基礎工程

 ▌建築基礎

台北101大樓

一座傑出的地標建築，足以改變這個城市。

如同帝國大廈之於紐約、艾菲爾鐵塔之於巴黎、更如晚近的金茂大廈之於上海，面對21世紀，台北需要更寬廣的舞台、更亮眼的演出，高度508公尺，地上101層，地下5層的台北101 即是「將台北帶向全世界」的希望工程。

台北101是超高大樓、是綠建築、是購物中心、是觀景台，更是台灣最著名的景點與指標建築。台北101基礎為向下扎根380根基樁，深達地底80公尺的深基礎，是為建構台北101大樓穩固的根基！每根基樁直徑150公分，承載力每支高達1,100～1,450噸，基樁最深達到地底岩盤層下30公尺，就如同將整棟大樓牢牢的釘在堅固的岩盤上。而為了抑制風力對大樓所產生影響，運用物理原理設置風阻尼器，平時可吸收建築本身的微幅擺動，降低內部人員的不適；當地震、強風發生時，風阻尼器可抑制大部份的劇烈擺動，讓在台北101內部參觀的旅客以及大樓的工作者，不僅穩妥安全，更減少搖晃造成的不舒適感。

台北101的基礎工程包含以下三個主要部分：

1. 試樁工程：在場址施作樁載重試驗，以了解樁基礎的實際承載力，並提供樁基礎設計參數。
2. 連續壁工程：連續壁是一種擋土設施，功能為保護工地周圍建物基礎的安全與維護工地施工安全。台北101的地下室外牆之構築採用國內常用地下連續壁，其用途兼具開挖之臨時擋土壁及地下室之永久結構外牆。
3. 基樁工程：基礎型式之選擇及施工品質將影響工程整體結構之安全，由於台北101工程之地質為台北盆地內之沖積軟弱土層，主樓區的基礎規劃選擇群樁系統（由多根樁柱共同工作的樁基結構）。

台北101於1998年1月舉行動土典禮，2003年11月開幕營運。

台北101，不僅是地標建築，更是所有台灣人夢想載體。只要仰頭，看見101點亮，便如同看見希望之光，永遠佇立在那。

 

 ▌橋梁基礎

淡江大橋

 

淡江大橋建設為北台灣重要交通建設計畫，位於臨近台灣海峽淡水河口，為襯托著名“淡江夕照”美景，橋梁設計以“靜謐舞者”為題，力求線條簡潔精練與淡江夕照相得益彰。淡江大橋跨河段長2公里，包括：八里端引橋段，淡江大橋主橋段，淡水端引橋及匝道。

淡江大橋採用全漂浮式單塔不對稱斜張橋，深槽區之主橋段包含主橋塔及八里與淡水側各3座橋墩，主橋塔高自基礎以上總高度211.4公尺，主橋段全長920公尺，其中主跨450公尺，目前世界上最大之單塔不對稱斜張橋。淡水河兩岸地表高程在3至4公尺間，平均河床高程約位於海平面下6公尺，最大水深達8.4公尺，岩盤深度位於河床下31.5~63公尺，由淡水端往八里端呈漸深趨勢。

淡江大橋人字形主橋塔基礎沿車行方向採長77公尺寬44公尺之橢圓形樁帽與基樁，樁帽厚度5公尺，另外在樁帽頂部人字型橋墩柱底周圍4.5公尺距離，再延伸3.4公尺厚的柱底補強，樁帽頂部高程依跨河構造物設置需求規定，需考量3m之洪水沖刷深度，樁帽底部設置在海平面下約11.4公尺，開挖擋土採鋼管版樁及鋼鈑樁雙層圍堰，支撐工法採兩階環形支撐，其中鋼管樁深度45公尺，需貫穿27.5公尺砂黏土之沖積層、5公尺礫石層、2.4公尺之大南灣岩層，以及阻擋近20公尺之淡水河口之土水壓。

