作者

王劍虹

摘要

近年來台灣經濟急速發展，國民所得不斷增加，在邁向已開發國家路途上，政府對於土木工程建設如大眾捷運系統、地下鐵、污水下水道…等等的推動不遺餘力﹔民間在都會區的投資亦因都會區人口密集、土地狹小而往超高層及地下空間發展，這些環境使得大地工程如地下連續壁、反循環樁、鑽掘樁、潛盾隧道、推進管線工程等在土木工程建設中扮演了相當重要的角色。惟其中的地下連續壁工程因施工不良造成漏水漏砂致鄰近地面塌陷、淘空以及反循環樁工程因樁底沉泥未能處理乾淨致承載力不足需變更設計或重新試樁之事件時有所聞，穩定液的控制正是影響地下連續壁工程及反循環工程施工品質最重要的一環。有鑑於此，本期(第62期)之主題為「穩定液之處理與管理」特邀請專家學者就他們實務上的經驗看法提供給讀者們分享。
在台灣皂土穩定液之使用行之有年，而高分子聚合物穩定液則是近幾年才開始採用。胡邵敏博士在其「工程穩定液特性之探討」一文中，就兩類穩定液的基本性質詳予說明，並探討他們在工程應用上的差異，文中並提供了皂土穩定液在工地試驗的結果供讀者們參考，此乃由於皂土穩定液有清楚的規範可以依循，胡博士也呼籲希望有更多的高分子聚合物穩定液的試驗成果供訂定規範。
呼應胡博士文章的正好有陳俶季、薛朝光、陳興中等三位先生的合著「高分子聚合物穩定液問題之探討與研究」。該研究係針對高分子聚合物之基本性質與特性進行一連串的室內試驗室試驗，並以小型土槽簡易模擬開挖壁面狀況以及進行試驗探討高分子聚合物滲入土壤的行為和高分子聚合物是否影響混凝土強度，其結果頗值得讀者們細讀。
對於地層透水性高而產生逸流的卵礫石層，一般規範中規定的穩定液配比並不適用，處理不慎將影響施工及鄰近結構物安全。廖述良、劉國鎮兩位先生在「連續壁工法於卵礫石層施工穩定液控制案例介紹」一文中提供了他們在景美層中試作了五個連續壁單元的經驗，其結論是在景美層中視逸流狀況添加粒狀皂土、蛭石、木屑、纖維等逸流防止材4%將可有效降低逸流量，而不建議採用過大比重之穩定液。
蘇思、鄭兆鴻兩位先生就他們從事專業多年的經驗，提供了「大地工程開挖作業化學穩定液材料之選擇應用與管理」一文。該文中係就不同的化學穩定液的性質、適用範圍、施工管理以及經濟性等做一探討並提供國內外施工實例供讀者們參考。讀了本文可以大致了解專業包商會依據那些資料來選用適當的穩定液。
本期亦刊出蔡錦松、陳建隆、賴建名等三位先生的「標準貫入試驗之打擊能量」一文。該文係以荷重計、雷達測速及影像記錄方式來探討繫索式落錐及自由式落錘在標準貫入試驗時的能量比。其結論指出，目前本地常用之繫索式標準貫入試驗的能量比與一般液化分析常用之百分之六十打擊能量之標準貫入試驗相近。此外，陳怡名、劉弘祥、張吉佐等三位先生亦以「鋼纖維噴凝土應用於地下洞窟支撐之介紹」一文，說明鋼纖維噴凝土之配比設計、材料規範、噴裝過程並列舉國內案例及實際應用之檢討與建議，其結論為鋼線綱噴凝土將逐漸被鋼織維噴凝土取代。
本期能順利出刊，首先要特別感謝以上各篇專題作者們願意將他們多年累積的寶貴實務經驗，在繁忙的公務中抽出時間整理分享給讀者們。也謝謝義務審稿的專家們，提供了寶貴的意見，使這篇專輯能更加充實、完美。最後要謝謝基金會的李碧霞小姐的耐心與親切的服務協助筆者完成此專輯的編輯。

