作者

周功台

摘要

都會區隨著經濟的成長持續發展，大規模的公共建設處處可見，台北市近十年來陸續進行的市區鐵路地下化工程與捷運系統初期路網工程即為一例。在建築物櫛次鱗比和橋梁管線縱橫交錯的都會區內，進行大型的地下工程時，即使其規劃設計已費盡了心思，往往仍難以完全避開既有構造物的基礎，因而，不得不採行“托底工程”(Underpinning)，藉由設置替代基礎、加強既有基礎或基礎地盤改良等因應措施，以防護該既有構造物的結構安全和機能，以及確保其原有的正常使用狀態。本期特以「托底工程案例探討」為主題，介紹有關托底工程的規劃設計、施工和監測管理等方面的實際案例。
陳元化、陳聰海和地鐵處蔡崇義主任等三位先生的「台北市和平西路陸橋托底工程之設計及施工」，針對台北市區鐵路地下化工程的高鐵隧道與陸橋橋墩基礎衝突問題，藉由托底工程克服之，文中詳細完整敘明其設計考量、方案評比、施工方法及監測安全管理等，為一頗值得參考的案例；李正剛、彭盛昌和台北捷運局闕河淵副局長、吳沛軫副處長等四位的「台北捷運CN253B標潛盾隧道穿越北門古蹟下方之保護措施」一文，介紹一級古蹟－北門的基礎地層採用地層改良強化之間接托底方式，配合嚴謹的監測管理與補償式灌漿，順利完成潛盾隧道施工期間的北門保護，為一難得的經驗資料；榮工處蔡森豪主任和楊聰賢、賈平先生等三位的「漢生陸橋托底工程及自動監測系統」，將托底工程的施工過程細節處理和自動監測系統的施工安全監控功能，予以相當完整的介紹，亦為一寶貴的實例資料，值得爾後設計、施工參考。
由於國內的托底工程案例不多，本期僅蒐羅邀稿到三篇文章，編者深以為歉。所幸，蘇世豐、熊雲嵋、蕭博元與許世宗等四位教授、先生的「垂直載重樁之荷重－沉陷關係」一文，介紹樁基樁以近似理想彈塑性解分析方法，模擬基樁的荷重－沉陷係曲線，並由實際試樁資料獲致良好的驗證結果。對托底工程之新、舊樁基礎載重轉移的樁沉陷分析，提供了另一可參考引用的方法。此外，蘇耿世先生和張瑞麟教授的「工業爆材之特性」與「爆破工程之震動」兩篇文章，就炸藥的各種基本特性、國內使用爆材的現況、以及爆破引起之地層震動機制和解決對策，皆有深入淺出之理論、實務介紹，雖未必能對本期產生“爆炸性”效果，但依然生色不少！
本期“名詞解說”專欄由馮道偉教授提供兩種土壤改良的清晰簡明解說。另有潘國樑博士於本期首度刊載的“地工小百科”專欄中，對「隧道湧水的工程對策」提出了相當精闢且深入的見解。去年賀伯颱風土石流災害引起政府、社會與工程界的關注、震撼，針對該主題本地工技術基金會曾於中興大學舉辦座談會，中部各界人士熱心參與、廣泛討論，將土石流災害問題剖析得淋離盡至，是一場極為成功的座談會，其全程之紀錄由高秋振先生悉心整理完成，刊載於“大地論壇”中，讀者當可由其中獲得一些啟示。洪如江教授提供的「地工照片」－岩石之節理，清楚地指出堅硬岩石脆弱的一面！
感謝提供文稿、照片和參與大地論壇的學者、專家，以及審稿的委員先進。同時謹向贈言人地工技術基金會董事長胡邵敏博士引發吾輩地工人省思的「講古」和對「地工技術」的期勉，致上無限的謝忱。

