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論文中文名稱:影響扶壁及地中壁行為施工特性之研究 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:Study on Construction Details That Affecting the Behavior of Buttress and Cross Walls [以論文名稱查詢館藏系統]
院校名稱:臺北科技大學
學院名稱:工程學院
系所名稱:土木與防災研究所
中文姓名:盧怡志
英文姓名:Yi-Chih Lu
研究生學號:94428510
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2007-06-18
論文頁數:122
指導教授中文名:陳水龍
指導教授英文名:Shong-Loong Chen
口試委員中文名:倪至寬;謝旭昇
中文關鍵詞:地中壁扶壁連續壁T型界面扶壁長度扶壁間距壁體變位量
英文關鍵詞:buttresscross wallT section interfacebuttress lengthbuttress spacingdiaphragm wall displacement
論文中文摘要:扶壁及地中壁於近年已逐漸取代地質改良,廣泛應用於台灣都會區之深開挖工程。扶壁及地中壁之功能與地質改良相同,皆可用於提高軟弱地層之開挖穩定性、減少壁體變位量及降低損鄰之可能性。扶壁及地中壁採用與連續壁相同之方法施作,幾乎沒有壁體強度及完整性不足之現象發生,因此近年來之設計遂逐漸改採扶壁及地中壁為深開挖工程之輔助工法。
扶壁及地中壁之功能有以下四種:一、有效抑制連續壁體側向變位量。二、避免基礎差異沈陷量。三、解決結構體抗浮力不足。四、減少連續壁配筋量。就設計理論而言,扶壁及地中壁之行為類似地質改良,其功效經適當之轉換可考慮為土壤強度及地盤反力係數之提高。另槽溝穩定性為扶壁及地中壁施工成效重要影響因素。因此本文探討連續壁之掘削工法,及掘削機器選擇,說明如何進行單元分割,以使扶壁及地中壁與主體連續壁連結處之混凝土緊密相接。
扶壁及地中壁與主體連續壁之T型界面須緊密相接,但往往因忽略施工特性或不了解設計理念而無法達成,導致扶壁及地中壁之功效大打折扣。扶壁及地中壁之規劃須考慮現場施工之可行性,並不能完全依照設計者之主觀認知進行。本文由施工實務角度切入,討論如何處理扶壁及地中壁與主體連續壁之交界面,並依據施工基本條件與施工作業研究,探討扶壁最佳長度與最佳配置間距。文末並以軟弱黏土之地質深開挖監測案例,說明T型界面處理良窳、及扶壁配置長度、配置間距,對壁體變位之影響。
論文英文摘要:In recent years, buttress wall and cross wall have replaced grouting. It’s widely used in deep excavation projects in Taiwan metropolitan areas. Functions of the buttress and cross walls are the same as grouting. Both can be used to increase the stability of excavation in soft ground, to reduce diaphragm wall displacement and to minimize damage to adjacent buildings. Buttress and cross walls are constructed the same way as diaphragm wall, so they rarely encounter integrity and strength problems. Due to the above considerations, deep excavation design has adopted buttress and cross wall instead of grouting in recent years.
There are 4 functions of buttress and cross walls: 1. To effectively limit displacement of diaphragm wall. 2. To prevent foundation settlement. 3. To provide uplift resistance. 4. To reduce the amount of reinforcement required in the diaphragm wall. Theoretically, behavior of buttress and cross wall are similar to grouting. They can be used to increase the subgrade resistance of soil.
Stability of trench is a critical issue in construction of buttress and cross wall. Factors including trenching method, excavation machine selection, panel layout, etc., are also important to make tight contact between main diaphragm wall and buttress / cross walls.
Buttress and cross wall need to be tightly connected to the main diaphragm wall at the interface. However, in many cases tight connection can not be achieved either because designing concept is not fully understood or the construction details are not fully carried out. As a result, the effect of buttress and cross wall has not been fully achieved. Designing of buttress and cross wall needs to consider the site conditions, sometimes the design can not be carried out. This article discuss how to resolve difficulties when constructing the interface between buttress and cross wall from a practical point of view. Cross wall’s optimal length and optimal spacing are also addressed.
Finally, case histories in soft ground are provided to illustrate the importance of tight connection between buttress / cross wall and main diaphragm wall. The effects of buttress / cross wall length and spacing on diaphragm wall displacement are addressed.
