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現地調查指南

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Academic year: 2021

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(1)

現地調查指南

大地工程處土木工程拓展署

香港特別政府行政區

(2)

地質指南 2

現地調查指南

大地工程處土木工程拓展署

香港特別政府行政區

(3)

香港特別政府行政區 1987 年 9 月首次出版 1990 年 12 月再版 1993 年 12 月再版 1996 年 9 月再版 2000 年 10 月再版

2017 年 12 月 18 日持續更新電子版 報告製作人:

Geotechnical Engineering Office,

Civil Engineering and Development Department, Civil Engineering Building,

101Princess Margaret Road, Homantin, Kowloon,

Hong Kong.

本地質指南是不斷更新的版本,內容包含自地質指南上次發佈以來的修訂版。本指南不 斷更新的版本僅在 CEDD 網站上以電子格式發佈,本地質指南名為「GEO(2017)現地 調查指南(地質指南 2)(持續更新的電子版本於 2017 年 12 月 18 日發佈)香港特區政 府土木工程拓展署大地工程處發行,共 349 頁。」

(4)

前言

本地質指南為提出香港現地調查 This Geoguide is to be cited as “GEO (2017),在 1983 年 7 月建築事務監督土木工程條例工作小組委員會即已正式認可此標準。本指南 格式和內容嚴格遵循英國標準 BS 5930:1981「現地調查實務守則」,但文中建議的 英國標準已根據當地條件和實務進行調整。本指南的使用應命名為「岩石和土壤描述 指南」(地質指南 3)的文件一起使用,這些地質指南內容經大幅擴充可取代「坡地 工程手冊」的第 2 章內容。

本地質指南包括 BS 5930 的第 1 至 7 節內容,第 8 節則列入地質指南 3 內容中。其 編寫方式大幅保留英國標準的編排方式和格式,若文本中採用 BS 5930 部份內容而未 進行重大修改者,則使用斜體字標示。

應注意到本地質指南建議提供現地調查優良實務規範,但非屬強制性內容。業者通 常需採用替代方法,在文件有效期內,現地調查實務內容也將進行改進,藉此取代其 建議內容。

本地質指南是在 J.B. Massey 先生指導下由大地工程控室(GCO)撰寫,本文的主 要貢獻者為 A. Cipullo 博士、K.S. Smith 先生和 Greenway 博士,他們在 P.L.R. Pang 博 士和 R.P. Martin 博士的最後撰寫階段作出重要貢獻,GCO 許多其他成員也就此提出寶 貴建議和貢獻。

為確保將本地質指南視為香港土木工程業界的共識文件,我們於 1987 年早期向承 建商、諮詢工程師及政府部門廣泛散發本文草案,藉此徵詢意見。許多組織和個人也 提出有用和建設性的意見,本地質指南內容追蹤底定時已考慮這些意見內容,我們非 常感謝他們的貢獻。

我們鼓勵業者隨時向大地工程控室就本地質指南的內容提供相關的評論,以便對未 來的版本進行改進。

E.W. Brand 香港政府首席岩土工程師

1987 年 9 月

(5)

目錄

頁碼

標題 1

前言 3

目錄 4

第 1 部分:介紹 17

1. 範圍 18

2. 專業術語 20

第 2 部分:一般考慮 21

3. 現地調查主要目標 22

4. 一般程序 23

4.1 調查程度和順序 23

4.1.1 通則 23

4.1.2 相鄰地區特性 23

4.2 初步探索 24

4.3 現地勘察 25

4.4 詳細檢查和特別研究 25

4.5 構造和性能評估 25

4.6 隧道工程現地調查 26

5. 現地的早期用途 28

5.1 通則 28

5.2 隧道 28

5.3 礦山和採石場 28

5.4 廢棄物處理場 28

5.5 其他早期用途 28

5.6 古代遺跡 29

6. 空照圖 30

6.1 通則 30

6.2 地形圖和空照圖影像 30

(6)

頁碼

6.2.1 地圖和計劃尺度 30

6.2.2 空照圖影像 30

6.2.3 正射影像地圖和計劃 31

6.3 空照圖說明 31

6.3.1 地面特徵識別和說明 31

6.3.2 香港 API 實例 32

第 3 部分:地面調查規劃 33

7. 地面調查介紹 34

7.1 目標 34

7.2 規劃和控管 35

8. 地面調查種類 37

8.1 新工程用地 37

8.2 現有功能或工程缺陷或破壞 37

8.3 現有功能或工程安全 38

8.3.1 現有功能或工程的新建工程影響 38

8.3.2 影響種類 38

8.3.3 程序 39

8.4 營建用材 39

9. 地面調查地質測繪 41

10. 地面調查的程度 42

10.1 通則 42

10.2 地面特徵和可變性 42

10.3 專案計劃特性 43

10.3.1 通則 43

10.3.2 邊坡與擋土牆施工 43

10.3.3 結構基礎 43

10.4 初步調查 43

10.5 位置 44

(7)

頁碼

10.6 間距 44

10.7 探測深度 45

10.7.1 通則 45

10.7.2 結構基礎 45

10.7.3 土堤 47

10.7.4 切割邊坡 47

10.7.5 鋪設路面 47

10.7.6 管道 47

10.7.7 海洋工程 48

10.8 岩石切割邊坡淤泥和黏土富含層專用指南 48

10.9 隧道工程專用指南 50

10.9.1 初步設計階段 50

10.9.2 詳細設計階段 51

11. 地面調查方法的選擇 53

11.1 通則 53

11.2 現地的考慮事項 53

12. 地面條件對地面調查方法的影響 55

12.1 通則 55

12.2 含大量石頭、鵝卵石或礫石的顆粒狀土壤 55

12.3 顆粒狀土壤 56

12.4 中間層土壤 57

12.5 非常柔軟到柔軟的黏性土壤 57

12.6 堅固到剛性的黏性土壤 57

12.7 含巨石、鵝卵石或礫石的黏性土壤 58

12.8 填土 58

12.9 岩石 59

12.10 來自現場岩石風化的土壤 59

12.11 間斷 60

12.12 洞穴 61

(8)

頁碼

13. 入侵性地面和地下水 62

13.1 通則 62

13.2 混凝土潛在劣化調查 62

13.3 鋼材潛在腐蝕調查 62

13.4 含工業廢棄物填土調查 63

14. 水上地面調查 64

14.1 通則 64

14.2 階段和平台 65

14.3 船舶 65

14.4 潮汐作用 66

14.5 定位鑽孔位置 66

14.6 降低水平高度的判定 66

14.7 鑽孔、採樣和測試 67

15. 地面調查人員 68

15.1 通則 68

15.2 規劃和指導 68

15.3 現地監督 68

15.4 地面條件登錄和說明 69

15.5 實驗測試 70

15.6 專家建議 70

15.7 解說 70

15.8 作業人員 70

16. 施工中審查 72

16.1 通則 72

16.2 目的 72

16.3 所需資訊 73

16.3.1 土壤和岩石 73

16.3.2 水流 73

16.4 儀器 73

16.5 隧道工程 73

(9)

頁碼

第 4 部分:地面調查方法 75

17. 地面調查方法介紹 76

18. 開挖和鑽孔 77

18.1 淺試坑和坡面剝離 77

18.2 深試坑和沉箱 78

18.3 坑口或橫坑 78

18.4 手動鑽孔 78

18.5 光纜敲擊鑽孔 79

18.6 機械鑽孔機 79

18.7 旋轉開口鑽孔和旋轉鑽心 79

18.7.1 通則 79

18.7.2 沖洗介質 80

18.7.3 傾斜鑽孔 81

18.8 清洗鑽孔和其他方法 82

18.8.1 清洗鑽孔 82

18.8.2 其他鑽孔方法 82

18.9 回填開挖和鑽孔 83

19. 地面採樣 84

19.1 通則 84

19.2 樣品品質 85

19.3 來自鑽孔工具或開挖設備的擾動樣本 85

19.4 開管式採樣器 86

19.4.1 設計原則 86

19.4.2 採樣程序 87

19.4.3 薄壁採樣器 88

19.4.4 一般用途 100 mm 直徑開管式採樣器 88

19.4.5 拆分筒標準穿透測試採樣器 89

19.5 薄壁式靜止採樣器 89

19.6 連續土壤採樣 89

(10)

