建物傾斜扶正實例簡介

傾斜度大於1/50 非拆不可?!

李 特、張長海 技師

一、前言

 日月營造於台北縣三重市中正南路興建地上十二樓,地下二層之集合住宅「中正百分百」。88年4月26日,工程施工開挖至第三層支撐位置時,發現連續壁體有滲水現象,施工單位立即進行補強作業。後來第四層開挖時壁體有漏水現象,基於安全性之考量,施工單位立即於周邊鄰房施作低壓灌漿,避免災害擴大。

 在灌漿作業中,因東北側連續壁距地表下約5m處有包泥之現象,造成包泥處破孔,使得大量地下水及土砂湧出,導致中正南路143巷某5樓房屋(以下簡稱本建築物),因地基土壤被掏空而沉陷,房屋向東傾斜,傾斜角約1/46;向南傾斜,傾斜角約1/42。

 該棟五樓公寓(共20戶)為完工不及二年之新屋,地基為80公分厚之聯合筏式基礎,上下層各有雙向鋼筋#5@12㎝,且柱無裂紋,樑亦幾乎無裂紋(小於0.05㎜),二樓以上門窗無變型(開啟後,可自動開關),僅一樓騎樓地因加建時為磚砌混凝土而嚴重變型拱裂。

 依據台北市政府工務局審定之台北市建築物工程施工損害鄰房鑑定手冊,工程性之補償中對房屋重建之定義之一房屋傾斜超過1/50,應以房屋重建造價補償。因此本棟建築物理應全額賠償,難逃拆除重建之命運。然而本案在承造人、受損戶、土木技師公會、縣府四方適切的溝通協調下,走出另一條康莊大道。

二、災變後續之處理

1.災變發生後,台北縣政府工務局會同專業(土木、建築)技師公會採取多項緊急應變措施(詳見技師報131期)。

(1)三重市公所於88年4月28日公告,本棟建築物因有安全之虞在未經鑑定可安全居住前禁止進入居住。

(2)於工地開挖面立即做安全支撐系統之加勁補強,並對鄰房採取低壓灌漿。

(3)加強安全監測立即進行密集觀測,以便得知本棟建築物是否漸趨穩定。

(4)以上緊急搶救措施及受損害鄰房補強及修繕工作由起承造人委託專業技師公會鑑定,並限一週內提出改善方案。

2.土木技師公會扶正案之擬訂

 (1)該棟新近完工之建築物,在樑、柱及樓版泰半無損害之情況下,拆除重建不是最佳途徑。

 (2)承造人救災及善後工作配合意願非常高,對於受損戶搬遷費、房租補貼均以合理優惠條件解決。

 (3)受損戶為能解決公共安全疑慮,亦完全信任技師公會第三者公正之建議及縣政府公權力之介入。

 (4)本棟建築物結構體並未明顯受損,且有足夠作業空間情況下,應可採取房屋扶正法加以補救。

 (5)日月營造為了安全考量,於「中正百分百」工地與鄰房間加作15㎝厚R.C.複牆。

三、建築物扶正工法之比較

 建築物傾斜扶正之工法選擇須考量結構型式、結構現況、地層狀況、基礎型式、施工性及是否可能造成結構體二次傷害,並考量建物之長期穩定性等因素。

 一般扶正之工法有壓力灌漿工法、洗土工法、加載工法、側撐工法、千斤頂頂昇工法及托底工法等,本案根據實際狀況,就各工法之特性、優缺點加以比較如下:

1.壓力灌漿工法

工法說明:利用低壓或中壓灌漿方式將地盤強化並使其體積膨脹以達到扶正之目的。

優點:可同時對地盤進行整體改良,有助於土壤長期穩定性。

缺點:灌漿壓力大,地盤變形量無形有效且準確控制。易因控制不當造成結構物及鄰近建物與設施之傷害。

適用性:可作為本案第2替代方案。

2.洗土工法

工法說明:於建物沉陷較小之一側將基礎下方之部份土壤以水洗方式移除,促使建物之沉陷量,以達到扶正之目的。

優點:較不受施工空間限制,可於建物內部或外部施作。

缺點:建物基礎下陷量無法準確控制須分階段施工。砂層土壤須考量對鄰房之影響。

適用性:本工程不建議適用。

3.加載工法

工法說明:於建物沉陷較小之一側利用加載方式增加沉陷量,以達到扶正之目的。

優點:作業簡單

缺點:砂層土壤較難以加載達大量沉陷之目的。建物基礎沉陷量無法準確控制。

適用性:本工程不適用。

4.側撐工法

工法說明:利用架設側向斜撐方式施加預力促使結構體扶正,基礎下方則以地盤改良。

優點:施工容易。

缺點:結構體需檢討是否能承受側向載重。可能造成結構體損壞。

適用性:本工程不適用。

5.千斤頂頂昇工法

工法說明:將建物上部結構體切斷,並架設臨時支援,以千斤頂將上部結構頂昇至預定位置後,再進行牆柱結構續接補強。

優點:精度高,扶正量可精密控制,不易造成結構體二次傷害。

缺點:部份結構體須敲除以及作業過程應進行嚴格控制,6F以上建物載重過大,較不適宜。

適用性:可作為本案第1替代方案。

6.托底工法

工法說明:於建築物基礎下方增加支承,防止地盤沉陷繼續發生,並利用千斤頂同步施壓,而逐步改善建物傾斜狀況。

優點:精度高,扶正量可精密控制,不易造成二次傷害。

缺點:受施工空間限制,技術性高,須進行嚴格施工控制,也須分多階段逐次施工。

適用性:本案採用此方案。

四、本案採用之托底工法

1.工法說明

 (1)採用微型樁及反力版作為千斤頂之反力設施,於該設施上方架設千斤頂形成一組反力系統。

 (2)將此反力系統配置於邊柱及中間柱之下方,利用千斤頂頂昇之效應,逐一將基礎底版頂昇至符合法規之高程。

 (3)最後利用混凝土及砂漿灌注之方式將基礎下方作業坑填滿,以確保基礎之穩定。

2.施工四大階段

 本建築物傾斜改善工程採用托底工法頂昇,共計四個階段。

 第一階段:微型樁施工。

 第二階段:反力版系統構築。

 第三階段:扶正頂昇作業。

 第四階段:管線修復與工程復舊。

3.施工八大步驟

(1)高程測量與規劃

 扶正前應先瞭解本棟建物之沉陷、傾斜情況,於基礎底版上方詳細量測所有柱底之高程,並規劃各柱之扶正高程及反力系統之配置。

 扶正中之監測,可隨時調整施工,以避免或減輕施工過程中可能產生的負面影響。

 扶正後之監測,可得知成效及長期之穩定性。

(2)微型樁構築

 本案採φ100㎜之微型樁,先將樁位放樣再於樓底版穿梁鑽孔及安裝鋼管,於鋼管內外灌注1:1之水泥砂漿。

 微型樁配置於基礎之下方,能提供足夠之反力作為千斤頂之反力設施。本樁亦可提供扶正後基礎之支承使用,以增加基礎之承載力。

(3)工作坑挖掘、臨時安全措施及地下水控制作業

 於工作坑施作前先行架設安全圍籬,並於外圍工作坑處打設鋼軌以確保工作坑之安全。

 再行架設臨時安全支撐,採用H300×300×10×15之型鋼作為支援材,圍令架設於一樓之邊柱上。底部以一支1.5M長之型鋼作為反力,並採用膨脹螺栓錨錠於鄰房之B1樓版上。本支撐架於工作坑開挖前架設,於頂昇作業前拆除。

