2016 全國技專校院學生實務專題製作競賽 研究成果報告書
台北捷運地下車站地盤改良成效評估
參賽類群：英文代碼 F 土木與建築類群 編號：
中華民國 2016 年 3 月 17 日
摘要
此研究專題將依據台北捷運板橋車站 地下站體開挖地盤改良作為研究標的，探 討灌漿成效，內容會介紹首次將灌漿壓力 結合 surfer 所繪製之壓力分佈圖利用此圖 檢討何處需要加強，提高灌漿效率也可降 低工期和成本，利用新的方法管理灌漿壓 力。
壹、前言
本工程之全部改良範圍約 156 公尺長 x 26 公尺寬 x 54 公尺深，為因應跳島灌漿 工序之設計，以新建大樓之既有/新建擋土 連續壁將整體改良範圍劃分為 6 個工區，
如圖 1-1 所示，為了要防止站體開挖時的
地下水水頭差，造成隆起或砂湧現象影響 施工安全，進行封底灌漿使地層之透水係 數 k 值降低至 5x10-5cm/sec 如圖 1-2，此工 程使用雙環塞灌漿工法施作如圖 1-3，配 合現場常用之現地透水試驗、抽降水頭試 驗來檢測灌漿成效，雖然現地透水及抽降 水能提供一定的改良成效檢驗，可是具體 的情況仍然不明確，若是要更準確的檢驗，
就必須將灌漿壓力資料加以整理，利用 surfer 將分佈的壓力畫成高線圖，實際了 解施工品質，檢驗現地透水試驗，抽降水 頭試驗是否與壓力等高線圖相符合，繪出 的等高線圖也可作為日後補灌漿之參考依 據。
圖 1-1 改良範圍
圖 1-2 地下水滲流土層之影響
圖 1-3 雙環塞灌漿工法示意圖
貳、基地地質概況
此研究標的之鑽孔資料表示該地層為
景美礫石層，但灌漿範圍仍以砂質土壤為 主要的粒徑分佈，以下將以圖 2-1 說明：
圖 2-1 地下 54m~46m 黑框處為主要改良範圍之土層
参、灌漿材料
灌漿材料分為一次 CB 漿懸濁型及二 次 SL 液藥液型，利用兩種灌漿材料的特 性，達到強化土壤及止水的作用。
1. 一次 CB 漿懸濁型：由水+水泥+皂土主 要是填充土壤中較大的孔隙且可增加
改良體的強度，圖 3-1 為實體。
2. 二次 SL 液藥液型：主要是填充 CB 漿 的孔隙讓改良體有更完整止水效，圖 3- 2 為緩結型，加入稀釋水玻璃可成速結 型，可用在緊急止水。
圖 3-1 CB 漿懸濁型
圖 3-2 SL 液藥液型
肆、成效檢驗 一、現地透水試驗
利用落變水頭原理如圖 4-1，先將試驗 管灌滿水再觀察 16 分鐘後水位下降後高 度如圖 4-2，求得 K 值，通常施工完畢後 兩三天即可以開始試驗，可以快速檢驗改 良效果，但範圍小僅止於試驗孔面積及周
圍水路，現地透水試驗合格不代表全區的 k 值都合格。
二、抽降水試驗
灌漿完成後於改良土體上方以連續壁 作分區如圖 4-3，於每一分區作抽降水頭 試驗以確認整體封層效果與連續壁施工品 質此法須等鄰近區域完成灌漿後數日才得
開始試驗，可求得全改良區域之透水係數，
可信度較高較全面，但試驗時間較長，需
長時間紀錄，調整抽水量如圖 4-4。
圖 4-1 現地透水試驗示意圖
圖 4-2 現地使用之透明試驗管，紅線為水位下降後高度
圖 4-3 抽降水試驗示意圖
圖 4-4 當抽水速率=滲流速率時即可開始記錄
伍、灌漿壓力分佈
雖然現地透水及抽降水能提供一定的 改良成效檢驗，可是具體的情況仍然不明
確，若是要更準確的檢驗，就必須將灌漿 壓力資料如圖 5-1 加以整理，利用 surfer 將分佈的壓力值畫成等高線圖，實際了解
施工品質，檢驗現地透水試驗，抽降水試 驗是否與壓力等高線圖相符合，繪出之等 高線圖作為日後補灌漿重要參考依據。
因此將各區的灌漿壓力值、孔位進一 步的整理成 excel 表如圖 5-2 後，套入 surfer 繪出壓力等高線圖，以確認壓力值對改良 效果的影響，更可以準確的規劃出補灌漿 的孔位、數量、壓力，不再是依靠表格和 經驗。
