作者

黃鎮台

摘要

臺北盆地為臺北都會區人為活動量最頻繁之地區，也是大地工程技術研究發展和應用密集之重點區。本期的目的即是將近年來大地工程在臺北盆地的發現，以大地工程特性相關的工程問題、深開挖之可能破壞模式與機制、工程地質分區、現地試驗調查及樁載重試驗、地質改良案例探討等之文章，便讀者能掌握臺北盆地的大地工程特性，進而在有規劃、調查、分析、設計、施工和監測時能依其特性達到經濟和安全的效果。
感謝中央地質調查所簡所長芳欽博士贈言，對臺北盆地地質與地工特性調查提出展望，相信臺北盆地之大地工程特性之主題不會因時間而失去其吸引性，對它愈研究愈了解，也會更欣賞。承蒙本期文章的作者百忙之中將心血與大家分享，加上各篇文章審查委員細心、精益求精、貢獻，是有目共睹的﹔在此特別致謝作者及審查者。最後感謝社裏李碧霞小姐和廖美嬌小姐的協助，54期終於完成編輯工作。
希望讀者能滿意本期的內容，繼續支持「地工技術」。

作者

簡芳欽

摘要

台北盆地的地質與大地工程特性一向為地質界及工程界所囑目，亦為大眾所關心的問題。地工技術雜誌推出以此一課題為主題的專輯，必能解眾多讀者的求知之渴。承主編黃鎮臺博士所囑為本專刊撰寫贈言，恰好近年來中央地質調查所亦正積極進行「台北盆地地下地質與工程環境綜合調查研究」計畫。謹綴數言，以茲共勉。
台北盆地為台灣地區政經文教的重心。人口密集，工商發達，資產集中。近年來盆地內各項重大工程建設正急速增加中，捷運系統投資超過四千億元，而造價在數十億元以上的大型高樓建築物亦陸續出現。在建設進行中亦常造成沉陷、開挖邊坡崩塌等工程災害，危及鄰近建築物。雖然這些災害有的是因施工不當所造成，但大部份與盆地地質的複雜性及土地的高密度使用有關。為了台北盆地土地的合理利用及工程品質與安全考量，盆地地下地質及大地工程特性的瞭解為當前急迫的問題。
近二十年來，為了配合工程建設的需要，盆地內進行了許多土壤鑽探、地球物理等探勘活動，尤其在捷運系統規劃設計階段，更投入了許多工程地質、地工、工程等學者專家，對盆地的大地工程特性進行許多的研究，對於日益增加的重大工程如高樓、橋樑等，及地下工程如地下捷運系統、隧道、地下室等，提供了相當大的助益。但這些調查研究都是針對工程的需要，大都集中在深度50公尺以內，對於較深層的地質探勘活動即甚少，縱或有少數深井鑽探及研究，因不以工程建設為目的，亦較偏重於地質方面的研究，而缺乏深層地層的大地工程特性研究成果。尤其重大工程及地下工程與深部或地層問的互動關係，缺乏整體性的分析檢討。
根據歷年來各學者專家之研究結果顯示，台北盆地之整個區域淺層土壤，已可按照流域沖積特性、沉積環境與土層分佈之不同加以分區，並可針對各分區提出有關大地工程參數數據，提供相關工程之分析設計與施工之用。然而由於有關各次層土壤力學性質統計分析資料，大部份集中於局部區域，故其他地區之力學性質尚須有更多資料補充，以求更深入探討。至於深部地層資料，則相當缺乏。盆地內日益增加之重大工程，例如高樓、橋樑、基樁、隧道等，除了對淺層土壤工程特性應有充份了解，對於深層地層之工程特性，亦應進行全面探討。未來應著重深部鑽探所得岩土樣之力學研究，鑽孔內之現地大地應力研究，補充深部資料之不足，進行盆地內淺部、深部地層及工程結構之互相作用之研究及模擬，以為重大工程建設規劃設計之參考。
