高施工難度的雪山隧道

雪山隧道是目前躉界上排名第2 長的雙孔公路隧
道，曾被視為不可能完成的工程。施工團隊引進
了先進的地質調查技術、開挖機具、和地盤改良
工法，也採用多種機電交控設備，提供安全便利
的行車環境，大幅改善東西迫之逞的交通。


文:蔡茂生


雪山隧道

臺灣地形受中央山脈阻隔，東西部之間的交通極為困難。台北宜蘭之間早年闢設淡
蘭古道等步道，後來陸續興建北宜公路（臺九線）、濱海公路（臺二線）、北迴鐵路等。
唯因受限於地形，安全性較差，行車時間長達 2 ~ 3 小時。交通不便影響東部地區發展，
因此有興建快速公路穿越山區的提議。自民國 72 年起，歷經多年的調查、研究及規劃設
計，國道五號北宜高速公路於民國 81 年開工，分段完成開放通車，雪山隧道是最後完成
的路段。

雪山隧道自臺北縣坪林鄉至宜蘭縣頭城鎮，全長約 12.9 公里，是雙孔隧道，兩隧道中心
相距 60 公尺。由頭城往坪林方向以 1.25％ 的坡度爬升，行車淨高 4.6 公尺，路面全寬
是 7.6 公尺。

隧道直徑 11.8 公尺，以鑽掘機（ Tunnel Boring Machine, TBM）開挖後，組裝預鑄環片
，形成圓形斷面。若以鑽炸法施工時，則開挖斷面是馬蹄形，以噴凝土、岩釘、鋼支保等
支撐，隧道內側再澆置混凝土（部分以鋼筋補強）。

兩隧道中間設有直徑 4.8 公尺的導坑，施工期間提供地質調查、排水、灌漿等作業需要，
營運時供作維修及救援車輛的備用通路。

主坑每 350 公尺設有人行聯絡隧道（共 28 條），每 1,400 公尺設有車行聯絡隧道（共
8 條），以供事故時人員逃生和車輛疏散。車行聯絡隧道前，設置緊急停車彎，供故障車
輛臨時停車和大型車輛迴轉以進入聯絡隧道。

兩隧道設有 3 組通風豎井（每組進氣井與出氣井各一），深度 247 ~ 501 公尺，內徑 6
公尺，豎井底部設置機房。因兩隧道行車分別是爬坡與降坡，車輛排煙量差異甚大，所以
在兩通風豎井之間設置中繼站，使兩隧道空氣得以流通，以調和空氣品質。

地質調查

臺灣位處歐亞大陸板塊和菲律賓海板塊衝撞處，東北方又有沖繩海槽的作用，因而北部山
區地層構造複雜，斷層與褶皺帶眾多。又因雨量豐沛，大量地下水蓄積於破碎地層，更增
隧道施工的難度。雪山隧道穿越臺灣西部麓山帶地質區和雪山山脈地質區，沿線地質由西
口的第三紀中新世，向東口方向漸變為較古老的第三紀始新世，分別是枋腳層、媽岡層、
大桶山層、乾溝層及四稜砂岩。

區域內的主要斷層包括石槽斷層、石牌斷層北支、石牌斷層南支、大金面斷層及金盈斷層
，多分布在隧道線的南端。褶皺構造共 11 條，除鶯仔瀨向斜和倒吊子向斜兩主要褶皺外
，其餘 9 條次要褶皺延伸較短。

為了了解隧道沿線地質構造，自規畫設計至施工各階段分別進行多項地質調查工作，包括
航照判釋、野外調查、鑽探、震測、槽溝及橫坑開挖、現地應力量測、地電阻量測、透地
雷達和隧道內震波探測等，耗費近 2 億元，完成報告約 125 冊。


雪山隧道的施工

隧道工程：近三分之二的雪山隧道位於大臺北水源保護區，須儘量減低對環境的影響。又
因地形限制，除南北兩端洞口外，須先開鑿 1 公里以上的隧道才能進入施工。考量降低勞
工需求、提升國內隧道技術等因素，顧問公司建議引進鑽掘機（TBM）工法。

1856 年威森（Charles Wilson）發明 TBM，經過約百年的改進，技術漸趨成熟。自 1951
年起，美國、歐洲、日本等地逐漸運用於引排水、鐵公路等隧道工程。

英法海峽隧道的海底段約 22 公里，以 TBM（主隧道直徑 8.76 公尺、服務隧道 4.8 公尺
）分別自兩端施工，而於海底接合，在 1991 年貫通。哥達隧道（Gotthard Tunnel）分別
有鐵路和公路，隧道長度超過 17 公里，也採 TBM 施工。目前世界上最大的 TBM 是 2005
年西班牙馬德里公路隧道採用的兩臺，直徑達 15 公尺。截至目前為止，國內陸續有雪山
隧道、士林水力發電工程頭水隧道、新武界引水隧道、和平溪碧海水力發電頭水隧道等工
程採用。

