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1、VC常见的108个问题連續壁的災變與救災沈 茂 松國立高雄應用科技大學土木工程系教授 標準貫入試驗打擊次數NSPT4與含水量液性限度LL之軟弱粘土沈泥與NSPT10之鬆砂地盤，及以上兩種土壤互層之地盤，在連續壁施工時流入或崩孔，並與連續壁混凝土混合，造成連續壁包泥、包土塊、混泥與混砂之連鎖性工程災變。連續壁包泥之工地可歸類為A、B、C與D四種包泥地盤。擋土開挖災變時間由實例研判，軟弱粘土沈泥發生隆起破壞時間約為1213小時、砂土發生流砂破壞時間約為1小時。而連續壁工地除了地下開挖時發生包泥破損、損鄰等工程災變外，連續壁被設計為永久性地下室結構外牆之工地，在工程完工後及在建築物使用多年後，亦會發
2、生破損及損鄰事件。本文以實例解析連續壁破損後之工程災變及工地緊急救災方法，藉以累加地下室工程災變搶救之知識，作為擋土開挖應變處置之參考。沈茂松1指出連續壁當作地下開挖之臨時擋土牆，甚至被設計兼作使用永久性地下室結構外牆，其在較鬆軟之土層內，會產生包泥、包土塊、混泥與混砂等連鎖性工程災變，而連續壁包泥在不同時期之滲水發生破損，引起之工程災變如基地旁之道路、鄰房沈陷傾倒，同時拉斷自來水管、電力管、瓦斯管、電訊管、下水道等都市維生管線。在地下室施工期間、建築物建造完成期間及建築物完工使用多年後，都可能發生連續壁包泥破損，並引發一系列連鎖性之工程災變。兼作永久性結構體的連續壁被複式磚牆(防潮牆doub
3、le walls)遮住，其掩飾連續壁包泥滲水處、延宕抓漏與檢測，使連續壁包泥破損發生之工程災變，變成不能預測與無法防備。擋土開挖災變時機N4與LL之軟弱土壤短期流動變形時間分析軟弱粘土沈泥之短期變形流動完成時間(即隆起破壞時間)約在1213小時，一般保守估計可以24小時內完成1。故一般開挖地下室監測頻率，要求時間為早晚各一次，主要原因為早上開挖，土壤短期變形時間約隔12小時即下午完成，下午開挖，土壤短期變形亦在隔天早上完成。而最保險估計軟弱粘土沈泥之短期變形位移完成時間，則取24小時為宜。在擋土開挖防災觀念下，一般地下室開挖到底，若24小時內沒有發生隆起破壞，則除非下雨或其他因素（大震動與地面
4、水管滲漏水），否則不會發生隆起破壞。砂性地盤流砂或壓力水層上舉破壞時間分析沈茂松12 曾解析四個流砂破壞案例，來說明發生流砂破壞使地盤塌陷之時間約為1小時內完成。連續壁包泥、混泥、混砂與包土塊之地質沈茂松12曾將連續壁包泥、包土塊、混泥與混砂的地盤土質大約分成A、B、C、D四種，如圖1、2、3、4所示。 圖1型包泥地盤，典型的高雄市三民區連續壁包泥地盤。包泥案例：高雄市三民區黃興路工地(沈茂松, 1) 圖2型包土塊地盤，典型的高雄市前金區連續壁包土塊地盤。包泥案例：高雄市前金區七賢二路與瑞源路交叉口工地(沈茂松,1) 圖3型混泥地盤，典型的高雄市鹽埕區愛河旁地盤與高雄縣岡山市連續壁混泥地盤。包
5、泥案例：高雄市鹽埕區中正五路與大勇路交叉口某展示中心工地、大仁路某行政中心工地，富野路與大勇路交叉口工地。(沈茂松, 1、2、3) 圖4型混砂(石)地盤，典型的高雄市苓雅區四維二路、中正一、二路、和平路與五福一路地盤。包泥案例：四維二路某綜合服務中心工地(沈茂松, 1、2)。近海邊地下水位受海水漲退潮影響改變水壓力之擋土壁體施工沈茂松4指出近海邊之感潮地盤地下水位受海水漲退潮影響，如高雄港之每日平均漲退潮為70cm左右，但若每月朔望大潮與每日12小時漲潮合潮時，曾造成鹽埕區某工地之地下水位一日之間升降約1.2m，此1.2m之漲潮水位帶引流砂進入開挖基地內，其會引起鄰房基礎下方淘空與沈陷，與高出
