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C-29 第五章 邊坡滑動之穩定工程處置 C5.1 說明 公路邊坡設計於規劃階段即應依據工址調查結果,儘量避免通過可能發生邊坡邊坡設計於規劃階段即應依據工址調查結果,儘量避免通過可能發生邊坡滑動的地區。如無法完全避開,則應調整公路線形或變更構造型式,避免造成邊坡大規模不穩定問題。例如:為了避免在順向坡開挖坡趾,可將構造型式由路塹調整為路堤或橋梁,雖然初期投入的工程建設經費較高,但是考量未來營運維護的風險堤或橋梁,雖然初期投入的工程建設經費較高,但是考量未來營運維護的風險與成本,採迴避方式仍為安全與經濟之邊坡處置選項。當公路規劃路線經過順向坡路段時,應依下列原則進行:: 1. 路線穿越大範圍順向坡、剪裂帶或舊崩塌地時,應加強地質調查的精度,同線穿越大範圍順向坡、剪裂帶或舊崩塌地時,應加強地質調查的精度,同時儘可能減少對原有地形的擾動,避免太高的挖方或填方。 2. 順向坡之不連續面可能出露或見光時,應特別考量擋土設施型式的選擇及施工步驟,以確保施工中之安全性及長期的穩定性。 3. 順向坡如採用地錨做為穩定設施時,應考量地錨的錨碇段需座落在穩定的地層,並避免不同高程地錨的自由段長度差異過大,造成應力集中。 公路邊坡依人工挖填與否,可分為挖方邊坡、填方邊坡及自然邊坡。挖方邊坡邊坡依人工挖填與否,可分為挖方邊坡、填方邊坡及自然邊坡。挖方邊坡及自然邊坡常因解壓及風化影響,邊坡土壤及岩石材料強度隨時間而減降,邊坡整體穩定性也隨之降低;填方邊坡土壤特性則常因壓密及壓縮等作用,導致邊坡土壤強度隨時間而增加,邊坡整體穩定性也常隨之升高。 公路邊坡經穩定分析後,研判符合設計要求者,可採用排水及坡面保護設施以邊坡經穩定分析後,研判符合設計要求者,可採用排水及坡面保護設施以防止坡面風化或遭受沖蝕;研判屬不符合設計要求者,則需採用邊坡穩定工法以增進邊坡穩定。邊坡排水及坡面保護設施另詳第七章及第八章規範,本章主要針對公路邊坡開發過程,邊坡穩定經分析結果研判屬不符合設計要求者,為了增進邊坡穩邊坡開發過程,邊坡穩定經分析結果研判屬不符合設計要求者,為了增進邊坡穩定而採用減少驅動力或增加阻抗力等兩類對策相關之工程處置及設施。 1. 減少驅動力:邊坡滑動的驅動力主要為重力,因此減少驅動力即可有效增進邊坡穩定,主要工法包括降低坡角及降低邊坡載重。加強邊坡排水亦可有效減少驅動力。 2. 增加阻抗力:利用工程設施增加邊坡滑動之阻抗力,可分為外部及內部穩定工法。外部穩定工法係於邊坡的坡趾或坡面增加阻抗力以提高邊坡穩定性;內部穩定工法則係提高邊坡抗剪強度來穩定邊坡。
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C-29第五章 邊坡滑動之穩定工程處置C5.1 說明公路邊坡設計於規劃階段即應依據工址調查結果,儘量避免通過可能發生邊坡滑動的地區。如無法完全避開,則應調整公路線形或變更構造型式,避免造成邊坡大規模不穩定問題。例如:為了避免在順向坡開挖坡趾,可將構造型式由路塹調整為路堤或橋梁,雖然初期投入的工程建設經費較高,但是考量未來營運維護的風險與成本,採迴避方式仍為安全與經濟之邊坡處置選項。當公路規劃路線經過順向坡路段時,應依下列原則進行::
1. 路線穿越大範圍順向坡、剪裂帶或舊崩塌地時,應加強地質調查的精度,同時儘可能減少對原有地形的擾動,避免太高的挖方或填方。
2. 順向坡之不連續面可能出露或見光時,應特別考量擋土設施型式的選擇及施工步驟,以確保施工中之安全性及長期的穩定性。
