挡土设施及支撑之种类及其工作原理-tpceorgtw.PDFVIP

擋土設施及支撐之種類及其工作原理 講師：簡茂洲 【註】本教材摘自歐章煜博士著(2002 年)深開挖工程分析設計理論與實務。 一．開挖工法 １．全挖工法 (1)斜坡式： 如圖 1所示，斜坡式全挖工法為不使用擋土壁及支撐的開挖，而將預定開挖基地的外 緣挖成斜坡的方式，以達成開挖的目的。由於全挖工法在挖土時沒有支撐妨礙施工，因此 開挖深度不深時，其費用低廉。然而當斜坡平緩或開挖深 度較深時，邊坡所需要挖掘的土 壤相當多；開挖完成後，邊坡處所需要的回填土壤亦相當多，因此整體的造價不見得有利。 圖 1 斜坡式全挖工法 (2)懸臂牆式： 圖 2所示為懸臂牆式全挖工法，乃是利用擋土壁本身的勁度達到自立，因而使得開挖 在沒有支撐等臨時措施之妨礙下進行。懸臂牆式全挖工法雖然要建造擋土壁，但卻免除挖 掘邊坡及回填邊坡的土壤，整體的造價不見得高於斜坡式全挖工法。 圖 2 懸臂牆式全挖工法 1 ２．支撐開挖工法 於相對的擋土壁間設置水平支撐(strut) ，以平衡擋土壁背面的土壓，稱為支撐開挖工 法。圖 3所示為典型的水平支撐架構示意圖；圖 4 為某支撐開挖工地現場之照片。支撐開 挖工法的支撐系統包括支撐、橫擋 、斜撐、角撐及中間柱等。橫擋(wale)又稱為圍令，其 作用為傳遞擋土壁背面土壓力至水平支撐。斜撐及角撐的作用為在不增加支撐的數目下， 可有效的縮短橫擋的跨距；例如，在配置水平支撐時，因 為施工方便的關係，某些地方的 支撐間距會稍微超過容許間隔，或增加一根支撐，則支撐的間距又變得狹窄，此時可用斜 撐及角撐來加以調整。中間柱 (center post)的作用為提供支撐之支持力量，使得支撐不因自 重而下沉。 圖 3 支撐開挖工法 (a)剖面圖 (b)平面圖 圖 4 支撐開挖工法照片 2 開挖深度較大時，通常採用階段式施工。支撐開挖工法的施工程序說明如下： (1)開挖區內打設中間柱 (2)進行第一階段開挖 (3)在開挖面上方安裝橫擋，然後架設水平支撐，施加預力 (4)重複步驟 (2)至(3) ，直至預定開挖深度 (5)構築建築物基礎 (6)拆除基礎上方支撐 (7)構築樓版 (8)重複步驟 (6)及 (7) ，直至地面層樓版構築完畢 支撐開挖工法為最常用的開挖工法，適用於任何的開挖深度及開挖寬度，雖然支撐及 中間柱的存在可能會妨礙開挖作業的進行。由於每根支撐 型鋼的長度有限，當開挖寬度增 加時，必須將數根型鋼串連；然而當開挖寬度過大時，許 多根串連結合在一起的型鋼不容 易對齊成一直線，使其抵抗側向力的能力因而打折，為施工上必須注意的缺點。 ３．地錨開挖工法 地錨開挖工法則是用地錨取代支撐，以支承擋土壁的側向力。圖 5所示為某地錨開挖 之基地照片。 圖 5 地錨開挖工法照片 地錨的基本構造可分 (1)錨碇段─提供錨碇力的部分；(2)自由段─傳遞錨碇力至錨頭之 部份； (3)錨頭─鎖定鋼鍵及傳遞錨碇力至結構體等三部分 (參考圖 6) 。如圖7所示，地錨 開挖工法的施工程序如下： 3 (1)進行第一階段開挖 (2)地錨鑽孔 (3)鋼鍵插入鑽孔 (4)注入灌漿液 (5)施加預力，鎖上錨頭 (6)進行第二階段開挖 (7)重複 (2)至(6)步驟，直至預定開挖深度 (8)構築建築物基礎 (9)逐層構築基礎上方樓版至地面層樓版 圖 6 地錨之基本構造示意圖 圖 7 地錨開挖工法示意圖