1、第七章 工 址 調 查工址之地形、土壤強度、壓縮與水力學特性，以及乃至施工特性等皆須調查清楚，始能進行工程設計與施工。工址調查之目的在於查出或預估施工中乃至施工後地盤與結構物間之相互行為，並決定從事設計或分析時所需之地層結構，狀況及各土層之土壤參數等資料。,,工址調查(Site Investigation)「土木建築工程設計及施工前，應施行現場調查目的在取得相關之地層資料，包括地層構造、支承力及臨近地形、地物、水文等狀況。在

2、特殊情況….宜進行地層之動態(tài)特性及液化潛能之調查?！?(摘自『游啟亨-最新大地工程辭典』),,地盤與結構物之關係 地盤之調查主要係為取得地盤資料而實施，並妥善解決下列問題：填土或邊坡之穩(wěn)定與沉陷。鉛直或水平支承力與沉陷。開挖與排水。地下水情況。地盤之動態(tài)性質。填土之夯實度。,,工址調查之精髓在於針對特定之工程項目設計一套調查計畫，調查計畫應包括：(1)調

3、查步驟、時機及精度；(2)調查方法、調查密度、位置及深度；(3)大地材料試驗位置、項目及數量。調查計畫中任何一項目之正確決定，均有賴對土壤及巖石力學理論之瞭解及豐富之大地工程經驗。,,工址調查的計畫與方法 自地盤中採取未擾動土樣，進行土壤力學試驗，將其結果分析計算，檢討採取對策，進行設計工作。 工址調查除利用採測、鑽探、取樣及室內土壤力學試驗等方法外，尚可採用十字片剪試驗或量測現地之孔隙水壓，取得設計及施工的

4、資料。,,工址調查的時機 填土或結構物之設計及施工前， 須先進行工址調查。,,工址調查流程包括：(1)規(guī)劃階段之可行性調查(2)基本設計階段之初步調查(3)細步設計階段之細步調查(4)施工階段之施工調查(5)維護管理時之調查,,調查方法包括：(1)文獻蒐集；(2)航照判釋；(3)地表地質調查；(4)地球物理探測；(5)鑽探、取樣及室內大地材料試驗；(6)孔內試驗或其它現地試驗；(7)地表或

5、地中大地工程監(jiān)測。目前臺灣部份建築或土木工程將鑽探等同於工址調查實為極大之謬誤。關於工址調查及鑽探之相關資料請參考地工技術第2期及第49期。,,不易求出適當土壤參數之原因自然形成之地盤層次複雜。土壤的應力歷史極富變化。填土材料之性質與使用區(qū)分， 在設計階段不易明確預估。設計時的土壤參數尚須考慮: 加載或開挖所弔起之土性變化、 壓密指數、 施工順序方法滲透水變化。。,,土樣的採取與試驗

6、通常以鑽探方式採取未擾動土樣，以實施室內土壤力學試。求得設計及施工所需之土壤參數。工址調查之現地試驗有：標準貫入試驗。靜力貫入試驗。現地透水試驗。側向K值試驗。,,,調查步驟 :預備調查主要調查試驗調查 補充調查,,預備調查資料調查： 地形圖、 空照圖、 地質圖、 地質調查報告、 填土紀錄、 地盤沉陷災害紀錄、 現地踏勘。,,主要調查(1):概略調查（先行調查

7、）， 在具代表性之地點實施探測或鑽探瞭解土質。詳細調查（細部調查）。 調查地點之選擇可分為調查軟弱地盤土層狀態(tài)，採用之鑽採與取樣，及以查明土層剖面軟弱地盤的範圍採用之探測。公路條形填土鑽探的間隔為50公尺、100公尺。整地後之建築用地，以格子狀, 選擇調查地點鑽探間隔， 山谷間50~100公尺 平原100~300公尺。,,調查深度及取樣 一般原則應達荷重影響10%之深度， 橋樑或高層建築

8、砂礫層5~10公尺填土基礎： 填土高為H，寬為L，調查深度約為2H或 L/4 。 建築規(guī)範達基腳寬度之四倍以上 或為筏基寬度之1.5倍以 上， 不得少於六公尺。,,,試驗調查 軟弱地盤或施工前進行填土試驗或載重試驗。補充調查 (1).遇下列情形，須作補充調查。 結構物的位置、變更 土層的成層複雜、 軟弱層深度顯著不同，

