¶ 公路邊坡工程設計規範-第八章 坡面保護設施設計 C8.1 說明
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C-47第八章 坡面保護設施設計C8.1 說明坡面保護設施係指邊坡經穩定分析研判符合設計需求者,為避免坡面受表面逕流、雨水沖蝕或風化,在坡面上覆蓋植生或構造物保護,以維護坡面長期穩定的設施。當邊坡經穩定分析研判不符設計要求者,須採用邊坡穩定設施增進邊坡穩定,相關設計參閱第五章「邊坡穩定工程處置設施設計」。
坡面保護設施分為植生保護設施以及構造物保護設施二大類,表C8.1-1 整理常見的坡面保護設施種類及其目的與特徵。
表 C8.1- 1 坡面保護設施的種類與目的植生保護設施利用生長於坡面上的植物,其根系緊固地安定坡面表層,防止地表逕流沖蝕;繁茂植生亦可緩和地表面溫度變化造成之表層崩落,藉由綠化提昇環境美觀。
惟植物的根系只能達坡面表層,對於滑動面較深的邊坡,植生保護的效果欠佳;
日光、降雨無法到達的位置,如高架橋梁等構造物下方,或是邊坡土壤具強酸性等情況,植物生長不易。此外,在坡面坡度過大、或坡面岩土易因地表逕流沖蝕造成表層崩落時,施工困難,必須檢討採用構造物保護坡面之必要性。
| 分類 | 坡面保護設施種類 | 目的及特徵 |
|---|---|---|
| 植生 保護 設施 | 一般植生(播種工法、植栽工法) | 防止沖蝕及崩落、全面植生(綠化) |
| 植生 保護 設施 | 編柵及掛網植生 | 防止岩土流失、防止坡面的沖蝕 |
| 保護 設施 | 格框植生 | 穩定坡面表土、防止岩土流失及坡面沖蝕 |
| 設施 | 地工織物植生 | 穩定坡面表土、防止岩土流失及坡面沖蝕 |
| 構造物 保護 設施 | 1. 砌石護坡 2. 混凝土護坡 3. 噴凝土護坡 4. 預鑄混凝土格框護坡 5. 場鑄混凝土格框(梁)護坡 6. 噴凝土格框護坡 7. 打樁編柵護坡 8. 石籠護坡 | 1. 採構造物包覆坡面,防止坡面表層之風 化侵蝕,及地表逕流造成沖蝕。 2. 格框及噴凝土可兼做穩定淺層崩壞之 構造物。 |
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C-48坡面保護設施設計必須兼顧地表逕流之集水、導水及排水等坡面排水設施。在容易受沖蝕的砂土坡面、或長大坡面在降雨時大量雨水流入坡面下方時,為避免造成沖蝕,須在坡面之頂部、中間平台及坡趾設置排水設施,以匯集及排除流下的雨水逕流,並可考慮設置適當之地下排水設施以降低地下水位及孔隙水壓。此外,施工過程邊坡如可能因開挖而造成長期裸露情況,亦因考慮臨時性的坡面保護與排水設施。相關坡面排水設施,可參考本規範第七章「邊坡排水設施設計」。
C8.2 坡面保護設施之選擇選擇坡面保護設施時,主要考量為維護坡面之長期穩定,除了坡面之岩土材料、
硬度、pH 值等地質及土壤條件等因素外,亦須考量集水狀況、坡面湧水、滲水及氣象條件,以及坡面規模、坡度等因素,並將經費、工期、施工條件及相關法規等事項納入檢討。
一般而言,當坡面之坡度較邊坡穩定坡度更為緩和時,坡面保護設施以防止地表逕流沖蝕或表層風化為主要目的,採用植生防護為原則。當坡面之坡度接近穩定坡度時,常選用穩定度稍高的坡面保護設施,如噴凝土護坡、格框護坡等。當坡面之坡度大於穩定坡度時,坡面保護設施必須考慮配合具抵抗土壓力的地錨等其他設施一併設置。前述穩定坡度,係指設計考量之挖方坡面或填方坡面標準坡度的平均值。
