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C-4 第二章 工址調查 C2.1 說明 近年來坡地災害發生頻繁,公路邊坡工程調查技術漸漸受到重視。坡地地質及水文條件變異性大,在開發前如未能有效調查,往往造成開發中或開發後邊坡不穩定之現象。本章闡述公路邊坡工程所需的大地工程調查規劃,其目的在於獲得工址邊坡工程所需的大地工程調查規劃,其目的在於獲得工址地質與地工資訊,並依需要針對地工參數進行評估。 坡地之地質條件及水文狀況較一般平地變異性大,常因潛在因子(如地下水位面變化)未能全盤掌握,導致開發風險增加,甚至發生災害而必須投入更多整治經費。考量坡地開發對環境及生態之影響,於規劃階段應依環境影響評估法、地質法及水土保持法相關法令納入各項調查,並進行整體可行性評估。 為使工址調查成果足以提供公路邊坡設計所需充分的地質與地工資訊,設計與調查雙方應及早討論並密切合作,擬定調查計畫,適時提供適當調查成果,以達成更有效率的工程設計。 本章有關工址調查各項規定係以重要性高的邊坡類別為主要對象,並可依據公路之交通量、經濟價值、保全對象、替代道路或其他特殊考量,適度調整應用。或其他特殊考量,適度調整應用。 除本規範要求外,公路邊坡通過「地質敏感區劃定變更及廢止辦法」所定義之地質敏感區,應依「地質敏感區基地地質調查及地質安全評估作業準則」之相關規定進行補充調查。各階段工址調查如於開發期程中屬水土保持法管轄範圍,則於開補充調查。各階段工址調查如於開發期程中屬水土保持法管轄範圍,則於開發期程應滿足「水土保持技術規範」內容要求進行調查。若為特殊重要工程,或其他相關法令另有規定者,需配合詳細考量。 C2.2 調查規劃原則 工址調查應依工址地質及地工條件與工程特性,擬訂工址調查計畫後辦理。大地工程調查計畫應考慮工程之施工方法、以及所建造地工構造物之性能要求,且遵循國家標準或相關規範,進行周周詳之規劃以利調查工作之推行。 調查的範圍應視工程規模、種類與特性,適當規劃調查內容,考慮邊坡類別、邊坡破壞類型、邊坡風險程度,規劃適當的調查方法、項目、數量、位置以及預算編列,以有效獲得工址之地質、地形、地球物理、水文等資訊。工址鄰近有關的舊有工程、建物、基礎等歷史開發紀錄、以及自然環境變化等背景資料,宜納入調查
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C-4第二章 工址調查C2.1 說明近年來坡地災害發生頻繁,公路邊坡工程調查技術漸漸受到重視。坡地地質及水文條件變異性大,在開發前如未能有效調查,往往造成開發中或開發後邊坡不穩定之現象。本章闡述公路邊坡工程所需的大地工程調查規劃,其目的在於獲得工址地質與地工資訊,並依需要針對地工參數進行評估。
坡地之地質條件及水文狀況較一般平地變異性大,常因潛在因子(如地下水位面變化)未能全盤掌握,導致開發風險增加,甚至發生災害而必須投入更多整治經費。
考量坡地開發對環境及生態之影響,於規劃階段應依環境影響評估法、地質法及水土保持法相關法令納入各項調查,並進行整體可行性評估。
為使工址調查成果足以提供公路邊坡設計所需充分的地質與地工資訊,設計與調查雙方應及早討論並密切合作,擬定調查計畫,適時提供適當調查成果,以達成更有效率的工程設計。
本章有關工址調查各項規定係以重要性高的邊坡類別為主要對象,並可依據公路之交通量、經濟價值、保全對象、替代道路或其他特殊考量,適度調整應用。
除本規範要求外,公路邊坡通過「地質敏感區劃定變更及廢止辦法」所定義之地質敏感區,應依「地質敏感區基地地質調查及地質安全評估作業準則」之相關規定進行補充調查。各階段工址調查如於開發期程中屬水土保持法管轄範圍,則於開發期程應滿足「水土保持技術規範」內容要求進行調查。若為特殊重要工程,或其他相關法令另有規定者,需配合詳細考量。
C2.2 調查規劃原則工址調查應依工址地質及地工條件與工程特性,擬訂工址調查計畫後辦理。大地工程調查計畫應考慮工程之施工方法、以及所建造地工構造物之性能要求,且遵循國家標準或相關規範,進行周周詳之規劃以利調查工作之推行。
調查的範圍應視工程規模、種類與特性,適當規劃調查內容,考慮邊坡類別、
邊坡破壞類型、邊坡風險程度,規劃適當的調查方法、項目、數量、位置以及預算編列,以有效獲得工址之地質、地形、地球物理、水文等資訊。工址鄰近有關的舊有工程、建物、基礎等歷史開發紀錄、以及自然環境變化等背景資料,宜納入調查
