張 達 德 教授

中原大學防災救災科技中心主任美國工程院交通運輸聯席會（TRB）資深委員

中國南京水科院技術委員及顧問

中國交通部公路科學研究院客座研究員

中國鐵道科學院鐵建所客座研究員

中國新疆兵團勘測規劃設計研究院首席客座教授

地下管線之耐震評估與共同管道特性研析

前前 言言

前前 言言 前前 言言

地震災害地震災害地震災害

地震補強策略與技術討論地震補強策略與技術討論地震補強策略與技術討論

公共管線系統之震災破壞公共管線系統之震災破壞公共管線系統之震災破壞

公共管線系統之震災破壞

折斷

45%

裂縫

23%

破裂

27%

變形

2%

其他

3%

直管受損分析圖

折斷

22%

裂縫

28%

破裂

35%

變形

1%

其他

14%

另件受損分析圖

折斷

67%

裂縫

3%

破裂

16%

變形

7%

其他

7%

接頭受損分析圖

地下公共管線震災破壞型態

公共管線系統之震災破壞

公共管線系統之震災破壞

地下公共管線破壞原因地下公共管線破壞原因公共管線系統之震災破壞

公共管線耐震對策與替代公共管線耐震對策與替代方案方案研選研選

以污水下水道為例

第第22級地震需檢討項目及容許值級地震需檢討項目及容許值

管線設施 部 位 項目與容許值

人孔及管線

人孔與管線接合處人孔與管線接合處之彎曲扭角及拔出量，需保持水密性之可能之值以內。

管線與管線接頭於接合處之彎曲扭角及拔出量，需保持水密性之可能之值以內。

人孔本體RC構造須於破壞界限狀態內。預鑄人孔須於破壞耐力以內。

管線本體 管材各部分，於其材質破壞耐力以內。

潛盾隧道

人孔與管線接合處人孔與管線接合處之彎曲扭角及拔出量，需保持水密性之可能之值以內。

一次襯砌套環接頭等構材不致破壞，套環間之張開口程度，於其水密可能修復之範圍。

二次襯砌 容許中間裂痕，但不從一次襯砌剝落。

公共管線耐震對策與替代方案研選項 目

第1級地震對策(一般管線含人孔)

第2級地震對策(重要幹線含人孔)

液化判定．至少應根據既有資料判定

周邊地盤液化之情形

．判定周邊地盤之液化

周邊地盤對策

恐將液

化地盤

基礎地盤．無須考慮對策 ．施行地盤改良對策(檢討管材或管線基礎之配合)

回填材

．能使超額孔隙水壓盡速消

散及降低管線上福利之回

填材(如碎石)

．使用無液化可能之回填材(如碎石)

