第四章 擋土工之解說與設計
4.3 格框牆
4.3.1 通則
格框牆(或稱格籠牆、格床牆或框格牆）係由縱橫交錯的短樑(俗 稱丁條、順條）組成框架結構，再於內部填充粒徑 10~30 cm 大小之 塊石或卵石，所組合而成之重力式擋土結構(如圖 4.3.1）；依格框材質 可分為木格框、鋼材格框及混凝土格框（如圖 4.3.2）。木格框由於較 為柔性，對於差異沉陷及單一格樑之破壞較不敏感，且木格框具自然 性，較易融入自然環境景觀；而混凝土格框則具有較高之剛性、力學 性質及耐久性。此外，亦可採預鑄格框設計，由模組化之節塊堆疊而 成。
圖 4.3.1 格框牆示意圖
格框牆具有易施工、透水性佳，完工後可達到綠美化景觀兼利於 生態環境等優點；當應用於山坡地社區時，以耐久性之觀點，建議以 混凝土格框牆配合植生為優先考量。
格框牆表面之橫條間的孔隙，亦可提供植栽插入，或直接種植在 格框內之填土中。植生形成後可使格框表面更為自然，如圖 4.3.3 所 示，同時有助於防止框內土壤被淘空之問題。
圖 4.3.2 混凝土格框牆應用實例
（方仲欣攝）
圖 4.3.3 表面植生之格框牆
(何嘉浚攝) 4.3.2 材料
1. 鋼筋
不得使用水淬鋼筋。
16φ以下（含 16φ）鋼筋採用 CNS560-A2006 SD280W 19φ以下（含 19φ）鋼筋採用 CNS560-A2006 SD420W 2. 混凝土
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常用之丁條及順條混凝土強度為 fc' = 210 kg/cm2。 3. 石材
通常採用粒徑 10~30 cm 之石材，石材之相關規定參考 4.2.2 節。
考慮現地石材供應條件，或可於格框外側四周填充較大石材，再 於單元中心部分填充較小石材，惟其粒徑仍以不致漏失為原則。
4. 植生
植生之相關規定參考 4.2.2 節。
4.3.3 設計
格框牆之一般設計原則說明如下：
1. 設計分析方法
格框牆屬於重力式擋土結構之一種，設計分析參照重力式擋 土牆之方法，安全係數需滿足表 4.1.3 中之規定。
2. 設計流程
（1） 結合經驗和工程技術、環境條件，初步擬定格框牆斷面 尺寸進行試算。
（2） 根據初步擬定之格框牆尺寸和現地土壤性質計算土壓 力，包括土壓力分佈、總壓力大小、作用點和方向的確 定等。(註：應充分考慮使用中可能出現的狀況，按最不 利的狀況進行設計。）
（3） 進行牆體穩定性驗算，包括滑動及傾覆(或稱翻轉）之安 全係數檢核。
（4） 檢核基礎之容許承載力。
（5） 當滑動、傾覆或基礎承載力之安全係數未能滿足最低要 求時，調整斷面尺寸，然後再重複進行上述步驟(2)~(4)，
直至滿足要求為止。
（1） 格框牆係由縱橫交錯的丁條及順條組成框架結構，並藉 由丁頭之特殊構造以防止滑動，故丁頭處需做適當之保 護以防止破壞。
（2） 格框牆之設計，應避免牆身之平面曲度過大，或牆面縱 向差異沉陷量過大之情形。
（3） 格框牆之適用高度一般可達 4~6 m，牆面之後傾斜率 V：H≦6：1，底面亦向內略為傾斜(以降低作用於牆背 之土壓力），牆底寬度約為 1~1/2 坡高。
（4） 格框中填入之塊石、卵石或其他顆粒性材料，粒徑以其 不會由格框間隙漏失為原則，通常採用粒徑 10~30 cm 之石材。
4. 基礎及牆背處理
（1） 格框牆之牆背宜採用排水性能良好之級配材料予以回 填或鋪設地工織物作為濾層。
（2） 由於格框結構對於橫向或丁條方向之不均勻沉陷較為 敏感，因此基礎地層應妥予夯實至堅實程度，必要時應 採用混凝土基礎。
5. 植生
