山坡地社區邊坡穩定設施補強及評估彙編

全文

(1)內政部建築研究所. 研究計畫成果報告. 山坡地社區邊坡穩定設施補強及評估彙編. 計畫主持人：林美聆教授共同主持人：林四川所長共同主持人：廖瑞堂總經理. 研究單位：內政部建築研究所委託單位：中華民國大地工程學會計畫編號：MOIS 891011-2 執行期程：八十八年十月至八十九年十月.

(2) 中華民國八十九年十月二十七日.

(3) 內政部建築研究所研究計畫成果報告. 山坡地社區邊坡穩定設施補強及評估彙編. 計畫主持人：林美聆共同主持人：林四川共同主持人：廖瑞堂研究人員：林錦宏林志誠邱建銘謝旻諺童啟哲. 教授所長總經理經理經理. 研究單位：內政部建築研究所委託單位：中華民國大地工程學會計畫編號：MOIS 891011-2 執行期程：八十八年十月至八十九年十月.

(4) ARCHITECTURE & BUILDING RESEARCH INSTITUTE MINISTRY OF INTERIOR RESEARCH PROJECT REPORT. Summary of the Remedial Measures and Its Evaluation for Slope Stability of Community on Slope Lands. BY LIN MEEI LING LIN SZU CHUAN LIAO JUI TANG. October 27, 2000.

(5) 山坡地社區邊坡穩定設施補強及評估彙編. 內政部建築研究所. 89.

(6) 山坡地社區邊坡穩定設施補強及評估彙編出版機關：內政部建築研究所電話：（02）27362389 地址：台北市敦化南路二段 333 號 13 樓網址：http://www.abri.gov.tw 出版年月：民國八十九年十月版次：初版 GPN：002244891137.

(7) GPN：002244891137.

(8) 摘. 要. 關鍵詞：邊坡穩定設施、擋土牆、補強工法、成效評估. 台灣地區由於山地所佔面積廣大而平地稀少，所以在山坡地開發社區之情形相當廣泛，但部分山坡地社區中，每於豪雨後發現部分坡地之擋土設施有不穩定之現象。由政府相關單位對多處大型坡地社區進行邊坡穩定安全檢查，發現有為數頗眾之山坡地社區係屬於邊坡有不穩定之虞或需持續追蹤者。而對於此類潛在危險山坡地社區，亟需進行邊坡穩定設施之補強工作，以確保山坡地社區住戶之身家安全。本研究主要蒐集國內外相關文獻研究後，歸納出邊坡穩定設施之破壞模式，探討其引致破壞原因，針對其原因提出適宜之改善對策及補強工法，再對目前常用之補強工法特性做一簡略介紹，並對其補強效果以施工性、改善成效與經濟性等三項做簡略之評估。然後再將實際補強案例置入本研究之分析模式之中，檢視其採用工法並對其補強成效加以評估，並針對實際補強工法提出課題討論。.

(9) ABSTRACT. Keywords : Community on slope land, Facility for slope stability, Remedial measures, Evaluation of effectiveness. According to the safety inspection report by the government agency, it is found that the slope stability condition of a number of communities on slope lands required urgent improvement. Strategy of remedial measures for slope stability facility of such communities should take into account types of slope problem and properties of the facilities used, subsequently, the remedial measures need to be properly evaluated to ensure its effectiveness and safety of the slope. In this research the principals for determination of the strategy of remedial measures and its evaluation were drafted to provide as a reference for such communities. Case study was conducted based on the safety inspection and remedial measure report to identify the relative factors and different properties of facilities. Finally, the key issues for consideration of the slope stability facility and its remedial measure was proposed..

(10) 誌. 謝. 本研究計畫之進行，承蒙內政部建築研究所之協助，暨四川大地技師事務所及青山顧問股份有限公司，提供相關山坡地社區補強案例資料，以及各類補強工法之相關資料與意見；並感謝中華民國大地工程學會大力協助本研究補強成效評估調查問卷之發送，以及中華顧問工程司大地工程部、昭宏工程顧問公司、泰興工程顧問公司、台翔大地土木技師事務所周功台先生、長碩工程顧問公司楊賢德先生、耀宏大地技師事務所朱耀光先生及林同棪工程顧問公司黃祥德先生等人，對於本問卷調查進行之幫助；另有蔡瑞河先生、陳斗生博士、潘國樑博士、洪如江教授、邱昌平教授、葉祥海先生、陳宗禮先生、李德河教授、廖洪鈞教授、林青先生、陳建忠先生、陳盛強先生、俞清瀚先生、黃成正先生、張義宏先生、梁漢溪先生、丁育群先生等多位學者專家提供寶貴意見，特此誌謝。.

(11) 目. 次. 第一章. 前言 …………………………………………………………. 1. 第二章. 國內邊坡工法現況與課題 …………………………………. 3. 2.1. 邊坡穩定工法概述 …………………………………………. 3. 2.2. 國內坡地社區邊坡穩定工法與現況 ……………………… 18. 2.3. 坡地常見災害類型及補強課題 …………………………… 21. 第三章. 邊坡穩定設施監測系統 …………………………………… 25. 3.1. 邊坡穩定設施監測系統設置的目的 ……………………… 25. 3.2. 邊坡穩定設施監測儀器的設置原則 ……………………… 27. 3.3. 監測儀器之選擇 …………………………………………… 28. 3.4. 邊坡工程常用的監測儀器及其可靠性 …………………… 30. 3.5. 監測結果對邊坡穩定度之評估 …………………………… 31. 第四章. 邊坡穩定設施之破壞問題暨改善對策 …………………… 35. 4.1. 邊坡擋土設施之破壞模式暨引致原因 …………………… 36. 4.2. 針對邊坡穩定設施破壞的改善對策與適用工法 ………… 47. 4.3. 邊坡擋土設施之結構問題 ………………………………… 55. 4.4. 邊坡擋土設施結構問題之改善對策與工法 ……………… 62. 4.5. 裸露邊坡之整治與改善對策 ……………………………… 71. 第五章. 常見邊坡穩定設施補強工法特性與成效評估 …………… 79. 5.1. 常見補強工法詳述 ………………………………………… 79. 5.2. 補強工法成效總體評估 ………………………………… 106. 5.3. 補強工法之選擇原則 …………………………………… 131. i.

(12) 第六章. 邊坡穩定擋土設施補強案例研究 ………………………… 133. 6.1. 既有邊坡補強案例資料 ………………………………… 133. 6.2. 案例資料整理 …………………………………………… 180. 6.3. 擋土設施補強案例分析 ………………………………… 196. 6.4. 補強案例之課題討論 …………………………………… 201. 6.5. 擋土設施補強案例之監測系統 ………………………… 204. 第七章. 結論與建議 ……………………………………………… 207. 參考文獻 ……………………………………………………………… 210 附錄一. 期初審查會議記錄及意見辦理說明 …………………… 215. 附錄二. 期中審查諮詢會議記錄及意見辦理說明 ……………… 219. 附錄三. 邊坡穩定設施補強成效評估問卷調查 ………………… 225. 附錄四. 期末審查會議記錄及意見辦理說明 …………………… 233. ii.

