目錄 目錄...i 表目錄... v 圖目錄... 1 第一章地質鑽探報告判讀及土方工程... 4 1.1 整地 開挖及運土計畫... 4 1.1.1 整地... 4 1.1.2 開挖... 12 1.1.3 運土... 14 1.2 回填及查核試驗... 15 1.2.1 回填... 15 1.2.2 查核試驗... 17 1.3 地質調查... 20 1.3.1 相關法規節錄 ( 公共工程施工綱要規範 - 第 02210 章地下調查 )... 20 第二章安全監測工程... 25 2.1 監測系統之設置... 26 2.2 監測規劃... 26 2.3 監測項目... 28 2.4 配置原則及監測頻率... 29 第三章地盤改良... 30 3.1 地盤改良目的與原理... 30 3.1.1 目的... 30 3.1.2 原理... 30 3.1.3 地下室基礎工程採用地盤改良之條件... 30 3.1.4 液化現象... 31 3.1.5 地盤改良之相關規定... 31 i
3.2 軟弱地盤改良工法... 34 3.2.1 覆蓋工法... 34 3.2.2 舖砂工法 (Sandmat method)... 34 3.2.3 舖布工法... 35 3.2.4 壓實砂樁工法 (Sand compaction pile method)... 35 3.2.5 震實工法 (Vibro flotation method)... 35 3.2.6 直力壓實工法 (Direct power compaction method)... 36 3.2.7 電氣衝擊工法... 36 3.2.8 垂直排水工法原理... 36 3.2.9 砂滲工法 (Sand drain method)... 36 3.2.10 紙滲工法 (Paper drain method, Card board drain method)... 37 3.2.11 小口徑砂袋滲水工法 (Sand bag drain method)... 37 3.2.12 生石灰樁工法... 37 3.2.13 灌漿工法... 38 3.2.14CCP 工法 (Chemical Churning Pile method)... 38 3.2.15Soletanche 灌漿工法... 38 3.2.16 潑水壓實回填... 38 3.2.17 噴射灌漿... 38 3.2.18 冰凍工法... 39 第四章基礎工程 管線及構造物防護措施... 40 4.1 基礎工程... 40 4.1.1 直接基礎... 40 4.1.2 直接基礎的適用範圍及性能... 43 4.2 共同管線與地下管線之施工... 43 4.2.1 管道及地下管線... 43 4.2.2 施工計畫... 44 第五章擋土支撐工法 擋土措施及地下水處理... 48 ii
5.1 擋土支撐工法分類... 49 5.1.1 擋土壁工法分類... 49 5.1.2 版樁工法... 49 5.2 擋土措施及支撐工法... 52 5.2.1 擋土工法... 52 5.2.2 自立式垂直擋土工法... 53 5.2.3 斜坡式擋土工法... 55 5.2.4 擋土壁自承工法... 55 5.2.5 水平支撐工法... 58 5.2.6 島區式工法 (Island method)... 64 5.2.7 壕溝式工法... 66 5.2.8 逆築工法 ( 或稱逆打工法 )... 69 5.2.9 沉箱式工法 (Caisson method)... 72 5.2.10 地錨工法... 74 5.2.11 連續壁工程... 76 5.2.12 擋土支撐相關規定... 91 5.3 地下水處理... 94 5.3.1 地下水處理工法... 94 5.3.2 集水坑排水法 ( 俗稱積水池法 Shallow sump drainage)... 94 5.3.3 明渠排水法 (Open ditch drainage)... 95 5.3.4 暗渠排水法 (Underdrainage, Sub-drainage)... 95 5.3.5 深井排水法 (Deep well drainage)... 95 5.3.6 西姆氏深井法 (Seimens well method)... 95 5.3.7 點井排水 (Well point method)... 96 5.3.8 點井排水工法特徵... 96 5.3.9 復水工法 (Rechange method)... 97 5.3.10 真空深井排水法 (Vacuum deep well method)... 97 iii
5.3.11 電氣滲透工法 (Electro-osmosis method)... 97 5.3.12 深井工法與點井工法之比較... 97 5.4 基礎施工發生的災害及其因應對策... 99 5.4.1 基礎施工發生的災害... 99 5.4.2 基礎施工災害之因應對策... 113 參考文獻... 117 附錄一剩餘土及棄土之處理剩餘土石方相關規定... 118 附錄二地質調查相關法規節錄 ( 建築技術規則 - 基礎構造編 )... 120 附錄三地層改良建築技術規則... 123 iv
表目錄 表 2-1 一般建築開挖工程監測頻率... 29 表 4-1 直接基礎的適用範圍及性能... 43 表 5-1 排樁式與壁式連續壁之比較... 77 表 5-2 深井工法與點井工法之比較... 97 v
圖目錄 圖 1-1 發佈單位 : 中試儀盟網 (010-86417635)... 19 圖 1-2 鑽探機具... 21 圖 1-3 鑽石鑽頭... 21 圖 1-4 薄管取樣... 23 圖 1-5 清理器清理薄管... 23 圖 1-6 原狀土及封蠟完成... 23 圖 1-7 鑽探孔裝設水壓計... 24 圖 2-1 土壓計... 28 圖 2-2 支撐應變計... 28 圖 2-3 傾斜管... 28 圖 3-1 軟弱地盤之改良工法... 34 圖 4-1 淺基礎之分類... 41 圖 4-2 直接基礎之形式... 42 圖 5-1 擋土壁工法之分類... 49 圖 5-2 鋼版樁... 50 圖 5-3 鋼版樁打設... 51 圖 5-4 鋼版樁接頭... 51 圖 5-5 屏風打設法... 52 圖 5-6 自立式垂直擋土工法... 54 圖 5-5 斜坡式擋土工法... 55 圖 5-7 擋土壁自承工法... 56 圖 5-8 擋土壁自承工法 - 鋼軌樁... 56 圖 5-9 水平支撐工法流程圖... 58 圖 5-10(a) 中間樁設立... 59 圖 5-10(b) 三角支撐設置... 59 1
圖 5-10(c) 圍囹架設... 59 圖 5-10(d) 支撐設置... 59 圖 5-10(e) 圍囹背填混凝土... 59 圖 5-10(f) 預力施壓... 59 圖 5-10(g) 開挖及支撐完成... 60 圖 5-11 水平支撐工法之施工步驟圖... 63 圖 5-12 島區式工法之施工步驟圖... 65 圖 5-13 島區式工法照片... 66 圖 5-14 壕溝式工法之施工步驟圖... 69 圖 5-15 逆築工法之施工步驟圖... 71 圖 5-19 穩定液泡置... 83 圖 5-20 比重試驗... 83 圖 5-21 黏滯度試驗... 83 圖 5-22 含砂量試驗... 83 圖 5-23 深水取樣器... 83 圖 5-24 BW 工法之流程圖... 84 圖 5-25 ML MHL 工法之流程圖... 85 圖 5-26 鑽土機 (earth auger)... 88 圖 5-27 吊放鋼筋籠... 88 圖 5-28 地下水處理方法... 94 圖 5-29 擋土壁管湧災害示意圖... 100 圖 5-30 開挖過程中因流砂而產生之砂湧示意圖... 101 圖 5-31 Terzaghi 砂湧之檢核... 102 圖 5-32 基樁工程中因流砂因流砂而產生之砂湧... 103 圖 5-33 土壤加壓 解壓及再壓過程之 e-log p 圖... 104 圖 5-34 粘土塑性流造成之隆起現象... 105 圖 5-35 擠壓隆起示意圖... 106 2
圖 5-36 粘土層擠壓隆起示意圖... 107 圖 5-37 底版遭淤積砂頂住而無法下沉... 111 圖 5-38 拔樁引致地下室上浮之示意圖... 113 3
第一章地質鑽探報告判讀及土方工程 土方工程係指以人力 機械及爆破等方法進行土石挖除之作業 一般營建或土木結構物於建造前, 在基地內有以下作業情況發生時, 即稱之為土方工程 : 1. 地面有雜物時需先行整理運棄 2. 基地過高時需先開挖並運棄 3. 基地過低時需從他處處理運土滾壓回填 4. 地下室開挖 5. 基礎開挖回填 6. 隧道開挖而本單元內容將針對 :(1) 整地 開挖及運土計畫 ;(2) 回填及查核試驗 ;(3) 地質調查三部分逐一進行介紹 1.1 整地 開挖及運土計畫 1.1.1 整地 1. 測量與放樣 (1) 承包商應依據業主或當地建築主管機關設定之基線 水準點 經緯座標及其他有關資料, 施行施工測量, 確認基地範圍及建築線之定線及定位經工程師核認後施工, 但仍應對其成果負責 如承包商放樣有錯誤時, 應由承包商自行負責修正, 並負擔因而發生之一切費用 放樣時應以圖樣上註明之尺度為準, 不得以圖上量得者辦理 如圖指示不清時, 應按照工程師之指示辦理 (2) 承包商應負責與鄰近工程 現有建築物及道路之放樣基線或中心線取得協調 若與上述放樣線或中心線之間發生任何偏差, 承包商應提請工程師認可後作適當之調整 4
(3) 承包商應負責保存工地施工所需之樁記, 不使損壞及移動, 如因疏忽致移動或損壞時, 應立即重新設置, 其費用由承包商負擔, 如因此而發生錯誤及造成損失時, 均屬承包商之責任 (4) 土石方依實作數量結算之工程, 為確定開挖 填土或其他與地表高程有關之工作之數量, 承包商應於任何場所之初步清除完成, 而本工程施工作業開始前, 通知工程師作完整之工地測量 任何場所擬進行本工作作業 7 天前, 承包商應以書面通知工程師, 工程師將就該工地進行高程測量, 該項測量結果即由工程師錄存, 作為計價線之依據 工程師於確定日期後, 即按例通知承包商, 若承包商未指派代表會同測量, 即不得對測量成果異議 任何場所若承包商未於作業前以書面通知工程師, 則其高程即依工程師所認定者為準 (5) 水平放樣應依據構造物之設計圖說所標示尺度為準, 不得以圖上量得者辦理, 如圖指示不清時, 應按照設計原意及工程師指示辦理 (6) 地形測量係以基隆平均海平面為基面 (7) 儀器精度及測量成果精度依不同類別工程設計圖之規定 2. 放樣程序建築工程在從事設計之前, 自現場調查至設計 施工必須從事多次之測量作業, 所不同者, 在設計之前係將地面上之地形地物及點與點锓之方向 距離 角度嶓測量計算之後繪於圖上, 而在施工時係將圖上之各點運用測量之方法置於地面上 兩者均為測量作業, 在習慣上, 經常將後者稱為放樣 因為在施工時乃利用圖上之縮尺而在地面上繪出足尺 (Full Saze) 之形狀, 稱之為放樣 有時為了施工上之方便而將某一部份繪出其實際尺寸, 以利下料 施工 組合 大之如建築物之屋架 鋼架, 小之如門窗之線角, 經由放樣亦可以發現設計圖上不合理之尺寸 放樣工作需由經驗豐富之工程人員擔任, 因為此項工作不能有任何之差錯, 較大規模之工程均設有專任之放樣工程師, 一般由工地主任 監工員或經驗比較豐富之木工師傅擔任之, 但工地主任仍應隨時校核 然後再請設計人再核對後方可施工 細部放樣為各承包 5
負責人或領班於施工前將細部繪成足尺大樣經現場工程師認可作為施工之依據, 如門窗 天花板 壁櫥 扶手 踏腳板或泥工之壁角 線及其他裝飾之粉刷均需事先放樣 3. 施工方法 (1) 開挖土石方 A. 承包商應先擬定土方工程施工計畫, 送請工程師核准後方得開始進行挖運土石方工作 B. 開挖土石方應按設計圖說所示之路線 坡度 高程及橫斷面完成路幅開挖工作, 並遵從工程師之指示辦理 C. 開挖工作進行中, 應隨時保持良好之排水狀況, 不得有積水之現象, 承包商應建造臨時排水設施或備置抽水機等, 以利開挖地區水之宣洩 排水設施出水口之位置, 應避免設於對路幅或路基可能發生沖刷之處 D. 如需利用表土種植草樹, 則於開挖時, 應將表土堆置備用, 不得與下層不適合種植之土壤混合 E. 所有挖方除隧道外, 應自上而下順序開挖, 如由下開挖而意圖上部土石自行墜落以圖省工, 因而引起崩坍事故者, 概由承包商負責 F. 挖方開挖後之邊坡, 須正確合於設計之坡度, 邊坡之表面須平整, 其自坡面之垂直方向量之, 如為普通土或間隔土高低相差不得超過 50 cm 如為堅石或軟石時, 高低相差不得超過 100 cm G. 在上邊坡內, 所有鬆動突出之岩石或可移動之孤石, 均須移去 邊坡有不穩定, 且有滑動傾向之材料, 均應予以挖除及移除, 或作其他處理 H. 開挖路基 邊坡 隧道兩側及頂面部分, 如發生超挖時, 除本章第 3.2.1(12) 之情況外, 均仍按設計數量計算, 超挖部分不予計價, 路基部分如有超挖, 承包商應回填適當材料, 使符合規定斷面, 回填所需費用, 由承包商負擔 6
I. 需利用開挖所得之石料作為他種用途時, 承包商對開挖工作須有適當之計畫, 俾能獲得適當之數量, 以配合其他工程之需要 J. 在進行開挖工作中, 工程師認有必要時, 得通知承包商將開挖所得之某種較佳材料, 堆置整齊, 以備將來作為路基處理或其他工程之用 K. 挖方除利用於填方外, 其餘棄土之遠運及棄置地點, 除另有規定外, 由承包商自覓, 日後如有損害他人權益發生糾紛或違反環保規定, 概由承包商自行負責 施工期間不論屬於無法避免之自然掉落或因疏忽造成之掉落, 所損害界樁外地上物概由承包商負責賠償或恢復原狀 L. 在整地開挖 路幅開挖及原地面為路基之路段, 如發現有不適用材料時, 應以書面報告工程師, 並以工程師之書面指示, 將不適合材料開挖換填適合材料, 且依規定厚度及壓實密度分層舖平壓實 M. 施工時如需使用炸藥, 承包商應特別注意, 勿使傷及人畜 財產, 倘因爆炸發生損害, 承包商須負全責 N. 爆炸石方時, 使用業主供給之炸藥 雷管及引線等, 應力求節省, 不得濫用, 如使用數量超過規定, 除非情形特殊困難, 經工程師書面核准外, 其超出數量, 應由承包商負擔 O. 爆炸物品若隨同工程發包由承包商自行申請配購者, 承包商應確實依照內政部頒布爆炸物管理辦法之規定, 負責管理, 並應遵照工程師所指示之用量辦理 P. 開挖土石方時, 如須維持交通, 應擬妥交通維持計畫經工程師審核後, 切實辦理勿使阻斷 Q. 因搬運而散落於路面上之廢土, 應隨時清除 R. 挖方之土石分類及成份計算 : (A) 挖方分普通土 間隔土 軟石及堅石等四類, 其定義如後 : (a) 普通土 : 土質鬆軟, 用鐵鍬等略加用力即可翻動者 7
(b) 間隔土 : 土質堅質, 須用洋鎬等挖掘者 凡土中雜有小卵石或鬆動塊石, 體積不逾 0.3m 3 者, 或大批磚瓦砂礫, 或含有許多樹根者均以間隔土計價 (c) 軟石 : 須用少量炸藥開炸者 ( 石質鬆軟, 可用洋鎬尖鋤挖掘, 撬棍移動, 無須炸藥開炸之鬆石亦以軟石計價 ) (d) 堅石 : 石質堅硬, 須用炸藥開炸或開挖機敲擊後始能移去者 (B) 挖方成份計算 : 按照契約詳細價目單中預估成分結算, 施工時不論實際成分與預估成分有否出入, 均不予重新調整 (C) 坍方之清除 (a) 凡在原路面以上坍方, 須一律清除, 其上坡應開挖至工程師指定之位置 (b) 挖出之土石, 其棄置地點除另有規定外, 由承包商自覓, 日後如有糾紛概由承包商自行負責 (c) 坍方清除, 應包括將路面整平及邊溝疏濬 (d) 如因承包商之施工疏忽或不當而引起之坍塌, 承包商應負全責, 不論其範圍及數量多寡, 均不予給付 (2) 填方 A. 承包商應依設計圖說所示之路線 坡度 高程及橫斷面完成路堤填築工作, 並遵從工程師之指示辦理 B. 填築所需材料取自路幅開挖, 基礎開挖及其他開挖所得之適合材料, 如有不敷, 則以借土方式獲得 C. 填築路堤之前應將原地面雜草樹根及一切有害雜物清除及掘除後修整平順, 如有不適合材料, 應以書面報告工程師, 並依其指示將不適用材料挖除換填適合材料, 且按規定厚度及壓實密度分層舖平壓實 8
