台科大講座教授淺談大巨蛋工程 - 土木

※ 引述《a782212000 (聖瑋)》之銘言：
: : 附上原出處
: : https://www.facebook.com/changyu.ou/posts/10204494832994187
: 最近剛看完原文 假設與分析脈絡相當清楚
: 要是在附上幾張示意圖 已經可以當考卷出了XDDD
: 在此順便排版整理一下 方便大家閱讀
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: 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。


幫更新歐老師在臉書上的補充說明，因小弟非相關專業，只是偶爾逛版看看有興趣的。

如有排版上的建議，再請各位專業大大推文建議。


-----------------------------以下皆為引用文---------------------------------

補充說明：

前文提到，板南捷運所在位置可能位於最大沉陷發生處附近，其數值大約7.2公分，

這是指總沉陷量，而對結構物有損傷的卻是差異沉陷量。

最大沉陷發生處附近、小範圍內的沉陷剖面相對平緩。

在橫斷面（垂直忠孝東路）方向，

隧道直徑範圍內（約5公尺，可以算小範圍）的沉陷相對均勻，差異沉陷量比較小，對隧
道影響較小；

在縱斷面（平行忠孝東路）方向，

沉陷會從巨蛋的中央區的最大值，隨著遠離巨蛋區，而逐漸減少，

但在某處（近角隅處），沉陷會產生較大的變化（差異沉陷較大），對隧道及行車安全會
有影響；

但是捷運列車車速慢，不比高鐵；推論對行車安全影響仍然不大。

這是美麗的巧合。如果捷運隧道不是處於最大沉陷發生處附近，而在前、後一些距離，則

隧道將處於沉陷剖面陡峭之處，會對隧道及行車安全有很大的影響。

目前看來，這些沉陷對板南捷運隧道為：造成捷運還片接縫間隙，而導致滲水等。

對照捷運局4/24日公佈的資料顯示，逸仙路與忠孝東路口的連續壁最大變形量9.7公分，

且發現捷運隧道有水漬裂痕。對照我的前文，我的推論並不算離譜。事實上，我上述分析

方法均見於專書「深開挖工程」第六章。

一些推論如最大沉陷位置、影響範圍、最大變形等均有科學根據，相關論證散見於過去發
表的論文。

此外，在缺乏開挖的土質資料、開挖平面、剖面資料及有限元素法分析，

上述的推論並非絕對，最好僅作參考之用。

後記：

根據工程界朋友告知，大巨蛋乃是利用短扶壁進行鄰產保護工法（保護捷運板南線）。

可能扶壁長度不夠，以致造成沉陷過大。

建議：

在更合理的扶壁簡化分析法發展出來之前，

僅能依照三向度有限元素法才能得到準確的評估。

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