(13) 表目錄表 2.1. 大台北地區附近山坡地社區調查報告不穩定邊坡之案例狀況歸納表 ……………………………………………………… 2. 0. 表 3.1. 邊坡工程監測儀器適用工程種類及可靠性 ………………… 32. 表 3.2. 邊坡工程監測系統及儀器建議表 …………………………… 32. 表 3.3. 位移速率與邊坡穩定性判斷建議表 ………………………… 34. 表 4.1. 擋土設施破壞問題與補強方法 ……………………………… 53. 表 4.2. 不同裂縫種類之補強需求比較整理 ………………………… 62. 表 4.3. 裂縫修補工法整理 …………………………………………… 66. 表 4.4. 英國（British Standard Institute）及其他設計規範之裂縫寬度限制 …………………………………………………………… 67. 表 4.5. 日本對海洋混凝土裂縫寬度之限制 ………………………… 67. 表 4.6. 各國規範之最大裂縫寬度限值 ……………………………… 67. 表 4.7. CEB-FIP 國際指針對裂縫寬度之建議值 …………………… 68. 表 4.8. 世界各國有關 RC 裂縫寬度容許建議值 …………………… 68. 表 4.9. 美國混凝土協會（ACI Committee 244）對破裂寬度限制之建議值 …………………………………………………………… 68. 表 5.1. 土釘極限拉出阻抗 …………………………………………… 87. 表 5.2. 牆後排水層之佈設方式與比較 ……………………………… 98. 表 5.3. 環氧樹脂封塞劑規格 ………………………………………… 1. 表 5.4. 0. 環氧樹脂灌注劑規格 ………………………………………… 1. 表 5.5. 3. 0. 3. 邊坡穩定設施補強成效評估之意見調查表 ………………… 1. 1. iii. 0.

(14) 表 5.6. 邊坡穩定設施補強成效評估意見調查之統計結果 ………… 1. 表 5.7. 1. 降低側向壓力之補強成效評估 ……………………………… 1. 表 5.8. 1. 4. 增加側向抵抗之補強成效評估 ……………………………… 1. 表 5.9. 2. 1. 7. 改善牆背土壤之補強成效評估 ……………………………… 1. 1. 9. 表 5.10 改善牆基土壤之補強成效評估 ………………………… 120 表 5.11 避免沿潛在弱面整體滑動之補強成效評估 …………… 122 表 5.12 改善排水措施之補強成效評估 ………………………… 125 表 5.13 結構性補強之補強成效評估 …………………………… 127 表 5.14 擋土設施補強工法成效整體評估整理 ………………… 128 表 6.1. 案例 A-1 社區原打設預力地錨原始資料狀況 …………… 134. 表 6.2. 案例 A-1 社區基地地層概況 ……………………………… 134. 表 6.3. 案例 A-2 社區擋土設施補強及邊坡改善工法 …………… 148. 表 6.4. 案例 A-3 社區坡度分析表 ………………………………… 152. 表 6.5. 案例 A-3 社區各地層之土層參數 ………………………… 153. 表 6.6. 案例 B-1 社區地層厚度岩性 ……………………………… 156. 表 6.7. 案例 B-1 社區擋土設施補強及邊坡改善工法 …………… 160. 表 6.8. 案例 B-1 社區監測頻率 …………………………………… 163. 表 6.9. 案例 B-2 社區擋土設施補強方案及改善處理工法 ……… 169. 表 6.10 案例 B-3 社區擋土設施補強方案及改善處理工法 ……… 174 表 6.11 案例歸納整理 ……………………………………………… 181 表 6.12 A-1 案例之整理表 ………………………………………… 185 表 6.13 A-2(S-1)案例之整理表 ……………………………………… 186 表 6.14 A-2(S-7)案例之整理表 ……………………………………… 187. iv.

(15) 表 6.15 A-3 案例之整理表 ………………………………………… 188 表 6.16 B-1 第二區案例之整理表 ………………………………… 189 表 6.17 B-1 第十三區案例之整理表 ……………………………… 190 表 6.18 B-2 編號 (2)案例之整理表 ………………………………… 191 表 6.19 B-2 編號(11)案例之整理表 ………………………………… 192 表 6.20 B-2 編號(19)案例之整理表 ………………………………… 193 表 6.21 B-3 案例之整理表 ………………………………………… 194 表 6.22 案例邊坡擋土設施破壞原因整理 ……………………… 195 表 6.23 擋土設施案例監測系統情形整理表 …………………… 204 表 6.24 案例監測儀器使用種類整理表 ………………………… 205. v.

(16) 圖目錄圖 2.1. 各形式擋土牆（一） …………………………………………. 9. 圖 2.2. 各形式擋土牆（二） ………………………………………… 13. 圖 3.1. 監測計劃建議擬訂流程 ……………………………………… 28. 圖 3.2. 邊坡工程常用監測系統配置方式 …………………………… 33. 圖 4.1. 地工結構物之維護管理流程 ………………………………… 36. 圖 4.2. 由牆背後大量填土所引致之擋土牆沉陷 …………………… 39. 圖 4.3. 因差異沉陷而引起擋土牆之前傾 …………………………… 39. 圖 4.4. 整體邊坡沿擋土牆下方更深處之滑動面破壞 ……………… 40. 圖 4.5. 典型之擋土牆背排水設施 …………………………………… 42. 圖 4.6. 擋土牆身未打設排水孔，以致聚集大量之水壓力 ………… 43. 圖 4.7. 由地表加載所導致之側向壓力 ……………………………… 41. 圖 4.8. 擋土牆之設計性裂縫 ………………………………………… 59. 圖 4.9. 表面修補工法示意圖 ………………………………………… 64. 圖 4.10 充填工法示意圖 ……………………………………………… 65 圖 4.11 邊坡之破壞類型 ……………………………………………… 74 圖 4.12 邊坡穩定工法之分類 ………………………………………… 77 圖 4.13 邊坡穩定工法選擇流程圖 …………………………………… 78 圖 5.1. 地錨構造示意圖 ……………………………………………… 80. 圖 5.2. 地錨施工流程圖 ……………………………………………… 82. 圖 5.3. 抗滑樁示意圖 ………………………………………………… 83. 圖 5.4. 牆後透水料排水層之佈設方式 ……………………………… 98. 圖 5.5. 邊坡內部排水工法示意圖 ……………………………………. 1 圖 5.6 1. 0. 1. 以環氧樹脂填補裂縫示意圖 ………………………………… 0. vi. 4.

