第四章 捷運車站深開挖鄰產保護案例探討
第一節 捷運新店線公館站
台北捷運新店線公館站（G07）工程屬 CH222 標之一部份，
其細部設計顧問為瑞士電華／中華顧問工程司／奧地利吉奧，施 工承商為唐榮鐵工廠／邁凱共同承攬。
一 、 公 館 站 基 地 位 置 與 地 層 概 況
公館站係位於台北市羅斯福路四段，約介 40 巷口至 92 號水 源大廈前，如圖 4-1-1。站體全長約 250 公尺、外寬 21.5 公尺、開 挖深度約 16.6 公尺(一般斷面)至 19.65 公尺(潛盾工作井及集水井 區域)。基地東側為台灣大學及銘傳國民小學等六至七層樓建物，
離開挖工區尚有一段距離；西側則為一至十二層樓不等建物，甚 為貼近開挖工區。
公館站工址約位於台北市區工程地質分區圖所標示之新店溪 二區(H2)，淡水河二區(T2)及基隆河一區(K1)之交界處。工址主要 地層為台北盆地松山層，計分為六個次層，由粉土質黏土層與粉 土質細砂層交互組合而成，如圖 4-1-1及表 4-1-1，其中之第五次 層中夾有礫石。開挖面上之地層則多屬砂性土壤。另外，因工址 鄰近公館蟾蜍山，地下水位亦有高低之勢，約由工址南側之地表 下 4 公尺漸降至北側之 9.5 公尺。
圖4-1-1 公館站平面位置及鑽孔柱狀圖(亞新工程顧問股份有限公司，1995)
表 4-1-1 公館站簡化地層與地層參數一覽 (亞新工程顧問股份有限公司，1995)
層次
深度 m
土壤 分類
SPT N 值
γt
t/m3
c’
t/m2
φ’
deg.
Su
t/m2
6 0~6.5 CL/ML 4 1.90 0 30 2.0 5-1 6.5~10.0 SM 7 1.93 0 32 -- 5-2 10.0~13.5 SM/SP/SW 46 2.25 0 35 --
4 13.5~18.0 CL/ML 10 1.93 0 30 5.5 3 18.0~25.0 GM/ML/SM 17 1.99 0 34 -- 2 25.0~44.0 CL/ML 18 1.90 0 32 8.0
二 、 公 館 站 深 開 挖 工 程 概 要
公館站開挖施工係採明挖覆蓋工法，使用連續壁與內支撐設 施進行，如圖 4-1-2及圖 4-1-3所示。站體連續壁厚度 100 公分，
深度 32.5 公尺；H 型鋼內支撐為四層(一般斷面)及五層(潛盾工作 井及集水井區域)。另外，位於站體西側之聯合開發大樓，其三層 地下室之開挖深度約為 14 公尺，使用 33 公尺深 80 公分厚之連續 壁，亦採順打工法施工。有關公館站之擋土結構型式及施工時程 詳表 4-1-2；至於開挖支撐分區及各分區施工時程分別詳圖 4-1-4 及表 4-1-3。
圖 4-1-2 公館站一般斷面(分區 1、2、4) 施工剖面 (亞新工程顧問股份有限公司，1995)
圖 4-1-3 公館站潛盾工作井及集水井(分區 Z、3、5)施工剖面 (亞新工程顧問股份有限公司，1995)
表 4-1-2 公館站擋土結構型式及施工時程 (資料來源：亞新工程顧問股份有限公司，1995) 工區 擋土結
構型式
厚度 m
深度 m
開始施工日期 (年/月/日)
結束施工日期 (年/月/日) 站體 連續壁 1.0 31.5 81/03/29 82/08/18 通風井 X1 連續壁 1.0 31.5 81/10/25 81/11/10
出入口 A 主樁橫
版條 -- -- -- -- 出入口 B
通風井 X2 連續壁 0.6 15.0
17.5 81/04/16 82/03/29 出入口 C
通風井 Y 連續壁 0.6 15.0
17.5 81/05/20 81/11/10 出入口 D 主樁橫
版條 -- -- -- -- 聯合開挖
區 連續壁 0.8 34 84/07/25 --
6F
4F
5F
3F
圖4-1-4 公館站開挖分區
表 4-1-3 公館站站體分區開挖時程
82/11/09 82/11/26
82/09/04
82/11/24 82/11/30
82/11/24 83/01/23 2 第一層支
撐架設
82/11/15 82/12/07
82/11/15
