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附錄E 技術手冊稿第五章 基礎補強;原PDF第343–350頁。
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- 文件性質:本件是內政部建築研究所民國105年12月協同研究報告及其所附耐震補強技術手冊稿,不是法規命令、部頒設計規範、施工綱要規範或現行強制手冊。
- 版本時點:CNS、混凝土設計、耐震設計、錨栓、鋼構、FRP、消能元件、分析模型及軟體均是105年前後研究背景;現行工程須另查今日有效法規、標準與主管機關程序。
- 數值使用:材料強度、鋼筋、植筋、剪力摩擦、錨定、塑性轉角、阻尼、勁度與強度折減等數值必須連同公式、假設、圖說及研究時點閱讀,不能脫離上下文作為通用強制值。
- 附錄E定位:原PDF第248頁明示附錄E,第249頁起題為《鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術手冊》。本站稱為『附錄E技術手冊稿』,避免與後續獨立販售之參考手冊混淆。
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第五章 基礎補強
第五章 基礎補強
5.1 一般原則
既有建築物之基礎進行補強前,應先對地盤和基礎進行評估,方可進行
補強設計和施工。既有地盤和基礎的耐震評估、補強設計和施工,應由大地
工程相關專業人員擔任。
在選擇既有建築基礎補強方案時,應根據補強目的,結合土壤、基礎和
上部結構的現狀,並考慮上部結構、基礎和地盤的共同作用,可初步選擇採
用補強地盤、補強基礎或加強上部結構剛度和補強基礎相結合的方案。
建築耐震補強時一般希望基礎不需要進行補強。一般而言,基礎之補強
應使為一補強計畫簡單、實際與經濟,且可大幅提昇建築耐震性能之補強方
式。
初步選定的各種補強方案,應分別以預期效果、施工難易程度、材料來
源和運輸條件、施工安全性、對鄰近建築物及環境的影響、機具使用條件、
施工工期和造價等方面進行技術經濟方面分析和比較,選定最佳的補強方
法。
對進行基礎補強中的建築,應在施工期間進行觀測,對重要建築物或對
沉陷有嚴格限制的建築物,尚應在補強後繼續進行沉陷觀測,直至沉陷達穩
定狀態為止。對鄰近建築物和地下管線應同時進行相關監測。
[說明] 進行耐震補強時,必需考慮補強後建築物因整體剪力與位移容量提
高,或者只針對某一柱構材補強,而造成施加於基礎或者基礎施加於地盤之
作用力增加,所以必須檢討補強後建築物是否會導致原基礎變形或破壞,或
者造成不均勻沉陷而影響上部結構安全,當檢討後發現上述問題時,應採用
其他補強策略或者以地盤改良等方式來處理,不可忽略此一現象。
5.2 基礎補強需求
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鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術手冊
(1) 基礎補強之目標為輔助補強之上部結構使其可有效滿足於建築耐震整
體需求。
(2) 基礎應足以支承補強後上部結構之永久載重。
(3) 當建築物之結構性能未來可能因地震時發生沈陷、砂土液化而產生負面
影響時,應適當提昇土壤之性能。
[說明] 建築物承受地震時,上部結構及基礎構造均可能受創,因此首須進
行損害之安全鑑定,以判別可能災損之結構缺點,及是否於地震下會嚴重致
損而須拆除。若有嚴重損壞可能性者,則應進行後續之相關補強施工設計。
基礎構造之補強,應先行調查建築物地上及地下部份之現況(部份基礎構
造之損害係藉由上部結構之破壞,如牆體裂縫來呈現),分析已有之地質資
料,若有需要應進行補充工址調查或實地挖掘查看基礎現況。建築物除考慮
本身之耐震性能外,亦應特別注意場址之受震穩定性,對可能產生土壤液
化、地陷、坡地崩塌等災害的危險性應進行評估,並採取必要的防護措施。
當鑑定結果顯示出建築弱點為地盤承載力不足,或地基及基礎處理、設計不
當,致使建築物會發生嚴重損壞時,即應考慮對地盤進行改良或對基礎進行
修復及補強。
一般而言,基礎補強工法之考量,至少應充分掌握及符合下列三項目標:
(1) 配合上部結構之補強,使其修補之全面性成效得以發揮,除滿足上部結
構之安全與性能要求外,整體構造亦合乎使用機能需求。
(2) 基礎補強(含地盤改良)後必須能安全承受補強後結構物之總荷重及常
時、地震時荷重。
(3) 當再度發生地震時,經修補後之基礎耐震特性及行為,應使建築物之安
全性及結構性能不致產生過大之不利影響。
在一般基礎損壞原因中,由地震直接產生之機率雖然較低,但若一旦發
生,災損往往相當嚴重。因此,針對基礎耐震之補強而言,為防止日後受到
