化學灌漿對深開挖引致工程行為之影響

行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告

化學灌漿對深開挖引致工程行為之影響

研究成果報告(精簡版)

計 畫 類 別 ： 個別型

計 畫 編 號 ： NSC 94-2211-E-151-005-

執 行 期 間 ： 94 年 08 月 01 日至 95 年 10 月 30 日

執 行 單 位 ： 國立高雄應用科技大學土木工程系

計 畫 主 持 人 ： 熊彬成

計畫參與人員： 碩士級-專任助理：呂盛清、黃季霆

報 告 附 件 ： 出席國際會議研究心得報告及發表論文

處 理 方 式 ： 本計畫涉及專利或其他智慧財產權，1 年後可公開查詢

中 華 民 國 96 年 03 月 30 日

行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告

化學灌漿對深開挖引致工程行為之影響

計畫類別： 個別型計畫

計畫編號： NSC94-2211-E-151-005-

執行期間： 94 年 08 月 01 日至 95 年 10 月 30 日

執行單位： 國立高雄應用科技大學土木工程系

計畫主持人： 熊彬成

計畫參與人員： 呂盛清 黃季霆

報告類型： 精簡報告

報告附件： 出席國際會議研究心得報告及發表論文

處理方式： 本計畫涉及專利或其他智慧財產權，1 年後可公開查詢

中 華 民 國 95 年 10 月 12 日

行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告

化學灌漿對深開挖引致工程行為之影響

Influences on engineering performance of deep excavations from

chemical grouting

計畫編號: 94-2211-E-151-005 執行期限:2005/08/01- 2006/10/30 主持人: 熊彬成 國立高雄應用科技大學土木工程系

（一）中英文摘要

(i) 計畫中文摘要（關鍵詞：深開挖、樁式地中樑、地盤改良） 近年來，由於台灣地區經濟快速發展，人口漸往都會區集中，也因此造成都會中可以利 用的土地也越來少。為了爭取最大有效利用空間，建築物逐漸往地下發展，所以深開挖 目前已成為都市中常見的地下施工方式。此外，為了防止在軟弱地盤中開挖造成過大變 位，更進而影響到工程自身或鄰近建物的安全，常需利用化學灌漿方式，在開挖側施作 地中樑、地中版或是地中扶壁，甚或是在開挖外側施作微型樁，來達到建物保護的目的。 有鑑於此，為了能合理預估因深開挖所造成的擋土壁壁體變位，以及開挖外側地表 沉陷的大小和範圍，還有施作地盤改良的效果，本研究就大台北地區某具地盤改良之深 開挖案例，以二維有限元素法分析程式 PLAXIS 進行回饋分析。在開挖內側的地盤改 良，分別以等效土壤彈性模數(E)值、等效垂直樑還有等效水平樑三種方式來模擬。分 析結果顯示，以等效水平樑方式模擬樁式 (Jumbo Jet Special Grouting Pile, J.S.G)地 中樑改良，可以得到較佳效果。再者，若採用 PLAXIS 內建的軟土(Soft Soil)模式來模

擬台北地區的軟弱土壤行為時，在土壤參數的選擇上，建議採用修正膨脹指數(κ*)等於 1/7 的修正壓縮指數(λ*)。 再者，由於缺乏現地壁體應力監測資料，無法了解實際樁式地中壁的力學機制為何， 其需要取得現地壁體應力監測資料，進行更進一步的研究來確認。最後，由於本研究目 前僅就黏土層中的地盤改良工作做探討，本計畫後續將就其他土層條件下(例如在砂土 層中之開挖)，地盤改良可達成之成效，進行討論。

(ii) Abstract (Key words: deep excavation, cross-wall, soil improvement)

Deep excavations now are commonly used for underground construction in urban area. However, the removal of earth caused by the deep excavation in soft ground generally induces unfavourable ground and structure movements and even leads the damage of the building. Thus, it is often to see that cross-walls inside the excavation or cut-off piles outside the excavation were installed by the use of chemical grouting in

order to protect adjacent buildings.

In order to reasonably predict excavation-induced lateral wall movements and ground settlements as well as influences from ground improvement, a feedback analysis based an excavation in Taipei was delivered using two-dimensional finite element program PLAXIS in this study. Three methods including horizontal-beam-element, vertical-beam-element and equivalent soil stiffness are considered to simulate the effects of jumbo jet special grouting pile (JSG) installed inside the excavation. It was indicated that the use of horizontal-beam-element method performs better in the simulation of an excavation having ground improvement with JSG associated with analytical results of this study.

Further, it was suggested that modified swelling index is 1/7 of modified compression index if a built-in Soft Clay model in PLAXIS is used for the analysis.

Since no measurement of stress on wall, it is hard to understand what real mechanism of cross-wall inside the excavation is, a further study in this topic is necessary. At the end, this study is based on a case in soft clay with ground improvement. It was also recommended that a study for exploration of influences on excavations in different grounds (such as excavations in sand) from ground improvement should be carried out.

（二）計畫目的 台灣地區的深開挖工程，常需要在人口稠密，鄰房眾多的情形下進行。然而，若在 軟弱地盤中進行深開挖，常造成大量的結構或土體位移。為了防止在軟弱地盤中開挖造 成過大變位，更進而影響到工程自身或鄰近建物的安全，常需利用化學灌漿在開挖側施 作地中樑、地中版或是地中扶壁，甚或是在開挖外側施作微型樁，來達到建物保護的目 的。有鑑於此，為了能合理預估因深開挖所造成的擋土壁壁體變位，以及開挖外側地表 沉陷的大小和範圍，還有施作地盤改良的效果，本研究就大台北地區某具地盤改良之深 開挖案例，以二維有限元素法分析程式 PLAXIS，來進行回饋分析。 （三）樁式地中壁案例回饋分析分析 (1) 基地現況 本研究案例位於大台北都會區某 20m 重要道路上，基地長 330m，寬約 20m，基 地呈長條狀。除了基地東北方及東南方鄰空地外，基地其他部份大都緊鄰建物(圖一)。 該開挖案例採取順打式明挖覆蓋工法，總共劃分為 5 個分區，逐次開挖施作(圖二)。該 案例採用厚 1.05m，深 40m 之連續壁作為開挖擋土之用，最大開挖深度為 19.2m。由 於考慮到基地之主要土層為軟弱黏土層，為了提高基地土壤凝聚力與強度，以減少開挖 造成的連續壁壁體變位與地表沉陷量，該案例於基地開挖區內施作樁式地中壁改良工 法，改良深度為地表下 19.2m 到 22.2m 之間(圖三)，圖四所示則為改良樁之樁徑與相對

