第四章 擋土工之解說與設計
4.2 砌石牆
第四章 擋土工之解說與設計
一工法的外觀更為自然，(2)可以促進坡趾處植物生長，(3)植物根系 可以將岩石連結在一起，以降低局部剪力破壞。
圖4.2.2 砌石牆植栽布置示意圖
砌石牆正視圖
4.2.2 材料 1. 石材
砌石可為天然之塊石或採石場生產之石材，材質應具有抗風化、
不易碎裂、不易溶蝕及強度(硬度)高之特性。一般而言，砌石牆係依 靠牆身之自重以維持穩定功能，故宜採用密度較高之石材，典型石材 單位重示如表4.2.1，各類石材之大小分類則如表 4.2.2 所示。
表4.2.1 各類常見石材之單位重一覽表
石 材 種 類 γs (t/m3)
玄 武 岩 2.9 花 岡 岩 2.6 硬 石 灰 岩 2.6
砂 岩 2.3 軟 石 灰 岩 2.2
凝 灰 岩 1.7 枝條
砌石
表 4.2.2 各類石材之大小分類
石 材 長徑尺度
小塊石 15cm 以下 塊 石 15cm≦ψ≦40cm 大塊石 41cm≦ψ≦80cm 巨 石 80cm 以上
選用自然形成之石材，其長徑應為橫徑之1 至 2 倍，厚度應為橫 徑之1/2 以上，如無特別註明，石材之大小即以長徑為代表，一般之 尺寸標準如下（資料來源：工程會施工綱要規範第 04410 章）：
表4.2.3 石材之尺寸標準 石材尺寸 砌 石
厚 度 長度（長徑） 寬度（橫徑） 厚度（縱徑）
20 cm 25∼17 cm 14∼10 cm 7∼5 cm 25 cm 30∼25 cm 20∼13 cm 10∼7 cm 30 cm 35∼22 cm 24∼15 cm 12∼8 cm 35 cm 40∼32 cm 28∼18 cm 14∼9 cm
（資料來源：工程會施工綱要規範第
04410 章）
ㄧ般而言，石材之設計尺度為一概括長徑，而可容許相當程度的 誤差，尺度許可差範圍可進一步規定如下表 4.2.4 所示（資料來源：
工程會施工綱要規範第02388 章）。
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砌石牆屬於重力式擋土結構之一種，設計分析參照重力式擋 土牆之方法，安全係數需滿足表4.1.3 中之規定。
2. 設計流程
（1） 結合經驗和工程技術、環境條件，初步擬定砌石牆斷面 尺寸進行試算。
（2） 根據初步擬定之砌石牆尺寸和現地土壤性質計算土壓 力，包括土壓力分佈、總壓力大小、作用點和方向的確 定等。(註：應充分考慮使用中可能出現的狀況，按最不 利的狀況進行設計。）
（3） 進行牆體穩定性驗算，包括滑動及傾覆(或稱翻轉）之安 全係數檢核。
（4） 檢核基礎之容許承載力。
（5） 當滑動、傾覆或基礎承載力之安全係數未能滿足最低要 求時，調整斷面尺寸，然後再重複進行上述步驟(2)~(4)，
直至滿足要求為止。
3. 牆體構造
（1） 砌石牆之穩定性與其高寬比(H/B)有關(註：H=牆高， B=
石材長徑），常用的高寬比，大致介於4~8 之間。
（2） 砌石牆之常用石材粒徑約為 30 cm~90 cm，常見高度通 常不大於3 m；當採用之石材粒徑較大時，偶或有高至 5、6 m 者。
（3） 砌石牆之牆頂寬度，一般不小於 0.3~0.5 m(漿砌）或 0.3~0.6 m(乾砌）。
（4） 砌石牆之牆面坡度，一般採用 V：H ≅ 6：1~3：1；當牆 高較小時，亦可採用垂直牆面。
4. 基礎及牆背處理
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砌石牆之基礎及牆背，宜鋪設透水級配材料或地工織物作為 濾層；基礎底層鋪設碎石級配材料並可降低牆體之不均勻沉 陷量，偶或有採用混凝土基礎者。
5. 植生
砌石牆植生之位置可為砌石間孔隙或覆蓋在牆頂的土壤中，
