建議

建議一

臺灣北部樁身表面極限單位摩擦阻力參數建議值：立即可行建議 主辦機關：內政部建築研究所

協辦機關：無

由收集臺灣北部樁載重試驗資料分析顯示：樁基礎位於砂岩、頁岩 或砂頁岩內之樁身表面極限單位摩擦阻力(

f

_s)與岩石單壓強度(σ )具有

s C

f = α σ

之關係型式，其中樁黏著參數α值平均多介於0.1~0.4 之間。

建議二

進一步規範山坡地社區工址調查及相關試驗：中長期建議 主辦機關：內政部建築研究所

協辦機關：無

由本年度研究可知，在推估山坡地岩盤淺基礎或樁基支承力之準確 與否，首在對工址岩盤弱面狀況(如 RQD 或 RMR 等)及岩石單壓強度(σ ) 變異之代表性的掌握。因此，山坡地社區工址調查、鑽探取樣位置與深 度、岩心強度試驗均須進一步規範，以提升基礎設計正確性，減少災害 之發生。

63

建議三

進一步規範坡地整地挖、填規劃相關問題：中長期建議 主辦機關：內政部建築研究所

協辦機關：無

山地地社區建築基礎設計之安全，除了考量其容許支承力與差異沉 陷問題外，尚需檢討基礎的整體穩定性，因此對坡地社區之整地挖、填 規劃與開挖岩坡穩定都有待進一步瞭解規範。

64

65

附錄一 相關外文規範附表

附表3.1-1 美國紐約建築規範之岩石容許支承力規定 (Wyllie, 1999)

Rock is classified as:

Soft rock: Clinton and Queenstown shale Medium rock: Rochester shale

Hard rock: Lockport dolomite and Medina sandstone

If a hole below the bearing surface passes through at least 1.5m (5 ft) of rock, the bearing capacity shall be:

z 1.4 MPa (30 kips/ft²) in soft rock;

z 2.4 MPa (50 kips/ft²) in medium rock;

z 4.8 MPa (100 kips/ft²) in hard rock;

(providing that all 1.5m are in the same kind of rock).

(10/13/33)

For buildings less than six stories or 23 m (76 ft) high, the Director of Buildings may reduce the number of drill holes required to be as few as, but not less than, one-fifth of the number of bearing areas, if in his or her opinion the nature and condition of the rock justify such omission. (1/11/66)

Seamy rock: (11/29/60)

If seams of rock or soil having little or no bearing value occur within the 1.5 m (5 ft) depth below a bearing area*:

1. Seams less than 6 mm (1/4 in) thick may be ignored.

2. Seams 6 to 13 mm (1/4 to 1/2 in) thick occuring deeper than 1 m (3 ft) may be ignored.

3. Seams thicker than 13 mm (1/2 in) and deeper than 1.5 m (5 ft) may be ignored depending upon the discretion of the building inspector.

4. Seams more than 13 mm (1/2 in) thick occuring within a depth of 1.5 m (5 ft), or more than 6 mm (1/4 in) thick in the first 1 m (3 ft) of depth are unsatisfactory.

The bearing surface is to be lowered below the bottom of the lowest known seam of thickness greater thean 13 mm (1/2 in) and further as required to meet these provisions. A new boring or borings shall be required and any seam occurring in the new borings shall be examined as above.

5. The building inspector may order pressure grouting of seams and tests to establish bearing values of grouted foundations.

*The 1.5 m (5 ft) depth limit for weak seams id a guideline that may not be applicable under all conditions. An estimate on the volume of rock influenced by a foundation load can be obtained by assuming that the stress in the rock is insignificant once the stress level is less than 10% of the applied stress. For isotropic, elastic rock, the stress distribution in the foundation takes the form of a cone, with a side slope angle of 1H:2V, defining the rate at which the foundation stress diminishes with depth. Under these conditions, the 10% stress level occurs at a depth equal to about twice the width of the footing.

附表3.1-2 加拿大基礎工程規範之岩石容許支承力規定 (CGS, 1992)

Types and conditions of rocks

Uniaxial compressive strength of rock

material

Presumed allowable Bearing pressure

(MPa) Massive igneous and metamorphic

rocks (granite, diorite, basalt, gneiss) in sound contion

High to very high (50 to 200 MPa)

10

Foliated metamorphic rocks (slate, schist) in sound condition

Medium to high (15 to 50 MPa)

3

Sedimentary rocks: cemented shale, siltstone, sandstone, limestone with- out cavities, throughly cemented conglomerates, all in sound condition

Medium to high (15 to 50 MPa)

1 to 4

Compaction shale and other argillaceous rocks in sound condition

Low to medium (4 to 15 MPa)

