全島面積不到四萬平方公里的台灣,因地殼被擠壓抬升而形成的山脈,縱貫全台南北,3000公尺以上的山脈更超過200座,因此到處可見山岳隧道,然而開挖山岳隧道不僅要考慮山脈壓在隧道上的力量,還要防止岩體軟弱或結構不良等帶來的危險。面對這些難題,工程人員如何防止隧道垮下來? |
|
文�𤴓邦髒z
審稿�𨰃x灣大學土木工程學系教授 黃燦輝 |
開闢道路時常需要穿山越嶺,開挖山岳隧道是必要工程。台灣地質年輕,且受到歐亞板塊與菲律賓板塊的擠壓,節理錯綜複雜,斷層厚度不一,又有許多破碎帶或軟弱砂泥層岩體,挖到地質結構不良處,若沒妥善處理,很可能造成坍塌。
台灣大學土木工程學系教授黃燦輝表示,由於每座山脈的狀況不一,開挖的第一步是對山體進行各種「診斷」,以選擇適合的開挖方式。一般會先施以非破壞性的檢測法,例如震測法、地電阻法、透地雷達等,以便了解地質情況,有時也會直接鑽探,取一些地質樣本來檢驗。不過,即使已對疑似斷層破碎帶、含大量水等地帶進行診斷,但由於地質變化複雜,且儀器的精確度尚無法達到100%,因此山岳隧道施工期間還是免不了發生事故,例如雪山隧道開挖過程中,即曾發生過30餘起坍塌意外。
沿開挖線爆破有方法
|
|
鑽炸法開挖隧道示意圖。隧道開挖時,要先鑽孔埋設炸藥以開炸,接著進行出碴,運出爆破的岩石,隨後便要做架設鋼支保、噴噴凝土等支撐作業,等穩固該段隧道結構後,才繼續以相同步驟做下一段掘進。而當整段隧道挖通後,還會進行第8步驟的襯砌,目的是美化隧道、強化結構、做防水層與通風系統等。(電腦繪圖?姚裕評) |
開挖隧道時,會分成許多小段掘進,每次長度約只有1~2公尺。最傳統、最常用的方式是「鑽炸法」(Drill & Blast Method),即在開挖面鑽孔,再埋設炸藥引爆,藉由爆炸快速釋放的膨脹力以及氣壓等衝擊岩體,使之破裂。
|
|
使用鑽炸法開挖時,周邊孔的孔洞間隔要密、炸藥量小,炸藥孔則相反。若沒做好佈孔設計,炸出來的洞口將呈不規則形狀。(電腦繪圖?姚裕評) |
黃燦輝表示,為防止隧道壁的岩體因爆炸導致結構不良,或炸出的孔洞嚴重超出開挖線,施工人員會在開挖面上,巧妙安排放炸藥的地方及每個火藥劑量,以達到均滑爆破(smooth blasting)。方法是爆破前先佈孔,即設計炸藥孔的疏密位置,典型的佈孔設計分成兩部份(見右圖),一是沿著開挖線邊緣鑽的「周邊孔」,另一部份則是靠近中心的「炸藥孔」。一般而言,靠近中心部位是要把整個岩體炸開,較不需考慮爆炸後的美觀,因此所佈的炸藥孔較少、間隔疏、炸藥量較多;而周邊孔炸出的範圍要盡量控制在開挖線上面,每個炸藥孔放置的炸藥量不宜太多,所以鑽孔數相對較多,間隔也較密。引爆時,並非同時炸開,而是由中心逐漸向開挖線一層層炸開。
開挖隧道有時會與機器並用,例如全長12.9公里的雪山隧道施工時,便是使用鑽炸法搭配「全斷面隧道鑽掘機」(Tunnel Boring Machine,TBM)開挖。TBM是利用旋轉切削頭對岩體連續切削,速度比鑽炸法快6~8倍,適用於地質均勻地段,若遇上不同岩石硬度,則必須更換不同切削頭。如果挖到地質破碎帶,切削頭可能會卡住,機身也會遭岩石夾困;如果出現大量湧水,機器更會淹水受困,甚至故障,因此TBM雖具有速度快、所需人力少的優點,但卻無法完全取代鑽炸法。
借力使力,岩體本身也可做支撐
洞口挖開後,岩體雖然會出現缺口,但因為掘進深度很淺,還不會馬上坍塌,此時施工人員會儘速清除碎岩塊及壁上的鬆動岩塊,並隨即做人工支撐,以免岩體崩落。支撐分兩次進行,先做一次支撐,著重隧道結構安全,便於施工人員施工;接著再做永久支撐(襯砌),進一步加強隧道結構,以及做防水處理、通風口、外觀修飾等。
