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第一課： 擋土設施及支撐之種 類及其工作原理 第二課：擋土支撐之力學行為 及側向變位量與管理 值之關係

第一課： 擋土設施及支撐之種 類及其工作原理 第二課：擋土支撐之力學行為 及側向變位量與管理 值之關係. 講師：簡茂洲. 第一課習題講解. 1. 試從地質條件 ( 如砂土層、黏土層、卵礫石層 ) 、工期、開挖深度等觀點，列表比較全挖工法、支撐開挖工法、地錨開挖工法、島區工法及逆打工法之優劣。 2. 試從地質條件 ( 如砂土層、黏土層、卵礫石層 ) 、工期、開挖深度、止水性等觀點，列表比較兵樁、鋼版樁、排樁、連續壁、擋土柱等工法之優缺點。 ( 參考講義內容，自行體會瞭解 ). 第一課習題講解.

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第一課： 擋土設施及支撐之種 類及其工作原理 第二課：擋土支撐之力學行為 及側向變位量與管理 值之關係

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Presentation Transcript

  1. 第一課：擋土設施及支撐之種 類及其工作原理第二課：擋土支撐之力學行為 及側向變位量與管理 值之關係 講師：簡茂洲

  2. 第一課習題講解 1.試從地質條件(如砂土層、黏土層、卵礫石層)、工期、開挖深度等觀點，列表比較全挖工法、支撐開挖工法、地錨開挖工法、島區工法及逆打工法之優劣。 2.試從地質條件(如砂土層、黏土層、卵礫石層)、工期、開挖深度、止水性等觀點，列表比較兵樁、鋼版樁、排樁、連續壁、擋土柱等工法之優缺點。 (參考講義內容，自行體會瞭解)

  3. 第一課習題講解 3.從兵樁及鋼版樁的施工特性來看，試列出其「打設施工階段」及「開挖階段」工地所可能產生的施工問題及鄰房損害事件。 答：打設兵樁及鋼版樁會因為『震動』造成地盤下陷及鄰房牆壁龜裂；開挖階段兵樁會有地下水滲流，土砂流失造成地盤下陷及鄰房牆壁龜裂；鋼版樁勁度小，變形大也會造成地盤下陷及鄰房損壞；二者在拔除時常會連帶土砂一起拔出，再次造成地盤下陷及鄰房損壞。總共『三次』損壞鄰房。

  4. 第一課習題講解 4.從預壘排樁的施工特性來看，試列出其「施工階段」及「開挖階段」工地所可能產生的施工問題及鄰房損害事件。 答：施工階段，使用『緩凝性』水泥砂漿，固結慢，軟弱土層容易擠壓側移及下陷而損壞鄰房；垂直度及施工品質難以控制，往往底部間隙過大，雖有止水灌漿，仍難免土砂流失造成鄰房損害。

  5. 第一課習題講解 5.於地下水位「高」的砂質地盤中施作連續壁，以您的經驗及觀念來看，可能會遭遇那些工程問題？ 答：導溝內穩定液通常要高於地下水位3.0m以上，穩定液壓力＞地下水壓力，方足以維持連續壁挖掘土壁的穩定，否則土壁容易坍塌，嚴重影響連續壁施工之安全及品質。解決方法為利用點井，將地下水位適度降低。

  6. 第一課習題講解 6.於地下水位「很低」的砂礫質地盤中施作連續壁，以您的經驗及觀念來看，可能會遭遇那些工程問題？ 答：地下水位「很低」的砂礫質地盤很容易使穩定液逸失，砂礫質土壁沒有黏滯性，垂直挖掘很深也會坍塌造成危險；解決方法為提高穩定液的濃度，並摻入止逸材料於穩定液中，降低逸失量，並一直補充穩定液，至施工完成為止。

  7. 第一課習題講解 7.如果您負責施工的工地在台中市區，地質為非常堅硬的卵礫石層，地下水位約在地面下5.0公尺，基地面積約1,000m2，設計上要開挖15.0m，需施作擋土柱18.0m深做為擋土設施，試以您可能想像的任何觀點及角度來看，您認為遭遇到那些困難或困惑的問題？ 答：抽水井的深度、數量及打井方法，擋土柱的工班安排，工安維護及施工成本、工期等。

  8. 第一課習題講解 8.在上課的支撐系統幻燈片中曾經提到工地的「錯誤示範」做法，請問是指什麼？您認為可以如何避免之？ 答： 「錯誤示範」為在水平推置重物、材料；應明令禁止承包商及工人犯此錯誤。