位置。根據地質調查結果顯示(表一)，基地土層主要為低塑性粉土質黏土夾雜無塑性砂 質粉土，地下水位約在地表面下 2m 至 4m 之間。 (2) 簡化土層剖面與土壤參數 本 分 析 採 用 兩 種 PLAXIS 程 式 內 建 的 土 壤 模 式 來 模 擬 土 壤 行 為 ， 莫 耳 - 庫 侖 (Mohr-Coulomb)模式模擬砂土層(排水材料)行為；黏土層(不排水材料)則採用軟土(Soft Soil)模式來進行模擬。Mohr-Coulomb模式需要五個基本的土壤參數，即：表示土壤勁

度的彈性模數(E)和波森比(ν)，與表示土壤降伏條件的ψ和c，以及剪脹角Ψ。Soft Soil

模式則是根據Cam-Clay模式所建立的，用以模擬軟弱土壤之應力-應變行為，適用於具

降伏行為之粘性土壤。該模式的輸入材料參數，包括土壤勁度參數：修正壓縮指數(λ*_，

Modified compression index)與修正膨脹指數(κ* ，Modified swelling index)，解壓/重新

加壓狀況下的波森比(νur)，還有與Mohr-Coulomb 模式中相同的參數ψ、c和Ψ。，本 分析所採用的輸入參數，請參考表二。 (3) 擋土結構材料參數 當連續壁所承受之彎矩太大時，將使連續壁之混凝土產生開裂，導致壁體之有效彎 曲勁度較標稱值降低。再者，為考慮樓版混凝土乾縮、樓版開口、鋼支撐接合處接觸密 度及平整度等因素之影響，可能會降低擋土結構的實際勁度，因此，在進行數值分析時， 需對於擋土壁與支撐系統設計勁度進行折減 (林宏達等，2000)。詹尚宏(1992)與林文 彬(2003)曾利用 FLAC 程式對台北盆地進行深開挖案例回饋分析，建議於分析明挖支撐 工地時，連續壁之混凝土標稱彈性模數(Ec)需折減 0 到 30%，臨時鋼支撐的標稱勁度則 需折減 25 到 60%。何政道(2003)以 PLAXIS 對台北地區三個深開挖案例進行回饋分析， 建議以臨時鋼支撐勁度折減 30%，連續壁勁度折減 30%來進行模擬，可以得到良好之 結果。因此在本分析中，連續壁體取 Ec值的 70%；支撐系統則取標稱勁度值之 60%來 進行分析。 支撐施加預壓之主要目的，是在使支撐系統與擋土結構緊密接觸來增加支撐之有效 勁度，以減少開挖產生之擋土壁壁體變位及周圍地表沉陷( Tan et al, 2004)。預力之選 取，一般有兩種方式，一是採取最大支撐荷重之 50%~70%；另一則是採用支撐構材容 許荷重之 50%(簡文青，2002)。此外，根據鄧建剛(1985)研究發現預力施加過程中，大 抵上僅具有使橫擋與擋土壁牆體相密合的結果，對壁體變形的影響很小，分析時可完全 不施加預力。在本案例的模擬中，考慮到預力施加與否，對開挖的影響很有限，且加上 沒有現地支撐荷重資料可供比對，故在本研究中僅以實際設計預力 50%模擬之，而不對 預力所形成的影響做進一步的討論。擋土結構之輸入參數，如表三所示。 (4) 數值分析剖面 考慮到資料的來源和正確性，本研究以圖五中的A剖面所取得之連續壁體側向變位 及地表監測資料，與數值分析結果比較。採用此一斷面之監測資料的原因，主要是因為 此剖面之監測資料較完整，而且較接近平面應變的條件，受角隅效應的影響也較小。

(5) 車站開挖分析

一、分析範圍及邊界條件

考慮平面應變條件，並根據現地開挖形狀與開挖深度(He)、支撐系統配置及土層分

界，建立分析網格(圖六)。Clough and O'Rouke (1990)建議砂土層開挖地表沉陷範圍約

為 2He。根據台北盆地的開挖案例，Woo and Moh (1990)指出開挖所引起之地表沉陷

範圍，可達 4~5 He。Hsiung(2002)則建議若以數值分析來模擬開挖產生的行為時，地 表沉陷範圍需設定為最大開挖深度之 10 倍時，這將可使分析所得到之最大地表沉陷量 及發生的位置，與現地監測結果更為接近。因此，本研究參考上述研究之建議，假設擋 土壁壁體後方，距開挖面 10 倍開挖深度處為水平邊界。再次，由於一般認定位在台北 盆地深層的堅實礫石層，不會因土體開挖而有所移動，分析網格的垂直邊界，即因此而 假設在軟礫石層的頂部。 二、擋土結構與土壤互制行為 歐章煜(2002)發現混凝土(用鋼模澆鑄)擋土壁與砂土間之摩擦角(δ)約等於 0.8 的 土壤有效應力摩擦角(ψ')。但事實上，連續壁在槽溝開挖及澆鑄混凝土時，通常會使得 槽溝及土壤的交界面變得較為粗糙。所以，在砂質地盤中假設δ=ψ'，可能會較符合實 際狀況。然而，如考慮保守估計，可假設δ=(0.5~0.67)ψ'。 對於黏土質地盤開挖的土壤-結構互制行為，歐章煜等人(1998 和 1999)根據台北、 新加坡、舊金山及芝加哥等地的軟弱黏土深開挖案例，與台北及高雄的九個開挖案例(部 份案例為砂、粘土互層地盤，部份案例則為砂土地盤)的分析結果，建議連續壁與黏土 間之附著力(cw)可合理的假設 cw=0.67 Su。 根據以上的說明，本研究將連續壁體與砂土與黏土介面之係數 Rinter假設為 0.67。 三、數值開挖施工模擬 由於實際的開挖過程相當複雜，一般於進行數值分析時都會配合現地之監測資料與 施工情形，先簡化成適當的開挖施工步驟，再加以模擬之。另外，模擬時可假設連續壁 已設置完成(Wished-in-place)，即不考慮連續壁施工所造成的影響。再者，在淺挖階段 完成後開始施作地盤改良，其改良率計算如圖七所示。地盤改良採樁式地中壁的方式施 作，樁式地中壁之輸入參數如表四所示，改良樁體之無圍壓強度 qu為 15kg/cm2，改良 率(Ir)為 31.4%，並以水平樑、垂直樑及等效土壤彈性模數(E)值三種方式，來做土壤改 良之模擬。由水位觀測結果得知施工期間，地下水位為在地表下 1 到 4m 處，故分析時 假設地下水位於地表下 1m 處。 數值模擬分析步驟如下： 1. 開挖前初始應力計算 2. 淺挖至地表下 2.0m 處，降水至地表下 3.0m 處 3. 將樁式地中壁設置在 19.2 到 22.2m 深的地方 4. 第一階開挖至地表下 4.6m 處，降水至地表下 5.6m 處 5. 架設第一層預力支撐(地表下 2.4m 處) 6. 第二階開挖至地表下 5.5m 處，降水至地表下 6.5m 處

