第五章 基礎補強
第三節 補強工法與措施
第五章 基礎補強
力或降低作用力)之差異，可概分為(1)地盤改良，(2)基礎結構補強，(3)改變結構受 力機制等三大類，由於影響地基震害之因素眾多，若僅採單一方法修補有時常難以 完備，因此實務上常須多種工法配套同時進行，方能達成修補目標。以下介紹三種 不同對策措施之補強理念：
(1) 地盤改良
若基礎位於軟弱或軟硬不均之地盤上，壓縮性大，抗剪強度低，或有發生土壤液 化之潛能，可透過壓密排水、夯實、化學固結及置換等方式改良土層性質，強化、
固結地盤，提高地盤之承載力、降低壓縮性、增加耐震穩定性。此法一般較適用於 結構物對場址地盤不符合力學性能之處理，對於震後受損結構物之基礎補強常是利 用灌漿固結等方式搭配使用。常使用之工法有:
(a) 高壓噴射灌漿工法: 高壓噴射灌漿工法係將水泥與化學藥液(矽酸鈉)混合 後，灌入土體內，藉其膠化凝固作用，以減少地盤之透水性，或增加地盤強度的 工法。
(b) 化學攪拌樁工法: 化學攪拌樁工法係使用鑽掘機，先預定鑽掘至需要深度，
再利用鑽桿下端之特殊噴射裝置，以壓力泵噴射「地盤硬化用」之化學藥劑，同 時拔起鑽桿，使在鑽掘區造成圓柱狀的固結體，以達地盤之改良及強化的一種基 礎土壤穩定施工法。
(c) 擠壓灌漿工法: 係將高稠度、低坍度之水泥砂漿材料以高壓噴射之方式注入土 壤中。灌漿材料於高壓狀態下，不易滲入土壤孔隙中，故水泥砂漿灌入土體後便 形成一球狀物，並在水泥砂漿與土壤間形成一界面。當灌漿球在壓力灌注下，將 逐漸向外擴大，此時在灌漿球周圍之土壤將受到灌漿球之擠壓而達到更形緊密之 改良效果。
(d) 鋼管樁壓入工法: 基礎下方採鋼管壓入承載層，藉鋼管樁支承、頂升基礎，
軟弱地層造成差異沉陷之補強效果佳。
(e) 排水砂樁與礫石樁: 可有效改善抗土壤液化能力。
(2) 基礎結構補強
基礎結構之修補方式和基礎型式、建物規模等有密切關係，方法雖然很多，但其 目的皆在提高修補後建物基礎之耐震能力及建物原有之使用機能。
(a) 差異沉陷、傾斜扶正: 扶正方式有利用千斤頂上抬之頂升工法，及以直接基礎
鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術與示範例之研擬
建物為對象，逕在地基中灌入材料，藉由地基的隆升將建物抬高的灌漿工法，前 者透過機械式之操作因此準確性較高，而後者雖難達到信賴性及準確性之標準，
但卻能符合復舊時簡便、迅速的要求。
(b) 基礎補強: 主要係將原基礎加深或加寬，或使用水泥漿體或環氧樹脂等補強 材料，注入原基礎裂縫或扶正後之空隙使其結合，以提高原基礎之抗彎、抗剪及 抗蝕能力，並提高其承載力。
(c) 重建、新設基礎: 若評估原基礎構造補強後仍不足以滿足耐震功能需求，或原 基礎已經損害，無法再使用時，則需考慮重建或新設基礎。重設之基礎可能在原 基礎下，或在原基礎外再以帽梁聯結；也可能配合地盤補強來進行，其型式視基 礎情況及重設基礎之施工條件而定。
(3) 改變受力機制
(a) 隔震、消能: 於基礎採用隔震裝置及消能器，以延長結構周期及發揮遲滯消能 效果，可有效降低結構所受之地震力及各項反應，基礎受損之機率自然降低，因 此，隔震消能亦為基礎修補方式之一。惟採用隔震裝置時，所有基礎必須全面施 作，工程浩大，且須考量結構之高寬比，以免傾覆力矩過大，使隔震性能失效，
另外，管線設施亦須配合隔震建築的最大水平位移量，採取必要的變更設計，因 此，除非必要，一般較少採用隔震、消能的方式來作基礎補強。
(b) 改變荷重傳遞: 改變荷重分布及傳遞機制、增設伸縮縫或加強上部結構剛度 等，以改變基底應力分布狀態，使基礎受力均勻，減少結構物之差異沉陷，亦為 另一種型式之基礎補強。
基礎之補強需講求效果及經濟效益，經費、工期與影響範圍是補強之考量要 件，但由於工法種類很多，各具特色及適用性，因此在明確的要求補強的性能之前，
工法的選定是很重要的。一般而言，工法的選擇應綜合考量下列各因素：
(1) 結構條件
包括建築物的規模、勁度、重要性、荷重分布、建築材料；基礎型式、配置、深 度；穩定安全係數及變形容許值等。
(2) 地盤條件
是否為軟弱地盤？承載力及壓縮特性為何？是否有發生土壤液化之潛能？及地
第五章 基礎補強
下水位之高低等亦是關心的重點。若地下水位較高，除影響土壤之力學性質外，亦 會影響修補之可施工性。
(3) 工法特性
在確定工法前，應對工法技術、經驗、能力、所需工期、費用，及補強後之可靠 性及耐久性等作完整而周全之評估，以尋求最佳方案。
補強工法確定之後，接著即進行設計及施工，設計時之基本原則即：修補後之 結構物(1)能滿足耐震要求(2)需能確保上部構造之安全及正常性能(3)需能維護整 體構造之使用機能。而在施工過程中，監測是非常重要的。
對於低矮建築物，基礎因為埋深較淺且多為直接基礎，即使受到和樁基礎同程度 使建物傾斜的地震力時，其基礎材質本身構造性能受損的機率較小，大部分是因地 盤承載力不足而使基礎下陷、傾斜，為提昇其性能、居住性，有必要針對各別之情 況作補強，圖5.1為一般直接基礎常用補強方式。
當既有建築物或補強後建築物的基礎不滿足耐震承載力設計要求時，可採用鋼筋 混凝土來加大基礎底面積，以滿足地基承載力和變形的設計要求。當基礎承受偏心 載重時，可採用不對稱加寬；當承受中心載重時，可採用對稱加寬，原則上應保持 新舊基礎的結合，形成整體。對於加寬部分，應採用與原基礎底部材料及厚度相通 之墊層，使加寬後的基礎與原基礎的底部標高和應力條件相同與使變形協調。沿基 礎高度隔一定距離應設置錨錠鋼筋，使新澆混凝土與原有基礎混凝土緊密結合成整 體。
鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術與示範例之研擬
其他
建物搬移+重建基礎及補強
帽梁工法 鋼管樁壓入工法 頂升工法
重建基礎及補強 擠壓灌漿
藥液灌漿 灌漿工法
地盤補強工法 重建基礎及補強 空隙填充工法 頂升工法
建物搬移 新設樁
圖 5.1 基礎之補強工法