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1、1,內政部委託辦理營建業工地主任220小時職能訓練課程講習計畫職能訓練課程教材,第八單元土方及地下基礎工程第三章地盤改良Part1,授課教師：張惠文教授國立中央大學土木系中華民國九十七年十一月二十八日,2,軟弱地盤之問題與災害Problems and Disasters in Soft Ground,3,軟弱地盤廣義：舉凡不合工程要求，如支承力不足或可能 產生過大沉陷或變形的地盤均屬之。狹義：a.黏土層，N4 b.飽和砂土層，N10 c.泥炭地層,4,(a)道路填土(橫剖面),軟弱地盤上之填土與各種結構物,(b)道路填土(縱剖面),(c)鐵路填土,(d)河道與堤防,(e)海岸堤防,(f)新社區
2、整地與滯洪池堤防,(g)海埔新生地填土與防波堤,5,6,1992年7月21日竹東中興路大坍方,7,8,9,10,液化路徑之考古挖掘,11,921大地震台中港碼頭之液化沉陷,12,比薩斜塔南傾5.5度若修正0.5度可再撐400年,為何會沉陷？如何防止沉陷？如何扶正？另類問題：傾斜增大，最後會怎樣？,13,蘇州虎丘的雲岩寺塔著名的中國斜塔，江南第一古塔,14,蘇州虎丘的斜塔雲岩寺塔，建於北宋,吳王夫差葬其父和閭於虎丘山,中國大陸到處有斜塔,15,16,17,18,19,軟弱地盤對策,筏基樁基平衡填土地盤改良其他,20,21,22,23,101大樓地基開挖-明挖與逆打,24,101大樓地基開挖-明挖
3、與逆打,25,101大樓地基開挖-逆打,26,27,28,東西向快速公路後龍汶水線E307標工程路堤土方填築,29,4號國道-清水,30,加勁擋土邊坡,31,加勁擋土邊坡,32,加勁擋土邊坡,33,暨南國際大學校門口邊坡大開挖及加勁保護,34,暨南國際大學校門口邊坡,35,暨南國際大學校門口邊坡,36,37,38,大棟,39,中興工程顧問公司廣告,40,41,42,近年來由於河川整治及攔砂壩之興建，海岸缺乏砂料之供給，逐漸被海浪侵蝕。以花蓮大理石切割後之下腳料及石粉之水泥改良材進行填海造地，一方面可以解決大理石廢料之處理問題，一方面可以增加工商業用地，而且又可以保護海岸。,43,44,45,4
4、6,47,48,49,地盤改良的目的,增加支承力減少沉陷量或變形減少透水性改善動態性質,50,地盤改良工法之原理與分類,原理 工法名稱換土：置換工法爆破工法夯實：爆破工法擠壓砂樁工法振動揚實法動 力壓密工法排水：點井法深井法載重工法砂樁排水法、生石灰樁工法固結：淺層攪拌固結深層攪拌固結藥液灌漿 噴射灌漿、燒結工法冰凍工法 補強：地工織物加勁工法土釘添加：穩定處理工法（添加水泥石灰或瀝青等混 合處理）調整粒徑,51,依改良深度及特殊地盤分類,淺層處理（平面式改良）特徵：直接以機械挖鬆土壤，經與添加材料混 合後再予以壓實。使用材料：a.水泥、石灰系材料 b.瀝青系材料 c.其他化學材料,52,深層
5、處理（立體式改良）代表性工法：灌漿工法、排水工法、夯實工法及 深層攪拌工法 以往的工法多為物理性質的改良工法，而水泥或石灰系材料的深層地盤改良工法則為以化學反應強化地盤的工法，不須施加荷重、填土或強大之壓實力。,53,特殊地盤泥炭或超軟弱地盤 土壤顆粒細小，含水量大，以往多採用排水法，目前則因良質砂土不易購得，廢土（剩餘土石方資源）不易處理，故有改用水泥或石灰等固化材料進行快速固結處理之趨勢。,54,深層地盤改良與樁基之比較,1.荷重之極限較小，無法承載較重之結構物。2.工程費用低廉，適用於面積廣大結構物之基礎。,近年來結構物逐漸大型化，土壤經改良後之強度亦隨之增加，與樁基之差距逐漸減小。以水