(17) 圖 5.7. 以碳纖維貼布防止隧道內襯砌混凝土塊掉落兼補強之施工案例 ………………………………………………………… 105. 圖 6.1. 案例 A1 社區之監測系統平面配置圖 …………………… 136. 圖 6.2. 案例 A-1 社區補強後擋土牆牆面 ………………………… 138. 圖 6.3. 案例 A-1 社區補充打設洩水孔 …………………………… 139. 圖 6.4. 案例 A-1 社區埋設的傾斜觀測管 ………………………… 139. 圖 6.5. 案例 A-1 社區道路填土區發生空洞下陷區域改善整治後情形 ………………………………………………………… 140. 圖 6.6. 案例 A-1 社區牆面裂縫修補 ……………………………… 140. 圖 6.7. 案例 A2 社區之邊坡擋土設施改善位置圖 ……………… 144. 圖 6.8. 案例 A2 社區之排水改善方式及其位置圖 ……………… 145. 圖 6.9. 案例 A-2 位置 S-1，部分錨頭有長期出水情形 ………… 149. 圖 6.10 案例 A-2 位置 S-2，現有噴漿面坡頂覆蓋層局部坍方 … 149 圖 6.11 案例 A-2 社區聯外道路邊坡蛇籠護坡 …………………… 150 圖 6.12 案例 A-2 社區聯外道路邊坡落石欄工程 ………………… 150 圖 6.13 案例 A-2 社區聯外道路邊坡攔石牆工程 ………………… 151 圖 6.14 案例 A-2 社區聯外道路邊坡整治工程 …………………… 151 圖 6.15 案例 B-1 社區建築物房前地坪下陷破裂情形 …………… 164 圖 6.16 案例 B-1 社區漿砌擋土牆開裂 …………………………… 164 圖 6.17 案例 B-1 社區道路下陷情形 ……………………………… 165 圖 6.18 案例 B-1 社區地坪下陷龜裂與房屋分離情形 …………… 165 圖 6.19 案例 B-2 社區之邊坡穩定改善措施位置圖 ……………… 168 圖 6.20 案例 B-2 社區擋土牆未打設排水孔 ……………………… 171 圖 6.21 案例 B-2 社區對外聯絡橋樑翼牆現況 …………………… 172 圖 6.22 案例 B-2 社區建物一樓房舍外牆龜裂情形 ……………… 172 圖 6.23 案例 B-3 社區之邊坡穩定改善措施位置圖 ……………… 175 圖 6.24 案例 B-3 地滑區的頂部格框植生護坡整治並新設排水溝. vii. 177.

(18) 圖 6.25 案例 B-3 地滑區補打設預力地錨 ………………………… 178 圖 6.26 案例 B-3 地滑區整修及新設排水溝 ……………………… 178 圖 6.27 案例 B-3 地滑區整治完成後之情形 ……………………… 179 圖 6.28 案例 B-3 地滑區中段採用 PVC 管地下排水工程 ……… 179. viii.

(19) 第一章. 前言. 台灣地區地狹人稠而區內多山地，平地僅佔全地區總面積約 26％，山坡地約佔 74％，在平地建築用地價格高昂且不易取得之情形下，在山坡地開發大型社區遂開始盛行。而自民國 60 年代以來，山坡地社區之開發有越來越多之趨勢，然而每在颱風豪雨後，時有坡地災害之發生，其中尤以民國 86 年林肯大郡災變，造成重大之人命傷亡及財物損失。故山坡地在開發時，於社區內之邊坡穩定工程所設置之各項擋土設施，其有效性及可靠性影響居民之生命財產甚鉅。在林肯大郡災變之後，政府相關單位針對多處大型坡地社區進行邊坡穩定安全檢查，發現有為數頗眾之山坡地社區係屬邊坡有不穩定之虞或需持續追蹤者。針對這些邊坡穩定性急需改善之坡地社區，其補強改善之技術，宜視各坡地不同類型之穩定問題及所使用之工法技術，提出原則性之對策與建議，以使將來各坡地社區進行邊坡穩定設施補強與改善時，能有所依循。並宜建立評估準則，以在邊坡穩定設施完成補強與改善後，能對其補強工法之適用性與改善情形加以評定，以確保改善後之邊坡設施能符合穩定及安全之需求。目前在國內尚未有類似邊坡穩定設施補強與後續評估之準則建議。在國外方面，以日本及香港之情形，與我國較相近。其中香港於 1970 年代以前，坡地社區發生災害之情形，多有所聞。其後香港乃設置土木工程署大地工程處，對於各山坡地社區之邊坡安定情形加以管理，並研提多項工法及法規措施加以改善，具有良好之成效。其中對於邊坡安全性評估與技術工法方面有多種手冊與出版品，可提供為本研究之重要參考。本研究目的為藉由案例及相關文獻研究，提出邊坡穩定設施之補強對策。首先針對國內山坡地社區問題，依不同邊坡穩定技術工法及潛在坡地穩定問題加以分類，並配合各項案例相關之地質、地形、土壤等基. 1.

(20) 本資料，進行分析與討論，由其中歸納出適宜補強工法之評估與建議，以提供社區坡地進行補強與改善工法選擇之參考依據。本研究流程乃蒐集國內外相關之安檢及補強技術工法文獻及坡地規範，加以整理歸納，以了解最新發展現況，並做為補強對策研擬之參考根據，並擬定危險山坡地社區邊坡穩定設施之補強對策，以為各坡地社區進行邊坡穩定設施補強之依循。根據所收集之各案例資料內容，針對各項案例之邊坡穩定設施之破壞問題及補強工法，依前項補強對策之原則進行潛在危險因素及工法之分析評估，以驗證本研究之評估原則。. 2.

(21) 第二章. 國內邊坡工法現況與課題. 國內現有坡地社區所採用之各項邊坡穩定工法，在不同地質環境下之適用情形，及其有效性及長期可靠性影響坡地社區之安全甚鉅，而邊坡穩定之各項擋土設施於設置後，亦可能受到後續建築開發之影響，導致其有效性降低。本章對於目前國內一般所使用之各類邊坡穩定工法進行文獻回顧，並簡介國內山坡地社區邊坡穩定工法現況。以期在進行國內山坡地社區邊坡發生問題後採取補強及改善措施進行討論前，先能對邊坡穩定所使用之各類工法，其適用範圍及各項優劣情形有所瞭解。. 2.1. 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. 3.

(22) 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：. 4.

(23) (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。. 5.

(24) (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。. 6.

(25) 2.1.4. 擋土穩定工程擋土護坡工程係直接提供邊坡土體之下滑抵抗力，維持兩. 高低不同的地面，防止高處土壤之崩落、穩定邊坡及抵抗土壓。依擋土系統抵抗土壓力之不同機制，大致可以將擋土結構分為重力式、懸臂式及加勁式三種類型。. 1. 重力式擋土牆特性－以自重或填入物之重量來抵抗牆後土壤之傾倒與滑動。比其他型式穩健，但牆高超過 3 公尺以上則不經濟。背填土應能完全排水，以避免產生作用於牆後的水壓。優點－牆高低於 3 公尺時相當經濟，且建造不需專門勞工或裝備即可建造。缺點－如果在工址附近無法找到背填土來源，擋土牆的建造費用將會顯著地增加，如需開挖來建造擋土牆，則也許並不經濟，因為需有臨時挖掘支撐以提供構築擋土牆之足夠基地寬度，將會增加建造的費用。. 2. 懸臂式擋土牆特性－利用牆底版上方之土體自重、牆前土壤的被動土壓力及牆體本身的抗彎矩強度來抵抗牆後土壤的側向土壓力造成的滑動與傾倒，可減少牆身斷面，增加鋼筋量的配置，以達到結構穩定。牆身高度較高時較重力式經濟，可配合錨碇使用。錨碇－錨碇是用來將拉力傳遞到可能滑動面後方之土壤的結構系統。錨碇擋土牆是利用一層或多層地錨（有或無施拉. 7.

(26) 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。 8.

(27) 圖 2.1. 各形式擋土牆 (一 ) [17]. 9.

(28) 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. 10.

(29) 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. 11.

(30) 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。. 12.

(31) 13.

(32) 圖 2.2. 2.1.5. 各形式擋土牆 (三 ) [17]. 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。. 2. 堡嵌磚護坡為廣泛被使用，工廠預鑄之混凝土成品，種類繁多、搬運方便且造價低廉，可配合各種地形與地質作適當的選擇使用。堡嵌磚以長方形較佳，為增強抗剪作用，以斜砌法施工方式更佳。而一般砌法分為以下四種： (1) 乾砌法 — 牆後全部襯填卵石，作為一般護坡之用。. 14.