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C-5 計畫之規劃內容,儘可能蒐集。 C2.3 調查階段與項目 工址調查為分階段、分精度、持續性之工作,公路邊坡大地工程調查計畫原則上應包括規劃階段調查計畫、基本設計階段調查計畫、細部設計階段調查計畫、施工階段調查計畫。不同階段,調查工作底圖與調查精度即有所不同。各階段之調查,均應基於前一階段調查成果妥善擬定調查計畫,因此,每一階段調查成果應說明下一階段調查要項。 工程規劃階段應參考環境影響評估法、地質法及水土保持法相關法令規定,妥善進行調查規劃。工程設計與施工階段之調查,則應基於規劃階段之調查成果,逐調查規劃。工程設計與施工階段之調查,則應基於規劃階段之調查成果,逐步更新與提高地質模型之精度。細部設計調查計畫應根據基本設計調查計畫之結果進行詳細的規劃,以符合設計需求,並要求施工階段應詳細記錄施工過程所遭遇之詳細的規劃,以符合設計需求,並要求施工階段應詳細記錄施工過程所遭遇之地層變化、地質弱帶、地下水位變化等相關資料,以進行地質模式之修正,地質模式之修正,以及設計參數調整,視需要檢核工程設計之合適性。 一、 規劃階段調查 1. 此階段調查計畫需依地質法等相關法規和生態保育需求,進行生態環境及工址調查,以進行邊坡開發規劃設計,並依其開發規模及相關法令之規定,邊坡開發規劃設計,並依其開發規模及相關法令之規定,就開發行為對於環境與生態之衝擊與影響加以評估。 2. 此階段調查計畫除需蒐集相關文獻外,並需進行野外實地調查蒐集資訊。 3. 規劃階段之大地工程調查,目的在於先行瞭解工地及鄰近區域之大地工程環境、地質條件、水文條件、大地參數及施工條件,且調查工作底圖精度不應低於1:25000,並需依相關法規或規範辦理。 4. 此階段調查計畫結果應足夠確認邊坡各項大地工程處置之可行性,並依需要提出替代方案,以減少後續維護成本及復育當地環境需要支出的社會成本。 二、 基本設計階段調查 1. 基本設計調查之目的在於蒐集地質與地工資訊,提供基本設計所需參數。調查工作底圖精度不應低於1:5000,且調查範圍需適度延伸,必要時需含括整個邊坡。 2. 調查報告須提供足夠之大地工程資訊,包含(但不限於)下列項目: (1) 相關地工設施之型式與樣式初步評估; (2) 建議施工方法並評估其可行性性;
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C-5計畫之規劃內容,儘可能蒐集。
C2.3 調查階段與項目工址調查為分階段、分精度、持續性之工作,公路邊坡大地工程調查計畫原則上應包括規劃階段調查計畫、基本設計階段調查計畫、細部設計階段調查計畫、施工階段調查計畫。不同階段,調查工作底圖與調查精度即有所不同。各階段之調查,均應基於前一階段調查成果妥善擬定調查計畫,因此,每一階段調查成果應說明下一階段調查要項。
工程規劃階段應參考環境影響評估法、地質法及水土保持法相關法令規定,妥善進行調查規劃。工程設計與施工階段之調查,則應基於規劃階段之調查成果,逐步更新與提高地質模型之精度。細部設計調查計畫應根據基本設計調查計畫之結果進行詳細的規劃,以符合設計需求,並要求施工階段應詳細記錄施工過程所遭遇之地層變化、地質弱帶、地下水位變化等相關資料,以進行地質模式之修正,以及設計參數調整,視需要檢核工程設計之合適性。
一、 規劃階段調查
1. 此階段調查計畫需依地質法等相關法規和生態保育需求,進行生態環境及工址調查,以進行邊坡開發規劃設計,並依其開發規模及相關法令之規定,就開發行為對於環境與生態之衝擊與影響加以評估。
2. 此階段調查計畫除需蒐集相關文獻外,並需進行野外實地調查蒐集資訊。
3. 規劃階段之大地工程調查,目的在於先行瞭解工地及鄰近區域之大地工程環境、地質條件、水文條件、大地參數及施工條件,且調查工作底圖精度不應低於1:25000,並需依相關法規或規範辦理。
4. 此階段調查計畫結果應足夠確認邊坡各項大地工程處置之可行性,並依需要提出替代方案,以減少後續維護成本及復育當地環境需要支出的社會成本。
二、 基本設計階段調查
1. 基本設計調查之目的在於蒐集地質與地工資訊,提供基本設計所需參數。調查工作底圖精度不應低於1:5000,且調查範圍需適度延伸,必要時需含括整個邊坡。
2. 調查報告須提供足夠之大地工程資訊,包含(但不限於)下列項目:
(1) 相關地工設施之型式與樣式初步評估;
(2) 建議施工方法並評估其可行性性;
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C-6 (3) 對地工設施行為有明顯影響之地層與地質構造深度與範圍; (4) 施工過程中對周遭環境之影響; (5) 工址可能承受之地震規模; (6) 邊坡穩定分析需考慮相關地質與水文地質條件; (7) 潛在滑動面或破壞面位置之初步評估; (8) 細部設計大地工程調查之規劃。 三、 細部設計階段調查 1. 設計者應依基本設計調查之結果,規劃細部大地工程調查,大地工程調查人員應依據其規劃內容進行細部大地工程調查。 2. 細部大地工程調查工作底圖精度應不低於1:2000,如有地層變異性大或重要地質構造及地層破碎時,其調查精度宜局部再予以增加。 3. 調查成果應可提供設計所需參數,以應用於各項設計分析模型,並評估地工設施之性能。 4. 細部調查中應釐清下列項目,以瞭解工址附近地質與地工特性: (1) 詳細地層與地質構造,如斷層、坑洞及破碎帶等; (2) 坡體滑動、崩積層、或潛變之潛在位置與影響範圍; (3) 土壤與岩石之物理特性、水力特性與力學特性; (4) 坡體工程環境地質條件及水文條件; (5) 岩盤不連續面之特性,包括位態、延續性、間距、粗糙度、壁面強度、開口寬、填充物、滲水、組數與岩塊尺寸等; (6) 膨脹性或塌陷性土壤或岩石。 5. 經過敏感區之公路邊坡調查時,應依據地質法相關規定進行調查。 四、 施工階段調查 1. 施工階段調查為觀察法重要一環,重要目的之一為檢核地質模型以及回饋設計。 2. 施工階段各項工程施作期間,應詳實記錄出露之地層狀況、地層弱帶與特性、材料強度特性以及地下水變化情形。若有必要,應進行比例尺大於1:1000 之地質露頭測繪。 3. 施工階段各項調查及參數紀錄與設計條件有明顯差異時,應檢核調整地質模型、參數以及設計。本工作為施工過程重要的品質管理要項。 4. 調查所得地質模型與設計參數,應隨規劃、設計及施工進程之檢視、調查或監測結果不斷更新調整。