3. 順向坡如採用地錨做為穩定設施時,應考量地錨的錨碇段需座落在穩定的地層,並避免不同高程地錨的自由段長度差異過大,造成應力集中。
公路邊坡依人工挖填與否,可分為挖方邊坡、填方邊坡及自然邊坡。挖方邊坡及自然邊坡常因解壓及風化影響,邊坡土壤及岩石材料強度隨時間而減降,邊坡整體穩定性也隨之降低;填方邊坡土壤特性則常因壓密及壓縮等作用,導致邊坡土壤強度隨時間而增加,邊坡整體穩定性也常隨之升高。
公路邊坡經穩定分析後,研判符合設計要求者,可採用排水及坡面保護設施以防止坡面風化或遭受沖蝕;研判屬不符合設計要求者,則需採用邊坡穩定工法以增進邊坡穩定。邊坡排水及坡面保護設施另詳第七章及第八章規範,本章主要針對公路邊坡開發過程,邊坡穩定經分析結果研判屬不符合設計要求者,為了增進邊坡穩定而採用減少驅動力或增加阻抗力等兩類對策相關之工程處置及設施。
1. 減少驅動力:邊坡滑動的驅動力主要為重力,因此減少驅動力即可有效增進邊坡穩定,主要工法包括降低坡角及降低邊坡載重。加強邊坡排水亦可有效減少驅動力。
2. 增加阻抗力:利用工程設施增加邊坡滑動之阻抗力,可分為外部及內部穩定工法。外部穩定工法係於邊坡的坡趾或坡面增加阻抗力以提高邊坡穩定性;內部穩定工法則係提高邊坡抗剪強度來穩定邊坡。
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C-30 C5.2 設計考量 公路邊坡設計時應依據其重要性,包括交通量、經濟價值、保全對象及替代道邊坡設計時應依據其重要性,包括交通量、經濟價值、保全對象及替代道路等,考量性能需求並決定設計限度狀態。原則上邊坡穩定分析應符合使用性限度等,考量性能需求並決定設計限度狀態。原則上邊坡穩定分析應符合使用性限度狀態以及修復性限度狀態有關安全係數之要求,各項邊坡地工設施在使用年限內確實執行定期維護時,其設施性能符合使用需求定期維護時,其設施性能符合使用需求;若遭受損害,仍可藉經濟可行的修復手段使其恢復耐久性與原有使用機能。 為了減輕公路邊坡維護管理之成本與負擔,應優先以自行穩定之坡度配置開挖坡及回填坡。如需設置邊坡穩定設施,則優先採用仰賴自重即能達到穩定之設施,例如坡趾填土、重力式擋土設施,其次考慮採用止滑構造物,如止滑樁、地錨等設施。 C5.3 減少驅動力 邊坡滑動的驅動力主要來自重力。邊坡材料受到重力作用而有下滑的趨勢,一旦驅動力超過滑動面之阻抗力,邊坡即發生滑動。減少驅動力的方式包括:降低坡角或坡高、降低邊坡載重及透過邊坡排水控制地下水位等。邊坡排水於第七章闡述。 邊坡設計於路權、經濟性及工程可行性容許下,可透過降低坡角性容許下,可透過降低坡角、減輕滑動土體重量,以增進邊坡之穩定。降低坡角工程處置包括降低各階邊坡之坡度或高度、挖除坡面及坡頂之不穩定土石、增設邊坡台階以降低整體坡角等。降低坡角可有效減輕滑動土體重量,惟降低坡角通常需要更多的路權範圍,因此於規劃設計階段即須充分考量用地需求,及挖填土方之平衡。 公路人工挖填邊坡常採分階方式設計,每一階邊坡之高度以不大於人工挖填邊坡常採分階方式設計,每一階邊坡之高度以不大於10 公尺為原則,逐階設置平台,挖方邊坡之設計以直橫比1:1 至1:1.5 為原則,而填方邊坡則以直橫比為1:1.5 至1:2.0 為原則,實際設計坡度應依地形、地質情況、鄰近結構物情況、經濟性、土方調配、行車視距、邊坡重要性及穩定性等考量而調整。 影響邊坡穩定之載重包含邊坡頂部構造物載重及滑動土體自重;坡頂構造物如位於影響邊坡穩定範圍內,可調整其位置或基礎型式,以減輕對於邊坡穩定之負面影響,例如將坡頂構造物改採深基礎,使構造物載重傳遞至滑動面以下之地層,以降低邊坡載重。如填方邊坡因路權範圍不足而無法降低坡角,或基礎承載力無法支承填方邊坡重量時,設計可考慮採用輕質回填材料,或採用中空構造物取代填土,以降低滑動土體重量及下滑驅動力。