(33) (2) 半漿砌法 — 牆後襯填以卵石及混凝土，作為護坡用。 (3) 全漿砌法 — 牆後全填混凝土，用作擋土牆。 (4) 補強砌法 — 牆後填襯以混凝土與排列鋼筋，用作擋土牆。. 3. 混凝土格床護坡適用在坡面容易被沖刷、滲水、湧水、面積較大以及不適植草皮的坡面。使用混凝土構造方格，格內填以卵石或碎石，部分亦有填充植生包者。. 4. 噴凝土護坡為防止開挖坡面遭受雨水沖刷及風化侵蝕，或者是無法植生之岩石以及礫石層面，一般常使用此方法。原理是藉由壓縮空氣之力將混凝土噴佈於原地層表面，因混凝土本身之特種性能以及高壓噴射之作用，故其黏著力強、密度高、強度大及防水性強，不易龜裂，可補強防水及防風化，並可填補裂縫等。. 5. 噴漿護坡用在道路邊坡防水，堤岸、圳渠坡面以及底面的噴漿襯砌之底層，岩盤面噴漿前鬆軟凹陷部分之填補等。噴漿護坡施工法有以下兩種： (1) 塑性乳劑瀝青砂漿噴佈工法（ P.L.M.工法）可不經搗實與滾壓即可均勻形成均質及密緻的覆面，達到防塌及防水的目的。 (2) 塑性土壤泥漿噴佈工法（ P.S.C.工法）. 15.

(34) 與砂土密結性好、具有塑性不易龜裂、可加入良質土壤減少水泥成本，其工作度高施工方便。. 6. 綠化工法使用普通植草法、挖穴施肥舖網噴植法、預鑄格子框植生工法、自由型格子框植生工法以及塑膠袋育苗移植配合種子播法植生護坡等等。. 7. 蛇籠工程籠身以鉛網組成，具有撓曲性，適合各種地形；內填卵石，透水性佳，作為護坡可減低坡內靜水壓力，不需透水孔設施。成本低廉、景觀佳、施工迅速，同時亦適用在搶險工程。. 8. 岩釘與岩筍 (dowel) 常用於表層破碎岩塊之固定及支撐小至大型岩塊，主要功能防止岩塊掉落，或節理及裂縫之張開及延伸。. 9. 岩栓其功能除可增加節理面或滑動面上之抗剪力，防止岩塊或岩層沿節理或潛在滑動面破壞或繼續滑動，因岩栓本身施有預力，會對岩層產生一正向壓力，可增加岩體之強度。主要用於巨大不穩定岩塊、表層及表層附近不穩定岩盤、底部有差異侵蝕之岩塊、軟弱岩盤之補強、束制解壓節理之繼續張裂、開裂岩塊原位固定及補強等。如配合鏈式網使用，一方面可提供深. 16.

(35) 層之穩定力量，亦可同時穩定表層剝落岩塊。. 2.1.6. 邊坡穩定工法之選擇穩定工法之選用，需依照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，其選擇之主要考量因素包括了以下三項：. 1. 安全性安全性的考量為邊坡穩定工法選擇時，所應當最先考量的因素，不論是在常時、地震、暴雨時，安全係數都必須大於設計標準。而根據國內的邊坡穩定設計標準而言，平常時，安全係數必須大於 1.5；地震時，安全係數需大於 1.2；暴雨時，安全係數必須要大於 1.1。. 2. 施工性由於在山坡地邊坡上施工的邊坡穩定工程，其困難度比起平地施工的困難度來的高，所以在邊坡穩定工程選擇時必須將穩定工法之施工性列入考量。尤其在地勢特別陡峭或坡高特別高之邊坡，施工性往往會變成主要的決定因素。. 3. 經濟性一般在山坡地社區的邊坡穩定工程，就投資者的觀點而言，擋土工法的選擇最優先的考量往往是經濟性或美觀性等非技術性因素。而站在工程設計者的角度，決定的因素往往是安. 17.

(36) 全性及施工性，因此設計者必須要能就風險及整體長期穩定性考量，在此兩者之間找到一平衡點，提出一合理的設計。. 2.2. 國內坡地社區邊坡穩定工法與現況. 為了能夠對國內山坡地邊坡社區的邊坡穩定設施，在受到破壞或產生穩定性不足的情形時，能夠提出有效的補強方案及改善對策，所以瞭解國內常用的邊坡穩定工法與現況，便顯得非常重要。. 2.2.1. 國內常用的邊坡穩定工法國內在較早期的山坡地邊坡社區，由於受到地工技術的限. 制，設計及施工的方法都較為保守，在基地選址方面，大致選擇較為平緩的山坡地，所使用的邊坡穩定工法大致有砌石護坡工法、混凝土格床護坡工法、噴混凝土護坡工法、噴漿護坡工法等方式，而這些工法主要用在防止雨水沖刷、侵蝕坍落、避免自行崩陷，而不是用來承受土壓力。隨著地工技術的不斷演進提昇，使得可以選擇的基地型式增多，在近期一些坡地社區可以看出，所使用的工法不只是消極地使用護坡工程，更積極的利用擋土工程，來增加基地面積、提高坡地的使用率。目前國內常使用的擋土工程方式有：卵石混凝土擋土牆、漿砌卵石（塊石）擋土牆、鋼筋混凝土框式擋土牆、扶壁式擋土牆、懸臂式擋土牆、錨碇式（加格梁）擋土牆、擋土柱式擋土牆等。其中以懸臂式擋土牆、錨碇式（加格梁）擋土牆、排樁式擋土牆三者較常使用。. 18.

(37) 2.2.2. 國內坡地社區邊坡穩定現況根據大台北地區附近的山坡地社區調查報告 [13]，所使用. 的穩定工法，大致上可以得知國內穩定工法使用的現況趨勢。由調查報告顯示 (如表 2.1 所示 )，大台北地區幾乎每一個坡地社區在邊坡穩定工法上，都有施作排水工程以及擋土工程，並依照地形，進行挖方工程或者填方工程，至於護坡工程的設置，大規模的社區，在坡地較緩的地方，大都會使用護坡工程，並搭配美化工程。至於監測系統使用情形較不普遍，大致以新建社區較為常見，早期坡地社區則較為少見。而在有邊坡穩定之虞的案例中，造成坡地破壞的工程因素，發生機率最高者為排水工程，其包括：排水設施設計以及施作不當、洩水孔功能未發揮、排水孔阻塞以及地表水無法經由完善排水設施排除，以致沖刷土壤表面及掏空擋土基礎等等問題。由於水對於邊坡及擋土設施之穩定，有非常不良之影響，故如何維持有效而長期之邊坡及擋土牆排水，實為一值得重視之課題。至於擋土工程所產生的坡地穩定問題，主要為擋土牆施工品質以及長期維護方面，其問題包括：擋土結構出現裂縫、牆版接縫處滲水以及並無鋼筋連接、擋土牆移位及傾倒、因地層的差異沈陷導致擋土牆龜裂、下層基座施作引起上層擋土設施崩坍等，地錨施工品質不良、錨頭掉落、滲水、老化嚴重以及鏽蝕，擋土牆與房屋結構距離過近，以至於無法對擋土設施做維護工程等。此外，以上這些問題，在坡面排水不良的擋土牆所發生的狀況，相較一般排水良好之擋土牆更為頻繁、嚴重。. 19.