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(3) 對地工設施行為有明顯影響之地層與地質構造深度與範圍;
(4) 施工過程中對周遭環境之影響;
(5) 工址可能承受之地震規模;
(6) 邊坡穩定分析需考慮相關地質與水文地質條件;
(7) 潛在滑動面或破壞面位置之初步評估;
(8) 細部設計大地工程調查之規劃。
三、 細部設計階段調查
1. 設計者應依基本設計調查之結果,規劃細部大地工程調查,大地工程調查人員應依據其規劃內容進行細部大地工程調查。
2. 細部大地工程調查工作底圖精度應不低於1:2000,如有地層變異性大或重要地質構造及地層破碎時,其調查精度宜局部再予以增加。
3. 調查成果應可提供設計所需參數,以應用於各項設計分析模型,並評估地工設施之性能。
4. 細部調查中應釐清下列項目,以瞭解工址附近地質與地工特性:
(1) 詳細地層與地質構造,如斷層、坑洞及破碎帶等;
(2) 坡體滑動、崩積層、或潛變之潛在位置與影響範圍;
(3) 土壤與岩石之物理特性、水力特性與力學特性;
(4) 坡體工程環境地質條件及水文條件;
(5) 岩盤不連續面之特性,包括位態、延續性、間距、粗糙度、壁面強度、
開口寬、填充物、滲水、組數與岩塊尺寸等;
(6) 膨脹性或塌陷性土壤或岩石。
5. 經過敏感區之公路邊坡調查時,應依據地質法相關規定進行調查。
四、 施工階段調查
1. 施工階段調查為觀察法重要一環,重要目的之一為檢核地質模型以及回饋設計。
2. 施工階段各項工程施作期間,應詳實記錄出露之地層狀況、地層弱帶與特性、材料強度特性以及地下水變化情形。若有必要,應進行比例尺大於1:1000 之地質露頭測繪。
3. 施工階段各項調查及參數紀錄與設計條件有明顯差異時,應檢核調整地質模型、參數以及設計。本工作為施工過程重要的品質管理要項。
4. 調查所得地質模型與設計參數,應隨規劃、設計及施工進程之檢視、調查或監測結果不斷更新調整。
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C-7 C2.4 調查方法 邊坡調查的項目依不同目的,其調查項目會有所不同。工址調查項目包括基本資料蒐集、遙測影像判釋、地表地質調查、地球物理探測、鑽探或其他開挖調查,為獲得設計參數常利用鑽探或開挖調查時取樣,進行室內試驗,或利室內試驗,或利用鑽探或開挖調查時進行現地試驗;前兩項分析工作可於室內完成,且成果為地表地質調查路線規劃重要參考。第四項以後屬於地表下調查,地表下調查應基於前三項工作成果妥為規劃後再據以執行。 一、 基本資料蒐集 1. 資料蒐集應收集足夠精度之地形圖、地質圖、相關環境地質圖資等,以判釋現場地貌、水系以及地層與地質構造資料。 2. 地質圖一般是以現場露頭或是個別鑽探資料推測繪製而成,在現場調查時應依據需求進一步規劃鑽探及進行現地地質調查。 3. 遙測影像可協助判釋地形、地貌及水系、水文,且不同年份的遙測影像可以判斷過去地形演育,進而推斷出工址之歷史及地質資料。 4. 資料蒐集之成果應足以提供地形的描述(如坡度、坡向及地形特徵)、地質特性與所可能發生之邊坡災害類型。 5. 地質調查應依計畫需要及地質之複雜性,選用適當比例尺之地形底圖,各階段調查所需地形底圖之精度需求如下: • 規劃調查階段不低於1:25,000。 • 設計調查階段不低於1:2,000。 • 施工階段不低於1:1000。 • 重要設施附近可視需要提高地形底圖精度。 二、 地表地質調查 1. 地表地質調查應將調查結果紀錄在精度不低於各階段調查所需之地形底圖,一般地表地質調查成果應包括平面圖與剖面圖,且依需要加註文字說明以及照片或示意圖。調查結果應合併室內作業成果,作為地表下調查規劃之依據。 2. 現場勘查時必須注意可能有過去工程留下之地工設施,並參考其他環境地質相關圖資,瞭解相關崩塌潛勢。 3. 地質調查的目的在於找出可能發生崩塌地點,調查主要對象應包含現場地形、水系特徵、覆蓋土層、岩盤露頭、地層、構造、水文地質以及影響邊
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C-7C2.4 調查方法邊坡調查的項目依不同目的,其調查項目會有所不同。工址調查項目包括基本資料蒐集、遙測影像判釋、地表地質調查、地球物理探測、鑽探或其他開挖調查,為獲得設計參數常利用鑽探或開挖調查時取樣,進行室內試驗,或利用鑽探或開挖調查時進行現地試驗;前兩項分析工作可於室內完成,且成果為地表地質調查路線規劃重要參考。第四項以後屬於地表下調查,地表下調查應基於前三項工作成果妥為規劃後再據以執行。