對於開挖後風化較快的岩質坡面,開挖坡度的選擇宜避免風化可能導致崩壞的情況,且配合植生保護設施,或是選用可抑制風化的全覆蓋式坡面保護設施(如噴凝土護坡、格框護坡等)。此外,岩土材料特殊的坡面,應考慮適合土壤特性的坡面坡度或坡面保護設施。
C8.3 植生保護設施係在坡面植生以防止表層之風化及沖蝕,並藉植生綠化達到保護自然環境及景觀美化之目的。此項保護設施係以植物為主體,必須注意施工後常須一定的時間,逐漸發揮預期的目標及效果,且受施工後降雨量、氣溫變動等因素影響,設計作業應考量工址之氣候、土壤、地形及海拔高程等因素,優先選擇邊坡鄰近之原生植物,且施工期程宜配合有利植物生長之季節性氣候條件,以有效發揮保護作用。
常見植生保護設施的種類如后:
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C-49
一、 一般植生植生保護設施設計需注意植生前期作業、植生工程及維護管理工作,並考慮地區之氣候及土壤條件,植生施工季節一般以春、秋兩季為宜。一般植生設計的主要原則包括需:(1)有完備之植生前期作業、(2)選擇適當之植生工法及植物材料、以及(3)考量施工後之維護及管理工作。
二、 編柵及掛網植生
1. 打樁編柵植生工法打樁編柵之目的為固定表土、改善坡度及防止沖刷,以營造有利植物生長之環境,適用於一般挖填方邊坡、崩積邊坡或淺層崩塌之坡面保護。打樁編柵植生工法主要以萌芽樁、雜木樁或錨筋,沿等高線依適當距離打入土中,再以枝條、竹片、木片、塑膠網、鋼線網等編織成柵,防止植生客土流失。
2. 掛網植生工法為防止無法植生之邊坡受風化侵蝕及雨水沖刷,可採打樁掛網植生工法,於邊坡坡面上鋪設以錨筋固定之鐵絲網,再噴植厚層客土植生。編柵及掛網植生工法需配合坡面排水系統設計之,避免遭受雨水、地表逕流沖蝕破壞。
三、 格框植生主要採錨筋、土釘或岩栓固定舖設於邊坡坡面之混凝土格框,以穩定邊坡坡面表土,並於格框內噴植草種或客土植生,混凝土格框一般可採用預鑄格框或場鑄格框,適用於坡度較陡及堅硬坡面之植生。
四、 地工織物植生為彌補單純使用植生材料時,無法立即提供邊坡坡面沖蝕保護之缺點,邊坡坡面保護可採地工織物植生工法,以地工織物鋪設於邊坡坡面上後,回填客土植生,適用於沖蝕嚴重及需立即提供沖蝕保護之邊坡。
C8.4 構造物保護設施不適合植生、或僅以植生無法維護長期穩定,可能有崩壞、落石之坡面,可採用構造物保護設施。常見的構造物保護設施包括:
一、 砌石護坡採砌石、鋪設石塊、混凝土型塊等方式,防止坡面風化及地表逕流沖蝕,
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C-50常用於坡度小於1:1、由無凝聚力之砂質土壤或易崩落黏性土壤構成之坡面。坡面較陡的填方坡面,為了節省用地目的,亦可採用,如橋台填方邊坡。
坡面若有湧水或滲流水時,為維持石材、混凝土型塊底面良好排水狀態,必須採用卵石或碎石將背面填滿,此外,為避免土壤細料隨地下水流出,必須設置濾層。湧水量較多時,須增設水平排水孔或其他排水處理設施。
二、 混凝土護坡節理發達岩盤或鬆動崩積層構成的坡面,不易採用混凝土格框護坡或噴凝土護坡維護坡面長期穩定時,可採用混凝土護坡。在長大坡面且坡度較陡急時,打設混凝土時可加鋪鋼線網或鋼筋,同時埋設防止滑動的錨筋、土釘或岩栓。
護坡構造物頂端必須採混凝土勾入地層內,防止地表水入滲。坡面若有湧水或滲流水時,應設置排水孔或適當的排水處理。