7. 架設第二層預力支撐(地表下 4.0m 處) 8. 第三階開挖至地表下 7.0m 處，降水至地表下 8.0m 處 9. 架設第三層預力支撐(地表下 6.0m 處) 10. 第四階開挖至地表下 10.2m 處，降水至地表下 11.2m 處 11. 架設第四層預力支撐(地表下 9.0m 處) 12. 第五階開挖至地表下 13.6m 處，降水至地表下 14.6m 處 13. 架設第五層預力支撐(地表下 12.2m 處) 14. 第六階開挖至地表下 16.6m 處，降水至地表下 17.6m 處 15. 架設第六層預力支撐(地表下 15.5m 處) 16. 第七階開挖至地表下 19.6m 處，降水至地表下 20.6m 處 (6) 現地監測結果與數值分析結果比較 由於本研究目前只取得分析案例開挖至第四階段(地表下 10.2m 處)之監測資料，故 與現地監測結果之比對，只到第四階段開挖完成為止。此外，根據龔東慶(1996)研究發 現，在深開挖工程中若採順打工法施工，壁體變形在靜置時間內，隨時間增加而增加之 情形，會較不顯著。因此，在本案例分析時，並未考量各階段開挖依時性(Time-dependent) 壁體變形所產生的相關效應。 一、壁體變位 由圖八可以得知，在未改良數值模擬分析中，使用κ*=1/7λ*，結果會較κ*=1/11λ* 接近實際的擋土壁壁體變位。由於開挖至地表下 4.6m 時，才開始架設第一階支撐，導 致模擬第一階開挖時，擋土壁壁體頂端產生非常大的變位，並造成之後所有開挖階段的 壁體頂端變位，全都被過度高估。此外，改良區(地表下 19 至 22m 處)下的預測壁體變 位，也都大於現地監測值。 再者，由圖九可知κ*=1/11λ*會較κ*=1/7λ*低估開挖所造成的土體和結構體變位，那 是因為假設κ*=1/11λ*，會得到較高土壤勁度之緣故。由圖九也可同時得知假設κ*=1/7λ* 會有較佳的分析結果。 在以前述三種方式進行地盤改良(樁式地中壁)模擬時，擋土壁壁體擠壓的情形以等 效垂直樑的方式最為明顯；等效水平樑只造成些微程度的擠壓；等效 E 值法是利用提高 開挖區內側土壤整體 E 值的方法進行模擬，所以擋土壁壁體變位與未改良的壁體變位一 致，並未有造成壁體外擠的情形。 在較深開挖階段(第四階)模擬時，由於地盤改良可提供改良區足夠的土體強度，以 減少擋土壁體變形與增加底部的穩定性，也可同時減少地表沉陷。此外，也可得知地盤 改良對改良深度之擋土壁壁體變位的抑制效果最好，對其他深度的壁體變位之影響，就 沒有那麼明顯。比較已改良與未改良模擬抑制壁體變位的效果，以等效水平樑最大；等 效 E 值次之；等效垂直樑的效果最小(表五)。 二、地表沉陷 由圖十可以看出在未改良數值模擬分析中，因為過度高估第一階開挖所造成之變 位，引致開挖外側後方 15m 內的模擬地表沉陷量過大。除此之外，影響範圍也較實際

範圍遠，造成此種現象的原因，主要由於分析時並未考慮到土壤的小應變階段，土壤勁 度會隨應變大小而改變的情形所造成(謝百鈎等人，2003)。 由圖十一可以看出三種假設模擬方式在施作地盤改良(樁式地中壁)階段時，以等效 垂直樑法造成的地表隆起最為明顯。再者，開挖到較深階段(第四階)時，以等效水平樑 模擬所得的地表沉陷，較其它兩種方式為小，那是由於等效水平樑模擬方式，在改良抑 制壁體變位的效果最大 ，比較已改良與未改良模擬抑制地表沉陷的效果，以等效水平 樑最大；等效 E 值次之；等效垂直樑可產生的效果最小(表六)。 三、擋土壁體所承受的應力與彎矩大小 圖十二所述為擋土壁體在開挖時需承受的應力與彎矩大小，並且和假設開挖時沒有 進行地盤改良時，擋土壁所受的應力與彎矩圖做比較。在以前述三種方式進行地盤改良 (樁式地中壁)模擬時，由於等效 E 值法是利用提高整個開挖區內側土壤彈性模數的方法 進行模擬，因此，壁體應力與未改良的應力曲線一致。 在開挖至較深階段時，在改良區的位置處改良體提供極佳的抵抗應力，可有效減小 改良區下土壤側向主應力，但卻會些微增加改良區上方土壤側向應力。此現象以等效水 平樑效果最為明顯；等效 E 值次之；等效垂直樑最小。 在最終開挖階段(地表下 19.2m 處與改良區交界處)時，利用等效水平樑模擬所得 之被動抵抗應力，明顯較其它兩法為大。然而，由於缺乏現地壁體應力監測資料，對於 樁式地中壁的實際應力情況究竟為何，無法作一詳盡探討。 (7) 綜合討論 在模擬開挖時，因等效水平樑直接承受壓力，可提供較高軸向勁度來抑制壁體變 位，所以抑制壁體變位效果最為明顯。然而其排列方式卻較不符合實際樁式地中壁一根 一根緊密排列的組合，是其缺點。此外，由於缺乏現地壁體應力監測資料，對於樁式地 中壁的實際應力行為為何種情況，並無法作一詳盡探討。 等效 E 值為將改良區土體視為複合土體，提高整體土壤勁度以抑制壁體變形，但是 其與實際上樁式地中壁因開挖而產生的行為機制，可能有所出入。 等效垂直樑模擬方式，雖然其排列的方式，最能符合樁式地中壁之力學行為，然實 際上在進行模擬時，並無法做到一根一根緊密排列，故無法形成緊密排列的樁式地中壁 效果，也因此無法與土壤緊密結合來提高土壤勁度，更甚而導致抑制壁體變位的效果有 限。 綜合以上結果，建議在採用 PLAXIS 程式在模擬樁式地中壁行為效應時，採用等效 水平樑模擬的方式可能可以得到較好的效果，但這仍待進行更進一步的研究來確認。 最後，由於本研究目前僅就黏土層中的地盤改良工作做探討，本計畫未來將就其他 土層條件下(例如在砂土層中之開挖)，地盤改良可達成之成效，進行討論。 (8) 結論與建議 1. 由於目前本案例只取得開挖至第四階段(地表下 10.2m 處)之監測資料，故與現地監 測結果之比對，只到第四階段開挖完成為止。後續研究希望能就開挖完成之監測資料， 繼續進行回饋分析比較。已求了解，是否採用等效水平樑模擬的方式可以得到較好的效

