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中 華 大 學 碩 士 論 文

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(1)

中 華 大 學 碩 士 論 文

明挖覆蓋地下結構物滲漏水因子及防制措施探討 Study of Water-Leaking Factors and Prevention Measures for Cut and Cover Underground Structures

系 所 別:土木與工程資訊學系碩士班 學號姓名:E09404008 伍 育 德 指導教授:李 煜 舲 博 士

中華民國 九十六 年 七 月

(2)

摘 要

都市的進步發展,需要土地的充分利用,愈來愈多的地下結構物因 而建構,而地下結構物要能充分有效與安全的利用,應以防止結構滲漏 為首要條件。國內對「防水工程」的執行並未落實,結構滲漏水缺失一 再發生。因為要作好防水工程,需多方協力承商的配合,且其施作環環 相扣互有影響,稍有不慎或疏漏防水工程即會失敗。

本文以明挖覆蓋工法(Cut and Cover)施作之鐵路地下化工程為研 究對象,蒐集鐵路地下化防水工程設計理念、施工技術與防水材料之運 用等相關資料,藉由工地實地參訪、查證與討論等作為,從施工實務面 探討鐵路地下化工程施作,找出影響結構滲漏水工項,並分別從設計與 施工檢討防制方法與措施。

研究發現,防水工程失敗係因防水系統失效、止水系統失效、結構 有貫穿裂縫或連續孔隙,三者同時發生的結果。明挖覆蓋地下結構物發 生滲漏水,研究發現有擋土結構,結構混凝土、防(止)水材料、施工 界面、伸縮縫五大因子。地下結構物發生滲漏原因很多,但主要原因,

還是施工不良佔大部份。兩種或兩種以上防水方法的搭配使用,具多重 保障、可相互彌補他項工法等優點。地下結構物長期位於地下水位中,

其防水工程之規劃應以「阻水與導水」併重之方式處理。

面對防水工程極易失敗之弱點,需藉由謹慎正確的施作、嚴格的品 質管制及完善的界面處理,以減少施工疏失,有效的降低結構發生滲漏 水因素,確保有安全、舒適的使用空間。謹整理實做檢討資料及個人心 得,以提供工程人員對辦理防水工程能有迅速明確的督工要項、正確有 效的改善方法,俾對執行防止結構滲漏工作有所助益。

關鍵字:明挖覆蓋地下結構物、滲漏水因子、防止水措施

(3)

Abstract

The metropolis progress development needs to fully utilize the land;

therefore more and more underground structures were built. To effectively and safely use the underground structures, prevention of structure-leaking is the primary consideration. Domestic "waterproof projects" were not executed correctly, and the structure leaking problems occurred repeatedly.

The reason is that it needs the cooperation from all supporting sub-contractors to do a good waterproof project. The operation steps depend on each other and affect each other, a slight careless mistake will easily lead to the failures of waterproof projects.

This article did a research on the “Cut and Cover” construction method for the railroad underground project. This paper collected the design ideas for railroad underground waterproofing engineering, utilization and related materials for construction technology and waterproofing materials. With on-site visits, observation, and discussions, this research, from practical constructional point of view, examined the construction steps which affect structural-leaking. It finds the water-leaking factors for structures, and then discusses prevention methods and measures from design and constructional point of views.

It was found that water-leaking from underground structures indicates the simultaneous failures of its water-proofing and water-stopping systems, and penetrating cracks or continuous gaps in its structure. For “Cut and Cover”

constructed structures to have leaking water, there are 5 factors:

soil-shielding structure, concrete, water-proofing materials, construction boundary, and expansion joints. The major reason for structure water-leakage issue is due to improper constructions. Using two or more water-proof methods can give us multiple insurance and compensates each other method’s deficiencies. Since under-ground structures are constantly exposed to under-ground water, the planning of water-proof construction should be emphasized on both “Water-Blocking” and “Water-Directing”

approaches.

Facing the easy failures of water-proof constructions, we need careful and correct operations, stringent quality control, and complete contact surface processing, to minimize construction mistakes, and effectively reduce

(4)

structure-leaking factors, to ensure a safe and comfort usage space. This article contains practical construction information from my personal experience, to provide a quick/obvious guideline and correct/effective improvement method for construction personnel involved on water-proofing projects, so that it helps to execute the prevention measure for structure-leaking.

Keywords: “Cut and Cover” under-ground structure, water-leaking factors, water-proofing measures

(5)

誌 謝

1975年學校畢業後,從沒想到會有重拾書本的一天。在長官與好 友的鼓勵、老爸10幾年的期盼下,抱著學習心態,進入中華大學求學,

並蒙恩師 李煜舲教授收為門下。匆匆時光飛逝,已到了畢業日子,於 求學期間,承楊教授朝平、呂教授志宗、吳教授淵洵、林教授文欽在學 識上之傳授與教導,受益匪淺,深表由衷謝忱。

本論文承蒙恩師 李煜舲教授悉心教導,於寫作期間,對研究觀念 啟迪、研究方向、文章架構等方面,給予多方引導與匡正,使得本論文 得以順利完成。論文校外口試期間,蒙口試委員交通部技監謝潮儀博士 剴切指正,並惠賜諸多寶貴之意見與建議,至為感禱。

在研究蒐集資料過程中,承蒙本局王組長武俊、許主任工程司文 貴、林副段長銘益、尤工程司文祥、鐘技術員承憲、萬鼎顧問公司汪主 任炳元、新亞建設鄭主任義誠…等同事熱心相助;在資料打字部份承蒙 本組劉雅芳小姐、我可愛又可惡的寶貝女兒伍韻如、伍韻晴、伍韻安的 襄助;在英譯部份要感謝在美國的弟弟伍育仁以急件處理;在此說聲「感 謝你們」。

最後,感謝可敬的老婆這幾年的辛勞與包容,讓我能心無旁騖地專 心學習與研究,使我無後顧之憂,得以順利完成學業。我要說:「有了 妳,真幸福,我的一切努力也都是為了妳」。

伍育徳

96.7.於新竹.香山

(6)

目 錄

中文摘要………Ⅰ 英文摘要………Ⅱ 誌 謝………Ⅳ 文 目 錄………Ⅵ 表 目 錄………Ⅹ 圖 目 錄………ⅩⅠ 照片目錄………ⅩⅡ

(7)

第一章 緒論………

………1

1.1 前言………1

1.2 研究動機與目的………2

1.2.1 研究動機………2

1.2.2 研究目的………4

1.3 研究範圍與方法………4

1.3.1 研究範圍………4

1.3.2 研究方法………5

第二章 文獻回顧………

………7

2.1 防水工程技術………8

2.1.1 防水理論………8

2.1.2 防水方法………9

2.1.3 防水材料 ………11

2.2 台北市區鐵路地下化防水工程規劃 ………13

2.2.1 地質狀況 ………13

2.2.2 台北車站 ………13

2.2.3 松山專案 ………15

2.2.4 萬華─板橋專案 ………18

2.2.5 南港專案 ………22

2.3 高雄捷運防水工程規劃 ………25

2.3.1 排水 ………25

2.3.2 防水 ………27

(8)

2.3.3 防水材料 ………28

第三章 地下結構滲漏水因子探討 ………52

3.1 擋土結構因子 ………52

3.1.1 連續壁漏水 ………53

3.1.2 擋土排樁漏水 ………55

3.2 結構混凝土因子 ………56

3.2.1 混凝土本身因素 ………56

3.2.2 混凝土龜裂之產生 ………57

3.2.3 其他影響因子 ………58

3.3 防(止)水材料因子 ………59

3.3.1 材料選料不當 ………59

3.3.2 未依材料商建議或規範施作 ………60

3.3.3 其他影響因子 ………61

3.4 施工界面因子 ………62

3.4.1 施工標界面 ………62

3.4.2 施工單元界面 ………62

3.4.3 地下水回復 ………63

3.5 伸縮縫因子 ………63

第四章 地下結構滲漏水防制措施……

………70

4.1 防水工程技術演進與比較 ………70

4.1.1 鐵路地下化防水工程演進 ………70

(9)

4.1.2 鐵路地下化防水工程執行 ………73

4.1.3 鐵路地下化與捷運防水規劃比較 ………74

4.2 滲漏水防制措施 ………76

4.2.1 擋土結構部份 ………76

4.2.2 結構混凝土部份 ………77

4.2.3 防(止)水材料部份 ………79

4.2.4 施工界面部份 ………80

4.2.5 地下水回復部份 ………80

4.2.6 伸縮縫部份 ………81

4.3 防制措施責任區分 ………81

4.3.1 設計責任 ………81

4.3.2 施工責任 ………82

4.4 相關改善措施 ………82

4.4.1 設計改善………82

4.4.2 施工改善………83

4.4.3 止漏措施………86

第五章 施工實務分析與案例檢討

………94

5.1 施工實務分析 ………94

5.1.1 發生滲漏水條件 ………94

5.1.2 防水工程失敗原因分析 ………95

5.2 案例檢討 ………96

(10)