非液化

地盤回填材

．無須考慮對策 ．明挖工法如屬軟弱地質時，使用無液化可能之回填材

管線本體之對策 ．無須考慮對策 ．為防管軸方向之龜裂，應檢討管材種類或基礎構造等

人孔本體之對策 ．無須考慮對策 ．人孔本體之位移或容許小幅度位移之構造

管線接頭對策

人孔與管線接頭處

之對策

．使用撓性接頭

．連接管、陰井淤管線連接

處使用撓性接頭

．使用撓性接頭以提升耐震性

管線接

合處對

策

恐將液化

地盤

．為防止脫開與圓周方向之

龜裂，除增長插入長度

外，應採用可承受彎曲之

水密性構造接頭

．壓力管應使用防伸縮、彎

曲、脫離之耐震性接頭

．為防止脫開與圓周方向之龜裂，除增長插入長度外，應

採用可承受彎曲之水密性構造接頭

．地質變化較複雜之處，如係潛盾隧道工程，應檢討採用

可撓性環片

．壓力管應使用防伸縮、彎曲、脫離之耐震性接頭

非液化地

盤

．無須考慮對策 ．為防止脫開與圓周方向之龜裂，除增長插入長度外，應

採用可承受彎曲之水密性構造接頭

地盤特性具有複雜變化處所之對策 ．無須考慮對策 ．採用地盤改良或撓性接頭以提升耐震性

提高管線耐震性之具體對策

提高管線耐震性之具體對策

替代方案研選替代方案研選

日本共同管道經驗

共同管道建置技術與綜合效益評估共同管道建置技術與綜合效益評估

共同管道設置原則

共同管道設置原則

項目 正面效益 負面效益

道路狀況

．減少管線維修或擴充之道路挖掘。．延長道路舖面使用壽年。．管線統一收納提高道路地下空間之有效利用。

．降低道路施工衛生的交通延滯。

．共同管道施工期間道路交通衝擊大。．地面突出物，易對週遭環境景觀產生衝擊。

公共管線

．消除公共管線佈設混雜現象，提昇管線管理效率。

．強化管線維護管理機制避免誤挖、提昇傳輸服務品質。

．在預估收容管數範圍內，便利管線擴充更新計畫。

．整合管線單位、建立統一管理、監控機制。

．地下洞道收納，便於檢視維修並提高管線使用耐久性。

．節省管線開挖埋設之施工費。

．受管道斷面限制、擴建困難。．維護管理費用分攤比例協調不易。．硬體單位成本遠較傳統埋設高、對管線單位營運計畫影響大。

．部分管線共室收納，恐有相互干擾情形。

．施工期間必須遷移既有管線。．管道屬半密閉空間，保安管理須予加強。

都市機能

．管線地下化、改善都市景觀。．提昇道路交通服務品質。．提高沿線土地價值。．減少民生管線中斷供應所產生之不便。

．減少道路重覆開挖所引起之民怨，提高公權力形象。

．初期投資成本龐大，經費籌措困難。．遷改既有管線，造成社會大眾生活之不便。

．早期投資需求，產生資金排擠效益。

共同管道興建效益一覽表共同管道興建效益一覽表共同管道建置案例探討共同管道建置案例探討

共同管道特性評析共同管道特性評析

管線種類 特性需求及限制條件

電力 會產生雜訊，干擾通信品質。另電力電纜所產生之熱量，需利用通風設備將熱量排出，對於特高壓電纜345KV者，必需採用冷卻設施

電信 電信電纜對磁場干擾甚為敏感，故為維護通信品質一般力求與高壓電纜線(尤其在60KV以上者)分開設置，惟如與電力電纜共室時，應設計各種防範措施

下水道 下水道系統多採用重力流方式排除污水及雨水，在流速及管路埋設坡度的設計上，必須加以限制，以達自清效果。由於污水管線主要係收集家庭、事業、機關學校等所排出之廢水，水中溶氧量之飽和度將隨溫度的升高而降低，水溫升高會促進細菌的活動及引起化學變化產生有毒氣體，若採共構時污水管應採用密閉式管路

自來水 自來水管線之基本配水方式概可分成重力流及加壓等二種，一般主要輸水系統係採重力流方式輸送；其餘設置於加壓站、配水池及用戶間者屬支幹管線，因其口徑較小係採壓力流。自來水是一種最基本之民生需求，故其設置密度往往較其他管線為高

天然氣 其傳統埋設方法，埋管深度皆要求埋設於地面1.2公尺以下，並於適當地點設置遮斷閥，以防外洩；其於共同管道內設置時考量災害防制，應與各管線隔離，避免造成人員中毒或產生火災或氣爆

