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TBM北宜1號
臺灣最早使用的全斷面隧道鑽掘機 来自维基百科，自由的百科全书
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TBM北宜1號，為臺灣最早使用的全斷面隧道鑽掘機（TBM），1992年作為挖掘雪山隧道導坑之用，1996年受困直到1999年再度啟動，2003年達成貫通目標，為3台雪山隧道TBM唯一尚存者，今置於宜蘭縣頭城鎮二城里國道5號高架橋下方作為紀念。
規格
TBM北宜1號為美國Robbins公司製[期 1][報 1]，雙盾身型[期 1]，全長188.33公尺[報 2]，總重逾720噸[期 1]，直徑4.819公尺[報 2]，裝設34具削刀[報 3]、72座驅動馬達[報 4]。前盾47.58公尺、主機長10.833公尺、撐腳盾47.39公尺、盾尾外徑47.2公尺[報 1]。撐腳盾周圍共佈置16孔80mm∮之導孔，可作為鑽探兼具灌漿之用[期 2]。
歷史
TBM北宜1號是交通部臺灣區國道新建工程局（國工局）透過中央信託局採購[報 5]，造價新台幣3.2億元[報 2]，規格為榮民工程公司（榮工處）所開[報 6]。購買目的是國工局爲讓承包雪山隧道的榮工處在法商SOGEA公司操作期間學習工法，以利後來操作另外2台大型TBM以挖掘主坑[報 6]。合約規定TBM必須由參與過英法海底隧道的技術人員操作[報 7]。這些外國技師分三班，並配合後方一組人員安裝環片等工作，每人月薪新台幣60到70萬元[報 8]。據榮工處員工張震華回憶，他當時有被選派到美國接受TBM受訓2個月，但廠商有所保留，沒學到操作和維修[報 9]。原先國工局計畫是合約須規定實施混合編組，以確實讓此種開採技術在臺灣順利施行甚至生根[報 10]。
1992年12月1日，TBM北宜1號在雪山隧道導坑啟用[報 11][報 12]。TBM須從頭城鎮的導坑東口進入開挖，是因隧道設計西高東低，碎石沿下坡送出坑道可省油料損耗，及廢水從東口流出而不污染西端的翡翠水庫集水區[報 11]。依照原先計畫，導坑東口1000公尺及西口150公尺採用傳統鉆炸法施工，僅有中間11.8公里以TBM開挖[報 13]。西口150公尺的用途是作為TBM貫穿後拆卸機器[期 2][報 14]。配合導坑TBM所用的環片是有鋼筋支架的預鑄混凝土，長4.8公尺、寬1.5公尺、厚20公分，重約6公噸，由6片環片組成圓筒狀作為隧道支撐，每平方公分可承受352公斤的壓力[報 15]。
雪山隧道是當時臺灣隧道中地質變異性最大的，而北二高福德、木柵等隧道只遇到2種不同地質[報 16]。隧道自東朝西依序經過乾溝層、金盈斷層、四稜砂岩層（上新、巴陵、石牌斷層）、乾溝層、大桶山層、粗窟層、石槽斷層、媽崗層、粗窟層[期 1][期 2][報 11]。TBM北宜1號先穿過破碎的乾溝層地質期間，因硬頁岩岩屑會瞬間掉落，發生5次抽坍[期 2]。抽坍原因之一是施工人員沒有及時對岩壁頂上環片立即再回填石頭，以撐緊環片與壁身[報 6]。1993年除夕夜發生第1次受困，以92天救出[報 17]。但乾溝層因儲水性不佳，地下水量少，這幾次受困時間相較第9、10次短[報 18]。6、7次則進入金盈斷層[期 2]。
上新斷層到石牌斷層之間，除四稜砂岩層本身就具有較好的儲水性，因距離地表深度愈來愈大，產生強大的地下水壓[報 18]。當地再因菲律賓海板塊隱沒到歐亞大陸板塊底下，地層不會擠壓，反而會伸張而使裂隙張開，更易蓄水[報 19]。