82/12/01 82/12/16
82/12/01 83/02/07 3 第二階開
挖
82/12/17 82/12/24
82/12/17
83/01/02 83/01/09
83/01/02 83/03/22 4 第二層支
撐架設
82/12/24 82/12/31
82/12/24
83/01/10 83/01/12
83/01/10 83/04/06 5 第三階開
挖
83/01/04 83/01/08
83/01/04
83/02/03 83/04/10
83/02/03 83/04/12 6 第三層支
撐架設
83/01/09 83/01/22
83/01/11
83/04/07 83/04/14
83/04/11 83/04/14 7 第四階開
挖
83/01/31 83/02/03
83/02/23
83/06/02 83/06/10
83/05/27 83/06/10 8 第四層支
撐架設
83/02/02 83/02/04
83/02/26
83/06/11 83/06/20
83/06/04 83/06/20 9 第五階開
挖
83/02/17 83/02/23
83/03/12
83/08/03 83/08/15
83/06/30 83/07/03 10 第五層支
撐架設
83/02/24
83/03/01 無 無 83/10/01
83/10/25 無 83/07/04 83/07/19 11 第六階開
挖
83/03/03
83/03/05 無 無 83/11/26
83/11/30 無 83/07/16 83/10/03 12 底版施作 83/03/06
83/04/26
83/05/20
83/09/15 83/11/20
83/10/04 83/12/10 13 第五層支
撐拆除
83/04/26
83/05/05 無 無 83/12/25
83/12/28 無 83/07/04 83/09/01 14 第四層支
撐拆除
83/05/06 83/05/10
83/12/18
83/11/08 83/12/02
83/12/21 83/12/31 最終開挖
深度 19.75m 17.1m 17.1m 19.65m 17.3m 19m
三 、 公 館 站 鄰 產 保 護 工 法
依據工程圖說規定，公館站鄰近建物保護工程之主要標的物 為緊鄰站體西側之 3 至 6 層樓老舊建物，如圖 4-1-5所示之四處指 定保護建物。另由於工程圖說中並未說明建物保護工法，故整個 鄰產保護工程均係由施工承商自行評估設計與施工，惟仍須遵循 工程合約中所規定之建物保護規範。
建物保護準則主要係遵循捷運局所訂定之「土木工程設計規 範」內對於建物保護之規定：
(1) 建物總沉陷量不超過 25mm。
(2) 差異沉陷量若大於 15mm，其傾斜角須小於 1/500。
為了達到鄰產保護的目的，施工承商對於公館站鄰近建物之 保護工程係採用開挖區內地中壁，擬經由降低連續壁變位之方 式，減少對於鄰產衝擊，使之符合建物保護要求。地中壁之平面 配置如圖 4-1-5 所示，剖面如圖 4-1-6，係於工區開挖前，以二重 管高壓灌漿方式，施作於最終開挖面至最終開挖面下 3m。此地中 壁乃為 60cm 樁徑、50cm 樁距之改良灌漿體相連而成，各道地中 壁間距為 5m。改良樁體之強度要求為 20 kgf/cm2。
四 、 鄰 產 保 護 工 法 作 用 機 制 分 析
地中壁可以使用無筋連續壁構築，亦可採用地盤改良的方式 構築，如高壓噴射灌漿或深層攪拌工法。公館站鄰近建物之保護 工程所採用開挖區內地中壁，即是採用高壓噴射灌漿的方式構築 而成。
地中壁的力學作用機制係類似支撐構件，這種支撐在開挖之
SM
圖 4-1-6 公館站地中壁噴射改良樁施工剖面圖(詹榮鋒，1996)
前即已存在，隨著開挖的進行，提供抗壓強度，抵抗開挖區外之 側向土壓力，因此理論上，開挖後地中壁所在位置之擋土壁的變 形將受到抑制，擋土壁之側向位移減少，進而可減少開挖區外側 之地盤沉陷，降低對鄰產的影響，達到鄰產保護的功用。於公館
站，連續壁內傾度管監測管理值設定為50mm行動值(亞新工程顧