D. 在山坡上建築路基, 填築前, 工程師得視土質情形責由承包商將基地挖成略向內傾之台階, 刮鬆其表面, 然後分層填築以防坍滑 E. 池塘 沼澤 水田或有淤泥之處, 填土前應先將積水排乾, 挖去軟弱淤泥層後, 再用適當之乾土砂或石塊分層填壓, 或經工程師許可之適當穩定處理, 藉使路基堅實 F. 所有填方應分層填築, 每層應與路基完成後之頂面約略平行 在路堤填築期間, 填土面應經常維持具有適當拱度之平順坡面, 以利排水, 並應防止雨水之沖刷 如路堤之坡度甚陡且其長度較長者, 每隔相當距離應設法導水旁流, 以免沖毀路堤 G. 填築材料應分層壓實, 每層鬆方厚度不得超過 30 cm, 但若有資料證明可行時, 可增加每層鬆厚, 惟須事先書面申請經核可後實施, 用機動平土機或其他適當機具攤平後滾壓之, 每層未滾壓至規定之密度前, 不得在其上舖築第二層 路堤應分層連續填築其整個斷面寬度, 其長度應視所使用之機具調配而定, 愈長愈佳 H. 如以石料為主要材料填築路堤時, 應使用經工程師指定或認可之合格材料, 除另有規定外 石堤應分層連續填築其整個斷面寬度, 每層填築厚度不得大於 60cm 為原則 如工程師認為因石塊尺度而需要較大厚度, 且填築高度亦許可時, 則填築時可視實際需要而加大每層填築厚度, 但不得超過 1m 每層填築應自該路段之一端開始, 將填料傾倒於前一層之上面, 然後以堆土機將其向前推動, 使較大石塊推置於每層填料之下層, 而其間隙由小石料及土壤或細料填充良好, 石塊之最大粒徑尺度不得大於每層厚度之三分之二, 所有過大之石料應先行處理至所需尺度後, 方可使用 其表面應加砂石料一層, 務使表層平整無顯著之空隙方可, 然後以振動式壓路機壓實之, 所有施工方法程序及滾壓機具均應依照工程師之指示辦理 I. 與涵洞或橋樑相鄰地區之路堤填築, 應按 15 cm鬆方厚度分層壓實, 但不得使用鏟刀或重型滾壓機具或高性能振動壓路機滾壓 混凝土 9
牆或其他整體式構造物如需兩側填築時, 則填築工作應同時進行, 每層填築高並應大致相同 J. 如在路堤兩旁借土, 路堤坡腳至借土坑邊緣, 應留路基護道, 其寬度規定如下 : (A) 堤高 3m 以下者, 至少應留護道 1m (B) 堤高 3m 以上者, 至少應留護道 2m (C) 鄰近護道之借土坑挖土坡度, 不得小於 1:2 K. 除另有規定者外, 路堤頂層 75cm 範圍內, 應填品質較佳之適用材料, 且不得含有最大粒徑 10cm 以上之石塊 L. 路堤邊坡應平整堅實, 並按工程圖說規定舖植草皮, 播種草籽或作其他處理 (3) 滾壓 A. 填土滾壓時, 土質不得過乾或過濕 過乾時應灑以適當之水份, 過濕時應以適當方法, 使其降至規定之含水量, 方能滾壓 挖方時亦須於開挖至設計路基高程後, 向下再翻鬆 15 cm後滾壓之 B. 所填土壤中, 如含有硬土塊, 須用適當之工具妥為打碎舖平, 並酌量灑水後用適當機具滾壓之 C. 滾壓機具之重量及式樣, 於施工時由工程師視土壤之性質決定之 D. 含水量 : (A) 黏性土壤滾壓時之含水量, 可較實驗室所得之最佳含水量高約 1~2 % (B) 非黏性土壤, 滾壓時之含水量, 可較實驗室所得之最佳含水量低約 1~2% E. 滾壓作業應沿路堤縱向進行, 由外緣漸向中心線滾壓, 務使每一部分均獲致相等之壓實效果 每層填築材料應壓實至規定壓實度, 在未達規定壓實度前, 或有其他不良情形未予改善前, 不得在其上繼續舖築第二層 10
F. 涵管 管道或其他構造物, 在其上方填土未達適當高度之前, 築路之重機械不得行經其上或鄰近行駛 此項高度須視實際情形而定, 但不得小於 60 cm, 而在該高度以下部分, 應以夯土機或其他適當之機具夯實, 不得以壓路機滾壓, 以免損及涵管等構造物, 如有損毀, 應由承包商自費負責重做 G. 靠近橋台 擋土牆 翼牆 涵洞或其他土石構造物, 滾壓機具無法到達之處, 可用人工夯實或用機動夯錘夯實之, 惟不得損及構造物 地面呈斜坡之處, 應挖成台階形 H. 各層填方滾壓完成後應做工地密度試驗 如試驗結果未達規定壓實度時, 應繼續滾壓, 或以翻鬆灑水或翻曬涼乾後重新滾壓之方法處理, 務必達到規定壓實度為止 I. 每層撒舖之材料應儘可能於當日滾壓完成, 如認為有下雨之可能時, 應即停止撒舖材料, 已撒舖之處, 則應立即加以整平滾壓, 以防積水及雨水滲入 4. 檢驗 (1) 壓實度檢驗 A. 各層滾壓完成後, 應先作全面目視檢查 凡有顯著凹凸不平 積水 波浪狀 海綿狀等缺陷部分, 均應澈底改善, 然後以砂錐法 (AASHTO T191) 或核子密度儀法 (AASHTO T238) 等標準方法做工地密度試驗 試驗地點以隨機方法決定之, 各層填方每 1,000 m 2 至少應做密度試驗 1 次 ( 如填方面積小於 1,000 m 2 時每層至少 1 次 ), 惟工程師認為必要之處應加做之 試驗結果, 除另有規定者外, 以改良式夯壓試驗法 (AASHTO T180) 求得之最大乾密度計算其壓實度應達到下列要求 : (A) 距路基頂層面 75 cm以內者, 壓實度不得低於 95 % (B) 距路基頂層面大於 75 cm者, 壓實度不得低於 90 % 11
B. 工地密度試驗點,4.75 mm (4 號篩 ) 以上之粗料含量與夯壓試驗之土樣不同時, 須符合 AASHTO T224 之規定 ( 土壤夯壓試驗之粗料含量校正法 ) 校正最大乾密度, 以校正後之最大乾密度計算壓實度, 採用核子密度儀做試驗時, 校正所需之粗料含量, 可於試驗點挖掘做篩分析得之, 或以 3 次以上篩分析之平均值為之, 採用何法, 由工程師與承包商在試驗前商定 (2) 滾壓檢驗 (Proof Rolling) 如按本章第 3.2.2(8) 之規定, 以石料為主要材料填築路堤時, 可採用滾壓檢驗 滾壓檢驗應以工程師認可之重貨車, 行駛整個路基面至少 3 次 ( 一往返為一次 ), 不產生移動或裂痕凹陷者方為合格 滾壓檢驗所用重車, 須為後輪單軸, 單邊雙輪, 其後軸總載重在 16t 以上, 輪胎壓力為 7kgf/cm 2 1.1.2 開挖 1. 開挖方法 (1) 人力開挖 - 適用於不能以機械施工之基地, 包括 : 軟弱地盤及基地狹窄者 (2) 輔助性機械 ( 帶運機 ( 輸送機 ) 聯斗式輸送機 斜道等 ) (3) 機械開挖 - 適用於能以機械作業之基地 A. 常用性機械 ( 鋤土機 抓斗挖土機 拖斗挖泥機 動力鏟 ) B. 輔助性機械 ( 小型鏟土機 牽引剷土機 堆土機 ) (4) 開挖形式 A. 前進形式 ( 動力鏟 堆土機 ) B. 後退形式 ( 鋤土機 拖斗挖泥機 ) C. 垂直形式 ( 抓斗挖土機 ) 2. 土方開挖應注意的事項 (1) 開挖前 ( 基地整理 去除障礙物 ) 注意事項 : 12
A. 確實除去障礙物 ( 舊有建築物基礙等 ) B. 研判土質, 挖深井並做湧水量之調查 C. 鄰接建築物基礎之支撐物, 埋設管之維護, 周圍地盤改良之藥液灌入等, 應儘可能在開挖前實施 D. 基地內殘存之舊水管, 下水道管之尾端應予確實處理 又為防備萬一必須確定止水栓之位置及連絡單位 E. 設置開挖中各種測定工作所需之基準墨線 F. 預先拍取附有日之鄰近構造物現狀照片 ( 特別是壁面之龜裂等 ) (2) 開挖中注意的事項 : A. 檢討開挖之次序倘不妨礙開挖工程之動線, 應從卡車架台設置處先行開挖, 而後再從距離棄土搬出口最遠處起開始挖掘 B. 自開挖完成處開始裝置橫擋及支撐等之承托物 C. 維持邊坡足夠之土量 D. 坡肩之寬度依地盤之性質而異, 但最小須在 2m 以上, 所需坡面角度亦因土質而不同, 一般在 40 ~60 之範圍內 E. 周圍開挖之深度, 以架設各段支撐前之擋土牆不發生變形為限, 標準為 2m~4m 注意不可超挖 尤應特別留意者, 在架設第一段支撐, 前擋土牆之變形對周圍構造物將產生很大之影響 F. 中央部份之開挖深度亦須依據邊坡穩定計算而作充分之檢討 G. 集水坑處之開挖, 須常保持較其他地面為低, 俾收排水良好, 易於挖掘之效 尤其欲將重機械放置於開挖底面, 而配合抓斗挖土機等進行開挖時, 須特別注意 H. 為免遲延開挖作業, 即嵌入橫板條 I. 橫板條背後之填土, 楔子是否已設置完妥, 均應切實加以處理 J. 橫板條鮮因土壓作用而打斷, 但因撓度而發生脫落之事故則有其實例 13
K. 因擋土牆之主樁間隔過寬, 以致橫板條跨度過大之處, 即須採取加大橫板條之厚度, 或以角鋼材補強等必要措置, 以資縮小其跨度 L. 凡有滲水部份之皮橫板條背後, 應加檢查其空洞 M. 水挾砂流出之處每多造構成空洞, 其存在可由敲打木皮面而測知 如發現已有空洞, 則須以藥液 水泥砂漿 混凝土 砂袋等加以填充為防備意外之出水, 應事先備妥麻袋 舊布等物 N. 倘若能將填滿砂之麻袋堆積於出水處, 則可防止皮條背後土砂之移動 O. 如果湧水係出自上部 4m~5m 附近之橫板條時, 則須經由水質檢, 查以資確定究係屬於自來水, 抑或來自下水管, 原因一經查明, 應即謀求對策 出水如屬自來水管者, 因其每易引起極大事故, 故須採取完善之處置 P. 定期實施周圍沉陷之檢測 Q. 重型埋設物或人孔與其接合管類等, 易受到不均等沉陷而損壞 觀諸以往擋土牆發生事故之實例, 一般多在事故發生 5~6 日即已有徵兆出現, 因此定期實施擋土牆之變形檢測 ( 擋土牆之撓度 橫擋之撓度 支撐之彎度 ), 在某種程度內概可預測出事故之發生 R. 為免支持地盤被挖鬆, 最後開挖之底面須預留 30cm~50cm 之土層, 以便用人工挖掘較易整修 S. 卡車架台之牽拉構材應配合開挖之進行而設置 (3) 開挖後注意的事項 A. 湧水量多之情況, 須詳細檢討封閉排水井之適當時間 ( 構體重量與浮力之關係 ) B. 回填土若使用砂質土, 則需用大量之水來作充分浸水壓實 C. 部分擋土主樁之埋設乃視鄰接物之狀態而定 1.1.3 運土 14
裝運土機具之應用及注意事項 : 1. 裝運土方, 並兼作散佈作業用之機械, 通常多為後傾運土卡車或拖車 土方運至工地, 工作物不須散佈時, 以同車再行傾卸 ; 若須散佈時, 可隨行 隨卸, 將工作物散佈於路機或地面上 2. 裝運石塊時, 應儘量將大石頭裝載於車抖後方, 可減少車輛之損耗 3. 運土車之容量應為挖土機之鏟或挖斗容量之 4 至 5 倍 4. 裝載時應儘量將工作物堆高, 以增加運輸量 若在崎嶇道路上行駛, 而又裝運濕泥土時, 應該平裝裝載, 其車速應保持在 40~60 公里, 以免泥土外溢, 當運送完畢時, 即應將車斗洗刷清潔 5. 當加寬路基時, 以用側傾拖車較為便利, 尤其在狹路上操作, 不致影響其他車輛之行駛 6. 裝載及傾倒地點, 均應先行籌備, 並將作業程序計劃妥善, 以儘可能減少倒車及錯車之次數 1.2 回填及查核試驗 1.2.1 回填回填相關施工規範如下 : 1. 承包商應依設計圖說所示之路線 坡度 高程及橫斷面完成路堤填築工作, 並遵從工程師之指示辦理 填築所需材料取自路幅開挖, 基礎開挖及其他開挖所得之適合材料, 如有不敷, 則以借土方式獲得 2. 填築路堤之前應將原地面雜草樹根及一切有害雜物清除及掘除後修整平順, 如有不適合材料, 應以書面報告工程師, 並依其指示測量範圍 高程, 將不適用材料挖除換填適合材料, 且按規定厚度及壓實密度分層舖平壓實 3. 在山坡上建築路基, 填築前, 工程師得視土質情形責由承包商將基地挖成略向內傾之台階, 刮鬆其表面, 然後分層填築以防坍滑 15
4. 池塘 沼澤 水田或有淤泥之處, 填土前應先將積水排乾, 挖去軟弱淤泥層後, 再用適當之乾土砂或石塊分層填壓, 或經工程師許可之適當穩定處理, 藉使路基堅實 5. 所有填方應分層填築, 每層應與路基完成後之頂面約略平行 在路堤填築期間, 填土面應經常維持具有適當拱度之平順坡面, 以利排水, 並應防止雨水之沖刷 如路堤之坡度甚陡且其長度較長者, 每隔相當距離應設法導水旁流, 以免沖毀路堤 填築材料應分層壓實, 每層鬆方厚度不得超過 30cm, 但若有資料證明可行時, 可增加每層鬆厚, 惟須事先書面申請經核可後實施, 用機動平土機或其他適當機具攤平後滾壓之, 每層未滾壓至規定之密度前, 不得在其上舖築第二層 路堤應分層連續填築其整個斷面寬度, 其長度應視所使用之機具調配而定, 愈長愈佳 如以石料為主要材料填築路堤時, 應使用經工程師指定或認可之合格材料, 除另有規定外 石堤應分層連續填築其整個斷面寬度, 每層填築厚度不得大於 60cm 為原則 如工程師認為因石塊尺度而需要較大厚度, 且填築高度亦許可時, 則填築時可視實際需要而加大每層填築厚度, 但不得超過 1m 每層填築應自該路段之一端開始, 將填料傾倒於前一層之上面, 然後以堆土機將其向前推動, 使較大石塊推置於每層填料之下層, 而其間隙由小石料及土壤或細料填充良好, 石塊之最大粒徑尺度不得大於每層厚度之 2/3, 所有過大之石料應先行處理至所需尺度後, 方可使用 其表面應加砂石料一層, 務使表層平整無顯著之空隙方可, 然後以振動式壓路機壓實之, 所有施工方法程序及滾壓機具均應依照工程師之指示辦理 與涵洞或橋梁相鄰地區之路堤填築, 應按 15cm 鬆方厚度分層壓實, 但不得使用鏟刀或重型滾壓機具或高性能振動壓路機滾壓 混凝土牆或其他整體式構造物如需兩側填築時, 則填築工作應同時進行, 每層填築高並應大致相同 如在路堤兩旁借土, 路堤坡腳至借土坑邊緣應留路基護道, 其寬度規定如下 1. 堤高 3m 以下者, 至少應留護道 1m 16
2. 堤高 3m 以上者, 至少應留護道 2m 3. 鄰近護道之借土坑挖土坡度, 不得小於 1:2 除另有規定者外, 路堤頂層 75cm 範圍內, 應填品質較佳之適用材料, 且不得含有最大粒徑 10cm 以上之石塊 路堤邊坡應平整堅實, 並按工程圖說規定舖植草皮, 播種草籽或作其他處理 1.2.2 查核試驗 1. 載重試驗等相關規定 ( 以平鈑載重試驗為例 ) (1) 目的 : 利用平鈑設備, 於工地現場進行靜載重試驗, 以提供估算土壤容許承載力之相關資料 (2) 試驗設備 : A. 承壓鈑 : 採用邊長 30cm 30cm, 厚度約 2.54 公分之方形鋼鈑進行試驗 B. 靜載重 : 採用挖土機作為上部荷重, 挖土機型式依現地土壤狀況而定 C. 荷重梁 : 採用挖土機下方底盤作為荷重梁 D. 沉陷計及基座 : 使用 4 組日本 TML 公司製造, 衝程 10.0 公分, 精度 0.001" 以上之電子式變位元計 (LVDT), 安裝于平鈑四個角落利用磁鐵座連接于參考梁上 E. 加壓設備 : 採用容量 50 噸之分離式油壓千斤頂進行載入 F. 壓力量測設備 : 採用美國 INTERFACE 公司製造容量 22.7 噸 (50klb) 之電子式荷重計 (Load Cell) 進行量測 G. 資料量測系統 : 採用日本 TML 公司生產之 Data Logger 自動資料擷取系統進行資料記錄 H. 其他 : 安裝沉陷丁之固定座 連接杆 細砂 水準尺 抽水設備 挖土工具等 (3) 試驗方法 : 17
A. 試驗位置整平 : 利用挖土機挖除地表受擾動土壤後, 以人工修平試驗位置, 並于其上方搭設雨棚以防止雨水流入試驗位置影響量測結果 B. 放置承壓鈑 : 放置平鈑須求水準, 接觸面以人工修整後設薄層細砂, 並裝設連接杆 荷重計 加壓設備等 C. 施加接觸壓力 : 試驗進行前得施加預壓力以確定平鈑與土面間接觸良好 於本試驗中以快速操作千斤頂, 令承壓鈑產生 0.025cm ~0.05cm 間之沉陷量後, 記錄此載重 (T) 及其對應之沉陷量, 隨即將千斤頂壓力完全解除, 再加壓至該載重之一半 (T/2), 並以此壓力作為其接觸壓力 D. 荷重增量 : 平鈑之載入采單迴圈方式進行, 每次荷重增加量依現地土壤條件而定 E. 各級載重之時間間隔 : 每次載入後分 0.5min 十次 1min 十次及爾後每 3min 一次, 以自動擷取系統自動量測平鈑之沉陷量並記錄之 測至當級荷重平均沉陷量連續 3 分鐘, 每分鐘平均沉陷量小於 0.001", 或持續性均勻沉陷 ( 塑性破壞 ) 產生為止 每級荷重載入以至少 15 分鐘但不大於 1 小時為主 F. 加壓步驟終止 : 各級載重持續增加至土壤沉陷量大於 1"(25.4mm) 以上時, 即停止加壓步驟 G. 解壓步驟以相反於載入程式進行至壓力完全解除 每級解壓歷時至少 15 分鐘或達平均回脹量連續 3 分鐘, 每分鐘小於 0.001" 為止 H. 移除各項試驗設備並採取試驗位置下方土樣密封於塑膠袋內送回試驗室進行土壤一般物理性質試驗 (4) 試驗結果 : 平鈑載重試驗承載力估計系由試驗資料繪得 " 載重 沉陷量關係曲線 ", 並以其降伏點或沉陷量達 0.5 英寸時之對應載重為極限承載力 (qu), 並取極限承載力之一半為容許承載力 (qa) 18
圖 1-1 發佈單位 : 中試儀盟網 (010-86417635) 2. 密度試驗等相關規定 ( 級配粒料基層 ) (1) 工地密度試驗 A. 試驗頻率 : 每一層至少應每 2,000m 2 做密度試驗一次, 未達 2,000m 2 不須做密度試驗 B. 試驗方法 : 工地密度應以 AASHTO T191( 砂錐法 ) 標準方法求之 (2) 壓實度要求 A. 級配粒料基層應滾壓至設計圖說所規定之壓實度 B. 如無明確規定時, 基層壓實度至少應達到依 AASHTO T180 方法試 驗所得最大乾密度之 85% 以上 C. 如試驗結果未達規定密度時, 應繼續滾壓或以翻鬆灑水或翻曬晾乾 後重新滾壓之方法處理, 務必達到所規定之密度為止 3. 密度試驗等相關規定 ( 級配粒料底層 ) (1) 工地密度試驗 A. 試驗頻率 : 每一層至少應每 1,000m 2 做密度試驗一次 B. 試驗方法 : 工地密度應以 AASHTO T191( 砂錐法 ) 或 AASHTO T238( 核 子儀法 ) 等標準方法求之 19