論文目次:目 錄

中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目錄 v
表目錄 vii
圖目錄 viii
第一章 緒論 1
1.1研究背景及動機 1
1.2研究方法 2
1.3論文內容 2
第二章 文獻回顧 5
2.1扶壁及地中壁 5
2.2扶壁及地中壁之功能 6
2.3扶壁及地中壁之設計理論 10
2.4地下連續壁槽溝穩定探討 13
第三章 地下連續壁單元分割規劃 19
3.1地下連續壁施工流程 19
3.2地下連續壁槽溝掘削工法 21
3.3地下連續壁單元分割 26
3.4地下連續壁單元型別 33
第四章 扶壁及地中壁工程規劃 36
4.1扶壁及地中壁與主體連續壁施工界面規劃 37
4.1.1與主體連續壁一體成型之T型單元 38
4.1.2與主體連續壁分開施工之連鎖鈑界面工法 43
4.1.3扶壁及地中壁與主體連續壁之最佳施工界面規劃 47
4.2扶壁及地中壁配置長度規劃 48
4.2.1扶壁施工配置長度之基本考量 48
4.2.2扶壁施工配置長度探討 49
4.2.3扶壁工程最佳配置長度 69
4.3扶壁及地中壁配置間距規劃 70
4.3.1主體連續壁單元長度探討 72
4.3.2與主體連續壁施工界面一體成型之扶壁、地中壁
配置間距 78
4.3.3與主體連續壁施工界面採連鎖鈑之扶壁、地中壁
配置間距 80
4.3.4扶壁、地中壁工程最佳配置間距 81
第五章 扶壁及地中壁施工案例研究 82
5. 1案例一(內湖案:一體成型界面) 83
5.1.1案例基本資料 83
5.1.2界面處理方式 86
5.1.3扶壁、地中壁長度與配置規劃 87
5.1.4結果與討論 88
5.2案例二(天母案:分離型連鎖鈑界面) 91
5.2.1案例基本資料 91
5.2.2界面處理方式 94
5.2.3扶壁、地中壁長度與配置規劃 94
5.2.4結果與討論 95
5.3案例三(信義一案:典型分離型界面) 97
5.3.1案例基本資料 97
5.3.2界面處理方式 100
5.3.3扶壁、地中壁長度與配置規劃 100
5.3.4結果與討論 101
5.4案例四 (信義二案:分離型鋼鈑泡棉界面) 104
5.4.1案例基本資料 104
5.4.2界面處理方式 107
5.4.3扶壁、地中壁長度與配置規劃 107
5.4.4結果與討論 108
第六章 結論與建議 116
6.1結論 116
6.2建議 118
參考文獻 120

表目錄

表2.1 掘削槽溝穩定性之影響因素...............…..................... 14
表3.1 掘削機械於不同地層中之適用性............................................... 24
表3.2 MHL油壓抓掘機主要配件規格........................................... 25
表4.1 扶壁及地中壁與主體連續壁之最佳施工界面規劃..................... 47
表4.2 扶壁與主體連續壁施工界面採一體成型施作扶壁
之最佳配置長度........................................... 69
表4.3 扶壁與連續壁施工界面採分離型施作扶壁
之最佳配置長度............................................. 69
表4.4 一般施工基本條件下之主體連續壁單元長度.. 77
表4.5 一般施工基本條件下扶壁及地中壁最佳配置間距 81
表5.1 扶壁長度討論(內湖案)............................................. 88
表5.2 扶壁及地中壁配置間距討論(內湖案)................................... 88
表5.3 傾度管變形量(內湖案)............................................. 90
表5.4 扶壁長度討論(天母案)........................................... 95
表5.5 扶壁及地中壁配置間距討論(天母案)......................................... 95
表5.6 傾度管變形量(天母案) ............................................. 96
表5.7 扶壁長度討論(信義一案)........................................... 101
表5.8 扶壁及地中壁配置間距討論(信義一案) 102
表5.9 傾度管變形量(信義一案)........................................... 102
表5.10 扶壁長度討論(信義二案)............................................. 108
表5.11 扶壁及地中壁配置間距討論(信義二案) 109
表5.12 傾度管變形量(信義二案)............................................. 109
圖目錄

圖1.1 論文內容................................................ 4
圖2.1 扶壁及地中壁平面及立面示意圖............................................ 5
圖2.2 高改良率及全區改良示意圖......................... ....................... 7
圖2.3 灌漿導致連續壁壁體外擠......................... ....................... 7
圖2.4 托底灌漿施工案例施工照片......................... ........ 8
圖2.5 托底灌漿堵塞管路照片......................................... 8
圖2.6 微型樁施工示意圖 ............................................... 8
圖2.7 微型樁施工案例施工照片................................................ 8