(38) 表 2.1. 大台北地區附近山坡地社區調查報告不穩定邊坡之案例狀況歸納表 [13]. ˇ. ˇ ˇ. ˇ. 其他. ˇ. ˇ. 穩定工法. 排水工程. 錨碇、格床不明護坡. ˇ. ˇ. C ˇ. 備註地質因素. ˇ. 擋土工程. 護坡工程. ˇ. 填方工程. B ˇ. ˇ. 挖方工程. ˇ. 排水工程. ˇ. 監測系統. ˇ. 坡地破壞因素. 擋土工程. Ａ ˇ. 護坡工程. 調查案例. 填方工程. 排水工程. 挖方工程. 邊坡穩定工法使用狀況. ˇ. 懸臂式. 不明. 坡面排水錨碇、岩錨孔、坡趾集幕牆水. ˇ. D ˇ. ˇ. ˇ. ˇ. ˇ. 錨碇. 不明. E ˇ. ˇ. × ˇ. ˇ. ˇ. 重力式. 不明. ˇ. ˇ. F ˇ. ˇ. G ˇ. ˇ ˇ. ˇ. ˇ. 重力式、懸地下排水系臂式、排樁統懸臂式、錨排水箱涵、碇、蛇籠、沈砂池、滯格床植生洪設施. ˇ. × ˇ. ˇ. ˇ. H ˇ. ˇ. ˇ. × ˇ. ˇ. ˇ. ˇ. ˇ. ˇ. ˇ. ˇ. ˇ. ˇ. ˇ. ˇ. ˇ. I. J ˇ K ˇ. ˇ. ˇ. ˇ. 懸臂式、錨坡頂截水碇、格樑縱向排水孔懸臂式及涵管接至地面排水溝懸臂式. ˇ. ˇ. 20. ˇ. 明溝方式. 錨碇、框架坡面排水孔式格樑護坡.

(39) L ˇ. ˇ. ˇ. ˇ. ˇ. M. ˇ. ˇ. ˇ. ˇ. ˇ ˇ. ˇ. ˇ. ˇ. ˇ. 懸臂式、錨尚未建立碇、石籠. ˇ. 錨碇、排樁. 註：林美聆、秦中天，“山坡地社區開發邊坡穩定工法技術現況調查與分析” 內政部建築研究所專題研究計畫成果報告。. 在填方工程方面，坡地建築在填方處遭受破壞者也佔不少，包括：結構物因填方施工不良而引起差異沈陷、路面產生裂縫以及填土材料遭受地表水掏空、堵塞排水孔而排水不良等等問題也是需要重視的。在地質方面，有問題的案例，大致社區本身就處於順向坡滑動面，易引起擋土結構整體滑動，或者處於廢煤渣堆積以及風化岩層，其潛在坡地問題在於本身承載力不足，以及穩定性不夠而引起擋土牆沈陷等。另外人為在上邊坡的不當開墾導致坡面破壞、落石者也有發生之案例。. 2.3. 坡地常見災害類型及補強課題山坡地工程較一般平地工程更容易發生災變，且在坡地施. 工完成後，往往仍存在一危險性，常見的坡地災害，就發生的原因來分類，大致上可以區分為六大類。而在這些災害發生的原因中，以地表及地下排水不良所造成的坡地災害佔最多數，由於其發生的原因不同，所需的防範之道及可能的處理對策也大不相同，以下就各類型災害發生的不同原因、破壞情形及處理對策，茲分列於下（廖洪鈞、廖瑞堂， "坡地社區開發安全監測手冊 " [40]）：. 1. 地表排水或地下排水不良所引起的坡地災害. 21.

(40) 坡地社區的開發，在設計階段沒有妥善規劃地表及地下排水措施，或是根本沒有將排水部份列入規劃及設計中詳加考量，而直接在河谷或原來的排水路上進行大規模的之整地計畫，並在回填的谷地上蓋起一棟棟的建築物。由於如此，肇因於地表及地下排水不良所引起的坡地災害，往往是佔最多數。其破壞情形及處理對策分為以下兩點： (1) 地表排水措施不良 •破壞情形—造成規模大小不等之沖蝕溝或崩塌。 •處理對策—增設各種地表排水渠道，如截流溝、陡槽等。 (2) 地下排水措施不良 •破壞情形—擋土牆破壞或掏空。 •處理對策—以盲溝、集水井、水平集水管或排水廊道宣洩地下水。. 2. 以建築結構物作為擋土構造所造成的災害由於地形的關係，山坡地之建築物在靠山之一側，常需以擋土護坡加以擋土，若山坡地社區開發的投資者為了省錢或創造出更大的使用空間，便會直接利用建築結構物本體來當作擋土設施。 •破壞情形—建築物破壞。 •處理對策—盡量避免以建築物兼做擋土構造。. 3. 滑動規模或破壞模式判斷不當. 22.

(41) 一般來言，傳統重力式或半重力式擋土牆僅能適用於淺層滑動或無明顯滑動之邊坡滑動保護，當地質有明顯弱面存在時，傳統之擋土護坡即不大適用。由於滑動規模或滑動深度判斷不當，而一直無法有效處理的邊坡十分的多，而欲瞭解破壞規模及滑動深度，借助於更精確的觀測系統及地質調查是十分重要的。. •破壞情形—邊坡整體破壞。 •處理對策—以觀測系統及地質調查，確定滑動規模及破壞機制，並適度調整擋土設施。. 4. 軟弱地盤高填方區構築擋土牆在軟弱地盤上之高填方擋土牆常發生破壞，其可分為兩部份，一部份是由於高填方區下方承載地層之承載力不足或沈陷量過大所導致的破壞，必須以各種地盤改良方式加以改良，以提高下方土層之承載力及減少其沈陷量，方可解決。一部份是由於擋土護坡本身設計斷面或強度不足所產生，此種情形需檢討擋土護坡之細部設計標準，並加以改善。 •破壞情形—填方區擋土牆龜裂破壞。 •處理對策—以改良方式提高地盤之承載力及減少沈陷量或擋土牆基採用樁基礎。. 5.地錨施工品質不良或錨碇力不足地錨擋土護坡，由於地錨可提供甚大之抗拉力，故可使用於有深層滑動可能或邊坡甚高之擋土結構，但由於地錨要求之 23.

(42) 施工品質較高，故若無良好的施工品管及經過一定的地錨試驗程序，失敗的可能性便非常大。除了施工品質不良導致破壞外，原因尚有滑動規模判斷不當或設計時假設之地下水位或滑動面參數不當所致。 •破壞情形—邊坡整體崩壞。 •處理對策—進行各種地錨品管試驗，更換或補施作地錨，並加強地錨的防蝕措施。 6. 地錨施工程序不當在施作錨拉式擋土護坡時，必須先施作擋土護版，接著再進行地錨之施鑽、灌漿及施預力等工作。在擋土護版完成而地錨尚未施加預力前，是最危險之階段。在此階段極可能因為擋土護版已承受若干之土壓力，再加上擋土版下方之地層受地下滲流或雨水掏空之影響，使得在地錨尚未施拉預力前，便產生護版下滑破壞。 •破壞情形—擋土結構破壞。 •處理對策—由上而下施工，必要時採跳島方式施工。. 24.

