第四章 捷運車站深開挖鄰產保護案例探討
第二節 捷運新店線台電大樓站
台北捷運新店線台電大樓站(G09)工程屬 CH221 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,施工承商為青木/新亞建設公司共同承攬。本節內容亦一併 包含緊接台電大樓站之明挖覆蓋隧道工程。
一 、 台 電 大 樓 站 基 地 位 置 與 地 層 概 況
台電大樓站係位於台北市羅斯福路三段,約介師大路至辛亥 路間,如圖 4-2-1,站體全長約 250 公尺、寬約 20 公尺、開挖深 度約 18 公尺(一般斷面)及 20.67 公尺(潛盾工作井);明挖覆蓋隧道 則接續台電大樓站之南端,約介辛亥路至羅斯福路三段 325 號大 世紀戲院間,如圖 4-2-1,全長約 420 公尺、寬約 20 公尺、開挖 深度約 18.5 公尺。
台電大樓站及明挖覆蓋隧道工址約位於台北市區工程地質分 區所標示之淡水河二區(T2),為典型之松山層,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,如表 4-2-1 及表 4-2-2。另外,地下水位於台電大樓站約位地表下 5 至 9 公尺;明 挖覆蓋隧道則介地表下 6 至 8 公尺間。
圖 4-2-1 台電大樓站及明挖覆蓋隧道位置圖
表 4-2-1 台電大樓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 0~7.0 CL/ML 4 1.92 0 30 2.0 5 7.0~17.5 SM 14 2.06 0 33 -- 4 17.5~20.5 CL/ML 11 1.96 0 30 5.6 3 20.5~30.5 SM 18 2.03 0 34 -- 2 30.5~34.5 ML 19 2.04 0 32 10.2
表 4-2-2 明挖覆蓋隧道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 0~9.0 CL/ML 4 1.92 0 30 2.0 5 9.0~16.5 SM 13 2.02 0 32 -- 4 16.5~19.5 CL/ML 10 1.95 0 30 5.6 3 19.5~29.5 SM 16 2.01 0 34 -- 2 29.5~32.5 ML 24 2.02 0 32 10.2
二 、 台 電 大 樓 站 深 開 挖 工 程 概 要
台電大樓站及明挖覆蓋隧道之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 4-2-2至圖 4-2-4所示。擋土 連續壁厚度 100 公分,深度 32.5 或 33.5 公尺(站體)及 34 公尺
(隧道);H 型鋼內支撐均為四層。相關之擋土結構型式及施工時
程詳表 4-2-3;至於開挖支撐分區及各分區施工時程分別詳圖
4-2-5、圖 4-2-6及表 4-2-4、表 4-2-5。
表 4-2-3 台電大樓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
開始日期 (年/月/日)
結束日期 (年/月/日) 站體 連續壁 1.0 33.5/32.5 81/05/09 82/07/30 出入口 A 連續壁 0.6 16.5 82/02/18 82/03/09
鋼版樁 YSP III 18 83/12/22 83/12/28 出入口 B 鋼版樁 YSP III 18 -- --
出入口 C 連續壁 1.0 31.5 82/08/25 82/09/05 出入口 D1 連續壁 0.6 19.5 82/06/20 82/06/23
鋼版樁 YSP III 18 -- --
出入口 D2 連續壁 0.6 12.5 82/07/03 82/07/10 通風井 X 鋼版樁 YSP III 18 -- --
通風井 Y 連續壁 1.0 33.5 81/10/23 82/01/11 明挖覆蓋隧道 連續壁 1.0 34 81/05/09 82/07/30
圖 4-2-2 台電大樓站施工剖面 (分區 BL2) (亞新工程顧問股份有限公司,1995)
圖 4-2-3 台電大樓站施工剖面 (分區 BL10) (亞新工程顧問股份有限公司,1995)
圖 4-2-4 明挖覆蓋隧道施工剖面 (分區 B03) (亞新工程顧問股份有限公司,1995)
圖4-2-5 台電大樓站開挖分區
圖4-2-6 明挖覆蓋隧道開挖分區
表 4-2-4 台電大樓站分區開挖時程 (亞新工程顧問股份有限公司,1995)
施工 施工 施工起 迄日期 (年/月/ 日)
順序 項目 BL1 區 BL2 區 BL3 區 BL4 區 BL5 區 BL6 區 BL7 區
1 第一階開挖 82/10/23 82/11/14