格框牆表面橫條間之孔隙，可提供植栽插入，亦可直接種植 在格框內之填土中。有關植生種類，可參考水土保持手冊(1995) 植生篇之規定，以採用耐旱藤類植物為主(參見 4.2.2 節）。
4.3.4 分析
格框牆屬於重力式擋土牆之一種，其分析可參照重力式擋土牆的 原則辦理。分析時，可將格框牆之格框結構假設為整體性結構後，再 依傳統擋土結構計算其安全係數；又由於格框牆之透水性良好，故一 般情形毋需考慮水壓力，分析方法詳參 4.2.4 節。
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4.3.5 施工
格框牆施工之一般通則說明如下：
1. 格框牆之石料應以就地取材為原則，但不宜破壞當地之生態 平衡。
2. 格框牆之基礎土層應妥加整平夯實，必要時採用混凝土基礎。
3. 格框牆內填石材粒徑以其不會由格框間隙漏失為原則，通常 採用粒徑 10~30 cm 之石材；考慮現地石材供應條件，或可於 格框外側四周填充較大石材，再於單元中心部分填充較小石 材。
4. 石材應表面潔淨，質料應堅硬耐久、無風化、無分裂紋縫等 現象；石材應小心以人工堆放，不得拋置或施以重大錘擊，
每層均需確實填塞及整平。
5. 格框牆背面可視實際需要鋪設地工織物或以級配材料回填，
以防止土壤淘刷。
6. 有關格框牆之植生，可將枝條插在格框牆上的邊坡，或是直 接移植植物於其上。枝條可以在格框牆鋪設期間插入石塊之 孔隙中，或於格框牆鋪設完畢後再將枝條敲入石塊間的孔隙。
4.3.6 檢驗
格框牆之檢驗，除石材大小應在許可差範圍內(參考表 4.2.3），
丁條及順條等材料並應依規定進行下列檢驗如表 4.3.1。
表 4.3.1 格框牆之混凝土及鋼筋檢驗標準
名 稱 檢驗項目 依據之方法 頻 率 混凝土 抗壓強度試驗 CNS 1174 A3038
CNS 1231 A3044 物理性質 CNS 479 A3002 鋼筋 化學性質 CNS 479 A3002
[每批 1 次]
4.3.7 設計參考圖表
如前指出，格框牆之分析可參照重力式擋土牆的原則辦理，參考 4.2.4 節所述分析方法，可以電腦應用程式簡單地寫成試算表進行分 析。
對於一般之應用情形，若符合下列條件：
牆背均佈超載 q = 0
牆背土壤之凝聚力 c = 0 kN/m2、內摩擦角φ＝30°
土壤對牆背之摩擦角δ = 2
φ
= 15°則採用本手冊之格框牆基本圖（格框牆尺寸示意如圖 4.3.4，或 詳見第五章），可合乎牆體平時抵抗滑動及傾覆之安全係數要求；當 牆高不超過 6 m 時之安全係數如圖 4.3.5∼圖 4.3.6 所示（註：以上分 析忽略基礎版之貢獻；牆背填土轉換為等效荷重）。
圖 4.3.4 不同牆高之格框牆示意圖
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圖 4.3.5 格框牆之高度及基底摩擦係數與抗滑動安全係數之關係圖
0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0
1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 格框牆高度 (m)
抗滑動安全係數F.S.
基底摩擦係數=0.65
基底摩擦係數=0.55
基底摩擦係數=0.45
基底摩擦係數=0.35
基本假設：q=0，背填土φ =30°、c=0，δ=15°
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0
1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 格框牆高度
抗傾覆安全係數F.S.
