546】社論主筆:陳樹棟

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(第一版)新聞焦點(社論•週聞輯要)

社論

貫徹環保 工程專業必行之道

國際環保團體針對全球暖化現象一再提出警告,然而言者諄諄,聽者藐藐,大多數人仍然不以為意。直到近來,地球諸多反常現象不斷發生,終使大家不得不正視我們所共同生存的環境出現空前危機。一般民眾由於切身的感受,對於環保有了更深一層的體認。

自從工業革命以來,由於科技的發達,帶動社會快速發展,人類在生活、能源、運輸、交通、車輛上超限使用,使地球大氣層受到破壞,日益嚴重。專家估計再過二十年,石油能源短缺現象將更為嚴重,為未雨綢繆計,發展替代能源、利用再生能源、創造生態環境,成為21世紀環保概念之主軸及努力方向,也是貫徹環保政策必走之路。

從政策理念來說,厲行環保以維護優質的生活環境,絕對是正確的方向;然而環保政策的推動,則有賴公權力的強力介入,方能收立竿見影之效。當年限塑政策,由於相關業者反彈產生的阻力,使其推動不易,最後不是嚴重縮水,就是無疾而終,這種虎頭蛇尾的慘痛經驗,至今記憶猶新,值得警惕。

為了永續未來,是該思考如何調整我們日常生活方式的時候了;首先應以立法來嚴格要求國民徹底改變不良的生活習性。譬如說,對一般社會大眾習以為常的亂丟煙蒂、亂吐檳榔、亂拋塑膠瓶罐等壞習慣,尤其是塑膠類包裝紙、袋及容器,長期以來,一直未被列為回收項目,數量驚人,佔台灣垃圾量相當大的百分比例,若人人能隨手節約回收使用,即可減少對地球的傷害。以台北市為例,自從實施垃圾費隨袋徵收及廚餘回收後,由於廣為宣傳並落實執行,效果十分良好,由此觀之,製造垃圾最大量的塑膠袋類,若能徹底以環保為考量訂定處理原則,貫徹執行到底,要有豐碩成果自非難事。至於最令人詬病的空氣污染源,往年一些重空氣污染工廠、田間焚燒稻穗為堆肥的民間習俗,近年已獲得部分改善;目前大半係來自漫無數量限制的機車排放氣體所引起,若要達到零排放的生態城鄉標準,仍有待嚴厲執法以改善之。

以上所述,係消極性防止地球暖化之策略;積極方面,則應從開發無污染能源、研發生物燃料、生質能(BIOFUEL)及替代能源等方面下手,或研發符合環保節能的電動機車及電動汽車等,除達到環保功能外,又能創造健康養生的環境。

至於專業工程師,則應該從規劃、設計、應用材料下手,各方齊頭並進,才能澈底防止地球暖化。據了解,在建築技術規則方面已明定公共使用之建築物,其室內裝修材料,百分之五樓地板總面積之材料應採用綠建築;建築研究所亦研擬「綠建築法規」,規定綠化採用的樹種,應以台灣原生且固定二氧化碳能力較強的樹種為主體;而綠建材規定,生態建築所用裝潢材料須符合生態性、再生性、健康性。

目前一般營建工程施工場地,屢見成堆的木料及鋼筋短料準備以廢棄物處理,做為專業工程師之一員,理應責成所屬之營造廠,建立新環保觀念,儘量於鋼筋訂製時,做到定長剪切、分類編號,依施工順序,進場堆放避免組立中途切割拼湊,至於模板角材儘量選用上等木料,增加其使用次數使廢棄物減量。換言之,從工程源頭上貫徹環保政策,才是工程專業必行之道,亦是在『防止地球暖化』運動,專業工程師的天職與使命。

 

吳主委留任

全力督導公共工程如期完成

﹝本報訊﹞行政院公共工程委員會主委吳澤成在內閣改組榮獲留任,他表示未來一年內全力督導重大公共建設如期、如質完成,讓經濟續保成長動力,目前雖然中央政府總預算案未過,但能做的先做,務求不阻礙規劃進度。

