第二章、 基本分析
第五節 基地土壤鑽探分析
本研究針對土質鑽探部分，台南高鐵站周邊都市計畫區內取自民國88 年，台灣省政府地政處委託台聯工程顧問股份有限公司，進行高鐵台南車 站特定區區段徵收公共工程細部規劃設計，土壤地質鑽探與試驗分析成果 報告中，鄰近基地之鑽探孔位之結果，再配合未來所內的地質鑽探報告，
進行下一步彙整分析，鑽探兩孔皆為20m，預定鑽探點為圖 2-5.1 說明。
圖 2-5.1 預定鑽探點位置
（資料來源：本研究整理）
基地區域內透過台聯工程顧問股份有限公司之土壤地質鑽探與試驗分 析成果報告，可以大致分析出基地東側與台南高鐵車站交界區域之土質型 態，另再鑽探兩孔，以土壤鑽探試驗分析為主，大致取基地北部與南部區 域中央位置，並且避開早期基地掩埋場位置。
兩個鑽探點位置為A 探測點 N 22°56'02.4"，E 120°18'11.2"；B 探測點 N 22°54'49.0"，E 120°18'43.7"，兩孔皆鑽探 20m 深，試驗部分包括一般物 理性質試驗、無圍壓縮試驗、單向度壓密試驗、直接剪力試驗、八大重金 屬檢測（地下水與土壤）。
高鐵台南車站特定區區段徵收公共工程細部規劃設計土壤地質鑽探與 試驗分析成果報告中，共設23 個鑽探孔，11 個電子貫入錐試驗孔，以及兩 個現地開挖坑，鑽孔位置詳圖 2-5.2 說明，鑽孔深度有 15m、20m、33m、
40m 及 50m，本研究採其中四個鑽探孔進行歸納、一個電子貫入錐試驗孔，
五點標記為A-4、A-10、A-17、CP-10、A-23，詳表 2-5.1，其剖面說明如圖 2-5.3 說明。
表 2-5.1 選定孔位座標、深度與地下水深說明表
地下水位深 孔號
（m）
縱座標N
（m）
橫座標E
（m）
標高
（m）
施鑽深 度
（m）
深度（m） 高程（m）
A-4 2537339.325 176408.614 24.615 33.00 3.9 20.715 A-10 2536876.287 176580.431 25.056 33.00 3.4 21.656 A-17 2536428.457 176743.055 24.292 33.00 2.4 21.892 A-23 2535634.034 177129.921 21.385 33.00 4.6 16.785 CP-10 2535935.875 176913.595 24.047 15.35 2.3 21.747
（資料來源：本研究整理）
圖 2-5.3 指定五點土壤地質鑽探剖面圖
（資料來源：高鐵台南車站特定區區段徵收公共工程細部規劃設計土 壤地質鑽探與試驗分析成果報告）
鑽探分析結果顯示其地層屬現代沖積層，地層剖面圖與試驗資料綜合 分析研判可概分為三個層次為：
1. 第一層次：分佈於地表高程 19.532～25.056m 至高程-0.116～9.115m 處，厚度約15～21.9m，主要為棕色至灰色細砂或粉土質細砂夾粘 土薄層，偶夾粉土或砂質粉土；N 值分佈為 5～44，平均約為 20；
單位重約1.72～2.14t/m3，平均約為1.92 t/m3；含水量約為7.2％～
29.5％。其中 A-4 孔地表披覆厚為 0.1～0.9m 之回填層（灰色細沙 或棕灰色粉土質細沙夾礫石層、卵礫石層、磚塊或級配）。