  9. 擋土支撐之力學行為及側向變位量與管理值之關係擋土支撐之力學行為及側向變位量與管理值之關係 講師：簡茂洲

  10. 擋土支撐之力學行為 一般之力學行為：物體受力→ 應變 (變形) 開挖之力學行為：破壞平衡→ 變形→土壓力

  11. 圖2 主、被動土壓力與擋土壁側移的關係圖

  12. ※擋土支撐的受力 1.土壓力 2.水壓力 3.地面超加載重 4.視土壓力

  13. §土壤的專有名詞 ◎非凝聚性土壤－砂性土層－透水性土壤 ◎凝聚性土壤－黏土層及粉土層－低透水性土壤

  14. 1. 土壓力 1.1非凝聚性土壤之土壓力 ◎非凝聚性土壤，通稱為砂性土層，屬於透水性良好之土壤 有效靜止土壓力 有效主動土壓力 有效被動土壓力

  15. ．地質條件越好 ．有效抗剪角 及凝聚力 越大 ．主動土壓力越小 ．被動土壓力越大 ．安全性越高 ．反之，危險性則越高

  16. 1. 土壓力 1.2凝聚性土壤之土壓力 ◎凝聚性土壤，通稱為黏土性質土層，粉土層也屬於凝聚性土壤 靜止土壓力 主動土壓力 被動土壓力

  17. ．地質條件越好 ．不排水剪力強度 越大 ．主動土壓力越小 ．被動土壓力越大 ．安全性越高 ．反之，危險性則越高

  18. ※擋土支撐的受力 1.土壓力 2.水壓力 3.地面超加載重 4.視土壓力

  19. 圖3 非均質砂土層開挖抽水之地下水滲流及水壓力分佈(摘自王劍虹，1991)

  20. 圖4 分析常用之簡化地下水壓力分佈圖

  21. 圖4 分析常用之簡化地下水壓力分佈圖

  22. 圖4 分析常用之簡化地下水壓力分佈圖

  23. ※擋土支撐的受力 1.土壓力 2.水壓力 3.地面超加載重 4.視土壓力

  24. ３．地面超加載重 (1)車輛及施工機具： 一般性交通車輛估計1.0tons/m2。 施工機具估計2.0tons/m2。 (2)施工材料堆置： 按實際預定堆置量估計，施工時之堆置量不宜超過設計預估量之80%。 (3)鄰房： 每層樓(含地下室)以1.0至1.2tons/m2估計，筏基以1.5至2.0tons/m2估計，但可扣除地下室取代之相等體積土重。

  25. 圖5 各種情況之地面超加載重計算公式 (改繪自徐振煌，深開挖工程設計)

  26. ※擋土支撐的受力 1.土壓力 2.水壓力 3.地面超加載重 4.視土壓力

  27. 視土壓力：概估支撐受力專用之土壓力 圖6 視土壓力分佈圖(Peck, 1969)

  28. 圖7 開挖工程可能引起之問題

  29. 圖7 開挖工程可能引起之問題

  30. 2.1擋土壁體之變形

  31. 擋土支撐之力學行為 一般之力學行為：物體受力→ 應變 (變形) 開挖之力學行為：破壞平衡→ 變形→土壓力

  32. 控制擋土壁體變形的因素： (1)地質條件：土質條件越差，擋土壁體之變形越大， 風險越高。 (2)開挖深度：開挖深度越深，擋土壁體之變形越大， 風險越高。 (3)開挖範圍：開挖範圍越大，擋土壁體之變形越大， 風險越高。 (4)擋土壁體剛度：擋土壁體之剛度越大，擋土壁體之 變形越小，風險越小。 (5)支撐型式：支撐密度越高，擋土壁體之變形越小， 風險越小。 支撐勁度越高，擋土壁體之變形越小，風險越小。 支撐施加預壓力，可減少擋土壁體之變形。 (6)開挖未設置支撐之露空時間： 露空時間越長，因基礎土層為塑性體，所以擋土壁體之位移及土層內擠將與日俱增，風險不斷擴大，所以開挖後支撐設置於最短時間內完成，實為最重要之任務。

  33. 2.2開挖面以下擋土壁體之內擠 圖9 擋土壁體貫入深度不足所發生之危險狀態

  34. 圖10 原文摘錄「建築物基礎構造設計規範」之擋土壁貫入深度檢核公式

  35. 2.3開挖面以下土層之隆起 圖11 開挖底面土層隆起所發生之危險狀態

  36. 圖12 原文摘錄「建築物基礎構造設計規範」之開挖底面土層隆起檢核公式

  37. 2.4 砂質土層之砂湧 圖13 開挖底面土層砂湧所發生之危險狀態

  38. 圖14 原文摘錄「建築物基礎構造設計規範」之開挖底面土層砂湧檢核公式

  39. 2.5 受壓水層之上舉 圖15 受壓水層上舉所發生之危險狀態

  40. 圖16 原文摘錄「建築物基礎構造設計規範」之受壓水層上舉檢核公式

  41. 2.6 開挖工程引起之地盤沉陷 (1)工地抽水 (2)擋土壁側移及變形

  42. 問題1：開挖抽水的影響範圍有多遠？

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