作者

鍾正行

摘要

隨著時代進步與經濟發展，人民對公共建設與生活品質的需求不斷地提昇，我國經過政府十大建設、十二項建設、十四項建設等長期之努力，不僅已大幅提高國民所得，也屢創世所囑目的奇蹟。近年來配合「國土綜合開發計畫」與「亞太營運中心」的計畫推展，國家建設與民生福祉可望繼續獲得進一步的提昇。我們瞭解，每一年數千億工程建設之良窳，對於國家現代化的建設遠景，將產生直接的影響。
然而，數十年來我國在追求經濟成長的同時，或因政策制度、法令規章、社會認知、技術研發等方面的不夠健全，難免造成對周遭環境的影響與衝擊，例如各地地盤下陷、河川及地下水污染、水土保持破壞等問題之處理，無時無刻不在激發著工程師的責任心與使命感。
近年來由於社會變遷快速，工程師所要面對的問題並不侷限於工程技術的複雜性而已。政府日漸開放的政策，加上積極加入國際組織的行動，在在促使國內的各項建設工程面對更多的挑戰、變革與競爭，例如公平交易法、政府採購法及獎勵民間參與公共建設等法令的研訂，以及招標、審標、技師簽證制度的改革等，皆朝著更為合理、更能順應國際潮流的方向發展，工程界也頗能主動地調整或因應。個人觀察此一趨勢，注意到以下四點值得深思的現象：
一、工程技術的提昇不可或缺：主要發生在捷運、高鐵、國道、治山防災、填海造地、水資源開發等幾項重大計畫中，例如：東西向快速公路漢寶草屯段通過八卦山卵礫石層中的隧道，即是以創新的技術設計、施工﹔都會中進行大量開挖的捷運工程﹔嚴格控制變形量的高鐵軌道工程等﹔其他如施工期間的自動監測、劣地的再開發利用等之設計與施工技術需求，已非傳統業者所能擔任，其所涉及的地工技術只有不斷地努力提昇技術水準的專業人員才能符合工程建設的條件與目標。
二、工程計畫的管理日益講究：由於計畫的深度、廣度皆有增加，使專業的需求既朝分工愈細的方向發展，也形成更多有待整合的界面﹔因此，對於計畫的管理與控制，無論成本、工期、品質等之掌握都需要在制度面上力求革新。更深一層來說，如統包制度、替代方案、專業簽證以及品質保證等方面的發展，都值得計畫管理者或主辦工程師重新省思。因此，我們地工技術者思考的格局宜更加寬廣，方不致侷限於一狹隘的發展範疇或自滿於既有的技術領域內。
三、社會責任的承擔更形重要：當今工程建設，尤其是與公眾利益相關的開發計畫或更新計畫，日益重視此一非技術層面的環節，例如：海埔新生地、山坡地的開發、舊市區的更新、地盤下陷區的整治等，在目前社會普遍排斥環境衝擊、追求優質生活的潮流下，所有工程師無論在規劃、設計或施工階段，都不能忽視所承擔的社會責任與善盡地球村村民的義務，ISO14000的永續發展概念，在保護環境的趨勢下，尤其是對以“大地醫師”自居之地工技術者而言，提供了相當值得借鏡的引導與啟示。
四、溝通交流的機會愈見頻繁：在開放的趨勢下，此種機會事實上也成為工程師學習、協調、整合的重要機制。台灣的國際化走向不容逆轉，然而由於本島地狹人稠，各項工程建設先天上的限制條件自然不少，工程相關人員無論扮演何種角色，往往需要與各界有所接觸、溝通以突破困境、順利完成承辦的工作﹔「地工技術」多年來，在這方面作出了相當的貢獻。整體而言，除了強調產、官、學、研各界之合作協調外，亦應把握與社會、國際間之交流機會，方能維持創新與發展的動力。
以上個人所做的觀察，藉此機會略作說明，提供給有心於建設現代化國家的工程先進參考，希望能共同以懷抱大地的心，再創美好的生活環境。