2. 第二層次：分佈於第一層次下至高程-5.629～-0.544m 處，厚度約 3.5～11.5m，主要為灰色粉土質粘土或粘土質粉土夾砂質粉土；N 值分佈為 7～67，平均約為 14；單位重約 1.84～2.07t/m3，平均約 為1.94 t/m3；含水量約為22.9％～37.8％。其中 A-4、A-10、A-17 孔中夾有厚度約0.3～3.7m 之灰色粉土質細砂層粘土薄層，N 值分 佈為 26～42，平均約為 33；單位重約 1.89～1.96t/m3，平均約為 1.92 t/m3；含水量約為22.4％～24.1％。
3. 第三層次：分佈於第二層次下為灰色泥岩或砂岩，N 值分佈為 39
～100 以上，單位重約 1.98～2.22t/m3，平均約為2.09 t/m3；含水量 約為14.1％～22.1％。
表 2-5.2 鑽探孔 A-04 鑽探與試驗報告表
土質分類說明：G(gravel)礫石；S(sand)砂；M(Mud or Silt)粉土；C(Clay) 粘土；W(well-graded)級配良好；P(poorly-graded)貧級配；M(silty)沉泥；
L(Low-plasitiey)低塑性；H(High-plasitiey)高塑性；CL 低塑性粘土，ML 低 塑性粉土，SM 粉土質砂，CH 高塑性粘土，SP 貧級配砂。
表 2-5.3 鑽探孔 A-10 鑽探與試驗報告表
表 2-5.4 鑽探孔 A-17 鑽探與試驗報告表
表 2-5.5 鑽探孔 A-23 鑽探與試驗報告表
第六節 本案執行鑽探資料
本工程地點分別位於臺南縣歸仁鄉沙崙段1639 地號(屬北沙崙農場 25 耕地)，以及大苓段 529 地號(屬南沙崙農場 19 耕地)內，現址目前為皆農 業用地，且基地四周鄰地亦為農業用途。地形方面，轄內大致而言屬平坦 地勢，高程起伏變化不大，其周圍環境詳圖 2-6.1 所示，共完成調查深度 20.0 m 鑽孔 2 孔：A、B。
圖 2-6.1 基地位置與鑽孔位置示意圖
（資料來源：本研究鑽探報告）
表 2-6.1 鑽探深度及取樣數量統計表
（資料來源：本研究鑽探報告）
1. 基地土層描述及工程性質
本基地現場地面高程起伏變化不大。根據現場鑽探及土壤一般物理性 質試驗結果綜合研判，本基地鑽孔位置之地層係屬全新世沖積層。由於A、
B 二鑽探孔距離甚遠，因此，依各鑽孔所得之地層資料，將工址概分為二 區，各區於鑽探深度內土層大致可概分為五至七個主要層次，並概述如下：
A 號鑽探孔
第一層次： 平均約分佈於地表下 0.00 m～2.60 m 為棕色粉土質細砂 (表層約有 0.20m 厚之回填層；含卵礫石及回填土等)。N 值約為 2，屬極疏 鬆之砂質土層。總單位重約1.87 t/m3，含水量約19.9％，孔隙比約 0.72。
第二層次： 平均約分佈於地表下 2.60m～3.80 m 為棕灰色粉土質細 砂。N 值約為 15，屬中等緊密之砂質土層。總單位重約 1.92 t/m3，含水量 約20.9％，孔隙比約 0.68。
第三層次： 平均約分佈於地表下 3.80 m～14.20 m 為棕灰色夾灰色粉 土質細砂偶夾粘土薄層及貝屑。N 值分佈為 21～42，平均約為 32，屬中等 緊密至緊密之砂質土層。總單位重約1.92～2.01 t/m3，平均為1.97 t/m3，含 水量約19.9～22.2％，孔隙比約 0.60～0.69。本層次砂質土層由直接剪力試 驗可知： C =0.0kg/cm2，φ =34.40。
第四層次： 平均約分佈於地表下 14.20 m～17.00 m 為灰色粉土質粘土 偶夾細砂薄層。N 值分佈為 12～13，平均約為 12，屬堅實之粘性土層。總 單位重約1.91～1.94t/m3，平均為1.93 t/m3，含水量約25.5～30.4％，孔隙 比約0.75～0.86。