果。 然而，由於缺乏現地壁體應力監測資料，對於樁式地中壁的實際應力情況究竟為 何，，其需要取得現地壁體應力監測資料，以進行更進一步的研究來確認。 2. 此外，根據龔東慶(1996)研究發現，在深開挖工程中若採順打工法施工，壁體變形 在靜置時間內，隨時間增加而增加之情形較不顯著，因此本案例，並未考量各階段開挖 中依時性(Time-dependent)壁體變形的問題，因此，後續研究可以加入依時性之條件進 行研究。 3. 於都市中進行開挖通常都市緊鄰者建築物，實際上在開挖過程中，建築物的載重量 會對土體變形造成影響，而於本研究分析中，尚未對建築物的載重所造成的影響進行分 析。因此，若能將建築物的載重對土體變形造成影響納入分析會較符合實際狀況。 4. 由於本研究目前僅就黏土層中的地盤改良工作做探討，本計畫未來將就其他土層條 件下(例如在砂土層中之開挖)，地盤改良可達成之成效，進行討論。 (五) 參考書目

Clough, G.W. and O’Rourke, T.D., 1990, “Construction-Induced Movements of Insitu walls”, Geotech. Spec. Publ. No.25-Design and Performance of Earth Retaining Structure, American Society Civil Engineers, New York, pp.439-470.

Hsiung, B.C., 2002, “Engineering performance of deep excavation in Taipei”, PhD thesis, University of Bristol, UK.

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林宏達、歐章煜、黃欽樑、賴慶和、謝旭昇，2000，深開挖規劃設計要點與實例，台北： 科技圖書。 詹尚宏，1992，台北市區深開挖工程之數值分析，國立台灣科技大學，碩士論文。 林文彬，2003，以樁式地中壁改良之粘土深開挖行為分析及探討，國立台灣科技大學， 碩士論文。 何政道，2004，軟弱土層之深開挖分析，國立台北科技大學，碩士論文。 簡文青，2002，扶壁改善深開挖擋土壁體變形行為之研究，國立中央大學，碩士論文。 鄧建剛，1985，有限原素法於台北市支撐開挖工程之研究，國立台灣科技大學，碩士論 文。 歐章煜，2002，深開挖工程分析設計理論與實務，台北，科技圖書。 歐章煜、胡敏一(1998)，軟弱粘土層開挖穩定性之探討，國立台灣科技大學營建工程系 研究報告，編號 GT99007。 歐章煜、蕭振良(1999)，深開挖內擠穩定性分析，國立台灣科技大學營建工程系研究報

告，編號 GT99005。

龔東慶，1996，深開挖依時性之行為分析研究，國立台灣科技大學，碩士論文。 謝百鈎，龔東慶，歐章煜，2003，「考慮粘土小應變行為之深開挖分析」，中國土木水

層次 深度(m) 土壤分類 N 值 c' (kpa) ψ' γt(t/m 3 ) Su (t/m2) K0 1 0~0.8 SF - - - - 2 0.8~19.8 CL/ML 3~6 0 29.5 1.82~1.90 3.1~5.7 0.46 3 19.8~24.6 SM/ML 13 0 30.5 1.9 - 0.49 4 24.6~35.6 CL/ML 10~15 0 30.5~33 1.91 6.2~7.7 0.47 5 35.6~40.2 SM/ML 17 0 35 1.92 0.43 6 40.2~60.0 CL/SM 25 0 33 1.89 8.3 0.46 7 67.5 G - - - -

表一 現地土層參數表

Soil

Layer Depth (m) Model Type

γt (KN/m3) Kx&Ky (m/day) λ* κ* =1/7λ* κ* =1/11λ* 1 0.0~19.8 Soft Soil 1.85 0.0001 0.074 0.011 0.0068 2 19.8~24.6 Mohr-Coulomb 1.9 0.17 - - - 3 24.6~35.6 Soft Soil 1.91 0.0001 0.077 0.011 0.0070 4 35.6~40.2 Mohr-Coulomb 1.92 0.17 - - - 5 40.2~67.5 Soft Soil 1.89 0.0001 0.083 0.012 0.0076 6 67.5 G - - - - - c'' (kpa) ψ' Ψ E(kpa) ν' ν ur K₀ OCR e 0.2 29.5 0 - - 0.20 0.46 1.18 1.02 0.2 30.5 0.5 26000 0.33 - 0.49 - - 0.2 31.5 0 - - 0.20 0.47 1.09 0.96 0.2 35 5 34000 0.30 - 0.43 - - 0.2 33 0 - - 0.20 0.46 1.05 0.8 - - - - - - - 表二 簡化土層與回饋分析土壤輸入參數

支撐

階段

Structure Element E (x104kpa) Ix (m4/m) A(m 2_/m) EI (x104kN/m) 0.7EI (x104kN/m) Diaphragm Walls 2510 0.083 1x1 209.16 146.41 1 Strut H350x350x12x19 20400 0.01739 2 Strut 2H350x350x12x19 20400 0.03478 3 Strut 2H400x400x13x21 20400 0.04374 4 Strut 2H428x407x20x35 20400 0.07214 5 Strut 2H428x407x20x35 20400 0.07214 6 Strut 2H428x407x20x35 20400 0.07214 EA (x104kN/m) 0.7EA (x104kN/m) 0.6EA (x104kN/m) W (kN/m2) ν