光纖 光纖管線的運用日趨普及，其設置考量相對於其他管線為單純，除不受靜電或電磁感應作用而干擾通信品質，僅占用管道內較小空間，唯須考量其纜線布設曲率半徑限制

各管線納入共同管道之特性需求及限制條件比較表

配合捷運或重大地下化工程建置

管線單位配合與經費分

攤

主管機關預算、經費許

可

配合新市鎮開發或新闢

道路

管線永久或臨時遷移、保護配合性

交通維持計畫可行性

共同管道建置

共同管道設置時機關聯圖共同管道設置時機關聯圖

管線種類 自來水 下水道 天然氣 電力 電信

自來水 ○ × × ×

下水道 ○ ○ ○ ○

天然氣 × ○ ˇ ˇ

電力 × ○ ˇ ˇ

電信 × ○ ˇ ˇ

管線間之互容性與排

斥性關係

備註：ˇ：表示有影響○：表示影響程度視狀況而定

×：表示毫無影響

共同管道收納管線種類研究共同管道收納管線種類研究

管線種類 管線材質 管線特性及收容條件 應否納入備註

電 力 電 纜‧可配合共同管道空間及坡度變化

‧挖掘頻率高

建議納入

電 信 電 纜‧可配合共同管道空間及坡度變化

‧挖掘頻率高

建議納入

自來水 延性鑄鐵管‧為維生管線

‧可配合共同管道坡度變化

個案考慮有條件納入

輸油管 鑄鐵管或鋼管‧壓力輸送管

‧可配合共同管道坡度變化建議納入

天然氣管

‧壓力輸送

‧為維生管線

‧氣體具有窒息性

視情況納入

雨 水 RCP或箱涵‧重力流管線

‧縱坡無法一致視情況納入

污 水 鑄鐵管、RCP

‧重力流管線

‧縱坡無法一致

‧會產生甲烷等毒氣

視情況不納入

共同管道收容管線建議表

共同管道收容管線建議表

共同管道建置評估模式共同管道建置評估模式

方案一方案一方案一

建議路網方案建議路網方案

路網方案評選路網方案評選路網方案評選

實施計劃實施計劃實施計劃

方案二方案二方案二 方案三方案三方案三

基本路網方案基本路網方案基本路網方案

第一階段篩選管線種類數量道路寬度人行道寬度道路等級管線現況

第一階段篩選第一階段篩選管線種類數量管線種類數量

道路寬度道路寬度人行道寬度人行道寬度道路等級道路等級管線現況管線現況

第二階段評估服務水準挖掘頻率管線數量建設計畫道路寬度

第二階段評估第二階段評估服務水準服務水準挖掘頻率挖掘頻率管線數量管線數量建設計畫建設計畫道路寬度道路寬度

背景資料整合管線資料道路條件

背景資料整合背景資料整合管線資料管線資料道路條件道路條件

方案一方案一方案一方案一方案一方案一

建議路網方案建議路網方案

路網方案評選路網方案評選路網方案評選路網方案評選路網方案評選路網方案評選

實施計劃實施計劃實施計劃

方案二方案二方案二 方案三方案三方案三方案三方案三方案三

基本路網方案基本路網方案基本路網方案

第一階段篩選管線種類數量道路寬度人行道寬度道路等級管線現況

第一階段篩選第一階段篩選管線種類數量管線種類數量

道路寬度道路寬度人行道寬度人行道寬度道路等級道路等級管線現況管線現況

第一階段篩選管線種類數量道路寬度人行道寬度道路等級管線現況

第一階段篩選第一階段篩選管線種類數量管線種類數量

道路寬度道路寬度人行道寬度人行道寬度道路等級道路等級管線現況管線現況

第二階段評估服務水準挖掘頻率管線數量建設計畫道路寬度

第二階段評估第二階段評估服務水準服務水準挖掘頻率挖掘頻率管線數量管線數量建設計畫建設計畫道路寬度道路寬度

第二階段評估服務水準挖掘頻率管線數量建設計畫道路寬度

第二階段評估第二階段評估服務水準服務水準挖掘頻率挖掘頻率管線數量管線數量建設計畫建設計畫道路寬度道路寬度

背景資料整合管線資料道路條件

背景資料整合背景資料整合管線資料管線資料道路條件道路條件

背景資料整合管線資料道路條件

背景資料整合背景資料整合管線資料管線資料道路條件道路條件

目標導向—因子加權法作業流程目標導向—因子加權法作業流程

主要訴求主要訴求 次要訴求次要訴求

方案一

方案二

方案三

滿足管線需求，健全防災體系 +

配合相關建設，降低工程成本 +

降低環境衝擊，提昇道路品質 +

配合相關建設、降低環境衝擊

滿足管線需求、降低環境衝擊

滿足管線需求、配合相關建設

TT

PP

DD RR

CC

TT

PP

DD RR

CC CC

TT

PP

DD RR

CC

TT

PP

DD RR

TT

PP

DD RR

CC

TT

PP

DD RR

CC

0.1380.1380.3260.3260.1210.121配合相關建設配合相關建設((C)C)0.1160.1160.2310.2310.1060.106道路功能道路功能((R)R)0.2640.2640.1820.1820.3050.305挖掘頻率挖掘頻率((D)D)0.1100.1100.1530.1530.3560.356管徑、管數管徑、管數((P)P)0.3720.3720.1470.1470.1110.111服務水準服務水準((T)T)

方案三權重方案二權重方案一權重評選因子

0.1380.1380.3260.3260.1210.121配合相關建設配合相關建設((C)C)0.1160.1160.2310.2310.1060.106道路功能道路功能((R)R)0.2640.2640.1820.1820.3050.305挖掘頻率挖掘頻率((D)D)0.1100.1100.1530.1530.3560.356管徑、管數管徑、管數((P)P)0.3720.3720.1470.1470.1110.111服務水準服務水準((T)T)

方案三權重方案二權重方案一權重評選因子

問問

卷卷

調調

查查

結論與建議結論與建議