黃燦輝表示,一次支撐有傳統工法與「新奧工法」(New Austrian Tunnel Method)。傳統工法是使用混凝土與重型「鋼支保」(即以鋼做成的支撐保護構件)等,來支撐系統抵抗岩體由上往下的荷重,由於下方沒有橫向支撐力量(見下圖),久了之後,鋼支保靠近地面的垂直部份會向洞口方向變形,工程人員才發現應力並非只有原先以為的垂直重力作用,還有側向力。
|
|
傳統工法是利用重型鋼支保與混凝土支撐垂直重力,由於鋼支保下方沒有橫向支撐力量(如綠色箭頭所示),當水平側向力過大時,靠近地面的鋼支保會往內變形,如同人雙腿打開站立,腿可以支撐身體重心,但若施以一很大水平力,便會重心不穩。(電腦繪圖?姚裕評) |
為了抵抗側向應力,1960年代,國際間開始推廣新奧工法,而台灣在1980年代才採用此法,目前已成為國內隧道施工主流。新奧工法的主要概念是利用岩體本身來承受岩石應力。開挖後,先架設輕型鋼支保及鋪設鋼線網於四周岩壁上,接著噴射噴凝土(即混凝土用噴的,裡頭含特殊化學劑,可使混凝土在短時間內變乾),形成一層薄殼狀圓拱,以發揮支撐功效,而其中的鋼線網則具有抗拉、抗彎的能力。
不過,噴凝土及輕型鋼支保還無法發揮強大的支撐力量,尚需打入長度夠長的岩栓,讓層狀岩體固定而不致產生滑動,並串結外圍的岩塊,使其可產生較大的支撐力(見下圖),其原理就像拱橋一樣,是利用岩石本身的承受力量,即讓岩石分割成數塊,每塊岩石的應力可被兩邊岩拱撐住。
|
|
新奧工法是利用圖中黃色部份的岩體,承受四面八方來的應力。利用岩石本身製造岩拱效應,讓岩石被切割成好幾塊小岩石,每一塊岩石受的應力,可被兩邊的岩石撐住。(電腦繪圖?姚裕評) |
以新奧工法進行的一次支撐,施工過程為每前進一小段做一段支撐,等隧道挖通並穩固整個隧道結構後,才會做襯砌。襯砌會用鋼模、混凝土加強結構,同時鋪上不透水的帆布做防水層,並用會吸水的不織布做成帶狀的排水帶,將地下水導引至排水溝,保持隧道乾燥,最後進行外觀修飾。如此,一條堅固的隧道便告完工。
藏在馬路下的都市隧道
城市中最常見的隧道是隱身在道路下方的土壤隧道,例如地下道、捷運、地下水管等。土壤隧道的開挖方式與山岳隧道不同,情況較為單純,原因是城市的地質多為沉積岩,近乎水平,且必須偵測的含水層位置、深度等,離地表近,可以用儀器精確測出。
土壤隧道主要有兩種開挖方式,一種是「明挖覆蓋」,做法如同挖地下室,沿路將隧道上方的土挖出來,四周的隧道壁同時要以鋼筋混凝土做類似擋土牆的連續壁,並做梁柱支撐,防止隧道壁垮下來,之後再以水泥板及以碎石頭、沙等依比例調配的「級配料」填平路面。早期開挖的台北捷運,例如忠孝東路一帶,便是使用此工法,但由於對交通影響甚大,後來開挖的捷運都採用另一種「潛盾工法」。
潛盾工法是將隧道分成好幾段,每段前後各鑿一個井,再將潛盾機深入井內鑽洞,有時隧道會從河川底下經過,施工人員還必須輔以其他工法,如於隧道壁灌漿,防止河水滲漏。鑽掘時,每完成一段,就用鋼筋、水泥等做成一環一環的預鑄板支撐,最後各段連接起來就成為隧道。
在台灣,土壤隧道大部份都是沿著馬路下方開挖,不會穿過房子下方,因此較少影響房屋結構,也較沒有土地所有權的問題。若遇到多條運輸線交叉在同一處,例如台北市北門附近同時有台鐵、捷運、高鐵經過,其施工困難度相對提高,一般而言,較晚開挖的隧道會從較早開挖的隧道底下穿過。施工時,尚需在已蓋好的建築物、地面及正在開挖的隧道裡,埋入很多儀器,以量測地殼變形、水壓變化等,防止上層隧道結構遭破壞。換言之,不論是山岳隧道或是土壤隧道,施工人員都要戰戰競競,在黑暗的洞裡努力奮戰!
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
Two Ladies Talking in Heaven
1st woman: Hi! My name is Wanda.
2nd woman: Hi! I'm Sylvia. How'd you die?
