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台電人不僅懂發電,也要懂土木工程:TBM隧道鑽掘機對水力發電廠的影響

更新日期:2025-06-04

作者:張哲翰

台灣電力公司對於水力發電廠的管理,並不只是從興建工程完畢之後才開始,而是從工程還未啟動前就已經開始進行。

首先,在興建之前計畫工程師需要進行各項規劃、繪圖、以及後續與工程單位的接洽,就如同土木工程專業出身的營建處退休計畫經理陳天明先生,他是這樣描述在「新武界隧道及栗栖溪引水工程」中他所扮演的角色:「現代化的施工,就是必須要有舊資料,說日月潭到底多高、潭水多少,也必須有現代的機械去完成,所以你兩個都要懂,要知道怎麼樣配合」、「那時候我的位置是計畫工程師,就是營建處跟抽蓄工程處的一個橋梁啦」。

其次,是計畫確認後,工程就開始交由工程單位進行。像是「明湖抽蓄水力發電工程」委以明湖施工處(水力發電工程處明湖分處)、[1]「明潭抽蓄水力發電工程」以及「新武界隧道及栗栖溪引水工程」由抽蓄工程處進行施工。[2]尤其是水力發電工程,有很多的地下、隧道、壩體開挖的工程,這時候土木工程專業出身的土木工程師、地質研究專業出身的地質師,就非常重要。以退休策略行政系統副總經理李鴻洲先生為例,他如此描述地質師的工作重要性:「地質師的工作就是要地質調查、地質研判。因為隧道開挖,傳統的隧道工程的話都先鑽孔,鑽完之後,裝藥然後就開炸,開炸以後就空氣不好,就必須要通風,通風完以後空氣好一點就出碴,出碴完之後,我們地質師就必須到現場去看著這個岩盤面,來做岩體分類,這個地質好不好?有沒有什麼破碎段、斷層帶?那我要採取哪一種支撐?地質比較好的話支撐就比較少,地質不好的話支撐就比較多,所以地質師的工作非常的重要。」

而當工程逐漸完成,才換成機電、電氣專業的工程師,進行發電測試與維運等工作。

有趣的是,戰後初期像台灣各地的發電廠修復,除了依靠留用的日本技師、技手,以及日本時代養成的台灣技術人員之外,主要是美援之下,對歐美方面顧問專家的依賴,像是烏來發電廠的修復,則是在美援支助下,台灣技術人才大量投入所完成;霧社壩與萬大發電廠的修復工程,則是效法美國田納西河谷管理局(Tennessee Valley Authority, 簡稱TVA)的整合管理經驗,依據美國墾務局的評估為最終依歸,並任用許多美國工作人員,才完成此工程。[3]

隨著經驗的累積,各項技術更廣泛地採納各方優勢,逐步形成台灣典範式的經驗。像是1960年代以前,在各項工程中廣泛使用的傳統鑽炸開挖方式,到了1970年代起,則逐步引進瑞典產製之鑽堡機(Jumbo),1981年至1984年的「明湖抽蓄水力發電工程」中,則引進瑞典製的鑽岩機(Atlas Wagon Drill)進行鑽孔作業,之後再於鑽孔內埋設炸藥,以結線方式遙控開炸。而隨著開炸技術的累積,更能成熟駕馭勻滑開炸技術(Smooth Blasting),尤其是在1987年至1991年全面應用在「明潭抽蓄水力發電工程」中。

1999年開啟的「新武界隧道及栗栖溪引水工程」中,全長16.5公里的引水隧道,中游段的6.5公里,因為透過901.5公尺的水平地質鑽探,判斷地質較為均質,掌握了地質的詳細情況,進而採用美、歐、日等地都逐漸發展成熟的全斷面隧道挖掘機(Tunnel Boring Machine,簡稱TBM),從2000年7月開始至2002年6月順利貫通,相較於傳統鑽炸方法,不僅有較小的環境破壞、較安全的施工過程,並且更具有高效率的挖掘速度,單日最高可鑽掘至44.3公尺,每月平均315公尺,為後續許多隧道鑽掘工程留下豐富經驗與典範。

而這次TBM鑽掘貫通成功所留下的感動,或許就如同李鴻洲先生描述:「我幾乎每天會到現場去,跑到TBM機座上方,看鑽的東西,一邊鑽一邊推,兩、三個鐘頭就進去二、三十公分,看著這個隧道不斷的往前走,令人非常的激動、非常印象深刻。」

新武界引水隧道工程使用全斷面隧道鑽掘機(Tunnel Boring Machine,簡稱TBM)施工法新武界引水隧道工程使用全斷面隧道鑽掘機(Tunnel Boring Machine,簡稱TBM)施工法。

圖片來源:台灣電力公司提供

新武界引水隧道TBM之全景新武界引水隧道TBM之全景。

圖片來源:台灣電力公司提供

新武界引水隧道在全斷面隧道鑽掘機TBM鑽掘下,於民國91年6月7日上午11時準確貫通之刹那新武界引水隧道在TBM鑽掘下,於民國91年6月7日上午11時準確貫通之刹那。

圖片來源:台灣電力公司提供



[1] 〈十二項建設 明湖抽蓄水力發電工程〉,「榮民文化網」https://lov.vac.gov.tw/zh-tw/pioneer_c_4_111.htm?1,瀏覽日期:2024.06.25;《明湖抽畜水力發電工程完工報告》,行政院退輔會榮工處,1988,「國家圖書館:臺灣鄉土書目資料庫」,http://localdoc.ncl.edu.tw/tmld/detail1.jsp?xmlid=0000718703&displayMode=detail&title=%E6%98%8E%E6%B9%96%E6%8A%BD%E7%95%9C%E6%B0%B4%E5%8A%9B%E7%99%BC%E9%9B%BB%E5%B7%A5%E7%A8%8B%E5%AE%8C%E5%B7%A5%E5%A0%B1%E5%91%8A&isBrowsing=true,瀏覽日期:2024.06.25。
[2] 〈明潭抽蓄發電計畫頭水隧道修改設計圖〉,「國家文化記憶庫」https://tcmb.culture.tw/zh-tw/detail?indexCode=drnh&id=031-070500-0011;〈明潭抽蓄水力發電計畫給水、排水及壓縮空氣系統設計圖審查意見〉,「國家文化記憶庫」https://tcmb.culture.tw/zh-tw/detail?indexCode=drnh&id=031-070500-0007;〈95年度工程優良獎 獲獎工程:新武界隧道及栗栖溪引水工程,主辦單位:臺灣電力股份有限公司抽蓄工程處〉,「中國工程師學會」http://www.cie.org.tw/Honors/HonorsDetail?ch_id=8
[3] 台灣電力股份有限公司,《濁水溪:引水成電 川流不息》(台北:台灣電力股份有限公司,2018),頁90。

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