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排樁擋土牆作為滑動邊坡補強工程之探討 ─以尖山紅山巷崩塌處理為例

文/水土保持局臺南分局 石明隴‧洪政義‧黃振全

一、前言

  「尖山紅山巷崩塌處理」範圍位於高雄市燕巢區阿公店水庫蓄水範圍內,上下邊坡以既有擋土牆為界,上邊坡緊鄰紅山巷道路與鄰房7戶,下邊坡則為果園,並緊鄰鄰房1戶,高低差達5公尺,道路處產生錯位下陷情形,連帶既有擋土牆錯動開裂,危及鄰房及道路安全(圖5-1),經多方權責單位(水庫管理、道路及山坡地)研商,由水保局臺南分局統一事權,辦理整體規劃治理,本文即以前揭規劃治理成果為案例,初步探討以排樁擋土牆作為滑動邊坡補強之整治效益及鄰房因施工所造成之影響與反應。

圖5-1 災害情形

圖5-1 災害情形

二、邊坡穩定處理

  為使邊坡得以穩定,以保全上下邊坡民宅農地及紅山巷道路安全無虞,遂於邊坡施設多項保護設施,分述如下:

(一)以擋土排樁及擋土牆作為既有擋土牆之補強及邊坡穩定方式

  因邊坡持續滑動,致既有擋土牆龜裂損壞(圖5-2),於規劃設計階段,考量拆除既有擋土牆重新施作,將導致邊坡土壤解壓,恐致損鄰事件發生,爰以保留既有擋土牆為方向,再評估以擋土排樁、地錨、土釘、加勁擋土牆等工法補強整治之可行性。基於考慮現地施工條件及土方挖填之因素,本工程採擋土排樁工法,以間隔排樁配合交錯排樁型式施作(圖5-3)。施工方法採半套管基樁,此工法特點為鑽孔壁保護佳、低噪音、低震動、低環境汙染,樁體混凝土並以基樁完整性試驗等驗證品質。

  因既有擋土牆高約5公尺,除以擋土排樁施設並以樁頂繫梁連結外,並需考量傾倒力矩,本工程以樁頂繫梁為新設擋土牆基礎(圖5-4),並以倚臂式擋土牆方式加設背撐牆設計,背撐牆以植筋與既有擋土牆連結,以期整體結構行為一致,背撐牆隔間以土方回填,可增加被動土壓以抗制傾倒力矩及作為植生槽增加土地使用效益(圖5-5)。

圖5-2 既有擋土牆裂縫及損壞情形

圖5-2 既有擋土牆裂縫及損壞情形

圖5-3 交錯排樁與間隔排樁示意圖

圖5-3 交錯排樁與間隔排樁示意圖

圖5-4 擋土排樁結合擋土牆完成現況

圖5-4 擋土排樁結合擋土牆完成現況

圖5-5 植生槽完成現況

圖5-5 植生槽完成現況

(二)坡頂路面及坡面排水設施佈設

  本工程上邊坡緊鄰紅山巷道路及鄰房,僅左側設有既有排水溝,集水後無排水出口宣洩,形成地表漫地流,流至下邊坡農地,形成左右各一之蝕溝。缺乏整體排水系統規劃佈設,且每經風雨事件後現地觀察,排水溝卻乾枯無水,研判排水溝已破裂損壞,水流入滲土壤,失去排水功能,並形成管湧現象,自下邊坡農地湧出,破壞作物及農機設施。爰於上邊坡紅山巷道路重新整體規劃佈設排水系統(左右側排水溝),將水流匯集於對應下邊坡蝕溝位置之上邊坡集水井,並以高密度聚乙烯排水管導流至下邊坡靜水池,並由坡面縱向排水設施(高密度聚乙烯排水管及消能設施)沿蝕溝排放至下方溪流,以縱橫向導水截流溝之設計,確保人車道路通行安全、農地恢復使用及整體排水系統發揮功效(圖5-6)。

圖5-6 整體排水系統規劃配置

圖5-6 整體排水系統規劃配置

三、鄰房安全鑑定與監測

  本工程之挑戰性在於上下邊坡皆緊鄰房舍,如何避免損鄰事件為本工程重要之議題,爰辦理施工前後鄰房現況鑑定、施工中安全監測作業及工程保險,三者缺一不可,施工前後均須辦理鄰房現況鑑定,以保全證據、釐清責任歸屬,定紛止爭。施工中安全監測作業則為提供實質數據,以作為研擬應變對策或實施緊急應變措施之參考。工程保險則在於發生損鄰事件時,風險轉移至保險公司,將工程損失降低至最小。

(一)鄰房現況鑑定

  本工程工項包含施工前鄰房現況鑑定(台灣省土木技師公會案號:南103-0134)及完工後鄰房現況鑑定(台灣省土木技師公會案號:南104-0132)。鑑定標的物包含高雄市燕巢區紅山巷110號等共計15戶,鑑定結果如下:

(1) 水準測量結果:施工前與完工後鑑定報告比較,測點16、19、20、21等4處測點,均有較大沉陷現象發生(圖5-7)。

(2) 傾斜測量結果:施工前鑑定報告S1傾斜率-1/28、S2傾斜率1/60;完工後鑑定報告S1傾斜率-1/25、S2傾斜率1/49。可判定施工前即已達到相關法規定義之嚴重傾斜,而施工造成的影響有限(圖5-8)。