(2) 級配及品質試驗 : 每 600m 3 做一次試驗 (3) 壓實度要求 A. 級配粒料底層應滾壓至設計圖或特訂條款所規定之壓實度 B. 如無明確規定時, 底層壓實度至少應達到依 AASHTO T180 方法試驗所得最大乾密度之 95% 以上, 再以 AASHTO T224 方法校正所得最大乾密度之 98% 以上 C. 如試驗結果未達規定密度時, 應繼續滾壓, 或以翻鬆灑水或翻曬涼乾後重新滾壓之方法處理, 務必達到所規定之密度為止 1.3 地質調查 1.3.1 相關法規節錄 ( 公共工程施工綱要規範 - 第 02210 章地下調查 ) 1. 準備工作 (1) 挖掘許可 A. 承包商應負責向有關主管單位提出必須之挖掘申請, 俟許可證取得並提交工程師後方可施工 B. 工程師得視需要將提供必要之協助, 以取得挖掘許可, 但不免除承包商之責任 承包商應提供所有必需之人員 材料 機具及補給, 且依工程師指定之數量 位置與深度進行鑽孔 開挖試坑, 以取得擾動與原狀之土壤及水質樣本, 並進行試驗 工作開始前, 承包商應依據工程師之要求, 提送需經檢查及認可之機具設備 (2) 鑽探機具 A. 水力式鑽機應能鑽掘出最小內徑介於 75mm 至 100mm 之鑽孔, 以符合契約對土樣及現場試驗之規定 如圖 1-2 B. 承包商應提供尖端裝有碳鎢石或金鋼石或其他同等品, 經工程師認可之旋轉切削工具, 以供需要時使用 如圖 1-3 20
C. 如規定應鑽掘斜孔時, 所用鑽機應能於水平與垂直向下間之任何角度實施鑽孔及岩心取樣 鑽機應能鑽掘至少 60m 之深度, 機械式螺旋鑽孔設備應經工程師同意後方得使用 (3) 沖洗介質除非另經工程師同意, 鑽孔沖洗介質係指一般用水 (4) 套管提供必要且包括最小內徑介於 75mm 至 100mm 間之套管, 以保護經過不穩定土層之鑽孔孔壁 圖 1-2 鑽探機具 圖 1-3 鑽石鑽頭 2. 安裝地下水位觀測井之安裝 (1) 地下水位觀測井應依工程師指示, 安裝於已完成之鑽孔內 (2) 觀測井應依設計圖說或經工程師核准之施工製造說圖所示施工 (3) 觀測井內之水位, 於安裝抽水管前後均應以電子感應器量測記錄之 3. 施工方法 (1) 原狀土樣 A. 採取原狀土樣之目的, 為取得受到極少擾動, 且最接近土壤實際狀況之土壤組成樣本 21
B. 採取原狀土樣應依工程師指示, 使用薄管取樣器或活塞式取樣器 前述二種取樣器所使用之取樣管應符合 [CNS 12386 A3284] 之規定, 其面積比不得大於 10 %, 其管內淨空比應介於 1.0 與 1.5 之間 圖 1-4 C. 採取原狀土樣前, 應將所有鬆動及已受擾動之土壤材料沖洗乾淨至預定之採樣深度, 並盡可能保持鑽孔底部以下之土壤不受擾動 如套管係以錘擊方式打入地層, 則取樣應於套管尖端以下 60 cm處進行 D. 取樣器應緩慢放入套管底部, 並以人工或油壓千斤頂壓入土層使土壤填塞薄管取樣器內之長度 絕對不可使用夯錘打擊取樣器, 但可利用夯錘之重量將取樣器壓入土層內 E. 如使用活塞式取樣器, 則該取樣器之活塞應與底部切削邊緣貼齊, 並將取樣器謹慎放置於清潔之鑽孔底部土壤上 活塞支撐桿應固定鎖鋏於套管上端, 取樣管則依前述方法壓入土層至適當深度, 再將兩桿於頂部鎖定, 徐徐將全套取樣管拔出 F. 土樣由鑽孔取出前, 應至少旋轉兩圈, 以截斷取樣器底部之土壤 取樣器由鑽孔中謹慎移出後, 應將含土樣之取樣管拆離 土樣兩端明顯受擾動之土壤應各去除至少 13mm 之長度予以仔細清理乾淨 取樣管端部空隙應以高品質之熔解石蠟填滿 土樣管兩端以合適之金屬或塑膠蓋封閉, 並以保護帶固定之 加蓋密封後, 土樣管應避免過度暴露於熱 振動 撞擊及其他不利情況 如圖 1-5 圖 1-6 G. 原狀土樣應以標籤清楚標示工程名稱 契約編號 鑽孔編號 土樣編號 取樣及取樣管頂部之深度 承包商應提供土樣管容器, 並應小心保存土樣, 交予工程師 原狀土樣管應隨時保持頂部向上之垂直位置 H. 取回之原狀土樣樣長, 屬於黏土層小於 60 cm ±3 cm, 或砂土層小於 40 cm ±2 cm, 則所取土樣將不予計價 另外若工程師認為土樣為擾動土壤或因不恰當之鑽孔或取樣步驟或處理不慎而遭受擾動, 承包商 22
應於原鑽孔附近工程師指定處, 另鑽新孔, 並依工程師之指示採取 所需之原狀土樣 廢棄孔或自其中取得之擾動土樣均不予計量 圖 1-4 薄管取樣 圖 1-5 清理器清理薄管 圖 1-6 原狀土及封蠟完成 (2) 地下水樣本 A. 依工程師之指示, 自鑽孔取得地下水樣, 並儘可能使所取地下水樣不受其他水源之稀釋或污染, 而能確實代表實際之地下水狀況 於某些情形下可能須將鑽孔內水汲取乾淨, 並於取樣前讓地下水流入 B. 所取地下水樣應放置於經工程師核可, 且經適當消毒及加貼標籤之瓶罐中 23
C. 地下水樣之採樣 保存與檢驗方法除另有規定外, 應依據環保署公 告之 環境檢測標準方法訂定準則 及相關之水質採樣與檢驗之標 準方法辦理 (3) 地下水位觀測 A. 應於所有完成之鑽孔處, 裝設水位井及水壓計 ( 圖 1-7), 觀測地下水位及水壓 鑽孔作業期間水位之變化及異常水位情況皆應完整記載於鑽孔柱狀圖上 B. 一般而言, 每天於繼續未完工之鑽孔作業之前 鑽孔完成時 以及套管移除後 24 小時內, 均應觀測地下水位 C. 如工程師有所指示, 部份套管應留置鑽孔內防止坍孔, 以利地下水位之觀測 如於地下水位觀測前即發生坍孔, 坍孔部份之深度應加以記錄 圖 1-7 鑽探孔裝設水壓計 24
第二章安全監測工程 基地開挖宜利用適當之儀器, 量測開挖前後擋土結構系統 地層及鄰近結構物等之變化, 以維護開挖工程及鄰近結構物之安全 監測資料可作為補強措施 緊急災害處理及責任鑑定之依據 開挖安全監測對基地開挖而言, 其目的可以簡單說明如以下各項 : 1. 設計條件之確認 : 由觀測所得結果與設計採用之假設條件比較, 可瞭解該工程設計是否過於保守或冒險, 另外可適時提供有關工程變更或補救處理所需之參數 2. 施工安全之掌握 : 在整個開挖過程中, 監測系統可以隨時反應出有關安全措施之行為訊息, 作為判斷施工安全與否之指標, 具有預警功效 必要時可做為補強措施及緊急災害處理之依據 3. 長期行為之追蹤 : 對於特殊重要之建築物於完工後, 仍可保留部份安全監測系統繼續作長期之觀測追蹤 如地下水位的變化 基礎沉陷等現象, 是否超出設計值 此外, 長期之觀測追蹤結果亦可做為鑑定建築物破壞原因之參考資料 4. 責任鑑定之佐證 : 基礎開挖導致鄰近結構物或其它設施遭波及而損害, 由監測系統所得之資料, 可提供相當直接的技術性資料以為責任鑑定之參考, 以迅速解決紛爭, 使工程進度不致受到不利之影響 5. 相關設計之回饋 : 對於基礎開挖擋土安全設施之理論, 至今仍難以做妥善圓滿之模擬 ; 因此, 一般基礎開挖擋土安全之設施與施工, 工程經驗往往佔有舉足輕重的地位, 而工程經驗皆多半由監測系統所獲得之資料整理累積而成 所以監測系統觀測結果經由整理歸納及回饋分析過程, 可了解擋土設施之安全性及其與周遭地盤之互制行為, 進而修正設計理論及方法, 提升工程技術 25
2.1 監測系統之設置基礎開挖之設計若遇下列情形時, 應配合基礎開挖工作之進行設置監測系統 : 1. 經大地工程學理及經驗分析, 結果顯示難以確定開挖所致之影響者 2. 相臨基地曾因類似規模之開挖及施工方法而發生災害或糾紛者 3. 開挖影響範圍內之地層軟弱 或其他相關條件 ( 如高靈敏度 高水位差 流砂現象等 ) 欠佳者 4. 開挖影響範圍內有供公眾使用之建築物 古蹟 或其他重要建築物者 5. 鄰近結構物及設施等現況條件欠佳或對沉陷敏感者 6. 於坡地進行大規模開挖時 7. 將開挖擋土壁作為永久性結構物使用, 而於施工期間有殘餘應力過高或變位過大之顧慮者 本節所列各項為一般常見之情況, 其中第 (7) 項更常見於一般房屋建築物, 目前常以連續壁做為基礎開挖時之臨時擋土結構, 於地下結構物完成後, 則做為永久擋土結構 ; 連續壁經開挖及支撐過程, 若產生過高的殘餘應力及變形時, 必須再度檢核其是否做為永久結構牆之適用性 2.2 監測規劃監測工作應依開挖深度 土層構造及土壤性質 地下水位 水壓及水流情形 施工時間長短 擋土結構型式 支撐型式 開挖及支撐步驟 施工困難度 開挖區四周環境等因素, 做適當之規劃與設計 監測系統之規劃及設計應根據其擋土支撐系統之設計理念, 並參酌施工方式 施工環境及可引用之監測儀器性能, 綜合考量, 規劃及設計出適當的監測系統 其規劃設計要領簡述如下 : 1. 監測參數之選定 : 基本考慮為開挖工程施工安全之掌握所需之資料, 一般包括 : (1) 地下水位及水壓 26
(2) 土壓力及支撐系統荷重 (3) 擋土結構變形及應力變化 (4) 開挖區地盤之穩定性 (5) 開挖區外圍之地表沉陷 (6) 鄰近結構物與地下管線等設施之位移 沉陷量及傾斜量 (7) 鄰近結構物安全鑑定所需之資料 ( 如結構物之裂縫寬度等 ) 2. 各項參數在施工過程之行為預測 : 設計單位依據其設計原理與假設之施工條件, 預測各項參數之最大可能值以決定各該項監測參數之量測範圍 ; 同時預測施工各階段各項參數之演變, 以為擬訂監測管理值之參考 3. 各種儀器設置地點 設置時機之決定 4. 儀器規格之決定 5. 儀器裝設施工規範之擬訂 6. 儀器測讀正確性之檢核方法與程序之制定 7. 監測頻率最低要求之決定 8. 監測管理值之研擬 : 管理值擬訂須考慮下列因素 : (1) 工程規模與工期 (2) 設計參數之不確定性 (3) 環境的複雜性 (4) 地下管線分佈 鄰房現況及基礎特性 (5) 公共關係 鄰房心態及反應 9. 提示施工單位應於施工前辦理之事項 : 設計者應就其設計上之特殊考慮因素及設計上未能充份考量之事項加以整理, 而期望施工單位於施工前辦理之事宜, 如補充地質調查 地下管線調查 鄰房現況調查或鑑定 27
2.3 監測項目安全監測之項目一般包括下列各項, 可視現場條件及設計需求作適當之選擇 如圖 2-1 至圖 2-3 所示 1. 開挖區四周之土壤側向及垂直位移 2. 開挖區底部土壤之垂直及側向位移 3. 鄰近結構物及公共設施之垂直位移 側向位移及傾斜角等 4. 開挖影響範圍內之地下水位及水壓 5. 擋土設施之受力及變位 6. 支撐系統之受力與變形 圖 2-1 土壓計 圖 2-2 支撐應變計 圖 2-3 傾斜管 28
2.4 配置原則及監測頻率各監測項目之監測點配置 數量及監測頻率應符合一般大地工程學理及經驗分析研判之需要, 並以可充分維護基礎開挖及鄰近結構物 設施等之安全為規劃原則 監測頻率之決定, 通常考慮於不同的施工階段各項監測資料須取得之頻次, 原則上需配合施工並能取得足夠資料以供研判分析之用 下表為一般建築開挖工程監測頻率之案例, 可供參考 表 2-1 一般建築開挖工程監測頻率 監測項目儀器名稱儀器個數監測頻率 擋土結構體變形 及傾斜 傾度管 處 每逢基地挖土前後, 支撐施加預力及拆 除前後 : 平時每週一次, 開挖階段每週 至少二次, 必要時隨時觀測 地下水位及水壓 水壓式水壓計支平時每週二次, 抽水時每天一次 水位觀測井支平時每週二次, 必要時每天二次 開挖面隆起量 隆起桿 支 開挖階段每天至少一次, 平時每週二次 支撐應力及應變 振動式應變計 個 每天一次 道路及建築物沉陷量 沉陷觀測釘 個 平時每週一次, 必要時隨時觀測 筏式基礎沉陷量 沉陷觀測釘 個 每層澆築混凝土前後, 平時每十天一次 擋土壁鋼筋應力鋼筋計支基地開挖時每天一次, 平時每週二次 29
第三章地盤改良 在經濟蓬勃發展下, 台灣地區都會區的人口密集及大量的經濟活動造成了都市空間的過度擁擠, 因此都市之建設也朝向地下化發展, 例如捷運 鐵路及各類管線等 而且隨著淺層地下空間之逐漸飽和, 各類型地下結構物的深度也越來越深, 而地下結構物於施工過程中, 往往需要不同類型之地盤改良, 以確保工程本身及鄰近結構物之安全 地下工程災變往往造成民眾生命財產之損失, 而造成災變的原因雖然很多, 但其中一個非常重要的環節就是地盤改良的效果不理想, 未能達到土體的止水效果 以下將分別針對地盤改良的目的 原理及軟弱地盤改良工法之內容作一整理 3.1 地盤改良目的與原理 3.1.1 目的 1. 增加地盤承載力 2. 抑制地盤變形 3. 減除水壓及透水性 4. 改善地盤動態性質 3.1.2 原理 1. 砂質土壤 - 利用振動或衝擊的方法可將疏鬆的砂土夯實, 並可強固砂土顆粒間相互之接觸狀態, 減少孔隙比, 增加剪力強度 2. 黏性土壤 - 利用適當的方法排除黏性土壤中之水分, 則黏性土壤產生壓密現象, 孔隙比減少, 剪力強度增大 3.1.3 地下室基礎工程採用地盤改良之條件 1. 地盤極為軟弱, 不能開挖時 2. 開挖地盤下極為軟弱, 且開挖中有隆起危險性時 30
3. 整個開挖作業須以止水為目的時 4. 地盤之承載力不足時 3.1.4 液化現象 飽和砂質地盤因地震而失去承載力, 產生地盤中砂土流動的現象 3.1.5 地盤改良之相關規定地盤改良之相關規定 ( 公共工程施工綱要規範 - 第 02361 章土質改良 ) 如下 : 1. 概要土質改良係指用水泥漿, 水泥砂漿, 化學藥液或其綜合混合液噴注入地盤中, 以減低地盤土質之透水性增加強度的一種措施 採用之改良灌注或攪拌工法須能適合現場之各層土壤之性能 2. 工作範圍如未特別註明, 凡契約設計圖所示有關土質改良所需材料 機具 人工等皆屬之, 應包括但不限於地質 地下水 地下埋設物調查 遷移 鑽孔 灌注 清理等 (1) 材料 (2) 水泥及水 : 除另有規定外, 依第 02051 章 工程用水 第 02065 章 水泥及混凝土 規定 (3) 砂 : 依第 03300 章 場鑄混凝土 規定, 但其細度模數須在 1.4~2.1 之間 (4) 使用之藥液應為無公害藥品, 並須附原廠出廠證明, 並應符合 CNS 12283 A2219;CNS 12284 A3272 混凝土用化學攙料及檢驗法規定 (5) 水玻璃溶液 - 須符合下列規格 : A. 比重 (20 C Be ) 33 42 B. 二氧化矽 (SiO 2 )(%) 21 36 C. 氧化鈉 (Na 2 O)(%) 6 12 31
D. 鐵 (Fe)(%) 0.05 以下 E. 水不溶物量 (%) 0.4 以下 F. 二氧化矽 / 氧化鈉 3.0 3.4 3. 準備工作承包商於進行任何土質改良施工之前應先進行下列調查, 並將其結果提報工程師 (1) 地質調查 (2) 地下埋設物調查 (3) C 地下水調查 (4) 藥液試驗使用之灌注材料不得含有劇毒或氟化物, 施工廢漿液之排放水質須符合 JIS K01002-8 之規定, 以避免造成污染及公害 4. 施工方法 (1) 承包商應根據地質及土壤條件, 選用最適當的材料和方法實施土質改良, 以達契約設計圖示的要求 (2) B 使用之水泥不得有妨害灌注作業之結果, 拌妥之漿液應先通過 CNS 100 號篩, 如有必要, 尚須通過 CNS 200 號篩 (3) C 使用化學藥液時, 硬化劑應貯藏於蔭涼地點, 避免太陽直接照射, 急結劑應貯藏於密封袋中 兩劑經調配後 A 液與 B 液雖尚未混合, 仍應在一天內使用完畢 (4) 施工前須先調查鄰近之地下管線, 排水溝 水井及結構物基礎情況等, 採取適當防護措施後, 始得施工, 以避免施工而影響其安全 (5) E. 施工時須選派對建議之施工方法富有專門知識及實務經驗之工程師負責工地之施工 (6) 漿液之配比視各孔實際吃漿情形而調整 正常之吃漿在每分鐘 10 公升至 30 公升之間應連續施灌, 如因改變配比而漿路過早阻塞, 應立即用清水將漿 32
路沖開, 續以較稀之漿液施灌, 直至吃漿率每分鐘少於 1 公升後方可結束 A. 水泥漿及水泥砂漿 - 水泥漿之拌和比例大致可自 2:1( 水 : 水泥, 重量比 ) 之稀漿至 0.5:1 之濃漿, 甚至 1:2:0.4( 水泥 : 砂 : 水, 重量比 ) 之砂漿 B. 化學藥液 - 化學藥液通常由 A 液及 B 液兩種混合而成, 分別於兩個拌和桶內, 拌和均勻 於凝結時間內灌注於土層內, 其配比得視現場藥液注入狀況及所需之凝結時間由藥品供應商調整之 (7) 灌注之注入量 注入壓力及注入時間以自動記錄器自動記錄為原則, 各灌漿孔皆須有詳細之記錄 ( 灌漿工法 ) (8) 灌漿時如發現注入壓力及注入量有大幅差異之情況時, 須立即停止灌漿, 以調查其原因, 並採適當之措施後, 始得繼續施工 ( 灌漿工法 ) (9) 灌漿時須避免漿液流入下水道等, 灌漿時須施加適當的注入壓力, 避免造成地盤隆起, 並隨時觀測鄰近地盤及結構物之變位情況, 避免其遭受破壞 ( 灌漿工法 ) 5. 清理施工完成後, 地面須予以復原 6. 現場品質管制 (1) 施工完成後, 乙方須將施工報告包括灌注材料之使用量 注入量及注入壓力提報工程師備查 (2) 改良後土體之無圍壓縮強度 qu 值 滲透係數 k 值須達設計圖說要求, 施工之品質及安全由乙方負完全責任 (3) 地質改良之補救措施施作地質改良處, 如果判斷地質改良效果不佳時, 乙方必須再選擇其他適當工法或施作其他補救措施, 以達設計圖說要求, 費用由乙方負責 33