一、 基本資料蒐集
1. 資料蒐集應收集足夠精度之地形圖、地質圖、相關環境地質圖資等,以判釋現場地貌、水系以及地層與地質構造資料。
2. 地質圖一般是以現場露頭或是個別鑽探資料推測繪製而成,在現場調查時應依據需求進一步規劃鑽探及進行現地地質調查。
3. 遙測影像可協助判釋地形、地貌及水系、水文,且不同年份的遙測影像可以判斷過去地形演育,進而推斷出工址之歷史及地質資料。
4. 資料蒐集之成果應足以提供地形的描述(如坡度、坡向及地形特徵)、地質特性與所可能發生之邊坡災害類型。
5. 地質調查應依計畫需要及地質之複雜性,選用適當比例尺之地形底圖,各階段調查所需地形底圖之精度需求如下:
•規劃調查階段不低於低於1:25,000。
•設計調查階段不低於低於1:2,000。
•施工階段不低於低於1:1000。
•重要設施附近可視需要提高地形底圖精度。
二、 地表地質調查
1. 地表地質調查應將調查結果紀錄在精度不低於各階段調查所需之地形底圖,一般地表地質調查成果應包括平面圖與剖面圖,且依需要加註文字說明以及照片或示意圖。調查結果應合併室內作業成果,作為地表下調查規劃之依據。
2. 現場勘查時必須注意可能有過去工程留下之地工設施,並參考其他環境地質相關圖資,瞭解相關崩塌潛勢。
3. 地質調查的目的在於找出可能發生崩塌地點,調查主要對象應包含現場地形、水系特徵、覆蓋土層、岩盤露頭、地層、構造、水文地質以及影響邊
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C-8 坡穩定之地質營力。與岩體及構造相關之調查項目如下: (1) 可能之地質構造位置; (2) 弱面之種類、描述與評估; (3) 岩體材料類別; (4) 岩體材料組成、異向性與風化程度。 4. 對於大面積之施工場地,宜進行全面性的地形測繪及地表勘查。 5. 出露岩體之岩性及構造,應記錄在地質圖中,並在現場紀錄表中詳盡描述,以提供做為地表下調查比對之用。 三、 鑽探調查 1. 鑽探調查為地表下調查之主要方法之一,目的在於查明地層垂直剖面、研判地質構造、取得土讓、岩石及其弱面試體、求取土壤或岩石材料之力學性質、尋找安裝儀器、孔內試驗或地錨錨定段最佳位置以及檢驗地質改良效果。 2. 鑽探規劃與施作品質之優劣常主控工址調查之成敗。原則上,鑽探規劃應基於室內作業、地表地質調查以及地球物理探測成果進行。 3. 鑽孔數量應依據各階段不同精度需求加以決定。鑽孔數量於規劃階段應能充分反映地表下地層分佈;基本設計階段應能繪出地質剖面,並初步評估工址可能潛在滑動面或破壞面(若為不穩定邊坡);細部設計階段除需得到設計所需參數,並應對於潛在破壞面有全面瞭解,且於該潛在破壞面至少佈設3個調查鑽孔,深度以穿過潛在破壞面為原則。此外,對於地質條件變異性大或弱帶出現處,應局部加強調查密度。 4. 施工中調查若發生有與設計階段之調查結果不一致之情況、或是發現邊坡已存在不穩定現象,應視情況需要進行補充鑽探調查。 5. 工址通過其它法規或規範規定適用範圍時,應依其規定進行補充調查。 四、 地球物理探測 1. 地球物理探測常可獲得地表下地質條件之二維甚或三維的大範圍資訊,在空間解析度及量測範圍與鑽探具有互補性,可有效輔助鑽探之地表下調查工作。 2. 地球物理探測方法種類繁多,如震波探測、直流電法探測、電磁波探測及孔內地球物理方法等。不同探測方法各有其適用性與限制,調查規劃時需依調查目的與現地條件妥善加以選擇。因地球物理探測成果為利用不同物理方法所獲得之間接物理性質,與工程性質之相關性常存在許多影響因子,
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C-8坡穩定之地質營力。與岩體及構造相關之調查項目如下:
(1) 可能之地質構造位置;
(2) 弱面之種類、描述與評估;
(3) 岩體材料類別;
(4) 岩體材料組成、異向性與風化程度。
4. 對於大面積之施工場地,宜進行全面性的地形測繪及地表勘查。
5. 出露岩體之岩性及構造,應記錄在地質圖中,並在現場紀錄表中詳盡描述,以提供做為地表下調查比對之用。
三、 鑽探調查
1. 鑽探調查為地表下調查之主要方法之一,目的在於查明地層垂直剖面、研判地質構造、取得土讓、岩石及其弱面試體、求取土壤或岩石材料之力學性質、尋找安裝儀器、孔內試驗或地錨錨定段最佳位置以及檢驗地質改良效果。
2. 鑽探規劃與施作品質之優劣常主控工址調查之成敗。原則上,鑽探規劃應基於室內作業、地表地質調查以及地球物理探測成果進行。
3. 鑽孔數量應依據各階段不同精度需求加以決定。鑽孔數量於規劃階段應能充分反映地表下地層分佈;基本設計階段應能繪出地質剖面,並初步評估工址可能潛在滑動面或破壞面(若為不穩定邊坡);細部設計階段除需得到設計所需參數,並應對於潛在破壞面有全面瞭解,且於該潛在破壞面至少佈設3個調查鑽孔,深度以穿過潛在破壞面為原則。此外,對於地質條件變異性大或弱帶出現處,應局部加強調查密度。
