邊坡穩定工法概述

邊 坡 穩 定 工 法 的 處 理 原 則 不 外 乎 ： 減 少 邊 坡 之 下 滑 力 及 增 加 邊 坡 抵 抗 滑 動 的 剪 應 力 ， 工 法 主 要 包 括 有 ： 排 水 、 挖 方 、 填 方 、 護 坡 及 擋 土 等 五 種 工 法 型 態 ， 此 亦 為 處 理 邊 坡 穩 定 問 題 最 常 用 之 手 段 。 穩 定 工 法 之 選 用 ， 需 依 現 地 條 件 及 用 地 規 劃 之 需 求 ， 針 對 邊 坡 穩 定 狀 況 之 不 足 處 ， 適 切 地 進 行 改 善 或 補 強 。 以 下 分 別 將 這 五 種 工 法 及 邊 坡 穩 定 工 法 選 擇 的 主 要 考 量 因 素 做 一 概 略 性 之 介 紹 。

2.1.1 挖方穩定工程

挖 方 工 程 係 根 據 整 地 規 劃 及 可 能 之 滑 動 規 模 及 滑 動 面 位 置 ， 配 合 穩 定 分 析 之 結 果 求 取 挖 方 量 ， 利 用 挖 方 工 程 可 用 以 降 低 邊 坡 的 坡 度 或 將 長 坡 分 階 來 增 加 邊 坡 的 穩 定 度 。 在 挖 方 作 業 中 之 每 一 階 段,邊 坡 均 應 維 持 於 某 一 程 度 之 穩 定 ， 並 儘 量 減 少

對 岩 石 及 土 體 之 擾 動 。 對 於 岩 石 邊 坡 ， 可 利 用 剝 除 法 除 去 坡 面 上 有 掉 落 之 虞 的 岩 塊 ， 並 可 去 除 坡 面 風 化 層 或 表 淺 之 崩 積 層 ， 以 便 於 其 它 工 法 之 實 施 ， 及 避 免 因 人 工 引 發 規 模 較 小 之 落 石 ， 造 成 大 規 模 不 可 控 制 之 落 石 事 件 發 生 。

2.1.2 填方穩定工程

填 方 工 程 係 根 據 整 地 規 劃 及 配 合 邊 坡 穩 定 措 施 進 行 ， 可 配 合 降 低 邊 坡 坡 度 或 將 長 坡 分 階 以 增 加 其 穩 定 度 。 於 進 行 填 方 工 程 時 ， 填 土 處 之 原 地 表 面 應 將 植 被 表 土 及 雜 物 清 除 ， 並 儘 可 能 將 填 方 嵌 入 原 有 坡 內 ， 同 時 填 方 應 分 層 確 實 夯 實 。

2.1.3 邊坡排水工程

由 於 水 對 於 邊 坡 之 穩 定 可 產 生 孔 隙 水 壓 升 高 、 剪 力 強 度 降 低 及 含 水 量 增 加 等 不 利 影 響 ， 故 設 置 排 水 系 統 之 目 的 為 攔 截 地 表 水 或 地 下 水 並 加 以 誘 導 排 除 ， 避 免 邊 坡 因 水 的 影 響 而 破 壞 。 由 於 水 對 於 邊 坡 之 不 良 影 響 相 當 顯 著 ， 故 排 水 工 法 在 一 般 邊 坡 穩 定 工 程 中 均 宜 配 合 其 他 邊 坡 穩 定 措 施 ， 一 併 加 以 設 置 。

1. 地 表 排 水 工 程

一 般 山 坡 地 社 區 之 開 發 ， 由 於 地 形 地 貌 之 改 變 ， 使 得 原 有 之 地 表 水 排 除 路 徑 遭 到 嚴 重 破 壞 或 改 變 ， 如 無 設 計 規 畫 完 善 的 地 表 水 排 水 系 統 ， 地 表 逕 流 必 定 會 到 處 漫 流 亂 竄 ， 造 成 或 大 或 小 的 沖 蝕 溝 ， 甚 至 於 造 成 大 規 模 的 邊 坡 滑 動 ， 且 地 表 水 在 暴 雨 時 若 無 法 有 效 快 速 宣 洩 ， 將 極 易 引 起 邊 坡 滑 動 。 一 般 所 採 用 之 地 表 水 排 除 工 法 主 要 如 以 下 幾 點 所 示 ：

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(1) 採 用 明 溝 與 截 水 溝 的 明 渠 排 水 工 法

適 用 於 各 類 型 邊 坡 不 穩 定 滑 動 之 改 善 ， 若 有 岩 屑 阻 塞 明 溝 之 可 能 時 ， 應 考 慮 於 溝 底 埋 設 水 管 成 為 暗 溝 以 保 證 水 流 通 暢 。

