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研究生:陳鴻益
研究生(外文):Hung-Yi Chen
論文名稱:大高雄地區地層開挖引致地表沈陷量估算模式之分析研究
論文名稱(外文):Analysis on Evaluation of Ground Subsidence Induced by Deep Excavation at Kaohsiung Area In Southern Taiwan
指導教授:蔡光榮蔡光榮引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立屏東科技大學
系所名稱:土木工程系碩士班
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:137
中文關鍵詞:深開挖地表沉陷壁體變形沉陷推估模式
外文關鍵詞:Deep ExcavationGround SubsidenceWall DeformationSettlement Estimation Model
相關次數:
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摘要
學號:N8833026 總頁數:137
論文名稱:大高雄地區地層開挖引致地表沉陷量估算模式之
分析研究
學校名稱:國立屏東科技大學 系別:土木工程系碩士班
畢業時間及摘要別:九十學年度第二學期碩士學位論文摘要
研究生:陳鴻益 指導教授:蔡光榮博士
論文摘要內容:
近年來,由於都市與工商經濟的迅速發展,國內各大都會區之人口密度急速膨脹,加上都會區寸土寸金,迫使超高建築物大力興建,地下基礎工程之開挖施工向下發展,且與鄰房之緩衝空間愈趨窄化。建築物的興建雖可提供人們更多的活動及居住空間,然於進行基礎深開挖時,偶一不慎極易導致鄰屋嚴重受損,主要乃因台灣都市區之地層大多屬軟弱沖積地層,從事基礎深開挖常易衍生地表沉陷與開挖面崩潰。
因此,若設計或施工者對深開挖所引致之地表沈陷特性未能掌控,且鄰近開挖面之建築物基礎設計最大容許沈陷量之資訊不足,則因深開挖導致鄰屋受損之工程失敗風險亦相對增高。本文研究即整理現今之各種深開挖引致之地表沉陷的經驗預測方法與模式,以大高雄地區地下室連續壁擋土設施之10個實際案例分析,利用經驗預測公式驗算沉陷量,並與現地觀測結果進行比對,用以驗證各經驗模式之適用性。本研究再根據分析與比較結果,探討建議該地區地下開挖所引致地表沈陷量之預測估算模式,俾憑以提供工程師於施工前及施工中對鄰房及公共設施基礎沉陷之保護預防,以及開挖時地表沉陷安全監測管控及判斷之參考依據。
關鍵字:深開挖,地表沉陷,壁體變形,沉陷推估模式。
ABSTRACT
Due to the rapidly development of major cities’ economic and industry growth at metropolitan in Taiwan, density of population and cost of land resource also rocket simultaneously. In metropolitan areas, demanding of buildings is one of the solutions to the problem above. At the first stage of high-rise buildings’ construction, the architects and engineers must face the foundation problems of deep excavation and the narrow setback of surrounding buildings. The failure of foundation design or construction might damage surrounding buildings or, even worse, some of building’s ground subsidence due to the sedimentary underground soil that usually abounds in metropolitan region.
The purpose of this study is to concentrate on the analysis and evaluation of the ground subsidence induced by deep excavations in Kaohsiung metropolitan area. This research summarizes the published empirical formulas and methods applied on estimating ground subsidence caused by deep excavation. Also subsidence data from ten actual cases in Kaohsiung city are collected to evaluate the suitability of given methods and empirical formulas. Furthermore, by using the analytical results and conclusions, predicting mathematic models of ground subsidence in Kaohsiung metropolitan area what is caused by underground deep excavation. Hopefully, the results can be used as the design and construction criterion for the deep excavation conducted on the foundation design project in Kaohsiung & Pingdung Area.
Keyword:Deep Excavation, Ground Subsidence , Wall Deformation, Settlement Estimation Model.
