¶ 公路邊坡工程設計規範-第十章 其他邊坡穩定工程設計 C10.1 說明
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C-58第十章 其他邊坡穩定工程設計C10.1 說明本規範前述章節有關邊坡穩定分析及穩定工程處置設計係以邊坡滑動破壞類型為主要對象,落石及土石流因發生機制、運動型態不同於邊坡滑動,穩定工程處置設計需另行考量。
隧道洞口邊坡除一般邊坡之工程特性外,因隧道開挖擾動可能造成邊坡鬆動,甚至破壞,洞口邊坡依據本規範進行穩定工程處置設計時,應詳細考量邊坡受隧道開挖擾動之影響,並參考相關規範辦理。隧道洞口設置應儘量減少邊坡受開挖擾動之範圍,宜以順應地形方式進行開挖及配置,並採用必要的先撐保護工法,減少開挖及擾動範圍,降低施工災害風險及營運維修風險。
本章說明落石防治基本原則、工程處置之選擇以及設計。有關土石流防治工程處置設計,包括溪溝治理及防治工程設計等,可依據「水土保持技術規範」相關規定辦理。
C10.2 落石防治工程處置C10.2.1 落石防治基本原則落石防治的目的,在於保障公路通行人車安全及防止公路相關設施受損,使兩者免於遭受落石的災害。防止落石災害的方法,可分為落石防治工程處置與交通管制二大類,並可輔以落石自動化監測系統及警報裝置。
落石防治工程處置對策,包括挖除坡面上的浮石、滾石等,或將其固定在坡面上的「落石預防工程處置」,以及在落石運動途徑或道路旁設置之「落石防護工程處置」等。交通管制的對策則是在落石發生後,針對公路通行人車可能造成危險之路段,採用區間禁止通行或管制通行的方法,避免再發生災害。
在規劃設計落石防治工程處置時,往往不易全面掌握可能發生落石的位置及運動路徑,而為防止可能發生的落石,在全部危險路段實施落石預防工程處置或落石防護工程處置,依經濟方面考量,可行性低;
或雖有落石防治工程處置,也無法完全防止落石災害的發生。
落石防治的要領,在於考量路線的特性、落石的規模、落石發生頻率、災害頻率等條件後,採行適當的落石預防工程處置或落石防護工程處置,將落石所引起的災害減至最低的程度,並運用通行管制的方法,確保道路交通之安全。有關落石防治的基本原則如下:
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C-59
1.
妥善應用落石坡面調查結果。
2.
落石源頭處理須周詳考量現場狀況後,再決定對策工法。
3.
應充分考量各防治工程處置的功能上之限制。
4.
併用組合多種工程處置,往往較採用單一工程處置有較佳之成效。
對於陡峭且長之落石坡面或不在路權內之坡面,落石預防工程處置未必適當。對於道路沿線的落石坡面,可併用通行管制及道路旁的落石防護工程處置,旁的落石防護工程處置,配合考量施工條件後,選定適當工法。
C10.2.2 落石防治工程處置之選擇落石預防工程處置包括修坡及浮石、滾石挖除工等;嚴格而言,此等對策並非設施之工程處置,但仍可視為落石對策工法之一種。
規劃落石預防工程處置或落石防護工程處置時,可考慮落石調查結果,推算浮石穩定性、落石規模、落下路徑、運動型態(速度、跳躍高度、衝擊力)等,於適當地點選擇有效的工程處置。
1. 落石預防工程處置以具發生落石潛能的坡面以及其上的浮石為主要對象,直接於落石發生源頭施行處置對策。常見的落石預防工程處置包括:
(1)修坡;(2)浮石清除;
(3)根部固定;(4)鋼纜固定(掛鋼纜);(5)岩栓;(6)排水;(7)噴凝土;(8)砌石;(9)格框;
(10)打樁編柵;(11)地錨。
修坡為人工坡面落石預防的主要工法,排水、噴凝土、砌石、格框、打樁編柵及地錨為一般性的坡面保護處置,可參考本規範相關章節。其他處置如浮石清除、根部固定、掛鋼纜及岩栓,主要用於落石防治對策上,其工法概要及設計說明於第10.2.3節。落石預防工程處置屬於落石發生源頭處理的對策工法,工法之選擇除各工法的特性外,亦需考量現地條件、施工性與經濟性。坡面上茂盛的樹林,亦具有抑制落石的效果,工法選擇必須注意樹木遭砍伐或可能被砍伐的情況。