9、或穩(wěn)定性有顧慮時， 在必要地點土樣取得不夠， 無法決定設計用之土壤參數時。,,(2).孔隙水壓之量測: 調查軟弱地盤可預估地 盤沉陷量防範於未然。(3).地盤動態(tài)調查： 耐震試驗決定地盤的強度參數。 為瞭解土 壤的動態(tài)特性，有必要作下列之調查 試驗： 採取未攪動之砂質土樣，作 動力三軸試驗、

10、 現場動力試驗、 震測。,,內容概要： A.前言: 敘述工址調查之目的B.土壤與巖石之分類:巖石之資料收集、測量C.內業(yè)與踏勘:資料獲取，搖測與航照判讀 人造衛(wèi)星遙測，工址現地踏勘D.地球物理探勘：地質調查，探勘方法，震測 E.鑽探與取樣: 鑽探方法，土壤與巖石之取樣方法，土壤之擾動，鑽探密度與深度F.土樣試驗法:土壤試驗，試驗之正確性G.土樣與巖石之現地試驗法：現地貫入試驗，鑽

11、孔內之力學試驗，現地透水試驗法H.工址之現地監(jiān)測方法：現地監(jiān)測儀器、類別及基本需求孔隙水壓與地下水位之量測，現地地物之變形量測，現地結構物之應力觀測,補充資料----個案實例介紹,,,,,,,,,,,,,,臺北都會區(qū)大眾捷運系統初期計劃第一階段工址調查服務內容??工址踏勘??基地調查??現場試驗??地質調查??試驗室試驗,,,巖盤工址之水力特性調查臺灣地區(qū)因活躍的造山運動造成巖層節(jié)理發(fā)達，伴隨充沛之雨量，以致巖盤中之

12、地下水儲存量豐富。本調查方法，藉由整合孔內影像探測設備及雙封塞水力試驗設備達到巖盤工址水力特性調查目的?？變扔跋裉綔y儀主要辨識鑽孔巖層狀況及裂隙分佈情形，探測影像除了補充區(qū)域地質資料外，同時提供後續(xù)裂隙巖體水力試驗規(guī)劃依據,,富岡小野柳 主題:倒置地層內之右移斷層,,交通部 工址調查前 計畫概述交通部運輸研究所初期規(guī)劃臺北捷運系統路網之總長度達95公里以上，並計畫以十五年以上之時間，分成六個階段來完成整個系統的施工。第一

13、階段施工為捷運紅線北段，全長22.8公里其中高架段、地面段和地下段約各佔1/3。本計畫之總顧問由英國大眾運輸公司(British MassRapid Corporation)，細部設計則由國外和本地顧問公司負責。亞新工程顧問公司於1985年8月受交通部運輸研究所委託為大地顧問，對細部設計之大地工程方面進行研究。本計畫沿線的初步調查由亞新工程顧問公司負責進行。,第十一章混凝土橋樑之耐震補強與加固,第一節(jié) 前 言隨著社會之進

14、步及商業(yè)活動的不斷增加，交通事業(yè)日益發(fā)達，公路交通在國民經濟中的功能和地位，也愈為人所重視，而橋樑是確保公路暢通的關鍵，其承載能力和通行能力更溝通公路網的樞紐。因此對於橋樑維修、加固補強，以及如何提高其承載能力等問題的研究及相關科技的開發(fā)和施行，已為重要課題。,橋樑維修加固或補強的基本目的有二項：1.如何保持或提升其承載力。 表示結構物承受原設計重之能力。2.如何增加其耐久性。 則指與原結構設計壽命有關的長期需求。,第

15、二節(jié) 地震對橋樑的危害,2-1地震波及其傳播 地震是自然界地殼運動所造成的一種地動現象，如何在地震發(fā)生時保障人民生命財產的安全，使存在於大自然的破壞力減至最小，是從事耐震結構研究及設計工作者責無旁貸的任務。 地震時，從震源發(fā)出的地震波在地殼中擴散，形成縱波和橫波兩個方向的傳播力。 縱波：往地面擴散時，可產生垂直地表之上下 振動。 橫波：質點振動方向與地震波的傳播方向垂直， 在接近地表附近

