第五章 基礎工程 1
5-0 學習重點 ( 一 ) 基礎構造 ( 二 ) 各種地質改良方法 ( 三 ) 各種基礎排水工法 ( 四 ) 擋土開挖之安全措施 ( 五 ) 擋土開挖工法 自承式開挖工法 明挖邊坡工法 擋土牆自承工法 地錨工法 水平支撐工法 島築式工法 壕溝式開挖工法 ( 六 ) 連續壁工法 特性 適用性 設計原則 施工步驟及接縫 ( 七 ) 逆打工法 施工步驟 優缺點 混凝土接合 ( 八 ) 墩基礎 井筒式 沉箱式 ( 九 ) 托底工法 施工步驟 ( 十 ) 各種防水工法 ( 十一 ) 土方工程之作業程序 ( 十二 ) 滾壓夯實施工機械 ( 十三 ) 土壤壓密度試驗 ( 十四 ) 各種安全觀測系統 2
5-1 概述 基礎種類 : ( 一 ) 版基 (1) 獨立基礎 (2) 聯合基礎 (3) 連續基礎 (4) 筏式基礎 ( 二 ) 樁基 ( 三 ) 墩基 圖 5-1-1 獨立基礎 [ 橋柱獨立基礎 ] 繫梁 圖 5-1-2 聯合基礎 牆 柱 連續基礎 3 [ 圖 5-1-3 連續基礎 ]
G.L 外牆 柱 基礎蓋版 基礎底版 [ 圖 5-1-4 筏式基礎 ] 獨立基礎 版基 聯合基礎連續基礎 直接基礎 [ 圖 5-1-5 基礎分類圖 ] 基礎 樁基 筏式基礎場鑄樁打擊樁 間接基礎 墩基 沉箱 4
基礎破壞的原因 : ( 一 ) 基礎不均勻沉陷 ( 二 ) 軟弱地質的側向擠壓 ( 三 ) 土壤滑動 ( 四 ) 土壤失水乾縮 ( 五 ) 溫度的影響 ( 六 ) 側壓外力之影響 5
5-2 地基調查 地基調查種類 : ( 一 ) 一般性調查 (1) 建築物之設計條件 (2) 鄰近建築物之結構 (3) 地下公共設施分佈情形 (4) 現有之施工文獻 (5) 施工法規 ( 二 ) 地盤調查 (1) 地質資料收集 (2) 地質鑽探 (3) 土壤試驗 ( 三 ) 施工方法選擇 (1) 施工機具 (2) 擋土設施之方式 (3) 地下室開挖方法 6
一般地盤調查之項目 : ( 一 ) 土層種類 ( 二 ) 土層厚度與深度分佈 ( 三 ) 土壤性質 ( 四 ) 地下水位 ( 五 ) 承載層之深度地基調查的目的 : ( 一 ) 選擇基礎的形式與深度 地下水位線黏土層 C γ 砂土層 φ γ 岩層圖 5-2-1 土層分佈 ( 二 ) 決定土壤承載力 ( 三 ) 預測沉陷量 ( 四 ) 量測地下水位 ( 五 ) 估計土壤的側壓力 ( 六 ) 作為基礎適當且經濟設計的依據 ( 七 ) 調查基地周圍現有構造物, 以便施工時加以保護 7
建築技術規則第 63 條 ( 調查方法 ) : ( 一 ) 地基鑽探 ( 二 ) 載重試驗 馬達 三腳架 ( 三 ) 蒐集資料地質調查的方法 : ( 一 ) 試掘法 ( 二 ) 探桿法 探桿 鑽桿 取樣鑽頭 圖 5-2-2 試掘法 圖 5-2-3 探桿法 圖 5-2-4 鑽探法 ( 三 ) 鑽探法 ( 四 ) 地球物理探測法 8
[ 鑽探土樣 ] 基樁 [ 地質鑽探 ] 2L L 3m [ 圖 5-2-5 鑽探深度 ] 9
爆炸導線探測儀 傳播 載重試驗規定 : 圖 5-2-6 地球物理探測法 ( 一 ) 載重試驗坑底標高 ( 二 ) 試驗版面積 ( 三 ) 每次加重 重物 支承墊 載重鈑 千斤頂 承重梁 角材 設計基礎深度 L 4L(L>30cm) 圖 5-2-7 載重試驗 10