2. 落石防護工程處置常見的落石防護工程處置的種類包括防護網、柵、欄、牆、堤、棚及明隧道。
依據設置位置,落石防護工程處置的種類可分為:
(1) 設置在落石發生源頭至道路之中間地帶(坡面中間)者,包括防護網、柵、欄、牆、
堤等。
(2) 設置在道路旁旁(坡面下方)者,包括防護網、柵、欄、牆、堤、棚及明隧道等。
3. 落石防治工程處置選擇原則
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C-60落石防治工程處置的選擇通常考量坡面某處,發生某種型態、規模的落石,以某種運動型態落下,並研判其影響公路的範圍及程度。考量不同的落石條件及運動型態,選擇有效的落石防治工程處置。落石防治工程處置的效果有:
(1) 防止風化侵蝕;
(2) 抑制落石發生;
(3) 吸收落石能量;
(4) 改變運動方向,導引落石至安全位置;
(5) 抵抗落石撞擊,阻止落石運動。
在選擇對策工法時,須詳細檢討各種防治工程處置的功能、耐久性、施工性、經濟性以及維護管理等課題,選擇適合坡面狀況的工法或不同工法之組合。同時也須考量施工地點地層的設計及施工條件,以及交通運輸狀況等。對於地下水或人工邊坡造成鬆動、風化、
明顯弱化的地層,不適合實施抵抗落石撞擊型態的落石對策,此時須檢討其他落石對策,以選擇適合現場狀況的工法。落石防治工程的施工性常受到設施及施工機具搬運等條件限制,設計時需詳細檢討施工的難易度,選擇具施工可行性的落石防治工程處置與對策。
C10.2.3 落石預防工程處置設計考量落石預防工程處置是落石對策中極具成效的工法,但僅依該對策可能無法完全阻止落石的發生,因此,除應極力降低落石發生率外,可考慮同時併用落石防護設施。
落石預防工程處置與坡面保護工程處置有許多共通點,坡面保護工程處置之設計可參考本規範第八章。依據預防落石的觀點,各種落石預防工程處置的設計考量重點如后:
一、 修坡落石預防工程處置的修坡方法,是將分布在坡面或接近道路坡面中可能成為落石的浮石、滾石等,進行修挖或小塊移除,以達坡面穩定的工法。
二、 浮石清除在邊坡整體呈現穩定的坡面上直接清除浮石的工法。設計時需考量多數情況需在惡劣條件下施工,必要時須設置防止小滾石或小塊岩石崩落的堆石措施。
浮石清除對於大範圍落石情況,也極具效果,但是對於耐久性差、出現沖刷的坡面,須同時採用其他工法。
三、 根部固定不易去除的大浮石、滾石,可採用根部固定設施。此工法包括固定較小浮石的混凝土工或堆石工,以及固定較大規模浮石的鋼筋混凝土、鋼軌樁或H 型鋼等。浮石較多的坡面上,亦可在突出或垂直切割的岩石隙縫中充填混凝土及砂漿,防止岩石自身
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C-61風化,並維持根部固定設施的穩定。
四、 鋼纜固定利用格子狀鋼纜或數條繩索,直接覆蓋浮石、滾石的基部,固定在坡面上防止其滑動或滾落。通常適用於浮石、滾石,或限於用地條件,必須立即固定在坡面上的情況。施工性較其他工法簡單,大多屬於臨時性構造物。
在利用鋼纜覆蓋於浮石上面時,必須充分確保其穩定性,避免鋼纜脫落。鋼纜的支撐部份必須利用錨釘(栓)等牢牢地固定在基岩上,以充分支撐浮石等的重量。
五、 岩栓利用鑽孔機具貫穿坡面上的大浮石、滾石,並將岩栓插入基岩固定。通常使用於分佈規模較小的落石邊坡。
六、 排水為預防降雨及湧水造成落石情況,可設置排水設施。
七、 噴凝土坡面無湧水,亦無崩壞危險,但存有浮石及風化岩盤,可採用混凝土或砂漿的噴漿工法,避免風化可能剝離岩盤坡面導致落石現象。噴凝土通常不適用於有浮石的砂土坡面或有湧水的坡面。
八、 砌石紋理較多的岩盤,坡面採用噴凝土仍無法有效發揮落石預防功能時,可採用砌石工法,砌石工的材料包括混凝土、石塊、混凝土型塊等。