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C-30C5.2 設計考量公路邊坡設計時應依據其重要性,包括交通量、經濟價值、保全對象及替代道路等,考量性能需求並決定設計限度狀態。原則上邊坡穩定分析應符合使用性限度狀態以及修復性限度狀態有關安全係數之要求,各項邊坡地工設施在使用年限內確實執行定期維護時,其設施性能符合使用需求;若遭受損害,仍可藉經濟可行的修復手段使其恢復耐久性與原有使用機能。
為了減輕公路邊坡維護管理之成本與負擔,應優先以自行穩定之坡度配置開挖坡及回填坡。如需設置邊坡穩定設施,則優先採用仰賴自重即能達到穩定之設施,例如坡趾填土、重力式擋土設施,其次考慮採用止滑構造物,如止滑樁、地錨等設施。
C5.3 減少驅動力邊坡滑動的驅動力主要來自重力。邊坡材料受到重力作用而有下滑的趨勢,一旦驅動力超過滑動面之阻抗力,邊坡即發生滑動。減少驅動力的方式包括:降低坡角或坡高、降低邊坡載重及透過邊坡排水控制地下水位等。邊坡排水於第七章闡述。
邊坡設計於路權、經濟性及工程可行性容許下,可透過降低坡角、減輕滑動土體重量,以增進邊坡之穩定。降低坡角工程處置包括降低各階邊坡之坡度或高度、
挖除坡面及坡頂之不穩定土石、增設邊坡台階以降低整體坡角等。降低坡角可有效減輕滑動土體重量,惟降低坡角通常需要更多的路權範圍,因此於規劃設計階段即須充分考量用地需求,及挖填土方之平衡。
公路人工挖填邊坡常採分階方式設計,每一階邊坡之高度以不大於10 公尺為原則,逐階設置平台,挖方邊坡之設計以直橫比1:1 至1:1.5 為原則,而填方邊坡則以直橫比為1:1.5 至1:2.0 為原則,實際設計坡度應依地形、地質情況、鄰近結構物情況、經濟性、土方調配、行車視距、邊坡重要性及穩定性等考量而調整。
影響邊坡穩定之載重包含邊坡頂部構造物載重及滑動土體自重;坡頂構造物如位於影響邊坡穩定範圍內,可調整其位置或基礎型式,以減輕對於邊坡穩定之負面影響,例如將坡頂構造物改採深基礎,使構造物載重傳遞至滑動面以下之地層,以降低邊坡載重。如填方邊坡因路權範圍不足而無法降低坡角,或基礎承載力無法支承填方邊坡重量時,設計可考慮採用輕質回填材料,或採用中空構造物取代填土,以降低滑動土體重量及下滑驅動力。
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C-31 C5.4 增加阻抗力 增加邊坡滑動阻抗力可透過提供邊坡滑動阻抗或提高邊坡抗剪強度兩種方式達成,前者常利用擋土設施自重,如剛性或柔性擋土設施、坡趾填土等,以及採用地錨之錨碇力提高阻抗力;後者常採用止滑構造物如排樁穿過可能滑動區域,或是地盤改良等方式,提高邊坡的抗剪強度,以增進邊坡之穩定。 坡趾填土可增加坡趾處之靜載重,以增加邊坡之下滑阻抗力。對於遭到挖除坡趾之順向坡,如回填土仍可能不足以維持其穩定性,可於坡趾先採用簡易構造加以支撐,配合必要之排水設施,然後再回填坡趾。 坡趾填土應選用排水性佳之土方,配合設置地表及地下排水系統,以增進邊坡之穩定性。 擋土設施包括擋土牆及擋土排樁等。