4. 施工中調查若發生有與設計階段之調查結果不一致之情況、或是發現邊坡已存在不穩定現象,應視情況需要進行補充鑽探調查。
5. 工址通過其它法規或規範規定適用範圍時,應依其規定進行補充調查。
四、 地球物理探測
1. 地球物理探測常可獲得地表下地質條件之二維甚或三維的大範圍資訊,在空間解析度及量測範圍與鑽探具有互補性,可有效輔助鑽探之地表下調查工作。
2. 地球物理探測方法種類繁多,如震波探測、直流電法探測、電磁波探測及孔內地球物理方法等。不同探測方法各有其適用性與限制,調查規劃時需依調查目的與現地條件妥善加以選擇。因地球物理探測成果為利用不同物理方法所獲得之間接物理性質,與工程性質之相關性常存在許多影響因子,
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C-9 應與其他調查所得資料綜合解釋,以增加地表下地質條件判釋之合理性。 五、 土壤與岩石室內試驗 1. 室內試驗工作應依據相關規範進行。 2. 室內試驗可分為土壤及岩石試驗兩部分,並分別進行其基本性質及工程性質試驗。試驗規劃應考量實際地層特性、現地應力、水文狀態以及受工程影響之變動。 3. 求取耐震設計所需要參數時,可採用之動態室內試驗,包含動態三軸、動態直剪、共振柱以及波速量測等。 六、 現地試驗 於現地直接進行之試驗,可避免室內試驗之試驗,可避免室內試驗因取樣、試體準備等可能造成的試體擾動,同時可獲得現地應力及水文狀態下之地工材料強度或承載力等特性。一般土層以標準貫入試驗(礫石土及岩層不適用)、圓錐貫入試驗(礫石土及岩層不適用)及十字片剪試驗(適用於軟弱黏土)較常使用。平鈑載重試驗、現地直剪、現場抽水試驗或透水試驗等各有其不同調查目的,需依據施工方式及現地應力狀態考量,進行長短期試驗。現地試驗應依工程設計之需求加以規劃,並考量施工方式及現地應力狀態進行試驗。 七、 監測 監測亦為調查的重要方法,例如調查地下水位變化、潛在滑動面或破壞面位置、以及邊坡變形及穩定性,均可利用監測技術獲得重要資訊。大地工程監測可妥善運用調查鑽孔,並視需要埋設監測儀器,於工程不同階段延續進行調查。 八、 地下水觀測 地下水量測所使用的設備,應依照土層滲流特性(如受壓、未受壓含水層)不同而有所不同。開放式觀測系統是以地下水位觀測井觀測非受壓或受壓地下水層的水位。封閉式系統則是直接埋設壓力感測計於預定的地層位置,直接量測該點水壓。 開放式系統適用於相對高滲透性的含水層,如砂、礫石層、或富存裂隙的岩層。但在低滲透性的土壤或岩層中,可能會因為地下水滲透流量過小,不及注入或離開觀測井,進而低估或高估地下水位。開放系統若位處或接近調查區域,可解釋為工址的現地地下水位量測結果。此外,水位觀測井若有湧泉或自流井的現象也應注意,表示地表下可能含有受壓含水層或是滲流方向有由深處往淺處流動之趨勢(深處水頭高於淺處)。
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C-9應與其他調查所得資料綜合解釋,以增加地表下地質條件判釋之合理性。
五、 土壤與岩石室內試驗
1. 室內試驗工作應依據相關規範進行。
2. 室內試驗可分為土壤及岩石試驗兩部分,並分別進行其基本性質及工程性質試驗。試驗規劃應考量實際地層特性、現地應力、水文狀態以及受工程影響之變動。
3. 求取耐震設計所需要參數時,可採用之動態室內試驗,包含動態三軸、動態直剪、共振柱以及波速量測等。
六、 現地試驗於現地直接進行之試驗,可避免室內試驗因取樣、試體準備等可能造成的試體擾動,同時可獲得現地應力及水文狀態下之地工材料強度或承載力等特性。一般土層以標準貫入試驗(礫石土及岩層不適用)、圓錐貫入試驗(礫石土及岩層不適用)及十字片剪試驗(適用於軟弱黏土)較常使用。平鈑載重試驗、現地直剪、現場抽水試驗或透水試驗等各有其不同調查目的,需依據施工方式及現地應力狀態考量,進行長短期試驗。現地試驗應依工程設計之需求加以規劃,並考量施工方式及現地應力狀態進行試驗。
七、 監測監測亦為調查的重要方法,例如調查地下水位變化、潛在滑動面或破壞面位置、以及邊坡變形及穩定性,均可利用監測技術獲得重要資訊。大地工程監測可妥善運用調查鑽孔,並視需要埋設監測儀器,於工程不同階段延續進行調查。
八、 地下水觀測地下水量測所使用的設備,應依照土層滲流特性(如受壓、未受壓含水層)
不同而有所不同。開放式觀測系統是以地下水位觀測井觀測非受壓或受壓地下水層的水位。封閉式系統則是直接埋設壓力感測計於預定的地層位置,直接量測該點水壓。
開放式系統適用於相對高滲透性的含水層,如砂、礫石層、或富存裂隙的岩層。但在低滲透性的土壤或岩層中,可能會因為地下水滲透流量過小,不及注入或離開觀測井,進而低估或高估地下水位。開放系統若位處或接近調查區域,可解釋為工址的現地地下水位量測結果。此外,水位觀測井若有湧泉或自流井的現象也應注意,表示地表下可能含有受壓含水層或是滲流方向有由深處往淺處流動之趨勢(深處水頭高於淺處)。
