作者

蘇鼎鈞

摘要

檢測和監測與工程界之關係是十分密切的，不僅是在土木工程方面之使用，尤其是在大地工程界之應用更是普遍，然而，它是否已經發揮其最大功效？ 則仍有值得探討之空間。有人說，沒有監測，就如同工程失去耳目，耳不聰，目不明，工程的危險性便會大幅提高；但是，如果大家不去重視，空有數據卻形同虛設的監測儀器，又何嘗不是另一種資源的浪費呢？而失真的監測結果，更是會導致錯誤的研判，進而造成更大的施工風險。所以，如何善加利用所獲得之檢、監測資料，掌握最關鍵且最即時的資訊，來協助工程之順利完工，應該是專業的地工人責無旁貸的責任了。
當吾等自許為大地醫生之同時，無可避免的，需要透過一些可靠的監測儀器，來了解大地和工程間之相互關係和問題，因此，自動化檢監測儀器便宛如我們的健康檢查儀器，可以隨時告訴我們，在大地中許許多多不為人知之秘密。然而在工程推展之現況中，當土建工程之監測費用，因業界競價的關係而逐年降低時，原本監測廠商應有之合理利潤，已非早期之盛況時可以比擬的，甚至在過份偏低之價格下，許許多多之地工人也不免懷疑監測儀器量測結果的可靠性，或有安裝不善者、或有量測不實者、或有儀器未定期校驗、或有量測結果不合理者、甚至或有偽造數據者等，林林總總諸多的傳聞，更加添大家對它的不信任感。但是，人總不能因嚥廢食，工程更不能因不確定的擔心而停擺，反而是需要更多正面之思考，投入更多的時間、精力和努力，期將所有可能之風險降低至最低。
自動化監測之所以因運而生，除了可以在第一時間提供最即時之資訊外，亦可大幅降低因人為的操作所產生之誤差；雖然，它的資訊是否是最正確的仍見仁見智，眾說紛紜，若再考量到儀器本身之精度、靈敏度、傳輸線之線路、電壓是否穩定…...等，爭議的結果恐怕是莫衷一是。但話雖如此，自動化檢監測系統仍舊有其正面之意義。無可否認的，它在一開始的建置費用是較一般傳統的監測儀器為高，但其優點是可以在最短的時間內提供預警的資訊，讓地工人爭取更多的時間進行緊急應變措施，降低災害可能發生之風險，此外，亦可比對檢測人工監測之結果，總體而言，吾人以為其利多於弊，是值得地工界進一步推廣應用的。故此，本次特別邀請曾參與自動化檢監測儀器設計和應用之地工界朋友，分享他們在不同土建工程之實際應用案例，以及在過程中所獲得之寶貴經驗和心得。
臺北和高雄捷運工程目前已有多個施工標曾經採用自動化監測系統，特別是穿越營運中之捷運、臺鐵、高鐵等工程，自動化監測更是必備之監測儀器。最近幾年，臺北市政府捷運工程局更是要求在每一個地下車站站體開挖時，均須配置一組自動化監測斷面，以便在施工期間提供最即時且完整之監測資訊，監測費用雖然因此增加，但和整體之工程費比較仍屬九牛一毛，而其效益和貢獻，是應給予掌聲肯定的；另營運中潛盾隧道結構之自動化檢測，已是捷運公司定期維護管理項目中之一環，相關資訊十分寶貴且正逐年累積中，值得一窺究竟；而為探討地震對營運中捷運車站之影響，陸續設置之地震即時監測系統，其整合和運作情形，以及後續之監測結果，均適合介紹給地工界的朋友分享。