民國前2年4月15日，台北地區曾發生芮式規模7.3之強烈地震，造成災害﹔民國75年ll月15日花蓮發生強烈地震，台北盆地雖然遠離震央，卻因盆地效應而造成不少建築物與基礎破壞，致使生命和財產之損失災情尤甚於花蓮市，台北盆地地震之特殊反應現象由此可見。地震對都會地區破壞力在洛杉磯地震及阪神大地震時充份的展現，台北盆地人口集中，強烈地震來襲時所造成的破壞可以想像，台北盆地內工程建設的防震設計為保障人民安全所最應優先考慮的問題，尤其是盆地內各地對地震的反應不同，應進行長期的觀測與研究，以建立地震反應模數，做為建築物耐震設計的依據。
地盤下陷為台北盆地另一與地質、地下水及大地工程有密切關係的問題。台北盆地的地下水層之地下水壓力面原來甚為接近地表，局部甚至高出地表面數公尺，惟因地下水抽取，從民國46年以後地下水壓力面急驟降低，至民國64年間達洩降之谷底，最低壓力水位在海拔－49.65公尺。地下水位或水壓之下降導致地層有效應力之增加，引起盆地中黏土及細砂等材料之壓密而造成地盤下陷，比較民國39年與75年測量結果，盆地內紀錄最久的四處水準基點總下陷量為：台北市空軍新生社2.24公尺﹔北門口2.17公尺﹔台北縣新莊1.60公尺﹔石龜里1.15公尺，下陷量殊為驚人。其後由於地下水抽取之管制，地下水位相對回昇，下陷現象漸趨緩和，但為避免再度引發地盤下陷，對於盆地之水文地質及地層力學性質，應及早進行有系統分析研究，正確估計地層安全出水量，以制定地下水經營之策略。
由於台北盆地的沉積環境造成了複雜大地工程特性，為了確實掌握盆地的工程特性，對台北盆地的地史亦應有徹底的瞭解。近年的研究咸認為盆地之形成與山腳正斷層作用有密切之關係，大部份地質學者亦認為更新世時古新店溪先在新莊斷層崖下堆積碟石及砂沉積物而成現今林口台地的礫石層，後沿新莊斷斷層線發生山腳正斷層，斷層以東之地層相對於林口礫石層陷落，形成盆地。古新店溪搬運之材料開始堆積於盆地中，形成盆地內之礫石及砂泥層為主的新莊層與景美層。其後基隆河及大漢溪受新店溪襲奪，分別注入盆地，致堆積以黏士及砂層為主之松山層。然由於缺乏盆地深層地質資料，此一台北盆地形成歷史的推演模式及盆地基盤的形貌有賴更多的深層地質探勘來證實。
中央地質調查所自民國80年7月起，開始推動「台北盆地地下地質與工程環境綜合調查研究后十畫，結合國內學者專家，對盆地之地層層序及延展、盆地地史與形成機制、沈積物特性與沈積環境、地下地質構造與基盤性質、地層之力學性質、地震之盆地效應、活動斷層、地盤下陷機制、合水層之水文特性等進行研究。期藉深井鑽探、現地試驗、室內試驗、模式分析等方法，綜合探討盆地中的各項問題。本計畫已進行第一期五年的最後一年，第二期亦即將展開，期盼在本計畫完成後，對台北盆地的地下地質與地工特性有全新的瞭解。