目 錄
摘要……………………………………………………………………………Ⅰ
Abstract…………………………………………………………………Ⅱ
目錄……………………………………………………………………………Ⅳ
圖目錄 ………………………………………………………………………Ⅵ
表目錄 ………………………………………………………………………Ⅷ
相片目錄…………………………………………………………………………Ⅸ
壹、緒論………………………………………………………………………1
1.1前言…………………………………………………………………………1
1.2研究動機與背景 …………………………………………………………3
1.3研究目的 …………………………………………………………………5
1.4文獻回顧 …………………………………………………………………7
1.4.1建築物容許沉陷量 ……………………………………………………7
1.4.2壁體變位RIDO程式之分析………………………………………12
1.4.3地表沉陷之型態分析…………………………………………………18
1.4.4安全監測及支撐系統架設 ………………………………………21
1.4.5開挖穩定及隆起分析…………………………………………………24
1.4.6開挖災害事件…………………………………………………………26
貳、研究方法…………………………………………………………………33
2.1研究範圍界定……………………………………………………………33
2.2研究內容與流程…………………………………………………………36
參、案例區域環境說明………………………………………………………39
3.1地理地形…………………………………………………………………39
3.2氣象水文…………………………………………………………………43
3.3地質土壤…………………………………………………………………45
3.4土地利用…………………………………………………………………55
3.5高雄捷運系統路網………………………………………………………59
肆、地表沉陷之理論架構……………………………………………………67
4.1地表沉陷影響因素及原因………………………………………………67
4.2地表沉陷預估方法………………………………………………………71
4.2.1有限元素法(FEM) ……………………………………………………72
4.2.2傳統經驗預測法………………………………………………………74
4.3沉陷量之預測程序………………………………………………………83
伍、深開挖實例分析…………………………………………………………86
5.1大高雄地區地下室開挖安全觀測案例概要…………………........86
5.2高雄捷運紅線之工程地區觀測案例…………………………………87
5.3高雄捷運橘線之工程地區觀測案例…………………………………107
5.4屏東市工程地區觀測案例………………………………………………118
陸、實例模式應用與結果討論……………………………………………122
6.1 模式應用彙整…………………………………………………………122
6.2 工程觀測案例彙整……………………………………………………123
6.3 運算討論與結果………………………………………………………125
柒、結論與建議……………………………………………………………128
捌、參考文獻………………………………………………………………133
玖、附錄……………………………………………………………………138
圖目錄
圖1-1 大高雄捷運系統紅、橘線路網及行政區域圖………………….. 04
圖1-2 鄰產保護及補救之費用曲線(胡邵敏,1992)………………………… 11
圖1-3 開挖引致地表沉陷曲線型態…………………………………….. 20
圖1-4 地表沉陷曲線型態(許琦和李德河等,1999)…………………………….. 20
圖1-5 開挖隆起檢討…………………………………………………….. 25
圖2-1 大高雄地區10個安全觀測工程案例分布與捷運路網相關位置 35
圖2-2 大高雄地區地層開挖引致地表沉陷分析流程圖……………….. 38
圖3-1 大高雄地區區域地形3D圖……………………………………… 41
圖3-2 大高雄地區區域地形及水系圖………………………………….. 42
圖3-3 大高雄地區區域地質圖………………………………………….. 50
圖3-4 大高雄地區活動斷層分布圖(中央大學地質研究所,1998)……………… 53
圖3-5 大高雄地區土壤分布與水系圖………………………………… 54
圖3-6a高雄捷運系統紅線路段航照圖(橋頭至楠梓路段)…………… 57
圖3-6b高雄捷運系統紅線路段航照圖(高雄市中心路段)…………… 58
圖3-6c高雄捷運系統紅線路段航照圖(小港至臨海路路段)………… 58
圖3-7 大高雄捷運系統紅、橘線路網圖(高雄市捷運局,2002)……..………… 64
圖3-8 大高雄捷運系統紅、橘線分標圖(高雄市捷運局,2002)……..………… 65
圖3-9 大高雄地區行政區域圖………………………………………….. 66
圖4-1 深開挖引致地表沉陷圖………………………………………….. 73
圖4-2 開挖引致鄰近地表沉陷與分佈(Peck,1969)……………………….. 74
圖4-3 壁體最大側向位移量與最大地表沉陷之關係曲線(謝百鉤和歐章煜) 76
圖4-4 不同土層開挖引致地表沉陷曲線之預估(Clough & O''Rourke,1990) … 79
圖4-5 高雄都會區擋土壁最大側向變位與地表沉陷之關係(許琦、李德河) 80
圖4-6 高雄都會區擋土壁變形體積與地表沉陷體積之關係(許琦、李德河) 80
圖4-7 壁體最大變形量與開挖深度關係圖(Woo & Moh,1990)……………… 82
圖4-8 壁體懸臂部分面積與深槽部分面積之關係(歐章煜和謝百鉤,2000)… 84
圖4-9 三角槽型地表沉陷剖面預測圖………………………………….. 84
