¶ 防洪建造物工程設計講義-第 85–96 頁(1/3)
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性審查是否安全可行,並檢核其與整體河岸(景觀、生態、
河相條件)是否和諧,有否導致上下游河岸不穩定情形,
所需工程經費是否經濟合宜。
(二) 初稿審查:
工程預算書核定前稱為設計初稿,其內容與預算書同。初稿
審查主要就設計圖說查核其整體工程布置是否與環境協調,
建造物設計斷面型式、尺寸、高程,是否確依設計原則辦理,
且安全可行;預算表是否完整、經濟合宜,施工規範與契約
條文等文件是否為署頒最新版本,並已全部附齊等。
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第肆章 防洪建造物工程設計作業
顧名思義,防洪建造物即係藉由建造物之施設,將洪水範束在水道內,
避免洪水溢岸造成堤後淹水;或因溢岸,造成堤後坡受水流充蝕致堤
身崩毀;或因洪水(夾雜河床質、流木等)沖擊堤前坡,造成護坡工破
損崩毀;或因建造物基礎受水流淘刷、動床影響,導致基礎保護工下
陷變形、流失,影響堤身安全。故防洪建造物設計,首應注意其設置
位置,即堤肩線是否依公告之治理計畫線布設;堤頂高程是否不低於
治理計畫所訂計畫堤頂高;堤身型式是否足以讓建造物本身具穩定性;
堤前坡與基礎防護工強度,是否足以防禦洪水衝擊與動床淘刷影響。
因本署權管之中央管河川、排水之治理率多已超過八成,因應社會需
求與對提升河川環境品質之期待,近年來河川、排水治理工程已較以
往更為著重環境營造面向。因此對於環境分區之瞭解、生態條件與棲
地品質之掌握,節能減碳策略與相關工法之連結將益形重要。
又工程設計完成後,需藉由工程採購發包予廠商施工,工程經費之掌
握及設計內容是否正確、安全且具可施工性均相當重要;如有差池,
施工階段勢必須辦理變更設計或修正施工預算,除會增加工程經費支
出外,亦容易造成履約爭議、延宕工期,並引發民怨。
一、 堤防/護岸設計
堤防與護岸之外型與功能近似,主要差異在於:堤防由地面填土構築,
護岸則常沿高崁布設,故堤防有洪水溢岸破壞顧慮(圖4-1),護岸則
無。另堤防需預防外水滲入堤身造成滲流破壞,護岸則因後側為高崁,
無此顧慮;惟需注意高崁內地面、地下水排除問題。故護岸側重於排
水器之設置,用以排除地下水,避免建造物因受地下水影響,造成坡
式護岸堤前坡滑動破壞,或牆式護岸因主動土(含水)壓力增大,被推
移破壞。
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堤防、護岸等防洪建造物應根據河川規劃報告、治理計畫及所公告之
水道治理計畫線、用地範圍線位置布設(圖2-1 河川圖籍 ),實際設
計時尚需考量現地地形、地質條件、河道變遷,結合現有建造物的位
置、施工條件、已有工程狀況、用地取得情形、文物保護等因素綜合
考量。
堤防、護岸建造物主要包括堤頂、堤身、基腳工、護腳工與護坦工等
單元,各部單元設計時,應根據堤基條件、築堤材料、近岸水流速及
洪水位等內外部條件分階段進行;設計堤防、護岸各部結構與尺寸時,
應考量結構安定、工程技術及經濟比較後確定。
以下謹將堤防、護岸建造物拆分為堤頂、堤身、戧台、基腳工、護腳
工、護坦工、水防道路等單元,分別介紹其功能與設計時應注意事項。
圖4-1 堤防發生溢岸破壞示意圖
(一) 堤頂
堤頂高程、堤頂臨水側肩線位置應依據河川治理計畫、公告
之治理計畫線(即為黃線)位置,及規劃(檢討)報告水理分析
數據決定之。
1、 堤線位置:
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堤頂臨水側肩線應依據公告之治理計畫線(圖2-1 及圖
2-2)位置布設。
2、 堤頂高度:
依治理計畫所訂計畫堤頂高程設置,左右兩岸堤頂高程
以同高為原則。如僅有計畫洪水位高程時,得依計畫洪
水量,加計下表4-1 出水高度取得堤頂高程;得再就堤
基、堤身土壤受自然壓密導致之沈陷量,視實際需要酌
增約3%~8%堤頂高程;另如為地層下陷區,可再酌提昇標
準(可參考5 年之沉陷量),以策安全。
3、 堤頂鋪面材料:
工法、舖面材料之選用以可防止雨水入滲堤身者為佳;
如併用不同性質之工程材料,應注意不同材料間熱膨脹
係數不同,接縫處因熱脹冷縮影響日久易產生裂縫(相片
4-1),導致雨水滲入後由堤坡伸縮縫處攜出堤身填方材
(相片4-2),造成堤頂(相片4-3)、堤坡(相片4-4)因下
部掏空致塌陷問題。
堤頂舖面以採用同質性材料為佳。早期水利單位設計堤
防,堤前常僅在計畫洪水位以下設置防護工;計畫洪水
位以上則僅在土堤表面加舖級配料或簡易防護設施,日
久可能因受雨水沖蝕,導致局部表土流失,惟很少發生
堤坡保護工淘空下陷情形。
表4-1 出水高之參考標準表
計畫洪水量(cms) 出水高度(m) 計畫洪水量(cms) 出水高度(m)
200 以下 0.6 以上 2,000~5,000 1.2 以上
200~500 0.8 以上 5,000~10,000 1.5 以上
500~2,000 1.0 以上 10,000 以上 2.0 以上
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相片4-1 堤頂裂縫 相片4-2 堤身填方料由雨水攜出
相片4-3 堤頂掏空下陷 相片4-4-堤坡戧台掏空下陷
(二) 堤身
設計堤防、護岸堤身時,除應注意堤身穩定問題外,另應注
意堤身防滲、近岸水流沖刷堤坡及基礎承載力、動床影響等
問題,據以決定堤型、築堤材料與工程方法。
1、 堤身穩定
(1) 堤身穩定與否對堤防安全影響甚鉅;其決定,原則上
應根據築堤材料,土壤力學之土方坍塌理論,並考慮
近岸水流強度及洪水位驟退之影響程度決定。
(2) 國內堤防型式多為梯形,坡度多為1(垂直):2(水平),
破壞型式主要為圓弧滑動破壞。(圖4-2、相片4-5、
相片4-6)
(3) 圓弧滑動破壞分析:
C:土壤黏著力
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