(2) 滲 透 防 止 工 法

使 地 表 逕 流 宣 洩 較 快 並 防 止 水 分 滲 入 土 中 ， 引 起 邊 坡 滑 動 ， 用 在 多 裂 隙 及 窪 地 等 區 域 。

2. 地 下 水 排 除 工 程

地 下 水 之 排 除 ， 可 以 降 低 邊 坡 潛 在 滑 動 體 之 含 水 量 及 孔 隙 水 壓 ， 降 低 土 體 滑 動 之 潛 能 。 所 採 用 之 工 法 包 括 ：

(1) 暗 渠

採 用 暗 渠 來 排 水 最 為 簡 便 ， 其 主 要 用 於 排 除 淺 層 之 地 下 水 。

(2) 橫 向 排 水 孔

以 鑽 孔 方 式 鑽 設 水 平 孔 或 斜 孔 ， 孔 內 再 插 設 有 孔 之 金 屬 管 或 PVC 管 ， 使 水 源 在 進 入 潛 在 滑 動 體 前 即 予 以 排 除 或 降 低 潛 在 滑 動 體 內 之 地 下 水 位 ， 用 於 排 除 深 度 大 於 2 公 尺 之 地 下 水 。

(3) 集 水 井

適 用 於 雨 水 易 滲 透 成 地 下 水 之 區 域 ， 當 僅 以 橫 向 排 水 孔 仍 無 法 有 效 發 揮 排 水 功 效 時 ， 即 可 考 慮 規 劃 集 水 井 。

(4) 排 水 廊 道

在 地 下 水 豐 沛 之 處 ， 以 其 他 方 法 仍 無 法 迅 速 地 將 地 下 水 排 除 時 ， 則 設 置 排 水 隧 道 （ 或 坑 道 ） ， 通 常 配 合 橫 向 排 水 孔 將 地 下 水 導 入 ， 再 排 至 他 處 。 惟 此 法 費 用 昂 貴 ， 故 一 般 不 會 輕 易 選 用 。 屬 於 較 深 層 的 排 水 工 法 ， 適 用 於 較 大 規 模 的 崩 塌 或 崩 塌 危 害 生 命 財 產 較 為 重 大 時 ， 或 大 規 模 的 地 滑 以 橫 向 排 水 孔 及 集 水 井 均 無 法 奏 效 時 ， 可 施 以 排 水 廊 道 。

(5) 立 體 排 水 工 程

地 滑 區 內 之 地 下 水 若 具 多 層 產 狀 時 ， 需 以 立 體 系 統 方 式 加 以 排 除 。

(6) 地 下 水 截 斷 工 程

地 下 水 截 斷 工 程 用 於 攔 截 地 滑 區 外 圍 的 淺 層 地 下 水 之 流 入 。

(7) 電 氣 滲 透 法 （ electro-osmosis）

電 氣 滲 透 法 僅 適 用 於 粘 性 土 層 之 排 水 ， 在 粘 土 邊 坡 插 入 電 極 棒 ， 於 陰 極 以 泵 浦 抽 水 ， 可 排 粘 土 層 的 吸 附 水 。 惟 此 法 在 邊 坡 工 程 甚 少 使 用 。

(8) 礫 石 樁 法

適 用 於 砂 層 之 排 水 。

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預 力 ） 來 增 加 側 向 支 撐 ， 任 何 類 型 之 懸 臂 式 擋 土 牆 都 可 與 錨 碇 配 合 使 用 。 錨 碇 牆 一 般 使 用 牆 高 更 高 ， 且 偏 斜 量 比 沒 有 錨 碇 的 要 少 。

3. 加 勁 式 擋 土 牆

特 性 － 加 勁 土 壤 ， 又 稱 補 強 土 或 強 化 土 ， 在 目 前 來 講 是 相 當 新 的 一 種 擋 土 結 構 物 方 式 。 加 勁 土 壤 係 用 金 屬 、 纖 維 、 木 材 等 與 土 壤 不 同 的 材 料 埋 置 於 回 填 的 土 中 ， 並 與 牆 面 相 連 ， 靠 金 屬 條 等 與 土 壤 間 的 摩 擦 力 來 維 持 土 體 的 穩 定 ， 若 其 加 勁 材 料 係 使 用 鋼 條 者 ， 則 稱 為 鋼 條 土 。 鋼 條 土 是 在 砂 質 土 壤 中 ， 按 照 規 定 間 隔 配 置 片 狀 的 鋼 條 作 為 補 強 材 料 ， 再 將 砂 質 土 壤 回 填 、 壓 實 ， 利 用 土 壤 與 鋼 條 之 間 所 產 生 之 摩 擦 力 ， 使 擋 土 構 造 呈 平 衡 狀 態 。

