，地質屬河 床沖積敏高之黏土及粉土，因此施 工法須考以下原則，以確保沉陷控制 符合規範標準，且跑道因隧道施工而 發生過大之沉陷:隧道施工區段應有 足夠之保護措施(以管冪保護)，開挖 時開挖面土壤應有足夠之自性(採土 質改)，開挖時土壤受擾動最小(採 分區開挖)。經業主及設計顧問評估 後，決定採用日本研發之無限自走推進 專 工 法 (endless self-advancing method，簡稱 ESA 工法) ，因可控制沉 陷至最小，故適用於本工程。 ESA 工法的前置作業 工法的前置作業 ESA 工法
5、施工分成前置與推進作 業(圖 3)，各項前置作業之設計施工重 點明如下: 1. 出發到達工作井(圖 4) 工作井擋土壁採用摻土水續 壁(SMW)工法，可克服夜間小時施工 之難題。另外工作井擋土結構施工後， 即以鋼製覆工鈑全面覆蓋，該覆工系統 需考承受飛機過之載重。 2. 管冪(圖 4) 為保護隧道施工區段，避免因開挖 而造成沉陷過大，本工程規劃採用閉 合之口字形管冪(管徑 81.28 cm，長 103.5 m)，以確保施工安全。另上層管 冪裝設監測儀器(管冪應變計、通管 式沉陷計及水平測傾管)，以掌控跑道 下方沉陷變化趨勢。 圖 3 ESA 工法施工順序圖D、E工作 井開挖支 撐完成D、E工作
6、 井開挖支 撐完成812.8mm 管冪推進812.8mm 管冪推進水平地 質改水平地 質改ESA涵體 空推進ESA涵體 空推進刃口及各式 千斤頂安裝刃口及各式 千斤頂安裝導坑 開挖導坑開挖涵體 製作涵體 製作ESA涵體 推進前 置 作 業前 置 作 業推 進 作 業推 進 作 業18 臺市興穿越松山機場地下道工程 ESA 工法 詹坤庭3. 水平地質改(圖 5) 導坑以外之範圍改強為 0.8 kg/cm2，採用水平式二重管複合灌漿工 法，主要考為 ESA 進推進時，開 挖面必須有好的自性；導坑開挖處 改強為 1.6 kg/cm2，採用水平式雙 柵管灌漿工法，主要考為導坑採新奧工法開挖，因此強必須
7、較高。 4. 導坑(圖 6) 施作導坑目的有三: 控制涵體推 進位置、方向及高程，可由導坑開挖 過程中，預先解前方土層況，且可 排放土體中之地下水，提供涵體推進 時，輔助用預鋼線之通道。 圖 4 ESA 工作井施工剖面示意圖SMW擋土排樁鋼支撐結構底版GL-15.3mU型牆結構涵體1.5m絡鋼管812.8mm 管冪鋼管地盤改區導坑SMW擋土排樁鋼支撐結構底版GL-15.3mU型牆結構涵體結構涵體1.5m絡鋼管812.8mm 管冪鋼管1.5m絡鋼管812.8mm 管冪鋼管地盤改區導坑標高 15.3 m 圖 6 ESA 導坑剖面單位：mm擋土牆 弧形鋼支保 鋼管繫材 60.5 栓 19(端皆有紋)
8、 (彈性屬墊圈 MIX) 掘削淨空線 fc=240 kg/cm2混凝土H150x150 圖 5 水平地質改配置圖表土心地質改 qu1.6 kg/cm2，k1x10 cm-4 /sec 表土心地質改 qu0.8 kg/cm2，k1x10 cm-4 /sec 2008 12 月 19 水土木科技資訊季刊-42 期 ESA 工法的推進作業工法的推進作業 ESA 工法推進作業設計施工重點明如下: 1. 涵體製作 涵體為 22.2 m x7.8 m 雙孔混凝土箱涵結構(圖 7)，內外牆厚為 1.0 m 及1.1 m。頂底版厚皆為 1.4 m。除道外，側各設有 1.0 m 寬之維修步道及 通風管道。總長
9、101 m 涵體分成 10 個 節塊，在發進坑分段預鑄，除第 1 塊涵 體長 6.5 m，其餘涵體長 10.5 m。 2. 刃口安裝(圖 8) 涵體前端設有鋼製刃口及保護擋板，將開挖面分割成 24 個小分格(尺寸為 3.7 mx1.95 m)，每次只開挖一個小分格前進 45 cm，待全斷面開挖完成後再向前推進循環施工，以減少開挖作業引發之沉陷，並提供安全的作業空間。 1.1M7.5M2.0M1.1M7.5M2.0M(812.8mm,t=12.7mm)鋼管冪22.2M1.0MCL1.1M7.5M2.0M1.1M7.5M2.0M(812.8mm,t=12.7mm)鋼管冪22.2M1.0MCLCL5
10、.0M1.4M7.8M1.4M5.0M1.4M7.8M1.4M2.3M1.01.00.80.27.0M1.00.22.7M1.7M0.10.50.18 1.5%1.5%2.3M1.01.00.80.27.0M1.00.22.7M1.7M0.10.50.180.18 1.5%1.5%1.5%1.5%圖 7 ESA 涵體標準斷面圖圖 8 ESA 前端 24 個小分格刃口20 臺市興穿越松山機場地下道工程 ESA 工法 詹坤庭3. 千斤頂安裝（圖 9） 本工法設有 6 種同型式、總共有862 個千斤頂，以作為推進作業之動源，其種及功能如表 1 所示。 千斤頂種 位 置 功 用 推 1、瞬退式 刃口前
