一、開挖及鄰產保護的考量
由於本基地開挖面以上多為黏土層，且黏土層底下之火山碎屑 堆積層為一高滲透性之受壓水層，故開挖時須特別注意擋土結構之 側向位移以及開挖抽水所引致之鄰近地表沈陷等問題，因此為達到 保護鄰房的要求，本案例於基礎開挖前先進行地質改良的工作。
圖 3-3-1 所示為承包商所設計之原地盤改良剖面圖，其中為考 量深度 4~16m 之間的軟弱黏土層，對於連續壁在施工期間可能造 成過大的位移引致鄰房地表沈陷，且連續壁施工過程中也有開挖壁 面坍塌之虞，因此在連續壁施作之前，於基地之內外側施作 SMW 改良樁；另外，對於透水性高的火山碎屑堆積層，為了防止開挖時 地下水侵入開挖面，對鄰房沈陷造成影響，因此於開挖前對基地地 質進行改良，如圖 3-3-1 所示分成四個層次，上方兩層為部分改良 區，第三層為封底改良區，最底層則為封底化學灌漿區。
但在承包商進行試灌作業後，發現仍有大量地下水排出，為避 免排出的地下水將化學灌漿的漿液往上帶，導致 JSG 施作時夾管 以及污染清漿灌注範圍對永久結構體產生不良的影響(水玻璃劣 化)，因此不採用化學灌漿的工法且變更原始地盤改良的設計，修 正後的設計如圖 3-3-2 所示，其中基地內側以 JSP 改良樁來代替原 先 SMW 改良樁，施作深度至地下 5m 處，外側之 SMW 改良樁則 施作至 26m 深，而基地底部亦將原先的封底化學灌漿區變更為全 部使用 JSG 改良樁進行封底改良。
圖 3-3-1 原地盤改良設計示意圖
變更設計後的 JSG 改良區共分為三層，隨深度增加提高打設 JSG 改良樁的密度，亦即改良率的不同。深度 4m 至 20m 內為部分 改良，改良率需大於 18%，改良後土壤之平均凝聚力大於 8.7t/m3， 深度 20 至 25m 內亦為部分改良，改良率需大於 31%，改良後土壤 之平均凝聚力大於 15t/m3，最後一層深度自 25m 至 32m 內為全面 改 良 ， 要 求 改 良 率 100% ， 改 良 後 土 壤 的 無 圍 壓 縮 強 度 大 於 MHL 連續壁
井 桁 基 礎 劣質混凝土
SMW 改良樁
-5m
-4m
-20m
-25m
-31m -26m
-32m
-30m
強化改良
τ＝8.7t/m2(部分改良)
強化改良
τ＝15t/m2(部分改良)
封底改良
qu＞20kg/cm2 (全面改良)
封底化學灌漿 (全面改良)
20kg/cm2；基地內最底部的 JSG 封底改良的施作，與連續壁組合而 使地下室完全與地層阻隔，能有效阻截水流進入開挖面，其上兩層 的部分改良區域，亦有助於開挖時連續壁面穩定，減少施工時鄰房 的地表沈陷，並便於基地內開挖工程的進行。
圖 3-3-2 各施工項目設計示意圖 MHL 連續壁
井桁基礎 井桁公單元
(回填級配) JSP 改良樁
φ0.6mSMW 改良樁
-5m
-4m
-20m
-25m
-31m -26m
-32m
-30m
JSG 改良區
GL-4m~GL-20m，必須進行土壤改 良，改良後土壤平均凝聚力 c≧
8.7t/m2，改良率必須≧18%
JSG 改良區
GL-20m~GL-25m，必須進行土 壤改良，改良後土壤平均凝聚力 c＞15t/m2，改良率必須大於 31%
JSG 改良區
GL-25m~GL-31m，必須進行土壤改
良，改良後土壤無圍壓縮強度 qu＞
20kg/cm2，改良率必須大於 100%
井桁母單元(回填 70kg/cm2混凝土)
二、深開挖工程對鄰產影響分析模式之探討
