TBM北宜1号

24.838157°N 121.789757°E / 24.838157; 121.789757

TBM北宜1号
位置	台湾宜兰县头城镇二城里国道5号高架桥
类型	文物景观

TBM北宜1号，为台湾最早使用的全断面隧道钻掘机（TBM），1992年作为挖掘雪山隧道导坑之用，1996年受困直到1999年再度启动，2003年达成贯通目标，为3台雪山隧道TBM唯一尚存者，今置于宜兰县头城镇二城里国道5号高架桥下方作为纪念。

规格

TBM北宜1号切削头

TBM北宜1号为美国Robbins公司制^{[期 1][报 1]}，双盾身型^{[期 1]}，全长188.33公尺^{[报 2]}，总重逾720吨^{[期 1]}，直径4.819公尺^{[报 2]}，装设34具削刀^{[报 3]}、72座驱动马达^{[报 4]}。前盾47.58公尺、主机长10.833公尺、撑脚盾47.39公尺、盾尾外径47.2公尺^{[报 1]}。撑脚盾周围共布置16孔80mm∮之导孔，可作为钻探兼具灌浆之用^{[期 2]}。

历史

首次使用

TBM北宜1号主机

TBM北宜1号是交通部台湾区国道新建工程局（国工局）透过中央信托局采购^{[报 5]}，造价新台币3.2亿元^{[报 2]}，规格为荣民工程公司（荣工处）所开^{[报 6]}。购买目的是国工局为让承包雪山隧道的荣工处在法商SOGEA公司操作期间学习工法，以利后来操作另外2台大型TBM以挖掘主坑^{[报 6]}。合约规定TBM必须由参与过英法海底隧道的技术人员操作^{[报 7]}。这些外国技师分三班，并配合后方一组人员安装环片等工作，每人月薪新台币60到70万元^{[报 8]}。据荣工处员工张震华回忆，他当时有被选派到美国接受TBM受训2个月，但厂商有所保留，没学到操作和维修^{[报 9]}。原先国工局计画是合约须规定实施混合编组，以确实让此种开采技术在台湾顺利施行甚至生根^{[报 10]}。

1992年12月1日，TBM北宜1号在雪山隧道导坑启用^{[报 11][报 12]}。TBM须从头城镇的导坑东口进入开挖，是因隧道设计西高东低，碎石沿下坡送出坑道可省油料损耗，及废水从东口流出而不污染西端的翡翠水库集水区^{[报 11]}。依照原先计画，导坑东口1000公尺及西口150公尺采用传统钻炸法施工，仅有中间11.8公里以TBM开挖^{[报 13]}。西口150公尺的用途是作为TBM贯穿后拆卸机器^{[期 2][报 14]}。配合导坑TBM所用的环片是有钢筋支架的预铸混凝土，长4.8公尺、宽1.5公尺、厚20公分，重约6公吨，由6片环片组成圆筒状作为隧道支撑，每平方公分可承受352公斤的压力^{[报 15]}。

TBM北宜1号环片组装机

雪山隧道是当时台湾隧道中地质变异性最大的，而北二高福德、木栅等隧道只遇到2种不同地质^{[报 16]}。隧道自东朝西依序经过干沟层、金盈断层、四棱砂岩层（上新、巴陵、石牌断层）、干沟层、大桶山层、粗窟层、石槽断层、妈岗层、粗窟层^{[期 1][期 2][报 11]}。TBM北宜1号先穿过破碎的干沟层地质期间，因硬页岩岩屑会瞬间掉落，发生5次抽坍^{[期 2]}。抽坍原因之一是施工人员没有及时对岩壁顶上环片立即再回填石头，以撑紧环片与壁身^{[报 6]}。1993年除夕夜发生第1次受困，以92天救出^{[报 17]}。但干沟层因储水性不佳，地下水量少，这几次受困时间相较第9、10次短^{[报 18]}。6、7次则进入金盈断层^{[期 2]}。

导坑TBM前8次停机时间^{[期 2]}

次序	年份	月日	次序	年份	月日
1	1993年	1月22日到4月24日	2	1993年	5月2日到7月15日
3	1993年	8月29日到10月4日	4	1993年	10月22日到12月20日
5	1993年	2月22日到4月7日	6	1994年	5月25日到6月30日
7	1994年	7月10日到9月20日	8	1994年	11月7日到12月23日

多次抽坍

TBM北宜1号碴料输送带与前进探查孔钻机

上新断层到石牌断层之间，除四棱砂岩层本身就具有较好的储水性，因距离地表深度愈来愈大，产生强大的地下水压^{[报 18]}。当地再因菲律宾海板块隐没到欧亚大陆板块底下，地层不会挤压，反而会伸张而使裂隙张开，更易蓄水^{[报 19]}。