16、可產生水平方式的振動。,此兩波相比，縱波的速度為橫波的1.8倍左右，因此縱波較橫波先傳達到地表附近?？v波的振動週期短(約0~0.5秒)，振幅小且傳播距離近，影響範圍約80~110㎞，橫波之影響範圍則約160㎞，以上。1.震源深度在60㎞以內的地震稱為：淺源地震。2.震源深度在60-300㎞的稱為：中源地震。3. 震源深度在300-700㎞的稱為：深源地震。,2-2 地震對橋樑危害的基本規(guī)律,根據國外地震災害調查資料顯示：

17、各式橋樑結構震害有著以下之規(guī)律性，即「震害與地震強度高低、地基地質、順橋向和橫橋向有著密切的關係」。 1.高強度震害較低強度震害為嚴重 一般而言，在穩(wěn)定地基上，強度為8度時，才使橋樑產生震害，但岸坡滑移和地基失效的橋樑，地震強度為7度時，就使橋樑產生震害。,橋樑震害類別與強度影響,,2.地基地質之影響 在一些抗震危險地段，地震來襲時，將會發(fā)生大規(guī)模之地表錯動、滑波及崩塌等嚴重震害。橋址附近之地表動使墩臺產生水平、垂直及傾斜變

18、形，此類變形均屬大幅度變位，將導致橋樑嚴重破壞。若橋岸在地震力件用下出現滑移，滑移土體將對橋墩與橋臺都產生土壓力，當土體自重在滑移面產生的剪力大於土體的抗剪力和摩擦力時，土體即開始向河心滑動。,3.順橋向之震度較橫橋向震害為重 在大量的橋墩震害調查實例中，所有樑式橋和拱橋的倒塌或嚴重破壞均出現在順橋的方向，而橫橋方向則多，僅出現中等程度的破壞。 第三節(jié) 混凝土橋樑的耐震補強與加固 地震對橋樑結構造成損害的三項主要因素為

19、： 1.下部結構之弱點 2.支座之強度不足 3.基座鄰近土壤之強度不足,3-1 橋樑抗震加固 為達到橋樑耐震的要求，加強橋樑之構造及周 圍地質條件以提高抗震能力。 目前常見之橋樑加固措施如下： 1.防止順橋向日(縱向)落樑的抗震措施。 2.防止橫橋向落樑的抗震措施。 3.墩臺和基礎的抗震加固，主要是防止地震作 用下之傾覆及滑動的失穏現象。 4.下部結構

20、如橋柱之抗震補強加固。,3-2橋樑耐震補強之進步驟—分為12項 1.選取需進行耐震補強之橋樑 2.橋樑橋址基本資料之蒐集及審查 3.進行現地探勘 4.橋樑現有能力評估 5.結構動力分析模型之建立 6.驗證動力分析 7.動力分析需求和結構元件容許強度之比較 8.結構系統弱接點及後續(xù)荷載路徑之判定 9.維修補強改善策略之擬定 10.業(yè)主及專家對橋樑補強改善策略之評議 11.依據評議結果進行補強改善之細

21、部設計 12.邀請有經驗橋樑專家及工程師,第四節(jié) 結論,橋樑結構為交通網路之關鍵樞紐，關係著經濟、民生活動之正常發(fā)展，於是維持其承載力及耐久性，即是對社會之一保障，對於不可知之地震所造成之危害，亦應有所警覺。對於臺灣地區(qū)橋樑的耐震補強與加固工作之進行，實為一刻不容緩的工作。,,民國四十二年在美援情況下，建成西螺大橋總長達 1939.03公尺當時號稱為遠東第一大橋,,澎湖跨海大橋（民國五十四年動工，五十九年底完工通車全長 5,

22、541公尺，其中陸上引道 3,061公尺，橋樑本身2,160公尺為遠東第一深海大橋）。,,,,,高屏溪之複合式斜張橋,臺北市大直釣竿式斜張橋91年底通車，成為臺北市新地標紅色鋼纜使整個橋身更加亮麗。,,,八十八年建成「千禧吊橋」遊客在竹崎走過千禧吊橋到達「左岸」那邊，可喝杯咖啡，可唱卡拉OK等。,,臺灣吊橋大王之稱的林枝木(站立者) 南投縣草屯鎮(zhèn)人，完成了二百多座，博得「臺灣吊橋大王」。 較具代表性的有：達見吊橋、橫貫公路太魯