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C-10 封閉式系統則可用於各種土壤或岩層,在滲透性非常低的地層中(如黏性填土或少裂隙的岩層)應該使用封閉系統。非常短期水位變動或快速的孔隙水壓連續變化應採用電子式壓力感測計紀錄數據。 若封閉式系統選用立管式水壓計,仍應留意水壓延遲反應問題。 根據測量目的、現地地形、地層分布與土壤或岩層材料性質決定地下水位觀測站的數量、位置、深度,特別應考慮地層的滲透性,同時,觀測井設置應確保測量到的孔隙水壓是預定位置的水壓力,並應採適當方式阻隔觀測區段地下水與周圍非觀測標的之地層或其他含水層直接流動。 記錄的數量和頻率以及測量週期應視測量的目的,以及鑽井施工後地層水位達到穩定的時間決定;若欲取得地下水位變動資訊,則記錄頻率應該增加,間隔時間應小於預期的環境變動時間,且應至少持續一乾季一雨季。 九、 水文調查 區域地下水調查可採用地下水觀測井及水壓計,觀測井之數量依不同階段調查精度需求決定。地下水觀測井數量及位置應考量地質、均質度、地形及水文特性變化及潛在破壞面位置。地下水位觀測井應儘早佈設,其觀測時間應至少持續一乾季一雨季,井深應可反映年度水文變化下之最低水位狀況,且觀測資料須反應地下水之最高及最低水位變化。 十、 潛在滑動面調查 潛在滑動面或破壞面調查方法包括地球物理探測、鑽探調查與現地監測,重點在於可能滑動面或破壞面位置之判定,及層面位態是否具有順向坡之型態特徵等。可依據現地地質狀況及地表徵兆,研判滑動面或破壞面可能深度位置後加以調查。潛在滑動面或破壞面之調查應在基本設計階段評估其可能潛在位置,細部設計階段則依據其評估結果進行鑽探規劃及補充調查。一般判定滑動面或破壞面潛在發生位置所需之地質條件如下: 1. 地層剖面及分佈; 2. 覆蓋土層及岩盤之交界; 3. 岩盤內破碎帶; 4. 軟弱地層; 5. 砂岩或頁岩互層之順向坡; 6. 石灰岩、礫石層下接頁岩或泥岩之順向坡; 7. 夾有軟弱黏土薄層; 8. 其他。
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C-10封閉式系統則可用於各種土壤或岩層,在滲透性非常低的地層中(如黏性填土或少裂隙的岩層)應該使用封閉系統。非常短期水位變動或快速的孔隙水壓連續變化應採用電子式壓力感測計紀錄數據。
若封閉式系統選用立管式水壓計,仍應留意水壓延遲反應問題。
根據測量目的、現地地形、地層分布與土壤或岩層材料性質決定地下水位觀測站的數量、位置、深度,特別應考慮地層的滲透性,同時,觀測井設置應確保測量到的孔隙水壓是預定位置的水壓力,並應採適當方式阻隔觀測區段地下水與周圍非觀測標的之地層或其他含水層直接流動。
記錄的數量和頻率以及測量週期應視測量的目的,以及鑽井施工後地層水位達到穩定的時間決定;若欲取得地下水位變動資訊,則記錄頻率應該增加,間隔時間應小於預期的環境變動時間,且應至少持續一乾季一雨季。
九、 水文調查區域地下水調查可採用地下水觀測井及水壓計,觀測井之數量依不同階段調查精度需求決定。地下水觀測井數量及位置應考量地質、均質度、地形及水文特性變化及潛在破壞面位置。地下水位觀測井應儘早佈設,其觀測時間應至少持續一乾季一雨季,井深應可反映年度水文變化下之最低水位狀況,且觀測資料須反應地下水之最高及最低水位變化。
十、 潛在滑動面調查潛在滑動面或破壞面調查方法包括地球物理探測、鑽探調查與現地監測,重點在於可能滑動面或破壞面位置之判定,及層面位態是否具有順向坡之型態特徵等。可依據現地地質狀況及地表徵兆,研判滑動面或破壞面可能深度位置後加以調查。潛在滑動面或破壞面之調查應在基本設計階段評估其可能潛在位置,細部設計階段則依據其評估結果進行鑽探規劃及補充調查。一般判定滑動面或破壞面潛在發生位置所需之地質條件如下:
1. 地層剖面及分佈;
2. 覆蓋土層及岩盤之交界;
3. 岩盤內破碎帶;
4. 軟弱地層;
5. 砂岩或頁岩互層之順向坡;
6. 石灰岩、礫石層下接頁岩或泥岩之順向坡;
7. 夾有軟弱黏土薄層;
8. 其他。
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C-11 如已研判滑動面或破壞面位置,在細部設計調查階段,其鑽探調查之鑽孔佈設,應能穿過滑動面位置深度以下,且應於滑動面上至少選取三孔,針對滑動位置進行採樣及試驗,以協助判定滑動面之確切位置、材料強度以及其他特採樣及試驗,以協助判定滑動面之確切位置、材料強度以及其他特性。 C2.5 大地工程參數之評估 C2.5.1 一般原則 地工構造物及邊坡之設計與分析,需要建立計算用的相關地盤模型。此模型所需之地工參數應根據所有大地工程調查、室內試驗、以及監測資訊的蒐集,並經適當判讀與詮釋,以充分代表現地盤情形。 由於大地工程參數具有明顯的不確定性,參數特徵值的決定及特徵值之變異程度(以標準差或變異係數衡量),成為攸關邊坡設計成敗的關鍵因素。 一般分析方法採用安全係數作為設計依據,安全係數為最危險滑動面抗剪力除以驅動力之值。由於大地工程材料參數調查具不確定性,而材料的不確定性在一般的穩定性分析中並沒有直接處理,在數據不足時,實際的安全係數可能不同於分析計算值。地工參數變異性大時,可能採用較高的安全係數。