作者

林榮渠

摘要

承蒙地工技術研究發展基金會邀請撰寫本期地工技術雜誌之贈言，實感榮幸。地工技術雜誌創刊30年來致力提供產學業界各項知識經驗與技術發展資訊，成為推動大地工程技術發展的核心力量。觀從台電的德基、曾文、翡翠等重要水庫， 到各重大公共工程，包括都市土木監測、油槽安全監測、交
通建設監測、港灣工程、地震工程建設等，我們有幸參與其中，與各位先進一同為大地工程貢獻心力。
有關大地工程技術的領域中，「監測」扮演著重要角色，是綜合土木、機械、電子、通訊及軟體…等多項不同專業；隨著科技進步，大地監測工程更需不斷更新並提升其技術。透過本期「監測系統自動化」的主題內容與讀者多方探討各項科技與自動化監測之議題與案例分享。
大地工程技術已有悠久歷史，其中大地工程安全監測系統的目的是要即時了解並掌握大地安全狀況的細微變化，並提供預警防災功能。安全監測的模式從最早用手一筆一筆抄寫演變至用測讀器記錄的人工量測方式，需投入大量人力與時間取得量測數據與判斷分析。然各項建設規模有越來越大型化、複雜化之趨勢，傳統方法已面臨處理困難，且監測需求量大幅增加也使監測效率與品質低落；唯有善用科技，導入適合的自動化系統，才能符合未來大地工程技術發展需求。拜科技進步所賜，我們可以搭配各項現代化電子產品及無線網路，在幾分鐘內獲得幾百筆的資料、曲線圖形，在同一時間，全世界各地都可以『即時』、『同步』獲得相同資訊，想必最早發明監測儀器的人所無法想像的。自動化系統有助於技術水準之普及性和施工管理之品質改善，進而大量使用在交通、橋梁、水庫及邊坡的安全監測系統內，是必然的趨勢。
臺灣地理環境特殊， 經常受到颱風與地震等天然災害之威脅，且地處大陸板塊和海洋板塊的聚合地帶，板塊接觸碰撞的影響，使其在地質與地形上深具多樣性，所以大地工程監測技術備受挑戰，但也造就我們能有更多實地經驗及技術產品驗證機會，藉以不斷精進與發展更高品質與效能的產品與技
術，以期達到協助人類了解所居住及生活的環境，並提昇安全與品質。面對極端氣候與環境變遷， 大地工程安全監測技術也需有所因應，除了善用科技工具來整合各項專業技術以達成全面且即時的安全監控外，可透過築巢引鳳的模式，建立協作平台促進產學研多方合作，研發設計並製造各式無線、光纖….等科技儀器設備，進一步能將台灣大地工程安全監測系統推展至國際產業界所應用並促進國際合作與發展。同時，正確的監測數據分析亦有賴於能精準量測的儀器設備，所以儀器需經過國家級校驗實驗室的檢驗與校正，以符合國內外對於計量品質的嚴格要求與共識。
大地工程監測為國內大地工程發展過程中極重要的一環，需要感測監控技術予以驗證工程設計的正確性與監控施工的安全性；大地工程監測同時為大地工程施工的觸感神經系統，倘若沒有監測系統，許多大地工程恐將遭受失敗之命運。這是大地工程從業人員都認知之事實。透過專家、業者先進，交流整合專業技術， 在大地工程執行中最需要、最適切的時刻進行監測，並將監測結果以最真實的方式呈現。此外，除了善加運用自動化系統之外，提醒監測人員務必定時到現場觀察現地表徵是否符合自動化系統的監測數據，進行驗證，並非一味依賴數據而忘記安全監測工作的初衷，如同醫生使用最先進的精密儀器為病患檢查外，也需實際觀察病患與問診，才能獲得完整的資訊而做出最正確的診斷與治療，這是大地監測從業者最基本的，也是最專業的經營態度，願大家共勉之。

英文篇名

Auto-Inspection and Maintenance Techniques Evaluation for Metro Tunnel

作者

洪銘遠、李順敏、李魁士、周永川、林志權

關鍵字

捷運隧道檢測、掃瞄技術、隧道環片滲漏

摘要

軌道交通已為都市發展之重要快速運輸系統，臺北捷運歷經十餘年營運與路網擴展，其營運負荷逐年增加，為於每日有限停駛時段內完成隧道調查與維護工作，須運用掃瞄檢測技術，並依所獲成果進行定期維護管理，該作業流程已成為捷運工程以全生命周期理念執行隧道延壽的重要工作。本文藉由探討臺北捷運隧道工程之檢測方式與成果，並就維護管理問題、檢測技術、環片滲漏水異狀、處理原則與改善措施等方面進行作業說明，並提出技術精進改善建議，以為工程界參考。

英文摘要

Railway traffic becomes an important rapid transportation system within metropolitan area. Taipei metro-network expands rapidly and increases system loading after more than 10 years of operations. It is very difficult to finish intensive tunnel inspection and maintenance works within daily limited of time. So, it needs to adopt latest techniques such as tunnel lining scanning equipment to execute inspection and offer the information to proceed the following periodically maintenance work which can extend the tunnel life cycle. Through reviewing the execution of tunnel inspection and propose the problems of tunnel , inspection technique, tunnel abnormal patterns, maintenance principle, and segment leakage repaired technique to develop the improvement as required.