82/10/20
82/12/22 82/12/30
82/12/22 82/12/30
2 第一層支撐
架設
82/11/15 82/11/19
82/10/22
83/01/13 83/01/18
83/01/13 83/01/18 3 第二階開挖 82/11/26
82/11/28
82/11/06
83/01/16 83/01/18
83/01/26 83/01/31
4 第二層支撐
架設
82/11/29 82/12/08
82/11/10
83/01/18 83/01/27
83/01/28 83/02/01 5 第三階開挖 82/12/12
82/12/13
82/11/16
83/02/04 83/02/23
83/02/04 83/02/23
6 第三層支撐
架設
82/12/14 82/12/20
82/11/20
83/02/23 83/03/02
83/02/23 83/03/02 7 第四階開挖 83/01/02
83/01/04
82/11/29
83/03/03 83/03/05
83/03/03 83/03/05
8 第四層支撐
架設
83/01/02 83/01/10
82/12/03
83/03/05 83/03/10
83/03/05 83/03/10 9 第五階開挖 83/01/10
83/01/15
83/01/10
83/03/13 83/03/16
83/03/13 83/03/16
10 底版施作 --
83/04/07 -- 83/04/22
-- 83/05/02 11 第四層支撐
拆除
83/04/13 83/04/16
83/02/17
83/05/25 83/05/28
83/05/25 83/05/28 12 第一階段
內牆施作
-- 83/06/25
-- 83/08/27
-- 83/08/20 13 第一層回撐
架設
83/08/01 83/08/04
83/06/20
83/09/05 83/09/12
83/10/11 83/10/15 14 第三層支撐
拆除
83/08/05 83/09/16
83/07/22
83/09/13 83/09/16
83/10/15 83/10/22 15 內牆與月台
樓版施作
-- 83/11/01
-- 83/11/19
-- 83/12/16 16 第二層回撐
架設 -- -- -- 83/09/05
83/09/07
83/10/28 83/10/30
83/11/25 83/12/02 -- 17 第一層回撐
拆除
83/12/16 83/12/20
83/10/24
83/12/16 83/12/19
84/01/13 84/01/13 18 第二層支撐
拆除
83/11/17
83/11/22 -- 83/08/16
83/12/03 83/12/05
84/01/02 84/01/05 19 第二階段
內牆施作
-- 84/01/07
-- 84/01/07
-- 84/03/02
20 頂版施作 --
84/03/31 -- 84/04/27
-- 84/04/14 21 第二層回撐
拆除 -- -- -- 84/03/22
84/03/22
84/04/22 84/04/27
84/05/20 84/05/23 -- 22 第一層支撐
拆除
84/03/15 84/03/19
84/02/15
84/04/12 84/04/16
84/05/06 84/05/17 最終開挖深
度 18.37m 18.37m 18.37m 18.31m 18.25m 18.21m 18.14m
表 4-2-4 台電大樓站分區開挖時程(續)
83/01/10
82/02/30 82/09/14
2 第一層支撐
架設
83/01/11 83/01/24
83/01/11
82/09/13 82/09/21 3 第二階開挖 83/01/26
83/01/31
83/01/26 82/09/29
4 第二層支撐
架設
83/01/28 83/02/01
83/01/28
82/09/30 82/10/04 5 第三階開挖 83/02/24
83/02/28
83/02/24 82/10/12
6 第三層支撐
架設
83/02/28 83/03/05
83/02/28
82/10/13 82/10/18 7 第四階開挖 83/03/07
83/03/13
83/03/07 82/10/23
8 第四層支撐
架設
83/03/13 83/03/17
83/03/13
82/10/24 82/11/01 9 第五階開挖 83/03/21
83/03/25
83/03/21 82/11/07
10 底版施作 --
83/05/23 --
82/11/08 82/11/11 11 第四層支撐
拆除
83/05/29 83/06/01