一 般 常 見 擋 土 牆 ， 若 依 擋 土 牆 的 種 類 來 區 分 大 致 有 下 列 幾 種 型 式 ， 而 在 圖 2.1、 圖 2.2 中 為 一 些 常 見 擋 土 牆 之 圖 示 ：

1. 三 明 治 式 擋 土 牆

造 價 低 廉 與 工 期 短 是 此 種 擋 土 牆 的 優 點 。 一 般 使 用 在 產 業 道 路 之 山 坡 地 工 程 無 載 重 擋 土 牆 設 施 ， 但 高 度 最 好 不 超 過 5 公 尺 。

2. 砌 石 擋 土 牆

屬 於 重 力 式 擋 土 牆 ， 此 種 擋 土 牆 上 方 有 載 重 ， 可 作 為 攔 砂 埧 體 ， 利 用 牆 背 凹 凸 不 平 ， 有 消 能 作 用 ， 增 加 結 構 穩 定 。

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圖 2.1 各 形 式 擋 土 牆 (一 ) [17]

3. 卵 石 混 凝 土 擋 土 牆

施 工 快 以 及 經 濟 是 此 工 法 的 優 點 。 適 用 在 災 害 搶 修 工 程 ， 牆 身 高 度 過 高 時 則 有 不 穩 定 現 象 。

4. 場 鑄 混 凝 土 重 力 式 擋 土 牆

此 種 型 式 擋 土 牆 的 優 點 是 在 於 混 凝 土 在 許 多 環 境 下 都 非 常 耐 久 ， 並 且 可 以 被 造 型 、 組 織 或 著 色 ， 以 符 合 美 觀 上 的 要 求 ， 對 牆 高 低 於 3 公 尺 時 是 經 濟 的 。

5. 鋼 筋 混 凝 土 懸 臂 （ 版 ） 式 擋 土 牆

在 牆 高 超 過 2.5 公 尺 時 比 上 列 四 種 擋 土 牆 方 式 較 為 美 觀 、 經 濟 。 在 基 礎 施 工 時 ， 易 因 開 挖 發 生 坍 方 ， 但 施 工 單 純 。

6. 鋼 筋 混 凝 土 扶 壁 式 擋 土 牆

在 超 過 6 公 尺 以 上 的 擋 土 牆 大 都 使 用 此 種 方 式 ， 較 為 穩 定 、 安 全 以 及 經 濟 。

7. 鋼 筋 混 凝 土 框 式 擋 土 牆

其 特 性 為 不 必 開 挖 很 深 之 基 礎 ， 施 工 容 易 、 工 期 短 以 及 排 水 性 良 好 ， 適 用 在 地 下 水 位 高 、 滲 水 量 大 之 情 況 。

8. 預 鑄 扶 壁 式 擋 土 牆

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為 扶 壁 式 之 預 鑄 單 元 ， 以 逐 層 疊 砌 完 成 牆 身 工 法 。 其 優 點 為 穩 定 性 佳 、 排 水 性 佳 、 可 縮 小 施 工 範 圍 、 簡 化 現 場 作 業 及 管 理 、 節 省 大 量 挖 填 方 、 施 工 效 率 高 、 可 縮 短 工 期 、 牆 片 可 設 計 整 齊 美 觀 以 及 預 鑄 材 料 可 重 複 使 用 。 適 用 在 搶 修 工 程 、 一 般 道 路 之 路 堤 、 路 塹 坡 面 保 護 以 及 大 型 溝 渠 兩 岸 擋 土 ， 並 可 作 為 緊 急 災 難 搶 修 工 程 。

9. 加 勁 土 壤 式 擋 土 牆

利 用 填 埋 在 回 填 料 中 之 條 片,與 回 填 料 所 產 生 之 摩 擦 力 ， 來 平 衡 土 壤 側 壓 力 而 達 到 對 土 壤 邊 坡 穩 定 的 功 用 。 加 勁 擋 土 牆 包 括 四 個 基 本 組 件 ： 回 填 料 、 加 勁 材 、 牆 面 構 件 、 加 勁 材 與 牆 面 之 接 合 。 加 勁 土 壤 結 構 可 承 受 極 大 水 平 或 垂 直 變 形 ， 因 而 解 決 不 少 軟 弱 基 礎 土 壤 上 建 築 擋 土 牆 之 難 題 ， 施 工 簡 易 、 造 價 便 宜 、 牆 底 之 基 礎 僅 需 稍 加 處 理 即 可 ， 且 容 許 較 大 之 不 均 勻 沉 陷 ， 結 構 可 建 造 成 特 殊 的 形 狀,以 適 應 地 形 地 勢 所 需 ， 材 料 取 得 較 其 他 結 構 材 料 容 易 。