圖2.8 安全支撐補強施工案例剖面圖............................................ 8
圖2.9 安全支撐補強施工案例施工照片......................... ....................... 8
圖2.10 扶壁之代表性平面位置及變位曲線......................................... 11
圖2.11 扶壁彈簧效應平面示意圖......................... 12
圖2.12 扶壁側邊摩擦力等值彈簧係數之計算......................................... 13
圖2.13 地層特性及槽溝挖掘刀幅長度之關係......................................... 15
圖2.14 硬黏土槽溝開挖土體應力分佈影響範圍示意圖......................... 17
圖2.15 硬黏土槽溝開挖地表等沉陷量線............................................ 18
圖2.16 槽溝挖掘引致之地表沉陷......................... ....................... 18
圖2.17 槽溝挖掘引致之地層側向變位......................................... 18
圖3.1 地下連續壁施工流程圖......................... 19
圖3.2 地下連續壁主要施工步驟......................................... 20
圖3.3 掘削機械選擇............................................... 21
圖3.4 懸垂式抓斗掘削機 (ML)......................................... 22
圖3.5 懸垂式抓斗掘削機 (MHL)......................... 22
圖3.6 懸垂式抓斗掘削機 (MEH)......................................... 22
圖3.7 桿軸式抓斗掘削機 (KELLY BAR)......................................... 23
圖3.8 旋轉式水平多軸掘削機 (TRENCH CUTTER)......................... 23
圖3.9 旋轉式垂直多軸掘削機 (BW)............................................ 23
圖3.10 起重設備安全荷重圖......................... ....................... 28
圖3.11 MHL油壓抓斗刀幅尺寸......................................... 28
圖3.12 一刀、三刀或五刀等重複刀挖掘方式示意圖......................... 30
圖3.13 奇數刀法(平衡)示意圖......................................... 30
圖3.14 偶數刀法(不平衡)示意圖............................................... 30
圖3.15 角隅處需向外凸出延長與角隅挖掘淨斷面不足
影響鋼筋籠吊放示意圖............................ 30
圖3.16 連續壁單元分割平面圖與刀法配置施工案例(一).......... 31
圖3.17 連續壁單元分割平面圖與刀法配置施工案例(二)............... 32
圖3.18 單元型別1 平面-雙母單元......................................... 33
圖3.19 單元型別2 右角-雙母單元......................... 33
圖3.20 單元型別3 左角-雙母單元......................................... 33
圖3.21 單元型別4 平面-雙公單元............................................... 33
圖3.22 單元型別5 右角-雙公單元............................ 34
圖3.23 單元型別6 左角-雙公單元............................................... 34
圖3.24 單元型別7 左右角-雙公單元......................... ....................... 34
圖3.25 單元型別8 右2角-雙公單元......................................... 34
圖3.26 單元型別9 左2角-雙公單元......................... 35
圖3.27 單元型別10 左母右公-平面公母單元......................................... 35
圖3.28 單元型別11 左公右母-平面公母單元 35
圖3.29 單元型別12 左母右角公-公母單元............................ 35
圖3.30 單元型別13左角公右母-公母單元............................................... 35
圖4.1 扶壁及地中壁工程規劃要項示意圖......................... 36
圖4.2 典型分離型施工配置及界面殘餘土壤示意圖 37
圖4.3 扶壁及地中壁單元接頭配置型式示意圖.....................................38
圖4.4 T型單元施工步驟示意圖......................................... 39
圖4.5 T型單元槽溝凸角處易崩坍(挖掘階段)......................... 40
圖4.6 T型單元槽溝凸角處易崩坍(已開挖)......................................... 40
圖4.7 Masago挖掘側邊之殘餘土壤影響後續施工主體單元之
挖掘垂直度........................................ 41