23、閣吊橋、復興鄉(xiāng)巴陵吊橋、初鹿吊橋、太麻里吊橋、曾文水庫吊橋等。最長的是草屯雙十吊橋360公尺，施工最久的是石岡的長庚吊橋。,,中華技術雜誌既有跨越橋梁基礎之耐震補強工法探討 工部經  理陳福勝補強工法水平加速度調高，須檢討土壤液化潛能，上部結構傳遞至基礎之水平橫力，將會造成承載安全性的不足，故必須檢討原有基礎承載強度，並分析採用補強方式，以增加基礎的容許承載力及土壤抗液化能力。,,地震係數提高對公路橋梁

24、之影響集集大地震之公路橋梁，許多係依1995年頒訂之公路橋梁耐震設計規(guī)範設計發(fā)生支承脫落、墩柱混凝土脆裂、墩柱鋼筋挫屈、側移或傾斜，落橋等嚴重的震災。修正規(guī)範，將水平加速度係數為0.33，因係數提高，橋址之土壤液化潛能亦將提高，必須補強以增加容許承載力及土壤抗液化之能力。,,橋梁剩餘使用年限的耐震能力，根據構件強度、韌性所推估之破壞模式耐震分析、橋梁基礎之結構破壞主要為：(1) 基礎承載力不足；(2) 基樁剪力破壞；土壤液

25、化現象係指於地震之連續(xù)性反覆應力作用下，疏鬆之飽和細砂或砂質粉土內孔隙水壓逐漸上升，致使土壤之有效應力減低高速公路橋梁其地震z=0.33，其用途係數I為1.2針對結構物容許變形，必要之地盤改良。依據規(guī)範，承載力安全係數於常時為3，中小型地震時為2 ；大地震時，，取安全係數為1。,,四、使用補強工法之限制橋梁基礎補強設計之主要考量為： 1. 既有基礎垂直支承力檢核及補強。 2. 既有基礎水平支承力

26、檢核及補強。 3. 上部結構體耐震補強後之載重增量對基 礎之影響。,,五、耐震補強工法評估1. 淺基礎耐震補強工法 (1) 基礎加寬(加厚)方式 其背側無施工空間難以施工。 (2) 微型樁 僅能單側補強(橋臺背有回填土堤無法 施工)。 (3) 超微粒水泥灌漿 日本阪神大地震後皆採用此方式提高

27、   其承載力。 (4) 超高壓灌漿 藉由噴射鑽桿之旋入地中，並藉以旋 射噴注漿液填充土體以提高土壤勁度。,,2.  深基礎耐震補強工法 (1) 鋼管樁壓入法 減少土壤擾動，減少環(huán)境污染 (3) 全套管施工 可得品質較佳之樁體，但因空間高度 限制

28、.並不適用於既有橋臺基礎之補強 (4) 反循環(huán)樁 藉由外管之攪拌土體與內管之排土作 用 並配合加入穩(wěn)定液 須備有沉澱池等 設施，佔地範圍大 及產生之皂土 處理 麻煩.,,六、結論與建議1.因應集集地震，調高震區(qū)係數，經發(fā)現基 礎承載安全性不足，液化潛能昇高，故 需予以耐震補強。 2.補強須考量其

29、低淨空限制，耐震補強可採 基礎加寬(加厚)、微型樁，超高壓灌漿 3.基礎之耐震補強工法主要為增樁方式，可 採用鋼管壓入法、全套管施工、反循環(huán) 樁等工法，考量淨空限制，振動與噪音。,,安全系數的決定是一項複雜而可靠的任務.高安全系數帶來安全的設計, 也帶來高的負擔和高價, 這是最基本的工程折衷,“價格VS安全“. 專業(yè)組織通常針對不同的系統給出最小的安全系數;接近1.0的系數(一次使用,短壽命

30、)可能足夠于軍用導彈;接近1.2的系數適于軍用飛機(裝備了一個降落傘,完全通過測試);民用飛機的系數大約爲1.5(通過測試,常規(guī)維護). 水壩的安全系數高于20在另一個範圍的極端位置(需要幾十年的維護,故障將導致悲慘的後果).,,Joseph p. Visodic 在 1948 他發(fā)表了最小安全系數的著作.可拉伸材料的安全系數是基于屈服強度. 易碎材料是基于極限強度和拉伸材料的兩倍數值. 震動負載的最小安全系數爲 2,再乘以震