第六章 結論與建議

………104

6.1 結論 ………104

6.2 建議 ………105

參考文獻

………106

(11)

表目錄

表 2.1 膠化瀝青防水膜材質規定………31

表 2.2 保護氈材質規定………31

表 2.3 聚氯乙烯防水膜材質規定………32

表 2.4 瀝青烯防水膜材質規定………33

表 2.5 極低密度聚乙烯防水膜材質規定………33

表 2.6 乙烯醋酸脂防水膜材質規定………34

表 2.7 台北車站結構物防水程度定義 ………34

表 2.8 台北車站結構物防水程度區分………35

表 2.9 松山專案防水等級定義………35

表 2.10 松山專案地下結構體各部分防水等級………35

表 2.11 萬華-板橋專案防水等級定義………36

表 2.12 萬華-板橋專案各主要構件防水等級 ………36

表 2.13 萬華-板橋專案防水方法建議………37

表 2.14 南港專案防水等級定義………37

表 2.15 南港專案各主要結構構件防水等級………37

表 2.16 萬華-板橋專案防水方案比較………38

表 2.17 高雄捷運 PVC 防水膜材質 ………39

表 2.18 高雄捷運 ECB(乙烯瀝青共聚物)防水膜材質 …………40

表 2.19 高雄捷運 EVA(乙烯醋酸酯共聚物)防水膜材質 ………41

表 2.20 高雄捷運黏結式防水膜模材質………42

表 5.1 地下結構發生滲漏水條件………101

表 5.2 防水工程失敗原因分析(以鐵路地下化工程為例) ………102

(12)

圖目錄

圖 1.1 研究方法與流程………6

圖 2.1 松山專案水平施工縫防水詳圖………43

圖 2.2 松山專案垂直施工縫防水詳圖………43

圖 2.3 松山專案伸縮縫防水詳圖………44

圖 2.4 萬華─板橋專案水平施工縫詳圖………45

圖 2.5 萬華─板橋專案垂直施工縫詳圖………46

圖 2.6 萬華─板橋專案伸縮縫止水詳圖………47

圖 2.7 南港專案水平施工縫防水詳圖………48

圖 2.8 南港專案垂直施工縫防水詳圖………49

圖 2.9 南港專案伸縮縫防水詳圖………50

圖 2.10 南港專案明挖覆對隧道標準防水詳圖………51

圖 3.1 連續壁施工單元分割不當示意………64

圖 3.2 混凝土溢出連續壁端鈑示意………64

圖 3.3 連續壁端鈑鬆脫示意………64

圖 3.4 沈陷不均勻造成變形產生裂縫示意………65

圖 3.5 新混凝土受土壤摩擦束制產生裂縫示意………65

圖 3.6 新混凝土受舊有結構變形束制產生裂縫示意………65

圖 3.7 不同時間混凝土澆置所產生束制裂縫示意………66

圖 4.1 止水帶固定、搭接方法示意 ………88

圖 4.2 高雄捷運點井封井方法示意圖(Ⅰ)………89

圖 4.2 高雄捷運點井封井方法示意圖(Ⅱ)………90

(13)

照片目錄

照片 3.1 隧道底板沉陷裂紋………66

照片 3.2 垂直隧道縱向方向之裂縫………67

照片 3.3 底版施工縫之止水帶裝設錯誤例………67

照片 3.4 防水膜受損狀況………68

照片 3.5 側牆鋼筋剌入止水帶例………68

照片 3.6 施工縫中水平止水帶未接續例………69

照片 3.7 止水帶裝設不足例………69

照片 4.1 清除裂縫表面後鑽孔………91

照片 4.2 安裝注射頭………91

照片 4.3 調配灌注材料………92

照片 4.4 以氣壓槍灌注藥液………92

照片 4.5 灌注藥液情形(Ⅰ) .………93

照片 4.5 灌注藥液情形(Ⅱ)..………93

照片 5.1 報載「某隧道工程裂縫已滲水」照片………103

(14)

第一章 緒論

1.1前言

台灣為一狹長型海島,氣候「潮濕多雨」。而人口集中之西部 平原各大都市均位於低海拔區域,地下水位僅位於地下數公尺而已

(以台北市為例,地下水位為地下3~5m;高雄市之地下水位可以中 山路為界,以西受潮汐影響約1~1.5m,以東約3m)。而隨著社會的 繁榮進步及都市的迅速發展,所需使用的空間也愈來愈多,為滿足 此需求,在可開發土地有限的情形下,除了向上延伸外,就剩向下 發展一途,故近來結構物必須利用地下空間構築的情形就愈普遍,

如大樓地下室、地下停車場、鐵路(捷運)隧道、下水道(含污水 系統)、管線共同管道、地下商場等。而地下結構物要能獲得一有 效、可用、安全的空間,應以保持結構物內部乾燥不受水的侵害為 首要條件。

位於地下之結構物,因為地下水的存在而不同於地上結構物,

非只偶受風雨的影響,乃是經年累月的承受著地下水的侵蝕及相當 大的水壓力。雖然眾人皆知防水工程在地下結構物中極為重要,然 結構物滲透水之案件,在地上結構物業比比皆是,遑論地下結構物 之防水工作能達到理想「不漏水」標準。為因應地下結構物漏水難 避免,若設計時通盤考量「地下水在允許的地方予以疏導與排放」,

仍可達不影響結構安全與設備壽命,而不再非以「圍堵」方式成唯 一選項,應是從事工程人員值得深思與檢討的問題。

(15)

「隧道」無論是經過山區之鐵(公)路或位於都市地區因改善 都市發展之明挖覆蓋隧道(鐵路地下化或捷運系統車站區)或潛盾 隧道(捷運路網),皆屬國家重要公共建設。其結構發生滲漏水情 事會造成:

(一)對維持鐵(公)路運輸和控制鐵(公)路營運的機械、電氣 及電子設施等產生負面影響,導致設施損害,造成營運不良。

(二)滲漏水會腐蝕結構體之金屬製品(如鋼筋、各類型鋼、金屬 配件…等)及降低混凝土的使用性與耐久性,影響整體結構安 全。

(三)滲漏水及其濕氣影響建築裝修之施作與品質,並降低其使用 壽命。

(四)公共使用區域結構漏水會影響使用人行走動線,甚至會發生 影響人身安全事件。

(五)結構滲漏水之發生,對政府提升「公共工程品質」之努力,

產生負面影響,造成民眾對「公共工程」無信心,政府形象受 損。所以;「防水」對屬公共工程「地下結構物」更顯其重要 性。

1.2 研究動機與目的 1.2.1 研究動機

基本上,滲透水現象的發生,必須同時具備水的來源、水行進 的路線、水行進的動力三項條件。

以上條件缺一不可,而地下結構,四周充斥著豐沛的地下水,

(16)

已滿足第一條件。混凝土結構因混凝土自身因素(難具絕對水密性 條件)與施工條件(含防水材料),造成結構體裂縫有供水行進的 路線,亦具備第二條件。位處地下水位中之隧道結構,長年承受著 水壓力也具備第三條件。因此,在隧道結構發生滲漏水難以避免之 情形下,若隧道規劃、設計階段不考量施工實況,未規劃良好之排

(導)水系統,依靠理想之「混凝土因具水密性」規定去「阻水」,

終易失敗。

目前國內對「防水工程」的執行並未落實,造成結構滲漏水缺 失一再重複發生。除因「防水工程」施工費用在整體費用所佔比例 極微外,設計者僅就整體結構安全計算、未考慮混凝土需分階段澆 置、防水材料需分階段鋪設、防水材料(如內裝止水帶)僅規範主 材料等亦為其原因。此外,其固定方式未明確規定及明挖隧道施工 時抽(降)水計劃與支撐拆除(無支撐長度),對結構體之影響未 說明,皆由施工廠商依其專業知識自行律定,造成各自認知,並無 可行與統一之作業模式,讓監造單位或施工廠商有所依循。

地下隧道結構物會滲水、漏水常為許多因素造成,雖然目前之 合約各工項皆規定由簽約承攬廠商「負責與責任施工」,為實際上 皆由各協力承商負責施工。以明挖覆蓋隧道結構施工為例,其相關 廠商含混凝土澆置由混凝土供應商(預拌混凝土廠)、鋼筋綁紮商、

