姚義久 博士

地下水流導致地下溫度下降未達需求與凍土未形成。

工程概要與發生災變狀況

本工程為河川附近之卵石層中，直徑2.28 m潛盾急轉彎段（R=15m）的冰凍防護，如圖1所示，由地面之斜向冷凍管形成凍土。潛盾之施工，係當潛盾機到達形成凍土的一端，經確認凍土與潛盾機的凍著狀態後，急轉彎段之凍土由人力先行挖掘，其後在其挖掘的空間，使潛盾機發進。地下水流存在於圖中所示的箭頭方向。

冰凍開始初期所推估的地下水流速，因地層而異，為3～10m/day。凍土形成中如圖2所示，因受地下水流的影響，導致有些地方之地下溫度未降至需求溫度。因此，在形成中的凍土之上游側（a,b處），灌注黏土，降低流速，以恢復正常之降溫狀態。

經推估已按計畫完成凍土之形成後，開始挖掘。在挖掘進度達90％時之假日後的例行檢查，發現如圖3所示之湧水。由水位上升之速度推估湧水量約為40l/min。

災變原因

在地下水的流動中形成凍土時，隨著凍土的成長，產生壅高（dam up，上下遊之水位落差增大）現象。此種水位落差產生的水力坡降，其流速局部性會大於初始流速。因此，本工地對於此種加速的水流，為了形成預期的凍土，採取併用一面監測地溫，一面增加冷凍管，以提升冷卻力的方法與灌注泥土以降低流速的方法。然而雖屬局部性，水流方向與速度隨時呈多樣變化，在地溫之測點無法檢測之處，推測仍有少數的流水路徑存在。此外，加上凍土挖掘中外露的冷凍管之撤除，冷卻力下降，終於導致湧水。