83/05/24 83/08/04
--
82/12/23 13 第一層回撐
架設
83/09/21 83/09/27
83/08/30
82/12/27 82/12/30 14 第三層支撐
拆除
83/10/15 83/10/22
83/09/06
82/12/31 83/01/31 15 內牆與月台
樓版施作
-- 84/01/20
--
83/07/21 16 第二層回撐
架設 -- -- -- -- 第一層回撐架設及
第三層支撐拆除
83/10/30 83/11/07 17 第一層回撐
拆除
84/03/03 84/03/18
83/12/29 83/12/27 18 第二層支撐
拆除
84/02/08 84/02/10
83/12/23
84/01/17 84/01/20 19 第二階段
內牆施作
-- 84/03/17
-- 84/03/16
20 頂版施作 --
84/04/26 --
84/03/21 84/03/24 21 第二層回撐
拆除 -- -- -- -- 頂版施作 --
84/04/20 22 第一層支撐
拆除
84/05/06 84/05/17
84/03/29
84/05/11 84/05/14 最終開挖深
度 18.07m 18.07m 18.07m 18.07m 最終開挖深度 20.67m
表 4-2-5 明挖覆蓋隧道分區開挖時程 (亞新工程顧問股份有限公司,1995)
施工 施工 施工起 迄日期 (年/月/ 日)
順序 項目 B02 區 B03 區 B04 區 B05 區 B06 區 B07 區 B08 區
1 第一階開挖 82/01/29 82/02/14
82/01/29
82/07/29 82/07/29
82/08/16 82/08/17
2 第一層支撐
架設
82/02/17 82/02/21
82/02/17
82/08/03 82/08/10
82/08/18 82/08/29 3 第二階開挖 82/03/20
82/03/21
82/03/20
82/08/17 82/08/18
82/08/31 82/09/02
4 第二層支撐
架設
82/03/26 82/03/29
82/03/26
82/08/20 82/08/28
82/09/04 82/09/11 5 第三階開挖 82/04/07
82/04/11
82/04/07
82/09/03 82/09/04
82/09/14 82/09/15
6 第三層支撐
架設
82/04/14 82/04/17
82/04/14
82/09/05 82/09/15
82/09/16 82/09/25 7 第四階開挖 82/04/24
82/04/25
82/04/24
82/09/25 82/09/27
82/11/10 82/11/12
8 第四層支撐
架設
82/05/01 82/05/03
82/05/01
82/09/28 82/10/01
82/11/13 82/11/15 9 第五階開挖 82/05/07
82/05/10
82/09/09
82/10/03 82/10/10
82/11/17 82/11/26
10 底版施作 --
82/05/29 -- 82/12/28
-- 83/01/17
11 第四層支撐
拆除
82/06/07 82/06/10
82/11/29
83/02/16 83/02/23
83/02/16 83/02/23
12 第一階段內 83/04/22
-- 83/05/02 13
83/08/18 83/08/20
83/09/30 83/10/04
14 頂版施作 ? -- 83/09/12
-- 83/10/20
15 第二層支撐
84/02/07 84/02/11
84/03/14 84/03/16
16 第一層支撐
84/06/13 84/06/17
84/06/06 84/06/22 最終開挖深
度 19.17m 19.11m 19.52m 18.94m 18.84m 18.74m 18.66m
表 4-2-5 明挖覆蓋隧道分區開挖時程(續)
(亞新工程顧問股份有限公司,1995)
施工 施工 施工起 迄日期 (年/月/ 日)
順序 項目 B09 區 B10 區 B11 區 B12 區 B13 區 B14 區 B15 區
1 第一階開挖 82/10/04 82/10/07
82/10/13
82/11/11 82/11/12
82/11/13 82/11/14
2 第一層支撐
架設
82/10/08 82/10/14
82/10/16
82/11/13 82/11/30
82/11/15 82/12/05 3 第二階開挖 82/10/17
82/10/19
82/11/03
82/12/03 82/12/20
82/12/03 82/12/20
4 第二層支撐
架設
82/10/20 82/10/26