'

Ls (m) 0.5 倍預 力(KN) 2510 1757 24

0.15

354.76 212.85 4 300 709.51 425.71 4 250 892.30 535.38 4 400 1471.66 882.99 4 625 1471.66 882.99 4 625 1471.66 882.99 4 625 表三 擋土結構輸入參數

Ix(m4/m) A(m2/m) E,Eeq(kpa) 2EA(kpa) 2EI(kpa)

等效 E 值 - - 1.59E+05 - -

等效垂直梁 0.083 1 4.50E+05 9.0E+05 7.5E+04

等效水平梁 2.25 3 4.50E+05 2.70E+06 2.03E+06

deq(m) d2(間距)m 2EA'(kpa) 2EI'(kpa) νeq ,ν(kpa)

- - - - 0.27

3 5 1.4E+05 1.2E+04 0.15

3 5 4.2 E+05 3.5E+05 0.15

等效水平樑 等效 E 值 等效垂直樑 κ*=1/7λ* 52.16% 21.86% 12.18% κ*=1/11λ* 41.14% 25.26% 12.08% 表五 加入地盤改良模擬抑制壁體變位之成效

等效水平樑 等效 E 值 等效垂直樑 κ*=1/7λ* 9.82% 5.99% 2.86% κ*=1/11λ* 8.26% 6.14% 2.42% 表六 加入地盤改良模擬抑制地表沉陷之成效

建物 建物 20m 330 m 基地 N 圖一 建物與基地相關位置圖 圖二 基地開挖分區示意圖(摘自賴明輝，2005)

GL 0.0m GL-10.0m GL-20.0m GL-30.0m GL-40.0m GL-50.0m H H 1st exc GL-4.6m 2nd exc GL-5.5m 2.4m 1.6m H350x350x12x19 2H350x350x12x19 淺挖 GL-2.0m 覆蓋板 橫樑 H H H H 2H400x400x13x21 3rd exc GL-6.0m 4th exc GL-10.2m 5th exc GL-13.6m 6th exc GL-16.6m 2.0m 3.0m 3.2m 3.3m 2H428x407x20x35 2H428x407x20x35 2H428x407x20x35 SF Low plasticity soft clay Silty sand Low plasticity soft clay Silty sand Low plasticity soft clay J.S.G 改良 7th exc GL-19.2m 開挖高程 支撐高程 淺挖 2.0m ---將樁式地中壁設置在地表下19.2m到22.2m深的地方 第一階 4.6~5.0m 2.4m 第二階 bgl 5.5~6.0m 4.0 m 第三階 7.0m 6.0 m 第四階 10.2m 9.0m 第五階 13.6m 12.2m 第六階 16.6m 15.5m 第七階 19.2m ---bgl bgl bgl bgl bgl bgl bgl bgl bgl bgl bgl bgl bgl GL-22.2m 圖三 車站開挖支撐剖面圖

圖四 改良樁徑樁位示意圖 SID 1 SIS1 ELP1 SIS 2 ELP 2 SIS 3 ELP 3 ■ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★_L ■ ★ 2 ★ ▲ ● ● ● ● ● ● ● ● SM32 SM33 SM34 SM35 SM36 SM37 SM38 SM39 ▲ ▲ SB15 SB16 ♁ ♁ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ● SM40 SIS 4 ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ： ： ： ■ ■ 建物 建物 ☆ ☆ ☆ SIS 5 SID 2 ☆: ♁ ▲ SB13' 聯開 區 圖五 現場監測儀器佈置圖(摘自賴明輝，2005)

圖六 本案例 PLAXIS 數值模擬網格圖

改良率：

2 2 1 2

(

)

8

4

(%)

r

d

d

I

d

b

π

_×

₋

_×

=

×

圖七 改良樁徑與改良率計算示意圖 距離(m) 深度 (m)

淺挖 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 -5 5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 105 Displacement (mm) D ept h( m ) 未改良κ*=1/7λ* 未改良κ*=1/11λ* 現地觀測 1階開挖 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 -5 5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 105 Displacement (mm) D ept h( m) 未改良κ*=1/7λ* 未改良κ*=1/11λ* 現地觀測 2階開挖 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 -5 5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 105 Displacement (mm) D ept h( m) 未改良κ*=1/7λ* 未改良κ*=1/11λ* 現地觀測 3階開挖 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 -5 5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 105 Displacement (mm) De pt h (m) 未改良κ*=1/7λ* 未改良κ*=1/11λ* 現地觀測 4階開挖 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 -5 5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 105 Displacement (mm) De p th (m) 未改良κ*=1/7λ* 未改良κ*=1/11λ* 現地觀測 5階開挖 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 -5 5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 105 Displacement (mm) Dept h( m) 未改良κ*=1/7λ* 未改良κ*=1/11λ* 6階開挖 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 -5 5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 105 Displacement (mm) Dept h( m) 未改良κ*=1/7λ* 未改良κ*=1/11λ* 7階開挖 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 -5 5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 105 Displacement (mm) Dept h( m) 未改良κ*=1/7λ* 未改良κ*=1/11λ* 圖八 未改良數值分析結果與現地監測 SID1 壁體變位比較圖 2.0m bgl 4.6m bgl 5.5m bgl 7.0m bgl 10.2m bgl 13.6m bgl 16.6m bgl 19.2m bgl