(43) 第三章. 邊坡穩定設施監測系統. 大地工程由於涉及地層之多變性、複雜性及外來諸多未確定因素的存在，使得大地工程如深開挖、隧道、邊坡工程之災害頻傳，故為了確保工程設計及施工之安全，監測系統之運用也日益普遍。近年來許多重大工程的興建，大多已將監測系統列入施工中重要項目之一，且對監測系統的認識也日漸普遍，而如何有效運用監測系統於邊坡擋土結構物，來監測邊坡擋土結構物的穩定性，並在破壞發生時對於達到需補強程度的認定，便是一件非常重要的課題。監測系統的運用就大方向而言，必須充份瞭解設置監測系統的目的，並適時適地的規劃各種監測儀器，進而在觀測中獲得各項現地狀況，並校核設計資料的正確性，如有超出原設計預估之異常行為時，則需進一步分析及評估是否需做設計調整，或者補強措施。監測系統的規劃，原則上應就其監測目的未確定性因素之掌握程度及可能造成風險損失等因素加以考慮，而做適當的設置。. 3.1. 邊坡穩定設施監測系統設置的目的. 一般監測系統設置的目的包括以下四項： 1. 設計條件之調查及確認 2. 施工安全之掌握 3. 長期行為之驗證 4. 回饋分析設計而在穩定設施補強的方面，監測系統設置的目的則加入了設施破壞是否達到需補強程度的認定，以及補強工法的改善成效監測。. 25.

(44) 不論在邊坡穩定工程或是設施補強工程之中，監測之目的大多著重於設計條件之調查及確認長期行為之驗證兩大項，由於山坡地之地層變化較平地更為複雜，許多潛在可能滑動面在地質調查時不易發覺，地下水狀況不易掌握，為彌補地質調查之不足，並校核原設計之假設，監測系統的設置，對於已有滑動徵兆的邊坡或重要性較高的邊坡都是十分必要的。故邊坡穩定工程監測系統的主要觀測項目包括以下四項： 1. 觀測滑動面位置，確認破壞規模及破壞原因。 2. 觀測位移速率及滑動方向，瞭解邊坡穩定情形。 3. 觀測地下水壓，校核水壓力是否超出原設計之假設條件。 4. 觀測結構物或地錨等擋土措施之應力，避免發生擋土結構物破壞。當地層之穩定情況、擋土結構物之應力情況及地下水位變化狀況能充分掌握時，就可以確保邊坡工程的安全性及穩定性。. 目前國內之山坡地社區大多未設置監測系統，僅有少數較具規模或較具防災意識之坡地社區方有裝設，而裝設監測系統的優點有： 1. 可充分反應地層或擋土結構物之穩定情況。 2. 如有異常情況發生，而必須進一步補強處理時，便可以對症下藥。 3. 任何坡地崩塌或擋土結構破壞前，都會有警訊，只是破壞前的變位量可能略小，不易以肉眼觀察得知，但若能藉由靈敏的觀測儀器，在事前大多可測得並做必要之處理補強。 4. 由許多的實際案例均證明監測系統確實可以充分反應實際地層之穩定情況，對於邊坡的安全性確保有相當正面的價值。. 26.

(45) 3.2. 邊坡穩定設施監測儀器的設置原則. 依據廖洪鈞、廖瑞堂[40]，邊坡穩定設施監測儀器的設置原則有以下幾點： 1. 監測儀器儘可能安裝在最危險或未確定性因素較多的位置或剖面上。 2. 傾斜觀測管在每個觀測剖面至少有兩處，安裝深度應貫入不動層三公尺以上。 3. 水壓計或水位觀測井安裝深度，應視鑽探調查結果加以調整，山坡地由於地下水狀況較為複雜，為瞭解每一地層之水壓分佈，原則上每一地下含水層至少安裝一支水壓計。 4. 在水壓異常之受壓水層，需安裝水壓計觀測。 5. 選擇於適當之時機裝設，以得最有效之觀測結果，裝設時機依下列原則擬定及執行： (1) 基地初始條件、狀況調查及鑑定用途之儀器於施工（包含補強施工）前安裝完成。 (2) 地下水位、水壓及土層變位等隨施工狀況改變者於施工前安裝完成。 (3) 配合施工設置之儀器（如鋼筋計、地錨荷重計）於該儀器之施工部份配合施工。. 一個邊坡穩定設施監測系統設置計畫之擬訂，不單只是在選擇監測的設施種類，而是於計畫研擬之初始就很明確瞭解設置的目的，以使最終能很有效率的運用所得到的數據。圖 3.1 為監測計畫建議之擬訂流程。. 27.

(46) 確定監測計畫之目的. 確定設置監測設施之種類與目標. 預測監測設施可能變化之行為. 釐清監測之執行分工. 選擇適當監測儀器與設備. 列出並排除可能影響監測結果之事項. 擬定監測設備之配置圖. 決定監測設施儀器之規格要求. 擬定監設施之施工規範. 決定觀測頻率與管理標準. 完成監測計畫. 圖 3.1. 3.3. 監測計畫建議擬訂流程 [40]. 監測儀器之選擇. 不同的監測項目，須選用不同的感應器來觀測，如觀測地層中地下. 28.

(47) 水之水壓所用之水壓計，由於觀測原理不同，又可分為電子式水壓計、開口式水壓計或壓氣式水壓計等三種型式，如何針對工地特性，選擇適用之監測儀器，是安裝監測系統時首先面臨的問題。. 一般而言，儀器的選擇所需考慮因素可分為主要及次要因素等兩部分： 1. 主要因素 (1) 量測範圍一般設計者係依現場可能測得最大變化量，決定需要量測範圍。 (2) 正確性正確性表示測讀之結果與絕對值之吻合程度，大部份儀器要求大都在其測讀值之正負 1％以內。 (3) 精度或重複性精度表示每次讀值與平均值之差異，精度高表示每次測讀結果都十分相近，亦即重複性很高。大部份儀器之精度要求至少為正負 1%以內。 (4) 耐久性坡地之監測儀器大都屬於管理維護階段長期性之監測工作，其耐久性甚為重要，故選擇儀器時應考慮其耐久性。. 2. 次要因素 (1) 儀器之成本與精度、正確性間之考量一般而言，精度越高、正確性愈佳或耐久性越好的儀器，往往亦較昂貴；但昂貴，並不一定代表精度高及正確性佳，採購時應針對不同工地及監測項目之實際需要，決定其所需量測精度及儀器種類。 29.

(48) (2) 施工性一般選擇安裝及施工較容易的監測儀器，且在安裝過程中不得造成監測儀器功能的損傷。 (3) 自動化的需求大部份監測系統係以手動量測為主，如監測系統欲採用自動化量測時，則在儀器選擇時，應將自動化之需求列入考慮。以水壓計為例，手動量測時大多採開口式之水壓計，但開口式水壓計無法輸出數位式訊號，故自動化甚為困難，如欲自動化，則必須採用電阻式或振弦式水壓計，以利後續自動化之配合。. 3.4. 邊坡工程常用的監測儀器及其可靠性. 一般邊坡工程設計常用的監測儀器包括： 1. 水位觀測井 2. 水壓計 3. 傾斜觀測管(Inclinometer) 4. 地表沈陷點 5. 地表伸縮計 6. 鋼筋計 7. 結構物傾度盤 8. 地錨荷重計其中相關於觀測影響邊坡穩定性之主要相關徵象的儀器，如水位觀測井、水壓計及傾斜觀測管使用最為普遍，至於其他的觀測儀器，則視擋土構造物型式之不同依實際需要分別考慮，但使用上較不普遍。. 30.