作者

胡邵敏

摘要

大地工程可說是一門既古老又新穎之學科。試看古代偉大工程奇蹟如素有「上下兩千年，縱橫十萬里」之稱的「萬里長城」，它橫跨沙漠地帶及河谷溪流，攀越黃土高原及崇山峻嶺，修築時間起自西周宣王(公元前九世紀)至明朝末年(公元1643年)。追溯明朝(公元1368年)以前，古人以簡單工具，採用「就地取材」原則，主要用土和石砌築長城(附圖一)。在經歷千年之後，自長城遺址中仍可發現數項古代大地工程師之驚人技藝創作。
一、加勁士：在甘肅和新疆的戈壁沙漠地區中，既無土又無石，只有沙礫。漢朝修築長城乃利用在沙漠裡生長的紅柳、蘆葦作為「加勁材」’與砂及礫石分層舖築，即可建立數公尺高之豎牆(附圖二)。
二、土坯：在黃土地區中，以黃土混合水製成長38公分×寬20公分×厚9公分土坯，經曬乾後，夾蘆葦修築。土坯砌法是每隔三層土坯夾一層蘆葦，可使城牆堅固不易明塌。
三、夯土：亦在黃土地區中使用，用木樁將帶黏性濕土搗實，夯層厚約13公分至20公分，夯土層開亦夾用木樁、雜草。在敦煌西南玉門關一帶，牆身自地面50公分開始，每隔15公分舖蘆葦一層，蘆葦縱橫相交，厚6公分。
此外，據”漢書”的「賈山至言」載：「秦始皇為馳道，道廣五十步，三丈而樹，厚築其外，隱以金椎」，「隱以金椎」即是用鐵椎夯土至堅實之意。又據”水經注”記載秦始皇造(渭)橋，即巳知利用鐵椎打木樁，以樁基礎支承橋墩。其後蘇州之寶帶橋、明代建造之盧溝橋、清朝之古灞橋等均已知利用木樁為橋基礎。北宋皇祐五年(公元1053年)在福建泉州洛陽江口建造長八百多公尺，有四十七個橋孔之洛陽橋，其橋基首創為「拋石棧形基礎」”蔡襄傳”稱「種蠣於礎以為固」，乃利用繁殖牡蠣而將石塊相互膠結成一體。類此種種老祖宗之「先進科技」，其後竟然漸漸失傳，原因在於前人之技藝採師徒制度，缺乏將之有系統的整理，亦無做進一步之學理驗證，致使前人智慧經驗後人無法傳承，實乃我國地工界之莫大損失。今人甚至誤以為地工技藝全部源於西方。
如今解決地工問題，咸認為必須具有相關學理知識外，尚應兼備相當工程經驗及正確之工程判斷能力，方能提供既經濟又安全之解決方案。地工材料之性質具有高度不均勻性，嚴格言之幾乎是「隨地而異」，例如某土層性質或因先天組成成份不同，或因後天形成環境不同，或因外力影響，即使在同一位置，土層性質亦可隨深度之不同而相異。因此處理地工問題幾乎無一定答案，所以很多人認為地工工藝不但是技術亦近於藝術(ARTS)。顯見工程經驗與判斷力之重要。
「地工技術」是國內目前唯一地工專業期刊，每年六期，每期均討論一個地工主題，由地工業者、學者專家提供工程實務論文。出版宗旨是為提升我國地工技術水準，提供園地作為工程經驗以及新進工地科技資訊之交流管道。「地工技術」從前身「地工技術雜誌」創刊至今，已屆十五年。民國八十五年曾獲行政院國科會評選為優良期刊。在此希望「地工技術」繼續秉承一貫宗旨扮演工程界科技與經驗之「橋樑」，奠定地工技術之「長城」，並向「國際橋梁」的目標邁進，彌補自秦漢以來所缺之一環。