英文篇名

REVIEW OF THE GEOTECHNICAL CHARACTERISTICS OF THE SOIL DEPOSITS IN TAIPEI

作者

胡逸舟、秦中天、劉泉枝

關鍵字

土壤行為，地下水，薄管取樣，礫石層，地震

摘要

雖然已有許多有關台北盆地工程特性之研究，然而隨著工商業成長之需要，在土地資源有限之情況下，結構物大多朝向地下化與高空化發展，因此在工程上所面臨之基礎設計與施工問題亦愈來愈複雜。為此本文簡單回顧早期之研究工作，並就新近有關台北盆地工程特性如：地下水壓與地盤下陷、土壤行為模式、礫石層分佈、浮木與沼氣、地震與動力特性等問題作一探討。

英文摘要

There have been many efforts involved in the study of geotechnical engineering characteristics of the soil deposits in Taipei basin in the past few decades. As the rapid development of Taipei city, engineers encounter challenges due to the construction of high-rise building and underground facilities. Therefore, more in-depth studies have been carried out in the past few years. This paper briefly summarizes some of the important findings, such as groundwater and ground subsidence, soil behavior and constitutive modeling, distribution of gravel layer, methane gas and driftwood, earthquake engineering and soil dynamics characteristics.

英文篇名

POSSIBLE FAILURE PATTERNS AND MECHANISMS FOR DEEP EXCAVATION IN TAIPEI BASIN

作者

蔡錦松、張家齊

關鍵字

台北盆地、深開挖工程、破壞機制

摘要

本文嘗試由地質分區之巨觀角度，探索台北盆地不同地區進行深開挖工程時應特別注意之可能破壞模式。主要藉由過去調查統計所得之數據以及所發生之案例作為依據，指出台北盆地中，基隆河流域地質區常見之破壞模式為開挖面隆起，其主要機制在於土體解壓與強度不足所發生之剪動；而淡水河新店溪流域地質區則以壁體滲漏或砂湧為主要模式，破壞機制之關鍵則在於地下水滲透流動。內容亦對前不久發生之鄭州路災變提出相關之破壞模式與機制，並初步探討其可能之破壞過程。結論指出，對於開挖工程，經驗法則應該要受到重視。

英文摘要

This paper presents the possible failure patterns for deep excavation in Taipei Basin in view of geological characteristics. On the basis of previous studies, bottom heave is the main failure pattern commonly seen in Keelung river area, which is dominated by the mechanism of shearing due to soil's limited strength under unloading. Wall leakage or/and piping are main patterns occasionally occurred in Tamshui river and Hsintien river areas, which are dominated by the mechanism of groundwater seepage. With the basic understanding on failure patterns and corresponding mechanisms, an animation example is shown to illustrate the failure process of Chengchou Road failure occurred not too long ago. Conclusion indicates that engineers must pay attention to the rule of experience according to previous cases.

英文篇名

ENGINEEERING GEOLOGICAL ZONATION FOR THE TAIPEI CITY

作者

李咸亨

關鍵字

GIS、土壤分區、台北市

摘要

本文利用大地工程資料庫系統(GEDBS.TPE)歷年的台北市區鑽孔資料共1600孔，再依一般物理性質、SPT-N值和土壤次層之存在與否等特性，將台北市區分類為十三個工程地質區域，建立第三代台北市工程地質分區圖和良好承載層深度圖，以作為工程界設計及施工之參考。

英文摘要

Based upon general physical properties, SPT-N values and the existing of 1600 boreholes data in the Taipei Geotechnical Engineering Data Base System (GEDBS.TPE), the auther defined thirteen engineering geological regions for the Taipei city and constructed the third version of Taipei engineering geological zonation map as well as the depth contour map of adequate bearing layer of Taipei basin. These maps will be helpful in both design and construction works.

英文篇名

A STUDY ON SUBSOIL PROFILES OF THE SUNGSHAN FORMATION, CHUNG CHENG DISTRICT, TAIPEI CITY

作者

胡邵敏、施紹琪

關鍵字

松山層、景美層、圓錐貫入試驗、地層剖面、地下水壓、地下工程

摘要

本文利用台北市中華路及愛國西路鑽探資料分析中正區松山層之土層剖面。發現該區地層出現粘土砂土層交互出現，大多超過六個次層。其中松一層並不明顯，松三層內夾有厚層粘土。又利用圓錐貫入試驗結果與鑽孔結果相比較，兩者在地層高程及厚度判定上，可有極大差異。本文就地層判定之差異性及地下水之分佈實況討論其對地下工程之影響並建議工址調查時應配合傳統鑽探鑽孔、連續取樣及圓錐貫入試驗。

英文摘要

This paper presents the subsoil profiles of Chung-Hua Road and Ai-Kuo West Road of Taipei City. It reveals that the number of subsoil layers in this area is more than six typical sublayers of the Sungshan Formation. Particularly, the first Sungshan sublayer is generally non-existing. The third (sandy) sublayer is interbedded with a thick layer of clayey soil. The thickness of sublayers and their boundaries as determined from borehole data are very much different from those obtained from CPT results. Due to the uncertainty of subsoil profile coupling with the existing ground water distribution, their possible effects on underground structures are discussed. The combined of boring, continuous sampling and CPT for site investigation are suggested.

英文篇名

PRESSUREMETER TESTS IN COHESIVE SUNGSHAN DEPOSITS OF TAIPEI BASIN

作者

黃立煌、張政展、林照順

關鍵字

側壓計、剪力模數、不排水剪力強度、解壓/再壓循環

摘要

本文根據23組側壓計試驗估計台北盆地松山層黏土層之不排水剪力強度及變形模數。試驗結果顯示黏土剪力模數及不排水剪力強度可與現地垂直應力建立經驗關係。側壓計試驗所得之不排水剪力強度高於三軸壓縮試驗之不排水剪力強度約1.4倍，而剪力模數與側壓計不排水剪力強度之比值約為60。

英文摘要

This paper presents the undrained shear strength and the stiffness of the clays in the Sungshan Formation of the Taipei Basin based on 23 sets of pressuremeter test results. Empirical relationships between the soil parameters and the in-situ vertical stresses were established. The undrained shear strength estimated from pressuremeter tests is about 1.4 times greater than that obtained from triaxial compression tests. The average value of shear modulus to pressuremeter undrained shear strength ratio is about 60.