人字型主橋塔基樁由58支樁徑2.5公尺之全套管基樁，長度65公尺，約有70%之樁長貫入大南灣岩層內，其他跨河段主橋基礎樁徑2公尺，樁長46~71公尺，最大入岩深度約達40公尺，基樁岩盤摩擦力大小為基樁承載力之主要控制，為確認大南灣層岩盤之摩擦力大小，於基樁施工前先進行極限載重試驗，同時於基樁完成後分別於深槽區與陸側段進行O-CELL自體平衡驗證試樁，最大試驗載重達6000噸，以確認基樁之承載力。

 

 ▌風機基礎

離岸風電工程

為減少二氧化碳排放，再生能源成為全球能源發展趨勢，近年政府推動能源轉型與2050淨零排放的政策，包括風能在內之綠能產業陸續發展，台灣風電已從陸地走向海洋，大規模發展離岸風場，其內容主要包含離岸風機支撐結構、海上變電站、海底電纜與風機安裝等工程項目。離岸風電之設計與施工經驗以歐洲北海地區最為先進，但台灣擁有全世界離岸風場最惡劣之自然環境，包括地震、颱風與軟弱土層，均非具離岸結構設計經驗之歐洲工程師所熟悉及處理之問題，因此需引入本土化之設計考量。

離岸與陸上工程所需關注之因素有極大不同，包含海床地質、離岸結構材料、防蝕策略、海氣象環境荷載、疲勞設計、加工製造能力、附著海生物、海陸運輸與施工之方法與機具能力、季節限制、環保限制、施工規範等。離岸風機下部結構型式之選用與水深及地質條件有重要關係，依據歐洲經驗，在水深30m範圍內，一般採用單樁式(Mono Pile)，而水深25公尺至50公尺間採用套筒式(Jacket)，更深水域則採用浮動式（Floating）。由於離岸結構多以鋼結構為主，並於碼頭附近將結構組立後直接移至船上，在海上僅需執行打樁作業與結構吊放作業，並以灌漿、銲接或機械方式將基樁與結構連接，因此基樁型式通常採用鋼管樁。

離岸風機下部結構之基樁設計須建立大地工程設計剖面，考量各種設計載重效應、地震與土壤液化、風、波浪及海流引致之土壤反覆弱化、海床變動與淘刷、基樁安裝可行性、基樁疲勞效應、群樁與尺寸效應等作用，基樁設計應考慮軸向載重及側向載重，根據使用限度狀態、極限限度狀態和意外限度狀態，檢核基樁受地質條件影響之安全性、承載能力與變形性能。

 

邊坡災害防治

臺灣約2/3以上土地屬於山坡地，隨著國家社會經濟發展，在平地商業開發日漸飽和下，逐步向山坡地延伸利用。惟台灣位居環太平洋地震帶邊界，地震頻繁且地質構造複雜多變，每年春夏季尚有梅雨與颱風夾帶強降雨侵襲，致台灣地區面臨邊坡災害的威脅甚大。

大竹四號隧道位於台東縣大武鄉，為南迴鐵路一單線隧道，全長約150公尺，南洞口坡度約80度，興建過程中隧道襯砌混凝土破裂及大規模崩塌。經現場勘查，先由上而下進行削坡作業，減輕隧道土壓負荷，同時施打岩栓以穩定坡面，隧道採傳統鋼支保工法；在確保隧道整體穩定性後，隧道邊坡採由上往下逐階施工，每階坡高為10公尺，設計坡度為40度，總計10階，採預力地錨格梁工法，並設置岩錨荷重計、傾斜管等觀測儀器。

臺灣位處於環太平洋地震帶、颱風侵襲地及具有山高水急等自然環境，這樣的環境雖然造就許多美麗的自然景觀及豐沛的地下水資源，但也產生許多「活動斷層」及「山崩與地滑」，因此未經蒐集詳細環境資訊的土地開發，就有可能破壞珍貴的環境資源，或者土地上的生命財產會受到地質災害的影響，於開發上應盡可能避開這些地方，以及平時進行災害宣導、規劃避難對策、建立防災體系等以資因應。