 工作坑依規劃之順序,採分區構築方式逐一構築。開挖深度約1.4∼2.0m,地下水位控制在地表面下2.0∼2.5m。

(4)反力版構築及反力系統架設

 本步驟配合工作坑之開挖,依規劃之順序及位置,分別挖掘工作坑及構築反力版。

 先將微型樁自反力版底起20㎝以上部份予以截除並將預留20㎝微型樁的鋼管外圍水泥砂漿敲除。

 完成上述之步驟即可組立模板並綁紮鋼筋,將錨定筋焊接於鋼管外圍。

 待鋼筋組立完成,澆置混凝土並架設千斤頂以成為一組反力系統。

(5)實施頂昇作業

 依據計畫程序逐一將基礎頂昇至設計高程。頂昇作業結束後,利用磚塊墊高以置換千斤頂。

(6)建物地下管線修護

 工作坑於回填前先進行調查建物之地下管線及檢修化糞池,並予於修護。

(7)工作坑回填作業

 本作業採混凝土及砂漿灌注之方式回填。

(8)地坪復舊

 本作業於工作坑頂敲除之地坪進行復舊。工作坑以140㎏/㎝2之混凝土回填澆置,基礎版敲除部份採植筋之方式接續,並以210㎏/㎝2之混凝土回填。

五、頂昇作業之施工步驟

1.頂昇前高程與傾斜率測量

 量測各控制點之高程與建築物之傾斜率,以作為頂昇參考用。

2.頂昇前之檢查

 檢查項目如下:

 (1)千斤頂之擺設與位置是否鬆動與正確。

 (2)千斤頂周圍之基礎底版是否有龜裂。

 (3)千斤頂是否可正常使用,活塞處是否會漏油。

 (4)圓木支撐柱是否鬆脫。

3.確認各千斤頂之計劃頂昇高程

 依各控制點之頂昇高程,確認各區塊頂昇操作手每次哨音所應執行之千斤頂加壓次數。

4.小段頂昇

 頂昇操作手依頂昇控制者之哨音,每次哨音執行一小段頂昇(約2∼5次千斤頂加壓)。頂昇控制者依建物頂昇之變化狀況逐次調整哨音次數。

5.千斤頂加墊與高程測量

 當千斤頂頂昇高程接近12∼12.5㎝時,隨即以木頭枕木暫時取代原有之千斤頂,待千斤頂下方架設木頭墊木後,即以原千斤頂支撐版基或地梁。當千斤頂加墊完畢後隨即測量各控制點,以作為下一大段頂昇之參考。

6.重複步驟3∼5之大段頂昇作業

 本階段即為大段頂昇作業,並重複作業至建物回復至正常使用許可範圍內。

7.檢核建物傾斜率

 確認建物之傾斜率符合法定要求。

8.千斤頂置換、化糞池復舊、管線修復

 於鄰近千斤頂處構築磚砌之基腳,待磚砌基腳強度達到足以替代千斤頂。本階段同時構築化糞池及施作管線修復。

9.工作坑復舊與混凝土回填灌漿

 千斤頂全部置換後,工作坑即依原規畫執行植筋與混凝土填充灌漿,使版基基礎均勻傳遞承載力於反力版上。

六、扶正計畫改善成果與後續作業

1.本棟建築物依扶正計畫達到建築法規之容許傾斜度(1/250)。

2.本案經日月營造委請四川大地技師事務所林四川技師進行扶正法評估、扶正計畫研擬及扶正施工監督、監測與技術顧問工作;扶正計畫並經台灣省土木技師公會審查;扶正過程中,公會並指派技師重點監督,終於於89年3月21日完成扶正作業。經扶正後,中正南路143巷8∼18號5樓房屋向東傾斜之傾斜角約1/577(原為1/46);向南傾斜之傾斜角約1/1153(原為1/42)。結構體自然完好,扶正成效良好。

3.扶正後繼續監測本棟建築物,確保基礎長期穩定性。

4.技師公會進行扶正後安全鑑定。

七、結語

 該棟建築物因局部基礎土壤流失掏空導致傾斜角過大,雖已達政府規定,可按公告國宅造價賠償;惟依據經濟學觀點,完工不及兩年之建築物,樑、柱、樓版、門窗皆泰半完好,如被拆除實屬可惜。而該棟建築物在承造者善盡誠意的責任擔當下;受損戶願理性的配合;土木技師公會具公信力專業的協助;以及政府公權力適當的介入,終於創造了四贏的結局,免除在拆除重建過程中鉅大人力、物力、時間之損失,為傾斜建物扶正留下完美的實例!