吳澤成主委指出,在未來一年的任期內,政府要拚經濟,很大的部分將要依賴內需,重大公共工程就是內需表現的關鍵,將全力督導工程會在推動工程及促進民間參與部分,要如期、如質完成。不過,目前中央政府總預算案仍卡在立法院未過,延誤新興性重大公共工程發動時間,工程會將要求各部會能動用的預算、能先進行的計畫就先啟動,務求不阻礙規劃的進度。

 

經建會提鄉村田園住宅發展計畫
﹝本報訊﹞行政院經濟建設委員會於517日宣布提出近期台灣農村史上最積極的二項改革計畫,補助農村改建及推動優質田園住宅發展,選擇特定區域啟動放寬農地變更標準,開放地方縣市提競爭型計畫,可望對鄉村景觀及地方競爭力產生極大變化。
經建會表示,行政院前期承諾推動照顧中南部、中小企業及中下階層等「三中政策」是特別重要的政策,經建會也已規劃出更細部構想,包括「農村改建」、「推動鄉村型優質田園住宅發展計畫」,可說是近期農村史上最積極的改革計畫。
經建會指出,台灣目前一年休耕農地高達22萬公頃,政府一年約要提出新台幣100億元補助費用,經建會將利用科學園區及高鐵附近農地,充份活化,整合資源創造更多的發展。近期將與內政部討論,將放寬都會區週遭農地變更條件,讓地方縣市政府與開發業者合作開發成價位合宜、低密度但優質的集體式住宅;這二項計畫對台灣農村可帶來革命性的改變,但細節還需與各相關部會討論,但可以確定的是,改革不能再延遲,計畫可望今年底前實施。

 

(第二版)時事論壇(我有話說•重大工程新聞)

漫談立場與角度

房性中 技師

小時候,師長及父母為了鼓勵大家早起晨讀,經常以『早起的鳥兒有蟲吃』這句話耳提面命。大夥兒也都習以為常。

直到筆者小學六年級,有一天,導師突然向全班說:「早起的鳥兒有蟲吃,那麼早起的蟲兒怎麼辦?」教室頓時鴉雀無聲,沒人答得上話(其實大家心裡都想著:早起的蟲兒被鳥吃。)。過了半晌,林老師才娓娓道來:「你們心裡想什麼,我都知道。但是,我的重點在於:凡事都要從不同的立場與角度去思考,才會有比較周全的作為;否則很容易“以偏概全”或是犧牲掉少數人的權益。而且既然早起的蟲兒有被鳥吃的危機,由此看來,早起可能不是100%適用所有的對象,而早起的益處也並非放諸四海皆準。」雖然當時年紀尚小,未能立即全然瞭解話中真義,但此印象始終烙印在心。輔以將近四十餘年的人生歷練,如今回想,「立場」與「角度」,證諸人生百態,尤其是人生愛情與事業之順遂與挫折,真是十分重要呀!

再以本身十八年的就學期間而言,基於長達十二年擔任幹部的甘苦經驗,尤能感受每位同學立場不同以及角度各有差異時,對我的各種好評與指責,皆在所難免,也讓我深刻體會到:身居管理樞紐或領導角色時,每句話語、每個行動甚或每項決策,應格外謹慎且須三思而後行,尤其最忌諱在衝動時做出之任何決定。

就業以後,不論從事規劃、設計、施工、監造或品管等事務,若只針對本身專業素養投注時間及精神,雖倍極勞心勞力,但是若與溝通及協調之任務兩相比較,有時候卻可能後者遠比前者來得更痛苦與棘手。原因只在於:不同單位、不同人員或不同任務的立場與角度大相逕庭,而各有見解及堅持使然。職是之故,往往三方或四方出席的施工協調會,基於本身利害的輕重及責任的大小各有不同,導致經常可見指桑罵槐、拍桌震怒或劍拔弩張之情境,乃至於有人遭受污衊、恐嚇、威脅或傷害等等不可收拾之地步,亦屢見不鮮。