5-3 地質改良 5-3-1 高壓噴射灌漿工法高壓噴射灌漿工法 ( 圖 5-3-1) 係將水泥與化學藥液 ( 矽酸鈉 ) 混合後, 灌入土體內, 藉其膠化凝固作用, 以減少地盤之透水性, 或增加地盤強度的工法 5-3-2 化學攪拌樁工法 [ 圖 5-3-1 高壓噴射灌漿 ] 化學攪拌樁工法 ( 圖 5-3-2) 係使用鑽掘機, 先預定鑽掘至需要深度, 再利用鑽桿下端之特殊噴射裝置, 以壓力泵噴射 地盤硬化用 之化學藥劑, 同時拔起鑽桿, 使在鑽掘區造成圓柱狀的固結體, 以達地盤之改良及強化的一種基礎土壤穩定施工法 [ 圖 5-3-2 化學攪拌樁工法 ] 11
高壓噴射灌漿施工步驟示意圖 12
向下鑽孔達預定深度拔出鑽桿柱狀體完成注入藥劑 腳架鑽機 鑽桿 噴射藥劑 圖 5-3-2 化學攪拌樁工法 CCP 樁 單元接縫連續壁圖 5-3-3 連續壁接縫止水 13
5-3-3 泥漿牆工法 SMW 工法 (soil mixed wall) 係以特殊之三軸鑽掘機, 配備相互重疊之攪拌鑽桿, 鑽掘現地土壤 在鑽掘過程中, 水泥漿透過鑽桿中空部份於鑽頭前端注入被攪 拌土體中, 因而, 現地土壤能在攪拌葉片之攪拌下與水泥漿充分混合 由於在 施工順序上, 均重疊鑽孔施工, 所以整個地質改良壁體之改良強度及止水性能 良好 鑽入土體拔出鑽桿連續排列插入 H 型鋼或鋼版樁注入混合液 H 型鋼或鋼版樁 鑽桿 混合液 ( 平面圖 ) 圖 5-3-4 SMW 工法 H 型鋼 14
SMPW 工法 (soil mixed pile wall) 則在攪拌作業完成後, 於鑽孔內植入 H 型鋼, 以提昇壁體之勁度 待攪拌土體凝固後, 即可獲得止水性佳 抗彎矩強之地中 擋土壁 15
16
5-3-4 擠壓灌漿工法擠壓灌漿工法係將高稠度 低坍度且類似灰泥之特殊水泥砂漿材料, 以高壓噴射之方式注入土體中 灌漿材料於高壓狀態下, 不易滲入土壤孔隙中, 故水泥砂漿灌入土體後便形成一球狀物, 並在水泥砂漿與土壤間形成一界面 當灌漿球在 壓力灌注下, 將逐漸向外擴大, 此時在灌漿球周圍之土壤將受到灌漿球之擠壓而達到更形緊 密之改良效果 灌漿孔鑽孔機欲改良處套管 鑽孔機 鑽孔 填塞水泥砂漿欲改良處 鑽孔機插入套管 套管 填塞水泥砂漿 水泥砂漿 欲改良處 幫浦 插入套管 改良土體 17 灌入水泥砂漿
水泥砂漿 幫浦 第二階段改良土體 第一階段改良土體 第一階段改良土體 圖 5-3-9 套管移至第二階段圖 5-3-10 完成第二階段 5-3-5 擠壓砂樁工法擠壓砂樁法為利用添加細砂材料, 充填樁體體積, 排 砂樁 除同體積部份土壤, 增加土體密度, 以產生壓實效果 擠壓 擠壓 18 圖 5-3-11 擠壓砂樁
壓實砂樁工法 (Sand compaction pile method) 係在地盤上以一定間隔 (1.2~2.0m) 2 20 與直徑 (60~80cm), 打設堅實之砂樁 鬆散砂層由於此種作用而增加其相對密度, 至於柔性土層則由於強制壓實及與砂樁構成複合地盤, 而改良其承載力, 此種工法亦俗稱為加振工法 (Composzer m-ethod) 19