3.2 軟弱地盤改良工法 淺層 挖溝工法植草工法改良現有原樣地盤 利用排水毛細管工法覆蓋工法利用土壤以外之材料 利用材料強度化學處理工法 地盤改良 砂質土 振動壓實 衝擊壓實 震實工法壓實砂樁工法直接動力壓實工法電氣衝擊工法 深層 化學固結 灌漿工法 粘性土 壓密排水電氣滲透排水化學排水利用熱能 預載工法砂滲工法砂袋滲水工法生石灰樁工法紙滲工法電氣滲透工法電氣化學固結工法 半透膜工法 燒結工法凍結工法 圖 3-1 軟弱地盤之改良工法 3.2.1 覆蓋工法 係指在軟弱黏性地盤表面上舖蓋土砂等, 俾使重型機械能夠行駛之工法, 通 常僅要求機械行駛時之強度, 而對沉陷則無嚴格要求 3.2.2 舖砂工法 (Sandmat method) 34
係在軟弱黏性地盤之表面舖墊一層透水性良好的砂土, 形成砂床, 以使砂滲 工法等所使用之施工機械較能行駛, 並可作為排水層, 提供壓密之排水功能 3.2.3 舖布工法極為軟弱之黏性地盤上, 若直接實施鋪砂工法, 則鋪放之砂土容易陷入黏土內, 嚴重者將造成表層軟弱部之波狀破壞 為防止此種現象, 在地表鋪設尼龍布或塑膠布後, 再鋪上土砂 3.2.4 壓實砂樁工法 (Sand compaction pile method) 係在地盤上以一定間隔 (1.2~2.0m) 與直徑 (60~80 cm ), 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 method) 其優點為: 1. 施工簡單, 適用於各種軟弱地盤 2. 打入砂樁時所產生之振動, 對於砂樁周圍土壤具有夯實作用 3. 砂樁成為周圍土層內孔隙水之排水路, 可促進壓密作用 4. 使用在不均質之軟弱地盤亦能達成較均勻之地盤改良 5. 改良深度可達至深層 6. 施工結果之可靠性高 7. 壓實砂樁本身亦能補強地盤 8. 疏鬆的砂質地盤由於夯實作用可降低透水性 9. 工程費用低廉 3.2.5 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土或礫石, 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 其優點為 : 35
1. 能將地盤均勻夯實, 因而夯實後之地盤可支撐上部荷重 2. 夯實效果可達深層 3. 施工不受地下水位高低之影響 4. 工期短, 成本低 5. 對具有振動性質之上部結構物而言, 效果特佳 3.2.6 直力壓實工法 (Direct power compaction method) 係利用 H 型鋼柱附壓板上下振動所發生之振動, 夯實疏鬆砂質地盤之工法 3.2.7 電氣衝擊工法 係利用高壓放電所產生之放電能衝擊 1. 電氣衝擊工法具有壓實效用之因素有 : (1) 浸水壓實 (2) 高壓放電產生之衝擊力 (3) 上覆土壓力 2. 特徵 : (1) 地域廣闊, 壓實費用低廉 (2) 同一地點可行任意次數之壓實 (3) 可任意改變壓實能 ( 放電能 ) (4) 可確認電氣是否放電 3.2.8 垂直排水工法原理 Terzaghi 的單向度壓密理論主張黏土層壓密所需時間與排水距離的平方成比 例 代表性工法有砂滲工法 紙滲工法及小口徑砂袋滲水工法 3.2.9 砂滲工法 (Sand drain method) 36
為了減少排水時間, 常在黏土層內打入砂樁或紙板, 而於地層上實施預載, 使黏土層內之水分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) 施工步驟如下 : 1. 鋪設砂層 (Sandmat) 2. 設置砂樁 3. 砂樁上部修飾 4. 預載 3.2.10 紙滲工法 (Paper drain method, Card board drain method) 紙滲工法原理與砂滲工法相同, 所不同的只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 其優點為 : 1. 施工速度快 2. 施工容易管理 3. 工程費用低 4. 排水效果良好 3.2.11 小口徑砂袋滲水工法 (Sand bag drain method) 以直徑 12 cm之砂袋打入地盤而行排水之工法 其目的係為了改良砂滲工法 砂樁被切斷的發生 其地盤改良原理與砂滲工法相同 3.2.12 生石灰樁工法此種工法是在軟弱土層內設置生石灰之柱樁, 以取代砂樁, 並利用生石灰之吸水 膨脹 發熱 蒸發乾燥 吸著作用等, 使粘土壓密脫水 此工法之原理為 : 1. 生石灰吸收黏性土壤中之孔隙水, 反應成消石灰 2. 生石灰樁體積膨脹, 黏性土之孔隙水被壓擠而出 3. 化學反應產生發熱反應, 形成生石灰樁堅硬之外殼 37
3.2.13 灌漿工法是一種漿水泥漿黏土液或各種化學藥液等灌漿材料壓注入地盤內之空隙, 俾以提高地盤止水性或增加地盤強度之工法 其原理及目的為 : 1. 灌漿材料填塞於土壤顆粒之空隙或岩盤之裂縫, 使地盤呈不透水性, 可防止漏水 湧水以及開挖作業時之砂湧 隆起及邊坡崩塌等現象 2. 固結穩定軟弱地盤, 增加地盤強度及基礎承載力 3. 保護地下埋設物, 補強鄰近基礎及防止沉陷 3.2.14CCP 工法 (Chemical Churning Pile method) 係將地盤硬化劑, 利用迴轉噴射方式, 以超高壓噴射, 將基礎土壤與硬化劑強加以攪拌, 使其凝結成堅實強固之圓柱 ( 直徑約為 30~35 cm ), 以改良基礎之壓縮性和止水性之地盤改良方法 3.2.15Soletanche 灌漿工法係利用曼歇管施灌, 故又稱曼歇管灌漿法 本法採用套管灌漿, 先以水泥皂土類之懸濁型灌漿材料填充透水性高之孔隙, 再以水玻璃系灌漿材料灌入, 使土壤顆粒間產生固結 3.2.16 潑水壓實回填係灌水消除砂粒間之表面張力作用, 並利用向下滲透水壓及砂顆粒之重量而壓實之方法, 適用於砂質土之壓實, 或擋土壁體工法之主樁 中間樁拔除後之孔隙以清淨砂土回填, 再灌水壓實之方法 3.2.17 噴射灌漿 38
噴射灌漿係以超高壓水, 藉旋轉方式噴入土層中, 破壞土層中之土壤結構, 並將土渣排出地面, 以人工方式在土層中形成空間, 再將固化材料填充其內, 形 成高強度之固結體, 而在施工中則儘可能以固化材料與土壤置換之方法 3.2.18 冰凍工法冰凍工法係以冷凍液 ( 凝固點為 -55 ) 或液態氮 ( 氣化溫度為 -196 ), 將軟弱地盤或含有地下水之地盤暫時加以冰凍, 以進行必要之工程, 俟工程完工後再將凍土解凍, 以恢復地盤原狀之臨時工法或輔助工法 39
第四章基礎工程 管線及構造物防護措施 近年來陸續發生的基礎施工災害往往對國家社會造成大規模的損失及資源的浪費, 因此如何預防基礎施工災害的發生? 或如何於施工災害發生時, 採取適當的應變措施, 使災害的規模能夠盡量減小? 對於工地主任而言頗為重要 若施工災害無法妥善處理, 往往衍生出其他的糾紛與社會問題 故本單元將針對 :(1) 基礎工程 : 有關基礎工程之介紹及適用範圍的處理 ;(2) 共同管線與地下管線之施工 : 管道及地下管線 施工計畫 分項逐一進行介紹, 以提供學員參考 4.1 基礎工程 4.1.1 直接基礎所謂直接基礎是基礎版直接置於地盤上, 上部結構之載重及外力, 經由基礎版直接傳遞與支持載重的地盤 ; 同時 Df/B 值不得大於 1 (Df/B= 基礎附近最近地面至基礎載重面的深度 / 矩形基礎載重面的矩邊長度 ( 如為圓形基礎, 則指直徑 ) 因此, 一般的樁基礎 墩基礎等因介於基礎版與支承地盤之間, 作為傳遞載重的聯繫部分, 故不屬直接基礎 通常所謂之基礎如圖 4-1 所示, 包含基礎版與基腳兩部分 : 1. 圖為卵石基腳與上面的方基礎版合稱為版基礎 2. 圖基腳為樁基腳與上方的筏式基礎版合稱為樁基礎 40
圖 4-1 淺基礎之分類 狹義之直接基礎係指版基礎或稱淺基礎 直接基礎的形式分類如下 : 1. 基腳式基礎 : (1) 獨立基礎 ( 圖 4-2(a)) (2) 聯合基礎 ( 圖 4-2(b)) (3) 連續基礎 ( 圖 4-2(c)) (4) 筏式基礎 平板式及曲板式 ( 圖 4-2(d)) 41
( ) ( ) a) b) ( ) c) ( ) d) 圖 4-2 直接基礎之形式 42
適用塑流性的軟弱地盤適合淺基適用深基礎適用塑流性4.1.2 直接基礎的適用範圍及性能 表 4-1 直接基礎的適用範圍及性能 基礎的種類獨立基礎聯合基礎連續基礎筏式基礎 礎不的軟弱地盤適用範圍 獨立柱的基礎 地盤支承力大且沈陷量小的大跨度基礎 建築物外柱有偏心載重, 為了減輕外柱負擔, 而將外柱及內柱的基礎版聯成一體, 不易用獨立基礎而採用此種基礎 構造物主要牆壁 ( 承重牆 ) 配置在兩柱間, 或兩柱的間隔較近所採用的基礎 高層建築或重量較大的建築物基礎, 軟弱地盤上構造物的基礎, 設有地下室且地下水位較淺的基礎 4.2 共同管線與地下管線之施工 4.2.1 管道及地下管線相關規定 ( 公共工程施工綱要規範 - 第 02252 章公共管線系統之保護 ) 如下 : 1. 工作範圍 (1) 公共管線單位或具管轄權之同性質單位擁有執行拆除 遷移及重建並供應專門材料者, 應負起本身之工作責任 ; 所有其他工作均應由承包商負責 (2) 除圖說或工程師指定非屬承包商負責保護之管線系統外, 不論係由承包商或管線單位遷移或施作之任何現有公共管線, 祇要所有受承包商施工影響, 則現有及重建之公共管線均應由承包商予以支撐 遷移及照圖說或工程師指示所進行之保護工作, 至工程結束為止 (3) 現有公共管線應包括, 但不限於下列各項 : 43
A. 自來水供水系統及設備 B. 電力設施及供電設備 C. 民用 警用及軍用電信設施 D. 天然瓦斯供應系統及設備 E. 臨時及永久性之交通號誌 標誌 停車計時器 F. 臨時及永久性之路燈 G. 雨水及污水管線系統 H. 消防系統管線 (4) 承包商應負責協調相關管線主管單位配合辦理有關管線之保護工作, 但業主單位應給予必要之協助 4.2.2 施工計畫 1. 工作圖 (1) 提送工作圖予工程師及各管線單位, 顯示執行本工程之完整細節及時程 (2) 顯示現有公共管線受本工程影響之正確位置 實際施工擬使用之方法 擬採用之支撐及保護系統之細節 及受影響之公共管線移動之監測方式, 並依工程師要求提送支撐之設計資料 (3) 未經工程師及管線單位之書面核准, 不得進行施作 2. 廠商資料材料應提送樣品 2 份 3. 品質保證 (1) 依照各管線單位與本章引用標準之規定 (2) 承包商於施工前應負責自管線單位取得適用標準或規範 (3) 當各技術規範規定發生衝突時, 除依工程師指示外, 皆以管線規範為準 44
4. 現場環境 (1) 現有公共管線之圖說位置係依據現有之紀錄標示, 惟並不保證該位置之正確性 (2) 於工程範圍或鄰接之區域, 施工前應以試挖等方式進行現場調查以確認可能受施工作業影響之公共管線之位置, 繪製或修正管線圖說併入竣工圖送審 施工期間應避免公共管線受損壞或破裂 (3) 當遭遇圖說未標示之現有公共管線或確定公共管線與圖說不符時, 應先確認此公共管線之所屬單位 用途及配置, 並按下列步驟處理 : A. 若公共管線已廢棄或即將廢棄, 應採取必要之措施處理之 B. 若公共管線仍保留使用, 應採取必要之支撐 維護及復舊工作 (4) 施工作業造成公共管線損壞時, 應立即通知工程師及有關單位 其受損之公共管線除非受損之公共管線單位要求自行修復外, 均應予以修復 (5) 提供檢查公共管線及處理公用管線緊急事故之通道 (6) 除另經工程師認可外, 承包商應負責維持施工期間所有受施工影響管線 ( 包括接戶管 ) 之正常功能 5. 工作順序及進度 (1) 承包商應與有關之公共管線單位經常直接聯繫, 必要時洽請工程師協助, 並於各施工階段進行合作 若任何公共管線之工作係由承包商施作, 除非另有規定, 應於施工前 30 天內, 聯繫有關之公共管線單位 (2) 涉及公共管線部份, 於施工前, 應與管線供料 施工單位聯繫, 以確定時程 物料儲存地點及領料方式等 不用之剩料, 應運送至各該管線倉儲 ; 管線單位確定不用之剩料, 則由承包商負責及全權處理 45
(3) 凡指定非為承包商遷移之公共管線, 應由管線所屬單位遷移 承包商應負責在預定遷移日期前, 與管線所屬單聯繫 若設施僅有一類管線時, 最少應提前 30 天與該管線所屬單位聯繫 ; 若遷移之設施為多個管線單位所共用時, 則最少應提前 60 天聯繫 遷移工作中若包括路燈, 最少亦應提前 90 天聯繫 (4) 遵照公共管線單位之標準及實務之規定 6. 施工 (1) 施工方法公共管線槽溝之開挖及回填 A. 公共管線槽溝之開挖及回填應依照第 02316 構造物開挖 及第 02317 章 構造物回填 之規定 B. 公共管線設施之區域應謹慎開挖 : 使用人工開挖或其他經公共管線單位核准之方法 (2) 舖面及人行道 A. 舖面 人行道 緣石及排水溝之拆除應依照第 02220 章 工地拆除 之規定 B. 更換舖面 人行道 緣石及排水溝, 與新建之外觀應一致, 且接縫處應平順完好 C. 於施工作業需要之處, 提供臨時人行道 舖面或其他類似之設施 (3) 管路之安裝 PVC 管 A. PVC 管之接合 : (A) 清洗接頭之內外表面, 並確定不含污物 油脂及其他雜物 (B) 將插入之管端磨成平順之楔形, 並塗上建議之黏劑 插入承接套管之長度不得少於 50mm, 以確保接頭皆達水密 (C) 接管時管線應保持水平位置 (D) 將連接之管線維持於定位, 至黏劑凝固 46
B. 管線之安放 : (A) 依契約圖說安放混凝土墊塊並安放 PVC 管於墊塊上 (B) 依契約圖說所示排紮鋼筋及澆置混凝土 (C) 依契約圖說所示回填砂至所需高程, 並於其上安置預鑄混凝土板 (D) 依契約圖說所示之回填高程放置警示帶 (E) 管路試驗應符合圖說之規定 (F) 電氣用鋼管之安裝依第 16 篇之規定 (G) 其他管線之安裝依各章之規定 (4) 人孔施工 A. 開挖及回填應依照契約圖說及第 02316 章 構造物開挖 及第 02317 章 構造物回填 之規定 B. 開挖支撐系統應依照第 02256 章 臨時擋土支撐系統 之規定 C. 模板 鋼筋及場鑄混凝土應依照契約圖說及規範第 03110 章 場鑄混凝土結構用模板 第 03210 章 鋼筋 第 3050 章 混凝土基本材料及施工方法 第 03310 章 結構用混凝土 之規定 D. 依圖說所示安置埋設物 E. 頂版混凝土於澆置後兩週內不得安裝人孔蓋, 且於此期間內應避免承受任何載重 F. 清除人孔內部及管路連接處之雜物 (5) 相關工作 A. 承包商應依規範及適用之契約規定完成公共管線施工所需之相關工程如道路臨時改道 人行道 交通改道及受影響設施之永久復舊 承包商應提供通行道路供公共管線單位進出工地, 並採合作態度以利工程之進行 B. 除特別指定需就地棄置及公共管線單位認為可回收之任何管線外, 承包商應依圖說或指示拆除及運棄公共管線及相關構造物 47
第五章擋土支撐工法 擋土措施及地下水處理 擋土支撐工法 擋土措施及地下水處理作業係為了防止周圍地層崩塌, 以確保地下開挖之作業得以順利進行之臨時構造作業 開挖作業多於工程初期施行, 施工期間易受難以掌控之土壤性質及地下水或其他難以預測之外在因素所影響 在工程規模已趨於大型化的營建工程中, 擋土支撐工法儼然已成為開挖作業最重要的核心, 愈來愈普遍的工程計劃, 其開挖擋土支撐工法及擋土措施作業在技術上及經費上所占比重漸趨於增加 地下開挖工程進行時, 地下水處理得當與否常為影響工程成敗之關鍵 為了防止地下水從周圍基地流入, 採用止水性高之擋土支撐系統則可順利處理該問題, 但成本較高 因此擋土支撐系統之選擇, 必須經由地質及地下水狀況等考慮之後, 再經由與適當排水工法之間的組合加以檢討, 採擇既經濟又安全的擋土支撐作業 本單元將針對 :(1) 擋土支撐工法分類 ;(2) 擋土措施及支撐工法 ;(3) 地下水處理三個單元分項逐一進行介紹, 以提供學員參考 48
5.1 擋土支撐工法分類 5.1.1 擋土壁工法分類 透水性壁體 主樁橫版條擋土柱 擋土壁 止水性壁體 鋼版樁 排列樁 溝槽版樁 鋼版樁鋼管版樁 場鑄樁 埋入樁摻土樁 預壘排樁 -PIP 工法 場鑄混凝土樁 -CIP 工法預鑄排樁 -PP 工法預鑄排樁 -PP 工法 連續壁 場鑄式連續壁 -BW 工法 ICOS MHL 工法埋入式連續壁 -K-Soil 工法摻土式連續壁 -SMW 工法 圖 5-1 擋土壁工法之分類 5.1.2 版樁工法係利用連續打入版樁而構成擋土壁之工法 依其使用材料可分為混凝土版樁 輕量鋼版樁及鋼製版樁 圖 5-2 所示 1. 版樁工法之優劣點 (1) 優點 : A. 版樁係工廠製品, 故其強度 品質 接縫精度等之可靠性高 B. 因水密性高, 故沒有水及土砂流入之顧慮 C. 可防止主樁橫版條工法缺點中之隆起現象 D. 具有耐久性, 修理後能再使用 E. 具有強度, 適用於較深之擋土開挖作業上 49