11、端 開挖完成封閉後，支撐開挖 面。 30 t 2、固定式 第 12 涵體間 第 1 塊涵體前進之推。 150 t 3、機械式 第 28 涵體間 第 27 塊涵體前進傳遞用之反。 傳遞用4、移動式台 第 28 涵體間 第 28 塊涵體前進之推。 150 t 5、AS 千斤頂 (防衝擊式) 第 910 涵體間 1. 第 9 塊涵體前進之推 2. 第 10 塊涵體 ESA 千斤頂推進時，減緩涵體之衝擊。 150 t 6、ESA 千斤頂 第 10 涵體後部 1. 第9塊涵體推進時之反 2. 第 10 塊涵體推進之推 150 t 工作井壁工作井壁8 8 85 5 53 3 36 6 62 2 29 9
12、9 94 4 47 7 71 1 1101010ESA千斤頂 共44個第2至8涵體後端 機械式千斤頂 共7*80個AS千斤頂 共46個移動式千斤頂台 共4台，每台15個 千斤頂，共60個固定式千斤頂 共60個瞬退式千斤頂 共92個圖 9 ESA 涵體推進設備示意圖表 1 ESA 千斤頂種及功能表 2008 12 月 21 水土木科技資訊季刊-42 期 反座反座到達井 井 D 到達井 井 D 4. ESA 涵體推進 ESA 工法在日本是相當先進的施工方法。感自毛毛蟲的前進方式，毛毛蟲前進時，首先尾部固定動，僅頭部前進。其次，頭部固定動，尾部再順勢前進，ESA 工法就採用這樣的概，主要施作方式是將
13、刃口及三個以上 之預鑄結構物以預鋼線結，採取一邊開挖一邊用千斤頂將結構物推進，當一個涵體前進時，另 2 個涵體構造物以其自重與土壓所產生的摩擦為其反，使各涵體能反覆的前進，以到達所定的位置(圖 10)。 圖 10 ESA 涵體推進步驟示意圖跑道60m管冪 (103.5m)出發井E工作井85362947110(1)第1涵體用固定式千斤頂推進(1)第1涵體用固定式千斤頂推進固定式千斤頂固定式千斤頂發進台跑道60m管冪 (103.5m)出發井E工作井853629471108 8 85 5 53 3 3626 6 62 2 29 9 9 94 4 47 7 71 1 1101010(1)第1涵體用固定
14、式千斤頂推進(1)第1涵體用固定式千斤頂推進固定式千斤頂固定式千斤頂發進台跑道60m管冪 (103.5m)出發井E工作井到達井 井D反座28536947110(2)第28涵體用移動式千斤頂推進(2)第28涵體用移動式千斤頂推進移動式千斤頂台移動式千斤頂台跑道60m管冪 (103.5m)出發井E工作井到達井 井D反座2 2 285369471108 8 85 5 53 3 36 6 6 69 9 9 94 4 47 7 71 1 1101010(2)第28涵體用移動式千斤頂推進(2)第28涵體用移動式千斤頂推進移動式千斤頂台移動式千斤頂台跑道85634760m管冪 (103.5m)出發井E工作井
15、到達井 井D反座29110ESA千斤頂 緊(3)第9涵體用AS千斤頂及ESA千斤頂前進(3)第9涵體用AS千斤頂及ESA千斤頂前進AS千斤頂跑道8 8 85 5 56 6 63 3 34 4 47 7 760m管冪 (103.5m)出發井E工作井到達井 井D反座2 2 291109 9 9 91 1 1101010ESA千斤頂 緊(3)第9涵體用AS千斤頂及ESA千斤頂前進(3)第9涵體用AS千斤頂及ESA千斤頂前進AS千斤頂跑道85634760m管冪 (103.5m)出發井E井到達井 井D反座29110ESA千斤頂 緊(4)第10涵體用ESA千斤頂前進及AS千斤頂減緩衝擊(4)第10涵體用ESA千斤頂前進及AS千斤頂減緩衝擊AS千斤頂跑道8 8 85 5 56 6 63 3 34 4 47 7 760m管冪 (103.5m)出發井E井到達井 井D反座2 2 291109 9 9 91 1 1101010ESA千斤頂 緊(4)第10涵體用ESA千斤頂前進及AS千斤頂減緩衝擊(4)第10涵體用ESA千斤頂前進及AS千斤頂減緩衝擊AS千斤頂(2)第 28 涵體用移動式千斤頂推進(2)第 28 涵體用移動式千斤頂推進(1)第 1 涵體用固定式千斤頂推進 (1)第 1 涵體用固定式千斤頂推進 (3)第