臺灣地質相對年輕且破碎，山坡地佔比高達75%，加以降雨充沛，未經開發的邊坡時有落石坍方的新聞；另因臺灣地狹人稠，民眾開墾及棲身之地，以及工程建設免不了進行坡地開發，因此，自然邊坡及人工邊坡的安全及防治處理皆與民眾息息相關。

常見的坡地災害包括落石、崩塌、地滑、土石流、順向坡滑動等，而已開發之人工邊坡若損壞或老舊亦有需加固補強之需要；坡地災害防治需先進行詳細調查，依據其災害類型及周邊環境，選用合宜之對策及穩定工法，將導致邊坡不穩定的因素加以去除或減緩，及以工程手段穩固邊坡表面或加強邊坡抗滑動能力。

大壩工程

曾文水庫

曾文水庫設計蓄水容量逾7億立方公尺，為臺灣第一大水庫，集民生、工業、灌溉、發電、調節、防洪、觀光等多功能於一身，灌溉面積達6.6萬公頃，為南臺灣最重要的水利設施。曾文水庫匯聚曾文溪水源，集水面積達481平方公里，集水區包括大埔鄉、番路鄉、阿里山鄉，以及高雄市那瑪夏區。

西元1939年，日本人八田與一技師曾建議在現今曾文水庫壩址柳藤潭位置建築重力式混凝土壩，後因二次大戰爆發作罷。戰後，政府有感嘉南平原土壤肥沃，遂著手進行曾文水庫規劃設計工作，於1967年10月動土興建，1973年10月完工，為國家重大經濟建設之一。水庫蓄水成湖後，原本崇山峻嶺、人跡罕至的庫區，成為映照四周蒼翠山林的萬頃碧池，於1974年7月正式開放觀光，與全民共享這天然美景。

曾文水庫大壩位於嘉義縣大埔鄉，是由土壤與石頭逐層輾壓堆積而成的不透水牆滾壓式土石壩，壩高134公尺，壩長400公尺，壩身體積達900萬立方公尺，大壩體積也是全臺灣水庫之中最大者。水庫滿水面積為1,714公頃（17平方公里），是臺灣湖面面積最大的水庫，也是觀察生態、水土保育體驗的良好場所。

翡翠水庫

翡翠水庫肩負大臺北地區500萬人口的用水需求，水庫位於新店溪支流北勢溪上，為臺北市及新北市新店區、永和區、中和區、三重區、汐止區部分地區供水，集水區面積303平方公里，集水區範圍則涵蓋新北市新店區、石碇區、坪林區與雙溪區。

翡翠水庫水庫容量4.06億立方公尺，為臺灣第二大水庫，僅次於曾文水庫，庫區範圍涵蓋新北市新店區、石碇區與坪林區。翡翠水庫集水區劃定為臺北水源特定區，水庫周邊限制開發，是全臺水庫集水區管制最嚴格的，有效蓄水率常年維持在8成以上。

翡翠水庫於1978年完成研究報告，確認壩址岩盤堅實，決定採用三心雙向彎曲變厚度混凝土拱壩，壩高122.5公尺，壩頂長510公尺，寬度7公尺，於1979年8月動工，1987年6月完工。壩頂設有8座溢洪道，壩體中央有3座沖刷隧道開口，壩旁山體底部則另有排洪隧道。

大壩耐震設計可承受震度7級地震。大壩內部並裝設有多個各項監測儀器。大壩前方有一副壩及落水池，以降低排洪時落水的衝擊，避免壩基受損。水庫引水道之出水，經由大壩底部的翡翠電廠帶動渦輪發電，年平均發電量2億2,000萬度。

水力發電工程

電力是國計民生及企業發展的重要基石，臺灣目前有多種發電方式，主要為火力(燃煤、燃氣)、核能、水力、抽蓄水力、風力、太陽能、地熱等台電供電系統，及民間火力發電等，目前火力發電為臺灣最主要的發電方式。近年來，政府在能源轉型的過程中，提高燃氣發電比例，發展再生能源，目標將燃煤發電降至3成以下。