圖4.8 角隅處以地質改良方式先行灌漿固結......................... 42
圖4.9 連鎖鈑型施工配置示意圖............................................ 43
圖4.10 連鎖鈑於鋼筋籠吊放前、中、後之施工照片....... 43
圖4.11 於扶壁及地中壁近連鎖鈑之挖掘刀先行施工............................. 44
圖4.12 於挖掘機刃口側邊安裝特製刮刀......................... 44
圖4.13 以特製刮刀清除殘餘土壤......................................... 44
圖4.14 利用吊車與怪手使用鑿具將連鎖鈑拔除 45
圖4.15 T型界面連鎖鈑拔除後............................ 45
圖4.16 T型界面於開挖階段觀察無施工間隙與主體連續壁緊密相接 45
圖4.17 扶壁有配筋與連續壁施工界面採一體成型施作挖掘1刀
之槽溝長度............... 50
圖4.18 扶壁有配筋與連續壁施工界面採一體成型施作挖掘1刀
之扶壁長度................................ 50
圖4.19 扶壁有配筋與連續壁施工界面採一體成型施作挖掘3刀
之最小槽溝長度............... 51
圖4.20 扶壁有配筋與連續壁施工界面採一體成型施作挖掘3刀
之最小扶壁長度...................................... 51
圖4.21 扶壁有配筋與連續壁施工界面採一體成型施作挖掘3刀
之最大槽溝長度............................................... 52
圖4.22 扶壁有配筋與連續壁施工界面採一體成型施作挖掘3刀
之最大扶壁長度............................ 52
圖4.23 扶壁有配筋與連續壁施工界面採一體成型施作挖掘5刀
之最小槽溝長度........................................ 53
圖4.24 扶壁有配筋與連續壁施工界面採一體成型施作挖掘5刀
之最小扶壁長度......................... ....................... 53
圖4.25 扶壁有配筋與連續壁施工界面採一體成型施作挖掘5刀
之最大槽溝長度......................................... 54
圖4.26 扶壁有配筋與連續壁施工界面採一體成型施作挖掘5刀
之最大扶壁長度........... 54
圖4.27 扶壁有配筋與連續壁施工界面採分離型施作挖掘1刀
之槽溝長度......................................... 56
圖4.28 扶壁有配筋與連續壁施工界面採分離型施作挖掘1刀
之扶壁長度 56
圖4.29 扶壁有配筋與連續壁施工界面採分離型施作挖掘3刀
之最小槽溝長度.......................... 57
圖4.30 扶壁有配筋與連續壁施工界面採分離型施作挖掘3刀
之最小扶壁長度............................................... 57
圖4.31 扶壁有配筋與連續壁施工界面採分離型施作挖掘3刀
之最大槽溝長度........................................ 58
圖4.32 扶壁有配筋與連續壁施工界面採分離型施作挖掘3刀
之最大扶壁長度........................ 58
圖4.33 扶壁有配筋與連續壁施工界面採分離型施作挖掘5刀
之最小槽溝長度........................................ 59
圖4.34 扶壁有配筋與連續壁施工界面採分離型施作挖掘5刀
之最小扶壁長度.............................................. 59
圖4.35 扶壁有配筋與連續壁施工界面採分離型施作挖掘5刀
之最大槽溝長度............................ 60
圖4.36 扶壁有配筋與連續壁施工界面採分離型施作挖掘5刀
之最大扶壁長度......... 60
圖4.37 扶壁無配筋與連續壁施工界面採一體成型施作挖掘1刀
之槽溝長度.......... 62
圖4.38 扶壁無配筋與連續壁施工界面採一體成型施作挖掘1刀
之扶壁長度....................................... 62
圖4.39 扶壁無配筋與連續壁施工界面採一體成型施作挖掘3刀
之最小槽溝長度......................... 63
圖4.40 扶壁無配筋與連續壁施工界面採一體成型施作挖掘3刀
之最小扶壁長度........................................ 63
圖4.41 扶壁無配筋與連續壁施工界面採一體成型施作挖掘3刀
之最大槽溝長度.................................. 64
圖4.42 扶壁無配筋與連續壁施工界面採一體成型施作挖掘3刀
之最大扶壁長度...................... 64
圖4.43 扶壁無配筋與連續壁施工界面採分離型施作挖掘1刀
之槽溝長度........................................ 66
圖4.44 扶壁無配筋與連續壁施工界面採分離型施作挖掘1刀
之扶壁長度...................................... 66
圖4.45 扶壁無配筋與連續壁施工界面採分離型施作挖掘3刀
之最小槽溝長度............................ 67
圖4.46 扶壁無配筋與連續壁施工界面採分離型施作挖掘3刀
之最小扶壁長度........ 67
圖4.47 扶壁無配筋與連續壁施工界面採分離型施作挖掘3刀
之最大槽溝長度........ 68
圖4.48 扶壁無配筋與連續壁施工界面採分離型施作挖掘3刀
之最大扶壁長度.................................... 68
圖4.49 開挖壁體變形曲線之比較................... 70
圖4.40 壁體最大變位與扶壁配置間距之關係...................................... 70
