台科大講座教授淺談大巨蛋工程 - 土木

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附上原出處
https://www.facebook.com/changyu.ou/posts/10204494832994187

原作者 歐章煜
台科大營建工程系講座教授
前台科大工程學院院長
國科會土木學門召集人



大巨蛋工址的正規化不排水剪力強度（不排水剪力強度與有效覆土應力的比值）約為0.27，比天母、士林地質狀況佳，約略佳於台北101的地質。大巨蛋使用連續壁作為擋土，開挖採用逆打工法。最後開挖深度為22.6公尺，在安檢爭議時間（4月中下旬），開挖深度為20.6公尺。捷運板南線深度為16至18公尺，與大巨蛋的連續壁距離12.7公尺。
在此等地盤開挖的主要影響範圍為一個開挖寬度（注意：非開挖深度），但範圍小於礫石層的深度（此區域礫石層深度在地下45公尺）。合理的假設：巨蛋的寬度非常大，因此開挖主要影響範圍為45公尺．
主要影響範圍之外，仍然會沈陷（甚至有高於1公分的沈陷），且延伸範圍更廣，可能會延伸到連續壁外90公尺之遠，但大都屬於均勻沈陷，對建築物影響不大。如果沒有施作鄰產保護工法（扶壁、地中壁或地盤改良），最大連續壁變形量約為0.5％倍的開挖深度，因此在安檢爭議期間，預估當時連續壁最大變形量約為10公分，開挖結束時，最大連續壁變形量約為12公分。在此等地盤，最大地表沈陷量約為0.75倍的連續壁變形量，因此最大地表沈陷量分別為7.5公分及9公分。最大地表沈陷量通常發生於連續壁外0.3倍的主要影響區，亦即45公尺乘以0.3，最大地表沈陷發生於
連續壁外約12.5公尺。哇！正好在板南捷運的位置。開挖引致之地盤沈陷隨著深度逐漸減少（注意：一般誤解為隨著深度而增加）。板南捷運底面深度在大巨蛋底面上方6.6公尺至4.6公尺，因此預估板南軌道處的垂直沈陷量為地表沈陷的0.8倍，因此開挖結束後，軌道處的沈陷量約為9公分乘以0.8，等於7.2公分，這個數值相當大，一般捷運軌道或建築物很難承受。好在板南線乃平行於大巨蛋連續壁，因此在車廂行進路線的方向，大都屬於漸變沈陷量，而不是突然落差的差異沈陷量，否則後果嚴重。
問題來了！在靠近板南線這麼近的地方，到底有沒有施作鄰產保護措施（扶壁、地中壁或地盤改良）？大巨蛋開挖寬度很大，施作地中壁可能費用昂貴，一般建商不會採用。本基地若施作地中壁，擋土壁變形量不會這麼大，不會產生這麼多的問題。地盤改良效果通常品質難以掌握，效果不佳，最近採用比較少。由於沒有相關資料，我假設本基地施作扶壁，而扶壁長度8公尺之內，在此等軟弱地盤，這等長度的扶壁，效果相當有限；除非扶壁長度至少20公尺，間距約9公尺，才有可能達到減少連續壁的變形量一半的效果，也就是減少到連續壁變形量為10公分乘以0.5，約略等於5
公分；這個規定可能仍然不滿足於捷運局的規定。如果大巨蛋真的採用這個方案，但為何能夠被捷運局審查通過？主因是設計者沒有採用三向度有限元素法分析，評估的結果過於樂觀。然而，實際上，我很好奇，本基地到底有沒有施作鄰產保護？採用何種工法？
另外要澄清幾個觀念。逆打工法的結構系統穩定而強大，縱然中間停工，仍然不會使捷運板南崩毀，特別是逆打工法的樓版採用鋼支柱及基樁支持，逆打工法產生底面隆起致使開挖崩毀的機會，幾乎沒有。但逆打工法每個階段施工期間長，土壤會產生潛變，使得擋土壁變形量高於相同狀態下的順打工法。
另外，電視上一堆名嘴包括地質專家胡說八道一堆，甚至有所謂的「危險行動值」這個名詞的出現。監測數據達到「行動值」，不是代表危險，而是要停止施工，此時應該找齊相關專家，評估開挖及鄰產的安全性。若沒有危險，或結構沒有裂縫，仍可以繼續施工。這是因為開挖施工，仍有許多吾人未了解的變數，相關的行動值設定，相對的保守許多。

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