透地雷達在建築物耐震能力評估與補強上的應用

黃富郎1 蔡道賜2 張渝江3

1三合技術工程有限公司經理

2三合技術工程有限公司總經理

3教育部耐震能力評估補強專家審查委員土木技師

前言

台灣地處環太平洋地震帶，地震頻傳。自1999年921大地震以來，鋼筋混凝土建築物之耐震能力評估與補強一直是執政者作為保障人民生命財產的重要施政項目之一。土木結構技師投入此項工作者眾，其工作具高度技術性與複雜性，自921以來已完成泰半公有建築物之耐震能力評估與補強，但因2008年發生金融風暴與政府發放消費券擴大內需，進而更詳盡著手進行地方政府管轄之國中小校舍之耐震能力評估與補強，而中部在921前為所不知之強震區，為此次擴大內需振興經濟之國中小校舍耐震能力評估補強方案之主要標的。

現行作法與困境

進行耐震能力評估與補強保障為學子之安全極為重要，自1999年以來耐震能力評估之方法經過幾次遞嬗。先以強度韌性法為主，至國家地震中心發展出可受公評與驗證之非線性側推方法後，以其側推非線性容量震譜法為主。因1999年以來早期耐震能力之評估與補強較著重在上部結構之行為分析與設計，至近期對上部結構之了解益深，進而探討基礎之行為與補強。但中小學校舍時有近甲子之校舍，其圖說早已亡軼不可考，就其基礎型態為具地梁獨立基腳，或僅獨立基腳，或板或筏基，在無圖說之狀況下皆莫衷一是。

近年教育部於擴大內需方案下之中小學校舍之耐震能力補強設計委以國家地震中心管理與審查，而國震中心人力自然不足以處理諸多之審查案，進而專家學者投入審查。即便審查者學有專精，但因審查具程序規範尚無實體規則，故審查常見不同之審查者有不同堅持，而基礎型態為何常為爭點之一。

因無圖說，若耐震能力評估與設計以評估設計者自我的想像或經驗臆測基礎型態，常為審查者所挑戰之點。而眼見為憑常是最直接之論點，故要求開挖基礎以查驗其基礎型態時有所聞。但開挖涉及學子安全與後續維護之困難，同時開挖費用於合約之外，若審查者或校方不支付此一費用，而堅持此一作法常發生困境。本文介紹透地雷達應用於建築物結構基礎型態調查，探討之非破壞檢測作法供參酌。

透地雷達之原理與應用

  透地雷達因施測時不會破壞受測物體本身及其周遭物體，故為一非破壞檢測方法，藉由分析接收到雷達波到達時間之差異、震幅衰減情形、相位差異變化可描繪出結構體本身、結構體與外部介質之接觸狀態用以判斷基礎結構型態、基礎內部鋼筋排列、基礎下方有無淘空情形及掏空情形改善狀態評估，應用於建築結構體檢測具有施測快速、成果準確等優點，近年來由於儀器及電腦設備不斷地更新進步，使得探測技術日益精進，探測成果呈現也由傳統之2維剖面針對特殊需求轉換成3維剖面，於3維剖面上更能清楚地顯現出結構物基礎之型態，更提高探測之可信度。

案例呈現

 透地雷達應用於建築物結構及其周遭境之探討，主要可歸納成以下幾個部分：

(一)結構物內部鋼筋之排列狀態，於檢測物體地下樓板內部鋼筋排列非常整齊，鋼筋間隔約為30公分。

(二)結構物基礎底下狀態檢測，檢測結構物基礎下方有無掏空或空隙之情形發生，於本案例中可清楚發現基礎版下方存在強烈之反射訊號，研判樓板底下應有空隙存在，測線上可發現數處空隙發達區及較為疏鬆之位置，於測線上0.3〜1.3、1.5〜2.6、4.4〜5.4與5.8〜6.0公尺等處，透地雷達影像訊號顯示具有強烈反射且訊號有不連續之情形，研判於上述區域地板底下為空隙發達之區域，測線位置約2.3與6公尺處為地樑之位置，地樑底下研判為空隙發達區域，另於測線底下約1.7公尺之深度顯示出地層較為疏鬆之現象。