82/11/10
82/12/09 82/12/21
82/12/09 82/12/21 5 第三階開挖 82/11/12
82/11/14
82/11/27
82/12/26 82/12/28
82/12/29 83/01/06
6 第三層支撐
架設
82/11/15 82/11/18
82/11/30
82/12/29 83/01/06
83/01/06 83/01/13 7 第四階開挖 82/11/20
82/11/24
82/12/10
83/01/15 83/01/27
83/01/15 83/01/27
8 第四層支撐
架設
82/11/25 82/11/28
82/12/17
83/01/20 83/01/28
83/01/20 83/01/28 9 第五階開挖 82/11/30
82/12/05
82/12/22
83/01/29 83/02/01
83/02/24 83/02/28
10 底版施作 --
83/01/28 -- 83/03/31
-- 83/04/19
11 第四層支撐
拆除
83/02/16 83/02/23
83/02/16
83/04/08 83/04/11
83/04/23 83/04/27
12 第一階段內
牆施作
-- 83/06/06
-- 83/07/25
-- 83/07/30 13
第一層回撐 架設及第三 層支撐拆除
83/11/02 83/11/04
83/12/13
83/11/21 83/11/24
83/10/17 83/10/20
14 頂版施作 --
83/11/30 -- 84/01/19
-- 83/12/09
15 第二層支撐
拆除
84/01/21 84/01/23
84/02/13
84/02/21 84/02/24
84/05/13 84/05/16
16 第一層支撐
拆除
84/06/22 84/06/25
84/06/27
84/06/27 84/06/30
84/06/27 84/06/30 最終開挖深
度 18.57m 18.5m 18.43m 18.31m 18.13m 17.98m 17.88m
表 4-2-5 明挖覆蓋隧道分區開挖時程(續)
(亞新工程顧問股份有限公司,1995)
施工 施工 施工起迄 日期 (年 /月/日) 施工 施工起迄日期
順序 項目 B16 區 B17 區 B18 區 項目 B20 區
1 第一階開挖 82/11/15 82/11/21
82/11/15 82/11/21
82/11/23
82/12/08 第一階開挖 82/10/20 82/10/21
2 第一層支撐
架設
82/11/22 82/12/12
82/11/22
82/10/22 82/11/01 3 第二階開挖 82/12/21
82/12/24
82/12/31 83/01/02
83/01/03
83/01/08 第二階開挖 82/11/06 82/11/09
4 第二層支撐
架設
82/12/25 82/12/30
83/01/03
82/11/10 82/11/15 5 第三階開挖 82/12/29
83/01/06
83/01/16 83/01/19
83/01/19
83/01/20 第三階開挖 82/11/16 82/11/24
6 第三層支撐
架設
83/01/06 83/01/13
83/01/19
82/11/20 82/11/26 7 第四階開挖 83/01/15
83/01/27
83/02/17 83/02/20
83/02/17
83/02/20 第四階開挖 82/11/29 82/12/02
8 第四層支撐
架設
83/01/20 83/01/28
83/03/06
82/12/03 82/12/12 9 第五階開挖 83/03/02
83/03/18
83/03/16 83/03/26
83/03/16
83/03/26 第五階開挖 83/01/10 83/01/15
10 底版施作 --
83/04/30 -- 83/05/13
--
83/04/28 底版施作 --
83/02/07
11 第四層支撐
拆除
83/05/16 83/05/23
83/05/16
83/02/17 83/02/20
12 第一階段內
牆施作
-- 83/07/13
-- 83/06/08 13
第一層回撐 架設及第三 層支撐拆除
83/11/18 83/11/19
83/08/27
83/06/20 83/06/27
14 頂版施作 --
83/12/29 --
83/07/22 83/07/23
15 第二層支撐
拆除
84/05/25 84/05/29
84/06/21 83/09/10
16 第一層支撐
拆除
84/07/15 84/07/18
84/07/22
83/10/24 83/10/29
17 第二層支撐
拆除 ?
