作者

謝百鍾

摘要

大地工程為一門綜合理論、試驗及經驗之學科，三者相輔相成。工程案例除為一種工程行為及現象之闡述，可作為經驗之傳承外，同時亦為一實體之大型試驗，可作為理論分析及調查試驗之驗證及檢討，對於理論分析及調查技術之提昇大有助益。簡而言之，「工程案例探討」兼具經驗、試驗及理論三項功能，甚為珍貴，故本期再度以「工程案例探討」為專輯主題。
一件有價值之工程案例，並非一定以發生災害或意外狀況為必要條件，其實祇要有完整之施工記錄及相對應之監測資料，即可整理成案例，供同業共享。惟綜觀目前國內之工程除涉及有安全問題之部份，已建立作監測之習慣外，其他甚少有作監測之認知及意願。常有研究人員感嘆缺乏經費作大型試驗，以作為理論之發展及驗證，殊不知一件工程之進行過程即是一項大型試驗，若研究人員與工程單位雙方能作密切配合，勢必對地工技術之精進有莫大助益。
本期共登錄八篇論文，其中兩篇屬山岳隧道工程，兩篇屬新生地地盤改良工程，兩篇屬地下室工程，其餘兩篇分別為大樓扶正及基樁工程。山岳隧道工程最大的困難在於工程地質及地質水文狀況很難明確掌握，以及遭遇破碎或軟弱帶之處理。北宜高速公路坪林隧道工程一直為工程界所關注的焦點，TBM之適用性也曾有爭議，導坑施工時，於民國85年2月因遭遇地下水以每秒150公升之流量湧入隧道內，造成TBM停機長達兩年，鄭文隆、張文城即以「高度破碎及湧水帶TBM施工技術之案例探討J一文，將規劃時採用TBM工法之考量，遇困難地質之輔助工法，施工中輔助調查，受困與脫困之過程、困難度及處理方法等作詳盡之說明與檢討，並認為縱然採用鑽炸法施工，亦難免遭遇同樣之困境。該次受困雖耗費相當多的人力、物力及時間，但其處置經驗對於日後長隧道施工有相當深遠之貢獻。郭奇正、劉弘祥則於「先撐管幕工法應用於台灣隧道工程案例探討」一文中說明適用於隧道洞口及通過破碎或軟弱帶之輔助工法-先撐管幕工法之原理及國內成功使用案例，值得實際應用時參考。
因用地受限及環保要求，國內之建廠計劃均以新生地為主要考量，但新生地一般有土層鬆軟及高液化潛能問題。台塑集團六輕石化開發計劃即位於雲林地區之海埔新生地，該工程採用動力夯實，礫石樁及預壓工法進行基地之土壤改良。吳偉康等人「動力夯實改良模擬施工案例介紹」一文即就該工程動力夯實工法五種配置之模擬施工成果進行探討。王傳奇等人「地盤改良對新生地儲槽沉陷之影響」則根據覆土預壓之沉陷監測成果探討13萬公秉儲槽於僅作覆土預壓、動力夯實及礫石樁改良三種情況對基礎沉陷之影響。兩篇論文可供新生地地盤改良工程之參考。
近年來有關地下室工程之論文甚多，惟大都以開挖擋土變形及穩定性為探討主題，而本期兩篇地下室施工相關之論文則是探討水壓力產生問題之案例。謝旭昇、林永光「地下室上浮個案處理」一文係提出7個案例探討地下室結構體因地下水位短期間失去控制而發生上浮現象及其處理方法。劉國鎮等人「深開管湧災害處理案例」一文則詳細說明一開挖工程，於開挖完成構築大底時，發生管湧破壞現象及其修復方法，並作原因探討。兩篇論文均極具參考價值。
大樓扶正除需要有周延之計畫外，更需要於施工時有精確之監測及控制，才得以成功，朱旭、周黎明「台北捷連鄰近大樓扶正案例」一文中對扶正施工規劃及施工過程作詳細說明，可供相關工程規劃及施工之參考。
群樁行為之研究目前尚未完備，范嘉程「承受橫向力之群樁分析」一文中以一國外群樁側向承載試驗之案例探討承受橫向力之群樁分析方法，可供相關分析之參考。