其中，水力發電是利用水位的落差(勢能)在重力作用下流動(動能)，例如從河流或水庫等高位水源引水流至較低位處，水流推動水輪機帶動發電機發電，由於技術成熟，是目前人類社會應用最廣泛的可再生能源，在臺灣，水力發電最蓬勃的區域當屬大甲溪發電廠，7座電廠及機組的年發電量達26億度，佔全臺灣水力發電容量40%。

大甲溪發電廠為大甲溪主流沿線5座與大安溪的2座發電廠，共7座電廠及機組合併而成，自上游至下游依序為德基、青山、谷關、天輪(包括新天輪)、馬鞍、社寮及后里等，以及規劃中的光明抽蓄分廠，其中5座電廠設有壩或堰堤，自上游至下游依序為德基水庫、青山壩、谷關壩、天輪壩與馬鞍壩等，均以發電需求及調度為主要工作。

實際操作時，由臺北與高雄兩地之中央調度中心視各地的核電、火力、水力之發電狀況，如遇供電不足或緊急狀況時，可機動對各地水力電廠與機組調增其水輪機即時啟動運轉發電，以即時補充各地供電需求。大甲溪發電廠對台灣電力配置甚為重要，除了發電功能外，更負責大台中地區防汛、滯洪、灌溉、科技工業用水及一般民生用水的供給。

 

隧道工程

 ▌公路隧道

國道5號雪山隧道

在國道5號北宜高速公路未開通前，除了火車以外，人們往來臺北盆地及蘭陽平原之主要道路為省道台2線濱海公路及台9線北宜公路，行駛北宜公路會在坪林短暫歇息及經過著名的九彎十八拐，是許多人共同的回憶。經由宜蘭各界人士的不斷奔走爭取下，北宜高速公路終於1991年開始興建。

「雪隧奇蹟，臺灣驕傲」，今日，當人們提到北宜高速公路，多數人的第一個聯想便是－雪山隧道，連結坪林與頭城、長12.9公里的雪山隧道於完工時為當時世界第5長、東南亞第1長的公路隧道，主要擁有2座主隧道、1座導坑，並配合消防、通風、機電及逃生等需求，配置8座車行聯絡隧道、28座人行聯絡隧道、3組通風豎井、3處通風站、3座通風中繼站及1號豎井頂部排氣用橫向排氣隧道等，大大小小超過50組隧道，是全世界規模最大雙孔公路隧道群。

儘管選線階段已經過縝密的考量，然而破碎困難的地質，終究是連結坪林與頭城這段路廊難以避免的宿命！特別是沿線通過6條斷層、近百處剪裂帶以及堅硬無比的四稜砂岩，不論是採用鑽炸法或是TBM鑽掘，皆讓施工團隊面臨極大挑戰。加上開挖過程前前後後遭遇36次大量湧水，水量及水壓皆相當可觀，一度遭遇每秒750公升的大湧水，這些災害都工程人員的不斷努力下逐一加以克服。

雪山隧道之地形極端複雜，施工艱鉅無比而受國際工程界矚目。整個施工過程中，共召開7次國際諮詢會議、14個國家共46位專家的協助，施工技術的困難度登上大英百科全書，最終施工歷時15年，於2006年全線完工通車，引起國際媒體爭相報導。

 

 ▌鐵路隧道

花東鐵路新自強隧道

為促進東部鐵路快捷化，降低空氣污染，藉提升運輸量促進當地的觀光發展，亦可有效帶動東部經濟的開發，政府於2009年推行「花東線鐵路瓶頸路段雙軌化暨全線電氣化計畫」，其中新自強隧道為該計畫中4座新建雙線隧道中之一。

新自強隧道位於花蓮縣瑞穗鄉舞鶴台地下方。隧道全長2,667公尺，淨寬11.3公尺，為一單孔雙軌鐵路隧道，隧道貫穿舞鶴台地，覆蓋層最高約95公尺，於南側淺覆蓋處僅約10公尺。隧道沿途穿越崙山層板岩、舞鶴礫岩、玉里層片岩及十餘公尺厚之沉泥層，其中沉泥層為臺灣罕見之困難地質，為單壓強度低，遇水弱化明顯之高敏感性細顆粒黏性土壤，其受開挖解壓及擾動影響所生裂紋易使地下水侵入而弱化，甚至變成泥漿流失，弱化後之沉泥亦使得隧道周圍之鬆動區域擴大導致無法形成拱效應。