模板施工商、混凝土澆置商(含振動搗實)、混凝土養護(生)商、

防水材料供應商、材料鋪設商;上述各協力廠商任一環節有疏忽,

就是造成隧道結構體滲漏水因素。而隧道結構滲漏水發生後,往往 需花費大量金錢、時間去處理。止漏費用之支應,雖然依約應由簽 約承攬廠商負全責,但其與協力廠商之責任區分及爭議,常影響止

(17)

漏時程。目前止漏工作之進行現大都認定屬「缺失改善」,但難確 保成效之止漏工作,會影響工程驗收時程,對工程主辦單位及工程 承攬廠商工程執行作業產生極大的困擾。

1.2.2 研究目的

防水工程依施作目的,大致可區分為「阻水」與「導水」兩部 份。一般結構物通常只偶受風雨的影響,故其防水工程均以「阻水」

為主。坊間防水工程案例檢討亦以此為主流,而位於地下之結構物,

經年累月承受著相當大的水壓力,其防水工程施作究採何種方式

(「阻水」、「導水」或「阻水」「導水」兩者並用)較佳,國內 研究資料少,理論基礎薄弱(陸德綏、周禮良、王正文,1986)。

就其原因是設計者與施工者無交集(設計者室內作業,無工地實務 經驗),理論與實務無法結合。本文係藉由工程施工實務面探討,

造成地下結構物滲透水因子及防制措施,盼能由加強設計準則、材 料選用、施工品管三方面成效,祈使結構體滲透水減少,並在「阻 水」或「導水」中取得平衡認知,提供爾後設計或施工者參考。

1.3 研究範圍與方法 1.3.1 研究範圍

國內在都會區以明挖覆蓋工法(Cut and Cover)大規模施作之 地下結構物,主要有鐵路改建工程局(前身為台北市區地下鐵路工 程處)主辦的鐵路地下化第一期台北車站工程、第二期松山專案工 程、第三期萬板專案工程及目前正在施作之第四期南港專案工程。

(18)

較小規模者有台北市捷運局主辦的大台北捷運網路系統及高雄市捷 運局主辦的高雄捷運網路系統中之地下車站部分。本文藉蒐集台北 市區鐵路地下化工程(台北車站、松山專案、萬板專案、南港專案)

與高雄捷運系統防水設計準則、設計圖、施工規範等資料,分析其 規劃設計差異關係,並藉由工程實務面檢討造成結構滲漏水因子與 可行之防制措施;祈使設計與施工者都能對執行防水工程有所認知 瞭解。

1.3.2 研究方法

本文系針對以明挖覆蓋工法施作之鐵路地下化結構物與捷運 系統車站區地下結構之防水工程技術為對象,分別蒐集設計準則、

設計規範、選用材料、施工技術及施工實況的各項資料,加以分類 探討;並藉由實際施作之工程現地了解,與第一線施工人員、技術 顧問或材料供應商研討,交叉檢討施工實務作業所遭遇之問題與設 計等書面等資料,發掘造成結構體漏水因子,研討可行之防制措施,

並做出結論與建議。研究方法與流程見圖1.1。

(19)

明挖覆蓋工法(Cut and Cover)施 工之地下化工程防水技術資料蒐集

防 水 材 料 發 展 與 選 用

防 水 工 程 之 施 工 技 術

防 水 工 程 之 設 計 理 念

防水技術資料分類與運用

工程實地參訪、查證與討論

防水工程設計與施工問題探討

研究因子及防制措施彙整

結論與建議 分析與檢討

圖 1.1 研究方法與流程

(20)

第二章 文獻回顧

1980年代,國內正式由農業型社會型態轉變為工業型社會型態,人 口由鄉村往都市集中之情形日益明顯;反應此一社會型態之發展趨勢,

就是土地、房屋不動產價值逐漸上揚,隨著土地開發激增,原為運載旅 客及貨運之鐵路設施,因貫穿大台北都會區妨礙都市(道路、民生管線

(水、電、瓦斯、電線)、土地)更新發展與使用,故大台北都會區鐵 路地下化工程和捷運系統工程由中央列為重大交通公共建設與地方政 府相互配合分階段積極推動;隨著各階段公共工程建設完成,帶給當地 民眾莫大的交通便利和繁華;迄今,鐵路地下化東沿南港工程與捷運土 城線、南港沿伸線、信義線仍持續施作中。都會區鐵路捷運化、東部鐵 路電氣化、中部與南部地區鐵路改善計劃亦持續推動中。

大台北地區鐵路地下化工程分階段執行之台北車站、東延松山計 畫、萬華─板橋計畫、東延南港工程,其開挖施工皆係以明挖覆蓋工法 施作,而大台北捷運路網各環線中之車站部分亦以此種工法施作。本章 特蒐集鐵路地下化四階段(台北車站、松山專案、萬板專案、南港專案)

在規劃設計時對「隧道防水」之設計準則或要求,以瞭解分析鐵路地下 化二十年來對「防水」工程之延續發展與差異;另蒐集高雄捷運系統在 以明挖覆蓋工法施作之車站區,對「防水」工程之著墨與要求,並將鐵 路地下化與捷運系統對「防水」工程之要求作分析比較,藉以瞭解國內 各顧問公司對不同之公共工程是否有不同之作法,及作為本論文後續章 節檢核之依據。

(21)

2.1 防水工程技術 2.1.1 防水理論

(一)混凝土防水理論

混凝土內部之微小空隙因毛細管作用,將水份吸入滲透至 混凝土內部之現象,稱為吸水,工程上慣以吸水性(Water Absorption)來表示材料之吸水程度。另當混凝土承受壓力作用

(如地下水壓、牆面風壓等)時,水份經壓力作用壓入混凝土 內部,並由另一面滲出之現象稱為透水,一般以透水性(Water Permeability)表示。實際上混凝土的漏水,即為吸水及透水兩 種現象共同產生之綜合結果,因此混凝土的防水須將兩者列入 考慮缺一不可。混凝土的吸水與透水特性分述如下:(王宗年,

2001)

(1)一般吸水性係以混凝土全乾狀態(Absolute Dry)之吸水 量的百分比來表示。從試驗得知:

1.混凝土骨材尺寸愈小,吸水率相對增大。

2.混凝土材料齡較短,養護不良,水灰比較大(水泥用量較 小)等之混凝土,其吸水率有增大傾向。

3.骨材採用天然河石(粗)、天然河砂(細)之混凝土其容 積比吸水率(15%~20%)最低。

(2)混凝土的透水可分為混凝土本身的透水及混凝土發生龜裂 所產生的透水兩種,因混凝土本身的透水,直接受混凝土配 比、骨材粒徑及混凝土厚度等之影響。從水灰比與透水性的 關係圖可知水灰比超過55%時,混凝土的透水性急速的增

(22)

大。在相同水灰比的情況下,骨材粒徑愈大,厚度愈小者透 水性愈大。

(二)地下結構物防水理論

就地下結構而言,其防水理論簡單的概分為兩類:

(1)將空間封閉,阻斷所有可能的滲徑。

(2)容許某種程度的滲漏,設法引導滲入的水。

2.1.2 防水方法

地下結構物的防水方法可簡單的歸納為八種(陸德綏、周禮 良、王正文,1996),分別概述如下:

(一)外覆防水膜:簡單的就是在結構體外以防水膜包覆隔絕與水 的接觸。

(二)水密性混土:混凝土本身,如適當處理控制好混凝土中孔隙 的大小、分佈及數量,是可以達到良好的水密性,且以結構體 本身混凝土的水密性來防水是最直接、有效也是最經濟的方法。

(三)防水劑水泥砂漿防水法:為地下結構補助性的防水措施,如 結構體已發生滲漏,應先止水。防水劑對水泥砂漿具下列性質:

(1)對水泥不產生有害作用,且能充填砂漿內部之空隙。

(2)防水劑本身具撥水性或不透水性,在砂漿表面或內部形成 不透水層或撥水性之被覆膜。

(3)與水泥作用時,能防止氫氧化鈣的流失。

(四)減壓排水系統:為地下結構專有的防水系統有

(1)雙牆系統:在結構牆內側30~45cm距離另築一道牆,內設 集水溝,收集滲水,集中抽排,其優點是經濟、施工可靠度

(23)

高。一般如認為其防水方法不可靠或無法施工時會考慮採 用。

(2)降水系統:在結構體的底部及四周佈設透水管,將水抽出,

以降水的方式來截斷水源,雖然本法主要的目的是減少地下 水的上浮力,但附帶的可達到防水的目的,所以不失為一經 濟有效的方法。惟需慎重考量排水管的長期可靠性、後續保 養維護問題及長期抽水對周圍結構物的影響。

(五)結構體外灌漿:利用化學藥劑或水泥等,以高壓或低壓灌入 擋土結構外側止水,是一般的防水工法無法辦到的,缺點是地 下狀況無法掌握,常會無效及引起公害。一般僅用為輔助性的 防水或修補之用。

