中華民國九十八年四月二十五日

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電阻率影像側向探測應用於未知橋墩基礎調查

胡志昕 新中光物理探測股份有限公司 總經理

    陳銘鴻 國立中央大學橋梁工程研究中心 執行秘書 

由於以往對於橋梁圖資的管理並沒有完善的作業模式，導致現有許多老舊橋梁的原始設計資料都已經找不到，但是在無法釐清橋梁基礎的真實型式與尺寸的情況下，往往在研判時只能藉由工程師的經驗來做揣測與研判，在這種概略推估的條件下對於橋梁耐震與耐洪評估的課題便存在分析上的盲點。因此，有必要藉由非破壞檢測的方法來詳細調查實際的基礎尺寸，而地電阻影像法便是其中一個實務上可行的調查方式。

二維電阻率影像剖面探測(Electrical Resistivity Image, ERI)近年來被廣泛應用於各項工址調查，如斷層、地下水、坑洞、崩塌地、掩埋物…等，有不錯的探查成果，主要係利用不同的地層材料有不同電阻率的特性。地層的電阻率與地層組成礦物、顆粒度大小、組態以及地層之含水量及水的鹽度有關，因此可用地層的電阻率來研判地層的岩性、含水量及含鹽度，或探測地層內的異常構造，如圖1施測示意及成果剖面。

本方法係利用橋梁基礎與地層材料間電阻率差異的特性來調查未知橋墩基礎形貌。圖2為示範案例中兩條二維電阻率影像探測測線配置與探測成果，分別為平行車行(測線A)與垂直車行方向(測線B)。圖中藍色低電阻率部份為橋墩基礎鋼筋混凝土反應，因為鋼筋為金屬材料所以導電性比週遭的材料來的高，相對的其電阻反應就顯得比較低，因此在圖2中的表現上呈現藍色的低電阻率的現象；紅色高電阻率部份為河床材料，在本案例中依現場的地質條件研判應該屬於礫石地層。由此一示範案例的成果顯示，由平行車行方向的測線(測線A)偵測出橋墩基礎的直徑約2公尺、深度約6公尺，而另外由垂直車行方向測線(測線B)並無法一一解析岀個別獨立的橋墩基礎構造，但下方呈現岀連續性的基礎結構，可以看出該橋墩基礎為連續基礎，深度約為6公尺。

為更進一步了解可能的橋梁基礎形貌，除了上述現地探查試驗外，也對可能的幾種橋梁基礎型式進行二維電阻率成像數值模擬，分別標示如圖3之A、B及C。比較圖2與圖3的成果，其中以模型C與現地實作成果最接近，據此研判此未知橋墩基礎在平行車行方向各自獨立，而在垂直車行方向各橋墩基礎相連結，基礎深度約6公尺。

經實作試驗與數值模擬相互驗證，可以確信此二維電阻率影像側向探測(Side Scanning)能力可作為橋梁基礎深度的調查方法。但在施測時各種參數(如電極棒間距、排列方式、掃描深度、與橋台距離…等)仍需要依賴有經驗的檢測人員加以審慎選擇，才不會出現誤判的情事。另外須注意橋梁基礎附近的保護設施如消波塊、蛇籠、護床設施等含鐵磁性物質較多的材料會干擾電阻率影像探測與判識，遇到此類的調查環境時，可能會有必要再藉助更多的轉助調查方法來得到可靠的檢測結果。

                 圖1二維電阻率影像剖面探測示意圖                             圖2 二維電阻率影像探測測線配置與探測成果

圖3橋梁基礎電阻率模型與電阻率剖面