頁碼

19.6.1 通則 89

19.6.2Delft 連續採樣器 90

19.7 沙土採樣器 90

19.8 旋轉鑽心樣本 90

19.9 塊狀樣本 92

19.10 樣本處理和標示 92

19.10.1 通則 92

19.10.2 標示 93

19.10.3 手採土壤和岩石擾動樣本 93

19.10.4 使用管狀採樣器進行採樣 94

19.10.5 旋轉鑽心押出和保存 95

19.10.6 塊狀樣本 96

20. 地下水 97

20.1 通則 97

20.2 地下水壓判定方法 98

20.2.1 響應時間 98

20.2.2 鑽孔和開挖觀察 98

20.2.3 立管滲壓計 99

20.2.4 液壓式滲壓計 99

20.2.5 電子滲壓計 100

20.2.6 氣壓式滲壓計 100

20.2.7 滲壓計安裝 101

20.2.8 地下水壓變動 102

20.2.9 土壤吸力 103

20.3 地下水樣本 103

21. 鑽孔測試 105

21.1 通則 105

21.2 標準穿透測試 105

21.2.1 一般準則 105

21.2.2 測試準備 105

(11)

頁碼

21.2.3 優點和限制 106

21.2.4 結果和解說 106

21.3 葉片測試 107

21.3.1 一般準則 107

21.3.2 優點和限制 107

21.4 滲透測試 108

21.4.1 一般準則 108

21.4.2 測試準備 108

21.4.3 可變鑽頭測試 109

21.4.4 不變鑽頭測試 109

21.4.5 結果分析 110

21.4.6 鑽孔滲透測試公式 110

21.4.7 優點和限制 111

21.5 封包器(吸水器)測試 113

21.5.1 一般準則 113

21.5.2 封包器 114

21.5.3 壓力的應用和測量 114

21.5.4 水流測量 115

21.5.5 執行測試 115

21.5.6 結果和解說 116

21.6 平板測試 116

21.6.1 通則 116

21.6.2 限制 117

21.6.3 準備 117

21.6.4 鋪整平版 117

21.6.5 承載力應用和測量 118

21.6.6 偏差測量 118

21.6.7 執行測試 118

21.6.8 測試用途 118

21.6.9 補充測試 118

21.6.10 水平式平板測試 119

(12)

頁碼

21.7 壓力計測試 119

21.7.1 測試說明 119

21.7.2 設備校準 119

21.7.3 安裝測試袋 120

21.7.4 結果和解說 120

21.7.5 岩石內測試 120

21.8 鑽孔間斷調查 121

21.8.1 壓印器調查 121

21.8.2 鑽心定位器 122

22. 鑽孔採樣和測試的頻率 123

22.1 一般準則 123

22.2 地面判定 123

22.3 土壤和岩石特性常規判定 124

22.4 雙孔採樣 124

22.5 特別技術 124

23. 探測和穿透測試 126

23.1 通則 126

23.2 動態探測 126

23.3 靜態探測或觸探穿透測試 127

23.3.1 一般說明 127

23.3.2 機械式觸探穿透計 127

23.3.3 電子式觸探穿透計 128

23.3.4 一般建議事項 128

23.3.5 測試用途和限制 129

23.3.6 結果發表 129

23.4 靜態-動態探測 129

第 5 部分:現地和實驗測試 130

24. 現地測試 131

24.1 通則 131

(13)

頁碼

24.2 岩石強度指數測試 132

24.2.1 點承載力強度 132

24.2.2 施密特錘反彈值 133

24.3 滲透測試 133

25. 抽吸測試 135

25.1 一般準則 135

25.2 地下水條件 136

25.3 測試地 136

25.4 抽吸井 136

25.5 觀察井 138

25.6 測試程序 138

25.7 結果分析 139

26. 間斷調查 140

26.1 通則 140

26.2 岩石切割邊坡間斷調查 140

26.3 間斷粗糙度調查 140

27. 現地密度測試 142

27.1 一般準則 142

27.2 沙土替換方法 142

27.3 鑽心切割器法 143

27.4 浸水法 143

27.5 換水法 143

27.6 膠球法 143

27.7 核子法 144

27.8 岩石填土換水法 144

28. 現地壓力測量 146

28.1 通則 146

28.2 岩石應力測量 146

28.3 土壤應力測量 147

(14)

頁碼

29. 承載力測試 149

29.1 垂直承載力測試 149

29.1.1 一般準則 149

29.1.2 測試限制 149

29.1.3 現地準備 150

29.1.4 測試安排 150

29.1.5 測量 151

29.1.6 測試方法 151

29.1.7 結果分析 152

29.1.8 結果解說 153

29.2 水平和傾斜承載力測試 154

29.3 加壓室測試 154

29.4 加州原位承載比(CBR)測試 155

29.4.1 通則 155

29.4.2 測試法 155

29.4.3 測試限制和用途 155

30. 加州現地直剪測試 157

30.1 一般準則 157

30.2 樣本準備 157

30.3 測試安排 158

30.4 測量 159

30.5 測試方法 159

30.6 結果分析 159

31. 大規模現地測試 160

31.1 通則 160

31.2 儀器使用方法 160

31.3 測試土堤和開挖 161

31.4 施工測試 162

32. 反算分析 163

32.1 通則 163

(15)

頁碼

32.2 邊坡預防或修繕工程的破壞和設計 163

32.3 其他案例 164

33. 地球物理調查 166

33.1 通則 166

33.2 土地地球物理學 167

33.2.1 阻力 167

33.2.2 重力 167

33.2.3 磁力 167

33.2.4 地震 168

33.2.5Gamma 密度法 168

33.2.6 伽馬光譜法 169

33.2.7 中子孔隙度法 170

33.3 海洋地球物理學 170

33.3.1 通則 170

33.3.2 迴聲探測 170

33.3.3 連續地震反射特性曲線 170

33.3.4 側面掃描聲納 170

33.4 鑽孔日誌記錄 170

33.5 腐蝕測試 172

33.6 地面軟弱層識別 172

34. 實驗測試準則 173

35. 樣本儲存和檢查設施 174

35.1 處理和標示 174

35.2 樣本儲存 174

35.3 檢查設施 174

36. 目視檢查 176

36.1 通則 176

36.2 土壤 176

36.3 岩石 176

(16)

36.4 照片紀錄 176

37. 土壤測試 178

37.1 通則 178

37.2 樣品品質 178

37.3 樣本尺寸 178

37.4 測試條件 178

37.5 發佈測試結果 179

38. 岩石測試 180

第 6 部分:報告和解說 181

39. 現地報告 182

40. 現地調查報告 183

40.1 通則 183

40.2 敘述性報告 183

40.2.1 報告成為紀錄 183

40.2.2 介紹 183

40.2.3 現地說明 183

40.2.4 地質學 184

40.2.5 現地工程 184

40.2.6 鑽孔日誌 184

40.2.7 地下水發生率和特性 187

40.2.8 鑽孔位置 187

40.2.9 實驗測試和樣本說明 188

40.3 工程解說 188

40.3.1 應覆蓋物 188

40.3.2 解說根據資料 188

40.3.3 發表鑽孔資料 189

40.3.4 設計 190

40.3.5 施工權宜事項 191

40.3.6 物料來源

(17)
(18)

40.3.7 破壞 192

40.3.8 計算 193

40.3.9 參考資料 193

40.4 隧道工程現地調查文件作業 193

參考資料 194

表 215

表目錄 216

表 217

圖 233

圖目錄 234

圖 237

平板 284

平板目錄 285

平板 286

附錄 298

附錄 A:初步探索所需資訊 399

附錄 B:資訊來源 307

附錄 C:現場勘察注意事項 331

附錄 D:設計和施工所需資訊 336

附錄 E:安全注意事項 341

(19)

第 1 部分

介紹

(20)

1. 範圍

本地質指南說明香港地區的現地調查,評估土木工程和建築工程的適用性,獲取影 響工程設計施工及相鄰財產安全其場地特徵的相關知識。基本上是根據 BS 5930:

1981 「現地調查實務守則」(BSI,1981a),經修改經認定適用於香港地區。

雖然本地質指南保留 BSI(1981a)的基本結構和理念,也根據香港地區特別重要 的當地條件和經驗進行內容的補充或重寫。BSI(1981a)其他內容未修改者,即使用 斜體字標示。BSI(1981a)中不太相關或很少使用的部份內容僅加以引用、合併或刪 除。

在本地質指南中的「現地調查」具有更廣泛的意義,別處通常在狹義上意指本文所 謂的「地面調查」,土壤和岩石建材的使用只經過簡單處理,有關這方面的進一步資 訊,內容悉如 BSI(2009 )[Amd GG2/01/2017]

從第 2 部份開始,本文內容分段如下:

第 2 部分:第 2 部分討論場地的選擇(或確定擬議場地是否適合)及準備工程設計時 應考慮的技術、法律或環境特徵等問題。

第 3 部分:第 3 部分討論地面調查的一般規劃,包括一般條件和地面條件對選擇調查 法的影響。

第 4 部分和第 5 部分:第 4 部分和第 5 部分討論地面調查法,可細分如下:第 4 部分 即關於鑽孔中的挖掘、鑽孔、採樣、探測和測試,第 5 部份是關於樣本的現地測試和 實驗測試。