(49) 有效利用監測儀器之量測結果，使之能充分反應實際土層或擋土結構物行為，是安裝監測儀器的主要目的，但往往由於對安裝儀器之認識不足或安裝過程過於草率，使得觀測結果並無法充份代表地層或擋土結構之行為，此時監測就失去其意義。觀測儀器能否有效反應實際監測行為主要有以下幾點關鍵： 1. 觀測儀器本身的可靠性 2. 觀測儀器的安裝過程 3. 觀測儀器初始值的確認各式監測儀器所適用之邊坡工程種類及其可靠性，詳如表 3.1。. 綜合以上所言，針對不同之監測目的，並配合實際需要及儀器特性，應選擇不同種類之監測系統及儀器，並採取適當之配置方式，以取得最有效之監測資料。表 3.2 為針對不同之施工階段所建議之監測系統及儀器，圖 3.2 為一般邊坡工程常用之監測系統配置方式。. 3.5. 監測結果對邊坡穩定度之評估. 邊坡穩定與否的研判以及是否達到需補強的認定，並無一固定的標準，常引起相當多的爭議，有人習慣以傾斜觀測管測得的最大位移量作為研判依據，但實際上位移量的大小不是研判的主要依據，而位移速率及位移趨勢才是反應邊坡穩定與否的主要指標。根據日本地滑對策技術協會之建議，對於邊坡穩定性之研判，可採用位移速率加以判斷，如表 3.3 所示，其建議之判斷標準，可做為國內相關邊坡穩定性判定時重要之借鏡及參考。. 31.

(50) 表 3.1. 邊坡工程監測儀器適用工程種類及可靠性 [40]. 觀測方式. 量測項目. 典型適用工程種類. 使用頻率. 可靠性. 水位觀測井. 地下水位. 挖方邊坡. 經常. 很好. 粘土層孔隙水壓. 填方邊坡. 經常. 很好. 結構體邊界之孔隙水壓. 擋土牆. 經常. 很好. 土壤中之土壓力. 填方邊坡. 很少. 不佳. 結構體邊界之土壓力. 擋土牆. 很少. 好. 鋼筋計. 鋼筋應力. 擋土結構. 時常. 很好. 結構傾度盤. 結構物的傾斜變化. 結構物. 時常. 好. 傾斜觀測管. 土層或結構體水平位移. 邊坡工程. 經常. 很好. 水壓計. 土壓計. 表 3.2. 工程進度調查設計階段. 邊坡工程監測系統及儀器建議表 [40]. 主要監測項目. 必要監測設施. 可考慮之監測設施. 地下水位調查. 水位觀測井. 傾斜觀測管. 地層穩定性評估. 水壓計. 結構物傾度盤. 水位觀測井. 施工階段. 地下水位水壓變化. 水壓計. 沉陷觀測點. 地層穩定性變化. 傾斜觀測管. 地滑計. 擋土結構穩定性. 鋼筋計. 雨量計. 鄰房或鄰地穩定性. 地錨荷重計. 裂縫計. 結構物傾度盤. 完工使用階段. 地下水位監測. 水位觀測井. 沉陷觀測點. 地層穩定性監測. 水壓計. 地滑計. 擋土設施安全監測. 傾斜觀測管. 雨量計. 32.

(51) 結構物安全監測. 結構物傾度盤. 鋼筋計地錨荷重計. 33.

(52) 34. 圖 3 2 邊坡工程常用監測系統配置方式 [40].

(53) 表 3.3. 位移速率與邊坡穩定性判斷建議表 [40] （日本地滑對策技術協會，1978）. 變動種類. 日變位量月變位量. 一定方向的. 活動性判斷. （mm）. （mm）. 累積傾向. 緊急變動. 20 以上. 500 以上. 非常顯著. 急速崩壞. 確定變動. 1 以上. 10 以上. 顯著. 活潑運動中. 準確定變動. 0.1 以上. 2.0 以上. 略顯著. 緩慢運動中. 潛在變動. 0.02 以上. 0.5 以上. 稍稍有. 有待繼續觀測. 35. 破壞類型崩壞型泥流型崩積層滑動深層滑動粘土滑動回填土滑動粘土滑動崖錐滑動.

(54) 第四章. 邊坡穩定設施之破壞問題暨改善對策. 土木結構物皆有一定之使用年限，在營運使用期間常因外力的作用、材質老化或漏水問題等因素的影響下，使土木結構物原有的功能喪失。舉凡所有的物品在使用過程中一定會產生損壞或故障，大村平（1988）由故障率之觀點進行工程可靠度分析時，將結構物之生命週期大致分為三階段：第一階段為 0∼20 年、第二階段為 20∼50 年、第三階段為 50 年以上；其中損壞機率較高者為第一與第三階段。第一階段為結構物營運後之初期異狀發生期，主要肇因於設計與施工上之缺陷；第三階段之異狀則主要肇因於結構物材質之老化。所以隨著使用時間之增加，邊坡穩定設施需作定期的安全評估檢測，並對已發生毀損之部分進行維修補強工作，而典型的地工結構物之維護管理流程可見圖 4.1 所示。由前面章節介紹可知，目前用於邊坡穩定之擋土工法眾多，且各式擋土設施形式不一，在國內所常見者包括重力式鋼筋混凝土擋土牆、預力地錨鋼筋混凝土擋土牆、漿砌卵石擋土牆、加勁式擋土牆等。而擋土牆係屬於長期置於戶外的結構物，長年累月經風雨侵襲，必難免有破裂、毀損之虞，故對擋土結構物的補強措施，是常會遭遇到亟須探討的課題。本研究主要係對危險山坡地社區中既有之邊坡穩定設施補強方法作整理與探討，而本章即針對既有邊坡穩定擋土設施之穩定問題及結構安全問題，分析探討其引致破壞原因，再針對其破壞原因尋求其解決改善方法，並提出其適用之工法，最後再對一般自然裸露邊坡常用之坡面保護方法作一簡單敘述。. 35.

(55) 圖 4.1. 4.1. 地工結構物之維護管理流程 [ 6 ]. 邊坡擋土設施之破壞模式暨引致原因. 擋土牆為攔阻天然或填築之土石、砂礫及類似的粒狀物質所構築之. 36.

(56) 構造物。其作用為維持兩高低不同地面的安定、防止填土或開挖坡面之崩塌、穩定邊坡，與減少挖填土石方等。擋土牆之設計，首先須了解作用在牆上之各項外力，包括土壓力、水壓力及地震力等，並據以校核擋土牆牆體之穩定性，此項包括擋土牆的抗滑動、抗傾倒、抗沉陷破壞等之穩定性分析。本節即細究造成邊坡穩定擋土設施之可能破壞模式，可概分為擋土牆的滑動破壞、傾倒破壞、承載力不足、沉陷量過大以及整體滑動破壞等五類破壞模式，而以下即針對引致擋土設施破壞之原因、改善對策及其適用工法做詳細之敘述。. 4.1.1 邊坡擋土設施之破壞模式. 邊坡擋土設施之破壞模式，大致可分為滑動破壞、傾倒破壞、承載力不足、沉陷量過大、及整體滑動破壞等五類，以下將針對此五類破壞模式及造成原因加以介紹： 1. 滑動破壞擋土設施基底之水平抵抗力，不足以抵抗牆背土體之水平側向壓力時，將可能造成擋土牆被向外推出破壞，以致失去其擋土功能。造成原因有： (1) 擋土牆背後之側向壓力過大 (2) 擋土牆之側向抵抗力不足由於牆背後土體、水及地表加載所造成水平側向分力，有將擋土牆沿基底向前推動之趨勢，此一滑動作用係由牆基底與土壤間之水平抗剪力及牆基前方覆土之被動土壓力提供阻抗，而牆基底處之水平抗剪力來源主要可分為基底與土壤間之摩擦力與凝聚力。擋土牆之抗滑動安全係數即為其水平阻抗力對水平作用力之比，一般採用 1.2∼1.5，視該擋土. 37.