此時,根據筆者淺顯之實務經驗而言,若能放棄立場與角度的爭論,同時先行摒除個人之偏見及好惡,而純粹僅就事實與道理進行平鋪直敘的陳述,以尋求各方之共識暨最大公約數,則往往可以將上述緊張的會議氣氛或暴戾之氣消弭於無形,並共同以喜樂的心情作出最佳的解決策略與執行方案,可謂皆大歡喜。

因為如果人人都想要做早起的鳥兒,那麼又有誰願意做早起的蟲兒呢?因此,多替對方設身處地著想,則凡事一定能夠朝向和諧、順利的方向發展。此一道理衍伸至夫妻、朋友、親子或同事等等各項人際關係上,也必然適用;再從另外一個角度看,常當弱勢的蟲兒、不當強勢鳥兒的人,表面上看起來,好像吃虧不少,常言道:「退一步,海闊天空。」,有時候,當弱勢蟲兒的人所獲得的回饋,也常常超乎想像的豐厚與幸福。尤其是血氣方剛的年輕朋友們,若能想透徹了、看清楚了,也一定不會老是為愛情、挫折所苦惱,更不會做出自殺或損人又不利己的傻事。即使失戀了,怎麼知道下一次的戀情不會更好呢?縱然遭遇挫折,又怎麼知道不是下一次成功的墊腳石呢?最起碼,您也可以如同徐志摩『揮一揮衣袖,不帶走一片雲彩。』般的灑脫與自在。畢竟,不屬於您的,何苦強求呢!同理,應該屬於您的,即使城牆也擋不住吧!

因此,在人生的道路上,究竟要選擇快樂的康莊大道,抑或執意要走入憂傷的死胡同,真的端視您以什麼樣的立場與角度來看問題了。很簡單的論述,相信人人皆懂,只是您明白了嗎?想透徹、看清楚了嗎?

 

無道碴軌道系統施工效益評估─以台灣高鐵為例

台灣高鐵正工程司 王國勳

近來台灣地區因經濟持續穩定發展,交通運輸之需求日漸成長,汽機車數量亦呈穩定成長的態勢,致使交通擁塞,人民生活品質下降,經濟發展受限,即使政府為此興建第二條高速公路及區域公路網仍難以紓緩龐大車流,是以「載客量大、乘坐舒適、輸送快速便捷」為特性之軌道運輸系統,遂成為政府現階段及未來優先考量之交通運輸工具,亦使高速鐵路工程孕育而生。然對軌道運輸而言,軌道系統規劃階段工法之評選乃攸關後續營運品質優劣的重要關鍵之一,應審慎以待之。

無道碴軌道系統工法施工效益的評估,是軌道運輸系統規劃設計階段重要的一環,規劃者除可透過效益評估來執行最佳方案之遴選,亦可經由執行過程中,了解各類無道碴軌道系統工法之優劣,藉由效益評估,了解降低施工成本、縮減工期、提升施工品質、增進軌道運輸安全之關鍵因素。

現階段國內對無道碴軌道系統工法之效益評估多半僅分別針對工法之進度、成本、品質等方面予以個別探討,而同時考量進度、成本、品質之效益評估則尚處於萌芽階段,故如何發展出一套綜合性效益評估模式來進行遴選,乃為未來無道碴軌道系統工法遴選之重要課題。

本文的乃以台灣高鐵所採用之無道碴軌道系統為例,以效益評估理論為基礎,透過收集及彙整無道碴軌道系統於進度、成本、品質等面之相關資料,並予以整合性之通盤考量。接著進行專家訪談及應用分析層級程序法(Analytic Hierarchy Process Method),建構包含進度、成本、品質等內涵之效益評估模式。並就相關重點項目,分別研訂其評估項目與相關基準。以達無道碴軌道系統綜合性效益評估之目標。

