地下室工程开挖地下水处理之研究-研究发展处-德霖.PDF

邑昌工程顧問有限公司 與德霖技術學院 產學合作研究計畫成果報告 地下室工程開挖地下水之處理之研究 計畫編號：營建 10415 計畫案之編號由研發處於各系上簽呈時告知( ) 計畫類別： 研究類 □服務類 執行期間：民國 104 年11月 23日起至民國 105 年7月 30日 執行單位：德霖技術學院營建科技 系 合作廠商：邑昌工程顧問有限公司 計畫主持人：韓 健 群 計畫參與人員： 本成果報告包括以下附件： █產學合作計畫成果自評表 █結案報告一式二份：5頁 請依範例格式至少( 5頁以上 ) █計畫執行相關圖片與說明 請儘量貼圖說明，置於結案報告後，可資為佐證，對評鑑更( 有利) 中 華 民 國 105 年 7 月 30日 1 地下室工程開挖地下水之處理之研究 研究摘要： 在台灣地下水若處理不慎，重則造成開挖之失敗，輕則影響地下結構體之施工。 本文由實務面討論如何配合地下室之開挖抽取地下水，抽水作業基本上是以深水井搭配 集水坑之方式進行，但不同之地質狀況其搭配策略及井深、井數等皆有所不同。文章中 所探討的內容，作為往後工程之參考。 關鍵詞 : 地下水 、深開挖工程。 一、前言 都市在深開挖工程範疇裡所呈現, 的課題中 常見的, 在地下開挖中的抽水計畫與排 水計畫，對工程影響甚鉅，一 般基地內抽水井位置、抽水深度與水位下降曲線之設計皆 是重點，在開挖過程中，若無地下水則降挖工程變得單純與安全，而地下水處理，不當 則工地發生流沙或上舉災變的時候，皆不在一小時內產生破壞。又基地內抽水與基地外 抽水對降挖過程之影響完全不同。在砂質土壤抽水不當可能引起流沙破壞之現象 ，嚴重 者 產生鄰房沉陷。在黏土地盤若在其下方之壓力水層抽水，亦會產生地盤沉陷或鄰房沉 陷，而在地下降挖過程中，何時抽降地下水位最為恰當，則為本研究探討之重點。 二、基本問題與施工須求 為因應施工須求，地下室開挖時及結構體施工階段皆須適度抽降低下水。若無 法有效抽降地下水，最直接之影響即是無法進行挖土作業。挖土作業如在地水滿地竄 流之狀況下進行，開挖面經頑皮豹（小型挖土機）碾壓後在混合地下水，土方之含水量 2 將大幅提高，甚至成為流體狀之爛土。高含水量之土方除挖掘、載運困難外，亦為棄 土場所拒收。 除挖土作業之施工 需求外，於某些狀況地下室開挖需依賴持續之抽水以維持其穩 定性。例如在地下水位甚高且疏鬆之砂土層中，若未有效控制開挖區內之水壓，地下 水即可經由未封死之水井、鑽探孔或者中間 柱之邊緣夾帶土砂一起流出，造成所謂之 砂湧或管湧 (piping)現象 ，如圖 1所示 。當然擋土結構貫入深度不足或連續壁有破洞亦為 造成砂湧之主因，但前者屬設計分析問題，後者屬施工問題，正常配置之抽水井並無 法有效防止上述問題。 圖 1.砂湧或管湧 (piping) 示意圖 於砂、粘土交互出現之層次中進行開挖可能因覆土重量漸減而發生土湧(biow-in) 現象，土湧之發生機制相當明確，其計算檢核審甚簡單內政部營建署，民國七十七( 年) 。如避免於開挖階段發生土湧，如圖 2所示 。僅 需開挖前打設適量之解壓井即可。雖 然如此，工地發生土湧災變仍時有所聞，其主要原因乃打設解壓 井之時機不對，或打 設解壓井之方式有誤。最麻煩的是，土湧屬於 “心臟病 ”型之災變，其發生之速度極 快，且事前少有徵兆，常令現場人員措手不及，無法有效應變。 3 圖 2. 施工現場發生砂 湧示意圖 地下室構築階段能須持續抽水至結構體重量大於水浮力為止，否則易發生地下 室上浮之現象。此情形較常見於較淺開挖之工地，可能於鋼板樁或鋼軌樁等擋土措施 拔除並停止抽水後發生。地下室之上浮量一般在三、五十公分左