三、 噴凝土護坡適用於無湧水、無立即危險、但易風化之岩層,且該岩層可能因風化而導致岩石崩落之疑慮。此外,開挖後坡面堅固,但易因坡面滲水導致土質材料不穩定,或是不適用植生之坡面,亦適用噴凝土護坡。
噴凝土護坡設計應依據坡面狀況及氣象條件決定噴凝土厚度,並依材料配比、施工環境、氣象條件、機具設備搬運等因素,考量噴凝土護坡之耐久性問題。坡面若有滲流水情況,應設置排水孔或適當的排水處理。
四、 預鑄混凝土格框護坡適用於長大挖方邊坡之坡面,採用長度適當的錨筋、土釘或岩栓,將預鑄格框固定於坡面上,格框內回填良質土,並配合植生保護。挖方坡面有湧水情況,填方邊坡之坡度較陡以致不適合植生保護、或植生後仍可能出現坡面崩落,無法充分保護等情況,亦可採用。
坡度較陡、湧水量較大、或是格框內不易取得良質土以回填,以致植生有流失之疑慮時,可採用石塊或混凝土型塊鋪設處理。寒冷地區因結冰可能造成格框浮起,不適合採用預鑄混凝土格框護坡。
坡面有湧水或由無凝聚性的砂土構成時,可採用卵石等填充材鋪滿格框,且坡面宜先設置樹枝狀的排水溝,或鋪設透水性佳的墊布,再設置格框,以避免坡面砂土流出。
五、 場鑄混凝土格框(梁)護坡適用於可能湧水之風化岩層或長大坡面,且有長期穩定疑慮的情況,或是節理發達、龜裂明顯之岩盤,採預鑄混凝土格框無法穩定浮石,仍可能發生崩
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C-51落之坡面。格框採鋼筋混凝土於現場澆築,交點部分設置止滑錨筋、土釘或岩栓,格框內視狀況鋪設石塊、混凝土型塊、混凝土、噴凝土,或以植生保護。
場鑄混凝土格框因重量大,具抵抗土壓之功能。場鑄混凝土格框常與地錨一併設置,可防止崩壞現象。
六、 噴凝土格框護坡適用於凹凸、龜裂多之岩盤坡面,或須及早保護的坡面。本工法的基本功能與場鑄混凝土格框相同,施工性更佳,適合在凹凸坡面上施工,且可配合坡面狀況做出各種形狀之格框,又稱為自由型框或自由梁工法。噴凝土格框護坡有數種施工法,且可以改變局部的尺寸,配合採用土/岩釘或地錨以適應不同的現場條件。設計時須考量各工法特性、經濟性及施工性等,經比較檢討後選擇適當工法。
七、 打樁編柵護坡植物生長期間,為防止坡面土砂或植生客土流失,常採用打樁編柵。先行在坡面打設木樁,打樁角度宜為垂直或介於坡面法線與垂直線之間,再以茅草、
竹材、地工織物等編成護坡設施。
八、 石籠護坡適用於有湧水且可能發生土砂流失、因結冰可能導致護坡或表層岩土剝離之坡面,崩壞坡面之修復亦可採用。
石籠的形式有鋼線網製成的蛇籠與方籠二種。蛇籠適用於坡面表層湧水處理、表面排水及防止結冰等情況;方籠則常見於湧水位置或地層滑動地帶崩壞後的修復工法。石籠護坡因重量大,兼具坡面保護及抵抗土壓力之功能。
坡面湧水量較大時,須設置排水孔或適當的排水處理,以及考慮採用砂礫透水層回填保護,防止土砂隨地下水流出。
前述工法以被覆坡面以防止沖蝕及風化為主要目的,其中,場鑄混凝土格框護坡、噴凝土格框護坡、石籠護坡等構件斷面及重量較大,亦可做為抵抗土壓力之構造物,可參考本規範第五章「邊坡穩定工程處置」相關規定設計。此外,構造物保護設施常與坡面排水設施一併考量,以防止坡面受地表逕流沖蝕。
構造物保護設施的設計,以經驗方法為主,宜先決定適當載重,並妥善檢討使用材料、形狀、尺寸及品質要求,以維護坡面長期穩定的目的。設計應保持彈性,宜充分說明設計理念,並考慮納入施工前補充測量及地質調查,以及依據施工獲取之新資訊,依據設計原意進行必要之回饋設計,確保獲得必要的設計功能。