(2) 缺點 : A. 剛性較排樁式 壁式地下連續壁小, 撓度也較大 B. 打樁與拔樁時可能造成周圍土砂之移動, 導致地盤沉陷現象 C. 因係利用打擊式打入, 故有噪音發生 D. 非常堅硬之地盤則不易打入 圖 5-2 鋼版樁 2. 打樁作業 : 如圖 5-3 圖 5-4 所示 (1) 單獨式打設方式容易產生版樁扭轉 傾斜等現象, 採用屏風式打設 方式則能有效的防止 圖 5-5 所示 (2) 打設第 1 片版樁時, 須以經緯儀校正其前後左右之垂直性 (3) 打設能量過大則不僅傷及版樁頭部, 且易造成彎曲現象 因此, 打 擊方式採用一次打設二片或三片, 以適合此能量 (4) 轉角部之版樁應特別注意其垂直性 (5) 版樁過分向基地側面傾斜, 往往形成地下構造軀體之縮小 (6) 一般在開挖時, 版樁易於向內面撓曲, 故打設時最好能以 1/100 之 斜率使版樁之前端向外斜出 (7) 版樁有朝打樁進行方向傾斜之趨勢時, 其防止傾斜之方法如下 : 50
A. 用絞車修正 B. 改正打擊方向 C. 打入楔形版樁加以矯正 圖 5-3 鋼版樁打設 圖 5-4 鋼版樁接頭 51
圖 5-5 屏風打設法 3. 擋土壁後之回填土施工應注意事項 (1) 應慎選材料, 最好是純粗粒土壤, 若含有細砂 粉土或黏土, 其含量須少於 50%, 使排水迅速 減少積水引起之側壓力 (2) 背填土須分層夯實, 每層不宜超過 25 cm, 且近擋土牆面不能採用重機械滾壓, 提高牆之穩定性 (3) 為迅速排水, 每隔 1m~1.5m 設一支排水管, 在排水管後, 應以級配料或卵石填料包圍, 以防細質砂料流入, 發生排水管阻塞之現象 5.2 擋土措施及支撐工法 5.2.1 擋土工法防止開挖時周圍地盤移動或變形的一種安全設施 1. 自立式垂直擋土工法 2. 斜坡式擋土工法 3. 擋土壁自承工法 4. 水平支撐工法 5. 地錨工法 6. 島區式工法 7. 壕溝式工法 52
8. 逆築工法 9. 沉箱式工法 10. 連續壁工法 5.2.2 自立式垂直擋土工法自立式垂直擋土工法係不使用任何擋土設施及支撐, 僅藉由土壤之剪力強度, 使其自承土壓力而可垂直開挖之工法 ( 如圖 5-6a 所示 ) 本工法適用於無地下水之優良地質 ( 堅硬黏土層 礫石層或岩層 ), 且開挖深度小於 2m 之小型基礎 ( 獨立基腳 ) 礫石層因密度不一, 鋼軌樁 鋼版樁 預力混凝土基樁 場鑄樁或者連續壁等擋土措施無法以機械打設或開挖, 且礫石層剪力強度高, 自立性佳, 無崩塌之虞, 故可使用人工擋土柱作為擋土措施 ( 如圖 5-6b 所示 ) 所謂人工擋土柱, 係於地下室四周每隔數公尺以人工開挖一馬蹄形之坑洞, 並組立單邊模板, 置放鋼筋及澆置混凝土, 以作為擋土牆之混凝土柱 53
(a) (b) 圖 5-6 自立式垂直擋土工法 自立式垂直擋土工法可自承高度計算方法 : ( 資料來源 : 土木施工學 ":p223) 砂地盤 : H a 2c γ (tan(45 +ϕ / 2)) = 2c 黏土地盤 : H a = γ 其中 H : 土壤容許自承高度 ( 安全係數假設 2) a c : 凝聚力 ϕ : 內摩擦角 γ : 土壤單位重 54
5.2.3 斜坡式擋土工法根據建築技術規則構造篇 61 條之規定 : 基礎地位挖土或填土後, 如有永久性土方邊坡, 不得陡於橫二豎一之比 ; 如限於地形不能達到規定時, 應加用擋土牆, 使仍能保持邊坡之穩定 ( 如圖 5-5 所示 ) 圖 5-5 斜坡式擋土工法 ( 資料來源 : 土木施工學 ":p226) 依據開挖深度 地盤條件, 而於開挖外圍殘留具有穩定坡度之斜面, 以防土砂崩坍, 但不使用版樁支撐之擋土工法 坡面穩定表面保護要點 : 1. 坡肩上設置排水溝, 防止周圍雨水等流入坡面 2. 坡面及坡肩上, 須實施養護工作 ( 坡肩之養護寬度應約為開挖深度之 2/3), 以防止雨水之滲入 凍害 剝離等 3. 坡面有湧水之虞時, 在斜坡面上須作洩水處理 4. 坡趾處, 為防止因水之滲透而崩坍現象, 可堆積砂袋或打入板條, 亦可視其情況, 設置側溝 5. 開挖深度較深時, 於斜面上設置土戧 (Berm), 則施工容易且安全 5.2.4 擋土壁自承工法係在開挖外圍設置擋土壁, 僅利用擋土壁入土部份的土壤橫向抵抗及擋土壁之彎曲抵抗力支持土壓, 而不使用支撐設施之擋土工法 但為了防止開挖表面之剝落等而予以打設主樁 (H 型鋼或軌條 ) 或版樁 ( 如圖 5-7 圖 5-8 所示 ) 55
圖 5-7 擋土壁自承工法 ( 資料來源 : 土木施工學 ":p227) 圖 5-8 擋土壁自承工法 - 鋼軌樁 1. 計劃注意事項 (1) 檢討擋土壁之入土部分長度 (2) 基地如在市區, 周圍有淺基礎結構物時, 除特殊情況外, 應避免採用此法 (3) 應有完備之計測體制, 以測定擋土壁之變位及周圍地盤之沉陷 56
(4) 構造物之外牆與擋土壁之距離, 應考慮到即使擋土壁倒塌, 亦能充分清除為限 通常須在 1m 以上 (5) 湧水多時, 應檢討地下水之排水方法 2. 施工注意事項 (1) 擋土壁頂部, 須用頂繫材加以緊結, 地表面上則不可承載計劃外之活荷重 (2) 構台等承受活荷重部分, 其主樁應緊密打設 (3) 擋土壁之變形及周圍地盤沉陷顯著時, 應即架設支撐材料等, 以資補強 57
5.2.5 水平支撐工法 水平支撐工法係利用所架設之橫擋 支撐等支撐材料而呈水平狀, 而構成平面之 支撐設施面之工法, 其流程圖如圖 5-9 5-10(a) 5-10(b) 所示 圖 5-9 水平支撐工法流程圖 ( 資料來源 : 土木施工學 :p228) 58
圖 5-10(a) 中間樁設立 圖 5-10(b) 三角支撐設置 圖 5-10(c) 圍囹架設 圖 5-10(d) 支撐設置 圖 5-10(e) 圍囹背填混凝土 圖 5-10(f) 預力施壓 59
圖 5-10(g) 開挖及支撐完成 優點 : (1) 受到地區條件 地盤條件及開挖深度等之限制較少 (2) 支撐設施之構架狀態單純, 易於掌握應力狀態, 且易於實施計測管理 缺點 : (1) 大構架常發生支撐之彈性變形及地盤沉陷之現象, 故施工構材常須與預載工法併行使用 (2) 平面上有支撐設施, 使開挖作業等後續工程受到限制 水平支撐工法施工注意事項 (1) 施工中須檢討計劃時之假設與實際之出入, 並務求早期發現異常, 以便採取對策 (2) 擋土支撐設施架設, 往往由於接口 接頭部在施工上之疏忽 擋土構材之精度不良 材料之品質不良等管理控制之缺陷, 而易造成事故 (3) 擋土樁在作業上應考慮下列幾點 : A. 對地下埋設物之防護 B. 對基地四周環境危害之防止 C. 防止打樁機械之倒塌 D. 防止打樁時危害到鄰近建物 E. 防止噪音及振動 60
(4) 支撐設施須在各段預定之開挖深度完成後, 立即予以架設, 並儘可能防止擋土壁之變形 又超挖深度限在支撐下 50cm左右 (5) 擋土支撐設施上不可負荷超過原設計之容許載重, 至於擋土壁周圍之活動載重, 亦須作安全性之檢討 (6) 支撐設施須在回填 轉換或支撐之設置完成, 且經確認安全無慮後始可拆除 (7) 為確保擋土構架之安全性, 應將安全檢查 計測管理之方法 負責人員及對異常事態之處置方法 指示負責人等, 事先編入施工計劃內, 施工期間對於計劃與實際之差異, 更須勤加查核與追蹤 水平支撐工法之施工步驟 (1) 施作擋土措施及打設中間柱 ( 如圖 5-11a 所示 ) (2) 第一層開挖及架設排水設施 ( 如圖 5-11b 所示 ) (3) 架設第一層支撐 作業台及監測系統 ( 如圖 5-11c 所示 ) (4) 第二層開挖及架設第二層支撐 排水系統 監測系統 ( 如圖 5-11d 所示 ) (5) 重複 (4) 步驟, 開挖至預定深度為止 ( 如圖 5-11e 所示 ) (6) 逐層施作地下室及拆除支撐 作業台 監測系統 排水系統 ( 如圖 5-11f 所示 ) (7) 拔除中間柱及填補預留孔 ( 如圖 5-11g 所示 ) 圖 5-10 (a) 61
圖 5-10 (b) 圖 5-10 (c) 圖 5-10 (d) 62
圖 5-10 (e) 圖 5-10 (f) 圖 5-10 (g) 圖 5-11 水平支撐工法之施工步驟圖 ( 資料來源 : 土木施工學 :p230~231) 63
5.2.6 島區式工法 (Island method) 保留擋土壁內側周圍之土壤, 而先將基地中央部分開挖, 構築中央部分之結構體, 並利用該結構體取得反力, 架設支撐後, 再將周圍部分之保留土逐段開挖之一種工法 島區式工法之土方開挖及結構體施築均分為二階段進行, 其施工步驟如下 : 1. 四周施築擋土牆 ( 如圖 5-12a 所示 ) 2. 基地中央區土方開挖 ( 如圖 5-12b 所示 ) 3. 施築中央區結構體 ( 如圖 5-12c 所示 ) 4. 架設外環區之水平支撐及開挖 ( 如圖 5-12d 所示 ) 5. 施築外環區之結構體 ( 如圖 5-12e 所示 ) 圖 5-11 (a) 圖 5-11 (b) 64
圖 5-11 (c) 圖 5-11 (d) 圖 5-11 (e) 圖 5-12 島區式工法之施工步驟圖 ( 資料來源 : 土木施工學 :p232~233) 65
圖 5-13 島區式工法照片 5.2.7 壕溝式工法在擬構築基地之外圍部分 ( 譬如 : 建築物外圍之一跨度 ), 一面施以擋土工, 一面進行壕溝狀之開挖, 先是構築外圍部分, 並利用已施工完成之外圍部分作為擋土壁, 以便支持周圍之土壓力, 而後再逐漸向中央部進行開挖之工法 壕溝式工法之施工步驟如下 : 1. 結構體外牆之內外側牆施築擋土牆 ( 如圖 5-14a 所示 ) 2. 架設橫撐及開挖 ( 如圖 5-14b 所示 ) 3. 施築結構體外牆 ( 如圖 5-14c 所示 ) 4. 結構體中央開挖及施築 ( 如圖 5-14d 所示 ) 5. 架設橫撐於結構體外牆及拆除內側擋土牆 ( 如圖 5-14e 所示 ) 6. 施築結構體內部 ( 如圖 5-14f 所示 ) 7. 回填結構體外牆與擋土牆之空隙及拆除橫撐, 最後拔除擋土牆 ( 如圖 5-14g 所示 ) 66
圖 5-14 (a) 圖 5-14 (b) 圖 5-14 (c) 67
圖 5-14 (d) 圖 5-14 (e) 圖 5-14 (f) 68
圖 5-14 (g) 圖 5-14 壕溝式工法之施工步驟圖 ( 資料來源 : 土木施工學 :p233~234) 5.2.8 逆築工法 ( 或稱逆打工法 ) 首先於建築物周圍構築擋土壁, 其次著手架設地下結構體之鋼骨柱或假設支撐柱, 而後再行挖土, 地下結構體由第一層之樑與樓版向下順續構築, 並以此結構體作為支撐構架而行其次開挖之工法 1. 施工順序如下 (1) 開挖外圍, 築造擋土壁, 利用推土機 鏟土機等機具鏟土至 1 樓樑深為止 ( 如圖 5-15a 所示 ) (2) 在預定組立柱之位置上開挖一大口徑之孔洞, 該孔以能插入安裝鋼骨柱之寬度為限 ( 如圖 5-15b 所示 ) (3) 構築基樁後, 將地下部分之鋼骨柱安裝在孔內, 一般考慮到鋼骨柱之屈曲長度, 而於安裝後, 孔內予以回填 ( 如圖 5-15c 所示 ) (4) 架設一樓鋼骨樑, 利用懸吊式模板等方法, 實施第一層樓版之混凝土澆置作業 以此作為第一階段之支撐構架 (5) 再實施開挖, 挖至地下第一層樓之樑為止, 利用步驟 (4) 之相同方法澆置地下第一層之樓版混凝土作業, 以此作為第二階段之支撐構架 ( 如圖 5-15d 所示 ) (6) 實施同樣步驟, 一直到基礎層為止 69
圖 5-15 (a) 圖 5-15 (b) 圖 5-15 (c) 70
圖 5-15 (d) 圖 5-15 逆築工法之施工步驟圖 ( 資料來源 : 土木施工學 :p251~252) 2. 逆築工法之優缺點 (1) 優點 : A. 因係利用地下結構體作為擋土構架, 故具有足夠之應力, 支撐構架面之變形 變位小, 對周圍地盤之沉陷移動等影響亦少, 且安全性高 B. 由於第一樓樓版最先構成, 可作為作業板, 無需另行架設地下工程作業用之棧橋, 故可確保材料之堆置場與作業空間 C. 地上 地下樓層可同時施工, 無需花費時間架設或撤除支撐設施, 能縮短工期 D. 適合於開挖平面不規則 基地高低不平或側壓不平衡等作業條件下之工程 (2) 缺點 : A. 地下層之作業為樓版下之作業, 故作業性不良 B. 因須支撐構造物重量, 增加支撐柱及基礎作業 C. 須架設地下層樓板 樑等臨時支撐構台 D. 形成柱 壁之逆行接縫, 處理上有困難 71
3. 逆築混凝土工作縫之處理 (1) 直接法係指先施工上層與下層之樓版, 而後澆灌柱 壁之豎立混凝土, 澆置時在頂端差之側面設置漏斗狀之注入口, 將混凝土灌滿漏斗口, 待混凝土硬化後拆除漏斗部份之方法 (2) 填充法係指先施工上層與下層之樓版, 而後澆灌柱 壁之豎立混凝土, 澆灌到工作縫部份之下側時停止作業, 構築填充用接縫, 清掃混凝土面, 然後打設填充材料到接縫之方法 (3) 灌注法係指先施工上層與下層之樓版, 而後澆灌柱 壁之豎立混凝土, 澆灌時, 有計劃的設置注入路或間隙, 然後打設混凝土完了, 再由此灌注材料之方法 5.2.9 沉箱式工法 (Caisson method) 係指一面於地表面上築造欲構築在地面下部份之構造物, 一面實施內部挖土作業, 而使構造物逐次沉陷到預定深度之工法 可分為下列兩種 : 1. 壓氣式沉箱 (Pneumatie Caisson) 現場地盤湧水量過多或極軟弱時, 將壓縮空氣壓送至沉箱內部之作業室, 使其壓力與地下水壓成平衡狀態, 再放入作業人員, 挖掘下面土砂, 利用構造物重量或荷重之力量, 使構造物 ( 沉箱 ) 逐次沉到預定位置 (1) 優點 : A. 能使用在湧水多 極軟弱地盤 B. 因無須抽吸地下水, 故周圍不發生顯著之地盤沉陷 C. 作為擋土壁用, 其安全性高 72
(2) 缺點 : A. 成本高 費時 B. 設備龐大, 工程管理控制困難 C. 會產生氣流 (Air flow) 2. 開氣式沉箱 (Open Caisson) 沉箱之下沉係在常壓狀態下實施, 而不使用壓縮空氣之工法 (1) 優點 : A. 工程費係較壓氣沉箱便宜, 管理也較容易 B. 噪音 振動少 C. 作為擋土壁用, 其安全性高 (2) 缺點 : A. 使用在軟弱之地盤及水量豐富之地盤時, 沉箱之形式受限制 B. 使用在良好地質上時, 周圍摩擦之去除不易 C. 與其他擋土工法相比較, 其工程成本及工期方面並非為最有利者 73
5.2.10 地錨工法 地錨工法 周面碇著型地錨 局部碇著型地錨 特徵性工法 內管加壓型地錨灌漿加壓型地錨 擴孔型地錨機械型地錨藥液灌漿型地錨 (1) SSW 工法 (Self Standing Wall method) (2) 灌漿地錨工法 (Grout anchor method) (3) PS 地錨工法 (Prestress anchor method) (4) 高灌漿地錨工法 (H.G anchor method) (5) VSL 工法 (Vorspan System Losinger method) (6) AP 地錨工法 (Arrow Point method) (7) 球根式錨碇工法 圖 5-16 地錨工法之分類 地錨工法 (Earth anchor method) 利用基樁等將壓縮力傳遞到地盤及利用錨碇將抗拉力傳遞到地盤之工法 ( 如 圖 5-17 5-18 所示 ) 74
圖 5-17 地錨工法 - 圖示 圖 5-18 地錨工法 1. 使用時機 (1) 開挖面積特大 (2) 開挖平面之形狀不整齊, 支撐之配置困難時 (3) 傾斜地開挖且土壓力為單側壓時 (4) 建築物之地下層之高層計劃複雜, 結構體之構築與支撐之配置困難 時 2. 施工步驟 (1) 構築混凝土之擋土壁或打入鋼版樁 主樁等之擋土體 75
(2) 進行開挖, 開挖到第一段地錨施工位置為止, 然後以預定之間隔及 傾斜角於擋土壁背面設置地錨 (3) 於擋土壁之開挖面內安裝橫擋 地錨固定裝置 (4) 在各個地錨施工位置上重覆 B.C. 之作業 5.2.11 連續壁工程 1. 地下連續壁工法此種工法是在地中開挖某一長度之深槽 (trench), 深槽內插放鋼筋籠 (caged reinforcement), 灌注預拌混凝土, 構築一連串鋼筋混凝土牆壁之工法 2. 泥水工法 (Slurry wall) 在地下連續壁或反循環樁等工法中, 常使用特殊之液體 ( 如皂土漿 ) 以保護深槽 可代替套管使孔壁不致崩坍, 於是開挖是在充滿穩定液之深槽內進行 而穩定液與開挖之土砂混合呈泥水狀, 故稱為泥水工法 3. 地下連續壁工法之特色 (1) 優點 A. 因係低振動 低噪音之工法, 連續壁壁體剛性大, 變形小, 故周圍地盤不致沉陷, 地下埋設物不致受損, 適用於市區內之施工 B. 壁厚及配筋均不受限制, 對任何耐力均可設計, 因而適用於較深之擋土壁 C. 作為止水壁時, 較其他工法之止水效果更佳 D. 施工範圍幾可達基地境界線, 故可提高基地使用面積 E. 地下壁與樑 柱之接合, 可採用多角基礎工法 F. 適用於所有地盤 G. 可當作地下本體結構物使用 (2) 缺點 A. 因係早期使用皂土液開挖, 故混合而成之開挖泥土分離困難 76