淺挖+化學改良 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 -5 5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 105 Displacement (mm) De pt h( m ) 未改良κ*=1/7λ* 現地觀測 等效E值κ*=1/7λ* 等效垂直梁κ*=1/7λ* 等效水平梁κ*=1/7λ* 1階開挖 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 -5 5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 105 Displacement (mm) D ept h( m ) 未改良 現地觀測 等效E值κ*=1/7λ* 等效垂直梁κ*=1/7λ* 等效水平梁κ*=1/7λ* 2階開挖 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 -5 5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 105 Displacement (mm) Dep th (m ) 未改良 現地觀測 等效E值κ*=1/7λ* 等效垂直梁κ*=1/7λ* 等效水平梁κ*=1/7λ* 3階開挖 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 -5 5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 105 Displacement (mm) De pt h( m ) 未改良 現地觀測 等效E值κ*=1/7λ* 等效垂直梁κ*=1/7λ* 等效水平梁κ*=1/7λ* 4階開挖 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 -5 5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 105 Displacement (mm) Dep th (m ) 未改良κ*=1/7λ* 現地觀測 等效E值κ*=1/7λ* 等效垂直梁κ*=1/7λ* 等效水平梁κ*=1/7λ* 5階開挖 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 -5 5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 105 Displacement (mm) D ept h( m ) 未改良κ*=1/7λ* 等效E值κ*=1/7λ* 等效垂直梁κ*=1/7λ* 等效水平梁κ*=1/7λ* 6階開挖 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 -5 5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 105 Displacement (mm) D ept h( m ) 未改良κ*=1/7λ* 等效E值κ*=1/7λ* 等效垂直梁κ*=1/7λ* 等效水平梁κ*=1/7λ* 7階開挖 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 -5 5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 105 Displacement (mm) D ept h( m ) 未改良κ*=1/7λ* 等效E值κ*=1/7λ* 等效垂直梁κ*=1/7λ* 等效水平梁κ*=1/7λ* 圖九(a) 地盤改良數值分析結果與現地監測 SID1 壁體變位比較圖 2.0m bgl 4.6m bgl 5.5m bgl 7.0m bgl 10.2m bgl 13.6m bgl 16.6m bgl 19.2m bgl J.S.G J.S.G J.S.G J.S.G J.S.G J.S.G J.S.G J.S.G

淺挖+化學改良 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 -5 5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 105 Displacement (mm) De pt h( m ) 未改良κ*=1/11λ* 現地觀測 等效E值κ*=1/11λ* 等效垂直梁κ*=1/11λ* 等效水平梁κ*=1/11λ* 1階開挖 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 -5 5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 105 Displacement (mm) De pt h( m ) 未改良κ*=1/11λ* 現地觀測 等效E值κ*=1/11λ* 等效垂直樑κ*=1/11λ* 等效水平梁κ*=1/11λ* 2階開挖 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 -5 5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 105 Displacement (mm) De pt h( m ) 未改良κ*=1/11λ* 現地觀測 等效E值κ*=1/11λ* 等效垂直樑κ*=1/11λ* 等效水平梁κ*=1/11λ* 3階開挖 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 -5 5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 105 Displacement (mm) De pt h( m ) 未改良κ*=1/11λ* 現地觀測 等效E值κ*=1/11λ* 等效垂直樑κ*=1/11λ* 等效水平梁κ*=1/11λ* 4階開挖 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 -5 5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 105 Displacement (mm) D ept h( m ) 未改良κ*=1/11λ* 現地觀測 等效E值κ*=1/11λ* 等效垂直樑κ*=1/11λ* 等效水平梁κ*=1/11λ* 5階開挖 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 -5 5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 105 Displacement (mm) De pt h( m ) 未改良κ*=1/11λ* 等效E值κ*=1/11λ* 等效垂直樑κ*=1/11λ* 等效水平梁κ*=1/11λ* 6階開挖 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 -5 5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 105 Displacement (mm) De pt h( m ) 未改良κ*=1/11λ* 等效E值κ*=1/11λ* 等效垂直樑κ*=1/11λ* 等效水平梁κ*=1/11λ* 7階開挖 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 -5 5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 105 Displacement (mm) De pt h( m ) 未改良κ*=1/11λ* 等效E值κ*=1/11λ* 等效垂直樑κ*=1/11λ* 等效水平梁κ*=1/11λ* 2.0m bgl 4.6m bgl 5.5m bgl 7.0m bgl 10.2m bgl 13.6m bgl 16.6m bgl 19.2m bgl J.S.G J.S.G J.S.G J.S.G J.S.G J.S.G J.S.G J.S.G

淺挖 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 0 50 100 150 200 距連續壁距離d(m) 沉陷 量 (mm) 淺挖及地中壁施作完成 未改良κ*=1/7λ* 未改良κ*=1/11λ* 一階開挖 -85 -75 -65 -55 -45 -35 -25 -15 -5 5 0 50 100 150 200 距連續壁距離d(m) 沉陷 量 (mm) 一階開挖 未改良κ*=1/7λ* 未改良κ*=1/11λ* 二階開挖 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 0 50 100 150 200 距連續壁距離d(m) 沉陷 量 (mm) 二階開挖 未改良κ*=1/7λ* 未改良κ*=1/11λ* 三階開挖 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 0 50 100 150 200 距連續壁距離d(m) 沉陷 量 (mm) 三階開挖 未改良κ*=1/7λ* 未改良κ*=1/11λ* 四階開挖 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 0 50 100 150 200 距連續壁距離d(m) 沉陷 量 (mm) 四階開挖 未改良κ*=1/7λ* 未改良κ*=1/11λ* 五階開挖 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 0 50 100 150 200 距連續壁距離d(m) 沉陷 量 (m m ) 未改良κ*=1/7λ* 未改良κ*=1/11λ* 六階開挖 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 0 50 100 150 200 距連續壁距離d(m) 沉陷 量 (m m ) 未改良κ*=1/7λ* 未改良κ*=1/11λ* 七階開挖 -85 -75 -65 -55 -45 -35 -25 -15 -5 5 0 50 100 150 200 距連續壁距離d(m) 沉陷 量 (m m ) 未改良κ*=1/7λ* 未改良κ*=1/11λ* 圖十 未改良數值分析結果與現地監測 A 剖面地表沉陷比較圖