1995年2月18日，TBM北宜1號前進990公尺，發生第9次抽坍[報 13]。受限於臺灣之前沒有TBM的經驗，TBM北宜1號進口時，機頭原未附可預鑽20到30公尺深的取心鑽機，導致難以知道前面地質[報 6]。雖先後裝設Longyear LM-22、Atlas Copco 1238、Diamec 262鑽機，但撐腳盾的偏角6°太小，經常卡鑽，故此臺TBM始終無法作有效的取心鑽探、灌漿處理[期 2]。國工局三區處工程師黃鳳岡對此TBM的感想是「感覺就好像看著一個不成材的孩子」[報 17]。當天，湧水從TBM機頭湧入，連同與細渣料瞬間灌入伸縮盾區，淹沒3部主驅動馬達[報 9]。此次造成地下水位高程由360公尺降低至約345公尺，直到該年9月導坑灌漿止水施工完畢，地下水位才緩慢恢復[報 11]。合約規定出水量大於每秒35公升時立即停工，以策安全[報 20]。
為拯救被埋的北宜1號，榮工處職員張震華、沈榮福等技師研討後，決定從北宜1號旁邊挖掘6個坑道[報 9]。10月29日，TBM北宜1號除去機頭土方及岩塊，測試後依然可運作[報 14]。12月5日恢復運作，至15日之間再挺進30公尺[報 20][報 13]。12月20日，交通部長劉兆玄、立委陳定南視察雪山隧道導坑時，導坑完成1542公尺[報 13]。
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1996年2月5日，TBM北宜1號前進至1602公尺處，在巴陵斷層發生第10次抽坍，每秒湧水量高達140公升，大量砂土隨水沖擊，機身再度受困[報 21]。為預防地下水，施工單位在TBM鑽掘前會先以鑽探機先鑽30公尺，以3點取樣來掌握作業環境，但因面積小就沒打到水脈的可能[報 22]。5月2日，民眾向監委李伸一陳情，指責國工局無法完全掌沿線地質情況，執意購買TBM，造成特定廠商得利，工程卻嚴重延誤，希望監院加以調查了解當中是否有官商勾結[報 23]。4日，面對立院羅福助、陳清寶、林建榮、楊吉雄等人到工地關切，國工局局長鄭文隆解釋，本局率先採用TBM是前後16次邀請國內外工程專家聯合會診結果，應該是最好的選擇，只是當初2月的湧水無法事前查到[報 24]。7月17日，國工局局長鄭文隆表示榮工處可能暫時放棄TBM，改以傳統方法挖隧道[報 25]。導坑改自2號豎井下方300公尺處，往西方向以人工鑽炸法施工[報 26]。
原先評估雪山隧道採用TBM施工，若地質條件適當，且有熟練的操作手，應可在4年內貫通[報 27]。1997年1月29日，針對TBM北宜1號已近1年猶未脫困，榮工處處長曾元一說，導坑的出水量遠超出規範規定極限每秒35公升的3至4倍，且自1995年2月以來出水量毫無減少跡象，需使用價格超出合約規定數10倍的速凝劑，同時花費脫困TBM及地質處理的龐大費用，連保險公司也都已拒絕給予承保[報 28]。2月22日，顧問群建議暫以傳統的鑽炸法繞行，以搶救TBM[報 29]。3月30日，國道新建工程局局長鄭文隆宣布，榮工處將開挖240公尺長的繞行順道，因其中50公尺需經過大量湧水的地質，工程需再增新台幣4億8300萬元[報 30]。施工單位並且在導坑旁另外開挖地質研究坑，施工同時進行研究地質鑽探，以免施工中途再度發生大量水含層而重蹈覆轍[報 31]。1998年3月5日，導坑啟用日本引進的水平長距離鑽機，以偵查高壓水層[報 32]。
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自1997年12月16日主坑嚴重崩塌後，3部TBM全都深陷坑內，評估至少要再上20個月的工期脫困[報 33]。地方還傳言TBM開挖弄傷在雪山山脈修練的母龍，才會引發大量湧水，破解之道就是需要2位生肖屬龍、1位屬虎的地方人士到隧道口祭拜請出龍群才可[報 34]。
1999年1月7日，交通部政務次長陳世圯評估TBM在泥渣中受困多時，即使泥渣清除乾淨、花費鉅資修理，可能也修不好[報 35]。3月23日，屬虎的立委盧逸峰在前縣議員吳文發的引介下去隧道口祭拜[報 34]。4月6日，施工單位宣布西行線TBM無法修復[報 36]。7月31日，TBM北宜1號終於挖出[報 37]。工程單位舉行祭拜儀式後，再度啟動[報 21]。
