擠壓砂樁改良場址試驗結果說明

在擠壓砂樁改良場址所進行之震波探測，其項目包含表面波震測 與跨孔震測，將由擠壓砂樁改良完成後兩星期施作。表面波震測測線 佈設分成改良A區過樁與樁間(如圖3. 14)以及改良B區過群樁與未改 良區域(如圖3. 15)，於結果分析中，將由(1)時間空間域資料(2)能量 振幅譜與頻散曲線圖(3)剪力波速反算結果。分別討論表面波震測之 結果，並以之與跨孔震測所得之剪力波速剖面進行比較。詳細試驗結 果如下所示。

1.表面波速測試結果

在改良區A中，經測試表面波震測結果採用近站支距 8m之資料 表面波測線L1(通過改良樁體)與測線L2(通過改良樁間)之時間-空間 域資料分別如圖4. 21-a及圖4. 21-b所示，由兩者比較可發現L1 之歷 時資料雜訊較多且回波現象明顯，L1 測線表面波主能量帶在 0.075 至0.3 秒間，L2 測線表面波能量帶則落在 0.05 至 0.325 秒間，因此可 以推測L1 測線波傳速度將大於L2 測線。之後將所得時間-空間域資料 進行頻率-波數轉換，各頻率能量最大處為頻散曲線的位置，其結果 如圖4. 22，圖中標記處為基態頻散曲線，L1 測線圖4. 22-a，其頻率

89

範圍在5~22Hz，且相位速度在 100~140m/s之間；L2 測線如圖 4. 22-b， 頻率範圍較L1 窄在 4~12Hz之間，相位速度則在 72~78m/s之間，較 L1 為低。

a) b)

圖4. 21 擠壓砂樁改良後表面波震測 L1 及 L2 測線 t-x 域波場資料

90

a) b)

圖4. 22 擠壓砂樁改良後表面波震測 L1 及 L2 測線 f-v 域波場資料與 頻散曲線

改良區域B 是高密度改良砂樁組成之群樁，佈線考量探測深度，

L4 測線佈設 24 個受波器間距 0.5m，構成展距 11.5m 的測線，但其中 只有12 個受波器位於改良群樁上，在距改良群樁 5m 處未改良區域 佈設另一測線L5 做為背景值。經測試，表面波震測測試結果採用近 站支距5m。

圖4

) . 23 為L4 及L5 測線時間-空間域波場資料，其中可以觀察到兩者 表面波主能量帶都在0.1 至 0.2 秒間，但在圖 4. 23-a第9 個(Trace=9 受波器至第24 個(Trace=24)受波器之震波資料有明顯反射波現象(橢 圓框線中)，表示波傳過程中遭遇改良樁體產生反射現象。將得到之

91

92

.

L1 低。

時間-空間域波場資料透過頻率-波數轉換後得到f-v域波場資料如圖4 24，圖中標記處為基態頻散曲線的位置，圖4. 24-a為L1 測線的頻散 曲線，頻率在 6~22Hz，相位速度則在 100~135m/s間；L2 測線之頻散 曲線頻率較L1 窄在 3~8Hz之間，相位速度則在 60~70m/s，較

a) b)

圖4. 23 擠壓砂樁改良後表面波震測 L4 及 L5 測線時間-空間域波 場資料

a) b)

圖4. 24 擠壓砂樁改良後表面波震測 L4 及 L5 測線 f-v 域波場資料與 頻散曲線

圖4. 25為擠壓砂樁改良後 3 個月再改良A區施作表面波震測之時間-空間域波場資料，L1 測線表面波主能量帶在 0.075 至 0.3 秒間，與先 前施做結果類似，L2 測線表面波能量帶在 0.05 至 0.3 秒間，波傳時 間比先前施做結果(圖4. 21-b)快，顯示波傳速度有所提升。將所得時 間-空間域波場資料透過頻率-波數轉換，其結果如圖 4. 26，其中可以 觀察到L1 測線與先前施測結果(圖 4. 22-a)相似，相位速度都在

100~140m/s之間。L2 在經過 3 個月的時間後，頻散曲線提升至 105 至145m/s之間，與L1 測線相當，顯示在經過一段時間後，波傳速度

93

已提升與過樁結果類似，推測其原因主要是因為該地層中之黏土層，

於砂樁施作過程中孔隙水壓受到激發造成強度弱化，當一段時間孔隙 水壓消散後，強度變有所回升。

圖4. 25 擠壓砂樁改良後 3 個月表面波震測 L1 及 L2 測線 t-x 域波場 資料

94

a) b)

圖4. 26 擠壓砂樁改良後 3 個月表面波震測 L1 及 L2 測線 f-v 域波場 資料與頻散曲線

將以上所得之頻散曲線進行反算分析如圖4. 27。圖 4. 27中未經 過樁體之L2 及L5 測線剪力波速明顯偏低，在深度 10m內波速約在 50~75m/s，過樁L1 測線與其經 3 個月後施做結果相同，深度 10m內 波速在100~150m/s，L2 測線於 3 個月後施做結果與L1 相似，深度 10m內之波速同樣是在 100~150m。其中L4 測線雖然僅一部分受波器 佈於改良群樁，但其剪力波波速仍為6 條測線中表現最佳，波速在 100~180m/s間。

95

圖4. 27 擠壓砂樁改良各表面波測線反算結果

2.跨孔震測結果

圖4. 28-a為R10-R09 震波歷時圖，圖 4. 28-b為R10-R05 震波歷時，剪 力波初達時間明顯。圖4. 29為改良後FA2-R5 與FA2-R10 震波歷時 圖，將剪力波初達時間分析後繪製於圖4. 30，由圖中可觀察到改良 前後差異性不是十分明顯，其原因為波傳經過改良砂樁與周圍受震動 弱化土壤所致。

96

a) b)

圖4. 28 擠壓砂樁改良前跨孔震測震波歷時

97

圖4. 29 擠壓砂樁改良後跨孔震測震波歷時

98

圖 4. 30 擠壓砂樁跨孔震測剪力波波速剖面

3.綜合比較結果

將表面波震測所得之頻散曲線透過頻率轉換至波長可得圖4.

31，考慮最小波長5m的情況，比較L1 與L2 測線結果反應出表面波

震測在間距6m的場址可區分出差異性，相較於高壓噴射灌漿改良場 址之實驗配置，顯示當改良柱體間距大於最小波長時，表面波震測取 樣空間將無法代表場址剪力波速之綜合表現。

99

圖4. 31 擠壓砂樁改良場址表面波震測相位速度-波長比較

將擠壓砂樁改良場址施做震波探測結果整理於圖4. 32，圖中可 看到表面波震測之結果與改良前跨孔震測類似，L2 測線(樁間)與L5 測線(群樁改良區旁)於改良後的量測結果顯示較過樁體的L1 以及過 群樁之L4 為低，由此顯示，於此低改良率的場址中，其樁距已超過 表面波震測的取樣空間。在經3 個月時間後L1、L2 表面波波速結果 與原L1 結果相似，研判是擠壓砂樁在施作過程中震動激發了黏土層 中的超額孔隙水壓使得黏土軟化，使得剪力波速下降，L1 測線因位 於擠壓砂樁上，孔隙水壓消散速度佳，使得土壤強度回升。改良A區 中擠壓砂樁樁徑為0.7m，改良後施做跨孔震測結果無明顯增加，顯 示擠壓砂樁施作後周圍土壤弱化使得剪力波速於改良前後差異不明 顯。

100

圖4. 32 擠壓砂樁震波探測結果

101