圖 4.3.6 格框牆之抗傾覆安全係數與牆高關係圖
基本假設：q=0，背填土φ =30°、c=0，δ=15°，
基底摩擦係數μ=任意值
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4.4 箱籠牆
4.4.1 通則
箱籠(或稱石籠、方籠）牆係以鋼絲表層鍍鋅或鍍鋅加 PVC 編成 之長方形盒，填入粒徑 10~35 cm（視網目大小而定）之卵塊石之堆 疊式擋土牆(如圖 4.4.1 及圖 4.4.2）。箱籠規格可依實際需要加以設 計，惟通常設計採用市場之通用規格以節省成本，常見之機編鍍鋅箱 籠為寬、高皆為 1 m 之籠身。
圖 4.4.1 箱籠牆示意圖
圖 4.4.2 箱籠牆應用實例
具柔性結構之土石箱籠，對於不均勻沉陷具有平衡穩定之功效。
一般而言，高度超過 2 m 之箱籠需進行力學分析設計。愈高的牆需要 愈大之基礎寬度，而為使箱籠不易互相分離，於適當間隔須以鐵絲將 箱籠連續結實，且箱籠端部等重要部份亦應以鐵絲加強結牢。箱籠內 的卵塊石可提供生物多孔隙環境，如填以土壤並插入活樹枝或埋設植 草包等，可加速植物進入生長，如圖 4.4.3 及圖 4.4.4 所示。
圖 4.4.3 箱籠牆植栽配置示意圖
圖 4.4.4 箱籠牆植栽實例
（方仲欣攝）
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4.4.2 材料
箱籠牆係由組裝之盒式箱籠內填卵塊石或碎石材料而成，箱籠鐵 線材料之工程性質對於箱籠結構之整體力學行為有重大影響。有關於 箱籠鐵線材料之特性，可參考美國海軍工兵團(1991)，或義大利 MACCAFERRI 公司(1987, 1995)之「箱籠結構導引手冊」，尤其後者 頗具實務應用之參考價值。
1. 箱籠
箱籠鐵線一般先以軟鋼加熱並退火使其韌化，再經過鍍鋅及外表 PVC 裹覆處理後而得，鍍鋅可抗氧化而外層裹覆 PVC 可抵抗天候或 環境長期造成之侵蝕；然而亦有主張無須採用外層裹覆 PVC 者（如 圖 4.2.2 所示）。鐵線係以機器編織成六邊形雙扭線格網(hexagonal double twisted wire mesh），再裁剪後組裝成箱籠，組裝完成之箱籠單 元及其展開之形式，如圖4.4.5(a)及(b)所示。圖 4.4.5(c)則顯示網目之 尺寸及邊框之捆結方式。箱籠可於內部架裝隔間網片，予以隔間(一 般採用 1m 間距，隔成 1m3之小隔間），其功能在加強箱籠結構整體 之勁度。經常採用之箱籠單元尺寸如表4.4.1 所示。
鐵線之力學性質(如斷裂強度、伸長率及鍍鋅品質）應符合規範 標準；就一般情況而言，通常可參考CNS 1468-G3029 之規定，茲簡 列如下：
A. 鐵線鍍鋅量
2.2 mm 鐵線：鍍鋅量≥240 g/m2 2.7 mm 鐵線：鍍鋅量≥260 g/m2 3.4 mm 鐵線：鍍鋅量≥275 g/m2 B. 鐵線抗拉強度： 30~55 kgf/mm2
圖 4.4.5 箱籠結構組成單元示意圖
(a)展開圖 (b)組裝示意圖
(c)網目單元及細部詳圖
表 4.4.1 鍍箱籠單元及鍍鋅鐵絲（或俗稱鉛絲）之常用尺寸 項 目 符 號 單 位 規 格
長 度 L m 1.0 2.0 3.0 4.0 寬 度 W m 1.0
高 度 H m 1.0
網 目 d×h cm 5×8 8×10 10×15 15×20 編織捲繞長 h1 cm 4.5 6.0
網目線(籠線）直徑 φw mm 1.8 2.7 3.0 3.2 3.5 4.0 邊 框 線 直 徑 φf mm 3.0 3.2 3.5 4.0
纏 繞 線 直 徑 φb mm 1.8 2.7 3.0 3.2 3.5 4.0 繫 結 線 直 徑 φt mm 2.4 3.0 3.2 3.5 4.0
PVC 裹覆厚度 mm 0.4~0.6
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2. 填充材
箱籠內之填充材可採用採石場生產或天然之圓狀石材，石材應具 有抗風化、不易碎裂、不易溶蝕及強度(硬度）高之特性；通常採用 之石材粒徑約為10~35 cm，石材之相關規定參考 4.2.2 節所述。
有關填充材之單位重量，可參考圖 4.4.6 之方法估算(OFFICINE MACCAFERRI ， 1983 ）， 由 已 知 填 充 石 材 之 單 位 重γs 及 孔 隙 率
n(=0.30~0.40）決定箱籠之外視總體單位重(apparent total unit weight）
γg ，填充石材之最佳粒徑ds約為 1~2 倍的箱籠網目尺寸，亦即
( )
dds = 1~2 ，如此除可達成較經濟之回填施工外，亦可使結構體之荷 載呈較佳之分佈(降低應力集中），並增進整體結構對變形沉陷之自我 調整能力。
圖 4.4.6 由填充石材之單位重γS及孔隙率 n 決定外視總體單位重γg
n=0.40 n=0.35 n=0.30
500 1000 1500 2000
1000 1500 2000 2500 3000 γs ( kg/m3 )
γg ( kg/m3 )
γg = γs (1－ n )
(資料來源：林德貴等人，2002b）
(資料來源：林德貴等人，2002b）