作者

李鴻源

摘要

隨著本省經濟迅速繁榮，國民生活水準日益提昇，大眾對於各項公共建設安全性的要求愈來愈嚴苛，而影響公共建設安全性最要的因素之一，就是「大地工程」相關工作做得是否完善--包括確實的施工前調查、適當的規劃與設計以及良好的施工品質控制。台灣省水利局綜理本省「興水利，除水患」之工作，舉凡河川防洪、農田灌溉、區域排水及水資源開發、管理、營運與保育等，均屬其工作範疇。各項水利建設與人民生命財產的安全和社會經濟持續地繁榮發展息息相關，因此水利處所有工作同仁，辦理水利建設時，均以「安全無虞」為最高指導原則，並在大地工程方面投注可觀的心力與資源，因為它是一切工程的基礎。
由於近年來水利建設的規模愈來愈大，例如淡水河、大里溪等防洪計畫﹔鯉魚潭、南化、牡丹、寶山等水庫開發計畫以及集集、高屏溪攔河堰計畫在其執行過程中，與大地工程相關的種類極多--包括基礎工程、隧道工程、邊坡工程、土方工程、混凝土工程等等，幾乎每一個計畫都曾面臨或多或少的大地工程問題，幸好工程人員在國內外相關學者專家充分的參與研討與指導下均能一一克服，另外在許多國內有關大地工程的參考文獻中，也獲得許多寶貴的知識與經驗，其中「地工技術」可說是唯一「本土化」的刊物。從民國七十二年創刊以來，已歷經十五載，由於其實用性、可讀性及專業性，並且與國內工程界與自然地工條件緊密結合，因此可深切體會其「提昇國內大地工程技術水準」的創刊宗旨，業已充分展現。檢視以往的內容，可說包羅萬象，從基本的調查與試驗方法、地工技術在個案工程上之應用，以至於結合新科技（如遙感探測）地工技術的開發等，均以分門別類而且很有系統的刊載，不但可以讓新手作為入門的技術寶典，也可給資深工程師作為溫故而知新的參考資料。本人深深覺得在各界大地工程專家密切配合，積極投注心力的灌溉下，「地工技術」必能更加茁壯，進而領導大地工程界，走向更高的層次。並期望更多大地工程界的先進及新秀們，致力於有關水利建設地工技術之發展，為台灣之各項水利事業「永續經營化」奠下良好「基礎」。
台灣地區河川因坡陡流急，加以降雨時空分布甚不均勻，造成水資源豐枯極明顯及洪峰流量特高的現象，天然條件不利於水資源運用及洪水控駁。因此，在水資源的開發運用上，興建水庫來蓄洪濟枯是近年來開發新水源的主要措施。目前台灣地區已完成的蓄水設施共約五十座（包括澎湖、金馬等離島地區），總蓄水容量高達二十餘億立方公尺，其中三十八座由台灣省水利處負責建造完成，約佔總蓄水量之66%。根據統計，台灣地區由水庫調節供應的水量每年約五十多億立方公尺，約佔總用水量的30%左右，其重要性不可言喻。然而，由於社會大眾價值觀念改變，許多人趨向謀求個人財富為先，忽視公益，恣意不當開發水庫集水區土地，造成水源涵養能力降低，表土大量沖蝕而淤積於下游水庫中，估計台灣地區水庫有效容量每年約減少700萬立方公尺，相當於半個明德水庫，其中尖山埤及大埔水庫之淤積，業已嚴重到影響水庫正常調蓄功能之情況。由於天然條件不良及環保意識高漲，可行的優良水庫壩址極為難得，如何有效的清除現有水庫之淤泥及減緩淤積，使水庫得以永續利用，乃當前重要課題。
有關水庫清淤工作過去雖不斷在進行，但所須經費甚高且棄土地點易受環保團體抗爭而甚難覓得，所堆棄的淤土未加固化，很可能受到幾場暴雨沖刷又重回河道﹔又因淤泥性質不佳，缺少民間投資採取作為傳統混凝土骨材之誘因，所以過去清淤的效果不甚理想。因此，必須思考另類解決之道，亦即採取大地工程的技術將清淤與防淤一併處理，也就是將挖取之大量淤泥拌以適當的固化劑（例如水泥等），變成抗蝕性較高的加勁士（soilcement），作為配合水庫集水區治理邊坡保護之材料，另外也可配合水庫下游河道整治及主要河川低水治理護岸工程材料，以及高灘地休閒公園敷面材料，如此即可收清淤與防淤之功效，並可避免棄土所造成之二次公害問題。有關加勁土基本特性及其在邊坡保護上之應用，國外已有相關之研究成果文獻，深望國內大地工程界諸先進投注心力，研究具體措施，期能延展水庫有效壽命，減輕開發新水庫之迫切性，以達水資源永續利用之目標。

