隨著都市發展迅速,樓四處林立;建築物蓋,但相對往地下深度得。
建造地下結構物過程中,會有許多未知潛因素變化;所以施工時,採用工法地質改良;才能確保工程本身及鄰近結構物安全。
因此,分析(如RIDO)結果需加以研判壁體變位及應力(包含彎矩、剪力)當時地質條件下是否合理。


然而開挖工程而言,其牽涉範圍,諸如開挖時引致地表沈陷、鄰近結構物變位及既有管線影響,而所需考量分析因素多,諸如地層狀況、岩土特性、強度參數、地下水位、擋土壁貫入深度及其穩定性,有時亦需考量地下水影響而決定採用總應力分析或應力分析法。
於開挖工程進行施工時即鄰近環境(即建物、地表、地質及地下水)有交互影響關係,因而將分幾點來探討。
進行深開挖工程分析時,不論應用何種程式(國內目前RIDO外,使用是TORSA、FLAC及PLAXIS)會遇到如何選取地層參數問題,而其中會有一些導出參數如地盤、土壓力係數Ko、Ka、Kp及彈性模數E岩土強度參數(若試驗值時)需加以考量及選取。
於地質調查階段,常會現地施鑽情況或受限於其他原因而無法取得足夠薄管進行室內力學試驗求得所需要地質強度參數,以致分析時有“失之桑榆”撼,迫於“需分析”前提下,常會採用鑽探過程中取得標準貫入試驗N值做為,來評估強度及勁度參數。
於這些力學特性參數N值關係驗公式常隱含著多定性因子,因而選用時是見仁見智,目前國內雖已有一些如表一所示經驗公式可供參考。
因此,分析(如RIDO)結果需加以研判壁體變位及應力(包含彎矩、剪力)當時地質條件下是否合理。
另外,值得一提的是,N值求得靜止、主動及動土壓力係數,於設計時應其深度而變化因素考量內。
隨著基地大小及開挖方式,其支撐方式有差異,分析上均需加以考慮,順打工法進行開挖支撐型式採用內支撐,而若有趕工或其他考量,採用逆打工法,樓板即作為支撐。
另開挖空間情況下,使開挖作業順利進行,其支撐系統有採用地錨背拉方式。
採用內支撐系統即是H型鋼作支撐(包含角撐斜撐)及橫擋,而每一支撐間距超過6~7m原則。
開挖面積時需採用中間柱,此中間柱長度擋土壁,其做法類似基樁於預定位置處施鑽一孔,灌注混凝土深度後插入中間柱並孔隙回填。
(2) 跨河或溪水中行開挖,雙層鋼板樁(如照片一所示)作為擋土及擋水設施,而鋼板樁中間回填粘性土壤(如圖一所示)防止外側河水滲入開挖區內,目前尚有一接合型式(止水性更佳)鋼板樁,使用於水中開挖時,單層。


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擋土壁體型式決定,大致上是屬於臨時或設施來考量,其中擋土設施採用壁多,而臨時擋土設施壁外,鋼板樁常用,其他尚有鋼軌樁、排樁。
於上述擋土壁點如表二所示,於鋼板樁使用,其使用時機説如下。
(1) 會區或建物密集地區,採用鋼板樁做臨時擋土設施時,為避免噪音、振動影響,打設時會考慮採用單價無振動式鋼板樁。
另外,壁體變形要求開挖、止水性要求或鄰近結構物時,有採用勁度壁作臨時擋土設施。
(2) 跨河或溪水中行開挖,雙層鋼板樁(如照片一所示)作為擋土及擋水設施,而鋼板樁中間回填粘性土壤(如圖一所示)防止外側河水滲入開挖區內,目前尚有一接合型式(止水性更佳)鋼板樁,使用於水中開挖時,單層。
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(3) 礫石層中臨時擋土設施,無地下水情形下,考量其自立性,可採用鋼軌樁加橫板條,若地下水位,需以止水性鋼板樁,但為貫入礫石層中,故有時會沖水式鋼板樁來施做。
另外,台中地區,因其礫石粒徑於1.0m者多,且質地,鋼軌樁、鋼板樁層或預壘樁施工,因而形成人工擋土柱工法來作為擋土設施現象。
另外,於含有回填土、磚塊或礫石回填土地層時,導溝開挖有坍孔現象(如照片二所示),因而為避免施作壁失敗引致後續開挖順利,會採用:(1)於壁兩側打設臨時性鋼板樁,(2)於導溝下方施作地盤改良,兩種方法,其中採用方法(1)時,壁施作完成後拔除並增加工期,且拔除過程中會影響鄰房及既有結構物;採用方法(2)時,於可達到止水效果、土壤及提高地層強度,因而,本工法採用。
防止壁作業可能引致坍孔、包泥或液流失情形下,地質改良採用單管高壓噴射攪拌工法(CCP工法)。
深開挖工程中,地下水處理是一個議題。
地下水位不僅影響擋土結構型式,同時開挖過程中會因地下水入滲而引致施工。
黏土層因其滲透係數(約<10-7m/sec)無所謂砂湧或上舉力破壞問題,因而開挖需抽水;砂性土壤或礫石層因其滲透係數會於10-5m/sec,開挖時地下水很流入開挖區內而造成施工不便,因而設計時需考量降水開挖面下1.0m,保持開挖面乾燥,施工時則採用集水坑、深井或點井方法來排水。