限高型連續壁工法介紹

林建志  技師

壹、     前言

地下連續壁工法(slurry wall)，源於歐洲，從1920年德國Augst Wolfholz理論啟蒙，至1951年義大利發展成具體實用工法為止，歷經三十載，1954年後陸續推廣到歐洲各國，如：南美洲(1956)、加拿大(1957)、日本(1959)、美國(1962)…，台灣則在1971年，始由榮工處引進日本技術，運用於榮華大樓地下室工程，開創工法新頁，嗣後，各專業廠商陸續導入其它挖掘機種，使連續壁成為深開挖擋土結構主流，將國內開挖技術推向嶄新境界。

施工方式，採油壓式長臂掘削機作為開挖機具，開挖壁面以高分子聚合穩定液，包裹附著土體，施工時依核定單元分割圖進行開挖，依序吊放鋼筋籠、澆置混凝土、超音波檢測；本文以高雄左營鐵路地下化工程(中華陸橋下)為例，介紹限高型連續壁工法。

貳、     限高型連續壁施工法

本工程(左營鐵路地下化)新庄子路至中華一路段，其中中華陸橋，因跨越連續壁主體，橋下高度限制為6.5m，連續壁構築須採限高型工法施作，基地現況及降挖規劃如圖1~圖2、施工數量如表1所示。

表1  限高型連續壁施工數量表

備註：限高段掘削深度達50m，依地質鑽探報告，土層以粉土質砂為主。

一、工法解析

（一）一般連續壁單元分割長度及型式配置，須考量下列條件：

   1.開挖機械經濟開挖刀數；

   2.穩定液調製儲存設備、廢土運棄暫存場地之容量；

   3.接頭型式；

   4.單元鋼筋籠吊放機械能量；

   5.轉角刀法；

   6.開挖時壁體之穩定性；

   7.經濟的特密管數量；

   8.現有地下及地上障礙物；

   9.地層狀況及挖掘深度；

(二)限高段連續壁除考量上述要件外，需再加列「切削機具刀幅、穩定液/沉澱池容量、鋼筋籠吊放機械能量」以兼具安全性與經濟效益；本工程限高段採公單元及母單元兩種接頭組合方式，每單元掘削刀法以2.4m/一刀(母單元)及4.2m/一刀(公單元)為分割原則，如圖3所示。

二、施工機具

本工程限高段，使用施工機具為BLK-a(如表2)，各部尺寸配合現況調整項目包括，桁架長度、吊車後端配重修正、油管輪軸修正、吊索輪軸修正、電力系統重置等。

三、假設工程施作

(一)工區降挖及構築斜坡便道供機具進出。

(二)導溝施工：作業注意事項及步驟如下述(圖4)。

1.導溝開挖時，按圖說尺寸及位置進行放樣，並用木樁將槽溝中線及導牆標高標示清楚，方可挖掘。

2.導溝最少深度，需達到回填土層以下，導牆外緣回填時，須以良好級配料回填，並壓實至壓實度70%以上。

3.開挖區外側導牆，宜較開挖區內側之導牆高出5~10cm，以防止污水溢出而污染鄰址。

4.導溝面間的距離，需較連續壁厚度大，其超出範圍須在5cm內。

5.連續壁放樣時，須預留壁體施築、及開挖過程可能產生之最大側向位移量，避免侵入主體結構淨空。

   (三)本案因施工難度高、時程冗長、且重型機具緊鄰抓掘槽溝，為減少壁體坍孔，現場於導溝內外側施作地盤改良(JSG樁徑50cm)，俾利工程順遂。

   (四) 穩定液管理

1.採SUPER 300藥劑，作為連續壁挖掘時穩定液之主要材料，成分為聚丙烯胺(Polyacrylamide)，為丙烯酸及丙烯胺，經過聚合作用所形成；SUPER 300藥劑，攜帶強陰電荷離子之分子鍵，可穿透土壤粒子表層陰離子層，與核心部分之陽離子吸附結合，包裹附著於土體，並利用槽溝水頭壓力，使穩定液向外側滲透至土壤內部，形成堅韌膠結膜，挖掘壁面隨即受到保護，防止崩落或坍塌。

2. 施工時現場須備有黏滯性測定儀(Funnel Viscosimeter)、比重器(Mud Balance)、過濾壓試器(Filter Press Tester)、pH值顯示儀、200號篩、1,000C.C量筒、深水取樣器等試驗設備。

3.管理基準：黏滯度=32~45秒，比重=1.02~1.15，含砂量=1%~3%，PH值=8.5~11.7。穩定液高程，採浮球控制自動補水(灌入溝槽內六小時後，其液面下降應保持在20cm以內；若大於20cm，需再調整穩定液濃度)。

4.穩定液必須用清潔水調配，水中不得含有油質、酸鹼物、有機物或其他雜質；穩定液拌合放置於1,000C.C量筒內10小時後，水之分離度應保持在5%以內。

   (五)用電管理

1.掘削機之安全用電量為160kw，各項供電設備如表3。

表3  限高連續壁各項供電設備一覽表

四、開挖作業

   (一)前置準備

     1.挖掘前先完成假設工程、材料檢驗、施工水電申裝、鋼筋綁紮。

     2.導溝牆放樣(含標示高程及鋼筋頂部位置)。

     3.安裝穩定液調製設備。

     4.機具進場安裝、試機、校正及定位。

(二)挖掘

1.開始挖掘的同時應注入穩定液，穩定液之高度，以能確保槽溝不致崩坍為原則，穩定液面需高出地下水位1m以上，直至混凝土澆置完成。開挖中若發現穩定液突然消失潛入地下，立即採取應變措施(如土砂回填)，以防止災害發生。