針對此一案例的特殊地質及改良設計，在開挖時主要對鄰產的 分析可分為下列三種型式，分述如下：
z 砂湧
於未施作改良工程之前，以原地盤開挖的狀況，並按照建技規 範初步計算砂湧的安全係數如下：
( )
5 . 1 14 . 2 1
19 19 31 ' 2
2 = <
+
−
= ×
= ∆
w w
p
s H
F H γ
γ
故基地內側有因過大的水力坡降而砂湧破壞的考量，若發生砂湧破 壞則有可能造成基地外側鄰房沈陷的問題，因此施工時採底部施作 封底改良工法以避免砂湧的問題發生。
z 抽水引致沈陷
由於底部為受壓水層，因此為減低開挖面下方之地下水壓，於 開挖進行時亦同時抽水，然抽水的步驟亦可能造成下方黏土層的壓 密沈陷，尤其下方黏土層之厚度不一，極可能產生不均勻沈陷而影 響結構物的安全。
z 開挖引致變形
開挖所產生的壁體側向變位為引致地表沈陷的主因，因此推測 此工程進行時亦以控制壁體最大變形量為考量。本工程採用改良樁 體於開挖區作部分改良，以增加土壤的剪力強度形成被動阻抗，以 減少開挖引致的壁體便形。
原設計考量下，就以往工程上考量改良土體剪力強度的方法，
可考量區域內改良土體及未改良土體為複合材料，當複合土體受垂
直方向荷重時，其強度可以下式計算之：
(
r)
s r t
eq =τ I +ατ 1−I τ
其中τeq為複合土體的等值剪力強度，τt為改良土體的剪力強度，
τs 為未改良土體的剪力強度，α為考慮到改良土體達到尖峰強度 所需要的應變小於未改良土體甚多所做的修正係數，Ir為改良率，
即改良土體的面積除以總面積，如圖 3-3-3 所示。
圖 3-3-3 改良率之計算示意圖
三、鄰產保護工法之作用機制分析
本案例在開挖之前所使用的 JSG 改良工法，據第一節所述共 分為三層改良，推測原設計針對保護鄰產方面主要分為兩用途：
z 封底改良區為防止砂湧
因基地開挖底部為火山碎屑堆積受壓水層，且地下水頭高於地 表 2m，因此開挖時在開挖面內側之水力坡降很大，原設計為避免 基底湧水或砂湧的狀況發生，並沒有採用抽水降低開挖區域內水壓 的方式，而是在 GL.-25m ~GL-31m 深處採 100％改良率之封底改 良，務求與連續壁達成一完全阻水之區域，其阻水設計之示意圖如 圖 3-3-4 所示。
單位面積 A
改良樁 面積 Ai
改良率
→Ir = ΣAi/A
圖 3-3-4 防止砂湧之阻水設計示意圖
若無施工品質方面的考量，則此一設計在施工完成後應無砂湧 的問題發生，後經初步估算改良體上舉的考量亦達合理的安全係 數，故此一設計就穩定分析而言應安全無虞。
z 部分改良區為減少壁體變位
為壁體因開挖而產生的側向變位，封底改良層上方兩層部分改 良區即為了增加現地土壤的剪力強度，增加土壤對連續壁體的被動 抵抗，減少壁體變位並抵抗連續壁之向內擠進，作用類似扶壁型式。
就前節所述為一般工程界所採用的改良土體分析模式，然而合 理的評估方法應就改良土體的受力狀況來分析，如圖 3-3-5 所示，
改良土體所受之情況為軸向伸張，為了一般採用的壓縮強度來表 示，則需就壓縮強度作一折減，可將上式做一修正如下：
不透水層
受壓透水層
連續壁
封底改良
砂湧路徑 2m 水頭高
砂湧水流路徑
(
r)
s r t
eq =ατ I +τ 1−I τ
其中α為考量改良土伸張強度與未改良土體壓縮強度之異向性 比，一般約為 0.3~0.35。
圖 3-3-5 改良樁軸向伸張示意圖 連續壁 改良樁
開挖底面隆起的趨勢，使 改良樁承受軸向伸張力