(六)內塗防水塗料:將防水材料以塗刷的方式,在結構體上形成 防水膜防水,其優點是克服防水膜接合的弱點及防水砂漿易龜 裂的弱點。缺點是揮發性氣體在地下施工易發生中毒、爆炸危 險,另塗料對水氣敏感,溼度高的地方不適用。一般僅用於補 助性防水。

(七)採用預力混凝土結構:預力的防水功能主要在可防止混凝土 龜裂發生,並可承受較高的水壓。因種種因素,僅在隧道(特 別是海底、河底)中採用,一般地下結構仍很少採用。

(八)多重防水:防水不外乎隔絕水源,消除或抵抗水壓,減少滲 徑三種方法。但因材料、天然環境、人為的疏失等因素,單純 的一種防水方法很難完全的消除滲漏,而採二重或多重的防水 設計是目前的趨勢。

(24)

2.1.3 防水材料

北市區地下鐵路台工程處於1996年委託中華顧問工程司辦理 之鐵路地下化東延南港工程綜合規劃案,報告中對防水材料規定如 下:

(一)防水膜:

(1)膠化瀝青(Rubberized Asphalt)防水膜

1.膠化瀝青防水膜應為聚乙烯薄膜或自黏性膠化瀝青,並經 由廠製黏結而成。防水膜應整捲供應且表面上應貼有可 撕除之隔離紙。

2.防水膜應符合表2.1之規定。

3.黏劑:瀝青底膠、瀝青膠脂。

4.保護層種類:混凝土、合板、保護氈(材質需符合表2.2 規定)。

(2)聚乙烯、瀝青烯、乙烯醋酸酯及極低密度聚乙烯防水膜:

1.聚氯乙烯防水膜-此種防水膜是為硬塑膠強化PVC(Poly Vinyl Chloride)片膜,可利用熱焊封口法進行安裝,並 應符合表2.3之要求。

2.瀝青烯防水膜-此種防水膜由塑性物質ECB(Ethylene Copolymer Bitumen)所構成,並應符合表2.4之要求。

3.極低密度聚乙烯防水膜-此種防水膜是由塑膠片膜物質 VLDPE(Very Low Density Poly Ethylene)所構成,並符 合表2.5之要求。

4. 乙 烯 醋 酸 脂 防 水 膜 - 此 種 防 水 膜 是 由 塑 性 膠 膜 EVA

(25)

(Ethylene Vinyl Acetate)材料所構成,並符合表2.6要求。

(5)保護層材料

同 2.1.3 防水膜乙節,(1)膠化瀝青防水膜中 4.之規定。

(二)止水帶

止水帶依其製造的材質,應是橡膠(天然或人造)止水帶、

聚氯化乙烯止水帶、鋼鈑止水帶、橡膠外接鋼鈑止水帶及水膨 脹性橡膠止水帶等。

(1)天然橡膠止水帶 1.成份

(A)天然橡膠:不少於 72%。

(B)其他成份:補強碳纖維(或烏鋼)、氧化鋅填充物、

加速劑、抗氧化劑及軟化劑等。

2.物理性質

(A)抗拉強度,ASTM D412:不少於 245kgf/cm2

(B)破壞伸長量,ASTM D412:不少於 550%。

( C ) 產 生 百 分 之 三 百 伸 長 之 單 位 應 力 : 不 少 於 75kgf/cm2

( D ) 產 生 百 分 之 五 百 伸 長 之 單 位 應 力 : 不 少 於 195kgf/cm2

(E)支撐延時計硬度,ASTM D2240:A 型硬度計測值 為 60±5。

(26)

2.2 台北市區鐵路地下化防水工程技術 2.2.1 地質狀況

台北地區位於台灣之西北角,其岩盤係由砂岩及頁岩所構成

(又稱中新世南港砂岩層),岩盤上為沖積層,由下而上可分為新 莊層、景美層及松山層,其地質狀況分述如下:(交通部台北市區 地下鐵路工程處,1982)

(一)新莊層:深度約在地表下120~250m之間,主要由砂質黏土及 礫石層交互而成。

(二)景美層:又稱林口層,約在地表下50~110m之間,主要由黃 色礫石構成。

(三)松山層:由非壓密砂質黏土及細砂(無色沉澱,沉質泥沙)

交互層所組成;自地面向下延伸約50~60m。

小結:主要結構物構建在松山層,土壤情況不佳;地下水位約在地 下1.5~5m。

2.2.2 台北車站

台北市區地下鐵路工程處於1983年辦理之台北市區鐵路地下 化工程結構工程規劃案,報告中對執行防水工程規定如下:

(一)抽排水系統:根據最大降雨量(氣象局提供1977年9月之每10 分鐘22.5㎜),估算洩入地下鐵路隧道,引道部分之雨水。

(二)地下結構物之防水

(1)隧道與引道結構物應能防水,而不用任何外部的防水膜。

(2)防水標準:結構物防水程度區分及其定義(詳表2.7及表

(27)

2.8 ) (三)接縫

(1)垂直接縫:一般為施工接縫,每行進長度限約等於10m;

若為伸縮縫,其下須構築共用之鋼筋混凝土基腳,以防止不 均勻沉陷。施工接縫或伸縮縫均設置不小於32cm寬度之內 及外裝止水帶,伸縮空隙將填以瀝青浸透之纖維薄板,且以 核可之填充材料封閉隧道內側。

(2)水平接縫:為施工接縫,接縫間設置不小於20cm寬之內、

外裝止水帶;在底版與牆之間的水平接縫,應位於底版以上 最少10cm;在水平接縫與垂直接縫交接處,其內、外裝止 水帶之連接處,應使用交錯接頭或T字接頭。

(四)混凝土

(1)根據DIN 1045,採用混凝土品質B25。(立方試體的任何 連續三次強度試驗平均值≧300kgf/cm2;而且單次強度試驗 不可<250kgf/cm2)

(2)在施工縫澆置新混凝土時,舊的表面應打毛、去碴及用水 浸潤並塗以水泥漿。

(3)水灰比不超過DIN1045/6.5.7.2所規定,水泥應為低收縮與 低水化溫度。骨材最大尺寸不應大於各個鋼筋間距之最小間 距的四分之三。

(五)鋼筋

(1)依據DIN488與DIN1045使用混凝土鋼筋BST420/500 其特 性為拉力強度≧5000kgf/cm2;降伏強度10.2%,支距≧

4200kgf/cm2:容許應力≧2400kgf/cm2,直徑在6~28mm。

(28)

(2)所有結構構件將在兩面加鋼筋,除了結構分析結果外,提 供下列最少鋼筋量:

1.在收縮與溫度應力鋼筋,垂直主鋼筋處,防水混凝土每邊 每公尺增加5根ψ12鋼筋。

2.拉應力面積內之主鋼筋每公尺增加5根ψ10鋼筋。

3.在施工縫上1m處垂直主鋼筋的收縮與溫度應力鋼筋,要 每公尺與每面增加至10根ψ12鋼筋。

(3)任何情況下垂直主鋼筋,根據結構分析,應至少是主鋼筋 之1/5。

(六)鋼筋最小保護層:接觸土壤的混凝土表面為5cm;底版表面

(道碴以下)為4cm;所有其他表面為3cm。

2.2.3 松山專案

台北市區地下鐵路工程處於1989年委託德商德意志鐵路顧問 公司、中華顧問工程司辦理之鐵路地下化東延松山計劃設計準則 中,對執行防水工程規定如下:

(一)抽排水系統

(1)集水坑之容量依照50年的降雨強度10分鐘內的延時計算,

安全係數為1.3。

(2)排水量之設計為:隧道內表面滲流量(假設滲流率為 g=5ml/m2/hr),降雨量大時可能從通風口緊急停靠站,管 線通道等開口溢入之水流。

(二)地下結構物之防水

(1)隧道結構防水,包括空層結構、停車場、緊急停靠站、緊

(29)