壓實砂樁之特點 施工簡單, 適用於各種軟弱地盤 打入砂樁時所產生之振動, 對於砂樁周圍土層具有夯實作用 壓實砂樁構成周圍土層內孔隙水之排水路, 促進壓密作用 使用在不均質之軟弱地盤亦能達成均勻之地盤改良 改良深度可達至深層 施工結果之可靠性高 壓實砂樁本身亦能補強地盤 軟弱砂質地盤由於夯實作用可降低透水性 20 工程費低廉
震實工法 (Vibro flotation method) 係將震實器 (Vibroflot) 之大型棒狀震動體貫入砂質地盤內, 由其前端及側面噴射水, 棒桿與地面間所產生之空隙則填補砂或礫石, 利用浸水壓實及振動之同時作用傳遞到地盤內, 加大地盤密度, 增加地盤承載力之工法 21
震實工法之特點 能將地盤均勻夯實, 因而夯時後之地盤可支撐上部荷重 夯實效用可達深層 施工不受地下水位高低之影響 工程期間快, 成本便宜 對具有振動性質之上部結構物, 效果特佳 22
23
24
垂直排水工法 Terzaghi 單向壓密理論, 黏土層壓密所需時間是排水距離平方成比例 代表性工法有砂滲工法 紙滲工法 小口徑砂袋滲水工法 25
砂滲工法 (Sand drain method) 為了減少排水時間, 常在黏土層入打入砂樁或紙板, 而於地盤層上實施預載, 使黏土層內之水份經由此排水時間, 常在黏土層入砂樁或紙板, 而於地盤層上實施預載, 使黏土層內之水份經由此排水道而脫出地表面, 以縮短工期 此種工法稱為垂直排水工法 (Vertical drain method) 26
紙滲工法 (Paper drain method, Card board drain method) 紙滲工法原理係與砂滲工法相同, 所不同的祇是利用透水性良好之特殊加工紙代替砂樁插入黏土地盤內排水而已 優點 : 施工速度快 施工容易管理 工程費用低 排水效果良好 27
28
29
動力壓密工法 (Dynamic Compaction) 30
31
5-4 排水工程 基礎工程開挖時常須處理地下水, 其目的為 : ( 一 ) 防止工作面湧水 ( 二 ) 防止流砂 管湧之發生 ( 三 ) 增加斜坡之穩定, 防止崩塌 ( 四 ) 減少擋土牆之水壓力 ( 五 ) 防止擋土牆背土砂之流出 ( 六 ) 減輕結構體底版之浮力 ( 七 ) 減少隧道 沉箱工程使用壓氣工法時之氣壓 ( 八 ) 增加開挖面之穩定 ( 九 ) 防止地盤滑動 ( 十 ) 增加地盤之剪力強度 32
水壓 流砂 擋土牆 開挖面 崩塌 破壞面 湧水 上浮 圖 5-4-1 地下水之處理 ( 一 ) 集水井排水法 ( 圖 5-4-2) 當開挖區湧水量不多時, 可於週圍設置集水溝, 並在角落處挖掘集水井收集湧水, 然後再以抽水機排除 邊開挖邊排水, 此為 最簡單且迅速之排水工法 排水 排水 集水溝 開挖面 集水井 圖 5-4-2 集水井排水法 33
( 二 ) 深井 (Deep well) 排水工法 ( 圖 5-4-3) 當開挖面較深且在地下水位以下時, 可使用本法將地下水降至開挖面以下, 再行開挖 裝設時先打入有濾孔之 套管 ( 套管大小須能容納潛水馬達 ) 至預定開挖面以下 1m 之地層中, 然後再 將潛水馬達置入套管底端而將地下水排除 排水 排水管 有孔套管 沉水馬達 圖 5-4-3 深井排水工法 34