新自強隧道於2010年1月開工，隧道施工穿越沉泥層時發生嚴重抽坍、擠壓及湧水等問題，參酌世界隧道案例，並多次邀請隧道專家學者進行諮詢，經重新分析檢討，採用中導坑開挖（國內首次採用）、開挖面預加固（國內首次有系統採用玻璃纖維灌漿管）、複合式灌漿及短台階降挖（國內首次採用）等對策，成功突破300公尺長之沉泥層，終於2015年12月順利貫通主隧道，相關工程設計及施工經驗彌足珍貴。

 

 ▌分洪隧道

基隆河員山子分洪工程

員山子分洪道位於基隆河上游新北市瑞芳區，主要功能為洪峰時將基隆河上游多餘洪水量排放入東海，使基隆河河道下游水位降低1.5公尺。分洪道全長約2.8公里，其中隧道部份約佔2.5公里，隧道為12公尺內徑之圓形斷面，以200年洪水重現率為目標，係於原基隆河河道直接分洪，分洪量達1,310 cms (立方公尺/秒)，為亞洲最大分洪道。

1987年10月琳恩颱風帶來豪雨，造成臺北市廣大地區遭受水患，政府遂重啟員山子築堰分洪計畫，於瑞芳瑞柑新村旁施設進水口分洪結構，並開鑿引水隧道及於東海出海口施設出水口放流設施，使基隆河自侯硐介壽橋以下河段可達200年重現期距之防洪保護標準。工程於2002年6月開工，2004年臺灣北部地區遭遇911豪雨、納坦颱風及南瑪都颱風，在隧道全段面未襯砌完成前，3次提前啟動應急分洪，有效降低下游洪水位之減災功能，已提前展現其效益。

員山子分洪道2005年完工迄今，再歷經數次颱風考驗，證實成效卓著，其可將基隆河上游集水面積之81%洪水分流入東海，確保基隆河下游的北北基地區700萬人口倖免於水患，為臺北地區防洪計畫寫下了輝煌的史篇。

 ▌輸電管路隧道

大潭新~林口線地下電纜管路統包工程

台電公司配合政府能源轉型政策，並因應未來用電需求與供電缺口，以「展綠、增氣、減煤、非核」做為未來電源開發策略，推動「大潭電廠增建燃氣複循環機組發電計畫」，於大潭電廠廠址內增建3座高效率燃氣複循環機組，並新建「161kV大潭新~林口地下電纜線路」電源線工程來傳輸供應，分散電纜線路過度集中之風險，穩定北部地區供電品質。

計畫電纜線路全長約30公里，共劃分為四個工區同時進行施工，其中，「161kV大潭新~林口線地下電纜管路統包工程(第二工區)」（以下簡稱本工程）因行經多處過河段，規劃以潛盾洞道及推管洞道進行穿越，同時以沉箱工作井作為潛盾、推管發進井及到達井，並與明挖段進行串聯銜接。

本工程工址位於桃園市大園區及觀音區，全線毗鄰台61線西濱快速道路高架橋施設。工程全長約9公里，主要工作項目包括6座沉箱工作井，2段直徑3.9公尺的潛盾洞道，長度分別為1,265公尺及890公尺，另有1段直徑2.4公尺急曲線轉彎推管洞道，長度為74公尺，其餘路段則採明挖管路施作。

本工程沿線有雙溪口溪、老街溪、新街溪及埔心溪等四處過河段，工址地質變異性大，工程難度超乎預期，潛盾掘進遭遇岩盤、礫石、砂及巨石等複合地盤，致使切刃盤、切刃齒及超挖刀頭等磨損嚴重。

為契合施工範圍內之複合地層及大粒徑礫石，工程經歷5次開艙檢點作業，由地表搖管立坑工作井以確保施工人員進行切刃齒更換之作業安全，並同步進行刀刃及切刃齒面盤改進，以克服突破困難。