英文篇名

CASE STUDY OF TBM CONSTRUCTION TECHNIQUES IN SEVERELY FRACTURED ZONE WITH HIGH GROUNDWATER INFLOW

作者

鄭文隆、張文城

關鍵字

迂迴隧道、繞行隧道、水平長距離鑽探

摘要

全斷面隧道鑽掘機（ＴＢＭ）的使用為國內正在萌芽的施工技術，並被首次應用在北宜高速公路的坪林隧道工程。因坪林隧道東端的地質構造甚為複雜且破碎，因此以ＴＢＭ施工的過程遭遇極大的困難，尤其是在里程39k+079處遭遇極度堅硬而破碎的四稜石英砂岩層，並伴隨壓力高達20kg/cm2以上的地下水，以每秒約150公升的流量湧入隧道內，造成ＴＢＭ無法順利開挖並停機長達兩年。本文旨在詳細說明施工所遭遇之困難與處理所引用之技術與工法，以為爾後使用ＴＢＭ施工，甚至規劃設計之參考。

英文摘要

The construction techniques of tunnel boring machine(TBM), which is firstly applied in the Pinglin tunnel of Taipei-Ilan expressway, is founded and been improved domestically. Many difficulties were encountered during the construction of TBM in Pinglin tunnel because of the complicated and fractured geological structure especially at station 39k + 079 of Pinglin pilot tunnel. Large groundwater inflow, I.e. approximately 150 l/s, with high water pressure over 20 kg/cm2 in hard and highly fractured Szeleng sandstone formation was encountered at station 39k+079 and approximately two years has been consumed to solve the geological difficulties since February 1996. This paper is to present and discuss the difficulties encountered and related construction techniques in the Pinglin tunnel in detail in order to upgrade the related techniques in the future.

英文篇名

CASE STUDY ON APPLICATION OF TUNNEL FOREPOLING METHOD IN TAIWAN

作者

郭奇正、劉弘祥

關鍵字

洞口、斷層、剪裂帶、軟弱地盤、先撐管幕工法、先撐鋼管、固結灌漿

摘要

台灣位處於板塊碰撞交界處，地層年代及地質構造變異性高。近年來大部份隧道工程均位於地層及構造複雜之西部麓山帶、中央山脈帶及雪山山脈帶，因此隧道洞口必須面臨岩盤強度不足及偏壓問題；而隧道沿線亦經常遭遇斷層、剪裂帶及軟弱地盤問題，為克服此種困難地質，除了加強支撐措施之外，另外必須採取各種輔助工法才能順利通過，其中先撐管幕工法是一種較先進而有效的工法，其原理是在未開挖的隧道頂拱部份預先打入一系列先撐鋼管，並施以固結灌漿，使隧道頂拱預先形成一傘狀保護環，俟隧道開挖後，先撐管幕即與鋼支保、鋼線網及噴凝土形成三度空間支撐系統。本文除了詳細說明先撐管幕工法之施工過程之外，回顧國內施工案例並詳細介紹鐵路新觀音隧道施工實例，敘述先撐管幕工法應用於破碎機開挖隧道的情形，最後依據施工經驗提出檢討與建議，以供隧道工程先進們參考。

英文摘要

Taiwan, located at the contact edge of two colliding tectonic plates, is composed of geological formations highly variable in geologic age and geologic structures of high complexity. In recent infrastructure development, many tunnel projects are concentrated within the western foothill and Hsuehshan Range geologic areas both of which are complicated in their geological features. Tunnelling in these areas is inevitably expected to encounter difficulties at two localities: at the portal areas where shallow overburden of friable rock mass is present; and along the alignment, where adverse effects arising from occurrence of faults and numerous shear zones tend to aggravated the situation. To overcome these difficulties, additional measures besides strengthening of the tunnel support have to be adopted to enable smooth execution of the projects. Tunnel forepoling method, among these additional measures, is one of the promising methods which have been implemented in tunnel construction for years in foreign countries. In tunnel forepoling method, a series of steel pipes is installed at the crown of the tunnel ahead of the driving face and then followed with consolidation grouting to form a protection vault or umbrella in the rock mass before excavation. With the subsequent tunnel excavation and support, the forepoled vault combined with the transverse support has, thus, established a 3-dimensional tunnel support system. This article, besides the details of the construction procedures of the forepoling method, is to introduce some tunnel construction projects, one by TBM and the other using backhoe and hydraulic breaker, those through application of tunnel forepoling method. Finally, we submit a discussion and suggestion according to the construction experience to tunnelling engineer for reference.

