施灌機制分類

3.1.2 滲水可能原因分析施

連絡通道試水產生滲水情形之可能原因，大致可分為以下幾點，

敘述如下：

一、 環片或沉陷變形

潛盾鑽掘環片組立後或沉箱工作井開挖後因土壓關係產生些微變 形，造成環片(沉箱)與改良體間出現微小間隙，間隙延伸至地盤改良區 外，形成滲水路徑。

二、 偏樁造成間隙

灌漿時由於地面管線甚多無法依據原配樁位置施灌，故往往有甚 多斜樁產生，由於斜樁定位不易或是施工人員量測誤差而影響改良樁 施作品質，因此造成 JSG 高壓噴射灌漿施作時產生間隙，影響樁體成 型效果，導致水路發生。

三、 土中異物，影響樁體成型效果

地盤改良範圍內有浮木等異物存在，可能影響樁體成型效果，導 致水路發生。

充填空隙以固結土壤，達到提昇土壤強度與止水性，降低土壤壓縮性 之目的。因此僅適用於砂土層（粘土成分含量10-15%以下）或礫石層 等滲透性較高之地層，使用之灌漿材料則多為溶液型之水玻璃系材料 或是可滲入粗粒砂土或礫石之懸濁型材料，如超微粒水泥、皂土等。

但由於乾淨之砂土與礫石並不常見，少許之細粒土壤，即易使漿液無 法順暢滲入土壤顆粒間孔隙，故純粹之滲透灌漿並不常用於國內改良 案例，而是多以脈狀（劈裂）灌漿或複合灌漿方法進行低壓灌漿改良 作業。

地層鑽孔，並以壓縮空氣和壓力水沖洗地層內之淤泥或泥砂 後，

再灌注水泥漿，強制置換現地之軟弱土壤，為改善水泥之工程性質，

水泥灌漿液中常摻入具有擴散、減水、膨脹和緩凝等功能的添加劑大 多用於壩基、隧道、橋墩、堤防護岸和路基等之空洞回填，以及岩盤 裂縫之灌注。

二、 脈狀（劈裂）注入式灌漿(Fracturing Grouting)

脈狀注入式灌漿同樣採低壓力（約 20kg/cm²）方式灌漿，其工法 較適用於滲透性較低之粉土質砂土或粘性土壤，其改良原理係利用漿 液注入之壓力對土壤造成之水力劈裂作用壓密擠實土壤，並藉漿液填 充於土壤中水力劈裂裂隙所形成之樹根狀漿脈結構以強化固結土壤。

脈狀注入式灌漿使用之灌漿材料為膠凝時間短、純膠體強度大之懸濁 型材料。由於此種灌漿方式對漿脈結構之發展不易控制，因此採用脈 狀注入式灌漿時，注入點之配置、注入量、漿液膠凝時間以及漿液逸 流之控制，需事先依地層與環境條件、灌漿目標、灌漿機具與灌漿材 料等周詳規畫，否則灌漿成效將難以掌握。

一般而言，脈狀注入式灌漿對地層之強化過程可分為壓實和隆起

兩階段，由於地層中土壤之初始應力分布是垂直應力大於水平應力，

故在灌漿初期，漿脈之形成主要往垂直方向發展，對土壤產生水平向 之擠壓，增加土壤之水平應力，若繼續灌漿，隨著水平應力增加，逐 漸逼近垂直應力，漿脈在水平方向與垂直方向之發展亦將漸趨相同，

此時注入之漿液便開始對地表產生隆起現象，工程上即常利用此種灌 漿隆起效應做為建築物之傾斜扶正工法。因此，若灌漿之目的並非在 頂昇扶正傾斜之建築物，則灌漿作業至此即可停止。再繼續灌漿，明 顯之隆起現象便會產生，此時須應對地下設施或建築物之隆起進行定 期監測，以提供灌漿程序與灌漿參數等調整之依據，期始建物頂起作 業能在嚴密之監控下進行，避免對地下設施或建築物造成二次傷害。

三、 複合灌漿(Combination Grouting)

一般於土壤中進行灌漿時，漿液首先係沿層界或夾層灌入，充填 至某種程度，形成灌漿工程上之均勻地層後，後續注入之漿液才會對 地層產生滲透作用。因此，最新之灌漿原理係先使用懸濁型漿液以脈 狀（劈裂）灌漿（先行灌漿）填充層界或夾層，或藉灌漿壓力或注入 漿液之體積對具有壓縮性之土層施以強制壓密，形成灌漿工程上之均 勻地層後，再以溶液型漿液進行滲透灌漿（二次灌漿），此即一般所 稱之複合灌漿。

一般工程上所稱之「藥液灌漿工法」或「化學灌漿工法」，其漿 液之注入方式即採前述滲透注入、脈狀(劈裂) 注入、複合灌漿等三種 低壓注漿方式。

四、擠壓灌漿(Compaction Grouting)

擠壓灌漿之原理係將碎石、砂及水泥所拌合成之低坍度（一般控

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充孔隙，並壓密擠實土壤，以減少後續施工之沉陷，或借局部地表隆 起將已傾斜的建築扶正。通常使用砂石與水泥之混合物為漿材，其中 須有足夠之粉土(Silt)使漿材有足夠塑性，也必須有足夠之砂及碎石使 漿材有足夠之內摩擦力，在注入後不致於在土壤中產生水力劈裂到處 逸流，而會侷限在注入點附近，並形成團塊，擠壓周圍土壤，以期在 完全掌控位移之狀況下，達成擠實土壤或扶正已傾斜建物的目標。表 3.1為用在台北捷運用以頂昇建物之擠壓灌漿材料配比，依此配比所拌 合之材料坍度約5cm。