0.5

Broken rocks of any kind with moder- ately close spacings of discontinuities (0.3 m or greater), except argillaceous rocks (shale)

1

Limestone, sandstone, shale with closely spaced bedding

Assess in situ

Heavily shattered or weathered rocks Assess in situ

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附表3.1-3 香港 GEO 對各種狀況花崗岩石容許支承力 (UK GEO, 2006)

Category Description of Rock

Presumed Allowable Bearing Pressure

(kPa) Rock (granitic and volcanic):

1(a) Fresh strong to very strong rock of material weathering grade I, with 100% total core recovery and no weathered joints, and minimum uniaxial compressive strength of rock material (σc) not less than 75 MPa (equivalent point load index strength PLI50 not less than 3 MPa).

10,000

1(b) Fresh to slightly decomposed strong rock of material weathering grade II or better, with a total core recovery of more than 95% of the grade and minimum uniaxial compressive strength of rock material (σc) not less than 50 MPa (equivalent point load index strength PLI50 not less than 2 MPa).

7,500

1(c) Slightly to moderately decomposed moderately strong rock of material weathering grade III or better, with a total core recovery of more than 85% of the grade and minimum uniaxial compressive strength of rock material (σc) not less than 25 MPa (equivalent point load index strength PLI50 not less than 1 MPa).

5,000

1(d) Moderately decomposed, moderately strong to moderately weak rock of material weathering grade better than IV, with a total core recovery of more than 50% of the grade.

3,000

附表3.1-4 工程案例實際採用的容許支承力 (Wyllie, 1999)

Number Project Location Rock type qa MPa (ksf) Reference

1 Museum Sudbury,

Canada

Igneous-quartzite Conglomerate

7.2 (150) Franklin and Pearson (1985) 2 Steel arch bridge -

220 m span

Grand Canyon, USA

Dolomitic limestone 2.4 (50) Cannon and Turton (1994)

3 Apartment Building

New Jersey, USA

Diabase, fractured;

Till (30 blows/ft)

2 (40);

0.6 (12)

Kaufman and Brand (1991) 4 Steel truss bridge -

Kaufman and Brand (1991)

5 Humber Suspension bridge

UK Chalk 1.25 (26) Simm (1984)

6 Bridge Galacia,

Spain

Shale and schist 1.0 (20) Serrano and Olalla (1995) 7 Suspension bridge -

1990 m span

Kobe, Japan Sedimentary - soft Claystone and Sandstone

0.88 (18) Yamagata et al.

(1995)

8 Concrete box Girder bridge – 260 m span

Brisbane, Australia

Sedimentary - coal, Shale, siltstone

0.8 (17) Williams (1989)

9 Nuclear power station

Lancashire, UK

Sandstone, mudstone 0.63 (13) Thompson and Leach (1991) 10 Viaduct bridge Galacia,

Spain

Granite - weathered 0.72 (15) Serrano and Olalla (1995) 11 Cable stayed

bridge

Badajoz, Spain

Gneiss - highly weathered

0.43 (9) Serrano and Olalla (1995)

12 Bridge River Lagos

Spain

Shale and quartz- shale

0.6 (6) Serrano and Olalla (1995)

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附表3.1-5 台灣地區沉積岩容許支承力經驗值(陳斗生，2000 a) 地層類別 容許支承力( )，tf/m²

乾孔 濕孔

砂岩

高度風化 50~ 150 30 ~ 100 中度風化 150~ 300 100~ 200 低度風化 300~ 500 200~ 300 新鮮 > 500 300~ 500(q_l)

頁岩

高度風化 30~ 50 15~ 30 中度風化 50~ 100 30~ 50 低度風化 100~ 300 50~ 150

新鮮 > 300 150~ 300(q_l)

泥岩

高度風化 20~ 40 10~ 30 中度風化 40~ 80 30~ 50 低度風化 80~ 150 50~ 100

新鮮 150~ 300 100~ 200(q_l)

[註：q_l為倘無載重試驗或其他實驗證實前之基樁支承力估算，筆者建議所用qb之最大值。]

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附表3.1-6 各類岩盤之建議 Nms值 (CalTrans, 2002)

Rock Mass

Quality General Description

RMR⁽¹⁾ Excellent Intact rock with joints spaces

> 10 feet apart 100 500 95-100 3.8 4.3 5.0 5.2 6.1

Very good Tightly interlocking, undis- turbed rock with rough unweathered joints spaced 3 to 10 feet apart

85 100 90-95 1.4 1.6 1.9 2.0 2.3

Good Fresh to slightly weathered rock, slightly disturbed with joints spaced 3 to 10 feet apart

65 10 75-90 0.28 0.32 0.38 0.40 0.46

Fair Rock with several sets of mod- erately weathered joints spaced 1 to 3 feet apart

44 1 50-75 0.049 0.056 0.066 0.069 0.081

Poor Rock with numerous weathered joints spaced 1 to 20 inches apart with some gouge

23 0.1 25-50 0.015 0.016 0.019 0.020 0.024

Very poor Rock with numerous highly weathered joints spaced < 2 inches apart

3 0.01 < 25 Use qult for an equivalent soil mass

(1)Geomechanics Rock Mass Rating (RMQ) System-Bieniawski, 1988.