第 6 部分:第 6 部分討論現地報告和鑽孔日誌的製作、調查資料的解說和最終現地報 告的製作。

BSI(1981a)的最後一段說明土壤和岩石特性,不列入本地質指南內容中。隨附文 件「地質指南 3:岩土說明指南」(GCO,1988)一直致力於這個主題,讀者應參考 本文了解香港地區岩石和土壤的分類說明內容。

(21)

應注意到各種主題內容在某些情況不免出現內容編排不完善,對不常使用的方法反 而更詳細說明。因為無法完全涵蓋所有可用的現場調查技術,所以文獻中其他地方有 詳細記載的方法,在本地質指南中只是簡要說明而已。

本地質指南提出優良實務標準,以提供讀者建議參考。遵守規定並未賦予相關法規 要求的豁免權,建議僅為提供指南,不應視為強制性規定,在這方面應了解到將有許 多方法陸續開發。

(22)

2. 專業術語

地質材料和地面調查類型的一些常用描述性術語通常會以不同方式作出解釋,因此 需對這些術語加以定義,本地質指南採用下文中的專業術語。

「岩石」是指所有不能用手分解屬天然地質來源的固體物質。「土壤」是指任何可 用手分解天然形成的土壤物或填充物,包括已在工程土壤條件下風化的岩石。關於這 些術語使用進一步的指南,內容悉如地質指南指導 3(GCO, 1988)。

不包括任何的大石或卵礫石,「細粒土壤」或「細土壤」是含約 35%或更多細小 物質(淤泥和黏土顆粒)的土壤。「粗粒土壤」或「粗土壤」意指含有少於 35%的細 料和超過 65%粗料(砂礫和砂粒)的土壤。關於進一步的指南,內容如地質指南 3

(GCO, 1988)。

「含凝聚力土壤」通常是指細粒黏附的土壤,相反地,「顆粒狀土壤」或「無凝聚 力土壤」不會形成附物。這些簡單的術語可用於地面調查中的材料分類旨在選擇合適 的地面採樣方法。細土壤通常具有內聚力。

複合土壤「脈石」意指包覆或填充土壤中較大顆粒或顆粒孔隙的細粒土壤物質。

「鑽孔」是在地下鑽進套管或無套管孔(即「鑽孔」)的方法,包括螺旋鑽孔、衝 擊鑽孔和旋轉鑽孔,其中鑽頭旋轉進入地面即可形成鑽孔。雖然在香港常用「鑽孔」

一詞,因為地面研究中廣泛使用旋轉鑽心的鑽孔法,但為簡單起見,在整個地質指南 中,無論是螺旋鑽孔、衝擊鑽孔和旋轉鑽孔一概使用的術語為「鑽孔」。

(23)

第 2 部分

一般考慮事項

(24)

3. 現地調查主要目標

現地調查是所有土木工程和建築工程建設的必要前提,此調查之目的如下:

(a) 適用性評估場地和週圍環境對擬議工程的一般適用性。

(b) 設計為能夠實現適當的經濟設計,也包括臨時工程的設計。

(c) 施工計劃最佳的施工方法,預測並面對困難,解決地面和造成施工期間可能出現延 誤的其他當地條件,在適當情況下探索當地的建材來源(見第 8.4 節),選擇處理 廢棄物或剩餘物料的地點。

(d) 變動的影響無論是自然還是人為的工程結果,判定地面和環境條件可能出現的變化 及這些變化對工程、相鄰工程和一般環境的可能影響。

(e) 地點的選擇如有替代方案時,就不同地點或同一地點的不同部份其相對的適宜性提 出建議。

此外,在回報現有特徵和工程上的安全性(見第 8.3 節)時,可能需進行現地調查 對現有工程進行垂直或水平延伸設計並調查出現破壞的狀況(見第 8.2 節)。

(25)

4. 一般程序

4.1 調查程度和順序 4.1.1 通則

調查範圍主要取決於擬議工程的規模、工程及場地的性質。

現地調查通常分階段進行如下:初步探索、現地勘察、詳細檢查設計,包括地面調 查、地形、水文調查、特殊研究、施工期間的後續調查(圖 1),然後即可進行績效 評估。有些階段可能重疊或不按順序進行,如現地勘察很可能在完成初步探索前即進 行。

現地調查成本比專案計劃的總成本更低,並可藉由智能前瞻性規劃再進一步降低成 本。在早期階段與專業承包商進行討論有助於制定有效和經濟性的計劃,調查的技術 要求應是選擇調查方法的首要因素而非其成本。

在地面調查開始前,至少在地面條件的相關方面應盡可能完成初步探索資訊的匯 整。可能需進行初步的地面調查確定地面調查的範圍和性質, 第 10 章將討論地面調 查的範圍。

關於大面積專案計劃的區域研究或現地調查如公路、隧道或輸電線路,工程地質、

地貌繪圖、地形分類和危害分析等技術可用於界定重要區域,因此,詳細調查可集中 在最需要調查的區域內(Brand 等人, 1982; Griffiths&Marsh,1984; Hansen, 1982)。

4.1.2 相鄰地區特性

由於香港城市發展密集,建築活動往往影響到鄰近區域,因此,調查範圍應涵蓋可 能影響相鄰區域的所有因素,包括邊坡和擋土牆等特徵(見第 7 章和第 8.3 節)。在 可能的情況下,應在施工前、施工期間和施工後記錄地面水位、地下水位和相鄰區域 的相關詳情。若可能對現有結構造成損害,應取得足夠的攝影紀錄。

應特別考慮相鄰的建築物、結構體和埋設的公共設施包括送水、瓦斯或污水管道,

因為這些設施可能受到震動,地表下陷、滑動等可能影響現場施工期間和施工後的地 下水位變化,應特別考慮裝設有敏感儀器或設備的醫院和其他建築物。

(26)

當地盤位於地下鐵路公司的隧道或建築物之上或附近或在中層預定區域時,需先獲 得特別許可或批准(見附錄 A 及 B;另見第 7 章),這兩個特徵的大致位置如圖 2 所 示。

4.2 初步探索

在現地調查第一階段需進行初步探索,附錄 A 顯示可能需要的資訊類型,有施工 地點的大量資訊可能已提供於紀錄中,附錄 B 摘要說明重要資訊來源,建議讀者注意 資料上的任何警告訊息,必要時,與相關資料的所有者核對所需資料的可靠性、準確 性和完整性,同時考慮專案計劃的需求,也要求讀者向 GEO 回饋意見,即可了解地質 指南 2 需要更新的地方。

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香港目前正在進行一項新的地質調查,藉此取代現有的 1:50,000 比例的地質圖和備 忘錄(Allen&Stephens,1971),新的 1:20,000 比例的地質圖將在 1986 年至 1991 年 間發表(圖 3)。新的地質調查對某些主要的岩石區和岩石類型採用不同的命名法

(Addison,1986; GCO,1988; Strange&Shaw,1986),應盡可能使用這些命名法。

基礎岩土工程資訊的一個重要來源是政府出版物中心提供的岩土區研究計劃

(GASP)的出版品,對整個地區進行系統性的地形評估,其比例為 1:20000(Brand 等人, 1982),這些出版品物通常包含工程地質學、地形分類、侵蝕、地形和物理限 制圖,該範圍的選定區域也按 1:2,500 比例進行評估,但尚未公佈。GASP 計劃和 GASP 出版品所涵蓋的範圍如圖 4 所示,圖 5 提供一些 1:20,000 比例的地圖實例。

土力資訊股單位還獲得整個範圍的大量鑽孔紀錄、山體滑坡、降雨和壓力測量資 料、土壤和岩石樣本實驗測試結果的有用記錄,可藉由施工地點的地理位置輕易取得 相關資料,有關土力資訊股單位的進一步詳情,內容悉如附錄 B。

本文還提供香港地質和岩土工程相關的有用參考書目(Brand ,1992),很容易即 可取得當地的地圖和施工計劃(表 1)、建築物條例執行處或公共檔案室所保留私人 開發的竣工紀錄(見附錄 B),如第 6 章所述,通常可從空照圖獲取有價值的資訊內 容。

(27)

4.3 現地勘察

在早期階段,應對工地進行徹底的目視檢查,一般而言,現場附近進行的地面調查 可能也是一種判斷上的問題(見 4.1.2 節),在香港發展迅速的市區中,通常需在現地 勘察階段檢查現場及週邊地區現有的邊坡和擋土牆。附錄 C 概述現地勘察程序和考慮 要點,但不應將全部內容視為強制性規定。