6、導溝內穩定液高度引起連續壁孔洞挖掘時，孔壁內N10之鬆砂土壤坍孔，甚至無法完成連續壁。在雨季對正在施工中之連續壁工地造成很大的困擾。在高雄市近海邊或愛河旁之N10鬆砂地盤，連續壁施工前，若沒有在導溝內外循著基地四周先行緊密CCP止水樁固結地盤，則在連續壁孔壁挖掘時，海水漲退潮之動態水壓造成利用超泥漿或皂土液之連續壁挖掘孔旁之鬆砂坍孔，讓連續壁無法順利挖到底。在雨季，感潮地下水位升降1.2m，對連續壁長久發生滲漏水之建築物傷害性甚大，常使連續壁從滲漏處破損，造成基地外馬路、鄰房崩塌等重大災變。連續壁發生裂縫之原因1.整片單元間接縫：屬於垂直型裂縫。此為連續壁單元間端鈑污泥沒有完全清除乾淨，或地下
7、室開挖時連續壁側向位移過大產生。一般工地在地下開挖前，基地外單元接縫處，灌注23支CCP止水樁即可止住其漏水。2.整片單元橫向裂縫：地下室開挖至架設第二支撐，連續壁側向變位加大，擋土壁體外土壓力產生的彎矩，大都會大於連續壁配筋後之開裂彎矩，此時若向下開挖，水平支撐設定壓力不足，則擋土壁體整變形過大，連續壁整片單元之橫向裂縫更是明顯。3.單元內大斜向裂縫：此為本文連續壁C型混泥地盤所產生的大斜裂縫，其為兩支落差1m以上之特密管(Tremie pipes)灌注水中混凝土時，上方軟弱土壤掉落，包在連續壁混凝土中，如圖3所示。4.單元內不規則裂縫：與單元內大斜裂縫產生的原因相同，亦為連續壁體C型混泥地
8、盤，如圖3所示。5.單元內局部滲水：包泥、混泥、包土塊與混砂等連續壁A、B、C、D型工地，皆會有單元內局部滲水現象，如圖3所示。6.保護層不足主筋外露：此為連續壁在A、B、C、D包泥型地盤皆有之現象，如圖1至圖4所示。連續壁包泥漏水是否會造成壁體破洞，此端視包泥程度、範圍及基地外地下水壓力之大小與鋼筋生銹體積膨脹程度，鋼筋膨脹壓力至少一大氣壓(14.7 psi=1kg/cm2=0.098MPa)，其脹裂混凝土只是時間長短問題。尤其感潮地區地下水為海水，氯離子含量成份濃厚，除了混凝土中性化外，連續壁體內鋼筋銹蝕及膨脹更快。由以上可知連續壁裂縫發生破裂、滲漏泥水與掏空鄰地，是一個不能預期，隨機產生
9、的工程災變，宛如都市中一個不定時炸彈，隨時都有可能被引爆。連續壁破裂之災變時間與救災工作連續壁包泥或滲水破裂造成基地外大量泥水流入工地，並造成鄰近地盤沈陷與鄰房倒塌之時機可分為施工期、施工完工時與施工完成使用時等三個時期，而隨地下建物的有無，而有不同的工程救災方法，在災變剛發生時之救災方法、程序，若研判錯誤，則災情會因為救災延誤而擴大甚廣，影響地盤塌陷、鄰房沈陷傾倒及拉斷都市維生管線(Life cycles)之範圍則難以估計。施工中工地連續壁破裂與搶救工作1.搶救方法一：擋土壁體已完成，在地下室開挖中發生連續壁破裂之搶救方法，可在基地內灌水，平衡基地外水壓，塌陷坑洞回填混凝土、級配砂石，並在破
10、裂之連續壁體外，以CCP (Chemical Churning pile)攪拌樁灌注低壓水泥漿加水玻璃止漏。2.搶救方法二：正在挖掘中的連續壁造成鄰地塌陷之搶救方法，可在塌陷坑洞處回填土方，若未危及鄰房，則回填土方以挖土機壓實。3.搶救方法三：擋土壁破洞滲漏，若工地因地下室較寬大，無法在短期間灌水則以砂包及砂，用小型堆土機擠壓破洞處，基地外塌陷坑洞回填了低強度混礙土，然後以CCP機具採5kg/cm2低壓灌注水泥加水玻璃做止水灌漿，封閉滲漏處。止漏後，其外側再灌注一排200kg/cm2高壓CCP成型樁補強，下陷馬路則以5kg/cm2低壓水泥漿填充灌漿。4.搶救方法四：工地在連續壁包土塊滲水後，若
11、工地範圍不大，可以土方回填整個地下室，先將沈陷傾斜中的鄰房穩定下來，再依搶救方法三處理。完工後工地連續壁破裂之搶救工作1.搶救方法一：將地下室灌水及基地外CCP低壓止水灌漿，等基地內水位與基地外地下水位平衡時，即可穩定地盤，但因止水灌漿是否已止住地下室連續壁破洞？則因無法下去泥水中觀察，故止水灌漿一般會持續灌到了第二或第三天。地下室灌水之工地，其後續處理為在包泥破裂單元外50cm100cm灌注1至2排CCP高壓(200kg/cm2)成型樁，其範圍涵蓋破裂單元左右各一單元，灌注深度與連續壁同深，可避免包泥單元下部亦包泥滲漏，然後在高壓成型樁與包泥連續壁單元間，再全面進行CCP低壓止水灌漿，3天後
