第三章、 深層攪拌工法
N 値 機械攪拌
D、改良直徑與地質
高壓噴射流之地盤切削長度受地層之硬度或凝聚力左右，砂 質土、黏性土之改良直徑（包括機械攪拌翼直徑與高壓噴射 流切削長）選擇分別參考表 3.2.7-2 和表 3.2.7-3 所示。
表3.2.7-2 砂質土改良直徑之選擇 (佐丸雄治等 2001，創造性技術之地盤改良)
N 値 機械攪拌
直徑 改良直徑
0≦N≦15 15＜N≦30 30＜N≦50 噴射切削長 1600~2000 1200~1400 1000 1600
改良直徑 3200~3600 2800~3000 2600 噴射切削長 1600~2000 1200~1400 1000 2000
改良直徑 3600~4000 3200~3400 3000 單位（mm）
表 3.2.7-3 粘性土改良直徑之選擇 噴射切削長 1600~2000 1200~1400 1000 1600
噴射直徑 3200~3600 2800~3000 2600 噴射切削長 1600~2000 1200~1400 1000 2000
（2）擴幅、噴射攪拌工法(SWING＋JET，SpreadableWING＋JET) A、SWING＋JET 工法機械之攪拌直徑為 2000，加上噴射部份最
大 改 良 有 效 直 徑 可 達 3600mm 。 工 法 之 特 徵 是 以 直 徑 300~550mm 較小之先導鑚管鑚掘後展開攪拌翼擴孔同時噴 射。
SWING 擴 幅 、 噴 射 攪 拌 工 法 有 SWING-MJET 和 SWING-HIJET 兩種其規格如下表。
表 3.2.7-5 SWING 工法分類
(佐丸雄治等 2001，創造性技術之地盤改良)
工法名稱 機械攪拌徑(mm) 高壓噴射壓力(kg/cm2) 設計有效徑 (mm) 備 註
SWING-N -- 2000
SWING-MJET 400 2400
SWING-HIJET
2000
400 3000~3600 添加空氣
B、SWING 工法具有下列機構。
（a）攪拌翼開閉機構
SWING 工法之鑚桿為三重管構造，攪拌翼是藉油壓裝置 提升或下降最內管之鑚桿來展開和閉合。地中攪拌翼之 開閉狀況，鑚桿之提升或下降均可由感應器讀取在終端 機顯示岀。
（b）機械攪拌機構
SWING-N 工法僅藉展開狀態直徑 2000 ㎜之攪拌翼以築 造改良體。擴孔鑚掘時低壓水由吐出口 B 吐出，由下而 上鬆動地層。再下降鑚桿由吐出口 B 改換灌注固化材漿 液和鬆動之地層混合攪拌。
（c）高壓噴射攪拌機構
SWING-MJET 工法是於擴孔鑚掘時除吐出口 B 之低壓水 外，由攪拌翼前端出口 A 噴射 400kg/cm2高壓水築造更 大口徑(2400mm)之改良體。
SWING-HJET 工法則於高壓水外由圍吐出口 C 輔以端出 口A 噴射 40MPa 高壓水築造更大口徑(2400 mm)之改良 體。SWING-HJET 工法則於高壓水外由圍吐出口 C 輔以 空氣幕，築造更加大口徑(3600 mm)之改良體。改良體形
成之模式如圖 3.2.7-3 所示。
圖 3.2.7-3 改良體築造之模式圖 (佐丸雄治等 2001，創造性技術之地盤改良)
（3）交叉噴射複合攪拌工法(JACSMAN，Jet And Churning System MANagement) A、JACSMAN 工法概要
JACSMAN 工法是機械攪拌和交叉噴射併用之工法。該工法 是於攪拌翼之末端裝設上下 2 段斜向噴嘴，交叉噴射固化材
圖 3.2.7-4 交叉噴射構造示意圖 (JACSMAN 研究會工法型錄)
擴幅鑽孔
硬化材漿液 硬化材漿液(+空氣)
水(+空氣)
噴射攪拌
漿液以擴大改良口徑和築造確實之改良體口徑。改良體之形 成模式如圖 3.2.7-4 所示。
B、JACSMAN 工法之特徵
（a）改良體之直徑可確實控制
（b）改良體之單軸壓縮強度 2~30 kgf/cm2內可自由選擇
（c）攪拌性能格外提升，改良體品質均勻
