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第三章 研究構想

3.3   橋台背填施工構思

一般擋土牆在開挖後施築結構體,於完成結構體後,進行牆背回 填材分層回填作業,當然在分層回填時,就配合分層滾壓作業,以盡 量讓回填材的壓密度達到規範規定範圍,但是因為滾壓機具的形式大 小及滾輪輪軸等因素,致使部分分區無法獲得確實的滾壓,形成滾壓 弱區(如 圖 15),該區域會隨著分層數跟著累積,其壓實度自然無 法達到要求的範圍,而形成了日後沉陷的原因之一。

圖 15 滾壓弱區示意圖

另外擋土牆則受到回填材料回填後的土壓影響,在牆頂多少都會 產生側傾或是外開的情形,在每加乙層回填材料時,牆頂的位移量應 該都會再加大,也因為如此,下層回填材與擋土牆側面,原本應該緊 密貼合的情形,就被改變成為分離的狀況,而且在上層回填材的覆蓋 下,不容易被察覺,往往在一段時間後,不論牆頂是直接與路面銜接,

或是與其他設施銜接,就會產生分離或開裂情形,而因此產生的孔隙,

最終還是會以沉陷的形態來填補。但是如果在路面下部分的深度,填 23

以低強度再生材料來取代一般回填材時,擋土牆面所承受的側向土壓 會減少一部分,而所造成的牆頂側傾或外開位移量,也會跟著減少(如 圖 16),日後所產生的沉陷量,也一樣也會變小,再加上有一定厚 度的低强度再生材料的擴底效應,會發生不均勻的沉陷狀況會較少。

圖 16 擋土牆受力變位示意圖

但是如果面層的厚度加厚,面層承受車輛載重後,對受力的傳遞 分佈,會變成較為寬廣,同時其影響的深度也就相對的會變的較淺(如 圖 17),產生了類似筏式基礎的效應。自然地,其可能產生沉陷速 率會較為緩和,而且也比較不會不均勻沉陷的狀況發生。

圖 17 鋪面厚度與基底層受力情形示意圖

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進橋板的設施,對於防上沉陷的發生,基本上進橋板本身的厚度,

只會產生微量的壓縮量,而不會有沉陷的發生。其次在進橋板底部的 回填材料顆粒,因承受載重及振動後,產生的顆粒排列組合變化,所 造成孔隙因而沉陷,因進橋板是剛性的,而阻止了路面形成不均勻沉 陷。但是孔隙與沉陷仍舊是存在實況,是無法改變的。假設我們增加 不會有沉陷量的板厚,該板改以低强度再生材料替換,如此即可以減 少可能發生的沉陷量(H2)。再者如前述,因面層或者可以說板厚加厚 之後,其對受力的傳佈會更加廣泛,故其板面底下的承載層所承受的 壓力也會變小(如圖 19),沉陷的速率自然會變慢,且筏基式擴寬底 座的力量分佈,會讓不均勻的沉陷當然不易發生。

圖 18 擋土牆背填承載受壓示意圖

如在橋台背填築低強度再生材料,因為會對橋台所產生束制,會 降低橋樑受力時,對橋台所產生的側向力,還可以提供橋台能抵抗更 多因行車所造成的縱向(平行行車方向)水平力,甚至在地震時產生的 側向力。

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侯天順等人提出 [23]橋頭(即橋面與路面銜接處)沉陷模型分析,指 出橋頭的沉陷在縱斷面上屬於鞍式沉陷( 圖 7)*,鞍底位置為靠近 橋台之不對稱曲線,沉陷量越大的狀況,其鞍底就越靠近橋台,所以 即使以進橋板方式施作,如其長度未拉長至鞍形沉陷區以外,其差異 沉陷仍將影響引道的平整度( 圖 8)。所以也有利用混凝土樁工法,

以漸變方式,使縱坡的變化能成為緩慢均勻的梯度變化,降低高成的 差異度,或以橋台回填採加勁方式處理;另外分析橋台與路面沉陷時,

因橋台結構或鋼性路面的沉陷量不會太大,而路基的沉陷,因地基軟 弱產生的沉陷,是橋頭高程不均勻的主要原因,如果在地基軟弱路段 填築,則因其土質狀況可能有較高含水量,壓縮性及孔隙比均較大,

不易排水,抗剪強度自然較小,再因施工而擾動原有土壤結構,其承 載強度就降低,再予其上方填土加載,及施工機具的通行,產生的加 載與振動,更使得沉陷量加大。再則橋台背回填材料本身的材質、顆 粒大小、級配分佈是否優良,亦影響後續滾壓施工能否達到規範要求 的主要因素,而且施工的順序或步驟可否依規定標準進行,仍需靠確 實要求方可達成 [24];另外因土壤側壓及車輛加載,所造成結構物所 產生的撓度變位,也造成回填材料的側向位移,而導致沉陷的發生。

進橋板沉陷之觀察,可透過非破壞性檢驗方式,取得進橋板的使 用狀況,一般進橋板位於縱坡的直線段或凸形曲線段,而有沉陷發生 的進橋板與引道,可以測得的縱坡均略為凹陷,故很容易判斷其沉陷 狀況,甚至以目視即可清楚地辨別。而在進橋板及引道曾經養護改善 過的狀況下,有可能可以從構造物上觀察或量測,即可得知其沉陷狀 況。但如果無法觀察構造物時,因一般的沉陷修復,通常以加鋪 AC 予以解決,所以亦可以直接鑽取 AC 厚度之方式,即可了解進橋板過 去的沉陷情形。

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