急出口、通風口及抽水站與隧道結構連接,因有使用水密性 混凝土,故僅需在頂版上加鋪防水膜。

(2)防水等級之定義及地下結構體各部分之防水等級(如表 2.9、表2.10所示)。

(三)防水種類

(1)瀝青封層:三層或五層之油毛氈須加以膠結(水頭高度差 4m:三層油毛氈;水頭高度差至9m:四層油毛氈;水頭高 度差超過12m:五層油毛氈)。

(2)人造封層:厚度至少1mm以上,且有極佳的延展性及軔 性以承受安置及澆置混凝土時之壓力。

(3)使用防水性混凝土防水:使用防水混凝土之防水隧道應限 制水頭差需在30m以下;頂版無論有否覆蓋50cm填土皆需以 封層來保護。

(4)防水膜上方鋪設至少10cm厚混凝土,其雙向鋼筋量每向 至少為3cm2/m。

(四)接縫

(1)縱向的垂直施工縫每10~12m乙處並設置止水帶,伸縮縫 配置於斷面變化段或突出結構物;空層、停車場、緊急停靠 站的施工縫採取同樣的處理方法並加設止水帶。

(2)水平施工縫防水詳圖(如圖2.1),垂直施工縫防水詳圖

(如圖2.2),伸縮縫防水詳圖(如圖2.3)。

(五)混凝土

(1)隧道斷面要更改尺寸及形狀時必須是要漸進的;混凝土厚 度之結構計算必須考慮外力、潛變、溫差、土壤沉陷及施工

(30)

期間回填順序等之影響。

(2)混凝土拌合之骨料除粗碎石、細石及砂外,另需添加粉狀 細砂如石粉或是任何型式的火山石。

(3)最小水泥含量約320kgf/m3(要儘量降低,以減少潛變之 變化);水灰比不得超過0.5;混凝土硬化度應有最大針入 度3公分;鮮拌水泥的溫度不得超過30℃;澆築層之壓實不 得超過0.4m;澆置後混凝土需養護至少七天。

(4)新舊混凝交接點澆置斷面處應:

1.清除此區段混凝土表面的灰塵、鬆動顆粒和刮去一層薄水 泥表面。

2.澆置前,交接點應灑水使其濕潤,再待其微乾並使表面沒 有水膜。

(六)鋼筋

(1)所有鋼筋皆採竹節鋼筋,鋼筋若須用焊接時必須特別標註 於設計圖。

(2)混凝土表面在任一方向至少有混凝土體積的0.06%鋼筋 量,以遏制潛變及溫差收縮,每單一方向之鋼筋不得小於 20cm2/m,浸入水中的隧道結構體,每面鋼筋必須使用降伏 強度4200kgf/cm2或以上。

(3)以混凝土版及牆曝浸於水頭內之壓力區最小寬度不得少於 15cm。

(七)鋼筋最小保護層:鋼筋需至少5cm混凝土保護層。

(八)特殊要求

所有浸泡於地下水的隧道體(如版頂、牆及底版)必須能

(31)

夠承受以下的簡單測試:當以乾的手壓在受測部分的表面任一 點時,它必須沒有水印,否則必須修理。

2.2.4 萬華─板橋專案

台北市區地下鐵路工程處於1991年委託柏誠顧問公司、中興工程 顧問社辦理之鐵路地下化萬華─板橋專案細部規劃隧道防水期末報 告中,對執行防水工程規定如下:

(一)抽排水系統:利用隧道最低點的集水坑,收集下列的水量,

再用抽水泵,將水排至地面之雨水下水道。

(1)火災時產生之消防水至少63I/S(1000GPM)

(2)隧道結構滲透進來的水 (假設每10m長隧道之滲透率為 5ml/m2)。

(3)由通風管道或其他開口,由風吹進來的水。

(4)火車帶進來的雨水。

(5)火車內空調系統所產生之冷凝水。

(6)從隧道外面流入之雨水。

(二)地下結構物之防水

(1)以採用高品質混凝土;良好的接縫處理(包括使用高品質 且有良好效果的止水帶);使用外加防水材料為達成高度水 密性的主要措施,惟上述措施有效與否,完全取決於施工技 術的良窳。

(2)防水等級:

1.所有暴露在地下水中之地下構件(頂版、側牆和底版)防 水要求如表 2.11。

(32)

2.各主要構件之地下部份防水等級如表 2.12 所示。

(三)防水方法

(1)一般隧道結構建議

1.可以防水膜材料將結構物完全包覆。

2.在下列情況下(參閱表 2.13),水密性混凝土可取代防水 膜包覆的方式,但需求 A 等級防水之構件(如隧道頂版)

須另加防水膜。

(2)車站及其他設施:車站的地下部份及機械電氣之設備仍須 以完全之防水膜包覆為之,不允許僅使用水密性混凝土作為 防水措施。

(四)防水材料

(1)防水材料必須具備能承受混凝土產生之裂縫及施工或伸縮 縫的性質及足夠的彈性方能配合混凝土因潛變、收縮及溫度 變化所產生的變形。

(2)防水膜之種類:自黏性橡膠瀝青防水膜、丁基橡膠薄片防 水膜、EVA-Liner膜、聚氯乙烯(PVC)薄片防水膜、Fosroc Nitocote ET300(專利材料,100%固態柏油改良環氧樹脂,

具有極佳之黏著性即封閉性及中度(20~30%)韌性之被覆 物,可當作混凝土面之保護防水膜使用)、傳統組合膜(具 有瀝青乳、瀝青黏合劑、熱瀝青或柏油脂油毛氈或合成纖維 夾心皂土板)。

(3)止水帶:材質應是天然橡膠或合成橡膠或PVC,應由專業 廠商製造並以高溫硫化處理過之長方型環。

(五)接縫

(33)

施工縫及伸縮縫均須裝適當之止水帶及剪力榫來確保結 構物之水密性,當使用剪力榫時須在其兩側裝置止水帶,應避 免使用冷接縫。

(1)水平施工縫:隧道結構中之水平施工縫應儘可能減少,在 開挖支撐允許下可在底版之上及頂版之下各設一施工縫,水 平施工縫應照圖2.4所示細節來設計。

(2)垂直施工縫:垂直施工縫在長向的方向應每10~12m設置 乙處,施工大樣如圖2.5所示。

(3)伸縮縫:伸縮縫應能適合結構物長度、外型、結構型式尺 寸的變化及施工順序,且能滿足加諸隧道之反向力的要求而 設置。施工細節見圖2.6。

(六)混凝土

(1)水密性混凝土

1.為達到較佳的密度,骨材須有粗礫石、細礫石、砂等材料 之組合。

2.應使用低收縮性水泥,最少之水泥含量是 320kgf/m3。

3.水灰比應予以嚴格控制且不應超過 0.5。

4.新拌合混凝土之工作度應依下列方法控制:

(A)最佳的骨材組合,包括石粉或其他可接受的混合物。

(B)含水量有上限規定。

(C)塑料添加劑之混合。

(D)必要時可加入緩凝劑。

(E)安排澆置層面以得到良好的搗實。

5.新拌混凝土之溫度不可超過攝氏 30℃以上。

(34)

(2)澆置混凝土

1.澆置牆及柱時應使用具有彈性之套管,混凝土最大容許之 自由落高不得大於 1.5m。

2.每層澆置的混凝土搗實厚度不得超過 0.4m,在同一澆置 段新混凝土之澆置須作到:

(A)表面要清潔沒有灰塵及鬆落顆粒亦無水泥漿層。

(B)澆置新混凝土之前先將表面弄濕但不得有積留水 份。

(3)養護:混凝土澆置後須加以養護至少達七天以上。可以麻 袋或草席覆蓋並保持濕潤。

(七)鋼筋

(1)所有使用鋼筋必須是竹節鋼筋;混凝土面上每向最少要有 混凝土體積0.06%之鋼筋量;降伏強度須達到4200kgf/cm2,

如果使用低強度鋼筋時,最小鋼筋量要隨之提高。

(2)所有暴露在地下水之構件,因為混凝土乾縮及溫度所產 生的收縮受到束制時,在受限方向兩測的表面鋼筋量不得少 於20cm2/m,降伏強度應達到4200kgf/cm2或更高。

(3)在地下水面下壓力區域內之混凝土版或側牆之寬度不得小 於15cm。

(八)鋼筋最小保護層:至少要有5cm。

(35)

2.2.5 南港專案

台北市區地下鐵路工程處於1996年委託中華顧問工程司辦理 之鐵路地下化東延南港工程綜合規劃報告中,對執行防水工程規定 如下:

(一)抽排水系統:排水對象包括以下幾項

(1)雨水:以計畫區50年頻率延時10分鐘之降雨強度作為設計 流量之計算依據(集水面積涵蓋引道露天段之區域)

(2)滲漏水:經隧道防水層後仍由隧道結構滲漏出來的水,其 滲漏量一般係根據隧道襯砌面積及隧道防水處理程度來決 定。

(3)消防及洗滌用水:隧道內發生火災其消防系統啟動後之消 防用水、車站月台地板清潔洗滌水。

(4)降雨時由火車車體帶進隧道之雨水。

(5)火車車廂內空調系統之冷凝水。

(6)經其他結構開口及通風管道流入之水。

隧道排水系統係收集上述各入流水,經隧道內縱向排水管 匯流入集水坑再以抽水泵將水抽至地面雨排水系統。

(二)地下結構物之防水

(1)為達到地下結構物具有良好品質的防水效果;採高品質混 凝土;良好的接縫處理與使用外加防水材料三種能互補的防 水處理相互配合。

(2)防水標準:所有暴露在地下水位中之結構物防水等級定義 及各主要結構構件的防水等級如表2.14及表2.15。

(36)