有關砌石牆之植生種類，可參考水土保持手冊(1995)植生篇之 規定，以採用耐旱藤類植物為主(參見 4.2.2 節）。
4.2.4 分析
砌石牆屬於重力式擋土牆之一種，其分析可參照重力式擋土牆的 原則辦理。根據Gray & Sotir (1996)之建議，可將砌石牆之不連續塊 體結構假設為整體性結構後，再依傳統擋土結構計算其安全係數。又 由於砌石牆之透水性良好，故一般情形毋需考慮水壓力。
以下就重力式擋土牆(含砌石牆及格框牆）之滑動及傾覆(或稱翻轉）
安全係數檢核方法詳述於後，分析採用之簡化斷面如圖4.2.3 所示。
圖4.2.3 重力式擋土牆之簡化斷面圖
(適用於砌石牆及格框牆等，圖中符號詳以下說明）
1. 主動土壓力及其力臂
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3. 滑動穩定驗算
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礎構造設計規範」2.4 節之相關規定，目前全國分為地震甲區與地震 乙區，二震區之工址水平加速度係數分別為0.33 與 0.23。
工程設計實務中，於擬靜態分析時，水平地震係數kh一般取為
（1/2∼2/3）乘水平加速度係數，其取值容許設計者於經濟與安全之間 擁有權衡空間。此外，我國【建築技術規則建築構造編耐震設計規範 與解說】修訂版2.15 條文解說之規定，地震甲區之垂直向 PGA 值取 為水平向值之2/3，地震乙區則取為 1/3。
綜合以上所述，一般情形之下，水平與垂直地震係數（kh、kv） 可參考下述所列值選用。
地震甲區： kh =（1/2∼2/3）× 0.33 = 0.17∼0.22 Kv =（2/3）× kh = 0.11∼0.15
地震乙區： kh =（1/2∼2/3）× 0.23 = 0.12∼0.16 Kv =（1/3）× kh = 0.04∼0.05
4.2.5 施工
砌石牆之施工方式可區分為漿砌式及堆壘式(或乾砌式），漿砌 式係以水泥砂漿來黏結石材，使其組合成連續之壁體來抵抗側向推力 及或水流之沖刷力，避免產生崩潰；而堆壘式則是靠石材本身之自重 及互嵌效應來達到穩定的功效。漿砌式砌石牆因牆面較平滑，不易達 到多孔隙之要求，故一般情形建議以堆壘式砌石牆較佳；若採用漿砌 式則應於石塊間設置洩水孔。
砌石之堆壘(或稱壘積），可分為順壘、丁壘、交壘、豎壘及斜 壘等五種方法(如圖 4.2.4 所示)。將每層卵石（或塊石）橫臥，露出較 長之側面，如此壘積稱為順壘，其高度在乾砌時，以四至五層為限。
每卵石（或塊石）四周圍有6 個卵石（或塊石），整個牆面成龜甲狀。
謂之交壘，為石工最常見者，其效果最佳。若將每層卵石（或塊石）
豎立則稱為豎壘。若上下層轉換傾斜壘積則謂之斜壘，此法外觀極 美，甚多被採用在乾砌卵石（或塊石）時，監工人員應注意，工匠為 趕工，常有誤壘或惡壘情事發生，可能造成卵石（或塊石）間缺少較 佳之結合而致崩潰。
圖4.2.4 卵石(或塊石)之堆壘法示意圖
砌石牆施工之一般通則說明如下：
1. 砌石牆之石料以就地取材為原則，但不宜破壞當地之生態平衡。
2. 石材應表面潔淨，質料應堅硬耐久、無風化、無分裂紋縫等現象。
3. 砌石應分段自沖蝕深度以下砌起，平均水準昇高砌築，基礎底部 各層應選用較大塊石，基礎土面應妥加整平夯實。如有混凝土基 底，底面第一個卵塊石應嵌入混凝土內。
4. 砌石時應小心排砌安放，不得拋置或施以重大錘擊，以免搖動。
5. 砌石應使卵塊石之長徑垂直於坡面，交錯銜接，並使其接觸面盡 量平整、寬大、露面成三角孔形。
6. 砌石應相互交錯連鎖，其中大孔隙，可用小塊石嵌塞穩固。
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7. 砌石起終點除設計圖示另有規定外，應按實地情況插入原有地盤 內。
