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研究生:謝峻瑞
研究生(外文):HSIEH,CHUN-JUI
論文名稱:H型鋼擋土排樁對開挖安全的影響
論文名稱(外文):Influence of H-Piles Wall on Excavation Safety
指導教授:蘇世豐蘇世豐引用關係
指導教授(外文):SU,SHI-FON
口試委員:杜嘉崇謝百鉤蘇世豐
口試委員(外文):DU,JIA-CHONGHSIEH,PIO-GOSU,SHI-FON
口試日期:2017-06-27
學位類別:碩士
校院名稱:東南科技大學
系所名稱:營建與空間設計系營建科技與防災碩士班
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:2017
畢業學年度:105
語文別:中文
論文頁數:90
中文關鍵詞:卵礫石H型鋼擋土排樁水刀工法鑽堡土中傾斜管
外文關鍵詞:gravelH-piles wallwater-jet cutting methoddrill JumboInclinometer
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為探討H型鋼擋土排樁工法於施工過程中甚至施工後,對於開挖安全的影響,特選定淡水地區一使用H型鋼擋土排樁之工地,透過實際案例,從設計、規劃到施工進行驗證。經過淡水工地施工期間實際的驗證,即便經過縝密的設計與規劃,淡水工地仍發生防溢座及圍籬傾斜與沉陷等預期外的破壞行為,所幸破壞規模不大,未釀成災害。
綜合檢討後發現,在排除降雨及地下水等因素的影響後,淡水工地發生的破壞行為,起因於打樁過程中遇大石塊時施工方式的選擇錯誤,過度倚賴水刀工法,使高壓水柱長時間沖刷而造成局部掏空與沉陷。經研究結果,這類的意外仍可透過管理手段來預防,透過對遇大石塊時打樁時間的控管與跳樁的動作,就能更精準的掌握石塊粒徑大小等地質資訊,適時的改變施工步驟或施工工法,即可避免影響開挖安全的狀況發生,讓H型鋼擋土排樁施工能更安全、經濟。
關鍵詞:卵礫石、H型鋼擋土排樁、水刀工法、鑽堡、土中傾斜管

In order to investigate the impact of H-piles wall construction method on the safety in and after the construction, a site is chosen, using H-piles wall construction, in Tamsui district for investigation and research. Through the analysis of actual case, its design, planning and installation are investigated and studied. However, even with detailed design and planning , there is still unexpected destruction in Tamsui site, such as slang and subsidence in spill containment base and fence. Fortunately, the destruction is not large-scale and does not cause damage.
After a comprehensive review, excluding the influence of factors, such as rain and groundwater, the reason for the occurrence of damage in Tamsui site is the wrong choice of the construction method when the pile was encountered in the process of piling, and excessively relied on the water jetting method which caused long-term and high-pressure water pouring and led to the hollowing out and subsidence. As a result of the study, such accidents can still be prevented by means of management. With controlling the piling time and the action of interval as encountering big stone, we can more accurately grasp the size of stone and other geological information. Changing the steps or methods of construction opportunely, the accidents that have negative effect on safety can be avoided. The purpose of this research is to make the H-piles wall construction safer and more economical by the methods of management that are advised.
Keywords: gravel,H-piles wall,water-jet cutting method,drill Jumbo, Inclinometer

目錄
摘要 ....................................I
ABSTRACT ............................II
誌謝 ....................................IV
目錄 ....................................V
表目錄 ....................................VIII
圖目錄 ....................................IX
第一章 緒論 ............................1
1.1 研究動機與目的 ....................1
1.2 研究內容與研究方法 ............2
第二章 文獻回顧 ............................4
2.1 現地調查 ............................4
2.2 卵礫石層特性 ....................6
2.3 卵礫石層常用擋土工法 ............8
2.4 H型鋼擋土排樁工法介紹 ............10
2.5 常見工程災害 ....................18
2.6 分析工具 ............................23
2.7 觀測系統 ............................24
第三章 淡水區實際案例分析 ............27
3.1 工程案例介紹 ....................27
3.1.1 基地地質概況 ....................28
3.1.2 擋土工法規劃 ....................30
3.2 淡水工地開挖方案設計結果 ............41
3.2.1 沉陷分析 ............................41
3.2.2 H型鋼擋土排樁應力應變分析 ............43
3.3 淡水工地H型鋼擋土排樁施工方式 ....46
3.3.1 水刀工法 ............................47
3.3.2 鑚堡 ............................48
3.3.3 H型鋼擋土排樁施工現場之實況 ....49
3.4 監測 ............................51
3.4.1 監測計畫 ............................52
3.4.2 SM沉陷監測結果 ....................56
3.4.3 SIS土中傾度管監測成果 ............58
3.4.4 地下水位及雨量觀測結果 ............63
3.5 淡水工地開挖期間緊急應變處理 ....65
3.5.1 第一次大量變位的緊急應變處裡 ....66
3.5.2 第二次大量變位的緊急應變處裡 ....71
第四章 H型鋼排樁施工方法對開挖安全的影響 ....73
4.1 震動機工法對開挖安全的影響 ....73
4.2 引孔植入工法對開挖安全的影響 ....78
4.3 水刀工法對開挖安全的影響 ............79
4.4 鑽堡工法 ............................82
4.5 潛孔錘工法 ....................84
第五章 結論與建議 ....................86
5.1 結論 ............................86
5.2 建議 ............................87
參考文獻 ....................................89