（d）與既有造物或改良體相互間之密接性良好
（e）可達到以往改良方法四倍以上之斷面積
（f）可在任意深度改變改良體直徑
JACSMAN 工法與一般機械攪拌工法之比較如圖 3.2.7-5 所示。
以往工法 JACSMAN工法
圖 3.2.7-5 JACSMAN 工法與一般機械攪拌工法之比較 (JACSMAN 研究會工法型錄)
C、JACSMAN 之標準施工規範
JACSMAN 工法之固化材之規範事先依室內配比試驗決定。
標準之施工規範如表 3.2.7-6 所示。
表 3.2.7-6 JACSMAN 工法之標準施工規範 (JACSMAN 研究會工法型錄)
JACSMAN 工法固化材 改良體 噴射壓力kg/cm2 噴射流量1/分
提昇速度 m/分 機械攪拌部 約 6 200~300
交叉噴流部 約 300 600 0.5~1.0
2、擴幅式水平機械攪拌工法(HEMS，Horizontal Expansion Mixing System) 由於鐵公路交通限制或地上建物之阻礙，常無法由地面施做地層改 良，因而引發從地下以水平方向改良之構想。日本1994 年因 HEMS 工法之漿液逆止閥試驗成功使由水平機械攪拌之施工變為可能。
HEMS 工法之先導管只有口徑 280mm，可擴展到 800mm 改良直徑。
由於水平灌漿孔數少，故較由垂直施做更為經濟。適用於深度較淺
（最小覆土1.5m）或軟弱之地層， N≦10 之砂層或 N≦4 之黏土層 均能施工。改良體強度 qu＝±10kg/cm2（砂層），qu＝±4kg/cm2（黏 土層）。硬化材之用量依以往之實績可參考表 3.2.7-7。
表 3.2.7-7 HEMS 工法每 m3漿液之材料 (佐丸雄治等 2001，創造性技術之地盤改良)
硬化材量（㎏） 水灰比（％） 硬化材漿液量（l）
100~300 80~120 153~339
HEMS 工法專用水平鑚機具有三翼攪拌翼和啟閉攪拌翼之控制裝
表 3.2.7-8 最近國內新型超高壓噴射攪拌工法之施工例（2003~2004）
工法名稱 工程名稱 目的
Rodin jet pile 台北捷運新莊線 CK570H 台北捷運新莊線CK570A
潛盾隧道發進、到達、連絡通道保護 潛盾隧道連絡通道保護
Column jet grout
Superjet-midi
台北捷運土城線CD550
3.2.8 設計上注意事項
地層改良工法之設計分析，因將複雜之地層單純化或假定為單一之破壞 型態，而未能完全反映實際情況。設計時應參酌以往之實際經驗檢討各 種可能發生之破壞情況設法加予補足。
【解說】
深層攪拌工法之設計方法大致分為樁體式改良之複合地層設計法 和區塊式構造物設計法。圓弧滑動之穩定分析，通常假定改良體為剪力 破壞型態，而忽略如圖 3.2.8-1 所示之實際破壞型態，包括剪力、彎曲、
推倒等進行性破壞。故除依照複合地層或構造物設計法分析外應針對穩 定或沉陷問題加予檢討。
圖 3.2.8-1 深層攪拌地層改良之破壞形態
下列為深層攪拌工法可能遭遇之情況，設計時須特別加予注意。取 自土木研究中心，深層混合處理工法設計施工手冊 P.174~181。
1、用於路堤穩定：路堤之穩定雖然經由圓弧滑動之分析，以極窄之改 良寬度或 1~2 列之改良樁既能滿足安全率之目標值。但是否能滿足 複合地盤之功能或改良體有無彎曲破壞之虞慮，設計時須審慎檢 討。根據以往之經驗，改良體之設計強度約在 1~6 kgf/cm2時改良率 多採用 30~50％以上，填土斷面方向最少改良支數有配置 4~5 支之例 子。
（a）預測問題 （b）防止對策 圖 3.2.8-2 路堤改良率和排列不足之問題
2、用於路堤下陷之防止
於軟弱地層上填築道路時，常於坡址下改良地層以防止路堤之下 陷。但因路堤之中央無改良而使路面產生裂縫和沉陷。防患之對策 是路堤中央部分設計低改良率之深層攪拌。
mm
（a）預測問題 （b）防止對策 圖 3.2.8-3 無改良區之補強
3、用於橋台引道下陷之防止