2.連續壁槽溝之挖掘，不可造成地表土壤移動、危及鄰近建物或火車軌道，挖掘時須使地面振動減至最低，且監測值如超過原設計預期值，現場須即採取必要應變保護措施。

 3.作業期間現場須備妥測定儀，以檢測槽溝壁之開挖情況。

   (三)沉泥清除

     1.施工中沉泥來源，在於抓斗掘削過程中因上下攪動，懸浮細料與穩定液混合，致雜質懸浮於溝槽中。

     2.單元接頭，因鄰接單元開挖懸置時間過久而附著沉泥，須妥善清除，避免影響施工品質(漏水)。

     3.單元挖掘過程中，採高分子聚合物(穩定液)，讓沉泥快速沉澱膠結，需反覆不斷清除沉泥至乾淨為止。

   (四)深度控制

     1.於抓斗上移動之油壓軟管做標記，作為開挖深度參考。

     2.屆開挖至設計深度時，採水尺量測深度，避免超挖。

     3.採超音波檢測，自動記錄深度(紙本簽名併入自檢表提送甲方備查)。

   (五)許可差

  採超音波檢測，操作方法係由導溝，將探測子往下測定鑽掘孔壁精度，單元垂直度許可差需<1/300。

五、鋼筋籠吊放

1.本工程連續壁深度為36~50m，降挖後，鋼筋籠實際長度33.5~47.5m，由於施工高度限制，限高鋼筋籠採機械式續接器續接，分為8節7搭~13節12搭施作，每節鋼筋籠主筋3.8米，採60cm交錯配置，每節總長度4.4m。(接合方式及長度，滿足核定圖說需求) 。

2.鋼筋籠製作場，應架設平台，以求鋼筋籠平整，平台高度須配合現場計測儀器安裝需求。

3.鋼筋籠製造必須準確堅固，確保吊起時不會變形，鋼筋每處連接點必須搭接，鋼筋籠兩側鋼鈑與止水鋼片銲接必須滿銲。

4.鋼筋籠製作完成後，兩側包裹之帆布須確實包紮穩當，避免混凝土澆灌時漏漿。

5.鋼筋籠吊放前，現場檢定槽溝壁沉澱情形、及探取距槽溝底部20cm至50cm深度，穩定液樣品之檢定含砂量。

6.鋼筋籠吊放，採自重緩緩放入槽溝壁，若有無法完全放入情形，應重新吊起，重新挖掘清理槽底沉澱物及砂土等廢料後，再行吊放，不可將鋼筋籠切割或壓下。

7.現場鋼筋籠吊裝用吊環，材質選用可銲性材料，以避免發生脆裂失敗。

六、混凝土澆置

  1.混凝土澆置前，須將槽溝內的沉澱物、塌落砂土等雜物，處理清潔，避免影響混凝土強度，導致連續壁失敗；灌注混凝土應盡速於鋼筋籠吊放後為之，若超過1小時以上，仍未澆築混凝土，須將吊放之鋼筋籠取出，清除附於鋼筋上之淤泥及皂土。

  2.特密管須保持清潔、不漏水、直徑大於20cm，足以使混凝土保持自由落下；特密管需延伸至槽溝底部，同時在第一次澆灌時放入皮圍(Plunger)，再灌入混凝土，以確保特密管內穩定液完全擠出。澆置過程特密管底部，需埋入混凝土中至少1.5m，抽動時不得碰觸槽溝壁，以免砂土崩落與混凝土混和澆灌，影響連續壁品質。

3.若使用兩個以上之特密管澆置，管內混凝土面，均應保持同等高度，即每車次混凝土平均澆置於各特密管內；連續壁混凝土澆置時，至少需澆築至設計高度以上50~90cm為原則，此多出含有泥漿之劣質混凝土，須待硬化後予以打除。

4.每片連續壁單元，從鑽挖、鋼筋籠吊放至混凝土澆置完成為止，須連續施工，過程中如有待料或中斷(不可超過30分鐘)，應控制好穩定液品質及水頭高程，每隔1小時，以測定儀檢測開挖壁體、量測鄰近建物及軌道變位情形，確保施工安全。

5.施工時須保有作業紀錄，內容包括槽溝挖掘紀錄表、壁體垂直度檢測紀錄、混凝土澆置日期時間及數量、地下水位高程、混凝土強度試驗紀錄、各種障礙或故障發生經過，詳實記載。

  參、結論

工程施工時，機具操作所產生之噪音、振動，常造成附近居民不便，本案監造單位及主辦機關，主動結合承包商，設置民意反映聯繫單一窗口，定期對民眾關心之工程內容，建立暢通溝通連繫管道，敦親睦鄰，使工程順利推展，藉本文給辛苦的監造單位與主辦機關，讚美喝采。