( 三 ) 點井 (Well-point) 法 為先將套管打入土層中至預定深度後, 再於套管中 插入抽水管, 套管與水管間, 下半部填塞砂料, 上端則填入氣密材料, 然 後拔除套管, 再以真空原理強迫排水之方法 注意深 點井之比較 ( 四 ) 電氣滲透法 利用直流電陰陽極之磁場影響, 迫使土壤空隙間水之流動而增加排水效果 抽水機 排水 抽水機 電源排水 氣密填料 洩 降 水位線 抽水管 透水層 抽水管 流向 吸 噴水頭 -陰極 + 陽極 圖 5-4-4 點井法 圖 5-4-5 電氣滲透法 35
對於大面積非開挖區之黏土層, 因其滲透係數低排水不易, 則可利用垂直排水工法 (Vertical drain method)( 圖 5-4-6) 排水, 即於不透水黏土層內垂直打設排水帶或砂樁, 藉之以縮短黏土層之排水路徑, 而加速其沉陷壓密之過程之工法 5-5 擋土工程 5-5-1 自承式開挖工法 排砂水不樁帶透水層圖 5-4-6 垂直排水工法 自承式土壁 圖 5-5-1 自承式開挖工法 36
圖 5-5-1 人工擋土柱 60cm 100cm ( 一 ) 人工開挖擋土柱 基地外側 人工擋土柱地下室開挖區 地界線 200cm 側 基地內側 擋土柱 37
模板 RC 擋土柱 38
RC 擋土柱 自承式擋土壁 開挖區 5-5-2 明挖邊坡工法 ( 斜坡明塹工法 ) 2 圖 5-5-2 明挖邊坡工法 1 地下水地下水 39
5-5-3 擋土牆自承工法 擋土牆 擋土牆 圖 5-5-3 擋土牆自承工法 主動土壓力 被動土壓力 5-5-45 地錨工法 擋土牆 地錨 1. 內管加壓型 2. 灌漿加壓型 3. 局部碇著型 圖 5-5-4 地錨工法 40
5-5-5 水平支撐工法擋土措施 打設中間柱 架設第一層支撐及作業台 第一層開挖 監測架設第二層支撐第二層開挖排水 [ 圖 5-5-6 水平支撐工法 ( 鐵路地下化 )] 架設最後一層支撐 最後一層開挖 逐層拆除監測系統 逐層施作地下室 逐層拆除水平支撐 地下室全部完成 拔除中間柱 修補遺留孔 圖 5-5-5 水平支撐工法流程圖 拔除鋼版樁 細砂回填遺留孔 41
( 一 ) 施作擋土措施及打設中間柱 中間柱 擋土牆 ( 二 ) 第一層開挖及架設排水系統 開挖 ( 三 ) 架設第一層支撐 作業台及監測系統 作業台 第一層支撐 ( 四 ) 第二層開挖及架設第二層支撐 排水系統 監測系統 第二層支撐 開挖 42
( 六 ) 重複 ( 五 ) 步驟, 開挖至預定深度為止 ( 七 ) 逐層施作地下室及拆除支撐 作業台 監測系統 排水系統 ( 八 ) 拔除中間柱及填補預留孔 ( 或拔除鋼版樁及孔隙填砂 ) 43
5-5-6 島築式工法 ( 一 ) 四周施築擋土牆 擋土牆 ( 二 ) 基地中央區土方開挖 外環區 中央區 外環區 ( 三 ) 施築中央區結構體 外環區 結構體 外環區 ( 四 ) 架設外環區之水平支撐及開挖 水平支撐 結構體 水平支撐 中間柱 44
( 五 ) 施築外環區之結構體 結構體 5-5-7 壕溝式開挖工法 ( 一 ) 結構體外牆之內外側施築擋土牆 結構體外牆預定位置 內側擋土牆 外側擋土牆 ( 二 ) 架設橫撐及開挖 橫撐 ( 三 ) 施築結構體外牆 結構體外牆 45
( 四 ) 結構體中央開挖及施築 ( 五 ) 架設橫撐於結構體外牆及拆除內側擋土牆 ( 六 ) 施築結構體內部 ( 七 ) 回填結構體外牆與擋土牆間之空隙及拆除橫撐, 最後拔除擋土牆 46
