監測儀器安裝介紹及佈設

上述的各種監測項目必須由不同之儀器與量測方式，以獲得所需 要的結果。主要之儀器有連續壁中傾斜管、開挖區外土中傾斜管、地 表沈陷釘、多點式伸縮儀、電子式水壓計、收斂變位環、建物膨脹螺 絲、傾斜率觀測點等，各種監測儀器可見附錄2 照片。以下介紹各種 儀器之安裝方式及量測方式：

1.壁中傾斜管

傾斜管是永久裝置於地下或壁中的導管，管內有四道溝槽，形成 互相垂直的A 軸與 B 軸，其材質有 ABS 管、PVC 管及鋁管等，一般 常用為 PVC 管。於連續壁中安裝傾斜管，只要安裝得宜且回填料確 實，可以充分反應壁體之側向變位。

(1)安裝程序

A. 首先以鋼管配合鋼筋籠之施作，以焊接方式連接並使其能固定於 鋼筋籠上預計埋設之位置。

B. 於鋼管底部充填臨時性之塞子，頂部並加以保護蓋緊鎖之。

C. 於鋼筋籠搭接時，須注意保持鋼管之垂直。

D. 在連續壁施作完成某間隔時間後，利用鑽機以適當方式擊穿鋼管 底部塞子。

E. 以水洗方式直接鑽孔至預定埋設深度。

F. 將傾度觀測管給予組合（底端封上保護蓋）後放至孔底，在放管 階段中同時以清水灌入觀測管內。

G. 調整觀測管內軌道凹槽位置，使一對凹槽之連線垂直連續壁中心 線。

H. 蓋上頂部保護蓋。將伸入土壤部分之觀測管外圍用與土壤強度相 當之水泥一皂土混合液給予灌漿；而連續壁內之部分則建議以與 連續壁勁度相近之材料如水泥砂漿給予確實灌漿之。

I. 灌漿完成後，施做上部保護設施，其裝設示意圖如圖 3.10 所示。

(2)量測方式

使用數位化傾斜儀系統(Digital Inclnometer System)量測，為 PDA 搭配感應電覽線，如附錄 2 照片 1 所示。首先用傾斜儀電纜線連接雙 軸感應器(傾度儀)將滾輪高端朝開挖區放入傾斜管中，當由底部至頂 端均很順暢時，才可開始量測。量測時由底端往上測讀，50cm 測讀 一次(A 軸與 B 軸之讀數)，順序向上計讀至頂端。將傾斜儀轉 180 度 (即滾輪低端向開挖區)轉向再次量測即可。在基地開挖前測定初始觀 測值二次以上。

2.土中傾斜管

與壁中傾斜管相同材料，但裝設於開挖區外，藉此反應出開挖區 土壤的側向變位。

(1)安裝方式

A. 於開挖區外側設計的距離處，利用鑽機鑽至設計的深度。

B. 將傾斜管底部套上保護蓋，並垂直插入鑽孔中。

C. 傾斜管與鑽孔間的空隙以回填料填實。

D. 為了避免沈陷對土壤中傾斜管產生向下擠壓，近地表處採用伸縮 接頭，以減少擠壓變形。圖3.11 為裝設示意圖。

(2)量測方式

與壁中傾斜管相同。

3.地表沈陷釘

裝設於開挖區外，反應開挖區外地表之沈陷變化量。

(1)安裝方式

將鋼釘或螺旋鋼釘利用鐵鎚固定於所計設的位置，其安裝示意圖 如圖 3.12 所示。如果地面為瀝青及混凝土路面時，地面下土壤沈陷 後，路面不見得會沈陷，因此地面型沉陷釘需穿越路面至下方土層 中，使得沉陷釘的沉陷才能代表地盤真正的沉陷。另外佈置時需事先 注意以下原則：

A. 裝設在不易被破壞或遮蓋之處。

B. 測點通視良好，減少轉點。

C. 測點位置考慮作業之安全性和長久性。

(2)量測方式

利用水準高程測量方法，即以水準儀對假設之不動點後視及對各 處之沉陷釘進行前視，以求得沉陷釘所在位置的高程；於開挖前量測 初始高程，往後量測之高程變化即為地表沉陷量。長距離之水準測 量，務必閉合回不動點以確定量測之正確性。