傳統之軌道結構係由鋼軌,軌枕、扣件、道碴所構成,將列車之重量均勻傳遞至地層,並使軌道系統具有彈性,但傳統道碴軌道系統具有沈陷及後續養護所需之成本高昂等問題,已不符合現代對運輸品質及維護低成本之需求,故歐美日等國興起將道床改為其他材料替代或強化道碴的研究與發展,無道碴軌道即循此一模式,以混凝土代替枕木及道碴之承載功能,利用彈性材取代道碴的減振防噪音功能,這種構造具有堅固耐久,節省大量維修費用之優點,同時因應使用者對於軌道系統運輸品質及高速運輸的需求,無道碴軌道系統在施工精度上較道碴軌道系統較易控制,國內高速鐵路的興建採用RHEDA2000軌道系統、日本的J-SLABLVT三種不同之軌道系統。

本研究採分析層級程序法(簡稱AHP)進行施工效益之評估,AHP能使錯綜複雜的系統,展現為簡明的要素層級;然後以比例尺度(Ratio Scale)匯集各專家之評估意見,在各要素間,兩兩配對比較而得到問卷的結果。如此一來,不僅可有效去除個人主觀的項目權重分配,對於複雜度與更迭性高的定性或定量問題,皆能得到客觀的結論。

本研究經由文獻並深入分析軌道統施工特性,篩選出與無道碴軌道施工效益相關之項目,分為品質、成本、進度三方面以進行專家訪談之確認,各指標項目內容說明如下:

一、品質

()軌道調整性:為軌道之定線及定線後之調整及後續微調難易度。

()場鑄品質控制:現場澆注混凝土或填充材之品質可控制性。

()元件組裝品質控制:現場元件組裝之整體品質可控制性。

()預鑄品質控制:預鑄場內生產之鑄件之品質可控制性。

二、成本

()材料成本:軌道系統組成材料之成本,如混凝土、鋼筋及其特殊材料之購置成本。

()人力成本:完成單位長度路段所花費之人時數及所花之成本。

()設備成本:安裝軌道及檢測設備所花之成本。

()機具成本:運輸及安裝軌道及檢測設備所花之成本。

三、工期

()預鑄工率:生產每單位長度所需預鑄構件之時間。

()場鑄工率:每單位長度現場澆置所需時間(含等待期)

()軌道調整性:軌道之定位複雜度及影響後續微調所需時間。

()環境限制:因環境限制造成現場施工工時增加。

()材料運輸:施工所需材料運輸至施工面所耗用工時。

()軌道組裝工率:軌道工程元件於現場或預組裝所耗用時間。

 

(第三版)技術專刊(建材•工法•營建管理•法令)

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邊坡崩塌地整治工程之案例探討

李宗龍大地技師

曾志企土木技師

一、前言

台灣本島歷經1999921日集集大地震後,地層因烈震影響而受損,並造成其結構趨於鬆散穩定性降低,之後每逢豪雨期隨處可見邊坡崩塌災情,造成許多公共設施損壞及人民生命財物損失。因地文條件之變異性,以往習慣之規劃設計思維模式及常用之整治工法已越來越難適應當前環境因子,故近年來災後復建工程失敗比例較高,投資報酬率降低,值得大家注意。本文以苗栗縣某處崩塌地整治工程為案例,針對調查規劃設計之原理、方法及程序作初淺之探討,以提供工程界類似案例之參考;考慮不周之處亦請各位工程先進不吝指教。

二、現況概述

工程地點位於苗栗縣苗栗市公園後側山坡地,崩塌範圍縱深24公尺、長50公尺、崩塌裸露高度1012公尺。崩塌前平均坡度為31度、崩塌後為37度,以北偏東31度朝西南方向滑動。其上方為平坦住宅區屬於龍岡道稜線之一部;下方為延伸之自然坡面水平距15~20公尺至谷底平地,崩塌裸露面下方已有前期整治分成雙階之加勁擋土牆,上半部高3公尺下半部高4公尺,總高7公尺,全區如現況照片(一)(二)所示。

照片一 現況照片(一)              照片二 現況照片(二)