1995年2月18日，TBM北宜1号前进990公尺，发生第9次抽坍^{[报 13]}。受限于台湾之前没有TBM的经验，TBM北宜1号进口时，机头原未附可预钻20到30公尺深的取心钻机，导致难以知道前面地质^{[报 6]}。虽先后装设Longyear LM-22、Atlas Copco 1238、Diamec 262钻机，但撑脚盾的偏角6°太小，经常卡钻，故此台TBM始终无法作有效的取心钻探、灌浆处理^{[期 2]}。国工局三区处工程师黄凤冈对此TBM的感想是“感觉就好像看著一个不成材的孩子”^{[报 17]}。当天，涌水从TBM机头涌入，连同与细渣料瞬间灌入伸缩盾区，淹没3部主驱动马达^{[报 9]}。此次造成地下水位高程由360公尺降低至约345公尺，直到该年9月导坑灌浆止水施工完毕，地下水位才缓慢恢复^{[报 11]}。合约规定出水量大于每秒35公升时立即停工，以策安全^{[报 20]}。

为拯救被埋的北宜1号，荣工处职员张震华、沈荣福等技师研讨后，决定从北宜1号旁边挖掘6个坑道^{[报 9]}。10月29日，TBM北宜1号除去机头土方及岩块，测试后依然可运作^{[报 14]}。12月5日恢复运作，至15日之间再挺进30公尺^{[报 20][报 13]}。12月20日，交通部长刘兆玄、立委陈定南视察雪山隧道导坑时，导坑完成1542公尺^{[报 13]}。

长期受困

TBM北宜1号出碴台车轨道

1996年2月5日，TBM北宜1号前进至1602公尺处，在巴陵断层发生第10次抽坍，每秒涌水量高达140公升，大量砂土随水冲击，机身再度受困^{[报 21]}。为预防地下水，施工单位在TBM钻掘前会先以钻探机先钻30公尺，以3点取样来掌握作业环境，但因面积小就没打到水脉的可能^{[报 22]}。5月2日，民众向监委李伸一陈情，指责国工局无法完全掌沿线地质情况，执意购买TBM，造成特定厂商得利，工程却严重延误，希望监院加以调查了解当中是否有官商勾结^{[报 23]}。4日，面对立院罗福助、陈清宝、林建荣、杨吉雄等人到工地关切，国工局局长郑文隆解释，本局率先采用TBM是前后16次邀请国内外工程专家联合会诊结果，应该是最好的选择，只是当初2月的涌水无法事前查到^{[报 24]}。7月17日，国工局局长郑文隆表示荣工处可能暂时放弃TBM，改以传统方法挖隧道^{[报 25]}。导坑改自2号竖井下方300公尺处，往西方向以人工钻炸法施工^{[报 26]}。

原先评估雪山隧道采用TBM施工，若地质条件适当，且有熟练的操作手，应可在4年内贯通^{[报 27]}。1997年1月29日，针对TBM北宜1号已近1年犹未脱困，荣工处处长曾元一说，导坑的出水量远超出规范规定极限每秒35公升的3至4倍，且自1995年2月以来出水量毫无减少迹象，需使用价格超出合约规定数10倍的速凝剂，同时花费脱困TBM及地质处理的庞大费用，连保险公司也都已拒绝给予承保^{[报 28]}。2月22日，顾问群建议暂以传统的钻炸法绕行，以抢救TBM^{[报 29]}。3月30日，国道新建工程局局长郑文隆宣布，荣工处将开挖240公尺长的绕行顺道，因其中50公尺需经过大量涌水的地质，工程需再增新台币4亿8300万元^{[报 30]}。施工单位并且在导坑旁另外开挖地质研究坑，施工同时进行研究地质钻探，以免施工中途再度发生大量水含层而重蹈覆辙^{[报 31]}。1998年3月5日，导坑启用日本引进的水平长距离钻机，以侦查高压水层^{[报 32]}。

掘出机体

TBM北宜1号钻机油动力单元

自1997年12月16日主坑严重崩塌后，3部TBM全都深陷坑内，评估至少要再上20个月的工期脱困^{[报 33]}。地方还传言TBM开挖弄伤在雪山山脉修练的母龙，才会引发大量涌水，破解之道就是需要2位生肖属龙、1位属虎的地方人士到隧道口祭拜请出龙群才可^{[报 34]}。