然而,過於保守的安全係數往往造成施工成本的浪費,且仍無法確實掌握安全性;此時可針對潛在滑動面進行取樣密度較高的調查,更精確取樣密度較高的調查,更精確地掌握地工參數的特徵值與其變異程度。在驗證設計成果之安全性時,可採用可靠度之觀念驗證設計之安全性。 在規劃階段與初步設計階段由於調查時取樣密度較低,為進行邊坡穩定可靠度分析,可採用后列方法之一估算地工參數的變異性: 1. 參考鄰近既存工程施工階段的調查資料、調查報告、或是其他研究報告,以估計現地之大地工程參數與其變異性。 2. 常用地工參數之變異係數(標準差/期望值)。 然而在細部設計階段,參數的選定不宜繼續使用前述方法。細部設計階段之參數選定以採用較密集的取樣調查與實驗所得參數為原則,如調查數量不足以估算參數變異性,宜進行參數敏感度分析,驗證細部設計階段之參數選定。 C2.5.2 大地工程參數決定 推估值是量測值經由理論式或經驗式轉換而成之地工參數值。例如:依據標準貫入N 值估算出的楊氏模數值、依據三軸試驗之莫爾圓得到之凝聚力與摩擦角
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C-11如已研判滑動面或破壞面位置,在細部設計調查階段,其鑽探調查之鑽孔佈設,應能穿過滑動面位置深度以下,且應於滑動面上至少選取三孔,針對滑動位置進行採樣及試驗,以協助判定滑動面之確切位置、材料強度以及其他特性。
C2.5 大地工程參數之評估C2.5.1 一般原則地工構造物及邊坡之設計與分析,需要建立計算用的相關地盤模型。此模型所需之地工參數應根據所有大地工程調查、室內試驗、以及監測資訊的蒐集,並經適當判讀與詮釋,以充分代表現地盤情形。
由於大地工程參數具有明顯的不確定性,參數特徵值的決定及特徵值之變異程度(以標準差或變異係數衡量),成為攸關邊坡設計成敗的關鍵因素。
一般分析方法採用安全係數作為設計依據,安全係數為最危險滑動面抗剪力除以驅動力之值。由於大地工程材料參數調查具不確定性,而材料的不確定性在一般的穩定性分析中並沒有直接處理,在數據不足時,實際的安全係數可能不同於分析計算值。地工參數變異性大時,可能採用較高的安全係數。然而,過於保守的安全係數往往造成施工成本的浪費,且仍無法確實掌握安全性;此時可針對潛在滑動面進行取樣密度較高的調查,更精確地掌握地工參數的特徵值與其變異程度。在驗證設計成果之安全性時,可採用可靠度之觀念驗證設計之安全性。
在規劃階段與初步設計階段由於調查時取樣密度較低,為進行邊坡穩定可靠度分析,可採用后列方法之一估算地工參數的變異性:
1. 參考鄰近既存工程施工階段的調查資料、調查報告、或是其他研究報告,以估計現地之大地工程參數與其變異性。
2. 常用地工參數之變異係數(標準差/期望值)。
然而在細部設計階段,參數的選定不宜繼續使用前述方法。細部設計階段之參數選定以採用較密集的取樣調查與實驗所得參數為原則,如調查數量不足以估算參數變異性,宜進行參數敏感度分析,驗證細部設計階段之參數選定。
C2.5.2 大地工程參數決定推估值是量測值經由理論式或經驗式轉換而成之地工參數值。例如:依據標準貫入N 值估算出的楊氏模數值、依據三軸試驗之莫爾圓得到之凝聚力與摩擦角
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C-12 等。依據大地工程調查、試驗、以及監測得到之地工參數量測值,可以經由地質或地工知識(如理論、經驗式、相關聯性)求得地工參數之推估值。推估值可以經由以下途徑求得: 1. 當推估值與量測值之意義相同時,經評估後,可將量測值視為推估值。 2. 當推估值與量測值之意義不同時,可以將量測值藉由理論式或經驗式轉換為推估值。 特徵值是針對所採用的相關地盤模型評估所得最適當的代表值,目的是要評估設計之限度狀態。當估算特徵值時,必須考慮邊坡的破壞機制,例如淺層滑動的邊坡,剪力強度的特徵值應以淺層的土壤為考量;深層滑動的邊坡,剪力強度的特徵值應以深層的土壤為考量。對土壤的剪力強度而言,特徵值可以視為沿著潛在滑動面之平均推估值。對土壤的單位重而言,特徵值可以視為潛在滑動面以上土體之平均推估值。對土壤與結構介面的剪力強度而言,特徵值可以視為沿著該介面之平均推估值。 C2.6 大地工程調查報告 大地工程調查報告為呈現對調查過程中所有蒐集到的大地工程資訊,包含地質構造、地工特性與相關資料,一般分為紀錄與評估分析等兩部分。紀錄部分為大地工程紀實報告,為呈現地質特徵以及工址相關數據,評估分析部分則分為陳述對調查、試驗、觀察與監測數據之詮釋與評估的之結果。 C2.6.1 大地工程紀實報告 大地工程紀實報告之撰寫原則需包含現地調查與現地試驗結果、室內試驗方法與試驗結果、室內試驗報告,報告涵蓋下列各種大地工程資訊: 1. 主要及次要承包商之名稱; 2. 大地工程調查的目的與期望; 3. 現地勘查結果,包含地表水文資訊、鄰近設施行為及工址之工作區地表裸露狀況為及工址之工作區地表裸露狀況; 4. 現地調查設備、施作項目、調查數量、取樣數量、試體運送及試體運送程序等報告; 5. 現地試驗方法、試驗結果及試驗結果報告; 6. 地下水位變動之狀況; 7. 施作現地調查與室內試驗的時間間隔;