三、資料調查與蒐集

為充分了解整治工程規劃設計相關因素及整體環境之關連性,對現地水文、地文、人文(如土地利用情形)及以往歷史災害資料調查與蒐集為不可或缺之一環,對於整治工程之成敗與效益有極大之影響。

3-1、水文

依據業主所提供之訊息及現地居民訪談結果,災害發生時間自2001年起至2005年間,每逢豪雨即發生規模大小不等滑動,經年累月範圍越來越擴大已逐漸危及上方住宅區。經查鄰近之水利署南勢山雨量站雨量資料2001年至2005年各年最大1小時、6小時、12小時、24小時及單場暴雨累積最大降雨量如1所示,依相關文獻研究結果若持續累積降雨量超過40公厘、降雨強度大於20公厘/小時,類似坡度邊坡崩塌機率最高,故本案例降雨對崩塌影響具有關鍵性地位,整治時應審慎考慮。

1 2001~2005年水利署南勢山雨量站資料

雨量(mm)

1hr

6hr

12hr

24hr

單場暴雨累積最大雨量

2001

80

334

381

395

650

2002

48

170

172

194

194

2003

25

69

89

121

121

2004

35

141

187

237

237

2005

55

134

134

140

141

另現場則有上方住宅區排水系統雨廢水係由區內排水溝收集後,自邊坡北側上方出水口往下自然排放,所以水溝出口下方已逐漸形成沖蝕溝,且該處崩塌坡度最陡,地表水沖刷效應明顯,可見邊坡安全排水與否與邊坡穩定息息相關。當地天然出水路,經調查位於基地南側坡地下方,因常年水流沖刷表土已沖走,現況尚稱穩定可作為安全排水流路使用。

由以上所述初步研判歷年來暴雨及排水不良為肇災之主因。

3-2、地文

現場地質由可見之裸露面檢視地層分布由上往下全部為堆積之建築物廢棄物,挾雜顆粒大小懸殊之粉土、混凝土塊、磚塊、級配及瀝青廢料等,按其緊密程度初步研判堆積已有相當長時間。

考慮遂行邊坡滑動機制評估研判必須要有地層分布模型、物理性質及其力學強度,最重要者需確定穩定基岩面所處位置,所以於現場進行地層鑽探工作,依據崩塌面積大小及滑動走向共計鑽二孔,第一孔(BH-1)自住宅地面高程(ELEV=118.40m)往下深度達20公尺,全部為廢棄物堆積層。第二孔(BH-2)移至崩塌裸露面下方平台,以加勁擋土牆頂高程(ELEV=106.82)往下施鑽,鑽孔深度達22.5公尺,結果顯示上方17.5公尺厚仍舊為廢棄物堆積層;以下始為岩層,屬灰色極風化砂岩及泥質頁岩互層,岩層膠結不良至尚可,節理與層理發育明顯,容許承載力大於30t/m2、單軸壓縮強度為22.39kg/cm2

依照鑽探及現場測量結果建立邊坡模型如1

1現場邊坡模型

 

四、規劃設計

崩塌地整治工作所需確立之主要課題包括滑動機制之研判、保全對象之類型及重要程度,現場土地取得難易程度、整治後與當地環境之融合及效益高低等,本案例主要保護對象為民宅及人民生命財產之安全,其重要性毋庸置疑。崩塌機制之釐清涉及後續工程佈設及工法研選,以下針對邊坡穩定分析、整體工程配置及採用工法作定性定量探討。

4-1、邊坡穩定分析

邊坡滑動內在因素包括地形地貌土壤岩層之組織成份及地下水位分布情形等,而外在因素包括降雨、地震及人為開發等。另每個案例之破壞型態不一,且滑動深淺規模大小並不容易掌控。

天然地質通常為多樣化且具有許多不確定因素;再加上與外在條件相互間之互制行為更不容易以純理論方式解決邊坡穩定問題,所以判斷臨界滑動面遂成為一門相當專業之學問,幸好以往有許多專家學者經過多年驗證累積眾多之經驗公式及系統性之指標可供依循,依筆者經驗,若地質調查鑽探試驗報告數據詳實可靠,配合近年來電腦已有長足進步運算能力愈來愈強大,善加應用於複雜邊坡穩定分析其結果有愈來愈精確趨勢;再加上規範所定之安全係數最終設計所採用之數據一般應偏向安全(保守)。