問股份有限公司，1995)。
地中壁提供的鄰產保護效果和地中壁的位置、斷面、間距、
構築地中壁之材料強度、勁度，及地中壁之品質有關。
依據施工記錄(詹榮鋒，1996)，公館站地中壁施工所採用之高 壓噴射灌漿施工數據如表 4-1-4；改良樁體之取樣檢驗共取五組鑽 心取樣試體，其試驗結果如表 4-1-5，顯示地中樑施工符合原設計 要求。
表 4-1-4 公館站地中樑工程高壓噴射樁之相關施工數據 (詹榮鋒，1996)
項 目 數 據 材料配比 w/c = 1.0 鑽桿迴轉數 10 ~ 12 rpm 鑽桿上昇速度 5 公分／16 秒
噴射壓力 180 ~ 200 kgf/cm2 水泥使用量 5 包／公尺 灌注時漿液溢出 微 量
灌注時環境變化 無
樁徑 直徑 60 公分
固結情形 良 好
抗壓強度 5 ~ 100 kgf/cm2
表 4-1-5 公館站地中樑鑽心取樣試體檢驗結果(詹榮鋒，1996) 區域 G1~G4 G5~G8 G9~G12 G13~G16 G17~G20 編號
項 目 #1 #2 #3 #4 #5 #6 #7 #8 #9 #10 取樣率（%） 99 97 91 98 96 99 94 98 94 96
平均取樣率（%） 98 94.5 97.5 96 95
單壓強度 272 236 302 128 41 75 39 49 63 67
（kgf/cm2） 221 202 423 257 38 66 55 86 45 122 平均單壓強度
（kgf/cm2） 237.75 277.5 55 57.25 74.25 設計要求強度
（kgf/cm2） 20 20 20 20 20
五 、 鄰 產 保 護 工 法 之 成 效 評 估
公館站之施工承商採用地中壁工法進行建物保護工程，其成 效評估將以建物保護之預期成效是否達成為主。
1. 評估準則──依據建物保護準則進行評估，包含 (1) 建物最大沉陷量是否小於 2.5 公分，
(2) 建物傾斜是否控制於 1/500 以內等兩項，以及 (3) 連續壁變位是否小於 8.5 公分（監測行動值），
並將直接以安裝於連續壁及建物之監測儀器觀測結果進行成 效評估。相關監測儀器裝設位置詳圖 4-1-5。
2. 監測資料整理──就目前蒐集獲得之連續壁內傾度管、地面型 沉陷點及建物沉陷點監測資料，再分別整理出公館站連續壁內 傾度管變位(表 4-1-6)，周遭地表及建物於連續壁完成後之等
沉陷分佈情形(圖 4-1-7)，站體開挖完成之等沉陷分佈情形(圖 4-1-8)，以及最終監測資料繪示之等沉陷分佈情形(圖 4-1-9)等 圖表，以作為鄰 產 保 護 成 效 評 估 檢 討 之 依 據。上述等沉陷 圖之繪製係使用電腦程式 Surfer (Golden Software, Inc., 2002) 並選用 Kriging Gridding Method 進行。
3. 成效評估
(1) 表 4-1-6顯示站體連續壁之變位僅 SID02 乙處於開挖完成 有超出 5 公分之現象，達 5.8 公分，餘均小於 5 公分。依 據詹榮鋒，1996 之記載，SID02 之所以有較大變位之原 因乃站體連續壁施工中曾於附近一處單元發生混凝土澆 灌中斷致生斷樁現象，而施工承商於站體開挖至第三階 (約深度 12 公尺)時，採取壁外補強灌漿，因灌漿壓力推 擠壁體所致。記錄顯示 SID02 當時之最大變位原為 10mm ， 受 灌 漿 影 響 遂 激 增 至 43.45mm ， 增 量 達 33.45mm。除此之外，站體連續壁之變位可謂符合預期目 標，惟是否為地中壁之效益，亦或工程應有行為之表現，
有進一步探討之必要。
為考量地中壁於站體開挖階段之效益，本研究整理 站體開挖階段之連續壁變位增量(即開挖完成階段之傾 度管變位量減去開挖前之傾度管變位量)如圖 4-1-10。比 較開挖深度 19.65 公尺區域之傾度管 SID08(最大增量 3cm)、SID10(最大增量 2.3cm)、SID11(最大增量 1.8cm)、
及 SID13(最大增量 1.4cm)，顯示地中壁之效益不甚明 顯 ； 如 再 比 較 SID13 與 SID09( 最 大 增 量 1.8cm) 及 SID12(最大增量 1.4cm)，亦顯示位地中壁改良區內之