TBM 有兩種類型。用於岩盤較完整的，多採用無鋼殼的機身，以「撐座」頂撐岩盤壁，以
「推進千斤頂」把機頭頂入地層，掘削前進開挖，稱為「開放型」或「撐座式」TBM。地層
較破碎的，機身設有鋼殼保護，稱為「盾構式」TBM，並配合採用 RC 或鋼製環片支撐隧道
。為同時推進和組裝環片而設置兩節鋼殼的，稱為「雙盾式」TBM，雪山隧道導坑與主坑都
採用這一型式。

因為 TBM 設計、製造和運輸耗時約需兩年，期間自頭城端，先行以鑽炸法施工。遺憾的是
，一開挖就面對極端破碎地層的挑戰，包括斷層、剪裂帶、湧水等，致使隧道崩坍，TBM
多次被夾埋，必須開挖迂迴導坑脫困。其中一次巨大崩坍甚至把北上線主坑 TBM 壓毀，進
度嚴重遲緩，數度幾告停擺。

為減低被夾埋事故，在地層較破碎段，先在 TBM 前方開挖先進頂導坑，再以 TBM 開挖下
半斷面，稱為「混合工法」。另為加速完成隧道開挖，必須設法增闢工作面，因此利用聯
絡隧道和二號豎井加開工作面，最高曾達 20 餘處。在破碎地層和高湧水區段採行灌漿及
排水措施，以使開挖工作得以順利進行。

豎井工程：為通風需要，須自地面開挖連通隧道的垂直豎井，每處豎井由兩口直徑 6 公尺
、相距 50 公尺的進氣井及排氣井構成，深度 238 ~ 501 公尺。施工方法有自地面逐階往
下開挖的「降挖工法」；或先自地面以鑽機鑽設導孔貫穿隧道後，再自隧道內換裝擴挖頭
自隧道向地面擴挖，最後再以鑽炸法自地面向下開挖完成，稱為「昇井工法」。

里程辨識系統：兩隧道壁面每1公里設置里程辨識系統，分別以漢民族及原住民編織圖案構
成「時光拼織 12.9」（隧道長 12.9公里），象徵隧道開鑿如同織布的一針一線般緊密又
謹慎。圖案的使用也可舒緩用路人單調枯燥的心情。


機電及交控設施

電力系統：在隧道兩端分別設置變電站，採雙迴路供電，並各配置兩臺 4,160 伏、2,000
千瓦並聯的發電機組。另設有不斷電電源供應設備，可供緊急用電15分鐘。

隧道照明：隧道照明共分 5 區段，依交通量、天氣、晝夜調整。主隧道照明採用 40 瓦
× 2 日光燈，在洞口段輔以高壓鈉氣燈以加強照明。步道上每隔 50 公尺設置1個逃生指
示燈，在發生火警時點亮，導引用路人逃生。

通風系統：雪山隧道採用加強縱流式通風系統，隧道上方共裝設 112 臺噴流式風機。通風
豎井、中繼站、隧道洞口等處機房裝設軸流式送風機共 44 具，依據天候、車流、空氣品
質、能見度等設定多種運轉模式。

消防系統：雪山隧道設有火警受信總機、偵煙式火警探測器、差動式銅管、火警綜合盤等
火警偵測系統，沿線每隔 50 公尺設置一個消防栓箱。

交控系統：雪山隧道設有行車狀況的監測設備，利用標誌、號誌、通訊和廣播、資訊看板
等提供用路人交通資訊和採行必要的管制措施。

歷經多年的艱辛奮鬥，北宜高速公路雪山隧道在 95 年 6 月 16 日正式開放通車。通車以
來，便捷的行車路徑導致大輛的車流，對東部地區的發展提供莫大的助益。在此把這項重
大工程的相關內容做一彙整，提供國內外關注人士參考。


以上資料來源:http://www.nsc.gov.tw/files/popsc/2007_71/66-71.pdf
《科學發展》2007年5月，413期，66 ~ 71頁(pdf檔)


雪山隧道之最紀實：

--雪山隧道全長12.9公里；公路隧道世界排名第四；亞洲第一！
--雪山隧道一號豎井深達512公尺，超過台北101大樓高度！
--雪山隧道所開挖出來的土石體積高達509萬立方公尺，
是埃及古夫金字塔的2倍、5座中正紀念堂！
--雪山隧道地所使用的混凝土足夠建造7個台北101大樓
--雪山隧道交控及機電系統所佈設之電纜線可環台灣2大圈！



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