圖4.50 壁體最大變位與扶壁配置間距之關係...................................... 70
圖4.51 壁體最大彎矩與扶壁配置間距之關係..................................... 71
圖4.52 壁體最大剪力與扶壁配置間距之關係....................... 71
圖4.53 主體連續壁母單元挖掘3刀之槽溝最小長度....................... 73
圖4.54 主體連續壁母單元之最小長度.............................................. 73
圖4.55 主體連續壁母單元挖掘3刀之槽溝最大長度..................... 74
圖4.56 主體連續壁母單元之最大長度.................. 74
圖4.57 主體連續壁公單元挖掘之槽溝最小長度.............. 75
圖4.58 主體連續壁公單元之最小長度......................................... 75
圖4.59 主體連續壁公單元挖掘之槽溝最小長度..................... 76
圖4.60 主體連續壁公單元之最大長度............................... 76
圖4.61 T型單元槽溝凸角處易坍塌或崩角情形發生 78
圖4.62 與主體連續壁施工界面採一體成型扶壁及地中壁較適切
之最小配置間距..................... 79
圖4.63 與主體連續壁施工界面採一體成型扶壁及地中壁較適切
之最大配置間距.................................... 79
圖4.64 與主體連續壁施工界面採連鎖鈑型扶壁及地中壁較適切
之最小配置間距.............................................. 80
圖4.65 與主體連續壁施工界面採連鎖鈑型扶壁及地中壁較適切
之最大配置間距........................... 80
圖5.1 台北都會區四處軟弱粘土層扶壁及地中壁施工案例位置圖 82
圖5.2 連續壁單元分割平面圖(內湖案)........................................ 84
圖5.3 N值小於4之軟弱粘土層(內湖案)...................................... 85
圖5.4 擋土支撐立面圖(內湖案)..................................... 85
圖5.5 一體成型之T型單元(內湖案)........................ 86
圖5.6 主體連續壁與扶壁T型界面施工詳圖(內湖案).................... 86
圖5.7 地中壁、扶壁長度與配置間距規劃 (內湖案).............................87
圖5.8 主體連續壁與地中壁、扶壁剖面圖 (內湖案).................... 87
圖5.9 傾度管配置位置(內湖案)......................................... 89
圖5.10 傾度管變形量(內湖案)...................... ....................... 90
圖5.11 連續壁單元分割平面圖(天母案)................................ 92
圖5.12 N值小於4之軟弱粘土層(天母案).................... 93
圖5.13 四層水平支撐立面圖(天母案)...................................... 93
圖5.14 分離型之連鎖鈑施作方式(天母案).......................................... 94
圖5.15 地中壁、扶壁長度與配置間距規劃(天母案)........................ 94
圖5.16 傾度管配置位置(天母案)... 96
圖5.17 傾度管變形量(天母案)............. 96
圖5.18 連續壁單元分割平面圖(信義一案)....................................... 98
圖5.19 N值小於4之軟弱粘土層(信義一案)...................... 99
圖5.20 三層水平支撐立面圖(信義一案)......................................... 99
圖5.21 典型分離型之施作方式(信義一案)............................................100
圖5.22 地中壁、扶壁長度與配置間距規劃(信義一案)................... 100
圖5.23 傾度管配置位置(信義一案)............................................... 103
圖5.24 傾度管變形量(信義一案)........................ ....................... 103
圖5.25 連續壁單元分割平面圖(信義二案)........................... 105
圖5.26 N值小於4之軟弱粘土層(信義二案)...................... 106
圖5.27 開挖剖面立面示意圖(信義二案)......................................... 106
圖5.28 分離型之鋼鈑加上泡棉填充施作方式(信義二案) 107
圖5.29 地中壁、扶壁長度與配置間距規劃(信義二案)........... 107
圖5.30 傾度管配置位置(信義二案)...................................... 110
圖5.31 東西側與南北側傾度管變形量(信義二案).................... 110
圖5.32 傾度管變形量比較(信義二案).................... 110
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論文全文使用權限:同意授權於2008-08-07起公開