6、泥進行土壤之攪拌處理存有地盤改良或設置結構物之爭議。,55,Connect to Part 2,內政部委託辦理營建業工地主任220小時職能訓練課程講習計畫職能訓練課程教材,第八單元土方及地下基礎工程第三章地盤改良Part2,授課教師：張惠文教授國立中央大學土木系中華民國九十七年十一月二十八日,在經濟蓬勃發展下，台灣地區都市化地區的人口密集及大量的經濟活動造成了都市空間的過度擁擠，因此都市之建設也朝向地下化發展，例如捷運、鐵路、各類管線，且隨著淺層地下空間已逐漸飽和，各類型之地下結構深度也越來越深，而地下結構物於施工過程中，往往需要不同類型之地盤改良，以確保工程本身及鄰近其他結構物之安全。在許多
7、地下工程災變之案例中，造成民眾生命財產之損失，造成災變的原因雖很多，但其中一個非常重要的環節就是地盤改良的效果不理想，未能達到土體的止水效果。,前言,地盤改良的目的,1.增加地盤支承力2.抑制地盤變形3.消除水壓及透水性4.維持與增進地盤之耐久性,地盤改良原理,1.砂質土鬆散砂利用振動、衝擊而夯實，則可強固土粒子間相互之接觸狀態，減少孔隙比，增強剪力。2.黏性土利用適當的方法排除黏土中之水分，則黏土產生壓密現象，孔隙比減少，剪力強度增大。,原理 工法名稱換土：置換工法爆破工法夯實：爆破工法擠壓砂樁工法振動揚實法動 力壓密工法排水：點井法深井法載重工法砂樁排水法、生石灰樁工法固結：淺層攪拌固結深
8、層攪拌固結藥液灌漿 噴射灌漿、燒結工法冰凍工法 補強：地工織物加勁工法土釘添加：穩定處理工法（添加水泥石灰或瀝青等混 合處理）調整粒徑,地盤改良工法之原理與分類,砂土液化,砂質土地盤由於地震，而失去承載力產生地盤流動之現象。,地下室基礎工程採用地盤改良之條件,1.地盤極為軟弱，不能開挖時2.開挖地盤下極為軟弱，且開挖中有隆起危險性時3.整個開挖作業須以止水為目的時4.地盤之承載力不足時,軟弱地盤改良工法,係在軟弱黏性土之表面上舖墊透水性良好之砂，砂滲工法等所使用之施工機械較能行駛，具有作為壓密之排水層之用的功效。,覆蓋工法,係指在軟弱地黏性土地盤表面上舖蓋土砂等，俾使重型機械能夠行駛之工法，通
9、常僅要求機械行駛時之強度，而對沉陷則無嚴格要求。,舖砂工法（Sandmat method）,舖布工法,極為軟弱之黏性土地盤上，若直接實施鋪砂工法，則鋪放之砂容易陷入黏土內，更嚴重者將造成表層軟弱部之波狀破壞。為防止此種現象，在地盤上鋪設尼龍布或塑膠布，而後再鋪上土砂。,鋪網後填土壓密,鋪網後填土導致地表隆起,壓實砂樁工法(Sand compaction pile method),係在地盤上以一定間隔（1.22.0）與直徑（6080）打設密實的砂樁。鬆散砂層由於此種作用而增加相對密度，至於柔性土層則由於強制壓實及與砂樁構成複合地盤，而改善其支承力，此工法亦稱加振工法（Composer metho
10、d），簡稱SCP。,優點：1.施工簡單，適用於各種軟弱地盤2.打入砂樁時所產生之振動，對於砂樁周圍土層具有夯實作用3.壓密砂樁構成周圍土層內孔隙水之排水路，促進壓密作用4.使用在不均質之軟弱地盤亦能達成均勻之地盤改良5.改良深度可達至深層6.施工結果之可靠性高7.壓實砂樁本身亦能補強地盤8.軟弱砂質地盤由於夯實作用可降低透水性9.工程費低廉,SCP施工順序,SCP海上作業,Acom Consolider,震實工法(Vibro flotation method),亦稱振動揚實法，係將震實器（Vibroflot）之大型棒狀震動體貫入砂質地盤內，由其前端及側面噴射水，棒桿與地面間所產生之空隙則填補砂
11、或礫石，利用浸水壓實及振動之同時作用傳遞到地盤內，加大地盤密度，增加地盤支承力之工法。,優點：1.能將地盤均勻夯實，夯實後之地盤可支撐上部荷重2.夯實效用可達深層3.施工不受地下水位高低之影響4.工程期間快，成本便宜5.對具有振動性質之上部結構物，效果特佳,振動揚實法之施工順序與機械設備,直力壓實工法(Direct power compaction method),係利用型鋼柱附壓板上下振動所發生之振動或高壓放電所產生之衝擊力夯實鬆散砂質地盤之工法。,Vibro Rod Method,動力夯實工法,彰濱工業區地盤改良一景,電氣衝擊工法,係利用高壓放電所產生之放電能衝擊。1.電氣衝擊工法具有壓實