表目錄
表3.1設計用地質參數簡化表(厚生工程顧問公司,2014) ...........30
表3.2 型式I應力應變分析結果 ...........................43
表3.3 型式II應力應變分析結果 ...........................45
表3.4監測系統儀器配置表(整理自三聯科技股份有限公司,2015) ...54
表3.5安全監測系統觀測頻率(整理自三聯科技股份有限公司,2015) ...55
表3.6監測系統管理值一覽表(整理自三聯科技股份有限公司,2015) ...55
表3.7 沉陷觀測點12月量測記錄表 ...........................56
表3.8 沉陷觀測點1月量測記錄表 ...........................57
表3.9 土中傾斜管12月量測記錄表 ...........................60
表3.10 土中傾斜管1月量測記錄表 ...........................61
表3.11 2015年12月雨量統計表(摘自氣象局網站) ...........63
表3.12 2016年1月雨量統計表(摘自氣象局網站) ...................64
表3.13 2015年12月水位觀測井量測表 ...........................64
表3.14 2016年1月水位觀測井量測表 ...........................65

圖目錄
圖1.1 研究流程圖 ...........................................3
圖2.1 H型鋼擋土排樁樁頭焊上烏碳鋼等高強度材質的鋼材 ...........11
圖2.2 震動機頭夾取型鋼 ...................................12
圖2.3 型鋼焊接水刀管 ...................................13
圖2.4 水刀工法加壓設備及儲水箱 ...........................14
圖2.5 水刀工法施工實況 ...................................14
圖2.6 鑽掘機引孔後由吊車吊放型鋼植入孔內 ...................15
圖2.7 鑽堡施工機具 ...................................16
圖2.8 潛孔錘施工機具 ...................................17
圖2.9 潛孔錘鑽頭 ...........................................18
圖2.10 擋土牆變形引起沉陷示意圖 ...........................19
圖2.11 雨水沖刷掏空示意圖 ...................................20
圖2.12 拔樁後土層滑動與沉陷示意圖 ...........................21
圖2.13 背填不確實造成樁體變形過大示意圖 ...................22
圖3.1淡水工地位置圖(摘自Google 網路地圖) ...................27
圖3.2鑽孔位置示意圖 ...................................28
圖3.3 塹堤區斜支撐平面配置圖 ...........................32
圖3.4 TYPE A、B剖面的斜支撐剖面配置圖 ...................33
圖3.5 TYPE C剖面的斜坡明挖剖面示意圖 ...................34
圖3.6懸臂式工法平面配置圖 ...................................36
圖3.7懸臂式工法剖面配置圖 ...................................38
圖3.8斜坡明挖工法剖面配置圖 ...........................38
圖3.9型式I地表沉陷分析結果 ...........................42
圖3.10型式II地表沉陷分析結果 ...........................42
圖3.11 H型鋼擋土排樁型式I應力應變圖 ...................44
圖3.12 H型鋼擋土排樁型式II應力應變圖 ...................45
圖3.13 水刀工法打設H型鋼擋土排樁 ...........................47
圖3.14 三部打樁機同時作業實況 ...........................50
圖3.15監測系統平面配置圖(整理自三聯科技股份有限公司,2015) ...52
圖3.16 基地開挖實況 ...................................58
圖3.17 基地開挖分區配置及動線圖 ...........................59
圖3.18 SIS-8土中傾斜管2015年12月歷時曲線圖 ...........62
圖3.19 SIS-8土中傾斜管2016年1月歷時曲線圖 ...................62
圖3.20 SIS-8土中傾斜管外側地面裂縫 ...................67
圖3.21 防溢座及圍籬傾斜沉陷 ...........................68
圖3.22 H型鋼破壞巨石貫入地層 ...........................69
圖3.23 H型鋼後方掏空 ...................................70
圖3.24 樁頂及樁側增設控制點 ...........................71
圖4.1 H型鋼樁頂熔毀 ...................................76
圖4.2 H型鋼排樁塞板 ...................................77
圖4.3 H型鋼排樁樁頂噴漿保護 ...........................78
圖4.4 淡水工地沉砂池配置圖 ...........................81
圖4.5 鑽堡施工機具 ...................................83
圖4.6 小口徑潛孔錘施工 ...................................85


參考文獻
1.內政部營建署,建築物基礎構造設計規範,內政部營建署營建雜誌,民國九十年。
2.鄧屬予,「台灣卵礫石層的地質背景」,地工技術,第五十五期,5~24頁,民國八十五年六月。
3.張吉佐,陳逸駿,嚴世傑、蔡宜璋,「台灣地區中北部卵礫石層工程性質及施工探討」,地工技術,第五十五期,35~46頁,民國八十五年六月。
4.樑詩桐,「於花崗變質岩與硬夾石英瓷土糾結下的海域基樁工法-潛孔氣錘工法、鱷魚夾及沖錘設備的綜合運用」,技師報,第七百零八期,第3版,台灣省土木技師公會,民國九十九年七月。
5.賴慶和,余明山,「RIDO程式在深開挖合理化設計之應用」,深開挖工程設計與施工實務,93~112頁,科技圖書股份有限公司,民國八十九年元月。
6.羅慶瑞,「長期安全監測系統管理維護計畫」,工務建設,第十期,台北縣政府,民國九十年三月。
7.厚生工程顧問公司,新北市淡水區淡海段149、150等地號地質鑽探及試驗分析工作,民國一百零三年三月十日。
8.三聯科技股份有限公司,新北市淡水區淡海段149、150等地號監測系統計劃書,民國一百零四年十月十五日。
9.Google地圖,民國一百零六年,https://www.google.com.tw/maps。
10.交通部中央氣象局,每日雨量,民國一百零六年,http://www.cwb.gov.tw/V7/climate/dailyPrecipitation/dP.htm。

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