第五層次： 平均約分佈於地表下 17.00m～20.00m (最大鑽探深度)為 灰色粉土質細砂偶夾粘土薄層及貝屑。N 值分佈為 38～40，平均為 39，屬 緊密之砂質土層。總單位重約1.95 t/m3，含水量約21.3～22.9％，孔隙比約 0.67～0.69。
B 號鑽探孔
第一層次： 平均約分佈於地表下 0.00 m～2.80 m 為棕色粉土質細砂偶 夾礫石。N 值約為 2，屬極疏鬆之砂質土層。總單位重約 1.96 t/m3，含水 量約14.0％，孔隙比約 0.55。
第二層次： 平均約分佈於地表下 2.80 m～9.70 m 為棕灰色夾灰色粉土 質細砂偶夾貝屑。N 值分佈為 11～26，平均約為 17，屬中等緊密之砂質土 層。總單位重約1.92～1.97 t/m3，平均為1.95 t/m3，含水量約21.9～23.6％，
孔隙比約0.66～0.72。第三層次： 平均約分佈於地表下 9.70 m～11.40 m 為 灰色粉土質粘土偶夾細砂薄層。N 值約為 11，屬堅實之粘性土層。總單位 重約 2.01 t/m3，含水量約24.2％，孔隙比約 0.66。本層次粘性土層由無圍 壓縮試驗可知： qu=0.55kg/cm2 ； 由單向度壓密試驗可知： CC=0.142 、 CS=0.014。
第四層次： 平均約分佈於地表下 11.40 m～12.50 m 為灰色粉土質細砂 偶夾有機質。N 值約為 14，屬中等緊密之砂質土層。總單位重約 1.90 t/m3， 含水量約22.8％，孔隙比約 0.70。
第五層次： 平均約分佈於地表下 12.50 m～15.70 m 為灰色夾棕灰色粉 土質細砂。N 值分佈為 32～36，平均為 34，屬緊密之砂質土層。總單位重 約1.95～2.02 t/m3，平均為1.99 t/m3，含水量約21.0～21.2％，孔隙比約 0.61
～0.67。
第六層次： 平均約分佈於地表下 15.70 m～18.50 m 為灰色砂質粉土偶 夾細砂薄層及有機質。N 值分佈為 28～37，平均為 32。總單位重約 1.89
～2.02 t/m3，平均為1.96t/m3，含水量約22.8～26.8％，孔隙比約 0.63～0.80。
第七層次： 平均約分佈於地表下 18.50 m～20.00 m (最大鑽探深度)為 灰色粉土質細砂夾粘土及砂質粉土。N 值約為 43，屬緊密之砂質土層。總 單位重約 1.99 t/m3，含水量約23.7％，孔隙比約 0.67。綜合所有資料，並 經仔細研判與統計簡化後，將基地土層之工程性質及概況歸納如表2-6.2 與 表 2-6.3 所示，本報告即根據此表所列之各種參數進行分析(相關數據並不 考慮現地土層因施工不慎受擾動而引致之強度折減狀況)，另地層剖面如圖 2-6.2 所示。
圖 2-6.2 基地地層剖面圖
（資料來源：本研究鑽探報告）
表 2-6.2 簡化土層及大地工程參數表（A 孔）
（資料來源：本研究鑽探報告）
表 2-6.3 簡化土層及大地工程參數表（B 孔）
（資料來源：本研究鑽探報告）
2. 基地地下水位概況
為瞭解基地地下水位分佈情形，在鑽探工作完成後，於A 號鑽探孔埋 設一支觀測井，水位觀測結果詳表2-6.4 所示。由觀測結果得知地下水位於 調查期間約於現有地表下1.55 m～1.64 m，穩定之平均水位約為 1.6 m。
依上述水位分佈情形，並考慮地下水位受季節性之可能升降變化，於 設計臨時性與永久性擋土結構物時，地下水位建議分別採用位於現有地表 下1.6 m 與地表面處，水壓力分佈則建議暫採理論靜態水壓。