SID09 及 SID12 變位量相近於位改良區外之 SID13，表
(82/10/13)
14.1 mm
(82/11/24)
20.1 mm (83/10/14)
35.3 mm
(85/6/18) 5 SID11 13.0 mm
(82/07/27)
16.0 mm (83/12/7)
7.7 mm
(85/8/30) 3 SID12 9.9 mm
(82/11/12)
11.8 mm (83/8/19)
13.7 mm
(85/6/11) 4 SID13 18.0 mm
(82/11/12)
14.7 mm (83/10/13)
20.2 mm
(85/6/11) 5
SM
SM
SM
6 F 4 F
5 F
3 F
S I D 1 0 S I D 0 9
S I D 1 3 S I D 1 2
S I D 0 8
S I D 1 1 S I D 0 2
S I D 0 1
(a) 連續壁內傾度管位置
0
10
20
30
40
50
-2 0 2 4 6
開挖階段變位增量 (cm)
深度 (m)
SID02 SID09 SID12
0
10
20
30
40
50
-2 0 2 4 6
開挖階段變位增量 (cm)
深度 (m)
SID01 SID08 SID10 SID11 SID13
(b) 開挖深度 16.6m 區域 (c) 開挖深度 19.65m 區域
圖 4-1-10 公館站開挖階段連續壁變位增量
(2) 圖 4-1-7顯示連續壁施工對周遭環境存在些許影響，約略 是越靠近連續壁槽溝邊之影響值越大，推估連續壁邊之 最大地表沉陷量約在 2.6 公分，為 31.5 公尺槽溝深之 0.082%，如圖 4-1-11 所示，而影響範圍推估可達 1.4 倍 之連續壁槽溝深。另就圖 4-1-7 而言，連續壁施工對站體 東側(圖之下方)之影響遠小於西側(圖之上方)，其原因並 無記載，推測或因建物均集中站體西側且多屬老舊建 築，致地面超載較大，影響槽溝開挖之側壓所使然。由 於建物離連續壁邊尚有一段距離(最近者約 7 公尺)，故其 施工影響量約在 1 公分以下，惟就建物保護之觀點而言，
此一數值已然佔去 2.5 公分之 40%，亦即爾後之站體開挖 構築，必須保護建物勿使產生過大之沉陷。
0 0.0001 0.0002 0.0003 0.0004 0.0005 0.0006 0.0007 0.0008 0.0009
0 0.5 1 1.5
沉陷點與連續壁距離／連續壁深度
沉陷量／連續壁深度
圖 4-1-11 公館站連續壁施工引致地表沉陷統計圖
(3) 依據圖 4-1-8及圖 4-1-9 之建物沉陷情形而言，大部份建 物仍能符合建物保護規範之要求，僅有一處指定保護建 物（位站體西側、出入口 A 南側，汀州路 762 巷北側）
超過 2.5 公分沉陷量規範值，其開挖完成階段之最大沉陷 約在 7 公分，最終監測值則達 9 公分。審視建物發生最 大沉陷之處乃靠近連續壁傾度管 SID02，故明顯係受連 續壁斷樁及壁背補強灌漿之影響所致。另就建物傾斜角 而言，此沉陷過大建物之傾角已有明顯超過 1/500 規範值 之情形，至於其他建物則仍符合須小於 1/500 之規範要 求。
(4) 公館站建物保護使用地中壁工法，係欲借助限制連續壁 變位以達到降低建物影響之目的。此工法因係於工址內 施工故能由施工承商全然掌控而不受其它外力干擾，屬 較佳之選擇，惟就公館站監測結果而言，或因地中樑改 良深度過小，亦或地層因素影響，其抑制連續壁變位之 成效不甚明顯。另外，因地中壁工法須於連續壁完成後 施工，故對於連續壁槽溝開挖階段之建物影響並無功
(4) 公館站建物保護使用地中壁工法，係欲借助限制連續壁 變位以達到降低建物影響之目的。此工法因係於工址內 施工故能由施工承商全然掌控而不受其它外力干擾，屬 較佳之選擇，惟就公館站監測結果而言，或因地中樑改 良深度過小，亦或地層因素影響，其抑制連續壁變位之 成效不甚明顯。另外，因地中壁工法須於連續壁完成後 施工，故對於連續壁槽溝開挖階段之建物影響並無功