英文篇名

Case Study on the Application of Geotechnical Instruments for Safety Control in the Construction Works of Taipei MRT Tunnels Underpass Beneath High Speed Rail Part 1: Construction Works and Monitoring Results before Shafts Excavation)

作者

小田切俊一、正岡顯宏、王文良、諫山明生、張桂才、余念梓、游澄發

關鍵字

高速鐵路、近接施工、自動化監測、高壓灌漿、封底灌漿

摘要

本文說明台北捷運穿越高鐵之近接施工監測與回饋結果，全文分二部份，本文為第一部份，說明緊鄰高鐵近接施工及監測系統之規劃，緊鄰高鐵工作井連續壁構築、地中版JSG高壓灌漿、二重管雙環塞DP封底灌漿及抽降水試驗、工作井鏡面防護三重管RJP地盤改良灌漿施工之監測成果及對高鐵設施之影響。

英文摘要

This paper describes the monitoring results and safety control during construction works of Taipei MRT close proximity to Taiwan High Speed Rail(THSR).This paper which consists of two parts, Part 1 as reported herein the close proximity constructions procedure and planning of geotechnical instrumentation to Taiwan High Speed Rail(THSR) ,the monitoring results and safety control during the diaphragm walls, jet grout slab grouting, and bottom seal grout in the working shafts, lowering of ground water in order to check the effectiveness of bottom seal, high pressure grout with triple tube technique conducted beside the diaphragm walls of working shafts where the walls to be knocked out.

英文篇名

Case Study on the Application of Geotechnical Instruments for Safety Control in the Construction Works of Taipei MRT Tunnels Underpass Beneath High Speed Rail Part 2: Construction Works and Monitoring Results after Shafts Excavation

作者

正岡顯宏、王文良、諫山明生、張桂才、余念梓、游澄發

關鍵字

高速鐵路、深開挖、近接施工、自動化監測、水平灌漿

摘要

本文接續前文說明工作井開挖後期工程與監測成果，包括高鐵連續壁鏡面破除水平二重管複相灌漿、台高鐵SMW樁內殘留H型鋼障礙排除水平二重管雙環塞DP灌漿、工作井連續壁及高鐵連續壁鏡面破除、CG290標上下行隧道穿越台高鐵下方，以及在台高鐵下方出艙進行H型鋼切除等施工之監測成果及對高鐵設施之影響，並介紹其管控機制。本工程於2009年4月啟動，並於2012年8月圓滿結束，施工期間並無對營運中之高鐵結構造成顯著影響，同時監測最大值僅約為高鐵規範規定行動值之40%。

英文摘要

This paper is the Part 2 of the previous paper describes the monitoring results and safety control during construction works of Taipei MRT close proximity to Taiwan High Speed Rail(THSR), including brace excavation, horizontal chemical grout conducted behind the THSR diaphragm walls where the walls also to be knocked out , horizontal sleeve grout with double packer method to strengthening and reduced permeability of soil beneath the THSR and Taiwan Railway Administration (TRA),both up track and down track of CG290 bored tunnels of Taipei MRT underpass beneath THSR and TRA ,and the remaining H piles from SMW to be removed from the front side of shield machine. This project was commenced in April of 2009 and successfully completed in August of 2012, and the maximum deformation of THSR structures caused by Taipei MRT construction works was only about 40% of action value specified by THSR structures and track allowable deformation.