本案例崩塌發展歷程大致模擬如下,由降雨或排水溝匯集之逕流沖刷表土;表面先行成凹陷轉變成辮狀蝕溝,再由辮狀蝕溝演進成小沖蝕溝,小溝再受地表逕流縱橫向沖刷即出現局部性崩塌,因局部性崩塌蝕溝擴大轉變成大沖蝕溝,大沖蝕溝岸坡愈來愈明顯表示自由端高差愈大,若再持續惡化即出現大型崩塌情形,故屬於淺層漸進式破壞徵兆甚為明顯。

另外值得注意之特徵為降雨時雨水經由土壤入滲,會造成地下水位升高孔隙壓力增加有效應力降低,於弱面如土岩交界面產生滑動。或形成地表以下特定深度內土壤變成飽和即所謂浸潤帶產生之淺層滑動,入滲水所造成之影響也必須要詳加考慮。所以本案分析暴雨狀況時採用一為提高地下水位(由鑽探孔水位觀測值);再者浸潤帶採用力學參數強度折減加以處理。

至本案我們最關心之課題為發生何種崩塌災害會直接損及民宅?也就是臨界滑動面之位置何在是最危險的(臨界)?所以必須先了解邊坡處於不同條件下之破壞型態,經採用二維邊坡穩定分析程式(Slide V5.0)以極限平衡法處理(實際設計時加上有限元素剪力強度折減法(Phase V6.0)兩者互相檢核,限於篇幅另行探討);其操作流程大致分成以下幾個主要步驟:

1.建立分析模型,由現場實測地形圖配合崩塌走向,截取邊坡剖面建模(選取最臨界(坡度最大)及最容易崩塌者(地形走勢)),再依地質調查所得地層分布及性質予以指定至對應位置;本案尚需考慮外荷重即上方民宅之加載及前期已施工之加勁擋土牆效應。

2.選擇土壤岩石之破壞準則,本案採用目前通行之莫爾-庫倫破壞模式有效應力表示為、總應力為(視軟體功能加以選擇應用),本案所採用之地層參數如表2所示。

2 地層參數表

層次

分類

深度(m)

單位重

(KN/m3)

C’

(Kpa)

(°)

N

暴雨折減

C’

1

回填礫石

0.0~17.5

21.6

6

37

>50

3

36

2

岩層

17.5~22.0

22.07

29.4

33

>50

3.極限平衡法滑動面以半正弦線(Half-Sin)形狀分佈;臨界滑動面採用隨機方式進行搜尋滑動面最小安全係數,係考慮現地並無明顯之塊體或楔形滑動跡象;地層分佈亦無明顯之弱面存在之緣故。

依照高工局公路設計注意事項規定,必需考慮包括常時、暴雨及地震等三種不同狀況下所得到之滑動面最小安全係數,整治後邊坡之安全係數至少應高於常時1.5、暴雨1.2及地震1.1,暴雨與地震分開考慮即可(同時出現之機率微乎其微)(另亦可採用建築物基礎構造設計規範,規定值為常時1.5、暴雨1.1、地震1.2)。經分析結果如2所示,可知若處於常時與地震狀況時安全係數低於規範值。以滑動面分佈情形則可見於常時與暴雨時位於邊坡上方;而地震時則為坡趾延伸至坡頂,其滑動線分佈型態相差甚遠,整治時都應納入考慮。

常時1.462<1.5(NG)

暴雨1.286>1.2(OK)

地震1.037<1.1(NG)