5-6 擋土牆 5-6-1 鋼軌樁 施工計畫 ( 主樁橫板條 ) 場地清理測量放樣 打入鋼軌樁 鋼軌構件進場 地層開挖嵌入木板壁背填土 架設支撐 結構完成 拔除鋼軌 [ 鋼軌樁橫板條 ] 樁孔回填 圖 5-6-1 鋼軌樁施工流程圖 47
鋼軌樁 土壤 5-6-2 鋼版樁 開挖區 圖 5-6-2 鋼軌樁 木板 鋼版 接頭 [ 圖 5-6-3 鋼版樁 ] [ 圖 5-6-3 鋼版樁 ] [ 鋼版樁圍堰止水 ] 48
5-6-3 排樁 基樁 開挖區 圖 5-6-4 排樁 5-6-4 連續壁 挖掘壁溝吊放鋼筋籠灌注混凝土 特密管 抓斗 連鎖管 鋼筋籠 混凝土 圖 5-6-5 連續壁 49
排樁導溝施築 50
排樁導溝施築 51
施工計畫 整地放樣 施築導溝 鋼筋進場 壁體開挖 穩定液調製 接頭及底部清理 鋼筋籠製作 超音波檢測 插放連鎖管 沉澱池 吊放鋼筋籠 插入特密管 澆注混凝土 運棄 圖 5-6-6 吊放鋼筋籠 拔除連鎖管 完成 圖 5-6-7 連續壁施工流程圖 52
連續壁溝槽底部 排泥進水排泥混凝土 淤泥清除方法 : 穩定液 穩定液 淤泥 淤泥 混凝土 圖 5-6-8 循環水壓除去法 圖 5-6-9 混凝土壓力除去法 排泥攪拌桿排泥進水 穩定液 穩定液 淤泥 攪拌 淤泥 噴射 圖 5-6-10 攪動浮游除去法 圖 5-6-11 噴射水流除去法 53
1 16 2 17 3 18 4 19 5 20 30 6 15 21 公單元 29 7 母單元 14 22 28 13 27 12 26 11 25 10 24 9 23 8 連續壁單元接合方法 圖 5-6-12 連續壁單元開挖順序 未開挖單元 開挖單元 連鎖管未開挖單元 未開挖單元 圖 5-6-13 連鎖管法開挖單元 隔板 未開挖單元 圖 5-6-14 隔板法 54
5-6-5 截水牆 擋土牆 截水牆 圖 5-6-15 RC 截水牆 截水牆 圖 5-6-16 填土截水牆 5-6-6 穩定液 孔壁 機具載重 穩定液之主要功能為 : ( 一 ) 在開挖孔壁面形成不透水薄膜, 防止坍孔 ( 二 ) 防止地下水滲入孔內 ( 三 ) 平衡土壓力 穩定液 穩定液支撐力 ( 四 ) 防止開挖孔內泥漿沉澱 圖 5-6-17 連續壁孔壁壓力圖 主動土壓力 55
5-7 逆打工法 逆打工法施工步驟 : ( 一 ) 結構物四周打設擋土設 施 ( 二 ) 於柱之位置鑽掘樁孔, 以利插入鋼骨柱 ( 三 ) 施築基樁及插入鋼骨柱 擋土牆 施築擋土牆基樁 ( 柱 ) 鑽孔 擋土牆 插入鋼骨完成 鋼骨 基樁孔 ( 四 ) 組立一樓之鋼骨, 完成擋 一樓頂版 ( 五 ) 第一階段開挖 ( 六 ) 完成一樓底版 ( 七 ) 第二階段 ( 地下二樓 ) 開挖並架設支撐 ( 八 ) 重覆作業至上下結構物完成為止 土牆 基樁地下室開挖鋼骨開挖開挖 G.L 圖 5-7-1 逆打工法 56
RC 擋土牆 B1 B1 B1 模板 B2 開挖 B2 B1 擋土牆完成 ) B2 土方開挖 B2 擋土牆組模 B1 灌漿口 B1 缺口 B2 B2 B2 擋土牆灌漿 B2 模板拆除 圖 5-7-2 逆打擋土牆施工步驟 57
鋼筋 側模 底模 B1 B1 接合長度 圖 5-7-3 模板隔離步驟一 圖 5-7-4 模板隔離步驟二 混凝土 B1 中空圖 5-7-5 模板隔離步驟三 B1 圖 5-7-6 模板隔離步驟四 58