表 2-6.4 觀測井裝設及觀測記錄表
（資料來源：本研究鑽探報告）
3. 基地液化潛能分析結果
一般液化大多發生在地表下20 公尺以內，且地下水位在地表下 10 公 尺以內的飽和疏鬆沖積土層(本基地於預估之地下水位在地表下 1.6 m，若考 慮地下水位受季節性變化之可能升降影響，則建議採用在地表面處)，通常 當此沖積土層通過#200 號篩之細粒含量在 10～15%以下者其液化傾向較 高(Seed，1976)。根據鑽探取樣試驗結果，基地現有地表至地表下 20 公尺 深之地層存在中度密實且接近飽和的土層，故本基地需審慎評估其液化潛 能。依上述液化評估方法評估本基地之液化潛能，由其分析結果顯示(詳表 2-6.5 所示)，當工址發生中小度地震，其地表水平加速度 A=0.084g 時，本 基地地盤於該深度範圍內，依數值分析結果並不會發生液化問題，符合規 範規定。而當設計地震之地表水平加速度 A 為 0.352g 時，以及最大考量
地震之地表水平加速度A 為 0.440g 時，則本基地於地表下 20 公尺內之液 化潛能評估點安全係數部分小於1，且地表面至地表下約 3.0 m 內之地表淺 層處可能有中度至嚴重液化之顧慮，因此，於基礎設計上應謹慎選擇基礎 型式，以避免基地土層因地震問題而導致地層震陷，造成上部結構破壞，
或針對可能發生液化的區域進行地盤改良，以確保上部結構之安全。
表 2-6.5 基地土壤水平、垂直反力係數及彈性係數估算總表(A 孔)
（資料來源：本研究鑽探報告）
表 2-6.6 基地土壤水平、垂直反力係數及彈性係數估算總表(B 孔)
（資料來源：本研究鑽探報告）
4. 結論與建議
（1）本基地於現場鑽探施作期間，所測得之地下水位平均約於地表下 1.55m～1.64m 之間，平均約 1.6m，根據鑽探結果之地層狀況研判，
長期地下水位考慮季節性水位之變化，建議取地表面處，水壓則初 步建議採用理論靜態水壓。
（2）由液化潛能評估結果了解，當工址發生中小度地震，本基地地盤於 該深度範圍內，依數值分析結果並不會發生液化問題，符合規範規 定。而當設計地震及最大考量地震之地表水平加速度A 為 0.352g 及 0.440g 時，則本基地於地表下 20m 內之液化潛能評估點安全係數部 分小於1，且地表面至地表下約 3.0m 內之地表淺層處可能有中度至 嚴重液化之顧慮，因此，於基礎設計上應謹慎選擇基礎型式，以避 免基地土層因地震問題而導致地層震陷，造成上部結構破壞，或針 對可能發生液化的區域進行地盤改良，以確保上部結構之安全。
（3）基地土壤容許承載力方面，由於第一層次之砂質土層容許承載力較 差，且於設計地震發生時，有土壤液化疑慮，若結構物荷重與活載 重較高時，建議可搭配樁基礎以提供充足之承載力，且樁基礎埋設 深度應通過土壤可能發生液化的區域，或可針對承載力不足，以及 具有液化顧慮之區域予以地盤改良，提高土層容許地承力，確保上 部結構安全，惟一般地盤改良成效較難量化，且樁基礎對於沈陷量 控制有較佳精度，故樁基礎仍為較適宜之選擇。於提高地盤承載力
（3）基地土壤容許承載力方面，由於第一層次之砂質土層容許承載力較 差，且於設計地震發生時，有土壤液化疑慮，若結構物荷重與活載 重較高時，建議可搭配樁基礎以提供充足之承載力，且樁基礎埋設 深度應通過土壤可能發生液化的區域，或可針對承載力不足，以及 具有液化顧慮之區域予以地盤改良，提高土層容許地承力，確保上 部結構安全，惟一般地盤改良成效較難量化，且樁基礎對於沈陷量 控制有較佳精度，故樁基礎仍為較適宜之選擇。於提高地盤承載力