(2)Norwegian Geotechnical Institute (NGI) Rock Mass Classification System, Barton, et al., 1974.

(3)Range of RQD values provided for general guidance only; actual determination of rock mass quality should be based on RMR or NGI rating systems.

(4)Value of Nms as a function of rock type; refer to Table 4.4.8.1.2B for typical range of values of Co fordifferent rock type in each category.

Rock

Category General Description Rock Type

σ

c(ksf)

B Lithiffied agrillaceous Agrillite 600- 3,000 Claystone 30-, 170

C Arenaceous rocks with strong crystals and poor cleavage

Conglomerate 700- 4,600

Sandstone 1,400- 3,600

Quartzite 1,300 -8,000

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70

71

附錄二 本研究收集之樁載重試驗資料

說明：

本研究共收集台灣28 個適用的岩盤樁載重試驗案例，共分佈在 14 個基地(18 支試樁)，

其試驗岩盤段地層多為砂岩、頁岩之岩性。資料彙整於文內表4.2-1，其資料需滿足：

(1)樁長深達於岩盤內，

(2)試驗樁體內裝設有監測儀器(鋼筋計與位移伸縮儀)

目的在瞭解國內岩盤在岩層內樁身表面極限摩擦阻力(

f )與岩石單壓強度

_s

σ

_C之關係。自 收集的樁載重試驗報告中擷取以下主要資料：

(1) 試驗場址之鑽探柱狀圖 －據以獲知岩層所在深度

(2) 樁載重試驗τ

− z

曲線 －由岩盤段τ

− z

曲線讀取極限摩擦阻力

f

_s (3) 樁載重試驗

q − d

曲線 －對照瞭解樁端支承力分配程度

為配合提供試樁資料公司要求，部分不適合公開文字資料將予以適當淡化處理。

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案例 1：

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74

案例 2：

基礎設計以樁基礎為主，設計基礎頂面及覆土表層地層為現地沖積層或階地堆積 層，大致均由礫石夾含粗砂組成，礫石最大粒徑可達 30 公分以上；設計基樁均深入下 伏岩層，其主要由膠結鬆散之層狀泥質砂岩、頁岩或互層組成。

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76

案例 3：

台北信義計畫區地上14 層地下 3 層新建工程，開挖深度約 12.6 公尺，採基樁及壁 樁承載結構荷重。本次試樁工程係為先期之樁載重試驗，目的在於求得不同深度地層之 極限摩擦力及樁底岩層之承載力，以回饋基樁設計之需求。

77

78

案例 4、5：

台北市信義區基地興建地上最高25 層，地下 4 層之住宅大樓，預定開挖深度約 16.5 公尺，基地面積約 8927 平方公尺。本試驗用之基樁施工工法採用全套管掘削，試驗樁 直徑為1.2m、樁長分別為 29.2m(下壓樁)及 26.5m(拉拔樁)，其中拉拔樁在空打以上部份 並未澆灌混凝土而以型鋼(鋼柱)傳遞拉力；錨樁部分則利用基地之工作樁提供反力。

79

案例 6：

台北市信義基地規劃新建三棟地上 13 層地下 2 層與一棟地上 2 層地下 2 層之集合 住宅樓房，預計開挖深度約9.1m。

80

81

案例 7：

台北市信義區基地，規劃興建地上最高 25 層，地下 4 層之住宅大樓，預定開挖深 度約16.5 公尺，基地面積約 8927 平方公尺。

82

83

案例 8：

台北市信義區基地擬建基地面積約為 6,311 平方公尺，預定興建為地上 8 層(鋼結 構)地下 5 層，目前預定開挖深度約 20.5 公尺。本試樁工程之主要目的為求場鑄基樁於 各地層之摩擦力與樁底承載力；另一方面基地內由卵礫石層進入岩盤面深度變化頗大，