B1 B1 續接 B2 B2 圖 5-7-7 模板隔離步驟五 圖 5-7-8 模板隔離步驟六 混凝土 側模 保麗龍 B1 圖 5-7-9 保麗龍隔離步驟一 B1 鋼筋插入保麗龍中 接合長度 圖 5-7-10 保麗龍隔離步驟二 59
B1 鋼筋續接 B1 圖 5-7-11 保麗龍隔離步驟三 混凝土接合方法 鑿除法及傾斜模板法 硬固混凝土 B2 圖 5-7-12 保麗龍隔離步驟四 灌漿口 敲除 模板 組模灌漿拆模敲除 圖 5-7-13 鑿除法施工步驟 60
逆打鋼支柱吊放基樁施作鋼筋籠吊放 61
一樓結構體施作 地下層土方開挖 地下層鋼支撐施作 62 地下層底版開挖完成
地下層底版鋼筋綁紮 逆打鋼支柱柱頭處理 地下層土方開挖 地下層防水膜施作 63
地下層柱施作 逆打樓版綁紮鋼筋 逆打樓版混凝土澆置 逆打樓版組立模板 64
鋼支柱向上組裝 鋼支柱焊接鋼筋續接器 地下層牆施作 65 樓版混凝土澆置完成
硬固混凝土 模板 灌漿口 (1) 組模 (2) 灌漿 (3) 拆模 圖 5-7-14 傾斜模板法施工步驟 66
5-8 墩基礎 5-8-1 井筒式墩基礎 鋼版樁 RC 底版 打入擋土設施 開挖 施築底版 RC 頂版 RC 卵石 施築側牆填充卵石封頂及擋土設施拔除 圖 5-8-1 井筒式墩基礎 ( 襯板法 ) 67
鋼筒 打入第一節鋼筒 鋼筒 開挖 第一節開挖 重覆開挖 打入鋼筒至預定深度 錐形基腳 開挖 開挖錐形基腳 RC 牆 卵石 RC 錐形基腳灌漿施築側牆填充卵石及施築頂版 圖 5-8-2 井筒式墩基礎 ( 鋼筒法 ) 68
1st 1st 1st 開挖 第一階段開挖 RC 牆完成第一階段側牆 開挖 第二階段開挖 2nd 完成第二階段側牆 1st 2nd 1st 2nd 3rd 4th 5th 3rd 4th 5th 填滿卵石 6th 基版 6th 完成所有側牆填充卵石及封頂封基圖 5-8-3 井筒式墩基礎 ( 逆築工法 ) 69
5-8-2 沉箱 1. 開口式沉箱 2. 壓氣式沉箱 3. 鋼殼式沉箱 [ 沉箱刃腳 ] 5-8-2-1 開口式沉箱 [ 沉箱鋼模 ] [ 沉箱混凝土澆注 ] 70
( 一 ) 整地 放樣及裝置刃腳 刃腳 ( 二 ) 第節內模組立 鋼筋配置 外模組立 搭設鷹架 混凝土澆置及養護 第一節沉箱壁體 鷹架 ( 三 ) 拆除模板, 第一單元土層開挖, 使沉箱下沉 第一節沉箱壁體 開挖 ( 四 ) 第二單元內模組立 鋼筋配置 外模組立 搭設鷹架 混凝土澆置及養護 第二節 開挖 71
( 五 ) 重複 (3)(4) 步驟至預定深度為止 RC 版封頂 ( 六 ) 封底 箱體回填 封頂, 即完成 RC 版封底 回填砂石增加垂直載重 [ 圖 5-8-4 開口式沉箱 ] 5-8-2-2 壓氣式沉箱 送氣 閘門排氣 升降道 送氣管圖 5-8-5 壓氣式沉箱 開挖區 吊索 壁體 72 刃腳
5-8-2-3 鋼殼式沉箱 2 插入型鋼 1 基樁 3 平台 4 開挖 73
6 鋼殼沉箱 支撐吊架 5 開挖 7 拆除平台 8 沉箱下沉 9 10 混凝土 回填 74
11 拆除吊架 11 降低水位 12 樁頭敲除 13 基礎混凝土 鋼殼沉箱 14 回填 圖 5-8-6 鋼殼式沉箱 基樁 75