附近的邊坡可顯示土壤岩石類型及其穩定性的特徵,原有的挖掘採石場也是如此。

同樣地,因為可壓縮或不穩定的土壤,附近可能存在堤壩或建築物及具有沉陷歷史的 其他結構體。可從檢查中獲得其他重要的證據就是地下挖掘的狀況,如地下室和隧道 的挖掘。類似這些結構體的特性也可提供有用的資訊內容,這種結構缺陷可能是明顯 的,也可能出現在其他密集開發的區域中,

第 5 章提供可能影響新建築工地的早期使用實例。

4.4 詳細檢查和特別研究

就大部份的專案計劃而言,施工設計和規劃需對工地及其週圍環境進行詳細檢查

(另見附錄 D),這些要求可能需進行詳細的土地調查(見附錄 D2)或對洪水承載力 進行調查。地面條件的調查在第 3 和第 4 部中討論,其他要求可能需對水文學等(見 附錄 D3)、微氣象學(見附錄 D4)、材料來源(見附錄 D.5)、處理廢棄物(見附 錄 D6)或其他環境因素等特殊科目進行研究。

還應考慮廢棄隧道影響工地的可能性(見第 5.2 節),

在懷疑可能出現地下洞穴的地區(Culshaw & Waltham 1987),可能需進行特殊研 究評估該地點的適宜性(見第 7.1 節)。

4.5 構造和性能評估

第 16 章討論施工和性能評估等內容。

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4.6 隧道工程現地調查

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應盡可能全面進行招標前現地調查,為隧道工程的設計和合約提供充份的資訊,除 了地質和水文地質條件外,現地調查應判定公用和埋設設施是否會干擾隧道工程或受 其影響(參見政府專案計劃的 ETWB TC(W)#17/2004)。

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無論現地調查的程度如何,地下地質和水文地質都具有其不確定性。再者,物理限 制如現有建築物和地下設施可能限制隧道工程特定路段在投標前的現地調查。因此,

需在工程合約中進行額外的地面調查,不斷檢查監測實際情況並採取措施處理對設 計、施工、設施、生命和財產造成重大影響的意外狀況。

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美國陸軍工兵手冊(USACE,1997)內容包括實際的現地調查其相關成本的指 南,即屬估計建築成本的一部份內容。根據本指南,位於困難地面條件和密集市區的 深層隧道現場勘察,其一般的成本金額約為建築成本估算值的 3-4%。但特定專案計劃 的現地調查成本大幅取決於可用資訊品質、適用性和充份性及其所涉及的隧道工程類 型設計和風險管理所需的資料,客戶應在專案計劃的成本估算中編列足夠的現地調查 資金。

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應分階段進行隧道工程相關的現地調查,此方法是必要的,因為專案計劃的不同階 段會有不同的要求。再者,在路線規劃或設計期間,隧道路線和設計要求可能出現變 化。

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使用各個階段獲得的資料評估擬議挖掘方法對感應接收器的影響及各個隧道區段的 岩土工程風險,在判定隧道路線並獲得更多資訊時應審查風險評估。

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ITA(2009)提供某些隧道掘現地調查相關的的簡單指南,表 13 概述 IMMM

(2003)岩石隧道工程的考慮事項和現地勘察技術,有關地面調查技術的補充資料,

內容悉如附錄 F。

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有關資訊和專業知識的來源,請參閱本地質指南和 GEO(2016)的附錄 B,藉此 獲取有關香港 SI 和隧道的一般指南和資訊來源,也可參考地質指南 4(GEO 1992),

其中包含對洞室計劃進行現地調查的指南內容,大部份內容也適用於隧道和豎井施 工。

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有關香港第四紀前地質的相關資料載於 Sewell 等人的論文(2000 年)中。

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GEO/CEDD 單位進行的香港地質調查(HKGS)提供香港地質最詳細的資料和諮詢服 務,應諮詢 HKGS 內容,特別是在隧道工程新專案計劃的規劃階段、地質模型製作、

困難區域預測及重要地質特徵驗證(斷層、堤壩、地質單元間的接觸區等)等期間,

實際專案計劃中的諮詢過程還可將重要的地質資訊回饋給 HKGS 所維護的現有地質檔 案。

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(30)

5. 現地的早期用途

5.1 通則

若某個工地過去曾有其他用途,則會對目前的預期用途造成重大影響,對工地及其 植被進行仔細的目視檢查可發現到過去的某個時間干擾天然地下條件的相關線索,實 例如第 5.2 至 5.6 節所示。

由於香港的發展歷史較短,因此可藉由查看早期的地圖、空照圖和其他歷史紀錄發 現許多以前遺址的狀況(見附錄 A 和 B)。

5.2 隧道

附近出現隧道可能對工地的預期用途產生深遠影響,應加以充份考慮。除了以前的 戰時活動外,整個地區內還存積極用於供水、污水運輸、道路和鐵路、地下掩體和廢 棄隧道(平均為 2 米高 3 米寬)等設施。

5.3 礦山和採石場

香港曾經出現小量的露天或地下採礦,但在某些採石場和採石業的借用地區也是如 此,若發生這種情況,需詳細考慮對工地造成的影響。

5.4 廢棄物處理場

在整個地區可找到用於處理生活垃圾、工業廢棄物和其他垃圾的廢棄物處理場,政 府過去或現在的「控管位置」都加以紀錄,但可能也有其他的廢棄物處理場,也可能 出現有害的工業廢棄物,其他用途的廢棄物處理場地點需徹底考慮可燃氣體、有毒滲 濾液和地面沉陷所造成的影響。再者,廢棄物處理場附近也可能受到可燃氣體和滲濾 液的影響。

5.5 其他早期用途

在過去 80 至 90 年間,香港大部份的低窪區已持續進行填土工程,因此,在這些區 域的地下可能出現海堤和其他障礙物。使用的填土材料是可變的,通常包括大石塊和 建築垃圾,填土通常由柔軟的可壓縮海洋沉積物所構成。

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天然邊坡、巨石、較舊的切割、填土邊坡和擋土牆,往往容易發生山體滑坡和其他 不穩定的狀況,最重要的是在現場調查的早期階段,應在現地調查早期階段檢查工地 或其附近是否出現邊坡特徵、現有或未來可能出現的不穩定狀況。

5.6 古代遺跡

古物古蹟辦事處保存一份憲報公佈的歷史遺址名單,在憲報刊登的歷史遺址內進行 土地開發時,需取得任何所需的許可證。進入任何歷史遺址甚至是未登記的遺址之 前,建議先諮詢古物古蹟辦事處,在現地調查期間,應向古物古蹟辦事處報告任何發 現古物或疑似古物的相關事件(見附錄 A 和 B)。

(32)

6. 空照圖

6.1 通則

空照圖可用於製作、修訂地圖和計劃,有助於識別及綜合評估天然和人造特徵,包 括工地有關的地質、地貌、水文和植被等,在評估工地歷史(即形態、材料和土地利 用的變化)方面特別有用,並可為邊坡穩定性的評估提供有價值的資訊(Geological Society,1982)。

目前有很多黑白的香港空照圖,雖然從 1924 年開始對香港取得部份地區的空照 圖,但完整空照圖資料的取得始於 1963 年,如表 2 所示。對香港地區內幾乎任何的地 點,空照圖紀錄顯示土地利用開發的變化及近期不穩定狀況的歷史紀錄內容。飛行高 度超過 6,000 米的小型黑白照片更適用於提供完整的視圖內容,還提供少量真實色 彩、紅外線(非真實色彩)和黑白照片的資料,有關如何獲取空照圖的建議如附錄 B.3.3。

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6.2 地形圖和空照圖影像 6.2.1 地圖和計劃尺度

可從空照圖製作準確的地形圖和計劃內容,地政總署提供的地圖和圖則目錄如表 1

(另見附錄 B 3.1),大比例的計劃圖(比例 1:500 至 1:1000)通常最適合小區域的 現地調查,而比例為 1:5000 至 1:20000 的計劃內容更適用於地區性的研究。

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6.2.2 空照圖影像

空照圖上的圖像比例與相機與拍攝對象的距離成一定比例,垂直拍攝取得的空照圖 而言,高大的物體(山丘和建築物頂部)和靠近照片中心的物體,比照片邊緣附近的 低窪地形或類似物體的圖像稍大,圍繞相機光軸的徑向畸變讓真實的垂直影像偏離照 片的中心點,這種效果在照片邊緣部位變得更加明顯,這可能嚴重影響大型的照片,