英文篇名

Case Study of Seismic Monitoring System

作者

徐翔鵬、何樹根、彭瀚毅、古鴻坤、黃怡超

關鍵字

地震自動監測系統、台北捷運，整合計畫，安全監測

摘要

台灣位於全世界地震最頻繁的地帶之一，地震災害的防治除需加強結構物的耐震能力外，如何在地震來臨時爭取短暫的應變時間，以降低損害亦是地震防護的重點之一。而地震即時監測則是提供決策者在地震來臨時採取何種措施之重要參考資訊。但由於地震監測儀器種類繁多，資料傳輸的方法亦不相同，在捷運工程中每條捷運線都分成數個標段並由不同承包商施作，在無法規定單一系統的情況下，整合的工作便無法避免。本文介紹台北捷運第一次在地下站體裝設地震計的新莊、蘆洲線之地震監測整合及運作情形。新莊、蘆洲線站體內之監測儀器分為地震監測及站體安全監測，而地震監測資料系統整合主要為軟硬體之整合、車站與行車控制中心連線及傳輸的整合，傳輸資料共同規格的統一制定。經整合後有8個地下站及48個地震計納入監測系統，文中並以101年6月10日發生在東部海域芮式規模6.6的地震，在三重站測得之地震資料供工程界參考。

英文摘要

Taiwan is located in one of the seismic zones most frequently around the world. For reducing disasters in earthquake, except earthquake-resistant construction, how to meet an emergency during earthquake is another focus. Therefore, construct a real time seismic monitoring system to provide real time information in earthquake is the best way for disaster reducing. Due to all of the Taipei Metro lines and stations are constructed by different contractors, each seismic monitoring sub-system including instruments and real time data stream code will be different. Base on this situation, integrate all sub-systems which were built by different contractors is necessary. This article will introduce the seismic monitoring system of Shin-Lu Line. It’s the first time that Taipei Metro uses real time seismic monitoring system on underground structures. Whole system include seismic and static structure safety monitoring sub-system in 8 stations, transferring the data from each station to CCR, integration on CCR and data base. We also show the ground motion data and figures which were recorded by the sub-system of San-Chong station at June 10, 2012 earthquake for all who are interesting at this topic.

英文篇名

Automatic Monitoring System of Slopes on Keelung-Xizhi Section of National Freeway No. 3

作者

駱漢鼎、蘇鼎鈞、楊熾宗、許鉦漳

關鍵字

邊坡、自動化監測、國道3號

摘要

國道3號高速公路基隆汐止段南下路段里程3k+100邊坡，於民國99年4月25日下午發生嚴重位移滑動事故，當時造成生命傷亡，基隆與台北間部分交通受阻。對此突發重大事故，交通部臺灣區國道高速公路局除立即展開一連串搶救與補強邊坡安全措施，同時，規劃建立邊坡自動化安全監測系統，作為可以長期監控道路邊坡穩定狀況的機制。本文為介紹邊坡自動化監測系統建立過程，以及監測期間管理值之訂定、修正調整和應變措施等課題之探討，期作為其他類似工程之參考。

英文摘要

A serious landslide occurred at chainage 3k+100 (Keelung-Xizhi section) of National Freeway No. 3 on the afternoon of April 25, 2010, leading to several casualties and blockage of major traffic between Keelung and Taipei City. Facing such a critical and extensive incident, the authority, Taiwan Area National Freeway Bureau, MOTC, immediately launched a series of rescue and slope remediation actions. At the same time, an automatic monitoring system for the slopes was planned and established for the long term observation of the subsequent stability condition. This paper introduces the process of the system setup, including determination of management levels, calibration, and contingency measures. It is hoped to be as a reference for the similar projects.

英文篇名

Study of Slope Displacement for Management from Landslide Monitoring Cases in Taiwan

作者

廖瑞堂、陳昭維、紀宗吉、林錫宏

關鍵字

管理值、邊坡位移監測案例、自動監測系統

摘要

在防災意識抬頭下，目前台灣邊坡監測案例正快速成長中，多數個案在初期階段，因缺乏完整的監測成果可供參考，故在操作實務上，往往參考日本的相關建議訂定管理值。由於台灣地質條件與日本不同，加上監測系統大都為手動監測方式，與日本多採自動化監測有甚大出入，故監測管理值訂定有必要重新思考。
本文彙整台灣10餘處邊坡的監測案例，同時比較國外的監測案例，選擇與邊坡穩定性有直接關係的位移量測，就傾斜觀測管、地表伸縮計及孔內伸縮計等三種常用的地層位移監測儀器，綜整監測成果加以分析研判，以對有關邊坡位移量之管理值訂定，進行探討並提出建議，以避免不必要之誤用。