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第五章 基礎補強
損害,在補強之初,首須確定修補之安全目標為何,雖然不同之耐震要求應
依建築物所處之地理位置、結構類別、基礎型式、建築物現況、重要程度、
補強的可能性、以及使用價值和經濟上的合理性作綜合考量,但最起碼之要
求,經耐震評估和補強後之基礎,在遭到補強時所採用設計地震作用時,應
不致產生嚴重破壞,經修補後應仍可繼續使用。
另外,耐震補強方案的制定應建立在上部結構及地基基礎鑑定的基礎上,
從房屋整體的抗震能力和特性出發,所採用的各項補強措施均應與原有結構
有可靠聯結,基礎之增設應避免偏心、避免補強後反而使某部位產生弱點,
或勁度變化過大,而使受震時引致局部破壞。亦即,各部位修復補強後之耐
震能力應與整體構造之安全標準一致;而為了適當提高震後補強建物之耐震
能力,補強時之耐震標準宜符合最新耐震要求,尤其是針對醫院、學校、消
防設施、通訊單位等地震時需提供緊急醫療、避難、救難及通訊服務的重要
場所。此外,補強後建物之耐震性能標準高低,亦可依建物之預期使用年限
予以彈性考量,若結構僅要求3~5 年之短期使用後即拆除之,則可按最新規
範在合理範圍內予以放寬,或採用舊標準;而若結構要繼續長期使用,則最
好以最新之耐震標準處理。
5.3 補強對策與措施
基礎補強之對策措施依處理對象(地盤本身或基礎結構)之不同或原理(提
高抵抗力或降低作用力)之差異,可概分為(1)地盤改良,(2)基礎結構補強,
(3)改變結構受力機制等三大類,由於影響地基震害之因素眾多,若僅採單
一方法修補有時常難以完備,因此實務上常須多種工法配套同時進行,方能
達成修補目標。
[說明] 以下介紹三種不同對策措施之補強理念(圖5.1, 5.2):
(1) 地盤改良
若基礎位於軟弱或軟硬不均之地盤上,壓縮性大,抗剪強度低,或有發生
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鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術手冊
土壤液化之潛能,可透過壓密排水、夯實、化學固結及置換等方式改良土層
性質,強化、固結地盤,提高地盤之承載力、降低壓縮性、增加耐震穩定性。
此法一般較適用於結構物對場址地盤不符合力學性能之處理,對於震後受損
結構物之基礎補強常是利用灌漿固結等方式搭配使用。常使用之工法有:
(a) 高壓噴射灌漿工法: 高壓噴射灌漿工法係將水泥與化學藥液(矽酸鈉)
混合後,灌入土體內,藉其膠化凝固作用,以減少地盤之透水性,或增加
地盤強度的工法。
(b) 化學攪拌樁工法: 化學攪拌樁工法係使用鑽掘機,先預定鑽掘至需要
深度,再利用鑽桿下端之特殊噴射裝置,以壓力泵噴射「地盤硬化用」之
化學藥劑,同時拔起鑽桿,使在鑽掘區造成圓柱狀的固結體,以達地盤之
改良及強化的一種基礎土壤穩定施工法。
抵抗水平力
之部材(連續
壁、群樁或
阻尼樁)
摩擦支承
或塑性化
地盤改良
部材
既有樁基礎 連續壁或群樁
GL 1FL
GL
既有地樑
既有基礎樑 既有基礎
新做地中樑
新托打基樁
新做基礎
圖5.1 不同基礎補強示意圖
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第五章 基礎補強
頂升工法 空隙填充工法
重建基礎及補強
地盤補強工法
灌漿工法 藥液灌漿
擠壓灌漿
重建基礎及補強
新設樁
頂升工法 鋼管樁壓入工法
帽梁工法
建物搬移
建物搬移+重建基礎及補強
其他
圖5.2 基礎之補強工法
(c) 擠壓灌漿工法: 係將高稠度、低坍度之水泥砂漿材料以高壓噴射之方
式注入土壤中。灌漿材料於高壓狀態下,不易滲入土壤孔隙中,故水泥砂
漿灌入土體後便形成一球狀物,並在水泥砂漿與土壤間形成一界面。當灌
漿球在壓力灌注下,將逐漸向外擴大,此時在灌漿球周圍之土壤將受到灌
漿球之擠壓而達到更形緊密之改良效果。
(d) 鋼管樁壓入工法: 基礎下方採鋼管壓入承載層,藉鋼管樁支承、頂升
基礎,軟弱地層造成差異沉陷之補強效果佳。
(e) 排水砂樁與礫石樁: 可有效改善抗土壤液化能力。
(2) 基礎結構補強
基礎結構之修補方式和基礎型式、建物規模等有密切關係,方法雖然很
多,但其目的皆在提高修補後建物基礎之耐震能力及建物原有之使用機能。
(a) 差異沉陷、傾斜扶正: 扶正方式有利用千斤頂上抬之頂升工法,及以
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鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術手冊
直接基礎建物為對象,逕在地基中灌入材料,藉由地基的隆升將建物抬高
的灌漿工法,前者透過機械式之操作因此準確性較高,而後者雖難達到信