橋台背填之改良區與不改良區因壓密沉陷之差異導致地面之落差。
為緩和此落差改良之區域宜加長，並採取不同之改良深度或改良率。
（a）預測問題 （b）防止對策 圖 3.2.8-4 橋台背填下陷之防止
4、用於開挖坡面之穩定
以圓弧滑動分析挖坡面之穩定，計算結果有時以低置換率改良既 可，開挖時此樁式改良體有被推倒而使坡面崩壞。防患之對策是斷 面方向之改良體採用重疊或相切配置，並根入開挖底面讓被動土壓 來穩定。
（a）預測問題 （b）防止對策 圖 3.2.8-5 開挖坡面之穩定
5、用於深層開挖之底盤改良：攪拌工法常用於深層開挖之底盤改良，
目的在增加被動土壓、橫向地反力係數、防止地層隆起或構築地中 樑等。因改良強度高，單純由計算所得之底盤改良厚度通常比改良 寬度小。故有需訂定最小改良厚度 3m。又機械攪拌工法擋土壁與改
良土間之無法改良到部分，開挖時會有加大地下擋土壁變形之危險 性。此無法改良部分一般採用噴射攪拌工法改良使之密合。
（a）預測問題 （b）防止對策 圖 3.2.8-6 深層開挖之底盤改良
6、用於傾斜之支持層
當支持層呈傾斜狀態，如果因貫穿阻力增加而僅改良至支持層時，
改良地層將潛在有滑動之可能。因此設計時認定為傾斜地層時宜設 法貫穿傾斜支持層 50 ㎝以上。
θ θ
θ
（a）預測問題 （b）防止對策 圖 3.2.8-7 傾斜之支持層之根入
7、用於多種地層
深層攪拌工法於對象地層有 2 種以上時，一般硬化材之用量按各層 之需要而定。為安全起見，於不同之地層界面，依照深度方向以較 多填加量之硬化材用於超過境界面 50~100cm 程度為宜。
（a）預測問題 （b）防止對策 圖 3.2.8-8 不同地層界面之處理
4.1 說明
4.1.1 工法概述
當構造物施築於飽和軟弱粘土層，預計長期將產生壓密沉陷時，排水預壓 工法可用以降低日後之沉陷量、減少不均勻沉陷及增加土層強度。
【解說】
台灣地區由於都市及工業之快速發展，所需土地大量增加，為取得大 片土地以供開發建設，常以填土方式將低窪區填平，以取得建設用地，如 截彎取直後之基隆河廢河道，台北捷運北投機廠，以及南二高之林邊區段 和關廟段等。然而填土整地將會使低漥地區之厚粘土層產生大量壓密沉 陷，為避免大量壓密沉陷對隨後興建之建物產生不利之影響，常以預壓配 合排水之地盤改良方法處理此類問題。
4.1.2 工法說明
1、排水預壓工法係利用額外載重使土壤產生超額孔隙水壓，或利用透水 性良好之砂礫、砂袋(sand-pack drains)、紙帶(paperdrains)、預鑄排水帶 (prefabricated drains)等材料以縮短排水路徑，或結合兩者之效果，達到 地層之排水與事先壓密之效果。
2、排水預壓技術依據使用排水材料或預載方式之不同可分為預載排水工 法、砂樁排水工法、預鑄排水工法及預載配合砂樁（預鑄）排水工法 四類。
3、排水預壓工法最終將減少土壤之孔隙比、含水量、透水性及增大土壤 密度以達到降低日後沉陷量及增加土壤剪力強度之目的。
【解說】
1、排水預壓工法主要係於構造物施築前，先於基地打設排水材及施加預壓 力，藉由水分排出土層而達到預先壓密之效果，於工程使用上可克服土
（1）沉陷問題：使地基在排水加載預壓期間，完成大部份或基本之沉陷 量，讓建築物建造後不致發生不利之壓密沉陷及不均勻沉陷。
圖 4.1.2-1 排水預壓工法之原理
（a）僅有排水系統 （b）僅有預壓系統
排水砂床
殘留沉陷量
預壓載重 構造物荷重
沉 陷 量
時間
預壓土方 構造物
解壓後回彈
最終沉陷量 預壓時沉陷量
除去土方
排水預壓工法之理論原理示於圖 4.1.2-1，各排水預壓工法系統之
圖 4.1.2-5 排水砂礫樁施工示意圖
圖 4.1.2-8 降低地下水預壓法施工示意圖
圖 4.1.2-9 電滲預壓法施工示意圖
4.1.3 適用土層與工程應用
1、排水預壓工法適用於軟弱飽和粘土、有機粘土、沉泥、有機沉泥、疏
1、排水預壓工法適用於軟弱飽和粘土、有機粘土、沉泥、有機沉泥、疏