(三)防水方式

研擬二方案:方案甲為水密性混凝土(使用 TYPE Ⅱ波特 蘭水泥)配合結構頂版鋪覆防水膜;方案乙為傳統混凝土(使 用 TYPE Ⅰ波特蘭水泥)配合結構全面包覆防水膜,經分析比 較(如表 2.16),建議採用方案甲。

(四)防水材料

(1)選用防水材料考慮事項應包括:

1.須能提供防水的功能,以便暴露在地下水中的結構構件能 符合防水等級的需求。

2.長期與水接觸應不致減低其防水能力。

3.防水材料的選用必須配合地下水水壓力的考慮。

4.防水材料必須具抗水與抗酸鹼性。

(2)常用的防水膜:膠化瀝青防水膜、聚氯乙烯(PVC)防水 膜、瀝青烯(ECB)防水膜、極低密度聚乙烯(VLDPE)

防水膜及乙烯醋酸酯(EVA)防水膜。

(3)止水帶:依其製造的材質,可分為橡膠(天然或人造)止 水帶、聚氯化乙烯止水帶、鋼板止水帶、橡膠外接鋼板止水 帶及水膨脹性橡膠止水帶等。

(五)接縫

施工縫及伸縮縫均須裝置適當之止水帶及剪力榫來確保 結構物之水密性,當使用剪力榫時須在其兩側裝置止水帶,且 應避免使用冷接縫。

(1)水平施工縫:地下結構物之水平施工縫應儘可能減少,如 在開挖支撐允許下儘可能在底版之上方及頂版之下方各僅

(37)

設一施工縫,水平施工縫防水詳圖,如圖2.7。

(2)垂直施工縫在隧道長向的方向應每10~12m設置一處,垂 直施工縫防水詳圖,如圖2.8。

(3)伸縮縫:伸縮縫應能適合結構物長度、外型、結構型式尺 寸的變化及施工程序,伸縮縫防水詳圖,如圖2.9。

(六)混凝土

(1)水密性混凝土

1.由拌合廠生產的混凝土應維持在攝氏 10~25℃,並視情況 設置冰水機或製冰機或經許可的替代方案。

2.骨材最大粒徑不超過 1",粗骨材扁平率不超過 20%,且 須由粗礫石、細礫石及砂等材料組合而成。

3.應使用低收縮性水泥 CNS 61-R2001 或 ASTM C150 TYPE

Ⅱ,而水泥含量至多不超過 320kgf/m3。新拌混凝土水灰 比應予以嚴格控制且不應超過 0.5。空氣含量不超過 1.5%。坍度要求為 10~15cm(必要時可加入緩凝劑)。

(2)澆置混凝土

1.澆置牆及柱時應使用有彈性之套管,同時混凝土最大容許 之落高不得大於 1.5m。

2.澆置版時,每層澆置搗實厚度不得超過 0.4m(側牆除 外),分層澆置須在先前澆置混凝土初凝前進行。

3.新舊混凝土交界面處理

(A)表面要清潔沒有灰塵及鬆落顆粒亦無水泥漿層。

(B)澆置新混凝土之前先將舊混凝土表面濕潤,但不得 有積留水份。

(38)

(3)養護:混凝土澆置後須加以養護至少達七天以上,除了用 水濕潤養護,若經業主許可亦可採用其他養護方法,如化學 薄膜等。

(七)鋼筋

(1)必須使用竹節鋼筋,混凝土面上每一向最少要有混凝土體 積0.06%之鋼筋量;鋼筋降伏強度須至少達到4200kgf/cm2,

如使用低強度的鋼筋,最小鋼筋量要隨之提高。

(2)所有暴露在地下水之結構條件,因混凝土乾縮及溫度所產 生的收縮受到束制時,在受限方向兩側表面鋼筋量不得少於 20cm2/m,降伏強度應至少達到4200kgf/cm2。

(3)在地下水面下壓力區域之混凝土版或側牆斷面之壓力區寬 度不得小於15cm。

(八)鋼筋最小保護層:接觸土壤的混凝土表面為7cm,其餘為5cm。

(九)明挖覆蓋隧道以使用水密性混凝土頂版加鋪防水膜,其標準 防水詳圖如圖2.10。

2.3 高雄捷運防水工程技術

高雄捷運股份有限公司於2002年辦理之高雄捷運土建及車站 工程設計規範中,對執行防水工程規定如下:

2.3.1 排水

(一)排水系統可用無壓力流(重力流)或壓力流(泵送流),將 所有雨水、消防用水及污廢水等順利排放。

(二)排水系統區分有地表排水、高架結構之排水、隧道及地下車

(39)

站之排水、道路排水。

(三)隧道及地下車站之排水

(1)隧道及地下車站所須排放之水流來源如下:

1.結構體、管路及管道之滲流與漏水。

2.經由通風井流入之雨水及由電聯車帶入之雨水等。

3.隧道及車站清洗所產生之外來水流,自消防管路、灑水頭 流出之水流,以及電聯車空調設備之冷凝水等。

4.經維生管線、廁所、洗槽、洗手台流出之水流等。

(2)排水量中滲流率估算(不得解釋為地下結構之容許滲透率)

1.連續壁單元接縫之滲流:滲流率假設為每公尺接縫長度每 日 12 l。

2.場鑄混凝土結構底版、側牆與頂版間任何種類之接縫:滲 流率假設為每公尺接縫長度每日 1.5 l。

3.預鑄環片襯砌隧道其環片接縫。滲流率假設每公尺接縫長 度每日 2 l。

4. 出 入 口 及 通 風 井 採 側 面 開 口 : 每 處 每 小 時 飄 雨 量 53mm/m2

5. 出 入 口 及 通 風 井 採 向 上 開 口 : 每 處 每 小 時 飄 雨 量 91mm/m2

6.每一出入口及通風井以 4 小時之雨量估計。

7.隧道出土段排水量採 200 年迴歸期 4 小時設計,集水坑容 量至少須容納 30 分鐘入流量。

(40)

2.3.2 防水

(一)一般規定

無論結構體是否配置有防水材料,應考量外部水份滲入之 可能性,配置充分之集水與排水設施。

(二)結構各構件之防水水密等級定義如下:

(1)A級水密:結構構件不得有漏水、滲漏或濕漬之情形。構 件應有防水膜保護,外部構件之所有垂直與水平施工縫均設 置止水帶,並於施工縫內側面施加封縫材。

(2)B級水密:施工縫或隧道襯砌環片接頭處之混凝土表面容 許有濕漬,但不得出現肉眼可見之水流。構件應有防水膜保 護,外部構件之所有垂直與水平施工縫均設置止水帶。

(3)C級水密:容許滲水之發生,但僅限於水平施工縫混凝土 表面之濕漬,及壁體垂直施工縫之垂流(滴流或噴流均不在 容許範圍內)。構件應有防水膜保護,外部構件之所有垂直 與水平施工縫均設置止水帶。

(三)各主要結構構件之防水等級規定如下:

(1)車站結構:車站頂版符合A級,外牆及底版符合B級,集 水坑符合C級。

(2)車行段結構:

1.箱型及 U 型結構:箱型結構各構件符合 B 級;U 型結構 各構件符合 C 級。

2.潛盾隧道:以隧道縱軸為準,上半部符合 B 級;下半部 符合 C 級。

(41)

3.聯絡通道:至少達到 B 級。

(3)乘客出入口及地下道:頂版符合A級;其他部分符合B級

(為旅客所使用,需以A級處理)。

(4)通風及電氣設備室及管道:

1.電聯車控制室及輔助設備室、動力變電站及主變電站、開 關箱室及類似設備室、車站變電站等應符合 A 級。

2.通風井及電纜豎井、泵浦機房及通風機房均符合 B 級。

3.集水坑符合 C 級。

(5)建物地下室:地下室結構之底版與側牆符合A級。

(四)其他相關防水考量

(1)水平鋪設之防水膜上方至少應有75㎜混凝土保護層(骨材 最大粒徑不得大於10㎜)。

(2)伸縮縫與收縮縫等活動接頭,應設置非金屬性止水帶,移 動孔隙以填縫料或封縫料封補填。

(3)混凝土須符合A或B級水密規定,水灰比應妥為控制,並 確保其良好之稠度。

(4)結構鋼筋主筋之間距不得大於200㎜。

2.3.3 防水材料

(一)第Ⅰ型防水系統:側牆及底版使用非黏結式防水膜,頂版使 用黏結式防水膜,並依設計圖示施作相關配套防水裝置。

(二)第Ⅱ型防水系統:側牆及底版限使用預鋪型自黏性防水膜,

頂版使用黏結式水膜。

(三)防水膜:

(42)

(1)非黏結式防水膜:使用在與混凝土未黏合之防水系統,地 下結構物如採用第I型防水系統,則垂直牆及底板,使用本 類防水膜。防水膜應為聚氯乙烯(PVC) 或乙烯瀝青聚合 物(ECB)或乙烯醋酸酯(EVA)(各應符合之規定詳表 2.17、2.18及2.19所示)。

(2)黏結式防水膜及預舖型自黏性防水膜:使用在與混凝土黏 合之防水系統,防水膜係由一層聚合物薄膜與一層能和混凝 土起作用而黏合之膠結層構成之複合式防水膜,該膠結層應 能使防水膜與混凝土充份膠結在一起以防止水在防水膜與 混凝土間竄流(應符合之規定詳表2.20所示)。。

(四)其他材料

(1)膠泥(封邊膠、或稱液態防水膠):薄片製造商所推薦使 用以安裝塑性片狀薄膜的材料─具有溶解性的抹展型粘接 材,其包含有合成橡膠、瀝青及其它成分。

(2)防水膜膠合材:

1.防水膜與相鄰表面的膠合劑,須依製造商建議。 

2.採用防水膜製造商所建議的自硫化異丁橡膠化合物作為 異丁合成橡膠片接縫膠合劑。

3.採用製造商建議的未加硫處理過的異丁橡膠泥與聚乙烯 背襯作為續接條。

4.採用製造商建議的液態防水膠作為瀝青黏合型與預舖型 自黏性防水膜接縫膠合劑。

(3)保護性材料:

1.混凝土:依施工圖說所示,使用於水平防水膜之保護。

(43)

2.保護板:6mm 以上之夾板或合板,使用於垂直防水膜舖 貼之保護。

3.布氈為符合 CNS 11228,第Ⅲ類,厚度至少 5mm 之非織 物。

(4)繫件、終端條、外部接縫止水條和附件

1.型式及尺寸與材料性質應符合防水膜製造廠商建議與工 程司之認可。

2.水脹性橡膠止水條:符合施工規範第 07900 章 2.6 項之規 定。

3.外部接縫止水帶:符合 CNS 3895,WS-J-2 型或 ASTM D412、ASTM D570、ASTM D146 之規定。應可焊接或 可黏結於防水膜之相容材質。

(44)

表2.1 膠化瀝青防水膜材質規定

(中華顧問工程司,1996)

特性 規定值 試驗方法 厚度 1.5mm(min) --

滲透性-Perms

(grains/sq.ft/hr/in.hg) 0.1(max) ASTM E96 方 法 B

柔軟性—在 40C,沿 25mm

軸心彎曲 1800 無變化 ASTM D146 黏著力(kg/25mm 寬)

7 天在 210C 乾燥環境加上 7 天在 490C 乾燥環境加上 7 天在 210C 乾燥環境

2.3kgf(min)

同上述情況,但最後情況

為 7 天在 210C 潮溼環境 2.3kgf(min)

將 防 水 膜 舖 設 於 已 塗 佈 底 膠 之 空 心 磚上,並予滾 壓之,於每一 試 驗 環 境 中 放置七天,然 後以 900角撕 開防水膜 貫穿強度 18kgf(min) ASTM E154 抗拉強度 0.176kgf/mm2

(min)

ASTM D412

Die C Modified

表2.2 保護氈材質規定

(中華顧問工程司,1996)

特 性 明 挖 覆 蓋 結 構 試 驗 方 法 單位重量 700gf/m2 CNS 5610 厚 度 5.2mm ASTM D1777 抓力強度 1,200N ASTM D1682 伸 長 率 50% ASTM D1682 滲透係數 0.05cm/sec CNS 10460

(45)

表 2.3 聚氯乙烯防水膜材質規定

(中華顧問工程司,1996)

特 性 規 定 值 試 驗 方 法 厚 度 2.5mm(min) ASTM

D374 極限抗拉強度 15N/mm2(min) ASTM

D638M 極 限 伸 長 率 250%(min) ASTM

D638M 撕 裂 強 度 60N/mm(min) ASTM

D1004 耐 水 壓 性 10bar/10hr:不透水 CNS 10144 焊縫抗拉強度 13.5N/mm2(min) ASTM

D638M 尺 寸 穩 定 性 ±2% ASTM

D1204 吸 水 率 1%(max) ASTM D570 耐 酸 鹼 性 伸長率與抗拉強度變化

率:±2% JIS K6773 耐 燃 性 具有自滅性 ASTM

D568

(46)

表2.4 瀝青烯防水膜材質規定

(中華顧問工程司,1996)

特 性 規 定 值 試 驗 方 法 厚 度 2.5mm(min) ASTM

D374 極限抗拉強度 8N/mm2(min) ASTM

D638M 極 限 伸 長 率 50%(min) ASTM

D638M 撕 裂 強 度 90N/mm(min) ASTM

D1004 耐 水 壓 性 10bar/10hr:不透水 CNS 10144 焊縫抗拉強度 7.2N/ mm2(min) ASTM

D638M 尺 寸 穩 定 性 ±2% ASTM

D1204 吸 水 率 1%(max) ASTM D570 耐 酸 鹼 性 伸長率與抗拉強度變化

率:±20% JIS K6773 耐 燃 性 具有自滅性 ASTM

D568 表2.5 極低密度聚乙烯防水膜材質規定

(中華顧問工程司,1996)

特 性 規 定 值 試 驗 方 法 厚 度 2.0mm(min) ASTM D374

極限抗拉強度 24N/mm2(min) ASTM D638M 極 限 伸 長 率 900%(min) ASTM D638M 初始撕裂強度 134N(min) ASTM D1004 初始貫穿強度 378N(min) ASTM D4833 焊縫抗拉強度 137.9N/cm(min)ASTM D3083

(Modified NSF 54)

尺 寸 穩 定 性 ±2% ASTM D1204

(47)

表2.6 乙烯醋酸脂防水膜材質規定

(中華顧問工程司,1996)

特 性 規 定 值 試 驗 方 法 厚度 2.0mm(min) ASTM

D374 極限抗拉強度 16N/mm2(min)ASTM

D638M 極限伸長率 700%(min) ASTM

D638M 撕裂強度 75N/mm(min)ASTM

D1004 吸水率(2 星期,且溫

度為 500C) 0.15%(max) ASTM D471 焊縫抗拉強度 9N/mm2(min)ASTM

D638M 表2.7台北車站結構物防水程度定義

(台北地區地下鐵路工程處,1983)

防 水 程 度 缺 點 指 示

A B C

小 尺 寸

( ≦ 1 0 0 0 c m 2 )

> 1 0 0 0 c m 2 潮 溼 斑 痕 不 允 許

漏 與 滲 漏 可接受,限於混凝

土 表 面 與 水 平 施 工 接 縫 的 小 的 潮 濕斑痕,垂直施工 接縫小的滴落,沒 有 水 的 噴 出 。 不 允 許 小量,限於混凝

土表面與施工接 縫的小的潮濕斑 痕,但不可有看 的 見 的 水 流

(48)

表2.8 台北車站結構物防水程度區分

(台北地區地下鐵路工程處,1983)

B B B

底 版

頂 版

經過路線

C B B A

西門站臨 時連續壁

底 版

控 版

車站

區 域 防 水 程 度 區 域 防 水 程 度

表2.9 松山專案防水等級定義

(德商德意志鐵路顧問公司、中華顧問工程司,1989) 防水等級

A B

不允許滲透率

微量(任一10m長之隧道其 表面積每cm2每小時不得超 過5ml,平均滲透率每小時 每m2不超過2ml)

表2.10 松山專案地下結構體各部分防水等級

(德商德意志鐵路顧問公司、中華顧問工程司,1989)

區域 防水等級 區域 防水等級

頂版(含整 棟建築物)

A 頂版(含整棟建築)

(包含停車場及空 心層)

A

底版 B 底版 B

與輔助設施空間緊急停靠站機械間

牆壁 A

連續結構部份

牆壁 B 註:通風口及電纜線入口的防水等級均為A

(49)

表2.11 萬華-板橋專案防水等級定義

(柏誠顧問公司、中興工程顧問社,1991) 防水等級

A B

不允許滲透率

允許輕微的滲漏,但滲漏率 不 可 超 過 0.12 l/m2/day 每 10m隧道長。而每30m長之 隧 道 平 均 滲 透 率 不 可 超 過 0.048l/m2/day。