4.多點式伸縮儀

一般水準測量只能求得地表沈陷變化，多點式伸縮儀則可求得地

表下某一深度之垂直變位。

(1)安裝方式

A. 利用鑽機鑽至預定之深度。

B. 將組立好的伸縮儀爪式錨碇器插入鑽孔內。

C. 利用油壓將每一錨碇器撐開錨碇於預定深度上。

D. 以回填料確實回填伸縮儀與鑽孔間隙。裝設示意圖如圖 3.13 所示 (2)量測方式

安裝完成後利用測微錶量得多點式伸縮儀基準面之套管，以及套 管之高程當成初始值，往後每次亦量此兩種數據，而計算方式是將測 微錶量得的變化量加上套管之高程變化量。

5.電子式水壓計

藉以量得開挖區內外之水壓力，一般有豎井式及電子式水壓計。

(1)安裝方式

A. 以鑽機鑽至預定之深度下方 50cm 處。

B. 將水壓計放至預定深度，四週以透水性佳之粗砂填滿。

C. 水壓計上下兩端以皂土至少 50cm 厚加以封層，以免得到不確實水 壓。

D. 再以回填料回填至原地表高程。其安裝示意圖如圖 3.14 所示 (2)量測方式

以振弦式讀取器量得讀數，再乘上轉換係數即可得水壓力。

6.收斂變位環及捲尺伸縮儀

一般收斂變位環是裝設於隧道四周壁上，以量得收縮變位或頂拱 變位，而本研究嘗試裝設於建物上，藉以量測建物因開挖造成之水平 應變變化。

(1)安裝方式

A. 以電鑽於預計之建物柱位鑽適當長度。

B. 以鐵鎚打入膨脹螺絲，並鎖上收斂變位環 C. 以塑鋼土塗於環四周待硬固

(2)量測方式

使用捲尺伸縮儀(Tape Extensometer)量測，操做步驟如下(參考圖 3.15)：

A. 首先旋轉調整套筒至測微錶(dial indicator)為 0 的最初讀數。

B. 將捲尺伸縮儀前端之束環(fixed end shackle)勾住第一個參考點，然 後拉底下的銦鋼尺的掛勾(end shackle tape)勾住第二個參考點。

C. 銦鋼尺上每 2in 或 50cm 有一個穿孔，將鎖針扣在最近的穿孔上。

D. 接著旋轉調整套筒(knurled adjustment sleeve)施加拉力，當旋轉至 刻度指標(white marks)上的紅線成一直線時，代表銦鋼尺處於一正 確之拉應力狀態上。

E. 讀取銦鋼尺上鎖針處的讀數及測微錶三個讀數。

F. 計算方式為鎖針處讀數扣掉測微錶三個讀數之和，如圖 3.15(c)所 示。

操作此儀器一定要注意每次旋轉調整套筒時，務必確實對準刻度 指標使紅線成一直線，才能消除拉力不同造成的誤差。

7.建物沈陷螺絲

開挖造成之建物沈陷，與地表不盡相同，所以以建物沈陷螺絲來 反應建物沈陷。

(1)安裝方式

A. 以電鑽於預計之建物柱位鑽適當長度。

B. 以鐵鎚打入膨脹螺絲，並鎖上螺帽。

C. 以塑鋼土塗於環四周待硬固 (2)量測方式

與地表沈陷量測方式相同，即以水準儀對假設之不動點後視及對 各處之建物沈陷螺絲進行前視，以求得建物沉陷量。

8.傾斜率觀測點

於建物通視處，找上下視兩點為參考點，以反應開挖造成之建物 傾斜變化。量測方式以經緯儀照準上視點，鎖住水平度盤使其不能左 右轉動，再垂直向下轉照準下視點，量得上下視點之水平距離差為Δ

H，而上下視點垂直距離為 H，利用傾斜率之定義求得傾斜率 (tanφ)。

佈設於本研究基地之監測儀器共有 2 支壁中傾斜管，編號為 SID1 與SID2，SID1 位於 A 剖面前方，而 SID2 在 C 剖面前方；土中傾斜 管共有5 支，編號為 SIS1~SIS5，SIS1 位於 A 剖面上距離連續壁 5m 處，SIS2 亦位於 A 剖面上但距離連續壁 25m 處，SIS3 位於建物 A 裡 面且距離連續壁也是 25m，SIS4 位於 C 剖面上距離連續壁 1.7m 處，

SIS5 則位於 E 剖面處距連續壁 4m 處。而沈陷剖面部分包括 A、C、

E、SM 剖面的地表沈陷及 B、D、F、SB 剖面的建物剖面，共 125 個 點位。多點式伸縮儀則裝設於A 剖面上，距離連續 5m 及 20m 兩處，

編號為 ET1~ET2；而距 5m 處分別在地下 10m、20m 及 30m 三個深 度(ET1-10m~ET1-30m)各有伸縮儀；距 20m 處則只裝設於地下 15m 的深度(ET2-15m)。水壓計的部分於 A 剖面距連續壁 5m、25m 處及 建物 A 距連續壁 25m 處編號為 ELP1~ELP3，分別各裝設於 10m、

20m、 30m 三個深度。收斂變位環則分別於 B 剖面裝設 6 點 (H.S1~H.S6) ， 可 量 得 4 處 水 平 應 變 ； 於 SB 剖 面 裝 設 6 點 (H.S7~H.S12) ， 可 量 得 3 處 水 平 應 變 ； 於 F 剖 面 裝 設 5 點 (H.S13~H.S17)，可量得 3 處水平應變。最後傾斜觀測點則分別在建 物A、B 及 C 群各有多處的點位，共有 32 點，編號為 L1~L32。所有 的監測儀器設置請參考圖 3.16 所示，而各種監測儀器規格及數量表

如表 3.3 所示，另外現埸建物安全監測管理值及監測頻率如表 3.4 及 表3.5 所示。