淺挖+化學改良 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 0 50 100 150 200 距連續壁距離d(m) 沉陷 量 (m m ) 現地觀測 未改良κ*=1/7λ* 等效E值κ*=1/7λ* 等效垂直粱κ*=1/7λ* 等效水平粱κ*=1/7λ* 一階開挖 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 0 50 100 150 200 距連續壁距離d(m) 沉陷 量 (mm) 現地觀測 未改良κ*=1/7λ* 等效E值κ*=1/7λ* 等效垂直粱κ*=1/7λ* 等效水平粱κ*=1/7λ* 二階開挖 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 0 50 100 150 200 距連續壁距離d(m) 沉陷 量 (m m ) 現地觀測 未改良κ*=1/7λ* 等效E值κ*=1/7λ* 等效垂直粱κ*=1/7λ* 等效水平粱κ*=1/7λ* 三階開挖 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 0 50 100 150 200 距連續壁距離d(m) 沉陷 量 (m m ) 現地觀測 未改良κ*=1/7λ* 等效E值κ*=1/7λ* 等效垂直粱κ*=1/7λ* 等效水平粱κ*=1/7λ* 四階開挖 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 0 50 100 150 200 距連續壁距離d(m) 沉陷 量 (m m ) 現地觀測 未改良κ*=1/7λ* 等效E值κ*=1/7λ* 等效垂直粱κ*=1/7λ* 等效水平粱κ*=1/7λ* 五階開挖 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 0 50 100 150 200 距連續壁距離d(m) 沉陷 量 (m m ) 未改良κ*=1/7λ* 等效E值κ*=1/7λ* 等效垂直粱κ*=1/7λ* 等效水平粱κ*=1/7λ* 六階開挖 -85 -75 -65 -55 -45 -35 -25 -15 -5 5 0 50 100 150 200 距連續壁距離d(m) 沉陷 量 (mm) 未改良κ*=1/7λ* 等效E值κ*=1/7λ* 等效垂直粱κ*=1/7λ* 等效水平粱κ*=1/7λ* 七階開挖 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 0 50 100 150 200 距連續壁距離d(m) 沉陷 量 (m m ) 未改良κ*=1/7λ* 等效E值κ*=1/7λ* 等效垂直粱κ*=1/7λ* 等效水平粱κ*=1/7λ* 圖十一(a) 地盤改良數值分析結果與現地監測 A 剖面地表沉陷比較圖

淺挖+化學改良 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 0 50 100 150 200 距連續壁距離d(m) 沉陷 量 (mm) 現地觀測 未改良κ*=1/11λ* 等效E值κ*=1/11λ* 等效垂直粱κ*=1/11λ* 等效水平粱κ*=1/11λ* 一階開挖 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 0 50 100 150 200 距連續壁距離d(m) 沉陷 量 (m m ) 現地觀測 未改良κ*=1/11λ* 等效E值κ*=1/11λ* 等效垂直粱κ*=1/11λ* 等效水平粱κ*=1/11λ* 二階開挖 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 0 50 100 150 200 距連續壁距離d(m) 沉陷 量 (m m ) 現地觀測 未改良κ*=1/11λ* 等效E值κ*=1/11λ* 等效垂直粱κ*=1/11λ* 等效水平粱κ*=1/11λ* 三階開挖 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 0 50 100 150 200 距連續壁距離d(m) 沉陷 量 (m m ) 現地觀測 未改良κ*=1/11λ* 等效E值κ*=1/11λ* 等效垂直粱κ*=1/11λ* 等效水平粱κ*=1/11λ* 四階開挖 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 0 50 100 150 200 距連續壁距離d(m) 沉陷 量 (m m ) 現地觀測 未改良κ*=1/11λ* 等效E值κ*=1/11λ* 等效垂直粱κ*=1/11λ* 等效水平粱κ*=1/11λ* 五階開挖 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 0 50 100 150 200 距連續壁距離d(m) 沉陷 量 (m m ) 未改良κ*=1/11λ* 等效E值κ*=1/11λ* 等效垂直粱κ*=1/11λ* 等效水平粱κ*=1/11λ* 六階開挖 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 0 50 100 150 200 距連續壁距離d(m) 沉陷 量 (m m ) 未改良κ*=1/11λ* 等效E值κ*=1/11λ* 等效垂直粱κ*=1/11λ* 等效水平粱κ*=1/11λ* 七階開挖 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 0 50 100 150 200 距連續壁距離d(m) 沉陷 量 (m m ) 未改良κ*=1/11λ* 等效E值κ*=1/11λ* 等效垂直粱κ*=1/11λ* 等效水平粱κ*=1/11λ* 圖十一(b) 地盤改良數值分析結果與現地監測 A 剖面地表沉陷比較圖

-45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 -700 -600 -500 -400 -300 -200 -100 0 Axial Forces (KN/m) 深 度 (m ) 未改良κ*=1/7λ* 等效E值κ*=1/7λ* 等效垂直樑κ*=1/7λ* 等效水平樑κ*=1/7λ* -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 -20 -10 0 10 20 30 Shear Forces (KN/m) 深 度 (m ) 未改良κ*=1/7λ* 等效E值κ*=1/7λ* 等效垂直樑κ*=1/7λ* 等效水平樑κ*=1/7λ* -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 -50 0 50 100 150 200 Bending moment (KN*m/m) 深 度 (m ) 未改良κ*=1/7λ* 等效E值κ*=1/7λ* 等效垂直樑κ*=1/7λ* 等效水平樑κ*=1/7λ* -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 -700 -600 -500 -400 -300 -200 -100 0 Axial Forces (KN/m) 深 度 (m ) 未改良κ*=1/11λ* 等效E值κ*=1/11λ* 等效垂直樑κ*=1/11λ* 等效水平樑κ*=1/11λ* -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 -20 -10 0 10 20 30 Shear Forces (KN/m) 深 度 (m ) 未改良κ*=1/11λ* 等效E值κ*=1/11λ* 等效垂直樑κ*=1/11λ* 等效水平樑κ*=1/11λ* -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 -50 0 50 100 150 Bending moment (KN*m/m) 深 度 (m ) 未改良κ*=1/11λ* 等效E值κ*=1/11λ* 等效垂直樑κ*=1/11λ* 等效水平樑κ*=1/11λ* (a) 淺挖及施做地中壁改良

-45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 -700 -600 -500 -400 -300 -200 -100 0 Axial Forces (KN/m) 深 度 (m ) 未改良κ*=1/7λ* 等效E值κ*=1/7λ* 等效垂直樑κ*=1/7λ* 等效水平樑κ*=1/7λ* -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 -600 -400 -200 0 200 400 600 Shear Forces (KN/m) 深 度 (m ) 未改良κ*=1/7λ* 等效E值κ*=1/7λ* 等效垂直樑κ*=1/7λ* 等效水平樑κ*=1/7λ* -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 -1000 -500 0 500 1000 1500 Bending moment (KN*m/m) 深 度 (m ) 未改良κ*=1/7λ* 等效E值κ*=1/7λ* 等效垂直樑κ*=1/7λ* 等效水平樑κ*=1/7λ* -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 -700 -600 -500 -400 -300 -200 -100 0 Axial Forces (KN/m) 深 度 (m ) 未改良κ*=1/11λ* 等效E值κ*=1/11λ* 等效垂直樑κ*=1/11λ* 等效水平樑κ*=1/11λ* -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 -400 -200 0 200 400 600 Shear Forces (KN/m) 深 度 (m ) 未改良κ*=1/11λ* 等效E值κ*=1/11λ* 等效垂直樑κ*=1/11λ* 等效水平樑κ*=1/11λ* -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 -1000 -500 0 500 1000 Bending moment (KN*m/m) 深 度 (m ) 未改良κ*=1/11λ* 等效E值κ*=1/11λ* 等效垂直樑κ*=1/11λ* 等效水平樑κ*=1/11λ* (b) 第四階開挖