英文篇名

GEOTECHNICAL PROPERTIES OF THE CLAY DEPOSITS FROM IN-SITU TEST ON KEELUNG RIVER RECLAIMED LAND

作者

陳厚銘、謝百鍾

關鍵字

現地試驗，電子式水壓錐貫入試驗，平鈑膨脹儀試驗，孔內側向壓力試驗，十字片剪力試驗，基隆河新生地粘土

摘要

應用現地試驗調查技術如電子式水壓錐貫入試驗(CPTU)，平鈑膨脹儀試驗(DMT)，孔內側向壓力試驗(PMT)，十字片剪力試驗(VST)等，以調查土壤之工程性質已日漸受到重視及採用。本文利用上述現地試驗項目，調查台北市基隆河新生地之地層，將其成果與鑽孔取樣及試驗室所得粘土層之不排水剪力強度(su)、過壓密比(OCR)、體積壓縮係數(mv)等土壤性質進行比對，嘗試建立適合該地區之現地試驗與土壤參數經驗關係式，以擴展現地試驗之應用，供工程界參考。

英文摘要

More newly developed in-situ tests have been extensively used in the soil investigation during the last few years. The in-situ testing programs comprise piezocone penetration test(CPTU)，flat dilatometer test(DMT)，pressuremeter test(PMT) and field vane shear test(VST). This paper discusses the engineering properties of the clay layer performed by using in-situ test and conventional laboratory test results of Keelung river reclaimed land in Taipei. Various engineering properties of the clay deposits, including undrained shear strength(su),overconsolidation ratio(OCR), coefficient of volume compressibility (mv), are compared with the in-situ tests. Based on the comparsion, the performance of parameter estimation and validity of existing correlations are presented. Attempts are made to get some empirical corrections for clayey layers for local engineering practice.

英文篇名

CASE STUDY ON FRICTION BEHAVIOR OF SOCKETED PILES

作者

鄭清江、李建中、周禮良

關鍵字

基椿摩擦，榫入基椿，試椿

摘要

本研究綜合了數組配置監測儀器的基樁載重試驗結果，探討榫入基樁之摩擦行為，研究結果顯示，基椿榫入部份之摩擦阻抗僅需微小之軸向變位，即可確切提供該基樁一相當量之承載或抗拔阻抗值；而基椿於壓載狀況下之摩擦阻抗值均較拉拔狀況時為大；覆土較淺之短樁其樁尖部份之承載比率較長樁易發揮；樁周摩擦阻抗值之發揮程度與樁體周圍地層間之相對變位量有關。

英文摘要

This study surveyed the test results of several instrumented piles for further evaluation of the frictional behavior of socketed piles. It is indicated in the study that the frictional resistance of the socketed part can be fully mobilized with small amount of axial displacement of the pile and the frictional resistance developed would provide reliable bearing capacity or up-lift resistance. The frictional resistance of the piles in compressive load tests is generally larger than that in up-lift tests.The end bearing capacity of the short piles is mobilized more easily than that of the long piles.The frictional resistance which has actually mobilized is a dependent on the relative displacement between the pile and the surrounding soils.

英文篇名

EVALUATION OF BUILDING PROTECTION METHODS EMPLOYED IN UNDERGROUND CONSTRUCTION

作者

闕河淵、吳沛珍、朱世忠、蘇信淵

關鍵字

地盤改良，雙栓塞

摘要

都市的現代化發展，使得工程技術面臨巨大的挑戰。如何在擁擠的都市空間進行地下工程 ，並避免影響或損害鄰近結構物，為當今都市施工重要課題。本文將介紹台北捷運施工所採用之建物保護方法，並評估其成效。結果顯示，建物保護措施可減少因施工所造成之影響，然而若保護工作施作不當，將適得其反。

英文摘要

The modernization and development of metropolitan areas push construction technology facing great challenge. How to construct underground facilities in a congested city without influencing or damaging adjacent structures has become an important issue. This paper introduces and evaluates several building protection methods which were employed in the Taipei MRT constructions. The result of evaluation indicates that the protection methods have reduced the construction-induced settlement greatly. However, the protection methods may cause serious side effects if they are not carefully applied.