九、 格框格框包括混凝土型塊(預鑄)格框及場鑄混凝土格框工,惟落石防治對策上,大多採用場鑄混凝土格框工。
十、 打樁編柵地表水、地下水可能侵蝕、風化岩盤填充料。為防治岩盤表面浮出岩塊、卵石、
礫石時,可採用打樁編柵,具有防止坡面崩壞時發生的砂土、礫石及小粒徑礫石落下等效果。
十一、
地錨相較於固定岩栓,地錨的鋼腱長、伸張強度也大,因此在固定規模較大的浮石、
滾石時,可同時採用砌石、格框等措施,以利在坡面上固定大範圍的浮石等不穩定土塊。
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C-62C10.2.4 落石防護工程處置設計考量設計落石防護工程處置時,首先必須分析防護構造物所承受的外力。落石的重量、落下速度及衝擊落石防護工程處置設施的作用方向、作用位置等,會因現場的地形、地質、
坡面風化程度、植生以及是否採用其他落石預防處置或落石防護工程處置等,而有所不同。因此,設計時必須依據現場調查或過去落石防治等經驗,決定最適宜的設計條件。必要時,亦須考量落石以外的載重,例如崩土、積雪、雪崩等條件。
落石防護工程處置的設計方法,可採用能量計算方法或是靜態強度計算方法。設置落石防護欄、落石防護網時,亦可直接依據類似坡面的實績經驗決定設計條件。
落石防護工程處置設計時所考量的載重範圍,依落石防護工程處置的種類而不同,通常必需考慮構造物載靜重、落石、崩土等堆積自重、土壓力、積雪重、車輛撞擊以及施工時載重、風、地震、溫度變化等載重之組合。
一、 落石防護網目前常用的落石防護網依用途區分,有包覆式落石防護網及口袋型落石防護網。
包覆式落石防護網是利用防護網與地盤的摩擦力,抑制落石的掉落,因此,防護網必須具有承受防護網張力及自重的強度。
口袋型落石防護網的設計首先需決定落石能量,並計算口袋型落石防護網的可能吸收的能量。可能吸收能量較落石能量大時,須檢討可以承受鋼纜斷裂錨栓之穩定性。
二、 落石防護柵(欄)
係適用於較小規模的落石對策,因此,必須依據坡面狀況,決定其種類、大小。必須設置落石防護工程處置的地點,如道路線形彎曲、道路長度長之情況時,宜適當地分段設置落石防護柵(欄)。各段的落石防護柵(欄)端部宜相互重疊,可防止落石掉入防護柵(欄)間隙內。
三、 落石防護牆、堤為防止落石滾落至道路的防護措施,主要設置在道路旁,落石防護牆、堤背後設置落石溝,提供堆積某種程度落石的空間,因此,大多設置在坡面坡度緩和的地點或道路旁較寬廣的地方。
設計方法通常考慮為重力式擋土牆,其基本設計原則採取吸收落石運動能量,轉換成擋土牆主體及支撐地盤的變形能量。設計時,除考慮地形及地質之外,如可能發生落石時,應檢討落石重量、落下高度,以及落石防護牆、堤的穩定性及斷面的勁度狀況。同時,必須考量地形及目前的落石現狀之後,決定落石防護牆、堤的設置長度及高度。
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四、 落石防護棚及明隧道在道路旁無多餘用地,且容易發生落石的連續陡坡面處,或有大規模落石現象,可能飛越出落石防護欄等情況時,宜檢討採用落石防護棚或明隧道。
落石防護棚及明隧道設計需考量合理的可承受撞擊力,掌握構造物變形的吸收能量。落石防護棚及明隧道可將落石的衝擊載重轉換成擬靜態載重進行設計設計。
落石防護工設置目的在於吸收落石的運動能量,因此,轉換成為擬靜態載重進行設計時,應選擇能量吸收能力大的構造型式及材料與細部構件。
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參考文獻
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ISBN 978-986-04-7294-3GPN:1010004314GPN:1010403065定價:240 元