18 第二階段內
牆施作
-- 83/12/19
19 頂版施作 --
84/02/09
20 第一層支撐
拆除
84/02/15 84/02/21 最終開挖深
度 17.81m 17.77m 17.76m 最終開挖深
度 18.42m
三 、 台 電 大 樓 站 鄰 產 保 護 工 法
圖 4-2-7 為細部設計顧問所設計之台電大樓站指定保護建物
平面位置;圖 4-2-8則為施工承商所實際施工之位置圖。建物保護 採用擠壓灌漿工法,係由地面埋設灌漿管於建物下方,埋設角度 約與鉛垂線夾角 12~28 度,間距 2 公尺左右,再按表 4-2-6所示之 灌漿配比,由下而上方式將灌漿材料施灌至地層中,藉以頂起或 增加地層密度,以減少建物後續之沉陷。其中,細部設計顧問所 設計之部份乃於工區施工前進行;其餘則於施工中俟建物沉陷超 過 15 公厘或 20 公厘時進行。(亞新工程顧問股份有限公司,1995)
建物保護準則主要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。
表 4-2-6 台電大樓站建物保護擠壓灌漿配比
(亞新工程顧問股份有限公司,1995)
材料 規格 每立方公尺灌漿材料內之重量 礫石 2.0 ~ 10.0 mm 320 kg
沉泥+砂 小於 2.0 mm 1040 kg
水泥 標準波特蘭水泥 160 kg
水 426 kg
圖4-2-7 台電大樓站細部設計顧問設計之指定保護建物擠壓灌漿位置圖 (亞新工程顧問股份有限公司,1995)
圖4-2-8 台電大樓站建物保護擠壓灌漿實際施工位置圖 (亞新工程顧問股份有限公司,1995)
四 、 鄰 產 保 護 工 法 作 用 機 制 分 析
依據細部設計顧問之設計報告,其採用擠壓灌漿主要考量在 建物緊鄰工區,尤其是出入口附近建物,並藉由擠壓灌漿形成建 物托底(underpinning of the building),如圖 4-2-9所示例。
理論上而言,建物基礎托底對防止建物沉陷之效果甚佳,惟 實務上使用擠壓灌漿方式施工,是否確能形成支承樁體托住建物 基礎,極易受施工技術良窳之影響。
圖 4-2-9 台電大樓站出入口 A 建物保護擠壓灌漿剖面分析例
(Electrowatt Engineering Services et al., 1989)
五、鄰產保護工法之成效評估
台電大樓站採用擠壓灌漿工法進行建物托底方式之保護工 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,以及(2)建物傾斜是否控制於 1/500 以內等兩項,並將直接以安裝於建物上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 4-2-10。
2. 監測資料整理──就目前蒐集獲得之建物沉陷點監測資料繪 製站體開挖完成之建物等沉陷分佈情形如圖 4-2-11,最終監測 資料之建物等沉陷分佈情形如圖 4-2-12,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) 連續壁施工對周遭環境之影響程度因無監測資料可資檢 討,故無從得知。
(2) 依據圖 4-2-11及圖 4-2-12之建物沉陷情形而言,於開挖 完成後之大部份建物仍能符合建物保護規範之要求,僅 有站體兩處、隧道段三處建物有超過規範值之現象;但 至最終監測結束時(即站體及隧道完成),則增至站體 12 處、隧道段 14 處建物有超過規範值之現象,最大沉陷有 超過 13 公分之現象,如就建物傾斜角而言,亦已明顯超 過 1/500 規範值之情形。
(3) 對於施作建物保護擠壓灌漿之處,沉陷量並未較未施作 者小,顯示建物保護無法有效減少施工影響性。
圖4-2-10 台電大樓站建物監測儀器位置圖(亞新工程顧問股份有限公司,1995)
【註】SID為連續壁內傾度管;SB為建物沉陷點;SM為地表沉陷點。
圖4-2-10 台電大樓站建物監測儀器位置圖(續)(亞新工程顧問股份有限公司,1995)
【註】SID為連續壁內傾度管;SB為建物沉陷點;SM為地表沉陷點。
圖4-2-10 台電大樓站建物監測儀器位置圖(續)(亞新工程顧問股份有限公司,1995)
【註】SID為連續壁內傾度管;SB為建物沉陷點;SM為地表沉陷點。
【註】建物沉陷點監測日期為83年3月。沉陷單位為cm。 圖4-2-11 台電大樓站站體開挖完成後建物等沉陷分佈
【註】建物沉陷點監測日期為85年9月。沉陷單位為cm。 圖4-2-12 台電大樓站建物沉陷點最終觀測值繪製之建物等沉陷分佈