賴性及準確性之標準,但卻能符合復舊時簡便、迅速的要求。
(b) 基礎補強: 主要係將原基礎加深或加寬,或使用水泥漿體或環氧樹脂
等補強材料,注入原基礎裂縫或扶正後之空隙使其結合,以提高原基礎之
抗彎、抗剪及抗蝕能力,並提高其承載力。
(c) 重建、新設基礎: 若評估原基礎構造補強後仍不足以滿足耐震功能需
求,或原基礎已經損害,無法再使用時,則需考慮重建或新設基礎。重設
之基礎可能在原基礎下,或在原基礎外再以帽梁聯結;也可能配合地盤補
強來進行,其型式視基礎情況及重設基礎之施工條件而定。
(3) 改變受力機制
(a) 隔震、消能: 於基礎採用隔震裝置及消能器,以延長結構周期及發揮
遲滯消能效果,可有效降低結構所受之地震力及各項反應,基礎受損之機
率自然降低,因此,隔震消能亦為基礎修補方式之一。惟採用隔震裝置時,
所有基礎必須全面施作,工程浩大,且須考量結構之高寬比,以免傾覆力
矩過大,使隔震性能失效,另外,管線設施亦須配合隔震建築的最大水平
位移量,採取必要的變更設計,因此,除非必要,一般較少採用隔震、消
能的方式來作基礎補強。
(b) 改變荷重傳遞: 改變荷重分布及傳遞機制、增設伸縮縫或加強上部結
構剛度等,以改變基底應力分布狀態,使基礎受力均勻,減少結構物之差
異沉陷,亦為另一種型式之基礎補強。
基礎之補強需講求效果及經濟效益,經費、工期與影響範圍是補強之
考量要件,但由於工法種類很多,各具特色及適用性,因此在明確的要求補
強的性能之前,工法的選定是很重要的。一般而言,工法的選擇應綜合考量
下列各因素:
(1) 結構條件
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第五章 基礎補強
包括建築物的規模、勁度、重要性、荷重分布、建築材料;基礎型式、配
置、深度;穩定安全係數及變形容許值等。
(2) 地盤條件
是否為軟弱地盤?承載力及壓縮特性為何?是否有發生土壤液化之潛
能?及地下水位之高低等亦是關心的重點。若地下水位較高,除影響土壤之
力學性質外,亦會影響修補之可施工性。
(3) 工法特性
在確定工法前,應對工法技術、經驗、能力、所需工期、費用,及補強後
之可靠性及耐久性等作完整而周全之評估,以尋求最佳方案。
補強工法確定之後,接著即進行設計及施工,設計時之基本原則即:修
補後之結構物(1)能滿足耐震要求(2)需能確保上部構造之安全及正常性能
(3)需能維護整體構造之使用機能。而在施工過程中,監測是非常重要的。
對於低矮建築物,基礎因為埋深較淺且多為直接基礎,即使受到和樁基礎
同程度使建物傾斜的地震力時,其基礎材質本身構造性能受損的機率較小,
大部分是因地盤承載力不足而使基礎下陷、傾斜,為提昇其性能、居住性,
有必要針對各別之情況作補強,圖5.3 為一般直接基礎常用補強方式。
當既有建築物或補強後建築物的基礎不滿足耐震承載力設計要求時,可採
用鋼筋混凝土來加大基礎底面積或增設新樁等方式,以滿足地基承載力和變
形的設計要求。當基礎承受偏心載重時,可採用不對稱加寬;當承受中心載
重時,可採用對稱加寬,原則上應保持新舊基礎的結合,形成整體。對於加
寬部分,應採用與原基礎底部材料及厚度相通之墊層,使加寬後的基礎與原
基礎的底部標高和應力條件相同與使變形協調。沿基礎高度隔一定距離應設
置錨錠鋼筋,使新澆混凝土與原有基礎混凝土緊密結合成整體。
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鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術手冊
既有牆面 既有牆面
既
有 既有地坪以#3@20單層雙向鋼筋澆置
柱 自充填fc'=280kgf/cm2混凝土,
地坪飾面層依既有復原 ▽GL
既有土壤夯實壓密
既
既有梁 有 既有梁
梁
基礎上層鋼筋A1
基礎下層鋼筋A2
補強基礎高度H
既有基礎
既有土壤夯實壓密 需以混凝土
填充整平
補強基礎長度L
擴柱基礎補強立剖面詳圖
UNIT=cm,S=N.T.S.
圖5.3 擴大直接基礎補強方式
5.4 結構細節及其他注意事項
(1) 一般情況下,新增之基礎不得偏心配置。
(2) 不同種類之基礎不宜同時使用。
(3) 新基礎與既有基礎連結之勁度與強度應與整體基礎盡量接近。
(4) 建造新基礎時,應注意不得造成既有基礎之損傷。
(5) 決定基礎補強方式時應考慮施工安全與施工性。
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來源:內政部建築研究所《鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術與示範例之研擬》,民國105年12月。依建研所網站資料開放宣告註明出處;本站分章呈現並另加歷史與適用註記,不代表發布機關認可。查核日期:2026年8月30日。