1st woman: I froze to death.
1st woman: It wasn't so bad. After I quit shaking from the cold, I began to get warm & sleepy, and finally died a peaceful death. What about you?
女一:也沒這樣糟!在冷的發抖之後我感到溫暖與沉睡最後就平靜的死了
2nd woman: I died of a massive heart attack. I suspected that my husband was cheating, so I came home early to catch him in the act. But instead, I found him all by himself in the den watching TV.
女二:我是因為心臟病死的,我 懷疑我 先生欺騙,所以我提早回家,但看到他自己在看電視
1st woman: So, what happened?
2nd woman: I was so sure there was another woman there somewhere that I started running all over the house looking.
女二:我很確信一定有個女人在那裡,我就跑遍整個屋子去找
I ran up into the attic and searched,and down into the basement. Then I went through every closet and checked under all the beds.
我跑上頂樓找又下到地下室然後到每1個櫥櫃並檢查每1個床下
I kept this up until I had looked everywhere, and finally I became so exhausted that I just keeled over with a heart attack and died.
我一直找遍每1個地方,最後我累跨了,並引發心臟病死了
1st woman: Too bad you didn't look in the freezer---we'd both still be alive.
女一:太可惜了妳沒有看一下冰箱,否則我們都還活著。
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~親愛的朋友~早安!
已下如用得到 可供參考!
祝好友們假日愉快!
應該是全家的 年總收入 吧!否則不必要全家人的戶口名簿影本等資料
|
|
各位親朋好友們:
也許你並不知道, 健保局也不會告訴你, 今年開始受理"煙品健康捐"補助健保保費.
你要先備妥父母,自己,配偶之身份證,印章,及子女的戶口名簿, 到國稅局免費索取{所得資料清單}(每人1份) . 填寫煙捐補助申請表
最後, 備齊申請人身份證及全家戶口名簿影印本, 連同以上資料, 送到各地健保局就可以了.
這項補助只審核年收入, 你鄉下那 2甲 土地, 不會影響, 放心! 找時間緊去辦這件事吧!
煙捐試算表
http://tw.mysafe.org/modules/wfdownloads/singlefile.php?cid=5&lid=85
補充說明 :
全年總收入若未超過120萬元, 自申請當月起可以補助50%健保費;
收入120萬~~160萬, 可以補助25% .
如果你是超過160萬, 那......那就轉寄給別人, 做點功德也好!
``````````````````
主旨: 心 臟科醫師聲明,收到這電子郵件,送給10個人,大概會有一個人的生命能被保存!
|
睡前、洗澡時候,水分流失量大,已經養成睡前不吃東西
不喝水習慣的人, 容易造成血液中水分不足,而引起腦
梗塞或心肌梗塞的危險。人在睡眠中仍會消耗一至兩杯左右
的水分,從晚餐後到第二天早上起床前,如果都不補充水分,
第二天早上起床或快天亮的時侯,最容易發生血栓,使血管堵住,引發心臟病及腦部疾病。 國人在習慣上喜歡睡前沐浴,洗個乾乾淨淨的澡再上床,但洗澡的時候最容易流失水份,
所以醫生建議,洗澡後應該要馬上補水分。
如果有泡澡習慣的人,則應該在洗澡前先喝一大杯水,以免在浴室停留太久,流失過多的水分,輕者也會發生呼吸困難、休克的現象。
夏天開冷氣睡覺能睡得好一點,不過冷氣有防溼乾燥的作用,更是會流失水分,因此有開冷氣睡覺習慣的人更應該睡前喝水,但是不要喝茶,因為醫生說,茶有利尿作用,反而會排出比喝下去更多的水分,造成反效果,就算不會有咖啡因提神作用的人,也不適合在睡前喝茶。
省錢又衛生的公開秘密
相信你不知道水公司一度水到底等於多少的水吧!?
一度水 = 一公噸 (= 一立方公尺= 1,000公升 = 1,000公斤 ) 換句話說,一度水可裝 53加侖 =汽油桶 5 大桶或 = 啤酒瓶 1667 瓶 你知道嗎?
買一瓶礦泉水的價錢 20 元 = 相當於 2424 瓶的自來水!! 所以 20 元很大
奉勸各位儘量減低買礦泉水的欲望!!
多多喝喝自來水 , 既省錢又衛生!!
醫學界發現用口對口的方式喝礦泉水, 要是剛好口腔中有少量不足以致病的綠膿桿菌進入瓶內,
這個瓶子就會變成 agar,12小時後,菌數就足以引起喉嚨痛!!
因為怕公佈後,礦泉水會滯銷,所以廠商不敢公佈,但是醫學界教授還是勸大家 喝礦泉水時,不要接觸瓶口 !!
|