B. 開挖泥土之分離, 需有沉澱設備及分離設備 C. 開挖機具大型, 欠缺移動性 D. 開挖作業準備日數長 E. 混凝土澆置時, 需徹底實施控制管理 F. 水平向之連續性不很完整 4. 排樁式 (Column type) 與壁式 (Wall type) 之比較 ( 如表 5-1 所示 ) 表 5-1 排樁式與壁式連續壁之比較種類排樁式壁式 開挖形狀樁與樁連接而成壁體 開挖某一長度之深槽, 在其末端設置連接壁體之接頭 止水性需配合灌漿工法才能完全止水 能完全止水 強度強度較弱, 不能用於較深之擋強度高, 可做為本體構造物或其一部份土作業上使用較高成本較低較高 適用性軟弱地盤淺開挖之工程 軟弱地盤, 湧水多之地盤, 周圍地盤不得沉陷 5. 穩定液 : 可分為早期 皂土系 " 及現今使用之 高分子系 " 穩定液 (1) 皂土係穩定液 A. 穩定液之使用方法 (A) 靜止方法使用在吊戽開挖之作業上, 係於開挖進行中, 穩定液不斷地補給到槽溝內, 一直到混凝土置換完成為止 主要目的於開挖壁面之穩定 (B) 循環方法使用在鑽頭或切削器開挖之作業上, 穩定液佈滿於槽溝內, 利用抽水機使穩定液在溝槽底與地面間循環移動, 以搬運開挖土砂至地表面上 B. 穩定液之機能 77
(A) 防止開挖壁面崩坍 (a) 穩定液之液壓作用於開挖壁面, 以抵抗土壓力及水壓力, 防止地下水之湧出 (b) 於開挖壁面上形成不透水性泥膜 (mud film), 使液壓能有 效地作用, 同時防止開挖壁面之剝落 (c) 穩定液由開挖壁面滲入地盤內, 附著在土壤顆粒上, 由此 作用可減少地盤之崩坍及透水性 (B) 保持土砂浮游在穩定液中 (C) 搬運開挖土砂到地表面 C. 穩定液之添加劑 (A) 分散劑 ( 黏性減少劑 )FCL 防止穩定液中溶入水泥之 Ca 離子, 地下水或水中之 Na,Mg 離子而喪失良好之性質產生劣化, 皂土液中加入少量之 FCL, 可防止因鈣離子及鹽分之進入而發生膠體化現象 使用目的 :1. 防止鹽分或水泥等所產生之污染 2. 促使鹽分或水泥等所產生之污染後之穩定液再生 3. 增強地盤之崩坍防止作用 4. 提高開挖土砂之分離性 (B) 增黏劑 ( 脫水減少劑 )CMC 白色粉末, 能提高穩定液之黏性, 增強保護膜形成及土壤粒子結合作用, 可防止皂土之機能降低 使用目的 :1. 增強地盤之崩坍防止作用 2. 增高開挖土之保持能力 3. 對鹽分或水泥等, 具有皂土保護膠體之功能 (C) 加重劑穩定液比重一般為 1.03~1.07 但是在 (a) 地下水壓高 78
(b) 地質極為軟弱 (N 值 <1) (c) 土壓力極大時需增加穩定液比重, 提高地盤之穩定 (D) 逸水防止劑逸水是指開挖中穩定液急速往地盤中之孔隙或透水層流出之現象 逸水防止劑之目的在堵塞地盤中流出路徑之空隙, 防止穩定液在地盤中之漏脫現象 (E) 鹽水穩定液劑海岸附近工程考慮穩定液受鹽分污染, 在鹽水中增加穩定液之膨潤黏性 (2) 高分子係穩定液 A. 穩定液主要功能及優點 (A) 穩定液由開挖壁面滲透, 形成薄而強韌之保護性泥膜, 使液壓能有效作用, 以抵抗土壤側向壓力及地下水壓 (B) 可防止地下水滲入溝槽內, 劣化穩定液, 並可減緩穩定液逸水現象及開挖壁面之崩坍剝落 (C) 增加挖掘泥漿黏滯性, 會使穩定液更具潤滑性, 降低掘削時的阻力, 及挖掘時之扭力與拖曳力, 穩定挖削壁面 (D) 能迅速包圍抓掘後之懸浮物, 並沈澱之, 再予以抓掘清除 ; 有效控制混凝土灌漿品質 防止鋼筋外層土砂包夾, 影響壁體之強度 (E) 穩定液滲透入地層, 可提供地盤穩定作用 (F) 不會與黏土或頁岩產生反應, 提供頁岩及黏土穩定的效果, 免除傳統的皂土穩定液需處理廢液的問題 (G) 泡製容易並降低使用時間, 可以連續循環使用並降低使用量及成本 (H) 高分子聚合物非常容易在水泥中被鈣成份破壞, 如此增加鋼筋與水泥間的握裹力 79
(I) 高分子聚合物不含油脂, 一般以 0.5 %的次氯酸鈉 ( 家庭用漂白 水 ) 非常容易被分解, 並倒入溝渠中 B. 穩定液材料特性 (A) 高黏滯性 (B) 高潤滑性 (C) 減少磨擦力 (D) 具耐鹽性 (E) 高水溶性 分散性, 易於混合 (F) 使用量低, 具經濟性 C. 高分子超泥漿穩定液之調置 (A) 組成 : 高分子超泥漿穩定液其主要組成成份為 Acrylamide(AM) 及 Acrylic Acid(AA) 所共聚合形成之 Polyacrylamide(PAM) (B) 調置 : 以自來水為穩定液拌合水, 初製穩定液時需先行添加碳酸鈉 (Caustic Soda), 以調整溶液 ph 值於 8.5~11.0 之間, 再將聚合物以 1:1000~1500 之比例調製, 直接以噴射拌合使其黏滯度達到 36~42 秒 規格 946CC/ 1500 CC 即可使用, 不須預拌且可數次循環使用, 僅須調整黏滯度及 ph 值即可, 惟穩定液中不得有凝聚現象, 亦不得有沉澱之固體微粒 圖 5-18 D. 品質檢驗項目及方法 : 圖 5-19 (A) 比重 : 使用泥漿比重計 Mud Balance 儀器檢驗 將泥漿比重計置於平整桌面上, 容器杯內填滿欲測試之穩定液, 蓋緊杯蓋後, 溢滿之穩定液由蓋上小孔流出並將之擦淨, 刃口支承 (Knife-edge) 架掛在支撐台上, 移動游碼 (Rider), 臂桿成水平 氣泡居中時游碼之刻度即表示其比重 惟現場戶外工作, 泥漿比重計為較精密儀器, 稍受風力影響, 即無法測出比重值, 且耗時良久, 因此可利用簡式比重計量測, 以符合現地需求 80
(B) 黏滯度 : 使用馬氏漏斗器 (Marsh Funnel), 黏滯杯 (Viscosity Cup) 儀器檢驗 測定方法如下 : (a) 將漏斗計量器下方口以手指堵塞, 從上方 0.25mm 之金屬網 篩灌注穩定液達底線 1500cc 為止 (b) 濾除液中雜質, 試驗時將封塞漏斗底部開口之手指移開, 以馬錶計算漏斗內穩定液流入黏滯杯至刻度 946cc 處所需時間 (C) 含砂量 : (a) 使用含砂量測定器 (Sand Content) 儀器檢驗 測定方法是將 穩定液灌注到 "MUD TO HERE"75cc 刻度上, 再加水至 " WATER TO HERE" 250cc 刻度, 塞住瓶口, 振動均勻 (b) 將穩定液全部注入篩網 (#200,74μ), 並以清水清洗測定器, 再將篩倒轉插入漏斗中, 漏斗之前端插入測定器頭部, 整體靜靜搖動, 使穩定液流入測定器中, 加入少量水, 使篩上之砂完全沖洗入測定器內, 待泥砂沉澱後讀取測定器上刻度 (D) ph 值 : 使用電動酸鹼計量測 ph 值係氫離子濃度之倒數對數 ph=7 是中性,7 以下為酸性,7 以上為鹼性 E. 穩定液之循環回收與棄置 (A) 穩定液之回收 (a) 由於超泥漿穩定液本身帶陰離子, 而土壤泥砂也帶陰離 子, 因此超泥漿不與掘削土壤泥砂起化學作用, 鑽掘之泥砂容易沉澱, 故使用後之超泥漿穩定液因含砂量極低, 可重複使用, 於灌漿過程中, 可用輸送管將穩定液回收至儲存池中, 以待另一片連續壁單元施工時循環再使用 (b) 由於混凝土澆置過程中, 混凝土所含之鈣離子釋出污染穩 定液, 造成部份高分子鏈斷裂或捲曲, 致使穩定液藥效降 81
低, 因此可於回收過程中添加碳酸鈉, 軟化鈣離子, 維持 穩定液品質 (c) 回收之穩定液多少因地下水滲入或混凝土污染而有劣化現 象, 因此為瞭解回收穩定液的品質, 必需以下列三步驟檢測超泥漿穩定液是否達到標準後, 再行決定是否重覆使用 a. 檢驗超泥漿穩定液的 ph 值是否介於 8.5~11.0 範圍內, 如果 ph 值低於 8.5 以下, 則使用碳酸鈉來調整其 ph 值, 如果 ph 值大於 11.0, 則加水稀釋來調整其 ph 值 b. 檢測黏滯度是否符合規定之黏滯度 (36 ~ 42 秒, 以 946cc/1500cc 規格計 ), 如果不足則添加超泥漿調升其黏滯度, 如果太高則添加水稀釋調降其黏滯度 c. 含砂量及比重之任一項超出標準時, 可添加快凝劑降低, 比重不得超過 1.05, 含砂量不得超過 1% (B) 穩定液之棄置 (a) 欲棄置之超泥漿穩定液可使用一般家庭用之漂白劑 ( 次氯 酸鈉,Sodium Hyprochloride) 將超泥漿分解處理, 漂白劑乃是藉醯酸 (Amide) 氧化作用, 使聚合物之羧基 (Carboxy Groups) 解離, 破壞聚合物結構, 約 2 小時後可分解完成, 經環保署公告之檢驗方法測定, 其 ph 值應介於 6~9 之間, 懸浮固體及生化需氧量應小於 30ppm, 化學需氧量應小於 100ppm, 真色色度應小於 550, 其它水質項目之限值亦應符合放流水之標準, 始可直接排入溝渠中 (b) 欲棄置之超泥漿穩定液含懸浮泥砂粒子過多時, 可添加硫 酸鋁, 加速懸浮泥砂沉澱, 使穩定液澄清, 上層清水經檢驗符合上述標準後始可直接排入地下水道, 底部混濁泥漿液則以密閉式運土車載運至合格之專業泥漿處理場所處理 82
圖 5-19 穩定液泡置 圖 5-20 比重試驗 圖 5-21 黏滯度試驗 圖 5-22 含砂量試驗 圖 5-23 深水取樣器 83
6. 工法流程圖 (1) BW 工法 (Basement Wall method) 之流程圖 整地及放樣 除去地下障礙物 築造導牆 皂土泥水拌合 挖 溝 除黏泥 鋼筋裝配 吊置鋼筋籠泥 黏泥處理泥 灌注混凝土泥 連續壁完成 圖 5-24 BW 工法之流程圖 84
(2) ML MHL 工法 (MASAGO Hydralic Long Bucket) 之流程圖 施工計劃 測量放樣 施工水 電 照明設施 確認 開工 假設工程 安全整備 單元分割放樣 安全監測裝設 施工機具進場 鋼筋籠作業場 機具組裝試車 鋼筋進料 壁體開挖 穩定液補注 鋼筋試驗 鋼筋籠製作 接頭清理 超音波測定 沉澱清理 穩定液檢測 吊放鋼筋籠 吊放特密管 穩定液試驗及管理 澆置混凝土 單元完成 穩定液回收 圖 5-25 ML MHL 工法之流程圖 85
7. 黏泥 (Slime): 此為早期使用皂土系穩定液所產生, 依目前較少發生浮游在穩定液中的開挖土壤顆粒, 時間一久, 逐漸沉澱在開挖溝底, 此外, 未被排出之殘留開挖土 鋼筋籠等吊放時碰觸壁面所掉落之泥膜等亦堆積在溝底, 此等溝底沉澱物總稱黏泥 底部疏濬之必要性 : 在開挖底面沉澱有黏泥之狀態下, 吊放鋼筋籠或灌注混凝土, 則所構築成之地下連續壁將產生各種重大缺陷, 形成不完整之構體 因此除去沉澱之黏泥, 乃是地下連續壁構築上之重要作業, 其重要性具體而言如下 : (1) 黏泥由於混凝土灌注時不易被置換, 故於壁體前端形成殘留夾雜物, 將降低地下壁之承載力, 並導致壁體之沉陷 (2) 黏泥沉入混凝土中, 降低混凝土強度, 形成混凝土灌注上之不完全 (3) 由於黏泥惡化灌注中混凝土之流動性, 降低了灌注速度, 並使鋼筋籠上浮 (4) 增多灌注完成後混凝土頂部之不良部分 同時隨著混凝土的灌注, 加速穩定液之劣化 (5) 黏泥多時, 鋼筋籠不能吊放到預定位置 8. 特密工法 (Tremie method) 灌注混凝土係使用特密管之工法 特密管一般使用內徑 150~300 mm之圓形或橢圓形管, 長度有 1 1.5 2 3m 灌注混凝土時, 特密管上下 30 cm左右之緩慢搖動是混凝土夯實上所必要的 尤其是壁體之接縫部, 為了使混凝土不易迂迴, 更應搖動特密管 但劇烈搖動, 會增加混凝土與穩定液之接觸機會, 使混凝土內捲入不純之膠體, 導致穩定液品質之降低 灌注長形單壁體時, 特密管之間隔標準, 內徑 150 mm時採用 2.0m, 內徑 200 mm以上時採用 3.0m 以內 86
9. 事故及防止措施 (1) 開挖中 A. 導牆之破壞或及變形 B. 開挖壁面之崩坍 (2) 鋼筋籠吊放中 A. 鋼筋籠之變形或破壞 B. 鋼筋籠插入困難 (3) 混凝土灌注中 A. 特密管抽拔過快 B. 特密管卡在混凝土內 C. 鋼筋籠之上浮 溝底之黏泥沉殿多 特密管埋入深度過深 灌注速度過快 D. 混凝土灌注作業中斷 (4) 鎖管不能拔出 - 混凝土灌注完成起約 3 小時後全長拔起, 每隔 30 分拔出 10m 左右 (5) 壁體之接縫不良 10. 排樁式連續壁工法之種類 (1) 場鑄方式 A. 機械開挖後, 插入鋼筋, 利用特密管灌注預拌混凝土 B. 利用鑽土機 (earth auger) 鑽挖到預定深度後, 抽取螺旋鑽 (auger), 同時由其前端灌注砂漿, 之後插入鋼筋籠或 H 型鋼等 圖 5-26 圖 5-27 所示 C. 中空鑽桿安裝特殊鑽頭, 由其一端一面灌注砂漿一面旋轉貫入 鑽桿抽取時, 亦重覆同樣的步驟, 之後插入鋼筋 87
圖 5-26 鑽土機 (earth auger) 圖 5-27 吊放鋼筋籠 (2) 預鑄方式 A. 以壓入工法為主體之施工法, 使用裝置有油壓式特殊壓入裝置之吊車等貫壓樁之工法 B. 以振動工法為主體之施工法, 利用振動打樁機 ( 衝擊式錘 ) 之振動荷重打入樁之工法 C. 以噴射工法為主體之施工法, 由樁前端噴射高壓水, 挖掘前端地盤, 使樁貫入之工法 D. 以預鑽工法為主體之施工法, 利用機械事前鑽挖樁空孔, 以打擊式或壓入式將樁貫入之工法 E. 以中挖工法為主體之施工法, 利用開挖機械挖掘中空樁內部前端之土砂, 而使預鑄樁沉陷之工法 11. PIP 工法 (Packed-In-place Pile method) 將中空軸之螺旋鑽扭進地中, 旋轉鑽挖到預定深度後, 由軸前端部壓入預壘砂漿 (prepacked mortar), 同時緩慢抽取, 則可構成砂漿樁, 螺旋鑽拔出後, 立即將鋼筋籠或型鋼插入砂漿內,PIP 樁即告完成 施工順序 (1) 挖掘 : 螺旋鑽軸心與鑽中心一致, 連續垂直鑽挖到預定深度 88
(2) 抽取螺旋鑽, 灌注砂漿 : 一般螺旋鑽頭與砂漿重疊在 0.5m 左右, 則不會發生孔壁之崩坍與樁之中斷現象 (3) 插入鋼筋 : 螺旋鑽拔出, 砂漿填充完成後, 利用吊車等將已組立成之鋼筋籠或型鋼插入砂漿樁內 12. RGP 工法 (Ratio Grout Pile method) 係利用具有中空軸之螺旋鑽旋轉鑽挖, 將土砂排除至上方, 等鑽挖到預定深度後, 逐漸拔起螺旋鑽 同時由中空軸前端鑽頭之噴出口, 用高壓將砂漿壓出而於地盤中構築場鑄樁 13. 摻土樁 (Soil Pile) 工法係利用摻土樁製造裝置, 於地盤中製造土壤與灌漿液混合之柱狀物體 ( 摻土樁 ), 插入鋼材 混凝土等材料, 組合加工成柱狀或板狀之構造體而形成地下壁 14. MIP 工法 (Mixed-In-place Pile method) MIP 機係由開挖裝置與灌漿灌入裝置所構成 由附有四片突出刃口中空軸的前端射出預壘水泥漿 (Prepacked cement paste), 同時旋轉插入地中, 突出刃口削崩地盤土砂, 而與預壘水泥漿攪拌混合 到達預定深度, 抽昇鑽軸時, 同樣地一面旋轉一面繼續灌漿, 攪拌成土與砂漿之混合物, 填塞所有空隙 鑽軸拔出完成後, 視其需要而插入鋼筋籠 15. 壓入式工法 (PP 工法 )(SP 工法 ) 利用裝置在履帶式吊車上特殊壓入裝置之壓入機械, 將預鑄樁 (PC RC 樁 鋼管等 ) 直接貫入到承載地盤之工法 16. K-Soil 工法 ( 泥水凝化工法 ) 係將穩定開挖壁溝之泥水, 利用空氣氣泡攪拌, 同時放入凝化劑, 使泥水在溝內凝化成為黏土狀物質 (K-Soil) 而擬定 PC 板之工法 施工順序 (1) 溝孔之開挖 89
大致上與一般地下連續壁工法一樣, 但無需精密之開挖精度控制與另加防止泥水劣化之防止劑, 所使用之泥水性質需滿足下列二點 : A. 開挖中溝壁不會崩坍 B. 必要時應可取得足夠之泥水凝化強度 (2) PC 板之安裝一個施工單元開挖完成後, 插入 PC 板, 同時收回溢流之泥水, 加以貯存, 以供其次開挖之使用 (3) 泥水之凝化 PC 板插入後, 查核其位置及垂直精度, 開始凝化作業 (4) 吊具之拆除凝化作業完成時, 泥水均呈膠體狀, 隨著時間的經過, 可快速發現其強度 於 24 小時後撤走懸吊 PC 板之支撐構材 17. SMW 工法 (Soil-cement Mixing Wall) 係摻土水泥連續壁之一種, 將特別改良之三桿連續式掘壁機, 就地鑽掘土壤, 並注入水泥系硬化液, 經三桿連續攪拌混合至適當均勻後形成土壤 水泥 白皂土混合之連續壁體, 其所築成之連續壁體不但可作為遮水壁止水, 並可於壁體內插入應力鋼材, 以抵抗側壓力作為擋土壁體 壁 體 :55~100 cm 單元長 :115~190 cm (145 cm ) 最大深度 :50m (1) 施工步驟 導溝開挖 導軌設置 鑽孔攪拌 應力材插入 殘留廢土處理 (2) 特點 A. 具高度之止水性 B. 垂直精度高 (1/150) C. 廢棄淤泥少 (30%) 90
D. 適用任何地質狀況 E. 可縮短工期 F. 噪音低振動少 G. 設計多樣化 5.2.12 擋土支撐相關規定品質保證 (1) 所有支撐系統之選擇及設計工作由承包商負責, 並應經工程師核可 (2) 承包商應妥善設計開挖支撐系統及其附屬構件, 使其足以承載臨時覆蓋板系統 土壤壓力 靜水壓力 管線荷重 交通及施工載重 地震力 臨近建築物及其他地表超載重等, 以確保永久性構造物得以安全迅速地施作, 而不致引起地表之移動或沉陷 對鄰近建築物 構造物 路面及管線等亦應避免造成損害或移位 (3) 開挖支撐之擋土牆應貫入開挖底部以下, 其深度應足以防止土壤之垂直及側向移動, 其變位量不得超過設計允許值 材料 (1) 鋼樁 A. 鋼板樁應採用連續互鎖型, 並需符合 CNS 7851 A2109 之規定 B. H 型鋼樁 預製接頭及其他結構型鋼需符合 ASTM A36M 之規定 (2) 木材所有用於開挖支撐之木材, 均需符合 CNS 444 O1003 一等品之規定, 並應經工程師核准 若使用處理過之木材, 其防腐處理需符合 CNS 3000 O1018 之規定 (3) 場鑄混凝土 : 需符合本章第 03310 章之相關規定 (4) 鋼筋 : 需符合本章第 03210 章之相關規定 (5) 穩定液 : 需符合本章第 02266 章之相關規定 (6) 地錨 : 需符合本章第 02491 章之規定 91