讓各個不同部位差異甚大。

雖然出現這些影像出現扭曲,但可在垂直攝影空照圖中央 1/3 部位內識別大致相似 海拔的地形,藉由地圖(或平面圖)上可識別的對象與空照圖間距比例,即可根據圖 像比例合理精確縮放圖內容。大多數的空照圖都使用大尺寸的負片製作,在 1963 年之 前,沖洗照片的尺寸各有不同,通常是 162 mm x 175 mm 的尺寸,除了少數例外狀 況,從 1963 年到現獲得的負片影像都是 228 mm x 228 mm。沖洗照片製作的影像清 晰,可藉由放大鏡或立體鏡片觀察沖洗照片或放大全部或部份底片影像內容,即可獲 得清晰的影像內容,即使是單一工地的小區域研究,也可使用放大的沖洗照片。

(33)

6.2.3 正射影像地圖和計劃

正射影像地圖和平面圖可用於製作(僅限岸外地區)垂向和斜向空照圖(真實比 例),其中包括用輪廓或網格疊印的照片。

6.3 空照圖說明

6.3.1 地面特徵識別和說明

空照圖可藉由許多的比例和水平高度細節加以解說,提供對現場調查設計和結果解 說上都具有價值的相關資訊。廊道路線(如公路、鐵路、管道或輸電線路)等大型專 案計劃的現地調查設計可從初步的空照圖解說(API)中獲益匪淺,這可突顯地形上的 天然和人為特徵,特別著重於對專案計劃可行性或設計可能造成重大影響的危害和資 源。即使在較小的工地進行現地調查,API 研究也可提供天然和填土材料分佈和厚度 的有用資訊,並可揭示源自鄰近區的潛在問題。可比較不同日期拍攝的空照圖序列,

判定填土和回收的位置、程度、大致時間及區域開發順序。

空照圖特別是進行立體檢查時,通常可用於識別和描繪特定的地面特徵,如土壤類 型分佈(如崩積、沖積、沉積)、土壤厚度,基岩類型、基岩深度、裂縫模式和間 距,如當地的整治措施。API 在「照片線性構造」的映射中具有特殊價值,此術語意 指空照圖上的直線或平緩彎曲特徵,這些特徵通常是基岩結構或材料出現變化的表面 現象。照片線性構造通常以地形高點或低點為標記,但有時可能是更微妙的特徵,只 能藉由不同的植被生長狀況來識別,藉此反映土壤類型、土壤厚度或水份含量的潛在 變化。明確的線性凹陷通常顯示基岩結構中抗性較小的基岩或不連續的位置點,如斷 層、斷裂帶或主要接縫。局部的線性地形高點、巨石或岩石露頭線可能顯示更耐風化 的岩石結構單元。

上述所有特徵對現地條件的解釋可能很重要。藉由 API 儘早識別可能對當地地下水 狀況造成重大影響的土壤、岩石類型特徵的重大變化,非常有助於地面調查設計和該 地點的地質模型建立。

(34)

API 和相關繪圖技術的評論包含在地質學會(1982)的討論內容中,Ho 等人

(2006)、Lueder (1959)、Van Zuidam 和 Van Zuidam-Cancelado(1979)、

Verstappen&Van Zuidam(1968)和 Way(1978)提供使用 API 技術的一些好例子。

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6.3.2 香港 API 實例

在香港 API 技術已成功應用於特定問題和區域的評估上,前者的實例如

Brimicombe(1982)、Bryant(1982)和 Koirala 等人(1986)的研究,針對岩土區研 究計劃(GASP)已進行系統區域性的 API 研究,為規劃、資源評估和工程可行性研究 提供相關資訊(見 4.2 節)。第一個區域性的全球航空安全計劃報告於 1987 年發表

(GCO ,1987),該系列的另外 11 個報告於 1987 年至 1989 年期間出版。所有 GASP 地圖均可在土力資訊股找到(見附錄 B)。

圖 6 顯示香港島垂直拍攝黑白空照圖,即為 1:20000 比例的地質圖(GCO,

1986),基岩結構的一些特徵可從空照圖中得到解釋,例如,從地質圖可清楚看到東 部深谷的斷層線位置,在照片東北角附近可看到地圖上照片線性構造不明確的山谷地 區。

(35)

第 3 部分

規劃地面調查

(36)

7. 地面調查介紹

7.1 目標

就新工程而言,地面調查旨在獲得可靠資訊,藉此促成經濟安全的設計滿足標案和 施工要求。調查目的應是驗證和擴展以前收集的資訊內容,在香港由於城市開發密 集,通常需調查新工程對現有地質特徵和工程安全的影響,特別是對現有邊坡和支撐 結構穩定性的影響(見 4.1.2 和 8.3 節)。

與現有特徵或工程缺陷或破壞(參見第 8.2 節)或現有地質特徵和工程安全性(參 見第 8.3 節)相關的地面調查目標,直接與特定的問題具有相關性,第 8.4 節討論建材 調查的相關要求。

了解工地的地質是規劃和執行地面調查的基本要求,在地質相對簡單工程簡單的某 些情況下,初步探索可提供足夠的地質資訊,但需經過試驗坑或鑽孔或兩者的確認。

在其他狀況下,可能需進行地質測繪,這將在第 9 章加以討論。

最重要的是建立土壤特性曲線或土壤岩石特性曲線及地下水條件等資料,應使用地 質指南 3(GCO,1988)或合適替代系統中的方法和術語,藉由近距離目視檢查和地 面系統的描述來獲得特性曲線圖,在許多狀況下,藉由有限的現地或實驗測試即可補 充此點的不足。在其他狀況下,需詳細判定土壤和岩石的工程特性,第 10 章將討論地 面調查的範圍。在適當狀況下,應建立不連續的幾何形狀和性質(見第 12.11 節)等 相關資訊。

在許多情況下,特別是在邊坡設計中,判定地下水隨降雨量的變化狀況是非常重要 的。

調查範圍應涵蓋工程可能造成的暫時性或永久性變化結果,這些變化包括:應力和 相關變化、含水量和相關的體積變化、地下水位和流量模式的變化及土壤性質的變 化,如強度和可壓縮性等。在地下的材料可能劣化,因此,需提供可估算地面腐蝕性 的相關資訊(見第 13 章)。

可能需採取特殊措施判定可能會坍塌的廢棄隧道或地下洞穴造成建築物受損的狀況

(見第 8.3.2 節、第 10.3.3 節和第 10.7.2 節),早期使用過的工地可能出現其他的危害

(見第 5 章)。

(37)

7.2 規劃和控管

在開始地面調查之前,應綜合考慮從第 2 部內容所收集的所有資訊來源,以獲得可 能涉及地面條件和工程問題的初步概念,這將有助於規劃所需的地面調查數量和類 別。

地面調查規劃應具有彈性,根據新資訊變動所需的工程內容,有時候特別是在大型 或 擴展的工地上,可能需進行初步調查,才能夠善用工地調查規劃的優點(見 4.1.1 和 10.4節)。

設計工程最終底定前,應盡量完成地面調查,因此,在任何整體計劃中應提供足夠 的時間進行地面調查(包括處理所有法律、環境、合約、行政事務、報告和相關說 明),例如,在邊坡設計中,應提前安裝滲壓計獲得足夠的地下水資料。若主要調查 完成後專案計劃內容變動時,可能需進行額外的地面調查作業。若是如此,應調整程 序給予所需的額外時間。

有時候需在工程開始後進行額外的調查作業,例如,隧道挖掘中可能需在前方進行 探測,以警告出現危險或地面條件的可能變化。地面特性及地下水位可能隨季節而變 化,在規劃調查作業時,應考慮一年中其他時間可預測的地面條件。

以成本和時間為由對地面調查數量施加限制時,可能造成資訊不足,不具經濟效益 無法按照標案規定按時完工,在稍後的階段中進行額外調查可能增加成本並導致延 誤。

由於香港的地面調查通常需在市區中進行(平板 1A),因此在開始進行地面調查 前,往往需先取得道路挖掘許可證、臨時許可證或路權。就某些工地而言,需根據交 警和其他當局的要求協調工程(板塊 1B)。正確識別和維護工程進行會遇到的公用設 施是必要的,高壓電纜、燃氣配電線路和其他設施通常會出現嚴重的安全上的隱憂。

由於回填坑和鑽孔可能干擾後續施工狀況,因此,應對這些狀況選址並小心回填,

每次挖掘、鑽孔或探測的精確位置需參考 1980 年香港公制電網並在施工期間加以記 錄。記錄這些地點的地面水平高度也很重要,紀錄內容應讓工地的位置點和水平高度 列入報告內容中,可方便查詢參考(見第 10.5 和 40.2.8 節),

調查中層區域內的新工程及所有其他建築工程(圖 2)需符合「建築物條例」等規 定(香港政府 1985 年),包括向「建築物條例管理處」呈交地面調查計劃,藉此獲得 該處的動工批准。

(38)