1999年1月7日，交通部政务次长陈世圯评估TBM在泥渣中受困多时，即使泥渣清除干净、花费钜资修理，可能也修不好^{[报 35]}。3月23日，属虎的立委卢逸峰在前县议员吴文发的引介下去隧道口祭拜^{[报 34]}。4月6日，施工单位宣布西行线TBM无法修复^{[报 36]}。7月31日，TBM北宜1号终于挖出^{[报 37]}。工程单位举行祭拜仪式后，再度启动^{[报 21]}。

通过砂岩

TBM北宜1号集尘设备

厂商事前宣称，即使困难地质，TBM北宜1号仍每月可掘进250到300公尺^{[期 2]}。1999年8月9日至15日，此TBM仅推进10.8公尺^{[报 37]}。在四棱砂岩层期间，TBM的削刀1小时就需更换^{[报 19]}。施工单位委托三隆齿轮公司研发应付四菱砂岩的TBM刀具，以降低成本^{[报 38]}。

至2000年3月19日，导坑累计开挖2463.5公尺^{[报 39]}。3月31日，2483.4公尺^{[报 40]}。10月13日，总统陈水扁至导坑观看运作，并建议坪林隧道应改名“雪山隧道”^{[报 41]}。

2001年8月25日，因涌水量增，TBM北宜1号停机，钻设排水孔等，至11月7日再次动工^{[期 2]}。

2002年8月24日清晨3点半，雪山隧道施工单位察觉TBM北宜1号突然不再剧烈震动、掘进变快，且后端输送出来的岩石破片由灰白色转灰黑色，代表通过四棱砂岩层，众人欢声雷动^{[报 42]}。11月8日，因TBM之前在四棱砂岩磨损严重，停机更换组件80馀天^{[期 2]}。

达成任务

TBM北宜1号支援系统末段

2003年1月27日，TBM北宜1号恢复开挖^{[报 43]}。四棱砂岩层以西的干沟层、大桶山层，盘岩相当良好，连灌浆都不必^{[期 2]}。3月到5月时，掘进大幅加快，3月就达313公尺、4月360公尺、5月401公尺^{[报 44]}。5月31日，距目标2号竖井下方已剩750.8公尺^{[报 45]}。

隧道需通过的倒吊子地区，为水质集中的向斜轴部^{[报 11]}。6月8日，遇上15公尺宽的断层剪裂带^{[报 46]}。此为土壤松软的含泥夹层，发生落磐将TBM掩没^{[报 47]}。7月25日发生TBM首次死亡事故^{[报 48]}，荣工处人员黄教达遭夹挤身亡^{[报 49]}，当时平时负责巡查的他不知何故站在规定不能站人的TBM支援系统上^{[报 48]}。9月18日复工^{[报 46]}。

2003年10月19日中午12点半，TBM北宜1号在2号竖井下方深约300公尺处达成贯穿任务，由陈水扁总统主持典礼^{[报 26]}。

保留纪念

国5头城段与台9线道交会TBM公园入口

作曲家颜名秀为纪念雪山隧道所写的交响乐《凿贯》，首段就各种鼓、铜管模拟TBM，最末以小提琴长音代表隧道开通当下的微光乍现，以木管由弱渐强表现随洞增大不断涌入的光线^{[报 50]}。之后TBM北宜1号先拆解成6部分，以再重组^{[报 51]}。东行线TBM仅剩大转盘状切削头^{[报 51]}。

原先国工局的计画是施工完毕后，TBM北宜1号可用在水力发电厂施工上^{[报 10]}。2004年1月2日，宜兰县文化局长陈登钦表示，已向国工局争取TBM北宜1号作工程文物，将选择在宜兰运动公园或北宜公路旁等适当地点设置与展出^{[报 52]}。2006年6月12日，北宜高通车促进会财务长张汉仪建议将TBM放于头城兰阳博物馆^{[报 53]}。2007年6月上旬，该TBM暂放头城镇二城里国道5号头城高架桥时，遭陈姓惯窃拆取零件与铜线^{[报 54]}。2014年4月，宜兰绿色博览会期间，展示TBM北宜1号其中80公尺^{[报 55]}。该年9月1日，再置放回国道5号高架桥下^{[报 56]}。

在艺术家黄铭哲领衔的“平安回家．十全十美”公共艺术展下，TBM北宜1号由建筑家罗万照在国道5号与台9线交会的高架桥下重新组装TBM成公共艺术品《平安回家》^{[报 57]}。2020年9月23日，交通部长林佳龙主持揭幕^{[报 3]}。2024年11月5日，中华民国文化部公布第9届公共艺术奖获奖名单，包含《平安回家》的“国道5号宜兰段公共艺术设置计画”获评审特别奖^{[报 58]}。