(7) 支撐構件 A. 結構鋼如圖說所示應符合 ASTM A36M 之規定 B. 鋼管應符合 ASTM A53 之 40 號以上規格 施工方法 (1) 鋼板樁 A. 鋼板樁應垂直打入經核准工作圖中所示之深度, 且相鄰樁間應完全聯鎖 於鋼板樁打設位置之 60m 範圍內, 如有不足 7 天齡期之混凝土, 不得打設鋼板樁 B. 鋼板樁之打樁 截樁 接樁方法應依照經核可之工作圖所示辦理 (2) 加嵌板鋼軌樁 A. 鋼軌樁應以錘擊或預鑽方式打設, 並使樁尖達到核可之工作圖所示之高程 預鑽樁孔應視需要以套管或泥漿液保護孔壁 B. 隨開挖之進行安裝木嵌板 除非工程師同意, 嵌板之間不得留有間隙 開挖面與嵌板間之空隙應填以砂土並搗實 鋼軌樁體與土壤間之環狀間隙, 低於開挖底面部分應以 210kg/cm 2 混凝土回填, 高於開挖底面部分則以 140kg/cm 2 混凝土回填, 兩者均用卜特蘭水泥 [ 第 I 型 ] (3) 併排式鑽掘樁 A. 鑽掘樁應依核可之工作圖所示之尺度及深度, 交錯施作 必要時應使用鋼套管或皂土漿或兩者同時使用, 以支撐孔壁 併排式鑽掘樁之安裝, 需符合本章第 02466 章之相關規定 B. 如情況需要, 預先組立之鋼筋籠或 H 型鋼應先吊入孔內, 並固定其位置後再行澆置混凝土 C. 混凝土需符合本章第 03310 章之相關規定, 使用特密管以重力或泵送之方式澆置 92
D. 待混凝土充分硬化後, 以同樣方式構築中間樁, 俾構成連續不透水之支撐面 (4) 連續壁 : 需符合本章第 02266 章之規定 (5) 內部支撐系統 : A. 內部支撐系統包括橫擋 支撐 斜撐及支柱, 其安裝之方式對其他施工作業之干擾應減至最小 B. 所有支撐構件間, 及構件與支撐面間應維持緊密之連接, 並應在必要處安裝監測儀器, 以監測構件之應力 C. 應依經核准之工作圖所示之方法 程序及順序, 必要時以千斤頂對橫檔及支撐施加預載 千斤頂預力解除後, 應使用鋼墊片及楔材, 以維持構件之預載 D. 開挖深度不得低於預定安裝之支撐構件底部以下 [0.6m] 支撐構件安裝後應即施加預載, 預載施加完成後方得繼續開挖 (6) 地錨 : 需符合本章第 02491 章之規定進行安裝 測試及移除 (7) 支撐系統之拆除 A. 如擋土用之樁必須全部或部分拆除, 在拆除時不得擾動或損害鄰近之結構物或公共設施管線 拆除後所留下之空隙應使用 140kg/cm 2 之混凝土或其他經核准之填充料回填 B. 緊接於地下構造物最底層支撐, 在底板混凝土澆置後應留置原處至少 48 小時 其餘各層支撐應留置原處, 直到預計承受由拆除支撐所傳遞之荷重之混凝土達到 28 天抗壓強度之 80 %以上為止 C. 即將重新施築或復原之道路, 其開挖支撐構件至少應拆除至路面下 2m 現場品質控制 (1) 地盤情況承包商應將開挖過程中之實際地盤狀況與設計支撐系統假設狀況比較, 必要時應變更支撐系統, 或採取額外措施, 以確保開挖工程及鄰近 93
構造物之穩定 所有受開挖工程影響之建築物及構造物承包商應負責維護及穩定, 並保障其安全 (2) 支撐荷重若工程師有所指示時, 重要支撐構件應以荷重計或應變計量測其荷重, 其費用依契約之規定辦理 5.3 地下水處理 5.3.1 地下水處理工法 地下水處理 排水 重力排水 強制排水 集水坑排水法明渠排水法暗渠排水法深井排水法西姆氏深井排水法 點井排水法真空深井排水法真空吸引排水法 ( 砂質土 黏性土地盤 ) 電氣滲透排水法 ( 黏性土地盤 ) 止水 灌漿工法凍結工法 止水壁工法 鋼版樁工法排列樁工法 連續壁工法 圖 5-28 地下水處理方法 5.3.2 集水坑排水法 ( 俗稱積水池法 Shallow sump drainage) 係使滲入到開挖面內之地下水, 自然地流入到設置在較開挖底面為低之集水坑內, 而後利用抽水機抽出, 排至外面 94
設置要點 : 集水坑常配合開挖之進行而設置於最深處, 其深度一般為 0.6~1.0m 集水坑 ( 抽水井 ) 以設置在接近擋土設施處為最宜 集水坑之深度以一次就挖至最後開挖底面排水之深度為宜 集水坑之大小應選擇能使流入水量呈平衡狀態者 集水坑之側壁最好設置在開挖面下 30~40 cm, 同時底部並填注砂礫以防抽出泥土 側溝無論採用何種形式, 原則上均不得使得開挖面呈飽和狀態 側溝之坡度一般是 1/50~1/150 5.3.3 明渠排水法 (Open ditch drainage) 明渠排水法適用於設置有主樁橫板條擋土設施之開挖作業 5.3.4 暗渠排水法 (Underdrainage, Sub-drainage) 暗渠排水法大多用於地盤改良作業上 5.3.5 深井排水法 (Deep well drainage) 係先鑿挖抽水井到預定深度後, 插入附有濾網 (Strainer) 之套管, 套管與井壁之間填充過濾砂材 (Sand filter), 流過此過濾砂材而入井內之水, 用浸水泵 離心泵或高程泵抽取而排除 設置要點 : 一般井孔徑以 90 cm~150 cm居多, 深度是在開挖底面下 2~5m 配置係在四個轉角或每隔 15~20m 之距離處 過濾材料 ( 透水材料 ) 以選擇不妨害地下水流入濾網者, 及能抑制地盤中之砂量為最少者為佳 5.3.6 西姆氏深井法 (Seimens well method) 95
係以小口徑 (50~100 mm ) 之井以 4~5m 之間隔, 配置成一列或長方形, 連結 1 根集水管, 再以抽水機排水, 是介於點井法與深井法之間的一種排水法 透水性良好, 用於點井不易打設之地盤 設置要點 : 因不能發揮真空作用, 需採用離心泵, 故其揚程止於 6~8m 有時亦與點井或深井排水法併行使用 過濾層採用細碎石及粗砂, 可防止細砂流入集水管中 5.3.7 點井排水 (Well point method) 係利用高度真空使地盤內部孔隙水真空脫水之一種工法 不僅適用於湧水量多之砂層, 而且對於滲透係數小之粉土質地盤亦有強制集水而加以排水之作用 點井排水是在開挖部分之兩側或四周, 設置稱為點井 (well point) 之簡易井, 由此抽取, 並遮攔流入開挖部之地下水 設置要點 : 在口徑為 1 1/4"~1 1/2" 之抽水管 (Riser pipe) 前端設置有直徑約 2 1/2", 長度約 1.0m 側面有圓筒狀過濾器 (Filter) 之點井 利用噴射法, 以 2m 以下之間隔, 打入地盤內 頂端部則利用迴旋接頭與舖設在地表面上之 6"~12" 之集水管 (Head pipe) 連結 集水管之一端設置有真空泵與離心泵組合成之特殊抽水機, 利用此抽水機持續抽水 5.3.8 點井排水工法特徵降低地下水位 : 構成乾式施工之狀態, 作業簡單 安全, 縮短工期, 減低工程費 增強土壤之剪斷強度 : 增強開挖 填土坡面之穩定及開挖底面之地盤 增加壓密有效壓力 : 由於浮力減少, 增加了地盤強度 負壓效果 : 增強壓密作用, 改良軟弱地盤 96
5.3.9 復水工法 (Rechange method) 在點井設置線外周約 4~5m 處, 以 3~5m 之間隔, 配置注水管, 將點井排 水沉砂槽內的水利用重力差壓入注水管內 5.3.10 真空深井排水法 (Vacuum deep well method) 係將附有濾網之鋼管打入地盤中, 其內插入一根旋轉軸, 旋轉軸之四周縱向設置有若干離心泵 ; 設置後, 真空深井之周圍以黏性土充分密封, 而後開始真空抽水 設置要點 : 用於水位降低量要求多且水量豐富之情況 直徑一般大多採用 150 mm~350 mm, 深度 20~40m 5.3.11 電氣滲透工法 (Electro-osmosis method) 係在飽合狀態下之細粒土中埋設一對電極將直流電通入, 則細粒土中之正離子即趨向陰極, 並牽帶水分 ( 電氣滲透 ) 具有壓縮性之土壤, 通常體積會減少, 而增加土壤之強度 ( 電氣固結 ) 5.3.12 深井工法與點井工法之比較 表 5-2 深井工法與點井工法之比較 深井工法 點井工法 排水原理 重力排水 高度真空排水 適用土層 砂層 砂層 沉泥地盤 使用時機 基地無多餘利用空間 需強制集中地盤水分 排水深度 深 淺 97
口徑 90~150 cm 1 1/4"~1 1/2" 98
5.4 基礎施工發生的災害及其因應對策 5.4.1 基礎施工發生的災害地盤是由土壤 空氣及地下水所構成, 其複雜性往往導致基礎施工階段各種不同狀況之危機, 而不同的土壤亦具有不同的工程性質, 如粘土為片狀形土壤, 粉土及其他顆粒土壤為球狀形土壤, 兩大類土壤的力學性質差異甚大, 因此, 在這兩種土壤的地盤中開挖施工, 會造成的施工災害種類亦不同 常見之基礎施工災害大致可分為下列六種類型 :(1) 擋土壁管湧之災害 (2) 開挖面砂湧之災害 (3) 開挖面隆起之災害 (4) 擋土壁支撐系統之災害 (5) 擋土壁破壞之災害 (6) 基礎上浮之災害 各種基礎施工的災害類型均有其發生破壞之機制, 破壞之原因亦不相同, 本文將於後面各小節中分別探討 擋土壁管湧之災害地下擋土壁為一種止水性的擋土結構物, 若因施工不慎而產生裂縫, 則在裂縫處將形成透水路徑, 尤其在具透水性之地層中, 地下水位高時, 在土體內產生滲流, 而於裂縫處, 水力坡降大到足以破壞土壤顆粒間的黏結力及摩擦力後, 地下水先將土壤中的細顆粒帶出, 顆粒間的阻力減少, 水力坡降增加, 再將較大顆粒的土壤帶出, 並一直往上游面延伸, 形成滲流管道, 此現象稱為管湧 (piping) 管湧現象, 在開始時僅是很微弱的水流, 然後慢慢形成水路而流量漸增, 水與砂均勻的被帶出, 並逐漸向地盤內部深入形成管狀 例如在基礎開挖的擋土壁面如有孔洞, 若未及時堵住, 則壁體外淘空部位更容易充滿周圍之地下水, 形成一股巨流加速擴張淘空之破壞範圍, 逐次造成其上方鄰近道路及房屋之沉陷, 其示意圖如圖 5-28 所示 99
圖 5-29 擋土壁管湧災害示意圖 ( 資料來源 : 公共工程品管教育訓練講義 第六章基礎與開挖 ":p6-29) 開挖面砂湧之災害砂湧主要發生於開挖面下為透水性良好之砂質土層, 當進行基礎開挖, 基地內外兩側水位差甚大時, 會使地下水由擋土壁底端上湧至開挖面, 並夾雜砂土冒出開挖面, 進而導致開挖面的破壞, 其示意圖如圖 5-29 所示 100
圖 5-30 開挖過程中因流砂而產生之砂湧示意圖 ( 資料來源 : 參考 公共工程品管教育訓練講義 第六章基礎與開挖 ":p6-29) 此外, 基礎施工不慎亦常導致砂湧的產生, 分別敘述如下 : (1) 開挖完成, 施作地下室結構體完成後, 於抽拔中間柱時, 地下水容易因為摩擦阻抗減小的關係, 夾帶土砂往上滲流 在有可能產生此種破壞的工址, 一般係建議採用截斷中間柱的方式處理 (2) 打設中間柱時, 若貫入至壓力水層, 會由於地底下之總水頭大於地表面之總水頭, 地下水將沿著中間柱往上滲流, 造成開挖底面大量湧水, 甚至造成湧砂的嚴重情形 (3) 地下室開挖時須將地下水抽降至開挖面下, 以利開挖作業之進行 若因為快速抽水, 而產生較大之水力坡降, 使向上之滲流壓力超過土壤之有效應力, 因而造成開挖面之砂湧 此時, 在抽水井四周會發生嚴重的沉陷 根據 Terzaghi 在進行模型試驗後, 以距離版樁 D/2 內之土體檢核砂湧, 如圖 5-30 所示, 其中 D 為版樁貫入透水層之深度, 施工中若不管制而任意降水, 將使水頭差 H 變大, 水力坡降 i 同時變大, 安全係數 FS 變小, 導致發生砂湧的危險性提高 101
(4) 在砂礫質土壤中進行全套管樁鑽掘時, 如果不當降低樁內地下水高 程, 由於地盤內地下水位高於樁內水位, 開挖底面的砂湧現象, 如圖 5-31 所示 圖 5-31 Terzaghi 砂湧之檢核 ( 資料來源 : 參考 公共工程品管教育訓練講義 第六章基礎與開挖 :p6-31) W' Vγ ' γ' FS= = = U' V( i γ ) i γ av 1.5 D D γ' W' 2 2Dγ ' 或 FS= = = U' D γ Δ ( ) w H γ wha 2 w av 1.5 式中 W ' : 土壤浸水重 U ' : 土壤向上滲流壓力 ( 不含靜態水壓 ) γ ' : 浸水單位重 V: 砂湧浮動範圍之體積 102 w w
iav: 砂湧浮動範圍底部之平均水力坡降,iavγw 為單位體積的滲流力 ΔH ha = ha: 砂湧浮動範圍底部平均滲流水頭, 取 2 w 圖 5-32 基樁工程中因流砂因流砂而產生之砂湧 ( 資料來源 : 參考 公共工程品管教育訓練講義 第六章基礎與開挖 :p6-31) 103
開挖面隆起之災害易發生於軟弱粘土地盤之開挖工程, 開挖作業進行至某一深度後, 開挖背面之土壤重量超過支持該土重之下部黏土抵抗力, 開挖底部失去平衡, 因而沿著滑動面產生塑性流動, 背面土壤向開挖底面內側迂迴流動, 於開挖底面造成鼓起現象, 此種現象稱為隆起 發生隆起破壞的機制可分為四大類, 分別敘述如下: (1) 彈性回脹隆起:一般的地下室開挖常會使土壤解壓, 產生回脹量, 基地底部即會隆起 如圖 5-32 所示, 此 e-log p 圖中之 cd 路徑為解壓過程, 正如土壤受開挖的影響, 覆土壓力減少, 孔隙比 e 會增加 所增加之孔隙比為 Δe, cd 段之斜率為 Cs( 膨脹指數 ), 整個土體的回脹隆起量 ΔV=ΔeVs 由此可知, 開挖會造成土體的解壓, 導致開挖底部的隆起 圖 5-33 土壤加壓 解壓及再壓過程之 e-log p 圖 ( 資料來源 : 參考 公共工程品管教育訓練講義 第六章基礎與開挖 :p6-32) 104
(2) 塑性流隆起:黏土的含水量 w 大於液性限度 LL, 此時, 黏土的黏滯性小, 稠度低, 處於液態狀況 因此, 土壤會沿著滑動面產生塑性流動, 向開挖面底部流動造成隆起, 如圖 5-33 所示 下陷部分 下陷部分 隆起部分 圖 5-34 粘土塑性流造成之隆起現象 ( 資料來源 : 參考 公共工程品管教育訓練講義 第六章基礎與開挖 :p6-33) (3) 擠壓隆起 : 在靠近開挖面處, 由於擋土壁向開挖面變形, 連帶地把土壤推擠向 上, 因此產生開挖底面的隆起, 如圖 5-34 所示 105
圖 5-35 擠壓隆起示意圖 ( 資料來源 : 參考 公共工程品管教育訓練講義 第六章基礎與開挖 :p6-33) (4) 上浮隆起 : 在開挖面底部若為一層較薄之粘土層, 且其下為受壓水層, 則可能因粘土層自重不足, 而無法抵抗受壓水層向上之浮力, 造成開挖面隆起, 連帶影響中間樁及內支撐系統之安全, 如圖 5-35 所示 隆起現象易使周圍地盤沉陷, 而且引起支撐系統的中間柱上浮及水平支撐的挫屈等破壞現象, 進而使擋土系統崩壞 若事前研判結果, 推測可能會產生隆起現象, 應採取下列措施 : A. 採用剛性高之擋土壁, 其設置深度須達良質地盤 B. 改良開挖底面下之軟弱地盤, 以增加地盤之抗剪強度 C. 開挖區域面積很大時, 可實施分區開挖 D. 擋土壁外側為空地時, 可鏟除部分周圍地盤, 以減輕擋土壁背面上土壤之荷重, 減少作用在滑動面之破壞力矩 106
E. 鄰接構造物, 可實施托換基礎, 使該構造物之荷重直接傳遞到良質 地盤, 不為隆起破壞力矩所影響 圖 5-36 粘土層擠壓隆起示意圖 ( 資料來源 : 參考 公共工程品管教育訓練講義 第六章基礎與開挖 :p6-34) 擋土支撐系統之災害基礎開挖時, 常利用支撐系統穩定已開挖之擋土牆, 然後再進行下一階段的開挖作業 一般的開挖工程多用工型鋼或工型鋼之組合支撐或鋼製構架等, 也有採用鋼筋混凝土樑支撐者, 本節將對型鋼支撐系統的破壞模式詳加敘述 一般支撐工法, 先行開挖再行架設支撐, 故在開挖後及支撐架設前後, 擋土牆已經發生側向位移, 所以會隨著開挖的進行, 擋土牆側向位移量將隨之增加, 若擋土壁側移過大則將導致失敗, 因此為避免支撐系統架設前與拆除後造成擋土壁過大的變形, 支撐系統之架設與拆除均須加以評估 107