表3.1 擠壓灌漿材料配比例

碎石 砂土加粉土 水泥 水

320 kg 1040 kg 160 kg 426 kg 資料來源：[17]

在粘土中或粘土下方之砂土層中施作擠壓灌漿，由於粘土在不排 水狀況下體積不可壓縮，因此很容易達成地盤隆起之目的，但其後隨 著蓄積於粘土層中超額孔隙水壓之消散，其地表之回沉量甚至超過隆 起量，因此擠壓灌漿並不適用於粘土或上覆粘土之砂土層，捷運新店 線CH218標及CH221標之擠壓灌漿試灌資料均證實前述現象。而中和線 CN275標之試灌資料，及板橋線CP263標以擠壓灌漿成功扶正獨立基腳 建物之案例，則證實在砂礫層中施作。

擠壓灌漿可以造成地盤隆起，並有效地扶正原來傾斜之建築物。

擠壓灌漿的順序國內習慣採用較易施工之由下而上方式，但因上層土 壤尚未處理，故對注入漿液之環塞效果較差，漿液可能逸流至地表。

相較之下，採用由上而下的灌漿順序，雖須鑽穿已凝固之水泥漿塊，

增加成本與工期，唯由國外許多經驗與研究證明，對擠壓灌漿成效而

言仍屬較適當之方式。因上層土壤經灌漿後，強度、密度及束制能力 均大為增加，對下層灌漿之環塞效果較佳，可允許採用較大之灌漿壓 力，而且下層灌漿所產生之隆起效應，透過已經凝固之上層灌漿層傳 遞，可產生較為均勻之頂昇效果。

a 擠壓灌漿 b 脈狀(劈裂)灌漿 c 滲透式灌漿圖 圖 3.2 各式灌漿工法示意圖[16]

五、 高壓噴射灌漿(High Pressure Jet Grouting)

在砂性土或粘性土層之地盤改良方法，近年來工程界廣泛採用高 壓噴射灌漿工法。目前在台灣地區所採用之高壓噴射灌漿工法，依其 灌漿管之型式，可分為單管、雙重管及三重管三種工法如圖二所示。

此三種灌漿工法之基本施工程序大致相同，首先由鑽桿及噴嘴組成之 灌漿管以水或穩定液進行鑽孔，孔壁以套管或穩定液支撐，到達預定 深度後將灌漿管緩慢提升及旋轉，同時於水平孔噴出水泥漿，與鑽孔 中已擾動之土壤混合，形成改良土壤，達到增加強度及減低透水性之 目標。三種工法之施工程序，其相異之處說明如下：

1. 單管工法之灌漿管內只有一個管道，鑽孔用水流及灌漿用水泥漿 均採用同一管道。施工時鑽孔水壓約20MPa，灌漿壓力則依工法而 異採用20至40MPa，如CCP工法之灌漿壓力採用約20MPa。

2. 雙重管工法之灌漿管由雙層同軸鋼管構成，高壓水及水泥漿經由 中央之管道輸送，而包圍此中央管道之第二層同心管則用以輸送壓 縮空氣。鑽孔階段僅用清水，壓力為1至3MPa，灌漿階段則改為水 泥漿及空氣進行切削與攪拌，水泥漿之壓力為20至40MPa，空氣壓 力為0.7MPa。由於水泥漿之噴射流外裹壓縮空氣，噴流可達較遠距 離，其切削及攪拌土壤能力較單管佳，同時利用空氣之上升作用，

將切削之泥砂排出地面。國內常見之雙重管工法有JSP和JSG工法。

3. 三重管工法之灌漿管由三層同軸鋼管構成，底部具有二個水平方 向噴嘴，水泥漿噴嘴位於下方，水及空氣之噴嘴在水泥漿噴嘴上方 約300mm處。灌漿時上方噴嘴噴出水及空氣，下方噴嘴噴出水泥漿。

此三重管設計之主要考慮，為灌漿階段灌漿管向上提升時，位於上 方噴出之水及空氣，有預先切割土壤之效果，達到更佳土壤及水泥 漿混合、置換及攪拌之成效。本工法採用水壓為35至40MPa，空氣 壓力0.8MPa，水泥漿之壓力為2至4MPa。

採用高壓噴射灌漿工法雖可有效改良土壤，但於施工過程中，若 施工品質控制不善，則易發生損鄰事件，故近鄰構造物之高壓噴射灌 漿施工宜配合監測謹慎從事。於砂土層中，高壓噴射灌漿之鑽孔動作 極易造成沉陷，施工控制不當地表沉陷可糕達5公分。於粘土層中進行 高壓噴射灌漿施工，則極易產生地面隆起現象，其量常在10公分以上，

主要原因為迴漿路徑阻塞或不順暢，導致注入之漿液體積超過流出灌 漿孔外之迴漿體積，當續蓄積於灌漿孔內壓力高於覆土壓力時，將因 而產生水力破裂造成地面隆起現象。灌漿孔內之壓力一般與迴漿密 度、黏滯度、流速、鑽孔管徑、鑽孔長度等施工因素皆有密切關係，

施工時可藉由擴大鑽孔孔徑、採用套管維持鑽孔孔徑、採用三重管工 法、及配合地面隆起監測結果調整灌漿順序與灌漿參數等方式，來確

保灌漿過程迴漿路徑之通暢與控制孔內壓力，病減低地表隆起與鄰近 結構物過量位移之可能性。