12、效用之因素有：(1)浸水壓實(2)高壓放電產生之衝擊力(3)覆土壓力2.特徵：(1)地域廣闊，壓實費用低廉(2)同一地點可行任意次數之壓實(3)可任意改變壓實能（放電能）(4)可確認電氣是否放電,垂直排水工法原理,Terzaghi單向壓密理論，黏土層壓密所需時間與排水距離平方成正比。代表性工法有砂滲工法、紙滲工法、小口徑砂袋滲水工法。,垂直排水法的種類,砂滲工法(Sand drain method),為了減少排水時間，常在黏土層入打入砂樁或紙板，而於地盤層上實施預載，使黏土層內之水份經由此排水時間，常在黏土層入砂樁或紙板，而於地盤層上實施預載，使黏土層內之水份經由此排水道而脫出地表面，以縮短工
13、期。此種工法稱為垂直排水工法（Vertical drain method）。,施工步驟：(1)鋪設砂層（Sandmat）(2)設置砂樁(3)砂樁上部修飾(4)預載,紙滲工法(Paper drain method,Card board drain method),紙滲工法的原理與砂滲工法相同，所不同的只是利用透水性良好的特殊加工紙或塑膠板代替砂樁插入黏土地盤內排水而已。,優點：(1)施工速度快(2)施工容易管理(3)工程費用低(4)排水效果良好,紙滲工法施工順序,日本埼玉縣工地,小口徑砂袋滲水工法(Sand bag drain method),亦稱砂袋樁工法，以直徑12的砂袋打入地盤而行排水之工
14、法。其目的係為了改良砂滲工法砂樁被切斷的問題。其地盤改良原理與砂滲工法相同。,羽田機場擴建工地,工地旁增設排水溝，幫助排水,排水不良實證,工地增設集水井，協助排水,生石灰樁工法(Quicklime pile method),此種工法是在軟弱土層中打設生石灰樁體，以取代砂樁，並利用生石灰之吸水、蒸發乾燥、膨脹、吸著及發熱等作用，使粘土壓密脫水。,工法原理：(1)生石灰吸收黏性土中之孔隙水，而反應成消石灰(2)生石灰樁體積膨脹，黏性土之孔隙水被壓擠而出(3)化學反應產生發熱反應，形成生石灰樁堅硬之外殼,灌漿工法,是一種將水泥漿加黏土液或各種化學藥液等灌漿材料壓注入地盤內之空隙，俾提高地盤止水性或增
15、加地盤強度之工法。,目的：(1)灌漿材料填塞於土粒子之空隙或岩盤之裂縫，使地盤呈不透水性，可防止漏水、湧水以及開挖作業時之砂湧、隆起及斜面崩塌等現象(2)固結穩定軟弱地盤，增加地盤強度及基礎承載力(3)保護地下埋設物，補強鄰接基礎及防止其沉陷,水玻璃與硬化劑之混合,Soletanche灌漿工法,係利用曼歇管來施灌，故又稱曼歇管灌漿法，本法採用套管灌漿，先以水泥皂土類之懸濁型灌漿材料填充透水性高之孔隙，再以水玻璃系灌漿材料灌入，使土粒子間產生固結。,複合灌漿,1徑、1.5徑、2徑之混合方法與膠凝時間之相關性,灌漿材料的分類以流動性及主要材料區分，可分為下列三種：1.水泥、黏土(或皂土)及水泥皂土
16、懸濁液型灌漿 材料2.溶液型水玻璃系灌漿材料3.高分子系灌漿材料2與3為一般所稱的藥液。懸濁液型灌漿材料包含1添加水玻璃等之材料在內。高分子系灌漿材料包括丙稀醯胺系、尿素系、尿脂系及鉻酸木質系等。,水玻璃系灌漿材料之pH值與膠凝時間,噴射灌漿工法,CCP法(Chemical Churning Pile Method),係將地盤硬化劑，利用迴轉噴射方式，以超高壓噴射，將基礎土壤與硬化劑強加以攪拌，使其凝結成堅實強固之圓柱（直徑約為3035），以改良基礎之壓縮性和止水性之地盤改良方法。硬化劑漿液之噴出壓力為200kg/cm2，不加空氣。,JSG工法與CJG工法,JSG灌漿桿構造圖,JSG工法施工順序,CJG灌漿桿構造圖,CJG工法施工順序,潑水壓實回填,係灌加水、消除砂粒間之表面張力作用，並利用向下滲透水壓及砂粒子之重量而壓實之方法，適用於砂質土之壓實。或擋土壁體工法之主樁、中間樁拔除後之孔隙用清淨之砂回填再灌水壓實之方法。,感謝聆聽,