-45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 -700 -600 -500 -400 -300 -200 -100 0 Axial Forces (KN/m) 深 度 (m ) 未改良κ*=1/7λ* 等效E值κ*=1/7λ* 等效垂直樑κ*=1/7λ* 等效水平樑κ*=1/7λ* -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 -1000 -500 0 500 1000 Shear Forces (KN/m) 深 度 (m ) 未改良κ*=1/7λ* 等效E值κ*=1/7λ* 等效垂直樑κ*=1/7λ* 等效水平樑κ*=1/7λ* -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 -1000 -500 0 500 1000 1500 2000 Bending moment (KN*m/m) 深 度 (m ) 未改良κ*=1/7λ* 等效E值κ*=1/7λ* 等效垂直樑κ*=1/7λ* 等效水平樑κ*=1/7λ* -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 -700 -600 -500 -400 -300 -200 -100 0 Axial Forces (KN/m) 深 度 (m ) 未改良κ*=1/11λ* 等效E值κ*=1/11λ* 等效垂直樑κ*=1/11λ* 等效水平樑κ*=1/11λ* -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 -1000 -500 0 500 1000 Shear Forces (KN/m) 深 度 (m ) 未改良κ*=1/11λ* 等效E值κ*=1/11λ* 等效垂直樑κ*=1/11λ* 等效水平樑κ*=1/11λ* -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 -1000 -500 0 500 1000 1500 Bending moment (KN*m/m) 深 度 (m ) 未改良κ*=1/11λ* 等效E值κ*=1/11λ* 等效垂直樑κ*=1/11λ* 等效水平樑κ*=1/11λ* (c) 第七階開挖

出國心得報告

報告人： 國立高雄應用科技大學土木工程系助理教授 熊彬成

計畫主持人此次在國家科學委員會和國立高雄應用科技大學的補助下，前往

英國倫敦搜集與軟弱地盤深開挖和潛盾隧道研究之相關資料。計畫主持人於

2006 年 10 月 1 日晚上抵達英國倫敦希斯羅機場，10 月 8 日晚上自倫敦起飛返台，

全部行程共計 7 天。

計畫主持人首先於 10 月 3 日上午在英國土木工程學會(Institution of Civil

Engineers)總部參加英國土木特許工程師的考試。考官為 GCG 工程顧問公司的

Kelvin Higgins 先生與英國最大營造廠 Balfour Beatty 的 Mike McConnell 先生。

在完成 1 個半小時的面試後，緊接著進行 2 個小時的筆試。筆試的題目為” Please

discuss how to improve safety culture in construction industry in Taiwan “。整個考試

於當天中午 12 點半左右結束。

10 月 3 日下午拜會 OtB 工程顧問公司的董事 Anthony Umney 先生與 Charles

Allen 先生- Anthony Umney 先生為前英國隧道協會(British Tunnel Society)主席

及法茂 ( FaberMaunsell )工程顧問公司隧道部經理，自然整個討論的主題，皆圍

繞著軟弱地盤的潛盾隧道開挖打轉。Anthony Umney 先生大致敘述了最近英國潛

盾隧道工程發展的情形，接著討論聯絡通道設計與施工的各項議題。在過去，英

國的潛盾隧道是不一定要設置聯絡通道的，但這個情形最近已有些改變，連絡通

道的設置似乎變的較為重要。再者，高雄為高透水性、高地下水壓的地盤，Anthony

Umney 先生對高雄捷運工程在地底下 30 公尺左右施作聯絡通道，居然除了化學

灌漿外，未輔以其他輔助工法，並且未強制設置緊急抽水井的施工方式感到吃

驚。此外，對台灣既有的試水與開挖方式，也提出些他個人的看法。英國為降低

連絡通道開挖時的風險，會將連絡通道的設計與監造工作獨立出來，另外聘請專

業顧問來執行，而非單純的仰賴責任施工，這點也是值得台灣借鏡的。

在 10 月 5 日下午計畫主持人拜訪倫敦大學帝國學院的 Jamie Standing 教授

(見圖一)，Jamie Standing 教授目前為國際土壤力學與大地工程學會 TC28 “軟弱

地盤之地下結構物”委員會的執行秘書，並且剛卸下英國大地工程學會理事一

職。Jamie Standing 教授曾參與多個深開挖/潛盾研究計畫，目前正利用海峽隧道

聯絡線(Channel Tunnel Rail Link，CTRL) 250 標工地，建置一個全尺寸的實驗來

探究基樁及基樁上的建物在潛盾隧道通過時，會有什麼樣的影響。在會談中，

Jamie Standing 教授最主要是提供他在大地監測，以及對建物損害評估影響因子

的看法。同時，Jamie Standing 教授也表達了明年來台灣演講及訪問的意願。

計畫主持人的最後一個拜會，是 10 月 6 日上午前往莫特麥克唐納 (Mott

MacDonald )工程顧問公司,去拜會 倫敦 CROSSRAIL 計畫的計畫經理 Derek

Winsor 先生(見圖二) 。該計畫的第一期路網(Line 1)全長 22.5 公里，在倫敦市區

是採 6 公尺直徑的雙潛盾隧道方式施作，但通風井及部分的車站則採明挖覆蓋的

方式進行。莫特麥克唐納工程顧問公司是負責一半地下路段的基本設計(MDG

3)，預計在今年十二月要提期初報告。Derek Winsor 先生之前是該公司印度新德

里捷運計畫之經理，有豐富的深開挖工程實務經驗。主要會談的內容，在於探討

化學灌漿在深開挖工程上之效益，圓形開挖所能達到的成效與其困難，以及開挖

時所需採用建物保護措施等議題。會談結束後，計畫主持人還到該公司的圖書館

蒐集相關資料，整個拜會在當日下午 3 點左右結束。

圖一

計畫主持人與 Jamie Standing 教授合照