(57) 牆之重要性而定。 2. 傾倒破壞擋土牆抗傾倒之穩定力矩不足以抵抗驅使傾倒的力矩時，將造成擋土牆對牆趾產生傾倒破壞之現象。造成原因有： (1) 擋土牆背後側向壓力過大 (2) 擋土牆之抵抗傾倒力矩不足 (3) 基礎土壤之差異沉陷 (4) 擋土牆身高度過高由於牆背之土體、地下水及加載所造成之側向力，產生使擋土牆有被推翻趨勢之傾倒力矩；而擋土牆重及牆基上之土重則可使其趨向穩定。擋土牆傾倒之穩定檢核，係以牆趾為支點，對該點取傾倒力矩及抵抗傾倒之穩定力矩。擋土牆之穩定力矩對傾倒力矩的比值即為抗傾倒安全係數。一般抗傾倒之安全係數採用 1.5∼2.0。. 3. 承載力不足當擋土牆基底下方土壤過於疏鬆、軟弱時，則可能發生基礎土壤之承載力不足現象，而產生承載力破壞。造成原因有： (1) 基礎土壤承載力不足 (2) 基礎土壤承載過重擋土牆基底下方土壤必須有承載上方擋土牆體與土體之重量，若基礎土壤過於軟弱、剪力強度過低，則極可能發生承載力不足破壞，造成擋土牆之大量沉陷、滑動、傾倒等破壞現象。對於擋土設施基礎承載能力之安全係數通常採 3.0 設計，而短期性載重之安全係數亦須在 2.0 之上，與一般結構物基礎要求無異。. 38.

(58) 4. 沉陷量過大擋土牆因基底下方土壤沉陷量過大，而造成擋土牆大量下陷之現象，並有可能引致擋土牆之傾倒。造成原因有： (1) 基礎土壤壓縮性過大 (2) 基礎土壤沉陷不均勻引致之差異沉陷 (3) 基礎土壤承載過重擋土牆底部之土壤受擋土牆自重及牆背土體作用時，若其下方土壤過於疏鬆軟弱，以致產生大量的沉陷或是發生不均勻的差異沉陷，同時若擋土牆基礎發生承載力不足時，亦可能引發大量之沉陷，而沉陷量過大將會造成擋土牆的毀損、過量沉陷與傾倒（見圖 4.2 與圖 4.3 所示）。. 圖 4.2. 由牆背後大量填土所引致之擋土牆沉陷 [ 32 ]. 39.

(59) 圖 4.3. 因差異沉陷而引起擋土牆之前傾 [ 32 ]. 5. 整體滑動破壞擋土設施所在之邊坡土體若產生一整體性之滑動破壞，此稱為整體滑動破壞。造成原因有： (1) 擋土牆基底土壤或背填土過於軟弱 (2) 邊坡深處有潛在滑動面擋土設施之效用即在穩定邊坡土體，避免邊坡土體滑動破壞。當擋土牆之背填土及牆基土壤較為軟弱時，擋土牆可能產生一整體滑動而導致破壞，其情形與一般邊坡之滑動破壞類似，如圖 4.4 所示。若擋土牆下方有一較軟弱之土層或弱面，則滑動面有可能在此土層或弱面內發生。若在設計分析時錯估邊坡的滑動位置、滑動規模，如擋土牆後方土體的整體滑動面在更深層處，既有的擋土結構位於地表淺層，則將無法有效阻擋土體的整體滑動破壞，既有擋土設施則無法發揮其穩定效果。. 40.

(60) 圖 4.4. 整體邊坡沿擋土牆下方更深處之滑動面破壞 [ 32 ]. 4.1.2 造成邊坡擋土設施破壞之原因. 造成各類擋土設施破壞之原因有許多種，其中同一種原因也可能因為其他外在條件之不同，而引致不同之破壞模式，亦有可能引致不同之破壞模式同時發生，故本節針對各項可能引發擋土牆破壞之因素，做綜合性之說明。造成擋土牆破壞之原因，大抵可分為擋土牆所受側向壓力過大、擋土牆之抵抗側向力不足、土壤工程性質不良與其他因素等四大項，其中又可列出數小項以做更詳細之敘述。. 1. 擋土牆背後之側向壓力過大擋土牆背後靜態之水平側向壓力的來源主要包括側向土壓力、水壓力及由牆後地表加載所造成之側向壓力三類，另外若受地震或動態載重作用時，擋土牆將會承受動態之土壓力、水壓力作用，而此處僅討論靜. 41.

(61) 態側向壓力對擋土牆之影響。 (1) 側向土壓力側向土壓力的大小與牆後背填土的種類及緊密程度有關。由於一般土壤之單位重變化不大，所以牆後背填土的緊密程度為主要影響者，若背填土越疏鬆則擋土牆所承受之側向土壓力越大。一般擋土牆施作會先將邊坡超挖，以開闢出一施工空間，而牆背後之空間須回填排水性良好之砂土，並施作牆身的排水措施。而擋土牆背後之回填砂土必須做好分層滾壓工作，牆後背填土夯實緊密將可增加牆背土體之剪力強度，並降低擋土牆背後之側向土壓力。然而許多擋土牆在施作時，並未使用適當之回填土，而夯實作業未確實進行，造成牆後土壓可能超過設計預期，形成過大之土壓力，且排水設施也無法順利運作。 (2) 水壓力擋土牆背後水壓力來源為雨水或地表逕流入滲及地下水滲流造成。擋土牆背所受之水壓力亦為主要之側向壓力之一，對擋土設施之穩定性有重大之影響，地表水及地下水常為促使邊坡滑動的主要禍源。豪雨或持續下雨期間山區常發生坡地坍方造成道路中斷即為最佳之証明。排水良好與否，對邊坡、擋土設施的穩定性有極大的影響。一般在設計擋土設施時，為避免牆身受到水壓而引起較大之側向壓力，通常在牆背均設計有排水措施，可將擋土牆後之入滲水排除，以降低牆背後之水壓力，典型之排水措施如圖 4.5。因此一般擋土牆均設有洩水孔，且牆背回填土均以透水性良好之砂、礫石為主，以減少擋土牆受水壓力之可能性。. 42.

(62) 圖 4.5. 典型之擋土牆背排水設施 [ 32 ]. 然而在滲透水豐富或地下水位高之地區，因牆身排水孔的堵塞、擋土牆身未設計排水孔（見圖 4.6 之例）或施工不當，常造成擋土牆之排水設施無法正常運作，以致牆後入滲水無法順利排除，蓄積而成一過大之水壓力，水壓之作用係依其水位高度呈靜水壓力狀態分佈。. 圖 4.6. 擋土牆身未打設排水孔，以致聚集大量之水壓力. 43.