12、，地下室內先行抽降水位23m，停約半天，視地下室內水位若無回昇，則可繼續再施工。2.搶救方法二：已完工之地下室內連續壁破裂，在連續壁破洞處以大量砂包壓住，基地外以低壓(5kg/cm2)灌注水泥加水玻璃大約比例為1:1(不加水)控制漿液凝固時間約18秒，等室內砂包間有膠凝液體出現時，再控制漿液凝固時間為9秒鐘去止漏，如圖5、6，即為2001年8月8日高雄市中庸街51巷使用11年之A大樓連續壁破裂，造成巷道嚴重塌陷之救災方法。其對應之災變與救災過程如照片1、2、3、4所示。 照片1A大樓地下三層GL-10.5m連續壁裂縫1cm120cm，湧入大量泥水，埋入三輛汽車(2001.8.8) 照片2A大樓
13、連續壁破洞後，泥水湧入大樓造成中庸街51巷塌陷2m深，寬6m長約20m之大洞，照片右方厚50cm寬2m之機車平台，使連續壁封洞止水灌漿之困難(2001.8.8) 照片3A大樓外連續壁裂縫處CCP止水灌漿機(2001.8.9) 照片4A大樓地下室連續壁裂縫旁堆置約2800袋砂包及CCP止漏灌漿情形(2001.8.9)連續壁包泥處理地下室開挖期間，若無超音波提供包泥警告，在開挖地下室時若發現連續壁包泥滲漏，其緊急處理的方法如下：1.先在壁體包泥位置塞麻布袋，然後以尖銳的矢板(尖木棒)以打擊方式斜向插穿麻布袋固定在包泥區，令包泥區壁體外之水流出，但不允許土壤漏出。2.以整包水泥填放在包泥區麻布袋外側
14、，再以尖銳的矢板插穿水泥包，利用水泥包吸水凝固變硬之功效(增加有效應力)止水與擋土，然後基地內包泥單元旁回填大量土方(約35m3)，此動作必須在30分鐘內快速完成，同時在基地外距離包泥單元外12m處，將包泥區上下之透水層以點井抽水，先解除攻入基地內之水壓。然後在基地外包泥區下方之透水層再以低壓灌注止水漿止水，然後基地外離包泥連續壁外50cm100cm處，再製作一排緊密排列高壓之CCP成型樁。在灌注低壓止水漿前，視基地內回壓土方有否水流滲出，若無，則基地外可不用抽水，直接灌注低壓止水漿及高壓成型樁。但因早期連續壁皆為臨時擋土壁體，地下室外牆另外澆注，故連續壁包泥對工程品質影響不大。但目前建築界因
15、都市地價高昂，故連續壁常被設計為永久結構物，即地下室外牆，連續壁包泥利用此種方式處理後，該單元內側應以植筋方式，再製作一補強之永久性結構承重牆，以轉移大樓載重。而謝旭昇、王崑瑞(1997)5所提擋土壁滲漏水之處理方式，亦可為連續壁包泥之善後處理提供好的建議。潛盾進出連續壁之鏡面防災方法擋土開挖攻進基地內的為土壓力及水壓力，土壓力可以擋土壁及基地加勁的工法(如土釘、微型樁、CCP等高壓成型樁構成穩定樁、阻絕樁等)，但基地外之水壓，則直接抽水解壓為最好。如潛盾進出連續壁的鏡面止水灌漿，在潛盾施作時連續壁發生變位，鏡面外之止水灌漿區並無法與連續壁同步變位，甚至灌漿材料之流失或老化，會使其止水效果失敗
16、，因而常使潛盾之工作井湧水湧砂，造成基地外地盤及鄰房下陷、傾斜等災變。若能在潛盾工作井外之止水灌漿區周圍之透水層(通過200號篩少於25%，砂含量為75%之SMS)與滲水層(通過200篩為25%50%，砂含量為50%75%之SMM)之水壓，直接以深井或點井抽水解壓，則雖然止水灌漿失敗，但基地外之水壓因被解掉，而不會夾帶泥砂湧進基地內。但礙於部份地方政府下水道工程處之局部法令規定，不准在基地外抽水，此時可先在基地外止水灌漿區上下水層預留抽水井，暫時不抽水，若基地內已有滲水現象，則在救災觀點下，可將基地外之水壓直接抽解，如此則不會發生湧砂湧水之大災變。而在基地外抽水最怕引起地盤及鄰房沈陷；故在施工前，可計算基地外抽水，引起之水位下降