英文篇名

AN INTRODUCTION TO THE PILOT TEST OF DYNAMIC COMPACTION

作者

吳偉康、吳建閩、吳博凱、葉嘉鎮、郭天成

關鍵字

地盤改良、動力夯實

摘要

台塑六輕石化工業區海豐區以動力夯實工法進行地質改良，為尋找最適當的施工方法分別以落距、錘擊間距、夯實能量等不同組合方式進行五種模擬施工。由各種模擬施工之成效檢驗結果發現，其有效的改良深度在地表下9-11公尺範圍內，而改良效果則以施加能量最大的TypeⅢ區最佳，TypeⅠ區次之，且模擬施工的成效與國外相關經驗比較，大致相符。在夯實能量相當的TypeⅡ、TypeⅣ及TypeⅤ區由於規劃之間距及單點錘擊不同，亦產生不同的改良效果，顯示動力夯實工法的施工規劃甚為重要。

英文摘要

Dynamic compaction technique has been used to improve the soil condition in FPG Sixth Cracking Project. Therefore, 5 patterns of dynamic compaction pilot test have been executed on Hi-Feng site to find the best combination of the drop height, grid spacing and applied energy. The verification results indicate that the effective improvement depth is between 9 and 11 meters. Moreover, the best improvement result is that of TypeⅢ which has the greatest applied energy. And TypeⅠcomes in second. These results correspond well with those obtained from foreign experience. The improvement results of TypeⅡ、TypeⅣ and TypeⅤ, which have similar applied energy, are different due to their grid spacing, drop height, and numbers of drops. The above results clearly show that the construction planning is very important to dynamic compaction.

英文篇名

THE INFLUENCE OF GROUND TREATMENT TO TANK FOUNDATION SETTLEMENT ON RECLAIMED LAND

作者

王傳奇、鄭智元、劉福生、吳青昆

關鍵字

動力夯實、礫石樁、覆土預壓、儲槽基礎、沈陷

摘要

海埔新生地上構築大型儲槽須面對土壤液化、基礎承載力不足及沈陷量或差異沈陷過大的課題，一般咸認地盤改良是經濟而有效的解決方案。本文擬以動力夯實、礫石樁及覆土預壓三種土壤改良工法於海埔新生地儲槽基礎之應用成果，探討該三種改良工法對土壤壓縮性及基礎沈陷之影響。由現地圓錐貫入試驗及沈陷監測結果顯示，三種工法對於降低新生地土壤壓縮性均有相當成效。其中礫石樁可降低疏鬆砂土層之壓縮性約50至70%，而對於大型儲槽載重造成基礎之沈陷，以覆土預壓之改善效果最為顯著，可降低約80%之營運沈陷。

英文摘要

The construction of large storage tanks on reclaimed land faced problems including soil liquefaction, insufficient bearing capacity and excessive total settlement or differential settlement. It is generally considered that ground treatment is an economical and effective solution. In this paper, the improvement results using dynamic compaction, stone column and preloading are presented and compared in two respects, soil compressibility and foundation settlement.
The field cone penetration test and settlement monitoring results indicated that all of the three kinds of improvement techniques worked effectively to reduce the soil compressibility of reclaimed land. For loose sandy soil, the installation of stone column could reduce soil compressibility for about 50 to 70 %. For the foundation settlement of large tank, the improvement effect of preloading was the most significant , a reduction of 80 % of operation settlement .

英文篇名

BASEMENT UPLIFT DURING CONSTRUCTION

作者

謝旭昇、林永光

關鍵字

地下室開挖、地下室上浮、抽水、加載

摘要

地下室結構體上浮現象常見於地下一層或兩層之較淺開挖，其發生原因主要是地下水位短期間失去控制，其發生時機常在鋼版樁或鋼軌樁拔除並停止抽水後，暴雨後亦是發生上浮之另一時機。地下室結構體之上浮量一般介於30 ~ 100 cm之間，須設法將上浮之結構體適度壓回原高程以利後續上部結構體之施工。壓回結構體之可行方式包括加載、打設解壓孔、抽水、洗砂等，須視現場土質、地下水及上浮狀況搭配使用以竟全功。

英文摘要

Basement uplift is a phenomenon not uncommonly encountered for one-story or two-story basement excavation projects. Ground water temporarily out of control is the main culprit for such incidents, and it usually happens following the completion of basement structure, upon which the retaining sheet/soldier piles are withdrawn and dewatering operation ceased. Heavy rainfall in a short period may also lead to basement uplift under certain circumstances. The amount of uplift ranges between 30 ~ 100 cm, and the situation has to be more or less remedied before the construction can be resumed. A number of remedial schemes, including reloading, installing relief holes, pumping and wash boring, are currently available. These schemes can be used independently or in combination, pending on in-situ soil, ground water and uplift conditions.