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C-12等。依據大地工程調查、試驗、以及監測得到之地工參數量測值,可以經由地質或地工知識(如理論、經驗式、相關聯性)求得地工參數之推估值。推估值可以經由以下途徑求得:
1. 當推估值與量測值之意義相同時,經評估後,可將量測值視為推估值。
2. 當推估值與量測值之意義不同時,可以將量測值藉由理論式或經驗式轉換為推估值。
特徵值是針對所採用的相關地盤模型評估所得最適當的代表值,目的是要評估設計之限度狀態。當估算特徵值時,必須考慮邊坡的破壞機制,例如淺層滑動的邊坡,剪力強度的特徵值應以淺層的土壤為考量;深層滑動的邊坡,剪力強度的特徵值應以深層的土壤為考量。對土壤的剪力強度而言,特徵值可以視為沿著潛在滑動面之平均推估值。對土壤的單位重而言,特徵值可以視為潛在滑動面以上土體之平均推估值。對土壤與結構介面的剪力強度而言,特徵值可以視為沿著該介面之平均推估值。
C2.6 大地工程調查報告為呈現對調查過程中所有蒐集到的大地工程資訊,包含地質構造、地工特性與相關資料,一般分為紀錄與評估分析等兩部分。紀錄部分為大地工程紀實報告,為呈現地質特徵以及工址相關數據,評估分析部分則分為陳述對調查、試驗、觀察與監測數據之詮釋與評估的之結果。
C2.6.1 大地工程紀實報告之撰寫原則需包含現地調查與現地試驗結果、室內試驗方法與試驗結果、室內試驗報告,報告涵蓋下列各種大地工程資訊:
1. 主要及次要承包商之名稱;
2. 大地工程調查的目的與期望;
3. 現地勘查結果,包含地表水文資訊、鄰近設施行為及工址之工作區地表裸露狀況;
4. 現地調查設備、施作項目、調查數量、取樣數量、試體運送及試體運送程序等報告;
5. 現地試驗方法、試驗結果及試驗結果報告;
6. 地下水位變動之狀況;
7. 施作現地調查與室內試驗的時間間隔;
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C-13 8. 室內試驗調查方法、試驗方法、試驗結果及調查作業報告; 9. 鑽孔紀錄,包含岩心照片及推定之地層結構; 10. 現地調查結果。 C2.6.2 評估分析報告 工址地工資訊之評估宜包括以下項目: 1. 各種調查、試驗、與觀測結果的圖表,如果必要,應以柱狀圖表示資料之分布關係; 2. 地下水水位、水壓變化與季節性變化之描述; 3. 地盤地質模型之細部說明; 4. 土壤與岩石強度與變形性之詳細描述; 5. 地層內不規則或異狀現象(如空洞等)之描述與可能解釋; 6. 地工參數推估值之資料庫; 7. 如有滑動面時,應包含滑動面之位置以及滑動面相關各項參數之研判; 8. 填方材料特性與開挖過程可能遭遇之困難。 地工參數之選擇,應考慮以下因素: 1. 初始應力狀況; 2. 有效應力之大小與路徑徑; 3. 應變大小與剪力發展之程度; 4. 水力條件(如排水情形、透水性、與地下水位); 5. 異向性; 6. 時間效應(如風化、剪動率、潛變、老化); 7. 應力應變歷史(如過壓密效應); 8. 反覆的浸水與乾燥之影響(如飽和率、膨脹性、自由水與滯留水); 9. 不連續面(如節理與破裂面); 10. 不均質性(如不連續之薄土層)。 當實驗室採用不擾動土樣以估算地工參數時,應考慮樣本取樣時之擾動、樣本中之不均質性及不連續面、尺寸效應等。當估算土樣粒徑分布,或是當採用含易碎顆粒之土樣進行試驗時,需注意準備試體之過程是否會改變土樣粒徑分布。試驗時,需注意準備試體之過程是否會改變土樣粒徑分布。
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8. 室內試驗調查方法、試驗方法、試驗結果及調查作業報告;
9. 鑽孔紀錄,包含岩心照片及推定之地層結構;
10. 現地調查結果。
C2.6.2 評估分析報告工址地工資訊之評估宜包括以下項目:
1. 各種調查、試驗、與觀測結果的圖表,如果必要,應以柱狀圖表示資料之分布關係;
2. 地下水水位、水壓變化與季節性變化之描述;
3. 地盤地質模型之細部說明;
4. 土壤與岩石強度與變形性之詳細描述;
5. 地層內不規則或異狀現象(如空洞等)之描述與可能解釋;
6. 地工參數推估值之資料庫;
7. 如有滑動面時,應包含滑動面之位置以及滑動面相關各項參數之研判;
8. 填方材料特性與開挖過程可能遭遇之困難。
地工參數之選擇,應考慮以下因素:
1.
初始應力狀況;
徑;
3.
應變大小與剪力發展之程度;
4.
水力條件(如排水情形、透水性、與地下水位);
5.
異向性;
6.
時間效應(如風化、剪動率、潛變、老化);
7.
應力應變歷史(如過壓密效應);
8.
反覆的浸水與乾燥之影響(如飽和率、膨脹性、自由水與滯留水);
9.
不連續面(如節理與破裂面);
10. 不均質性(如不連續之薄土層)。
當實驗室採用不擾動土樣以估算地工參數時,應考慮樣本取樣時之擾動、樣本中之不均質性及不連續面、尺寸效應等。當估算土樣粒徑分布,或是當採用含易碎顆粒之土樣進行試驗時,需注意準備試體之過程是否會改變土樣粒徑分布。