如擬議的調查是在地下鐵附近或在鐵路「保護範圍」內進行時,應在達成動工協議 前先將工程詳情及位置,包括任何建議的鑽孔深度轉交地下鐵公司備查。

若在調查過程中出現古物或古蹟時,應通知古物古蹟辦事處(見第 5.6 節)。

為能夠從地面調查中獲得最大利益,需具備適當知識和經驗的主管人員進行充份的 指導和監督工作,並有權在必要時變動地面調查內容(見第 15 章)。

在規劃地面調查時,應特別注意人員安全,某些方法存在特殊的安全問題,相關章 節已提供建議。關於其他涉及現場或實驗作業正常安全預防措施的方法,附錄 E 載有 適用於地面調查的法規清單,此列表未必完整,若對安全預防措施有疑問時,應徵詢 進一步的建議。

在隧道工程的專案計劃規劃階段中,通常會考慮替代的隧道路線和潛在豎井位置,

只有地下地質和水文地質的總體條件滿足時,才能夠判定首選的廊道路線並估算專案 計劃的成本排序。現場調查應包括初步探索和現地勘察,若必要時,僅限於執行地面 調查,應參考附近隧道專案計劃所提供的諮詢內容(如參見 GEO(2016)中的參考資 料)。

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附錄 A 概述地面調查規劃可能需要的資訊類型。

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8. 地面調查種類

8.1 新工程用地

對新工程的調查與第 7 章中提到的其他調查類型不同,因為這通常需要更廣的範 圍,需提供資訊幫助選擇最適合的工地位置、工程設計和施工。例如,需開挖邊坡 時,對地下材料和地下水條件的了解即爲:

(a) 是否難以清除建材?

(b) 若無支撐或需要支撐時,兩側挖掘是否穩定?

(c) 地下水條件是否需要特殊措施,如地下水排水或其他開挖工程?

(d) 地面特性是否會因挖掘而改變,如開挖土體中的殘留結構?

(e) 需要何種表面保護?

在設計方面,需評估地基承載和沈降、路堤和岩屑的坡度穩定性、支撐結構的土壤 壓力及任何化學侵蝕性地面條件的影響等因素。就新工程的設計而言,重要的是應知 道最不利條件在內的各種條件內容,這不僅需要研究工地土壤和岩石特性曲線的變化 程度, 也需瞭解地下水變化和天氣條件對各種地下材料可能造成的有害影響。若工程 需挖入岩石中或在岩石內挖掘,包括風化岩石等,岩石中不連續性的方向和性質可能 是最重要的考慮因素。

通常,擬議工程的初步設計非常有助於取得地面調查中的參數值。

調查應評估擬議工程的地面運動是否可能對鄰近區域、公共設施、地質結構、水文 地質系統造成不利影響。

8.2 現有功能或工程缺陷或破壞

通常需對出現破壞地點進行調查,判定破壞原因並獲得設計整治措施所需的資訊內 容。

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首先需觀察測量地質特徵或結構,判定破壞模式或機制,這些通常可顯示造成破壞 的原因或至少顯示破壞是完全或部份因爲地面條件所造成。若屬這種情況,則需調查 判定工地歷史紀錄等 3 個階段相關的地面和地下水狀況,在完工前、出現破壞時和目 前的狀況(另見第 32 章)。每個問題都需根據其優點加以考慮,可能的破壞原因通常 會讓大家更關注特定部位或特定的地質特徵等狀況。

在邊坡破壞或認為這種破壞即將發生的情況下,通常會監測地表和地下的運動狀 況,前者藉由傳統的測量方法進行作業,後者藉由滑坡指標或傾角儀進行測量。這些 技術在邊坡岩土工程手冊(GCO, 1984)中有完整說明,通常還需監測各個基礎區域內 的地下水壓力(見第 20 章)。

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因此,判定破壞原因的調查作業在特定方面可能比一般調查新工程時更為仔細。

8.3 現有功能或工程安全

8.3.1 現有功能或工程的新建工程影響

由於香港部分地區的城市密集發展,通常需調查現有的地質特徵,並在附近或甚至 遠離擬議新工程的地點進行調查作業,判定現有工程是否可能受新工程波及,影響變 動地下水和地下水的條件。

8.3.2 影響種類

現有的邊坡和地質結構可能會受到以下變化條件的影響:

(a)排水受阻可能導致地下水位上升。這導致黏性材料的軟化和滲透性材料剪切強度 降低,並會增加孔隙壓力影響邊坡和擋土牆的穩定性,膨脹可能導致地面隆起。

(b)無論是一般的地面變形還是邊坡不穩定等狀況,附近地區的挖掘或拆除可能導致 邊坡或地質結構的支撐減少。

(c)新結構體可能在現有邊坡或結構體上或相鄰的結構體下方的基礎材料上施加應 力,這可能導致邊坡不穩定或對現有的結構造體成壓力。

(41)

(d)緊鄰交通、震動壓實、打樁或爆破或其他建築活動所造成的震動和地面運動。

(e)從水井抽水或挖掘隧道除水來降低地下水位將導致的底土中的有效應力增加,這 可能導致相鄰結構體的過度沉陷。此外,若幫浦未裝設適當的過濾器,則從底土中 浸出的土壤細粒很容易導致抽取馬達相距甚遠結構體的過度沉陷。

在可能出現天然地下洞穴的區域,如元朗盆地的水蝕石灰岩地形地貌,由於大量抽水 會造成有效應力增加或土壤向下傾斜,可能因此造成沉陷或形成落水洞(Siu & Wong 1984)。

(f)鄰近地區的隧道挖掘可能導致變形和沈降,拉伸和壓縮應力對排水的影響不容忽 視。

(g)改變水道的水流可能導致堤岸的底砌、牆壁、橋樑和橋墩基礎的沖刷,並可能是 因爲距離較遠的工程所造成。

(h)港口工程水道淤積或航道對準的改變。

8.3.3 程序

調查現有地質特徵或工程安全性時,首要的要求是了解可能發生的地面變化。地面 調查需具備地下材料的相關知識並應進行樣本檢查測試,評估變化狀況對這些材料的 可能影響。在某些情況下,可能需進行詳細的分析,估計變化狀況對現有地質特徵和 工程安全性的影響。

8.4 營建用材

有時需要進行工地調查:

(42)

(a)爲能夠評估挖掘或挖泥材料對建造工程的適用性和數量,例如:是否降低公路和 鐵路工程因應其他地點的填土作業。

(b)為特定目的尋找合適材料,例如,可找到用於土方工程的借用坑或地區(這是香 港常見的問題,即城市發展密集需不斷尋找合適的填土材料。),評估因爲環境因 素可能需拆除的廢棄物處理廠其材料的適用性。

(c)為廢棄物和開挖廢料找到合適的倒置地點。

(43)

9. 地面調查地質測繪

地質測繪旨在評估該地區地下土壤和岩石的特徵、分佈和結構,若不繪製更大的區 域,則可能無法解釋現場的地質條件。了解地質特徵是解釋現場地質條件的先決條 件,經適當培訓的專家通常應負責執行這項任務。

根據基本地圖或參考資料,新的 1:20,000 比例尺地質圖是最有用的資料,這些地圖 是在 1986 年至 1991 年期間發佈(圖 3),還有兩個現有的 1:50,000 地質圖(覆蓋整 個範圍)(Allen & Stephens ,1971),用於地區性的地質測繪方法同樣適用於地面調 查的測繪(地質學會 1982 年 Strange 1986),可藉由空照圖(見第 6 章)和地球物理 調查(見第 33 章)來補充解說內容。

在工地以外的天然和人工外露如邊坡和採石場,可提供有土壤岩石材料和品質特徵 的相關資料,如層理、連接不連續結構體的方向、頻率、特徵、風化特性曲線及淺層 和固體土壤層間的連結特性。此類資訊僅是用於瞭解現地狀況的指南,需謹慎推斷資 料,地質沉積物可能出現橫向變化,這是非常重要的地質構造如斷層和其他主要的結 構不連續性,可能只有一定程度上的呈現。

使用機械挖掘的淺坑和溝槽可能有助於反映研究早期階段的局部狀況,挖掘牆和佔 地面積應採用適當比例進行繪製,並在回填之前先進行採樣。

坡面剝離也常用於香港的地質測繪(見第 18.1 節)上。

應在工程的所有階段中記錄地質資訊。

有關工程地質模型發展的一般準則和主要考慮因素,可參考香港地質工程實務第 3 節內容(GEO 2007)。

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關於工程地質測繪進一步的資訊和實例,可參考他處的內容(Burnett&Styles 1982;

Geological Society 1972; IAEG 1981; ICE 1976; UNESCO 1976)。

(44)