5-9 托底工法 托底工法施工步驟 : ( 一 ) 打設擋土設施 ( 二 ) 打設鋼樁 ( 三 ) 施築反循環基樁 ( 四 ) 基礎開挖 ( 五 ) 架設臨時鋼骨承梁 ( 六 ) 切除橋梁基礎 橋柱 橋墩 隧道預定位置 橋梁 圖 5-9-1 托底工法步驟一 ( 七 )RC 承梁施築反循環基樁 ( 八 ) 臨時鋼骨承梁及鋼 樁拆除, 並回填土 層至原地面高度, 即完成托底工程 橋梁 1 擋土牆橋柱 2 鋼樁 ( 縱斷面 ) ( 橫斷面 ) 3 圖 5-9-2 托底工法步驟二 4 開挖 ( 縱斷面 ) ( 橫斷面 ) 圖 5-9-3 托底工法步驟三 圖 5-9-4 托底工法步驟四 76
6 切除橋墩 5 鋼骨承梁 ( 縱斷面 ) ( 橫斷面 ) 圖 5-9-6 托底工法步驟六 圖 5-9-5 托底工法步驟五 7RC 承梁 隧道 橋柱 橋梁 鋼梁 RC 梁 RC 基樁 鋼樁 ( 縱斷面 ) 圖 5-9-7 托底工法步驟七 77 圖 5-9-8 托底工法平面圖
5-10 防水工程 防水工法 : ( 一 ) 基本防水 ( 二 ) 外覆防水膜 ( 三 ) 水密性混凝土 ( 四 ) 防水劑水泥砂漿防水法 ( 五 ) 施築假牆隔離 ( 六 ) 結構體外側灌漿 ( 七 ) 內側塗防水塗料 ( 八 ) 採用預力混凝土 藥液灌漿 防水膜 防水粉刷外牆假牆 塗防水料 假牆 降低水位 圖 5-10-1 地下室防水工法 78
5-11 土方工程 5-11-1 1 土方之計算 A 2 ( 一 ) 平均斷面積法 ( 二 ) 等高線法 ( 三 ) 面積水準法 A 1 L 80 85 90 圖 5-11-1 1 平均斷面積法 圖 5-11-2 等高線法 H 4 H 3 H 2 H 1 79 圖 5-11-3 面積水準法 面積 A
5-11 土方工程 5-11-2 土方之作業 土方工程之作業程序 : ( 一 ) 挖方工程 (1) 地面雜物清除 (2) 開挖 (3) 運棄 (4) 整平 ( 二 ) 回填工程 (1) 回填處地面雜物清除 (2) 填土 (3) 分層 80
挖掘土方的方法 : 鏟土機 吊車 圖 5-11-4 前進法 挖土機 抓斗 圖 5-11-5 後退法 圖 5-11-6 垂直法 81
圖 5-11-7 剷土機 圖 5-11-8 剷裝機 圖 5-11-9 挖土機 82 圖 5-11-10 推土機
5-11-3 土積圖 預定高程 挖土高度 里程 填土高度 挖填平衡線土方量 圖 5-11-11 土積圖 棄土量里程借土量 83
5-11-4 土方之夯實 圖 5-11-12 鐵輪壓路機 震動機 鐵輪 拖曳 圖 5-11-13 膠輪壓路機 84 圖 5-11-15 震動壓路機
γd 最大乾密度 最佳含水量 w 圖 5-11-14 羊腳滾壓路機 圖 5-11-16 壓密度曲線圖 [ 電動夯土機 ] 85
壓密度試驗 置換法 1挖取土樣 2填入細砂 3填滿細砂 細砂 土樣 細砂 填砂量 ( 土樣體積 ) 坑洞 細砂 細砂 圖 5-11-17 砂錐法 1挖取土樣 2灌入清水 3灌滿清水 清水 土樣 防水布 清水 灌水量 ( 土樣體積 ) 坑洞 清水 清水 圖 5-11-18 灌水法 86
乾密 乾側濕側防水膜 度 O.M.C 含水量 % 圖 5-11-19 壓蜜度與含水量關係 5-12 安全監測系統 ( 一 ) 擋土結構應力變化觀測 ( 二 ) 周圍地表沉陷觀測 ( 三 ) 地下水位與水壓之變化觀測 ( 四 ) 鄰近結構物傾斜變化觀測 ( 五 ) 擋土結構物傾斜變化觀測 ( 六 ) 支撐荷重變化觀測 ( 七 ) 填土沉陷觀測 ( 八 ) 隆起觀測 圖 5-11-20 防水膜覆蓋 87 [ 傾斜儀 ]