英文篇名

DESIGN AND CONSTRUCTION OF HOPING W. ROAD OVERPASS BRIDGE UNDERPINNING

作者

陳元化、陳聰海、蔡崇義

關鍵字

托底、明挖覆蓋隧道、樁帽、帽梁

摘要

台北市和平西路陸橋P5橋墩之部份樁帽及5支基樁位於地鐵萬板專案之高鐵隧道主體範圍內，為解決兩者之衝突乃採用托底工法以打除P5橋墩之墩柱及樁帽，施築新增基樁並重新構築墩柱及樁帽，因調整P5橋墩之下部結構後仍無足夠空間容納高鐵隧道開挖之擋土壁體，使得P5橋墩新構築之北側基樁需兼做高鐵隧道開挖之擋土排樁。本文針對和平西路陸橋P5橋墩托底工程之設計及施工予以整理敘述，以提供相關案例之參考。

英文摘要

Since the partial portion of pile cap and 5 piles of pier P5 of Hoping W. Rd overpass bridge were located within the region of HSR tunnel of TRUPO Panchiao extension project, therefore the underpinning method was adopted in order to solve this conflict. During the period of underpinning, the pier column and pile cap of pier P5 were demolished firstly then the new piles、pile cap and pier column were built. Because there was still not enough space to install the retaining wall for HSR tunnel excavation, the north side of new piles of pier P5 were required to provide as the piling retaining wall during HSR tunnel excavation. This paper presents the underpinning design and construction on pier P5 of Hoping W. Rd overpass bridge in order to offer as reference for case study.

英文篇名

THE NORTH GATE MONUMENT PROTECTIVE MEASURES FOR THE SHIELD TUNNEL UNDERNEATH THE NORTH GATE TAIPEI MRT CONTRACT CN253B

作者

李正剛、彭盛昌、闕河淵、吳沛軫

關鍵字

高壓噴射灌漿、建物保護、支撐系統、潛盾隧道

摘要

北門為國家一級古蹟，台北捷運南港線CN253B標連接中華路及忠孝西路二重要交通路段，於此道路下方構築潛盾隧道而穿越北門古蹟。此區域建物除北門外，亦包括高架橋匝道及民房。經過縝密之路線研選後，雖採最小之隧道曲率半徑設計，儘量避開北門以減少對該結構物影響，但仍不免侵入北門基礎下方70公分範圍。
由於北門係一相當重要文化資產，細部設計階段即審慎進行最佳保護方案之規劃、研選與評估，決定採用高壓噴射灌漿(JSG)土壤改良法以阻隔潛盾施工對北門所可能引致之負面影響；並在施工階段依循設計考量重點妥善計劃各項施工細節及嚴密監控，克服施工期間不可預期的問題與地盤反應行為所造成之沉陷，文中將簡述施工過程所遭遇之問題及其因應對策。在潛盾上、下行隧道分別通過後，北門發生的累積最大沉陷量僅21mm，在嚴謹要求的安全標準範圍內，有此一成果誠屬不易，是台灣地區首次兼顧古蹟保護與施工建設之成功案例。

英文摘要

The North Gate is a class 1 national historical monument which is located around the intersection of Chung-hwa Road and Chung-hsiao west Road. Taipei MRT Nankang line construction contract CN253B was planned to go underneath the vicinity of North Gate. For preservation purpose, the shield tunnel construction method was used. The near by also includes elevated highway ramps and some private-owned buildings. With a careful alignment study, a minimum tunnel radius standard was chosen to minimize the impact to the North Gate and other near by structures. However, the shield tunnels pass area underneath 70cm of the North Gate foundation can not be avoided.
Due to the importance of the North Gate, a building protection planning and evaluation study was conducted during the earlier detailed design stage. The JSG method of soil improvement was applied to isolate the negative impact from construction of shield tunnel method. During construction stage, the concept in design stage was implemented and settlement due to construction was controlled. This paper depicts the problems and solutions during construction. After the shield tunnels were completed, the cumulative maximum settlement of North Gate was less than 21mm and very small under the strict criteria. This is the first successful construction case which also took good care of historical monument.