10. 錨 碇 式 擋 土 牆

可 分 為 兩 種 錨 碇 系 統 ， 一 種 是 埋 設 鋼 腱 或 錨 桿,加 以 灌 漿 固 定 ； 另 一 種 為 設 置 錨 座 。 在 開 挖 面 積 大 、 開 挖 平 面 之 形 狀 不 整 齊 以 及 傾 斜 地 開 挖 且 土 壓 為 單 側 壓 時 皆 適 用 ， 對 地 盤 條 件 限 制 少 ， 支 撐 架 構 狀 態 簡 單 ， 易 掌 握 應 力 狀 態 。

11. 沉 箱 式 擋 土 牆

當 修 坡 的 範 圍 受 到 限 制 或 採 用 一 般 擋 土 牆 在 施 工 時,因 基

礎 開 挖 而 可 能 引 起 坍 方 時,可 採 用 此 結 構 來 處 理 ,此 方 式 並 可 配 合 岩 錨 以 增 加 穩 定 效 果 。 可 穩 定 較 深 之 滑 動 面 ， 施 工 所 需 空 間 甚 小 ， 不 需 大 型 施 工 機 械 ， 可 於 陡 峭 邊 坡 施 工 ， 施 工 時 開 挖 回 填 少, 可 避 免 施 工 時 邊 坡 不 穩 定 ， 對 垂 直 開 挖 的 邊 坡 尤 具 成 效 。 工 程 費 用 較 一 般 擋 土 牆 為 高 ， 但 在 其 他 方 法 無 法 使 用 時 ， 卻 不 失 為 可 行 方 法 之 一 。 唯 設 計 時 ， 土 壓 力 的 分 佈 、 岩 錨 拉 力 的 選 擇 、 貫 入 深 度 的 決 定 ， 仍 有 待 進 一 步 研 究 。

12. 格 梁 式 擋 土 牆

框 條 包 含 了 縱 橫 交 互 排 列 的 水 平 梁 ， 每 一 組 框 條 裡 填 滿 了 夯 壓 土 壤 。 建 造 迅 速 且 不 需 專 門 勞 工 或 裝 備 ， 擋 土 牆 元 件 在 規 模 上 相 對 很 小 ， 建 造 時 不 需 重 裝 備 。

13. 錨 碇 — 格 梁 式 擋 土 牆

以 預 力 地 錨 將 格 梁 錨 碇 在 良 好 的 地 層 上 之 擋 土 牆 ， 在 框 條 交 叉 處 設 置 地 錨 ， 為 錨 碇 式 擋 土 牆 及 格 梁 式 擋 土 牆 的 搭 配 使 用 ， 適 用 在 土 壓 力 及 水 壓 力 過 大 以 及 需 較 高 之 擋 土 牆 者 。

14. 排 樁 式 擋 土 牆

為 成 排 之 基 樁 設 置 而 成 的 擋 土 牆 ， 在 不 穩 定 之 地 層 且 坡 趾 不 適 合 開 挖 者 皆 適 合 使 用 此 種 擋 土 牆 型 式 。

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圖 2.2 各 形 式 擋 土 牆 (三 ) [17]

2.1.5 護坡穩定工程

護 坡 工 程 與 擋 土 工 程 相 較 其 厚 度 較 薄 ， 其 構 造 目 的 不 在 於 承 受 土 壓 力 ， 而 是 用 以 防 止 雨 水 沖 刷 、 侵 蝕 坍 落 及 自 行 崩 陷 的 坡 面 保 護 工 程 。 以 下 介 紹 各 種 類 之 護 坡 工 程 。

1. 石 砌 護 坡

一 般 用 於 挖 方 的 上 邊 坡 ， 防 止 邊 坡 受 侵 蝕 、 風 化 ， 施 工 容 易 迅 速 ， 分 別 有 卵 石 以 及 塊 石 護 坡 兩 種 。

(1) 卵 石 護 坡

價 格 便 宜 、 施 工 方 便 ， 兩 石 之 間 空 隙 可 由 混 凝 土 澆 置 ， 強 度 較 佳 ， 可 細 分 為 漿 砌 卵 石 護 坡 與 乾 砌 卵 石 護 坡 兩 種 。

(2) 塊 石 護 坡

價 格 貴 、 外 觀 較 佳 ， 多 用 在 工 地 已 有 石 材 挖 鬆 後 ， 利 用 人 工 鑿 打 成 塊 ， 可 用 乾 砌 或 是 1： 3 的 水 泥 漿 砌 ， 亦 可 分 為 漿 砌 塊 石 護 坡 、 乾 砌 塊 石 護 坡 兩 種 。

價 格 貴 、 外 觀 較 佳 ， 多 用 在 工 地 已 有 石 材 挖 鬆 後 ， 利 用 人 工 鑿 打 成 塊 ， 可 用 乾 砌 或 是 1： 3 的 水 泥 漿 砌 ， 亦 可 分 為 漿 砌 塊 石 護 坡 、 乾 砌 塊 石 護 坡 兩 種 。