(二)鄰房損害修復鑑定

  為了解施工基地旁結構物損害程度、數量、修復金額及責任歸屬,爰辦理鄰房損害修復鑑定(台灣省土木技師公會案號:南104-0156)。

  本次鄰房損害修復鑑定就現況鑑定報告所選用之水準及傾斜測量點位進行複測,另新增傾斜測量點位Sa、Sb,以研判有無傾斜及影響結構安全疑慮之情形。鑑定結果如下:

  1. 水準測量結果:測點18沉陷2.34公分、測點19沉陷4.02公分、測點20沉陷3.64公分及測點21沉陷3.24公分(圖5-7)。
  2. 傾斜測量結果:雖測點S1傾斜率達1/24,測點S2傾斜率達1/51,惟相較於施工前現況鑑定之傾斜率,測點S1傾斜率為1/28,已大於1/40,測點S2傾斜率為1/60;另新測設之傾斜點位Sa傾斜率為1/382,小於1/200,Sb傾斜率為1/75,大於1/200(圖5-8)。
  3. 綜上所述,因鑑定標的物施工前傾斜率已大於1/40,故本次損壞鑑定以修復為原則,建議損壞修復費用為新臺幣57萬9,567元整,因本案鑑定標的物位處工地開挖深度2倍範圍內,故損壞修復應由施工單位負責。
  4. 問題探討:本案例施工前最大傾斜率為1/28,已大於傾斜率1/40重建之標準,屬於工程保險公司之不保事項,是以,雖完工後最大傾斜率增為1/24,且鄰房損害修復鑑定結果判定損壞修復應由施工單位負責,然其責任歸屬應無法完全歸責於施工單位,建議應再循其他途徑(如協調及仲裁等),以釐清責任比例之分攤。

圖5-7 水準測量平面位置示意圖 PDF

圖5-8 傾斜測量平面位置示意圖 PDF

(三)傾度盤監測計畫

  本案共佈置6處傾度盤,監測儀器裝設於鄰房牆柱上(圖5-8,編號T-1至T-6)。監測頻率以以基樁及擋土牆施工期間為主,於機具進場開始施工後,每週監測1次(表1)。

表1 監測內容

監測儀器 監測項目 功能 系統架構 佈設數量 監測頻率
傾度盤 鄰房傾斜量 量測鄰房因受力所產生之角變量 銅盤/固定架 6 1次/週

傾度盤觀測結果

  傾度盤包含兩個方向,1-3方向及2-4方向,2-4方向係垂直於1-3方向,1-3方向徑度量為+時,表示向測軸1(基地施工方向)傾斜,反之則相反;2-4方向徑度量為+時,表示向測軸2傾斜,反之則相反。

  本工程契約規定角變量(Angular Distortion)之行動管理值為1/600(1-3方向及2-4方向總角變量),採較嚴謹標準,以提早因應並採取適當之處置措施。監測成果顯示,T-2、T-3、T-4、T-5、T-6傾度盤(上邊坡房舍,鋼筋混凝土構造)傾斜方向較無一致性,T-1傾度盤(下邊坡房舍,加強磚造)傾斜方向則明顯向西北方向,即向施工方向傾斜(最大總角變量為1/182),在該處角變量發展之進程中,本工程採施工方式抑制擴大情形(如縮短開挖面、增設臨時擋土設施、調整施工機具型式等),已有效控制角變量擴大趨勢。推測原因為該處緊貼擋土排樁及擋土牆施工位置,爰有別於他處觀測點產生較大之角變量。

四、成果效益

  本工程興建效益臚列如下:

(一)依調查成果報告內容分年分期加以整治,確保紅山巷道路沿線居民人車通行安全、房舍8戶36人及農地約30公頃之人民生命財產安全,保全對象明確,效益顯著。(圖5-9)

圖5-9 保全對象明確

圖5-9 保全對象明確

(二)保留既有擋土牆作為永久性擋土支撐,充分發揮殘餘價值,並以排樁擋土牆作為既有擋土牆之補強及邊坡穩定方式,符合經濟整治效益。(圖5-10)

圖5-10 排樁擋土牆作為既有擋土牆之補強及邊坡穩定方式

圖5-10 排樁擋土牆作為既有擋土牆之補強及邊坡穩定方式

(三)實質改善紅山巷道路品質,使用路人免於承受路面不均勻沉陷之苦,建置道路完善安全排水,強化道路安全設施,提供用路人往來交通安全性及便利性,增加道路周邊農作運輸效益,建立優質營農環境。(圖5-11)

圖5-11 改善紅山巷道路品質

圖5-11 改善紅山巷道路品質

(四)既有擋土牆旁輔以土包袋灑佈草種,加強植生復育,有效改善 周邊自然生態環境,營造社區綠美化景觀;新設擋土牆設置植生槽提昇綠覆率,篩選良質土為表土,提高農地利用價值及使用效益,恢復農用,還地於民。(圖5-12)

圖5-12 提高農地利用價值及使用效益

圖5-12 提高農地利用價值及使用效益

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