擋土支撐系統的破壞有多種因素, 有可能因為細長比太大而容易挫屈, 也可能因為局部構件如斜撐的架設不當, 人為的施工不當或溫度變化的熱脹冷縮, 都會干擾支撐的穩定性, 其他導致支撐架構破壞的因素可歸納如下 : (1) 支撐安裝精度不良, 產生鬆動 (2) 使用材料不當, 勁度不足, 發生彎曲變形 (3) 支撐間隔過大, 導致壁體變形 (4) 接頭 接合部補強方式不佳, 產生挫屈 (5) 支撐架設時機不當, 造成擋土壁的變形 (6) 不當之開挖或超挖, 導致架構不穩定 (7) 支撐負荷之載重過大, 產生挫屈 (8) 重型機械等地表上方載重過大, 造成支撐架構之不穩定 (9) 支撐預力過大造成擋土壁體接縫裂開 (10) 支撐系統架設太慢, 施工時只考慮施工便利而忽略 時間 之重要性, 因為破壞則在開挖後及支撐系統架設前可能發生, 故開挖時破壞機率將逐漸增加 (11) 中間樁根入深度不足, 結合部分未按標準接合施工, 支撐系統之橫擋材之應力條件和斜撐固定與否而造成失敗 支撐之壓縮變形包括支撐構件本身之彈性變形, 以及支撐與橫擋 橫擋與擋土壁體等接合部之變形, 前者於設計階段時可予以正確推估, 而後者則與施工時之確實性有密切關係 支撐架設時機的延誤可分為超挖所引起之延誤, 以及架設程序之延誤兩種 前者會導致支點間距離過大而產生較大的變形, 後者則依地盤之潛變特性而異 擋土壁破壞之災害擋土壁係一永久性而且相當剛性的結構物, 用來支撐壁體背後的地盤, 它的用途範圍極廣, 諸如開挖公路 鐵路路塹 填築路堤等護坡或建築地下構造物之側壁均須施設擋土壁 此外, 擋土壁的常用功能包含 : (1) 穩定邊坡減少挖方, 也可提高山坡的使用平面空間 108
(2) 穩定河渠兩岸, 疏導水流 (3) 在平地開挖地下室, 擋土壁可用來支持開挖面, 如地下連續壁 擋土壁可能會因底面滑動 傾覆 基底承載力不足 過大的沈陷量及牆身強度不夠而發生破壞, 因此設計時須多方考慮 由於擋土壁牆背之回填土壤排水不佳時, 造成牆背水位之升高, 產生可觀之水壓力, 對擋土壁穩定性有極為不利的影響, 應設法以洩水孔 (Weep hole) 及多孔排水管作為排水設施, 以降低地下水位, 減低水壓力, 增加擋土結構的穩定性 擋土壁破壞之模式除了由土壤的側向力所造成的主動破壞及被動破壞之外, 尚有下列四種之破壞機制, 分別敘述如下 : A. 擋土壁體貫入地盤深度不足而造成壁體的破壞由於貫入深度不足, 在凝聚性及非凝聚性地盤中會有不同的破壞機制, 這些在前幾個子節已有敘述, 茲再次簡要說明如下 : (A) 地盤為非凝聚性土壤, 開挖底部發生砂湧現象 (B) 地盤為凝聚性土壤, 開挖底部發生隆起現象 (C) 由於擋土牆外側承受主動土壓力, 擋土牆內側承受被動土壓力, 由於被動土壓力必須配合擋土壁的顯著位移, 因而導致擋土壁向內擠進 B. 擋土壁體施工不良 (A) (B) (C) 擋土壁體接頭處理不當 止水壁公母單元端版的泥膜沒有刷除, 導致接頭處漏水 連續壁配筋量多, 主筋間距小 預留筋施工困難, 也容易造成 混凝土澆置困難而造成蜂窩 C. 開挖底面下方於擋土壁體貫入深度範圍內, 如係透水性佳之砂質土壤, 而且擋土壁體內外側之地下水高程差異很大時, 壁體可能因砂湧而造成破壞 109
D. 開挖底面下方土層中, 如具不透水層, 而且在此不透水層下方有壓力水層時, 該不透水層底面將承受相當大之上舉水壓力, 如果該上舉之水壓力超過不透水層之自重, 則會造成大底上浮, 使擋土壁失去地盤的支持而造成破壞 基礎上浮破壞一般於基礎底版完成後, 工程人員都鬆了一口氣, 警戒心亦隨之下降, 等到地下室結構體完成, 且支撐全部拆除後, 地下室結構體偏偏於此時發生上浮 所謂 上浮 現象, 可由著名的阿基米德原理來加以說明, 一個物體所受到的浮力, 即為排開同體積的液體重, 當物體所受到的浮力大於物體本身的重量時, 此時物體就會上浮 基礎上浮之處理沒有太多的理論, 主要還是依靠現場應變 首先須釐清發生上浮之原因, 而後根據現場之狀況採取對策 有關基礎上浮破壞的機制, 可以想像一個固定體積空的可樂罐子, 埋在水中的砂土裡, 此時可樂罐子所受的浮力等於排開同體積砂土及水的重量, 但是由於可樂罐子與砂土之間的摩擦力大於它所受到土壤的浮力, 因此不會發生上浮的現象 若此時發生大地震, 使得水中的砂土因地震的強度太大, 導致砂土中的超額孔隙水壓累積上升至與原來的有效圍壓相同, 產生砂土液化的現象, 此時可樂罐子與土壤之間的摩擦力即為水的剪力強度, 可是因為水幾乎沒有剪力強度, 所以可樂罐子就會發生上浮的現象 由於基礎結構體之重量並非均衡分佈, 而且地下室外牆與土壤之接觸狀況在各邊亦不相同, 造成基礎較少呈現均勻上浮之現象 根據實際的案例顯示, 上浮之基礎皆有某一角落的上浮量較大, 該角落可能是因為重量較輕, 或該處外牆與土壤之間的摩擦力較低, 而造成上浮量較大 一般而言, 不均勻上浮之基礎常常卡在土層中, 較難使其沉回原高程 基礎上浮時基礎底版與打底用之 10cm 厚 PC 脫離, 所形成之間隙充滿地下水及隨地下水流入之砂土, 如圖 5-36 所示, 而堆積於此間隙之砂土頂住底版, 將導致後續處理 110
時地下室難以沉回原始高程 由於基礎上浮時, 因結構體陡然承受一個外 力, 有可能導致結構體略有損壞的現象 底板下之空隙 淤積的泥沙 10 cm PC 10cm PC 圖 5-37 底版遭淤積砂頂住而無法下沉 ( 資料來源 : 參考 公共工程品管教育訓練講義 第六章基礎與開挖 :p6-38) 結構體施工階段, 須隨時保持完成之結構體重量大於地下水作用於基礎底版之浮力 若水浮力大於結構體之重量, 基礎即會有上浮之傾向, 此時若地下室側壁與土壤間之摩擦力不足以抑制水的浮力, 基礎即會發生上浮現象 造成基礎上浮之條件有下列四點 : (1) 地下室結構體已完成由於地下室結構體完成後 ( 包括中間柱拔除封孔及封井等作業 ), 地下室即成為一個完整的封閉結構, 其行為即是一個 " 浮 " 於土層及地下水中 111
之筏式基礎, 此時地下室底版已能承受足額之地下水壓, 故構成上浮之 第一個條件 (2) 開挖擋土用之鋼軌樁或鋼版樁已拔除上浮現象亦常見於臨時擋土用之鋼軌樁或鋼版樁全部拔除或部份拔除後, 其原因有二, 一是地表水 施工用水或雨水沿拔樁後形成之孔隙滲流進入底版下方, 造成預期外之高地下水壓, 如圖 5-37 所示 另一原因則是鋼軌樁或鋼版樁於未拔除前與地下室側壁緊貼, 故可提供地下室結構體較大之抗浮阻力 待鋼版樁或鋼軌樁拔除後, 地下室側牆外之土壤因拔樁影響而鬆動, 可提供之抗浮摩擦力亦隨之降低, 地下水壓升高後地下室上浮之可能性因而大增 (3) 工地已停止抽水或地下水位突然上升上浮須有足夠之水浮力才能發生, 若工地持續進行抽水並將地下水位控制在可接受之範圍內, 則基礎上浮不可能發生 此外, 若地下室結構體完成後, 由於施工人員的疏忽而關閉抽水井, 造成地下水位陡然上升而導致基礎上浮 (4) 因暴雨影響造成基礎底版面下水浮力劇增由於短期間雨量過大, 排水系統無法宣洩, 致使地表水四處竄流, 並沿著地下室外牆與土壤之間隙到達基礎底版面, 短期間形成巨大之水浮力而造成結構體上浮 112
PC 10cm PC 圖 5-38 拔樁引致地下室上浮之示意圖 ( 資料來源 : 參考 公共工程品管教育訓練講義 第六章基礎與開挖 :p6-39) 5.4.2 基礎施工災害之因應對策 1. 擋土壁管湧災害於基礎開挖期間, 若發生連續壁破洞產生管湧的現象時, 可以下列方法緊急處理, 以防災情繼續擴大 (1) 以砂包堵住破洞, 防止管湧的機制擴大, 減小災害規模 (2) 在開挖區進水灌水搶救, 以平衡連續壁體內外側的液壓, 制衡管湧的機制擴大, 減小災害規模 113
(3) 檢查公共設施及管線受損的情形 (4) 在連續壁背側, 以低壓止水灌漿的方式堵漏 (5) 鄰房基礎施作填充灌漿, 以填補淘空的區域, 強固鄰房地基, 防止損鄰災害繼續擴大 2. 擋土支撐系統災害 (1) 回填級配砂石料 : 採用回填級配砂石料穩定壁體, 乃基於級配料有較高之安息角, 遇水流較無流動性, 及日後易於挖除回收 在開挖面內回填級配砂石料以增加被動土壓力, 可立即且有效的抵抗連續壁變形 (2) 架設臨時水平支撐 : 因開挖區內部分支撐已掉落及嚴重發生挫屈, 原施加之支撐預力已消失, 因此需架設臨時的水平支撐, 並施加預力以穩定壁體 (3) 施打鋼板樁於壁體外側及以鑽掘灌漿施工, 以防止縫隙漏水 : 如連續壁發生崩塌, 可先施打鋼板樁於壁體外側以穩定壁體, 為防止鋼板樁的縫隙漏水, 而造成道路周邊土壤沉陷及地基淘空, 可於鋼板樁與土壤間進行鑽掘灌漿施工, 以防止地下水大量流失, 並穩定周邊土壤 3. 擋土壁破壞災害於基礎開挖期間, 若發生擋土壁破壞而造成後方邊坡產生大面積的滑動意外, 可以下列方法緊急處理, 以防災情繼續擴大 (1) 立即停止所有開挖作業 (2) 進行塌陷區的緊急回填, 採用回填級配砂石料, 乃基於級配料有較高之安息角, 遇水流較無流動性, 及日後易於挖除回收, 可提供有效應力以抵抗連續壁的變形, 防止災情繼續擴大 (3) 沿倒塌之連續壁折斷處邊緣增設一排套管式排樁, 以防止連續壁發生二次滑動破壞 114
(4) 該工址依地質調查如係屬十分軟弱及高靈敏性沉泥, 在 Masago 挖掘完成尚未下鋼筋籠前, 土壤壁體可能有回脹 (swelling) 現象, 導致澆築完成之連續壁厚度不足, 形成保護層不足 無法提供足夠之鋼筋握裹力 檢查理論與實際上之混凝土澆置量及對比圖, 如有嚴重回脹, 則理論與實際之混凝土澆置量曲線開始大量分離點即為發生回脹現象之最低點 如有嚴重回脹可加強穩定液皂土比重, 縮短下鋼筋籠前置時間, 或甚至調用大挖掘厚度的機具解決 (5) 由於連續壁主筋大都是 10 號鋼筋以上, 間距又密, 在連續壁主筋搭接處有時鋼筋空隙極小, 在水中混凝土無法有效震動填實情況下, 於連續壁主筋搭接處常形成包泥蜂窩, 影響鋼筋握裹力, 解決之道可將連續壁主筋之搭接間隔錯開, 並嚴格規範混凝土最大粒徑 (6) 皂土系之穩定液常因液面高程控制不當而大量附著於土壤壁體, 這些附著於土壤壁體的皂土在混凝土澆置過程, 常與混凝土混合形成強度極低的劣質混凝土, 包覆於連續壁壁體外圍, 嚴重時將導致無法提供足夠之鋼筋握裹力 此現象可用超泥漿或縮短下鋼筋籠前置時間來解決 4. 開挖面砂湧災害 (1) 止水灌漿為了防止井桁及連續壁與封底改良體間發生湧水現象, 採用低壓止水灌漿進行地盤補強, 減少開挖面湧水量, 為可行的方式之一 (2) 地下水補助井在地下室開挖及抽水期間, 會導致地下水位下降, 故應於基地四周佈置相當數量之地下水補助井, 藉由一抽一補的方式以達到平衡地下水位之效果 補助井可運用現地已打設完成之水位觀測井, 進行加裝補注水井所需之輸水管線即可, 輸水來源可由鄰近建物本身之自來水供應, 輸水管配置至水源並裝設控制閥以監控供水量 補助井上方可加裝清潔孔, 除可以防止輸水孔堵塞外, 另可以維持原本水位觀測井之功能 115
5. 開挖面隆起災害某次災害歷經七十餘小時的日夜搶救, 其中所採取的緊急應變措施包含開挖區灌水回填砂土 灌注混凝土及化學灌漿以穩定周邊土壤等, 有效地防止災害繼續擴大, 完成首階段的搶救工作 因此, 若開挖過程中, 出現開挖面土壤隆起量過大, 以及傾斜管底部土層位移量持續變大的情形時, 建議緊急應變措施處理程序如下 : (1) 立即停止開挖, 考慮緊急灌水的必要性, 以平衡開挖面的隆起力量 (2) 緊急回填基地邊緣土台或是全面性回填 (3) 因開挖面隆起, 造成道路周邊土壤沉陷及箱涵底部地基淘空, 以攪拌灌漿施工的方式以穩定周邊土壤, 及以 PC 灌注箱涵底部, 以防止二次災害 116
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附錄一剩餘土及棄土之處理剩餘土石方相關規定 一 工程剩餘土石方處理 ( 一 ) 直轄市 縣 ( 市 ) 政府主管建築機關, 審核建築施工計畫說明書, 內容應包括剩餘土石方處理計畫 其自設土資場者, 得將設置計畫併建築計畫, 提出申請, 合併審查, 有效落實土石方資源回收處理再利用 ( 二 ) 建築工程應負責自行規劃設置土資場或覓妥合法收容處理場所, 於工地實際產出剩餘土石方前, 取得各該合法收容處理場所出具之實際土石方收容處理同意文件, 由起造人 承造人 會同監造人並於工程契約書中載明環保項目, 於開工後送當地主管建築機關核定 ( 三 ) 清運業者應先核對剩餘土石方內容及運送憑證後, 運往指定之土資場處理, 並將憑證副聯回報承造人送請各該工程主管機關查核 ( 四 ) 直轄市 縣 ( 市 ) 政府 鄉 ( 鎮 市 ) 公所, 對承造人所報收容處理計畫, 應予列管並定期派員檢查或核對收容處理紀錄 ( 五 ) 違規棄置工程剩餘土石方及廢棄物者, 應由直轄市 縣 ( 市 ) 政府 鄉 ( 鎮 市 ) 公所主管建築機關勒令承造人按規定限期清除違規現場回復原土地使用目的與功能, 逾期未清除回復原使用目的與功能者, 得依建築法第五十八條規定勒令停工, 以及依營造業管理規則規定移送懲戒 經各級環保主管機關派員進入公私場所或攔檢剩餘土石方清除機具, 認有嚴重污染之虞者, 應依契約及廢棄物清理法相關規定, 嚴格執行追究責任與處分 二 公共工程剩餘土石方處理 ( 一 ) 重大公共工程建設挖填土石方應力求平衡, 如有剩餘土石方應有收容處理計畫, 並應納入工程施工管理, 由工程主辦機關負責督導承包廠商對於剩餘土石方之處理, 並逕送處理資料知會當地之地方政府備查 ( 二 ) 工程主辦機關應負責自行規劃設置 審查核准 啟用經營土資場或嚴格要求承包廠商覓妥合法收容處理場所, 於工地實際產出剩餘土石方前, 取得該合法收容處理場所出具之實際土石方收容處理同意文件, 並於投標文件及工程 118
契約書中載明環保項目, 如有違規棄置剩餘土石方及廢棄物者, 應依契約及廢棄物清理法相關規定, 嚴格執行追究責任與處分 ( 三 ) 由工程主辦機關負責自行規劃設置核准土資場者, 該機關應依本方案或相關規定審查核可, 於報請上級主管機關核備後依設置計畫施作使用, 並副知當地縣 ( 市 ) 主管機關 ( 四 ) 工程主辦機關應配合建立運送剩餘土石方憑證制度, 並承包廠商請領工程估驗款計價時查核清除機具是否至指定之合法收容處理場所 ( 五 ) 重大公共工程之上級主管機關, 於施工階段, 應定期邀同直轄市 縣 ( 市 ) 政府建管 環保 農業 水土保持 水利單位及有關機關督導考核 ( 六 ) 承包廠商應依工程主辦機關規定將剩餘土石方處理紀錄, 定期逕送工程主辦機關及地方政府備查 ( 七 ) 承包商違規棄置剩餘土石方及廢棄物者, 應由工程主辦機關, 按合約規定扣帳 停止估驗 限期清除違規現場回復原土地使用目的與功能, 移請地方環保機關依規定查處, 並送地方營造業主管機關依規定處分 119
附錄二地質調查相關法規節錄 ( 建築技術規則 - 基礎構造編 ) 地基調查第六十四條建築基地應依據建築物之規劃及設計辦理地基調查, 並提出調查報告, 以取得與建築物基礎設計及施工相關之資料 地基調查方式包括資料蒐集 現地踏勘或地下探勘等方法, 其地下探勘方法包含鑽孔 圓錐貫入孔 探查坑及基礎構造設計規範中所規定之方法 五層以上或供公眾使用建築物之地基調查, 應進行地下探勘 四層以下非供公眾使用建築物之基地, 且基礎開挖深度為五公尺以內者, 得引用鄰地既有可靠之地下探勘資料設計基礎 無可靠地下探勘資料可資引用之基地仍應依第一項規定進行調查 但建築面積六百平方公尺以上者, 應進行地下探勘 基礎施工期間, 實際地層狀況與原設計條件不一致或有基礎安全性不足之虞, 應依實際情形辦理補充調查作業, 並採取適當對策 建築基地有左列情形之一者, 應分別增加調查內容 : 一 五層以上建築物或供公眾使用之建築物位於砂土層有土壤液化之虞者, 應辦理基地地層之液化潛能分析 二 位於坡地之基地, 應配合整地計畫, 辦理基地之穩定性調查 位於坡腳平地之基地, 應視需要調查基地地層之不均勻性 三 位於谷地堆積地形之基地, 應調查地下水文 山洪或土石流對基地之影響 四 位於其他特殊地質構造區之基地, 應辦理特殊地層條件影響之調查 第六十五條地基調查得依據建築計畫作業階段分期實施 地基調查計畫之地下探勘調查點之數量 位置及深度, 應依據既有資料之可用性 地層之複雜性 建築物之種類 規模及重要性訂定之 其調查點數應依左列規定 : 一 基地面積每六百平方公尺或建築物基礎所涵蓋面積每三百平方公尺者, 應設一調查點 但基地面積超過六千平方公尺及建築物基礎所涵蓋面積超過三千平方公尺之部分, 得視基地之地形 地層複雜性及建築物結構設計之需求, 120
決定其調查點數 二 同一基地之調查點數不得少於二點, 當二處探查結果明顯差異時, 應視需要增設調查點 調查深度至少應達到可據以確認基地之地層狀況, 以符合基礎構造設計規範所定有關基礎設計及施工所需要之深度 同一基地之調查點, 至少應有半數且不得少於二處, 其調度深度應符合前項規定 第六十五條之一地下探勘及試驗之方法應依國家標準規定之方法實施 但國家標準未規定前, 得依符合調查目的之相關規範及方法辦理 第六十六條地基調查報告包括紀實及分析, 其內容依設計需要決定之 地基調查未實施地下探勘而引用既有可靠資料者, 其調查報告之內容應與前項規定相同 121
122
附錄三地層改良建築技術規則 第七節地層改良第一百三十條之一基地地層有改良之必要者, 應依本規則有關規定辦理 地層改良為對原地層進行補強或改善, 改良後之基礎設計, 應依本規則有關規定辦理 地層改良之設計, 應考量基地地層之條件及改良土體之力學機制, 並參考類似案例進行設計, 必要時應先進行模擬施工, 以驗證其可靠性 第一百三十條之二施作地層改良時, 不得對鄰近構造物或環境造成不良影響, 必要時應採行適當之保護措施 臨時性之地層改良施工, 不得影響原有構造物之長期使用功能 123