樁基礎施工有很高之不確定性。且部份樁基礎需長期承受拉拔力，有必要進行基樁下壓 及拉拔試驗。

84

85

案例 9～11：

台北信義計畫區之基地興建地上

‰

層地下5 層之超高層大樓。本試樁計畫之主要目 的為求：本基地反循環樁及半套管樁施工施可行性；本基地各地層之摩擦力及底部承載 力；基樁施工中可能產生之缺失，俾於工程樁施工中可加以避免或改善；根據試樁結果 作為工程樁設計之依據及施工規範修正之參考。

86

87

案例 12～16：

(試樁資料同案例 9～11)

88

案例 17～19：

(試樁資料同案例 9～11)

89

案例 20：

90

91

案例 21：

(試樁資料同案例 20)

92

案例 22：

93

94

案例 23：

台北市水源區內新建工程，本工程係採用基樁為承載基礎，為瞭解基樁之承載特性 及行為，進行基樁載重試驗。

地層資料：

95

案例 24：

台北縣中和市中山路上進行大樓新建工程，進行基樁載重試驗；並配合監測系統測 試基樁行為及施作樁體完整性檢測試驗瞭解基樁施工品質。

地層資料：

96

案例 25：

台北市信義計畫區大樓新建工程。進行基樁載重試驗；並配合監測系統測試基樁行 為及施作樁體完整性檢測試驗瞭解基樁施工品質。

地層資料：

97

案例 26：

台北市信義計畫區新建工程， 本工程係採用基樁為承載基礎，進行基樁前期載重 試驗；並配合監測系統測試基樁行為及施作樁體完整性檢測。

98

99

案例 27、28：

本工程係採用基樁為承載基礎，為瞭解基樁之承載特性及行為，擬進行基樁 載重試驗。

地層資料：

100

101

102 製作，如：P13-14，P16 圖 3.2，P26 圖 3.9，P27，P30，P32..等。

4. 遵照辦理

103

104

審查委員 期中報告審查意見 辦理情形

似乎僅為狹隘之理論研究，尚不足以 用來修訂既有之設計規範。

地基礎設計思考，進而提供

來年規範修訂單位之參考

方向。

105

106

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108

109

附錄五 附冊

「山坡地建築基礎設計規範」解說條文研擬 (I)

內政部建築研所研究

中華民國 98 年 12 月

110

前 言

山坡地的地質材料常是由土岩相疊，山坡地社區建築基礎設計除涉及土壤材 料，亦常需考慮岩盤問題。國內現行「建築技術規則建築構造編基礎構造設計規 範」針對設置於土壤材料上之建築基礎設計已有完整規範，但未涉及設置於岩盤 中之基礎設計。故今年度本研究範圍是對應於國內現行「基礎構造設計規範(含 解說)」之第四章 淺基礎及第五章 樁基礎，故文內沿內「建築技術規則建築構 造編基礎構造設計規範」之序號與符號，又以探討上二類基礎受壓垂直支承力與 沉陷量兩主題為主，請參見以下對應章節標註。

目 錄

第一章 通則 第二章 基礎載重 第三章 基地調查

第四章 淺基礎 (本研究對應範圍) 第五章 樁基礎 (本研究對應範圍) 第六章 沉箱基礎

第七章 擋土牆 第八章 基礎開挖 第九章 地層改良 第十章 土壤液化評估

建築技術規則建築構造編 基礎構造設計規範(含解說)

111

112

內

114

115

位重(tf/m³)

D

f = 基礎附近之最低地面至基礎版底面之深度，如鄰近有開挖，須考慮 其可能之影響(m)

B = 矩形基腳之短邊長度，如屬圓形基腳則指其直徑(m) L= 矩形基腳之長邊長度(m)

β= 載重方向與鉛直線之夾角(°)

N

c

, N

q

, N

γ

= 支承力因數，與土壤摩擦角(φ)之關係如表 4.3-1 所示

Fcs , Fqs , Fγs

=形狀影響因素

Fcd , Fqd , Fγd

=埋置深度影響因素

Fci , Fqi , Fγi

=載重傾斜影響因素

上述各形狀、埋置深度及載重傾斜影響因素分如表4.3-2 所示。

116

117

118

119

3. 設置於岩盤上淺基礎之容許支承力須根據基地岩盤的岩性及其風化狀況 予以謹慎評估。

考慮岩石受弱面之影響，設置於平坦且良好岩盤面之淺基礎容許承載 力可仿Peck et al.(1974)之建議以 RQD 值依圖-解 4.3-2比例予以折減粗

考慮岩石受弱面之影響，設置於平坦且良好岩盤面之淺基礎容許承載 力可仿Peck et al.(1974)之建議以 RQD 值依圖-解 4.3-2比例予以折減粗

在文檔中 山坡地社區建築基礎設計規範之研擬 (頁 80-190)