¶ 高速公路耐震補強工程具特殊性之補強案例資料｜15. In-Cap 補強工法之考量
發布機關：交通部高速公路局
版本／性質：111年7月；耐震補強工程案例
原始來源：官方出版頁 ｜ 官方原始PDF
使用提醒：本件為111年7月出版的耐震補強案例資料，非通用設計或施工規範；各專題的地震需求、地質條件、材料數值及施工限制須連同原工程背景閱讀。
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-以M11 標國1 汐五高架橋為例
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In-Cap 補強工法之考量 -以 M11 標國 1 汐五高架橋為例
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In-Cap 補強工法之考量 -以 M11 標國 1 汐五高架橋為例 摘 要 位於國道 1 號汐五拓寬段(STA.16k+178D~18k+101D；STA.16k+319U~18k+180U)路堤兩側 邊坡處橋墩，經評估結果顯示 PD36D 基礎耐震能力不足，需進行基礎耐震補強。經綜合考量低 淨空施工、高速公路主線交通維持及工程經費等因素，採地盤改良及 In-Cap 補強工法進行補強， 其中，於基礎周圍打設之 45cmψ基礎補強排樁，亦可作為基礎開挖之擋土支撐，亦可兼作開挖 進行基礎補強期間之擋土支撐。 關鍵字：橋梁耐震補強、基礎補強 一、前言 隨著國內規範的修訂，既有基礎常有不符合現行規範的情形，需進行基礎補強，惟基礎補 強存在著許多限制，包含橋下淨空、工程經費及交通維持等，針對部分施工空間不足之基礎， 我們引進了 In-Cap 補強工法，可於施工空間及成本受限之情況下進行基礎補強。 二、工法介紹 In-Cap 補 強 工 法 (Incremental Capacity Method)係透過補強樁與高壓 噴射樁地盤改良，來提高基礎承載力 及樁帽側向被動土壓阻抗，以達到提 升既有樁基礎耐震能力目的之補強工 法。此工法是由日本オリエンタル白 石株式會社、日特建設株式會社、不動 テトラとは等三家公司成立的聯合研 究小組所開發，原係以鋼板樁在現有 基礎周圍打設至所需深度，並與現有 基礎結合一體，鋼板樁內的土壤則以 高壓噴射樁固結改良，如圖 1，其施工 圖 1 In-Cap 補強工法示意圖 程序請參見圖 2。依據日本的實驗與分 15-1
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析結果，證明 In-Cap 補強工法確實可以有效提昇整體樁基礎的耐震能力，並已實際運用於日本 橋梁之耐震補強。 1.在現有基礎周圍打設鋼板樁至所需深度 2.以高壓噴射樁固結改良鋼板樁內土壤 3.進行開挖，以擴基方式與樁帽結合一體 4.切除鋼板樁頂部，進行基礎回填，完成補強 圖 2 In-Cap 補強工法施工程序示意圖 本標補強理念係依既有基礎耐震補強需求，以排樁替代原日本工法之鋼板樁，透過圍繞在 基礎周圍的排樁，搭配高壓噴射樁地盤固結改良，類似增加樁帽厚度的效果，來提高基礎承載 力及樁帽側向阻抗，以降低既有基樁所承受之地震力需求，達到樁基礎補強之目的，如圖 3 所 示。 15-2
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圖 3 In-Cap 工法理念示意圖[4] 與傳統的增樁補強工法相比，In-Cap 補強工法具有以下特色及優點： 1. 所需施工機具較小，可減少或消除大口徑樁打設面臨之低淨空限制。 2. 可以減少擴基增樁之模板、鋼筋和混凝土等用量。 3. 補強施工所需空間較小，可降低交通干擾，簡化或免除交通維持。 4. 在現有基礎周圍打設之排樁，亦可在開挖時提供開挖擋土功能，減少臨時擋土工需求。 圖 4 擴基增樁工法與 In-Cap 工法比較圖 15-3
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汐五拓寬段 PD36D 補強案例 汐五高架基礎位於中山高速公路路堤兩側邊坡處，經評估 PD36D 基礎耐震能力不足，需進 行基礎耐震補強。若採傳統增樁補強工法，其施工機具位於高速公路側邊坡施作，施工期間封 閉高速公路主線車道，對國道營運衝擊甚劇，僅開挖施工與回填恐影響國道路堤穩定與用路人 行車安全，經評估採 In-Cap 補強工法進行補強設計。 綜合考量開挖施工中國道路提穩定、地中壁體勁度、耐久性、不改變補強後既有樁頭配筋 及高壓噴射樁施工等因素，本工程補強設計，改於既有樁帽周圍打設小口徑鋼筋混凝土排樁， 搭配高壓噴射樁形成較高強度與勁度之地中壁體，以驅動排樁打設深度範圍之被動土壓及摩擦 力，如圖 5。 圖 5 既有基礎與補強後基礎受力行為比較[5] 其實際設計內容及構想，是先於距離既有基礎樁帽外緣約 82.5cm 處打設樁徑約 3m，樁長 約 7.8m 之高壓噴射樁，完成後施作樁徑 45cm 的鋼筋混凝土排樁，樁間距為 90cm。完成排樁 後，利用該排樁作為臨時擋土設施，進行國道路堤邊坡開挖。降挖至基礎底後，以植筋方式連 結既有樁帽與新設排樁，如圖 6、圖 7，完成後回填至原地面復舊，同時切除排樁樁頂段，完成 補強作業，如圖 8。 15-4
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圖 6 PD36D 基礎補強示意圖 圖 7 45cmψ排樁及接合詳圖 15-5
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圖 8 PD36D 基礎補強施工步驟示意圖 三、結論 基礎補強常因施工空間及橋下淨空受限，無法採全套管基樁施作增樁補強，本案引進 In-Cap 工法，可適用於橋梁空間受限之基礎補強，以較小之機具完成補強工作。經實際施工結果，證 明此工法在進行耐震補強同時，確實可發揮其施工空間限制條件下施工及避免影響國道路堤穩 定性之優點。 參考文獻 1. 交通部臺灣區國道高速公路局，國道高速公路橋梁耐震補強第1期工程，工程細部設計報告， 民國96年10月。 15-6
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2. Fukada, H., Kato, K., Aoyagi, M., Ooya, T., and Shioi, Y.: Research on Reinforcement of Existing Bridge Pier Foundations on Soft Ground using Solidification Improvement,2005 Collection of Papers for the 50th Geotechnical Engineering Symposium, Japanese Geotechnical Society, pp.319- 326. (in Japanese) 3. Japan Institute of Construction Engineering: Construction Technology Examination and Demonstration Project (General Civil Engineering Method) Report, In-Cap Method, March 2005. (in Japanese) 4. Hisashi Fukada, Koji Kato, Mamoru Aoyagi, Hirokazu Inagawa and Yukitake Shioi : APPLICATION OF REINFORCING METHODS FOR EXISTING PILE FOUNDATION ON SOFT GROUND (IN-CAP METHOD),2005 5. Edward Wang : Seismic Retrofit of Pile Group Foundation with Thickened Caps, The Open Construction and Building Technology Journal, 2015, 9, pp.248-254. 15-7