英文篇名

UNDERPINNING PROCESS OF HAN-SENG ROAD OVERPASS AND ITS AUTOMATIC MONITORING SYSTEM

作者

蔡森豪、楊聰賢、賈平

關鍵字

自動監測系統、托底、暫撐鋼梁

摘要

漢生陸橋托底工程，其施工方式為利用暫撐鋼梁上之千斤頂將漢生陸橋托起，並將橋本身之載重經暫撐鋼梁轉移至兩側之連續壁，然後截斷橋墩柱及基椿，並施築托底版，俟托底版完成之後與原橋墩接續，將載重移轉至托底版上。在施工過程中，為確切維持行車及橋梁結構系統的安全，安裝自動監測儀器，以便確實掌握橋梁之現況。本文係討論整套自動監測系統運作及施工過程。

英文摘要

This Paper describes the underpinning work of Han-Seng Road Overpass .The construction process involved a temporary supporting steel frames to support the bridge load and transfer the load to two exterior slurry walls. After demolish the pier and foundation pile, an underpinning slab was constructed. On top of the slab , a pier was rebuilt. To maintain the daily traffic and the safety of the Overpass during underpinning , an automatic monitoring system was installed to observe movements and tiltings. This paper also discuss the operation of the automatic monitoring system.

英文篇名

LOAD SETTLEMENT RELATION FOR VERTICALLY LOADED PILES

作者

蘇世豐、熊雲嵋、蕭博元、許世宗

關鍵字

剪力阻抗、剪力模數、樁載重試驗

摘要

垂直載重樁的荷重－沉陷關係，就目前的研究成果，並沒有一套計算簡便且參數取得簡易的完整分析方法，這主要原因在於樁與土壤間的界面力學機制相當複雜所致。界面力學機制不僅是土壤強度與勁度的因素，更受施工條件、擾動程度、樁身粗糙度等影響。
蘇世豐與許世宗(1996)建議一個近似理想彈塑性解分析方法，可適用於現地樁身穿越多層土壤狀況。本文就二個工地二支試樁資料進行該方法的準確性驗證，由證實結果顯示，在基樁未達極限荷重前，其所模擬的荷重－沉陷曲線與樁身荷重－深度變化曲線皆有良好的適用性。

英文摘要

In regard to predict the relation of load-settlement of pile under axial load, there have not yet an analytical method both simple in calculation and easy for parameter selection. The main reason is that the mechanism of the interaction between pile and soil is very complex. The mechanism of the interaction is not only influenced by the factors of soil strength and stiffness, but also the construction method, degree of disturbance and the roughness of pile shaft.
The approximate analytical method for ideal elasto-plastic soil suggested by Su and Shu(1996) is suitable for piles penetrated into multilayered soil. Based on the record of two field tests, this presentation is plan to check the correctness of the suggested method. After comparing the results of computed and tested data, it was confirmed this suggested method is very appropriate to use before the ultimate load of pile is achieved.

英文篇名

PROPERTIES OF INDUSTRIAL EXPLOSIVES

作者

蘇耿世、張瑞麟

關鍵字

炸藥特性、引爆系統

摘要

對岩石爆破而言，不僅要考慮岩石特性及爆破設計之外，同時必須瞭解爆材特性，方能獲得最佳的爆破結果。本文針對炸藥的各種特性、國內現有爆材的種類與應用及未來的發展趨勢作一介紹，提供爆破工程人員參考。

英文摘要

For rock blasting, not only rock properties and blast design must be considered, but also explosives properties has to be understood in order to reach optimum blast result. This paper is to introduce various properties of explosives, domestic current explosives and applications, and future developing trend for reference of blasting engineers.

英文篇名

NATURE OF VIBRATION FROM BLASTING OPERATION

作者

張瑞麟

關鍵字

爆破工程、爆破震動、爆破參數

摘要

天然的地震與人為的爆破係引起地表震動的主要因素。相對於地震的不確定性，爆破作業可經由爆破參數的控制藉以減緩地表的震動。本文針對爆破震動的成因與解決方案提出綜合性之探討。

英文摘要

The occurences of ground vibration are mainly dependent on processes of both earthquake and blasting operation. In contrast to uncertainty of earthquake, ground vibration due to blasting can be reduced by means of blasting design. This paper not only provides the descriptions of generation of ground vibration but also proposes some techniques for reducing the magnitude of ground vibration.