擋土牆一般可區分為剛性及柔性擋土牆;剛性擋土牆包括重力式擋土牆、半重力式擋土牆、懸臂式擋土牆及扶壁式擋土牆等;柔性擋土牆包括加勁式擋土牆、框條式擋土牆及石籠擋土牆等。此外,擋土排樁亦為常用之擋土設施,可不需開挖邊坡坡趾,應用於出現破壞跡象之邊坡整治工程,可有效降低施工風險,設計時應檢核樁體承受之剪力及彎矩,對於樁與樁間隔部分也應考量其安全性。 擋土牆型式之選擇應考量其設置目的、功能需求、重要性、地形與環境限制等因素。擋土牆設計須能夠抵抗土壓力、水壓力、靜載重、活載重及地震力,並應考量長期腐蝕、地下水、地表水及其他環境因子對擋土牆造成之損壞。長久性擋土牆之耐久性必須審慎考量,長久性擋土牆之外型應儘量配合環境現況予以美化。 擋土牆設計應考量邊坡整體穩定性、擋土牆牆體穩定性及擋土牆結構安全等。邊坡整體穩定性應依照第四章之規定辦理;擋土牆設計可參考內政部頒「建築物基礎構造設計規範」規定之安全係數。 填方邊坡可於填築時配合埋設加勁材料並逐層滾壓,常見的填方邊坡加勁材料包括地工合成材及鍍鋅鋼材等;挖方邊坡可於逐層降挖時有系統地打設土釘、灌漿錨筋等加勁材,以提高邊坡抗剪強度。加勁材料除了須考量其力學特性之外,應特別注意環境因子及加勁材耐久性。 止滑設施包括止滑樁、沉箱、連續壁、微型樁、兼具止滑功能之集水井等。止滑設施之型式相當多樣,其原理為將止滑設施構造物貫入邊坡並穿越潛在的滑動面,利用構造物剛性提高整體邊坡抗剪能力。 止滑設施之設計應計算其應力、位移與整體穩定性,以驗證設計是否滿足各項
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C-31C5.4 增加阻抗力增加邊坡滑動阻抗力可透過提供邊坡滑動阻抗或提高邊坡抗剪強度兩種方式達成,前者常利用擋土設施自重,如剛性或柔性擋土設施、坡趾填土等,以及採用地錨之錨碇力提高阻抗力;後者常採用止滑構造物如排樁穿過可能滑動區域,或是地盤改良等方式,提高邊坡的抗剪強度,以增進邊坡之穩定。
坡趾填土可增加坡趾處之靜載重,以增加邊坡之下滑阻抗力。對於遭到挖除坡趾之順向坡,如回填土仍可能不足以維持其穩定性,可於坡趾先採用簡易構造加以支撐,配合必要之排水設施,然後再回填坡趾。
坡趾填土應選用排水性佳之土方,配合設置地表及地下排水系統,以增進邊坡之穩定性。
擋土設施包括擋土牆及擋土排樁等。擋土牆一般可區分為剛性及柔性擋土牆;
剛性擋土牆包括重力式擋土牆、半重力式擋土牆、懸臂式擋土牆及扶壁式擋土牆等;
柔性擋土牆包括加勁式擋土牆、框條式擋土牆及石籠擋土牆等。此外,擋土排樁亦為常用之擋土設施,可不需開挖邊坡坡趾,應用於出現破壞跡象之邊坡整治工程,可有效降低施工風險,設計時應檢核樁體承受之剪力及彎矩,對於樁與樁間隔部分也應考量其安全性。
擋土牆型式之選擇應考量其設置目的、功能需求、重要性、地形與環境限制等因素。擋土牆設計須能夠抵抗土壓力、水壓力、靜載重、活載重及地震力,並應考量長期腐蝕、地下水、地表水及其他環境因子對擋土牆造成之損壞。長久性擋土牆之耐久性必須審慎考量,長久性擋土牆之外型應儘量配合環境現況予以美化。
擋土牆設計應考量邊坡整體穩定性、擋土牆牆體穩定性及擋土牆結構安全等。
邊坡整體穩定性應依照第四章之規定辦理;擋土牆設計可參考內政部頒「建築物基礎構造設計規範」規定之安全係數。
填方邊坡可於填築時配合埋設加勁材料並逐層滾壓,常見的填方邊坡加勁材料包括地工合成材及鍍鋅鋼材等;挖方邊坡可於逐層降挖時有系統地打設土釘、灌漿錨筋等加勁材,以提高邊坡抗剪強度。加勁材料除了須考量其力學特性之外,應特別注意環境因子及加勁材耐久性。