10. 地面調查的程度

10.1 通則

地面調查的範圍取決於地面和地下水的特徵和可變性、專案計劃類型及現有資訊的 數量,重要的是在判定工程設計的基本準則,應先判定地面的一般特徵和可變性。

在香港源於現地岩石風化的土壤,通常在較短距離內會出現很大的變化。花崗岩和 火山岩更是此地主要的固體土壤成份,通常分佈在 30 米和 10 米深的風化土壤。在某 些地質條件下,花崗岩可能風化到 100 多米深,例如,在半山區、馬鞍山和元朗區都 可找到相關的實例。重要的是要瞭解到地面條件可能未必隨着深度而改善;有時,地 面上的堅硬岩石可能潛藏在較軟弱層的厚層區域中。同樣地,填海工程中的填土可能 出現很大的差異,地質指南 3(GCO 1988)進一步討論香港的土壤和岩石。

調查內容包括一系列的方法如挖掘、鑽孔、探測,可參考第 17 至 23 章,第 11 章、第 12 章和第 17 章至第 23 章討論判定選擇特定方法的相關因素,一般而言,第 10.2 至 10.7 節的建議適用於所採用的方法,「探測點」的專業術語用於描述採用任何 特定方法探測地面的特定位置。

在專案計劃和工地的各個組合可能都是獨特的,因此,以下的一般要點即爲地面調 查的規劃指南,但這不是可適用於各種狀況的一套規則。

10.2 地面特徵和可變性

地面的自然變化越大,地面特徵所需的地面調查程度就越大。勘察深度通常取決於 專案計劃工程的性質,但可能需在有限數量的點位上進行更深的探測,藉此判定整體 的地質條件。應不斷進行審查專案計劃的技術開發,因為設計的相關決定將影響調查 範圍。

重要的是要瞭解到工地的詳細地質狀況只能從航空攝影、地表露頭和勘察點的地下 位置相關資訊得知,未檢測到的可能明顯變化或間斷結構的可能狀況即包括給定地層 內的橫向或直向地質變化,可藉此降低不確定性,但除了完全挖掘外,不能藉由更深 入的調查來徹底消除不確定性。在某些情況下,使用彎角鑽孔特別有助於說明垂直鑽 孔間的變化狀況(另見第 10.7.8 節),在某些情況下,調查點之間的其他資訊可藉由 地球物理的方法得知(見第 33 章)。

(45)

10.3 專案計劃特性 10.3.1 通則

調查應產生足夠的資料,爲專案計劃提供充份的資料促成具有經濟效益的設計。此 外,應足以涵蓋可能的施工方法,並在適當情況下說明建材來源。調查的橫向和縱向 範圍應涵蓋可能受新工程或其施工影響較大的所有地面區域,有兩個典型實例,即一 組樁底部下方受力的地面區域和一組相鄰的邊坡,可能因爲工程進行降低其穩定性。

10.3.2 邊坡與擋土牆施工

由於香港普遍出現邊坡和擋土牆的工程,表 3 和表 4 提供這些地質特徵其現場調查 性質和內容的詳細指南。關於邊坡和擋土牆設計施工的進一步討論,可參考「邊坡岩 土工程手冊」(GCO 1984)和「擋土牆設計指南」(GEO, 1993)。

10.3.3 結構基礎

香港大部份的建築都是建造在樁上,通常使用手挖沉箱、錘擊樁、機器鑽孔樁和壁 樁,ICE(1978)提供一種適合打樁設計的地面調查方法,調查作業應對工地進行全面 評估,並在遠低於建議樁腳水平高處進行地面條件的調查,還需了解地下水的狀況,

關於地基地面調查的進一步建議,可參考第 10.7.2 節 BSI(1986)和 Weltman & Head

(1983)的報告。

在可能出現岩石主要結構缺陷的地區(如元朗盆地的岩溶特徵或主要的剪切或斷層 帶),調查的勘察深度可能比一般的建議值更深,可能需考慮承載力影響區內的地下 洞穴並判定其他可能的重要地質特徵,如陡峭山嶺、裂縫和土壤和岩石的接合層。

關於結構基礎的探測深度建議值也包括淺基礎的建議值,可參考第 10.7.2 節。

10.4 初步調查

在判定完整的調查計劃前,最好挖掘測試坑或從邊坡上剝離表面覆蓋物,藉此對地 面條件進行初步評估,應仔細檢查、記錄和採樣(見第 18.1 節)。

(46)

對需要分階段進行地面調查的大型專案計劃而言,在第一階段進行地球物理調查往 往是有用的,除了一些間隔很大的鑽孔外,需更仔細進行區域調查。

10.5 位置

探測點(如鑽孔、探測坑)的位置應可用於製作整個工地的一般地質圖,充份瞭解 土壤和岩石的工程特性及地下水的條件。應就重要結構和土方工程的位置、特殊工程 難度或要點及地面條件複雜的情況,獲得更詳細的資訊內容如疑似隱藏的山谷地形、

舊滑坡區和地下洞穴。應避免使用堅硬既有的凹坑、鑽孔或探測模式,在某些情況 下,在獲得地面調查的大部份資料前,無法得知地下的地質特徵。在此情況下,應修 改調查方案。

鑽孔和其他勘察點的位置只能在進行初步探索、現地勘察和地質測繪後再進行規 劃,將鑽孔定位在大型深基礎的預定位置通常是很有用的,就邊坡而言,鑽孔通常位 於預期的臨界坡度區、上坡和下坡區域,藉此進行區域穩定性的研究。

就隧道和傾斜豎井而言,鑽孔應偏移以免干擾後續的施工。就其他的結構體而言,

應考慮從臨界點抵消鑽孔和試驗挖掘的需要,在大多數的情況下,鑽孔應使用混凝土 或灌漿小心回填,測試挖掘區應位於擬議的基礎區之外。

必要時,應調查判定所有勘探點的正確位置和地面的水平高度(見第 7.2 節)。

10.6 間距

雖然沒有硬性的規定和快速準則,但結構體適用的探測點間距相對較小,如 10 至 30 米。對規劃區較小的建築物而言,如果可能的話,應至少在 3 個位置點進行勘察。

若結構體由多個相鄰的單元組成,則每個單元只要 1 個探測點就足夠,某些工程如水 壩、隧道和挖掘工程,對地質條件特別敏感,相較於其他工程,探測點的間距和位置 應與該地區的詳細地質關係更為密切。

擬議的切割邊坡從土壤延伸到岩石的情況下,沿著切割面的基岩水平高度是重要的 考慮,應考慮藉由額外的鑽井和地球物理手段獲得地下特性曲線的相關資訊,在填海 工程的情況下,可能需要間隔非常緊密的鑽孔定位和描繪埋藏在地下的障礙物,如舊 海堤的殘留物。

(47)

10.7 探測深度 10.7.1 通則

探測深度取決於新專案計劃地面和地下水的影響深度或受其影響的程度,一般而 言,應在低於所有不適合基礎沉積物的海拔下進行探測,如填土和軟弱的可壓縮土 壤,包括不同土壤層覆蓋的任何軟弱材料。應藉由可壓縮的土壤進行探測,這些土壤 可能對擬議工程的沉陷作出重大貢獻,通常達到預計的應力時,增加幅度不再顯著或 出現更深的深度。

在香港鑽入岩石的深度通常至少是 5 米,藉此判定是否碰到岩心、巨石、基岩。但 鑽探的最終深度取決於基岩的需要,在某些情況下,鑽探深度需超過 5 米判定基岩是 否存在,如支承樁調查(見第 10.7.2 節)。在其他情況下,可能無需終止岩石的鑽探

(見第 10.7.4 節)。

更具體而言,對某些類型的工程,可考慮第 10.7.2 至 10.7.8 節中的建議。並非必需 每次都採用第 10.7.2 至 10.7.8 節中的建議深度進行探測。在許多情況下,如果在實地 工程的早期階段進行這些深度的 1 個或多個鑽孔建立地下特性曲線資料即足夠,然後 將其餘部份進行較淺的鑽探,更徹底探測在初步探測時顯示該區域問題最大的表面附 近部位。

10.7.2 結構基礎

在結構體的地基中,探測深度應至少為承載區寬度的 1.5 倍。常識會告知作業人員 關於本指南的例外情況,例如,通常無需在堅硬的岩石中繼續進行長距離的鑽探。關 於靠近地面的地基,其承載力區得視為下列任一:

(a) 各別的基腳區域,或

(b) 該建築物的平面區域,地基間距小於寬度的 3 倍,或地面明顯承載處,或 (c) 筏基區域

(48)

在每種情況下,應在地基或筏基底部下方處測量深度。

若考慮可能碰到樁基時,到了專案計劃進階期間才能夠判定樁腳長度。探測深度沒 有明確準則,但以下提供一些相關的指南:

(a) 填土和軟弱的可壓縮土壤對樁腳的樁側阻力少有幫助,可能增加其拖曳的承載 力。整個樁腳的載荷可能增加下降阻力,無論是端部承載力或藉由樁側阻力,需 在弱材下方藉由強材提供支撐。

(b) 錘擊樁的長度通常先取決於錘擊阻力,然後藉由承載力試驗進行檢查。

(c) 因此,在此情況下,開始打樁後才能夠得知準確的樁腳長度,但可從標準貫穿試 驗(SPT)得知早期指標現像。關於堅硬岩石中的支承樁,鑽孔應有足夠深度,藉此 判定基岩是否存在。通常採用旋轉鑽孔進一步探測岩石,符合工程師所指示的調 查深度(參見第 15.2 節),在較低層不可能出現影響樁腳性能的材料,在樁腳底部 下方的穿透深度通常至少爲 5 米或樁腳直徑的兩倍半,以較大者為準。爲能夠證 明施工期間的鑽孔符合樁基的水平高度,若懷疑或已在附近發現大岩石或巨石,

可能需增加穿透深度。

(d) 在風化岩石中,未必都可找到土壤層下方的新岩石,在此情況下,地基通常需建 構在風化岩石中並證明材料強度和連續性低於預期值,得知不連續層的位置、性 質和方向的相關資訊即足夠。

(e) 黏土上的樁腳支撐筏僅用於減少沉陷作用,在這些情況下,探測深度取決於檢查 地下材料嚴重影響沉陷作用的必要性。同樣地,關於黏土上方的樁群,需確保探 測深度足以證明樁腳下方地基材料的充足性。

(49)

根據初步探索得知的地下特性曲線資訊,一般指南如上述(a)到(e),關於可能考慮 的樁類型評估,指導調查的工程師應確定探測深度並在實地工程中作好準備,若必要 時應修改探測深度。在任何情況下,應在相同的探測點進行探測,以確定最長樁腳的 可能穿透深度。

應注意到,若任何結構體可能會因地下洞穴坍塌(如元朗盆地的岩溶特徵)或其他 原因而受到沉陷作用影響時,則可能需採用比本節所建議更深的探測深度。

10.7.3 堤岸

關於沖積土和海洋土壤上的堤壩,探測深度應能夠檢查地基材料可能發生的剪切破 壞,並評估可壓縮材料可能造成的沉陷量。在保水路堤的情況下,調查作業應探測影 響管道流通或明顯滲漏的所有材料。

10.7.4 切割邊坡

切割邊坡的探測深度應足以徹底評估邊坡穩定性,這可能需得知任何相對較弱層或 不可滲透材料的完整深度,例如經分解的堤壩(Au 1986)。一般而言,邊坡探測應延 伸至坡腳以下至少 5 米或基岩 5 米處,以較淺者為準。但無論基岩的水平高度如何,

在任何情況下的 1 個或多個探測點均應延伸至邊坡或挖掘底部的下方處。還應確定地 下水條件,包括出現棲留或多個地下水位的可能性。

10.7.5 鋪設路面

關於鋪設路面,探測深度應足以確定可能次等級的強度和排水條件,在大多數情況 下,探測到建議土壤層以下 2 至 3 米深度即足夠。

10.7.6 維生管線

就淺層小維生管線而言,將勘探深度降至反轉水平以下 1 米通常即足夠。關於更深 的管道,探測深度應能夠發現到挖掘溝渠和支撐管道的任何可能的困難,建議採用反 轉水平高度以下至少 1 至 2 米的深度,大型維生管線特別是承載力低的地面管道,需 特別列入考慮。

(50)

10.7.7 海洋工程

關於海洋工程,第 10.7.2 和 10.7.3 節中的影響狀況可能適用,此外,應考慮潮汐變 化的影響。

在許多的整治情況下,在任何軟弱沉積物基部的下方處進行短暫鑽孔即可。

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10.8 岩石切割邊坡淤泥和黏土富含層專用指南

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評估火山岩或花崗岩切坡穩定性時,應注意確定是否出現以下的任何地質特徵,如 果存在的話,是否可能對邊坡穩定性造成不利影響:

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(i) 無論其厚度爲何,即爲岩體內(例如>4 米)富含淤泥和黏土的軟弱橫向連續土壤 層(主要包括白色至淺黃色的高嶺土,但可能含有其他材料,最明顯的是深褐色 的含錳和氧化鐵土壤材料。),

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(ii) 形成平面層完全和高度分解的岩石(等級 V 和 IV),這些土壤層位於輕度和中度 分解程度的岩石上(等級 II 和 III),從坡面直接傾斜或向外傾斜(在翡翠路滑坡 現 場,這是條紋斑雜狀的細灰水晶凝灰岩的岩石種類。翡翠路滑坡的調查

(GEO,1996a)着重於這種岩石類型的各種地質特徵,這些地質特徵會影響邊坡 的穩定性。在類似岩石類型的其他切割邊坡進行地質調查時,識別這些地質特徵 可提高人們對翡翠路工地邊坡破壞等類似情況可能性的認知,和

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(iii) 持久性(例如>4 米)、平面、陡峭的接合組成和其他坡面的地質接觸面(如堤 壩、斷層等)。

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以下即爲上段內容中其他的地面條件,也應加以檢查:

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(51)

(i) 從邊坡傾斜分出的土壤層(例如一些細灰凝灰岩中的條紋斑雜狀岩石紋理),

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(ii) 連續滲漏區,和 [Amd GG2/01/2017]

(iii) 先前出現破壞的邊坡群。 [Amd GG2/01/2017]

在現地調查中建議採用以下項目,藉此識別可能對邊坡穩定性造成不利影響的地質 特徵:

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(i) 初步探索應判定過去任何出現破壞的歷史紀錄(包括破壞機理和類型)和連續滲 漏,並提供現場照片出示重要的地質特徵。

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(ii) 工程地質測繪應確定枕墊、與枕墊平行的岩石紋理取向(如條紋斑雜狀紋理可顯 示火山岩潛在層面方向。)或連續的橫向間斷土壤層(如板塊接合處)的逆向狀 況,識別任何富含淤泥和黏土的軟弱層,特別是逆向持續間斷區域內或沿著風化 前緣(在部份風化岩體中佔大部份的岩石)的部位。這種逆向的薄弱層也可能發 生在風化前緣的局部凹陷中,例如,由斷層帶其間隔緊密的間斷部位和直向條紋 斑雜狀岩石紋理所造成的土壤層。應注意先前地質運動的相關證據,特別是與任 何薄弱層相關的地質運動,可包括:

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(a) 光滑的土壤層,特別是在富含淤泥和黏土的土壤層,

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(b) 富含淤泥黏土層的角礫岩和剪切變形,和

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(c) 張力裂縫和填充張力裂縫可能土面下垂接合處加以控制,與逆向軟弱層有關 的區域。

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應繪製連續滲流區,尤其是與富含淤泥黏土層相關的區域。

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(52)

(iii) 在地面調查的初始階段,重點應放在具有代表性的開發區域地質和水文地質模型 而非測試。無論這些土壤層是否邊坡調查範圍內,地面調查應着重於詳細檢查和 記錄殘餘土特性曲線,重點在於識別逆向和富含淤泥黏土層,特別是風化前沿附 近的區域,地面調查也應確定岩體內可能是此類地質特徵會影響邊坡穩定性。

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用於詳細檢查殘餘土壤特性曲線的適用技術應包括:

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(a) 在剝離表面覆蓋物及鄰近區域外露後,對邊坡進行全面測繪及記錄,

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(b) 挖掘和記錄試驗坑,和 [Amd GG2/01/2017]

(c) 記錄鑽孔作業。 [Amd GG2/01/2017]

詳細檢查腐泥土壤分佈的適用技術還包括: [Amd GG2/01/2017]

(d) 挖掘壕溝或橫坑, [Amd GG2/01/2017]

(e) 使用帶有空氣泡沫作為沖洗介質的三管芯筒在鑽孔中進行連續採樣,和 [Amd GG2/01/2017]

(f) 井下地球物理測井和其他井下技術,包括鑽孔遠端觀測器和壓印封包器。

(關於使用井下地球物理調查技術識別薄弱層的技術指南,可參考第 33

節)。 [Amd GG2/01/2017]

10.9 隧道工程專用指南

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10.9.1 初步設計階段

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在初步設計階段,建議優先選定隧道路線和工程範圍,包括挖掘方法的風險緩解 措施。地面調查作業可進行地球物理調查,藉此改進地質模型獲得重要地質特徵的其 他資訊,識別感應接收器並建立基準條件。 [Amd GG2/01/2017]

參考文獻

相關文件

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