英文篇名

CASE HISTORY ON PIPING FAILURE AND REMEDIAL MEASURES FOR A DEEP EXCAVATION

作者

劉國鎮、段紹緯、王劍虹、王瑞芳

關鍵字

管湧、灌漿、透水試驗、修復設計

摘要

本文描述位於臺灣南部港口碼頭之深開挖工程，於13.75公尺開挖完成，在構築大底組紮鋼筋期間，發生管湧破壞案例。針對管湧災變發生經過，原因及修復設計，加以分析說明；修復設計採用填充及止水灌漿，配合降水措施及監測系統完成本工程之修復。本管湧案例導致破壞之原因，可能係由於開挖面下方具有黏土夾層，加上颱風帶來大量豪雨，造成黏土層下方水壓上升，導致管湧破壞。

英文摘要

This paper presents the sequence, failure mechanism and remedial measures of a piping failure occurring during a deep excavation at a harbor in southern Taiwan. The piping failure occurred after a 13.75 m deep excavation had been completed and after 5 days heavy raining. The causes of the pipping failure could be associated with the presence of a thin clay blanket below the bottom of excavation, together with the rising of groundwater table due to waves and heavy rains brought by a typhoon. After the incident, the remedial measures taken included instrumentation, groundwater pumping as well as grouting to fill cavities and to stabilize disturbed soils.

英文篇名

CASE STUDY OF CORRECTING BUILDING SETTLEMENT

作者

朱旭、周黎明

關鍵字

工作井、湧水、低壓灌漿、扶正

摘要

台北捷運板橋線於和平西路工地因工作井發進鏡面破除時突然發生湧水，導致路面下陷及鄰近一棟10樓之建築物發生側傾，本文特針對該建物側傾情形、扶正施工規劃及觀測結果等詳細說明，以供相關工程規劃、施工之參考。

英文摘要

Taipei MRT for Panchiao Route Project had experienced a piping failure while excavating at the entrance face for shield tunneling in the starting shaft on Ho-ping W. Rd. site. The sudden piping had resulted in ground subsidence and tilt of a nearby 10-story building. For leveling and lifting of tilt building and ground subsidence, a series of remedial program have been performed successfully and are presented in this paper.

英文篇名

ANALYSIS OF LATERALLY LOADED GROUP PILES

作者

范嘉程

關鍵字

橫向力、群樁、樁-土壤-樁互制效應、p-y曲線

摘要

當群樁之樁距窄小時，承受橫向力之樁群行為受各樁間之互制作用影響極大，此一互制作用可稱為樁-土壤-樁互制(Pile-soil-pile Interaction)或群樁效應(Group Effect)。影響承受橫向力之群樁行為的主要因素為樁材料性質、土壤行為、樁間距及載重方向，其中樁間距及載重方向為控制群樁效應的重要因素。根據前人研究指出，沿橫向載重方向6至8倍樁徑或垂直於載重方向4至5倍樁徑時，群樁效應可不予考慮，樁群中各樁之行為可以單樁來考慮。本文將探討”樁-土壤-樁”互制對承受橫向力群樁行為的影響，除對現有分析方法作一討論外，同時亦介紹一目前最新發展之橫向力群樁分析方法，以提供大地工程師作為分析承受橫向力之群樁的變形及應力行為的參考。

英文摘要

The laterally loaded behavior of a group pile is affected greatly by the interaction between piles while pile spacing is close. The interaction is termed as pile-soil-pile interaction or group effect. Pile properties, soil behavior, pile spacing, and loading direction are main factors affecting the behavior of a laterally loaded group pile; among which, pile spacing and loading direction are important factors controlling pile-soil-pile interaction. According to previous studies, group effect is insignificant while pile spacing is six to eight times pile diameter along the lateral loading direction or is four to five times pile diameter normal to the loading direction; the lateral behavior of a group pile can be modeled as that of a single pile. This article focuses mainly on discussion of the effect of pile-to-pile interaction on behavior of laterally loaded pile groups. Existing methods for analyzing laterally loaded pile groups are described. In addition, a recently developed concept and methodology for analyzing a laterally loaded pile group is introduced to provide geotechnical engineers with a way to reasonably calculate the stress and deflection of laterally loaded group piles.