需要收集的數據除了各階段壓力值外，
還需要每個孔位的 X.Y 位置，以此車站為
例有 1350 孔，所需要共 1350 個 X 座標 +1350 個 Y 座標總和 2700 個數值，每個 孔位有 24 個 step 再分成 CB 漿及 SL 液，
故有非常多的數據需要整理。
整理好的灌漿資料套入 surfer 內如 圖 5-3，XY 為灌漿位置，Z 為灌漿壓力值，
灌漿壓力會以顏色作區分如圖 5-4，顏色 越深代表壓力值越高改良效果也越好，圖 5-4 內以 P3、P2、P1 作為壓力效果作區分，
因此 P3 效果最好 P2 中等 P1 則最差，故 灌漿效果 P3>P2>P1。
圖 5-1 現地常用之灌漿壓力值統計表
圖 5-2 將壓力值數據轉換成 excel 表
圖4-43(灌漿壓力資料範例)
圖 5-3surfer 輸入介面(XY 為座標、Z 為壓力值)
圖 5-4 壓力值大小定義
一、灌漿壓力分佈圖分析
利用 surfer 繪製把各區的施工狀況利 用等高線圖的方式表達配合現地的檢驗數 據如圖 5-5 CB 漿紅框內為第三、四、五 區壓力值偏高，灌漿品質較好，但可以降 低補灌漿量，節省時間和成本，其他第一、
二、六區需要進行補灌漿的動作。
如圖 5-6 SL 液壓力值普遍偏低，可 增壓增量達到更好的止水效果，紅框內為 第四區，壓力值較高，改良效果較好，可
以降低補灌漿量，減少成本和時間，其他 一、二、三、五、六區需要進行補灌漿動 作。
二、補灌漿前後差別之比較
把各階段 CB 漿補灌漿前如圖 5-7 與 補灌漿後如圖 5-8 做壓力比較，可以發現 紅框處第三、五區壓力值有明顯上升，雖 然第一區有補灌漿但壓力值卻沒有明顯上 升，需要再提高補灌壓力，第三四五區可 以減少補灌漿，節省工期和成本。
SL 液補灌漿前如圖 5-9，補灌後如圖 5-10 僅第三、六區有小幅的壓力上升，需 再加強補灌漿，第四區補灌漿前壓力值已
達標準，改良效果好故不需太多補灌漿，
可以減少成本和工期。
圖 5-5 改良體-49m 處各區透水係數 CB 漿(紅框內為第三、四、五區)
圖 5-6 改良體-49m 處各區透水係數 SL 液(紅框內為第四區)
圖 5-7 CB 漿原灌漿壓力分佈圖
圖 5-8 CB 漿補灌漿後壓力分佈圖(藍點為補灌處) -52m
-53m
-54m
-52m
-53m
-54m
圖 5-9 SL 液原灌漿壓力分佈圖
圖 5-10 SL 液補灌漿後壓力分佈圖(紅點為補灌處)
陸、結論
一般壓力統計表如圖 6-1 上面僅用顏色區 分壓力值大小，無法對其有更多的分析，
看不出來壓力值對灌漿成效的影響，此研 究首次將灌漿壓力數據從 2D 轉換成 3D 如圖 6-2 的方式呈現，讓壓力管理不再只
能看數字，透過壓力圖可以明確知道哪些 地方需要補灌，哪些不需要補灌，可大大 減少灌漿材料的使用及浪費，縮短工期，
大幅減少以經驗來判斷的補灌方法帶來的 失誤，利用 Surfer 即可繪製壓力圖，讓灌
漿壓力管理的精準度大大提升。
-49m
-50m
-50m -49m
圖 6-1 現地常用之灌漿壓力值統計表
圖 6-2 灌漿壓力以 3D 方式呈現可清楚看見改良成效的好壞 參考文獻
TamGroutingToRedoceArteslanWaterPresso reActingOnTheBaseOfAnExcavation- SHIH-HAO CHENG
HUNG-JIUN LIAO
KAZUYYKI HATAKEYAMA RICKY K.N. WONG
TAKESHI IWAKUBO
圖4-43(灌漿壓力資料範例)