2 邊坡穩定分析結果

4-2、整治方案

工程設計包括整體配置與各部構造物之研選與分析檢討,依照規範之要求必須提高邊坡安全係數,常用之整治工法一般分為增設擋土設施(抑止)及改變邊坡形狀降低驅動力(抑制),本案則採用二者並行加以處理,一者於滑動坡面中段設置擋土排樁增加抗滑動力,其上方採用整坡方式改變坡度以達到恢復安定程度,確保邊坡安全並減少人為構造物營造出自然環境符合生態,完工照片及相關配置簡述如下。

採用鑽掘式擋土排樁直徑1.2公尺、樁深25公尺(深入岩層至少5公尺)、樁距2.5公尺單排配置,上方以帽梁串聯提高整體剛性。

帽梁上方以鋼筋混凝土擋土面版加高2~2.5公尺作為上方坡面調整高度之用。上邊坡依照水保技術規範,整修成兩階垂直高小於5公尺、直橫比小於1:1.5以下,階與階間設置平台寬1.5公尺,坡面以掛網噴植處理保護表土避免沖刷流失及景觀綠化。

設縱橫向排水溝一者導引住宅區匯集之排水;再者收集坡面水然後導入下方天然坑溝達到安全排水目的。

 

直線圖說文字 3: 基樁與帽梁

直線圖說文字 3: 排水溝

直線圖說文字 3: 整坡與噴植照片三 邊坡整治(一)     照片四 邊坡整治(二)

 

 

4-3、整治後檢核

4-3-1、邊坡穩定

整治完成後再檢討整體邊坡穩定及浸潤帶淺層滑動(錨筋以樹根樁模擬)所得結果如3所示均符合規範要求。

常時1.532>1.5(OK)

暴雨淺層(隨機搜尋)1.802>1.2(OK)

暴雨1.227>1.2(OK)

暴雨淺層(塊狀搜尋)1.810>1.2(OK)

 

地震1.115>1.1(OK)

 

3 邊坡整治後之穩定性檢核

  4-3-2、基樁檢算

基樁則檢算其位移及桿件容許應力。抗滑基樁受力行為屬於相當複雜之課題,目前有許多文獻及報告發表所採用之基本參數獲得、模型建立及演算過程大都相當繁雜,於一般基層單位或小型工程實務面而言有窒礙難行之處,一者地質調查必須增加許多工作及試驗才能獲得正確之數據如地盤反力係數;再者欲精確分析結構體與地層互制行為;建立正確模型相當繁瑣耗時不論有限差分、有限元素、邊界元素或離散元素等,相對於設計單位則必須增加許多成本(包括人員素質、軟硬體設備及耗費時間),依業主所設定之期限經常緩不濟急。故本案例筆者嘗試採用較直接且快速之檢算方法,其結果在實用上似有可取之處,以下茲將原理、方法及程序敘述如下。

1.樁位配置:抗滑樁必須考慮樁前地層提供足夠之反力,所以讀者可見本案佈樁位置近於整治滑動體中央部份,至所謂足夠反力之檢算同樣採用邊坡穩定分析程式,考慮基樁下方之邊坡若安全係數大於1者即可得(取決於程式功能及使用者技巧在此不再贅述)(陳祖煜、水保局崩塌地設計手冊1992)。

2.地盤反力係數:一般鑽探資料最容易得到者為STPN值,依照經驗公式(Bowles)加以推估即可得到地盤水平反力係數,結果如3所示。

3.最大位移及容許應力檢討:為求快解算樁之最大位移及桿件容許應力(最初設計採用Lpile V5.0DanyPile V2.0有限差分法必須分別計算,稍嫌繁複,經嘗試改採有限元素法,除了節省時間外其結果亦更精確),直接建立有限元素模型一次即可完成最大位移及應力檢核(SAP2000 advanced  V11.0.1),計算結果最大位移量於常時為0.0068M<0.01M及地震0.0095M<0.015M符合規範要求(建築物基礎構造設計規範),至桿件容許應力經檢討亦符合(ACI318-99)剪力及彎矩圖如4所示。

 

3 地盤反力係數表

 

V-V

M-M

4 基樁剪力及彎矩圖

 

(第四版)焦點話題(地方焦點•生活情報•研習活動)