表2.12 萬華-板橋專案各主要構件防水等級

(誠顧問公司、中興工程顧問社,1991)

區域 防水等級 區域 防水等級 區域 防水等級

頂版 A 頂版 A 頂版 A

底版 B 底版 B 底版 B

物及出入口車站主要建築

側牆 A

他類似結構物急出入口及其通風構造物、緊

側牆 A

一般隧道

側牆 A 註:凡構成可用空間樓版的底版包括人行通道、設備空間、停車場、電纜室等應

具有A級之防水。

(50)

表2.13 萬華-板橋專案防水方法建議

(柏誠顧問公司、中興工程顧問社,1991) 靜水流(隧道底版下方)

≦15m 15m 至 20m >20m

無限制 細設顧問應依據現場狀

況,結構物斷面及預期的 地下水井降來決定是否 以水密性混凝土代替防 水層之包覆。

除使用水密性混凝 土外,需以防水膜 完全包覆結構物。

表2.14 南港專案防水等級定義(中華顧問工程司,1996)

防 水 等 級

漏水量

A B 結構物表面應保持乾

燥,且應無滲漏、滲透 或潮濕痕跡等。

結構物表面允許有潮濕 痕跡,但不允許可見漏水 及水流等。

表2.15 南港專案各主要結構構件防水等級

(中華顧問工程司,1996)

結構 物。

A。

區域 防水等級 區域 防水等級 區域 防水等級

車站主要建物及出入口 明挖覆蓋隧道

A A A

頂版 通風 頂版

構造 物、緊 急出 口及 其他 類似

頂版

B B B

底版 底版 底版

A A A

側牆 側牆 側牆

註:凡構成可用空間的底版包括人行通道、設備空間、停車場等其防水等級均為

(51)

表 2.16 萬華-板橋專案防水方案比較

﹝柏誠顧問公司,中興工程顧問社,1991﹞

(52)

表 2.17 高雄捷運 PVC 防水膜材質

(高雄捷運股份有限公司,2002)

項次 項 目 規 定 值 試 驗 方 法

1 厚度 最小 2.0mm CNS 3552 或

ASTM D374

2 防水度(即抗水壓性) 不透水 CNS 10144(10kgf/cm2 水壓,作用 10 hr)

3 抗拉強度(未加熱處理 試片)

(a)長方向試片試值最小為 1.5kgf/mm2

(b)短方向試值為長方向值 之 100±30%

CNS 7160 或 ASTM D638M

(c)焊接縫處之試片最小為 1.35kgf/mm2

CNS 7160 或 ASTM D412 抗拉強度(加熱處理後

之試片)

為未加熱處理試片值之 80~150%

CNS 7160 或 ASTM D638M 4 伸長率 (a)長方向試片至少為 300%

(b)短方向試值為長方向值 之 100±30%

CNS 7160 或 ASTM D638M

撕裂強度(未加熱處理 試片)

(a)長方向試片為 3~7kgf/mm

(b)短方向試值為長方向值 之 100±30%

CNS7160 5

撕裂強度(加熱處理後 之試片)

為 未 加 熱 處 理 試 片 值 之 50~150%

CNS 7160

6 加熱伸縮(即尺寸之穩 定性)

±2% CNS 7160 或

ASTM D1204 7 抗酸、鹼溶液性 浸泡後試片之伸長率及抗拉

強 度 與 未 處 理 試 片 之 值 比 較,增減值在 20%內

CNS 3896

( 或 DIN 16726 ( 28 天))

8 吸水率 1﹪以下 ASTM D570

9 耐燃燒性 幾乎不具燃燒性 ASTM D568

(53)

表 2.18 高雄捷運 ECB(乙烯瀝青共聚物)防水膜材質

(高雄捷運股份有限公司,2002)

項次 項 目 規 定 值 試 驗 方 法 1 厚度 最小 2.0 mm CNS 3552 或

ASTM D374 2 防水度(即抗水壓

性)

表面無異狀 CNS 10144

(10kgf/cm2水壓,

作用 10 hr)

抗拉強度(未加熱處 理試片)

(a)長方向試片試值 最小為 0.8kgf/mm2

(b)短方向試值為長 方向值之 100±30%

(c)焊接縫處之試片 最小為 0.7kgf/mm2

CNS 10144

或 ASTM D638M

CNS 10144 或 ASTM D412 3

抗拉強度(加熱處理 後之試片)

為未加熱處理試片值 之 80~150%

CNS 10144

或 ASTM D638M

4 伸長率 (a)長方向試片至少

為 500%

(b)短方向試值為長 方向值之 100±30%

CNS 10144

或 ASTM D638M

撕裂強度(未加熱處 理試片)

(a)長方向試片應為 3~7kgf/mm

(b)短方向試值為長 方向值之 100±30%

5

撕裂強度(加熱處理 後之試片)

為未加熱處理試片值 之 50~150%

CNS 10144

6 加熱伸縮(即尺寸之 穩定性)

±2% CNS 10144 或 ASTM D1204 7 抗酸、鹼溶液性 浸泡後試片之伸長率

及抗拉強度與未處理 試片之值比較,減少 在 20%內

CNS 3896

(54)

表 2.19 高雄捷運 EVA(乙烯醋酸酯共聚物)防水膜材質

(高雄捷運股份有限公司,2002)

項次 項 目 規 定 值 試 驗 方 法 1 厚度 最小 2.0mm CNS 3552 或

ASTM D374 2 防水度(即抗水壓

性)

表面無異狀 CNS 10144

(10kgf/cm2水壓,

作用 10 hr)

抗拉強度(未加熱處 理試片)

(a)長方向試片試值 最小為 1.6kgf/mm2

(b)短方向試值為長 方向值之 100±30%

(c)焊接縫處之試片 最小為 1.4kgf/mm2

CNS 10144

或 ASTM D638M

CNS 10144 或 ASTM D412 3

抗拉強度(加熱處理 後之試片)

為未加熱處理試片值 之 80~150%

CNS 10144

或 ASTM D638M

4 伸長率 (a)長方向試片至少

為 700%

(b)短方向試值為長 方向值之 100±30%

CNS 10144

或 ASTM D638M

撕裂強度(未加熱處 理試片)

(a)長方向試片至少 為 13kgf/mm

(b)短方向試值為長 方向值之 100±30%

5

撕裂強度(加熱處理 後之試片)

為未加熱處理試片值 之 50~150%

CNS 10144

6 加熱伸縮(即尺寸之 穩定性)

±2% CNS 10144 或 ASTM D1204 7 抗酸、鹼溶液性 浸泡後試片之伸長率

及抗拉強度與未處理 試片之值比較,減少 在 20%內

CNS 3896

(55)

表 2.20 高雄捷運黏結式防水膜模材質

(高雄捷運股份有限公司,2002)

項次 項 目 規 定 值 試 驗 方 法 1 厚度: 最小 4.0mm

(不含保護紙)

-

2 滲透度-Perms

( grains/sq.ft/hr/in Hg)

最高 0.1 ASTM E96 方法 B

3 彎曲性-在 4℃時,繞 25mm 軸棒彎曲 180°

彎曲

無變化 ASTM D146

剝 離 性 質

(kgf/25mm)

7 天在 21℃乾燥狀況 後加

7 天在 49℃乾燥狀況 後加

7 天在 21℃乾燥狀況

最小須為 2.3kgf 4-1

黏 結 式 防 水 膜

同上,但最後條件為 7 天 21℃潮濕狀況

最小須為 2.3kgf

(1)用空心磚先塗底 劑之後舖貼防水膜 再以滾輪壓擠後依 左述狀況養治 21 天。

(2)防水膜以 90°角 50mm min 之速 率剝揭。

4-2

預舖型自黏性防水膜

混凝土膠結強度 最小 2.0kgf/cm 寬度 混凝土與防水膜灌注 後十四天,以 50mm min 之速率拉開

5 反覆彎曲性 4℃無作用 ASTM C836 6 抗穿透強度 最小須為 18kgf ASTM E154 7 抗張強度 10kgf/cm ASTM D146

(56)

圖 2.1 松山專案水平施工縫防水詳圖

(德商德意志鐵路顧問公司、中華顧問工程司,1989)

圖 2.2 松山專案垂直施工縫防水詳圖

(德商德意志鐵路顧問公司、中華顧問工程司,1989)

(57)

(a)末端伸縮縫-

(b)銜接處伸縮縫-

圖 2.3 松山專案伸縮縫防水詳圖 (a 末端伸縮縫、b.銜接處伸縮縫)

(德商德意志鐵路顧問公司、中華顧問工程司,1989)

(58)

圖 2.4 萬華-板橋專案水平施工縫詳圖

(柏誠顧問公司、中興工程顧問社,1991)

參考文獻

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