現場調查 監測計畫 監測範圍確認 準備監測儀器 裝設監測儀器 基礎開挖 監測記錄報告 基礎完成異常? 否 是 緊急應變措施 拆除監測儀器 [ 圖 5-12-1 監測系統流程圖 ] 88
5-13 施工災害 5-13-1 開挖區隆起 遇到隆起時應採之緊急措施 : ( 一 ) 停止開挖, 尋求對策 地層下陷 ( 二 ) 實施地盤改良, 提高地盤承載力 ( 三 ) 分區開挖, 採用島築式施工 ( 四 ) 打樁 ( 五 ) 降低地下水位 ( 六 ) 擋土壁前端截斷滑動面 ( 七 ) 情況危急時, 開挖部應先行回填 擋土牆隆起 圖 5-13-1 1 隆起 地層下陷 89
5-13-2 土壤液化影響液化之因素 : ( 一 ) 相對密度 ( 二 ) 地表震動強度與震動持續時間 ( 三 ) 有效覆土壓力 超額孔隙水壓迫使 ( 四 ) 過壓密比 水位升高 ( 五 ) 土壤特性 兩邊砂土顆粒數量相等 ( 六 ) 土層之排水情況粒數量相等 結構物 + 砂土 於水中之重量 結構物 + 砂土 + 水 重量相等 磅秤 結構物 + 砂土於水中之重量為零 90 液化前砂土結構液化瞬間砂土呈浮游狀態圖 5-13-2 土壤液化示意圖
土壤液化後地表產生異常現象 : (1) 地表沈陷 (2) 地表噴砂 地表覆蓋層 (3) 側向擴張液化砂土層 (4) 建築物傾斜圖 5-13-3 噴砂現象 減少土壤液化之方法 : 重物 ( 一 ) 土壤改良 ( 二 ) 結構體基礎改良與補強 ( 三 ) 控制孔隙水壓力 原始地層 結構改變密度增加預壓結構體 預壓解除 圖 5-13-4 土壤預壓 施築結構體 91
5-13-3 擋土設施破壞 地下室開挖引起週邊地盤下陷之現象, 其可能產生之原因 : ( 一 ) 擋土牆深度不足, 週邊地盤土壤流入開挖區, 造成隆起現象 ( 二 ) 水平支撐挫屈彎曲, 使擋土牆內傾 ( 三 ) 擋土牆勁度不足而傾斜 彎曲 ( 四 ) 開挖區大量抽水, 週邊水位急速下降 ( 五 ) 水平支撐收縮, 擋土牆內傾 (1) 橫撐 (2) 橫撐 (3) 下陷 擋土牆 下陷 挫屈 下陷 橫撐 彎曲 隆起 內傾 92
下陷 水位 (4) 橫撐 (5) 下陷 橫撐 抽水 圖 5-13-5 擋土支撐不當之各種狀況 5-13-4 地下室上浮地下室上浮之原因 : ( 一 ) 地下水位上升 (1) 豪雨淹水 (2) 抽水機故障 (3) 抽水機不足 ( 二 ) 擋土鋼板拔除, 減少側壁摩擦力 93
地下室上浮之情形 : ( 一 ) 地下室各點均勻上浮 ( 圖 5-13-7) ( 二 ) 地下室一邊上浮 ( 圖 5-13-8) ( 三 ) 地下室一角上浮 ( 圖 5-13-9) 地下室上浮之解決方法 : ( 一 ) 以重物加載使其下沉 ( 二 ) 抽除周圍之地下水, 降低水位 ( 三 ) 筏基底板開孔, 抽除底下之淤泥 側壁摩擦力 (F) 側壁 地下室總重 (W) 側壁摩擦力 (F) 水浮力 (U) 圖 5-13-6 地下室上浮原理 94
圖 5-13-7 均勻上浮 圖 5-13-8 一邊上浮 圖 5-13-9 一角上浮 95