深開挖經驗分享

程鏡羽  技師

隨著近年施工方法與技術的進步，建築案的開挖深度，相較於過去已不可同日而語，本篇以筆者親身經驗，與各位先進分享深開挖施工遭遇的問題與解決方案。

本建築案為地下8層、地上32層之SRC建築物，面積約1844平方公尺，開挖深度至GL-28.8m。基地四周擋土壁採用厚度1.2m、深53~58m連續壁。因鄰近捷運板南線，連續壁與軌道環片淨距最小為10.67m，在施作連續壁時，於基地內同時構築數十道扶壁與壁樁，厚1.5m、深58m，加強連續壁內支撐力量。

為避免開挖中因地層受壓水之影響，而產生砂湧、管湧、上舉等現象，對鄰近之捷運地下隧道造成影響，本案進而採用封層止水計畫、臨時抽排水計畫。另外於車道挑空區，增加水平向車道梁支撐連續壁，防止壁體過度變形。以下分別介紹這三個計畫:

一、封層止水計畫

開挖前以二重管雙環塞灌漿工法施作封層止水，灌注懸濁型與溶液型漿液固結土層，以降低原土壤之透水係數K。另於隧道側追加保護灌漿，待開挖中監測狀況，檢討後續相關行動。此計畫分三次灌漿:第一次為鑽孔拔除套管前灌入封堵材以固定外管，第二次為CB漿填充地下空洞、軟弱部、水路等大間隙，第三次為MK漿填充較小空隙。各材料表列比較如下:

二重管雙環塞灌漿工法，特點有較為均勻的於計畫範圍灌注灌漿材料、可沿灌注外管上下選擇任意灌注位置、並能於同一位置灌注不同種類材料。

本案改良土層厚達3m，為於GL-32~-35m。連續壁周邊採1*1m配置；中間採1.5*1.5m配置，總計763注入孔。鑽孔工期44日，CB漿灌漿工期20日，MK漿灌漿工期29日，總工期100日。改良目標K<5*10^-5cm/sec，全區最高為2.54*10^-5cm/sec，平均5.5*10^-6cm/sec，改良效果甚佳。

圖1  第九挖(GL-28.8m)現場土質情況， 地表無受壓水冒出，地改品質良好。		圖2  封層止水現況

 二、臨時抽排水計畫

為確保開挖時施工安全，本案於開挖區內設置9口祛水井與10口解壓井進行降水，排除進入工區內之地下水，降低開挖面下方之地下水壓，防止開挖時產生上舉破壞。

本案基地簡化地層參數表如下：

開挖前地下水位位於GL-6m，祛水井進行景美礫石層(GL-55.1m以下)祛水，將基地外原地下水位降至GL-11.94m以下，減少內外水壓差。

依據上表顯示第八階段開挖需將礫石層水位解壓至GL-6.43m以下，第九階段開挖需將礫石層水位解壓至GL-10.76m以下，則上舉FS皆>1.2，避免基礎底板上舉破壞。

解壓井使基地內開挖面下松山層受壓水層解壓，防止基地內黏土層上舉破壞。上舉破壞界面深度(GL-32m)，各開挖深度檢核如下:

表中建議第五階段開挖，需開始將松山層受壓水層抽降，降低至GL-8.79m以下。

為了使開挖順利，增加10口抽水井，於每層開挖時，降低開挖面下的水壓至開挖面下1m。

祛水井開挖到撤場工期約103日，解壓井工期約40日，同時段亦有封底止水計畫。地改加上前置鑿井，總共約花了六個月時程，花費近七千多萬。

圖3  第九挖現況，開挖過程無上舉情形發生。圖中低漥處有水漥為開挖面水，利用抽水井促進開挖施工性。

三、車道挑空區水平向支撐梁

本案車道為弧形設計，緊鄰連續壁。車道與連續壁之間的挑空區高達22.7m，再加上該段連續壁靠近捷運板南線隧道，施工方建議應新增連結連續壁與車道梁的正交梁，傳遞壁體受力，減少連續壁變位，進而排除對捷運站體與隧道的危害。經檢討，各樓層新增三支正交梁(50*50)，上下層主筋各5#8。

圖4  正交梁鋼筋綁紮現況		圖5  正交梁現場施作現況

本案採逆打工法，待澆置完當樓層樓板後再順打車道，施工上設計兩支假梁加勁，連接鋼柱與連續壁，預防開挖面與上一層樓板挑高過大。假梁經檢核配筋上層11-D25，下層6-D25，斷面80*45。

圖6  支撐假梁現場組模情況		圖7  支撐假梁拆模後，構築車道板時的現況
圖8  支撐假梁施作情形

施工同時委託監控廠商，進行捷運隧道自動化監測，每兩小時更新數值。管理值與開挖中觀測最大值整理如下表:

監測結果顯示，隧道水平垂直收斂值、位移量、建物沉陷量與傾斜量，皆小於警戒值，可見上述各配套措施實行品質甚佳，無造成鄰房甚至捷運站體損害之虞。

本案為新北市建築案開挖深度最深、且相鄰捷運隧道之特殊基地。筆者有幸能參與施工過程，將書本所學與現地經驗整合。為使相關經驗能互相交流，以達拋磚引玉之效，筆者將現場經驗整理與各先進分享，盼能與各先進共同為施工技術共盡一份心力。