8. 砌石以六圍砌為原則，五圍砌、七圍砌尚可使用。
9. 有關砌石牆之植生，可將枝條插在砌石牆上的邊坡，或是直接移 植植物於其上。枝條可以在砌石牆鋪設期間插入砌石之孔隙中，
或於砌石牆鋪設完畢後，再將枝條敲入砌石間的孔隙；且注意枝 條的底端應儘可能插入砌石牆後的土壤中。
4.2.6 檢驗
完成之砌石牆應進行下列檢驗：
(1) 目視檢查石材應表面潔淨，質料應堅硬耐久、無風化、
無分裂紋縫等現象。
(2) 砌石牆牆高應在設計值許可差(如±5%）範圍內 (3) 石材大小應在許可差範圍內(參考表 4.2.3）
4.2.7 設計參考圖表
如前指出，砌石牆之分析可參照重力式擋土牆的原則辦理，根據 4.2.4 節所述分析方法，可以電腦應用程式簡單地寫成試算表進行分 析。
就坡地社區常見之應用情形，砌石牆之可能破壞模式有兩種，即 砌石間之局部受剪破壞 (單粒砌石受推擠突出)及整體之傾倒破壞。
Gray & Sotir (1996)指出，傾倒破壞為砌石結構之主要破壞模式，意即 (FS)滑動＞(FS)傾倒；故一般設計時，僅需檢核抗傾倒之安全係數，
林德貴等人（2002a）曾計算不同牆面坡度（V：H）及背填土坡 度（β），符合抗傾倒安全係數(FS)OT＝2.0 時之砌石牆高寬比 (h/b)，
如表4.2.6 所示，或繪如圖 4.2.5。
2.0
40.0 45.0 50.0 55.0 60.0 65.0 70.0 75.0 80.0 85.0 90.0 砌石牆牆面仰斜角 (度)
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爲檢核表 4.2.6 及圖 4.2.5 之正確性，本研究依 4.2.4 節所述分析 方法，重新檢算當「q =0，β =0°，背填土φ =30°、c =0」時，滿足抗 傾倒安全係數(FS)OT＝2.0 時之砌石牆高寬比 (h/b)，得圖 4.2.6 所示。
結果顯示林德貴等人（2002a）之計算可得較小之砌石牆高寬比值。
研判此等差異主要可能係因主動土壓力係數之差異所致，林德貴等人
（2002a）假設主動土壓力係數介於 0.3∼0.5，而本研究依據式（4.2.4）
計算所得之主動土壓力係數則約介於 0.05∼0.3 之間，前者之計算結 果顯然較偏保守側；依 4.2.4 節所述分析方法重新檢算表 4.2.6 中當 β=0°及 β=20°時之抗傾倒安全係數，大致均高於 2.0，如圖 4.2.7 所示。
由於該等圖表亦納入工程會頒佈之「基層公共工程基本圖彙編」中，
故本研究亦從其成果以供設計者參考。
圖 4.2.6 抗傾倒安全係數(FS)OT＝2.0 時，不同牆面坡度及
背填土坡度對應之砌石牆高寬比(h/b)關係圖
2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0
40.0 45.0 50.0 55.0 60.0 65.0 70.0 75.0 80.0 85.0 90.0 砌石牆牆面仰斜角 (度)
砌石牆高度h/石材長徑b
本研究
林德貴等人(2002a)
基本假設：q=0，β=0，背填土φ =30°、c=0
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0
40.0 45.0 50.0 55.0 60.0 65.0 70.0 75.0 80.0 85.0 90.0 砌石牆牆面仰斜角 (度)
FSOT (抗傾覆安全係數)
β=0°
β=20°
圖4.2.7 本研究重新檢算表 4.2.6 中當 β=0°及 β=20°時之抗 傾倒安全係數
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