阿公店水库引水隧道穿越南二高施工变更设计案例讨论.doc
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1、阿公店水庫引水隧道穿越南二高施工變更設計案例討論楊豐榮1,張世賢1,陳逢時2,吳炫宗21經濟部水利署南區水資源局,台灣2聯合大地工程顧問股份有限企业,台灣摘要 阿公店水庫越域引水隧道工程為阿公店水庫更新計畫內之一部分,對台灣南部大高雄地區之用水需求居重要地位。因隧道需穿越南二高高架橋橋墩基礎,有鑒於南二高係台灣南部重要之交通要道,細設規劃施工方式与否导致橋墩沉陷存有疑慮,經研商後決議進行變更設計修改隧道線形,並進行改線隧道路線之地質調查,將所得地質參數資料运用數值模擬分析,進行橋樑結構安全影響評估,分析結果之沉陷量及角變量,皆小於容許範圍,配合適當之施工方式及完備之監測系統,顯示量測結果與數值
2、模擬之值相符,顯示本次施工變更設計案例,由變更設計規劃至隧道施工完毕,均能有效掌握隧道周圍及地表之變位情形,保障南二高高架橋安全。關鍵字:南二高、數值模擬.THE DISCUSSION OF DESIGN VARIATION OF THE A-KUNG-TIEN RESERVOIR TRANSBASIN THNNEL SECTION UNDER THE NATIONAL HIGHWAY NO.3 Feng-Rong Yang1 , Shih-Hsien Chang1 , Feng-Shih Chen2 , Xuan-Zong Wu2 1 South Region Water Resources
3、 Office, WRA, MEA ,Taiwan2 United Geotech, Inc. , TaiwanAbstract The transbasin waterway of A-Kung-Tien Reservoir is apart of the rehabilitation project of A-Kung-Tien Reservoir. It plays very important role on supplying water resource in the Kaohsiung area of south Taiwan. The national highway No.3
4、 is an important line of the traffic in south Taiwan. Because the tunnel needs to pass through the pier-footing of the national highway No.3, it is doubt that if the original design could cause the settlement of pier-footing or not. It was resolved to change the design and revise the alignment of th
5、e tunnel after discussion, and processes the geological survey along the modified tunnel. The geological parameters will be used to estimate the safety of the structure of the bridge by numerical simulation analysis. The analysis result is that settlement and angle variable are within the permitting
6、 range. With the proper construction way and complete monitoring system, it shows that the result is in conformity with value of the numerical simulation. It also shows that the safety of the bridge of the national highway No.3 can be ensured by effectively controlling the diplacement of the surroun
7、dings of tunnel in this case.Key word: The national highway No.3、numerical simulation1. 序言經濟部水利署南區水資源局(如下簡稱南水局)辦理之阿公店水庫更新工程計畫-越域引水路工程第五工區,因隧道穿越既有南二高田寮二號高架橋之橋墩P48及P49之間,為理解隧道施工後地盤變化狀況及對於既有橋樑結構物之安全性影響,應高公局之规定須就實際隧道施工後,橋樑、地形及地質之現況關係及位移量對橋樑結構之影響進行完善之分析計算,妥予評估安全性並提出建議供越域引水路工程隧道施工執行作業參考之需,經佈設完整監測系統進行監測至隧道
8、竣工,以驗證橋墩實際發生位移量與分析計算之關係。2. 工址概況2.1 引水隧道與南二高高架橋之相對位置改線前後之引水隧道和南二高高架橋之平面及剖面相對位置如圖1、2所示。引水隧道於南二高里程276K+700276K+800間之橋樑下方穿越通過,改線前引水隧道水平距P48橋墩僅1.9公尺,經改線後其中距P48橋墩之近来水平距離為29.4公尺;距P49橋墩之水平距離為50公尺。P48橋墩為直接基礎,P49橋墩為井式基礎。引水隧道位於地表下約17公尺,為一內徑4公尺之標準馬蹄形隧道,隧道標準斷面如圖3所示。圖1 引水隧道改線前後與南二高橋墩相對位置平面圖圖2 引水隧道改線前後與南二高橋墩相對位置(E
9、-E)剖面圖圖3 引水隧道標準斷面圖2.2 地質概況本工程工區位於台灣西南部新化丘陵地之南側,屬二仁溪流域範圍,隧道穿越南二高田寮二號橋附近,出露地層為上新世至更新世之古亭坑層泥岩,此層之泥岩為塊狀青灰色至暗灰色泥岩,泥岩之岩質鬆軟、顆粒細小、透水性低,遇水立即變得十分軟滑,植物難以生長於其上,因而常因坡面沖蝕而形成惡地地形。3. 工程佈置設計與施工由於泥岩屬軟弱岩層,隧道開挖以機械開挖方式進行,运用鋼支保、鋼線網噴凝土及預鑄仰拱進行支撐,及早完毕仰拱閉合,以防止隧道周圍岩體之過度變形。支撐系統及岩盤分類如下表1所示。 表1 支撐系統及岩盤分類一覽表3.1 工程設計理念因隧道穿越段上方之橋樑結
10、構形式為獨立基礎,均以直接或間接方式座落於岩盤上,其上方橋面有高速行駛之車輛,故對基礎沉陷之限制规定極嚴。本穿越段雖已改線方式遠離橋墩柱位置,惟於設計上仍盡也许採取較保守方式,以先撐後挖,減少土、岩層擾動,克制隧道開挖變形之施工原則,將也许發生有害於橋墩基礎之原因儘量予以排除解決,以達順利穿越之目旳。3.2 隧道開挖支撐與邊坡保護由現地地形及地質研判,隧道改線後在穿越南二高同時,幾乎為在平行鄰近邊坡之坡趾底下穿越,故存在淺覆蓋及偏壓問題,為解決淺覆蓋及偏壓問題,設計以方形石籠護坡工法,增厚覆蓋層厚度以平衡偏壓,隧道開挖時再用先撐後挖施工方式,打設前進鋼管支撐岩盤再開挖隧道,並架設雙支保及20c
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