英文摘要

Landslide monitoring sites are growing with the raising awareness of hazard prevention. Many landslide monitoring cases are still at initial stage thus cannot provide sufficient information for reference. Therefore the monitoring values for landslide management are adopted with Japan regulations. However, the values for Taiwan’s landslide management need to re-considerate with different geological conditions and manual monitoring system comparing with Japan’s automatic monitoring system.
More than 10 landslide monitoring sites are collected in this study. Displacement measurements such as slope indicator, ground extensometer, and in-hole extensometer that have direct relationship with landslide stability are selected to analysis comparing with landslide monitoring cases in other countries. The displacement monitoring results of these instruments are analyzed and proposed displacement values for management to prevent the misuse of monitoring values.

英文篇名

The Application of Automatic Monitoring for Dam

作者

李嶸泰、陳坤泉、鄒瑞卿、朱英茂、林弘毅

關鍵字

大壩監測、自動化量測、監測資料分析、石門水庫

摘要

水是人類生存之重要資源，台灣由於地形特性而必須利用大壩蓄水以供民生、工業及農業之用，政府曾先後建造八十餘座水庫，我國水利主管單位亦嚴格規定水庫管理機關需定期或不定期辦理水庫安全評估及檢查。大壩監測與水庫安全關係密切，透過裝設於大壩之各種儀器，進行監測資料之蒐集與分析研判，以了解大壩整體安全性。早期大壩監測多採用人工儀器量測，而隨著電子科技的大幅進步，現許多監測儀器多已可採用自動化量測。本文根據台灣土石壩之監測經驗，提出大壩監測系統及儀器、大壩監測自動化與監測資料分析之執行方法及建議，最後以石門水庫監測實例進行說明。

英文摘要

Water is one of the essential resources for human existence. Because of the geological characteristics of Taiwan, dams and reservoirs are the main facilities used to provide water of livelihood, industry and agriculture purposes in Taiwan. The safety of the dam or reservoir is closely related to its monitoring system via the analyses and interpolations of the monitoring data. In the past, most of the monitoring data were collected manually. Because of the help of the modern technology, many instruments can collect monitoring data automatically now. This article presents procedures and suggestions for the automatic monitoring system of the dam or reservoir. A case study on the monitoring system of Shihmen reservoir is also introduced in this article.

英文篇名

Integrated pore water pressure and displacement profile monitoring in ground

作者

黃安斌、王建智、莊子賢、李瑞庭、何彥德

關鍵字

光纖光柵、現地監測、地層位移、孔隙水壓、地層下陷

摘要

地層內孔隙水壓與移動量之變化是許多大地工程現地監測中重要參數。將相關感測器混合串接，在單一鑽孔內同時獲得這些物理量之剖面資訊，則更能發揮監測之效益。光纖光柵具有體積小、耐久性高、訊號可長距離傳輸而不受電磁波干擾，同時可以在同一光纖上做多點分佈式的監測技術。作者於交通大學光纖感測試驗室研發成功一系列光纖光柵感測技術，包括節理式偏斜儀、測傾儀、水壓計及伸縮計等。將不同功能之光纖光柵感測器整合串接，安裝在同一鑽孔，可用來做即時水壓、橫向位移及沉陷分佈監測。本文敘述相關光纖光柵監測原理以及應用這些技術做邊坡、堤防安全及地層下陷監測之案例。

英文摘要

The variations of pore water pressure and displacement in ground are important parameters in many geotechnical engineering field monitoring. Combining multiple sensors with different functions into an array enables profile information to be obtained in a single borehole and enhance its effectiveness. Optical fiber Bragg Grating (FBG) has the advantages of being minute, durable, immune to lightning, electromagnetic interference and short circuit, and capable of connecting multiple FBG’s using a single optical fiber. The optical signal can be transmitted to tens of kilometers away without losing its quality. The authors at the optical fiber sensor laboratory of National Chiao Tung University have developed a series of FBG sensing techniques that include segmented deflectometer, inclinometer, piezometer, and extensometer. Integrating various types of FBG sensors and insert them into the borehole as an array, the authors were able to perform real-time pore water pressure, lateral displacement and subsidence profile monitoring. The paper describes principles of these FBG sensing techniques and cases of field deployment of FBG sensor arrays for slope stability, dike safety, and ground subsidence monitoring.

作者

林三賢

摘要