淺層拌合工法

2.1 說明

本章之範圍以地表面下 1~3m 內之軟弱地層為主要對象之淺層拌合處理 工法。該工法是利用特殊之機械，將硬化材就地與土壤拌合，經夯實後 形成較堅實表層，以增加基礎承載力。此工法主要適用於軟弱黏土、砂 土及回填土。

【解說】

淺層拌合工法為表層處理工法中排水、被覆、置換和拌合等之一 種。約 50 年前土壤水泥 (soil cement)、土壤石灰(soil lime)和土壤瀝青 (soil bitumen)之處理方法常用於道路、機場跑道、地表污泥、腐植土和 廢棄雜物等之軟弱地層改良。近年來由於各種新的土壤改良劑之研製成 功，對高含水量黏土、有機質污泥亦可獲得良好之改良效果，因此淺層 拌合工法被廣泛用於各種需要提高淺層土壤承載力之場合。

自 1824 年英國發明波特蘭水泥後到 1950 年，利用土壤和水泥拌合 所成之土壤水泥，因價廉而普遍被歐美國家採用為築路之材料。1960 年後，因土壤水泥之乾燥收縮產生路面裂縫以及對土壤水泥之後續破 壞，利用土壤水泥工法之路面修築急速減少，而被評價更高之瀝青穩定 處理方法所取代。1970 年後半之石油危機，為降低成本和資源之有效利 用，排煙脫硫石膏、高爐水淬石渣、飛灰等工業副產物取代水泥或做為 水泥之輔助材料。近年來，因建設廢棄物處理地點的減少和環境問題，

對殘留土或不合格之回填砂土，用良質材料或填加水泥、石灰等加以改 良品質後再加利用。

早期台灣水泥公司曾經生產污泥固化劑，用以處理沼澤之爛泥，因 用量不穩定而暫停生產。1999 年，中聯爐石處理資源化公司利用中鋼之 爐石生產污泥改良劑、地質改良劑。曾經用以處理台中港管理大樓之軟 弱地基、金門金沙水庫庫底之不透層固化和高雄大學排水管底部之土壤

固化等工程。2001 年，台灣高速鐵路林口隧道南洞口，採用土壤水泥工

3、室內配比試驗

2.2.2 淺層拌合工法

需之黏結力。砂質土通常用較稠乳化瀝青或油容柏油之瀝青材料，

瀝青用量在 4~6％左右。粉土或黏土則以低稠度乳化瀝青或柏油較 適合，瀝青用量粉土約為 3％，黏土約為 6％。

3、石灰穩定法：常用之石灰，有生石灰[CaO]和消石灰[Ca（OH）²]兩 種。石灰有吸水降低土壤塑性之短期速效性和卜乍嵐反應增加土壤 強度之長期遲效性之功能。路基穩定之石灰用量一般為乾土重之 2~5

％。土壤內如含有礬土及矽石，與石灰作用後產生新的化合物，可 增加土壤之改良強度。惟此化學作用進行緩慢，須經長時間之濕治 始能奏效。

4、工業副產品穩定法：水泥穩定處理如添加飛灰、高爐石粉末等工業 副產品，可促進卜乍嵐反應（加入飛灰時）和發揮潛在水硬性（加 入高爐碴粉末時），且可獲經濟效果。

2.2.3 硬化材

淺層拌合處理工法之硬化材有下列種類。

1、水泥系：波特蘭水泥、高爐水泥、水泥固化劑 2、石灰系：生石灰、消石灰、石灰系固化材 3、瀝青

4、工業副產品：爐石粉、煤灰、石膏

【解說】

1、硬化材之穩定處理機制

一般，水泥及瀝青之穩定處理對砂土較為有效，石灰之穩定處理則對 黏土較為有效。各種硬化材之穩定處理反應機制和處理上之問題如表 2.2.3-1 所示。

表 2.2.3-1 硬化材之穩定處理機制

表 2.2.3-2 硬化材之特徵及適用性比較

圖 2.2.4-1 淺層拌合處理設計流程

Boussinesq 應力

應力、強度

3、改良地盤之強度和改良範圍之決定

決定改良範圍之基本方法，首先決定改良地盤能否承受外載荷重，

再檢核對內應力之安全性以確認改良體強度。然後檢討原地盤之支 承力、沉陷量以及當做複合地盤時之剪力抵抗。

4、淺層改良之地盤多呈平板狀，常因受彎曲而產生拉力，此時除抗壓、

抗剪之外抗拉強度也應檢討。

5、分析方法：淺層拌合工法之分析方法，可參考內政部 2001 年頒布之

「建築物基礎構造設計規範，第四章淺基礎」。 6、適用案例示意圖：

圖 2.2.4-2 擋土墻構築於軟弱地盤

圖 2.2.4-3 回填土之穩定處理

良好地盤 軟弱地盤 穩定處理地盤

良好地盤 穩定處理地盤

圖 2.2.4-4 部分軟弱地盤之改良

圖 2.2.4-5 坡面侵蝕防止

良好地盤 穩定處理地

改良土