廠商事前宣稱，即使困難地質，TBM北宜1號仍每月可掘進250到300公尺[期 2]。1999年8月9日至15日，此TBM僅推進10.8公尺[報 37]。在四稜砂岩層期間，TBM的削刀1小時就需更換[報 19]。施工單位委託三隆齒輪公司研發應付四菱砂岩的TBM刀具，以降低成本[報 38]。
至2000年3月19日，導坑累計開挖2463.5公尺[報 39]。3月31日，2483.4公尺[報 40]。10月13日，總統陳水扁至導坑觀看運作，並建議坪林隧道應改名「雪山隧道」[報 41]。
2001年8月25日，因湧水量增，TBM北宜1號停機，鑽設排水孔等，至11月7日再次動工[期 2]。
2002年8月24日清晨3點半，雪山隧道施工單位察覺TBM北宜1號突然不再劇烈震動、掘進變快，且後端輸送出來的岩石破片由灰白色轉灰黑色，代表通過四稜砂岩層，眾人歡聲雷動[報 42]。11月8日，因TBM之前在四稜砂岩磨損嚴重，停機更換組件80餘天[期 2]。
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2003年1月27日，TBM北宜1號恢復開挖[報 43]。四稜砂岩層以西的乾溝層、大桶山層，盤岩相當良好，連灌漿都不必[期 2]。3月到5月時，掘進大幅加快，3月就達313公尺、4月360公尺、5月401公尺[報 44]。5月31日，距目標2號豎井下方已剩750.8公尺[報 45]。
隧道需通過的倒吊子地區，為水質集中的向斜軸部[報 11]。6月8日，遇上15公尺寬的斷層剪裂帶[報 46]。此為土壤鬆軟的含泥夾層，發生落磐將TBM掩沒[報 47]。7月25日發生TBM首次死亡事故[報 48]，榮工處人員黃教達遭夾擠身亡[報 49]，當時平時負責巡查的他不知何故站在規定不能站人的TBM支援系統上[報 48]。9月18日復工[報 46]。
2003年10月19日中午12點半，TBM北宜1號在2號豎井下方深約300公尺處達成貫穿任務，由陳水扁總統主持典禮[報 26]。
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作曲家顏名秀為紀念雪山隧道所寫的交響樂《鑿貫》，首段就各種鼓、銅管模擬TBM，最末以小提琴長音代表隧道開通當下的微光乍現，以木管由弱漸強表現隨洞增大不斷湧入的光線[報 50]。之後TBM北宜1號先拆解成6部分，以再重組[報 51]。東行線TBM僅剩大轉盤狀切削頭[報 51]。
原先國工局的計畫是施工完畢後，TBM北宜1號可用在水力發電廠施工上[報 10]。2004年1月2日，宜蘭縣文化局長陳登欽表示，已向國工局爭取TBM北宜1號作工程文物，將選擇在宜蘭運動公園或北宜公路旁等適當地點設置與展出[報 52]。2006年6月12日，北宜高通車促進會財務長張漢儀建議將TBM放於頭城蘭陽博物館[報 53]。2007年6月上旬，該TBM暫放頭城鎮二城里國道5號頭城高架橋時，遭陳姓慣竊拆取零件與銅線[報 54]。2014年4月，宜蘭綠色博覽會期間，展示TBM北宜1號其中80公尺[報 55]。該年9月1日，再置放回國道5號高架橋下[報 56]。
在藝術家黃銘哲領銜的「平安回家．十全十美」公共藝術展下，TBM北宜1號由建築家羅萬照在國道5號與台9線交會的高架橋下重新組裝TBM成公共藝術品《平安回家》[報 57]。2020年9月23日，交通部長林佳龍主持揭幕[報 3]。2024年11月5日，中華民國文化部公布第9屆公共藝術獎獲獎名單，包含《平安回家》的「國道5號宜蘭段公共藝術設置計畫」獲評審特別獎[報 58]。
參考文獻
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