止滑設施包括止滑樁、沉箱、連續壁、微型樁、兼具止滑功能之集水井等。止滑設施之型式相當多樣,其原理為將止滑設施構造物貫入邊坡並穿越潛在的滑動面,利用構造物剛性提高整體邊坡抗剪能力。
止滑設施之設計應計算其應力、位移與整體穩定性,以驗證設計是否滿足各項
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C-32 穩定性之要求。 地盤改良可利用土壤置換工法、高壓灌漿工法、化學灌漿工法或電滲工法等,提高邊坡可能滑動區之地層剪力強度,以增進邊坡之穩定性。 1. 土壤置換工法係以良質土壤置換軟弱土層,以提高土壤剪力強度。 2. 高壓灌漿工法以高壓力將水泥漿注入地層,伴隨灌漿攪動土壤產生拌合效果,以擴大改良範圍、提高地層強度及控制地層變形性,一般適用於沖積層、崩積層或岩盤破碎帶之固結改良。 3. 化學灌漿工法一般使用如石灰、飛灰、氯化鈣注入土壤拌合,以提高土壤之剪力強度。 4. 電滲工法主要應用於軟弱黏土層之改良,以電壓促進土壤排出超額孔隙水壓,俾於施工期間獲得較佳之土壤剪力強度。 地錨設計應包含使用地錨之可行性、地錨系統選擇、錨碇力評估、自由段長度設計及防蝕保護設計,並應考量地權之取得、鄰近地下設施位置及地層特性等。 地錨應以邊坡穩定分析方法進行設計,並考慮變位對於鄰近構造物或地設計,並考慮變位對於鄰近構造物或地下設施之影響。地錨長度應足以穿過可能滑動面位置,並固定於穩定地層中。 地錨常使用於挖方邊坡,配合邊坡降挖由上往下逐層施工,如使用於填方邊坡,應特別考量背填土沉陷可能對地錨系統造成之影響。於用地範圍受到限制的邊坡,可考慮採用擋土排樁搭配地錨配置,以限縮邊坡開挖範圍。 C5.5 附屬設施 考量營運維護階段邊坡巡檢及維修需要,應依地形、環境設置必要的通道與設施,如需於坡面設置上下通道,可考量於直橫比1:0.8 以上邊坡設置鋼製爬梯,直橫比1:0.8 以下邊坡設置混凝土階梯及扶手。
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C-32穩定性之要求。
地盤改良可利用土壤置換工法、高壓灌漿工法、化學灌漿工法或電滲工法等,提高邊坡可能滑動區之地層剪力強度,以增進邊坡之穩定性。
1. 土壤置換工法係以良質土壤置換軟弱土層,以提高土壤剪力強度。
2. 高壓灌漿工法以高壓力將水泥漿注入地層,伴隨灌漿攪動土壤產生拌合效果,以擴大改良範圍、提高地層強度及控制地層變形性,一般適用於沖積層、崩積層或岩盤破碎帶之固結改良。
3. 化學灌漿工法一般使用如石灰、飛灰、氯化鈣注入土壤拌合,以提高土壤之剪力強度。
4. 電滲工法主要應用於軟弱黏土層之改良,以電壓促進土壤排出超額孔隙水壓,俾於施工期間獲得較佳之土壤剪力強度。
地錨設計應包含使用地錨之可行性、地錨系統選擇、錨碇力評估、自由段長度設計及防蝕保護設計,並應考量地權之取得、鄰近地下設施位置及地層特性等。
地錨應以邊坡穩定分析方法進行設計,並考慮變位對於鄰近構造物或地下設施之影響。地錨長度應足以穿過可能滑動面位置,並固定於穩定地層中。
地錨常使用於挖方邊坡,配合邊坡降挖由上往下逐層施工,如使用於填方邊坡,應特別考量背填土沉陷可能對地錨系統造成之影響。於用地範圍受到限制的邊坡,可考慮採用擋土排樁搭配地錨配置,以限縮邊坡開挖範圍。
C5.5 附屬設施考量營運維護階段邊坡巡檢及維修需要,應依地形、環境設置必要的通道與設施,如需於坡面設置上下通道,可考量於直橫比1:0.8 以上邊坡設置鋼製爬梯,直橫比1:0.8 以下邊坡設置混凝土階梯及扶手。