圖4-10 凹槽型地表沉陷剖面預測圖…………………………………… 85
圖5-1a 高雄縣岡山鎮勵志眷村改建集合住宅地下室開挖觀測配置圖 89
圖5-1b 勵志新村島式開挖擋土支撐斷面圖…………………………… 90
圖5-2a 高雄楠梓「華泰電子測試廠房」開挖觀測配置圖……………… 93
圖5-2b 高雄楠梓「華泰電子測試廠房」開挖擋土支撐斷面圖………… 93
圖5-3a 高雄榮總第二醫療大樓地下室開挖觀測配置圖……………… 96
圖5-3b 高雄榮總第二醫療大樓開挖擋土支撐斷面圖………………… 96
圖5-4a 高雄鼎富路集合住宅大樓地下室開挖觀測配置圖…………… 99
圖5-4b 高雄鼎富路集合住宅大樓開挖擋土支撐斷面圖……………… 99
圖5-5a 高雄醫學院學生宿舍大樓開挖擋土支撐斷面………………… 101
圖5-5b 高雄醫學院學生宿舍大樓地下室開挖觀測配置圖…………… 103
圖5-5c 高雄醫學院第一教學大樓地下室開挖觀測配置圖…………… 103
圖5-6a 高雄市崇愛眷村改建集合住宅大樓地下室開挖觀測配置圖… 105
圖5-6b 高雄小港崇愛二村眷村改建開挖擋土支撐斷面圖…………… 106
圖5-7a 高雄市文化實踐社區改建集合住宅大樓地下室開挖觀測配置 110
圖5-7b 高雄文化實踐社區改建工程開挖擋土支撐斷面圖…………… 111
圖5-8a 世華銀行鳳山分行辦公大樓地下室開挖觀測配置圖………… 113
圖5-8b 世華銀行鳳山分行辦公大樓擋土支撐斷面圖………………… 113
圖5-9a 高雄縣鳳山黃埔眷村改建國宅大樓地下室開挖觀測配置圖… 117
圖5-9b 高雄鳳山黃埔一村改建國宅大樓開挖擋土支撐斷面圖……… 117
圖5-10a 屏東市崇仁眷村改建國宅地下室開挖觀測配置圖………….. 121
圖5-10b 屏東崇仁眷村改建國宅大樓開挖擋土支撐斷面圖………….. 121
圖6-1 開挖距離與地表沉陷量實測關係曲線圖…….…………………. 127
圖7-1 地表沉陷量δv與開挖深度和距離關係圖…….………..……… 130
圖7-2 壁體側向位移量與地表沉陷量關係曲線圖…….………………. 130
附圖1A 案例(01):岡山勵志新村(甲區)觀測數據檢算圖表………….. 139
附圖1B 案例(01):岡山勵志新村(乙區)觀測數據檢算圖表………….. 140
附圖2 案例(02):楠梓華泰電子測試廠房觀測數據檢算圖表………… 141
附圖3 案例(03):高雄榮總第二醫療大樓觀測數據檢算圖表………… 142
附圖4 案例(04):鼎金鼎富路集合住宅觀測數據檢算圖表…………… 143
附圖5 案例(05):高醫宿舍教學、第一教學大樓觀測數據檢算圖表… 144
附圖6 案例(06):小港崇愛二村眷村改建觀測數據檢算圖表………… 145
附圖7 案例(07):文化實踐社區眷村改建觀測數據檢算圖表………… 146
附圖8 案例(08):鳳山世華銀行辦公大樓觀測數據檢算圖表………… 147
附圖9 案例(09):鳳山黃埔一村眷村改建觀測數據檢算圖表………… 148
附圖10 案例(10):屏東崇仁新村眷村改建觀測數據檢算圖表……….. 149
表目錄
表1-1鋼筋混凝土結構物容許沉陷量………………………….……….. 09
表1-2台北捷運施工規範之建築物容許變位量………………………... 10
表3-1中央氣象局高雄氣象站1961-2000年氣象統計表……………… 44
表3-2高雄市捷運工程局規劃紅線車站表……………………………... 62
表3-3高雄市捷運工程局規劃橘線車站表……………………………... 63
表5-1大高雄地區地下室開挖工程案例資料一覽表…………………... 86
表5-2勵志工址地層分布一覽表(上而下)…………………..…………. 87
表5-3華泰工址地層分布一覽表(上而下)…………………..…………. 91
表5-4榮總工址地層分布一覽表(上而下)…………………..…………. 94
表5-5鼎富工址地層分布一覽表(上而下)…………………..…………. 97
表5-6高醫工址地層分布一覽表(上而下)…………………..…………. 101
表5-7崇愛工址地層分布一覽表(上而下)…………………..…………. 104
表5-8實踐工址地層分布一覽表(上而下)…………………..…………. 108
表5-9黃埔工址地層分布一覽表(上而下)…………………..…………. 115
表5-10屏東崇仁工址地層分布一覽表(上而下)…………………..…... 119
表6-1預測地表沉陷量之經驗公式表…………………………………... 122
表6-2高屏地區工程案例地表沉陷量觀測結果………………………... 124
表6-3高屏地區工程案例地表沉陷量與開挖深度比較分析表………... 124
表6-4地表沉陷量實測值與經驗公式預估值之檢算統計表…………... 126
相片目錄
相片5-1 高雄縣岡山鎮勵志眷村改建集合住宅大樓開挖鳥瞰相片….. 88
相片5-2 高雄市楠梓加工區內「華泰電子楠梓測試廠房」辦公大樓.. 92
相片5-3 高雄榮總第二醫療大樓地下室開挖施工…………………….. 95
相片5-4 高雄市三民區鼎富路集合住宅大樓………………………….. 98
相片5-5a 高雄醫學院學生宿舍大樓透視圖…………………………… 102
相片5-5b 高雄醫學院學生宿舍大樓地下室開挖施工………………… 102
相片5-6 高雄市崇愛眷村改建集合住宅大樓地下室開挖…………….. 106
相片5-7 高雄市文化實踐社區改建集合住宅大樓及地下室開挖…….. 109
相片5-8 鳳山市中山西路世華銀行鳳山分行辦公大樓……………….. 112
相片5-9a 高雄縣鳳山黃埔眷村改建國宅大樓地下室開挖施工……… 115
相片5-9b 高雄縣鳳山黃埔眷村改建國宅大樓外觀相片……………… 116
相片5-10 屏東市崇仁眷村改建國宅大樓及地下室開挖施工………… 120
捌、參考文獻
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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