英文篇名

A STUDY ON THE CHARACTERISTICS OF STABILIZING FLUIDS

作者

胡邵敏

關鍵字

粘土礦物、粘土泥漿、皂土穩定液、離子交換、高分子聚合物、膠體吸附、絮凝沉降、穩定液劣化

摘要

本文探討皂土穩定液及高聚物穩定液之基本性質。分別說明皂土穩定液之礦物組成、水化作用及漿液之穩定狀態，並以試驗證明粘土泥漿對鹽含量之敏感性及各類高分子聚合物之起源及化學組成，高聚物溶液與粘土顆粒間之吸附作用及絮凝效果。文內並探討兩類穩定液在工程應用上之護壁效果及懸浮能力差異，並以工地試驗證明皂土穩定液在澆置混凝土時之化學性劣化及介紹高聚物添加劑之作用。最後建議工程界對高聚物穩定液作有系統之後續研究。

英文摘要

This Article introduces the basic properties of bentonite clay slurry and polymer stabilizing fluid. For bentonite clay slurry, its mineralogical structure and composition, clay-water interaction and stability of clay suspension are first presented. Results of a few laboratory tests have proved the sensitivity of salt content on stability of a clay slurry. For the discussion of polymer stabilizing fluids, their chemical compositions, solution, adsorption phenomenon with clay colloids and flocculation behaviors are introduced. In engineering applications, the two types of stabilizing fluid have shown different characteristics in forming "filter cake" and soil cuttings carrying ability. Site evidences are illustrated to indicate deterioration of Na-bentonite slurry caused by calcium attack during concreting. The function of various type of polymer additives to bentonite slurry are also introduced. Finally it is suggested that future researches on the fundamental properties of polymer stabilizing fluid are necessary.

英文篇名

RESEARCH AND EXPLORATION OF THE BIO-POLYMER SLURRY

作者

陳俶季、薛朝光、 陳興中

關鍵字

高分子聚合物、穩定液、泥漿、皂土泥漿

摘要

於地下結構物之深開挖工程中，傳統上一直是使用皂土穩定液，作為地下連續壁施工時穩定壁面與防止開挖壁面崩塌之材料。然而皂土穩定液所造成的大量廢泥漿，卻經常成為工程界相當困擾的問題。皂土廢液不僅數量龐大，且運棄費用昂貴；而最為甚者，便是其將造成環境嚴重污染及二次公害等問題。
近年來，國內外相繼開發出數種以長鏈有機高分子聚合物為主的皂土代用品作為穩定液，且以其作為穩定液應用於連續壁施工在國內外亦已有許多成功案例，然而對於此種高分子聚合物穩定液之特性，及其組成、功能和穩定原理，以至於影響該穩定液效能的各種因素，在目前卻甚少有學者加以研究。
故本文針對上述各項目進行相關研究，使高分子聚合物穩定液在連續壁工程上之應用能更有所依據，並使施工者得以預先避免不利於此種穩定液在使用效能上之種種影響因素，期以提升國內連續壁工程之品質。

英文摘要

Slurry wall has been used throughout the world in three decades. It is an excavation in unstable soil supported by a fluid which is constantly kept at the ground level, later backfilled with an engineered substance. For the last thirty years, bentonite slurry is used in almost every trench excavation to stabilize the trench walls. Although bentonite slurry has been used to stabilize the deep trench widely in the world, but there are some problems in using bentonite fluid.
The use of a fluid exists in the form of a synthetic low molecular weight cellulosic polymer formulation combined with a colloidal mineral suspension can solve problems resulted from using bentonite slurry. In this research, (1) why is the bio-polymer slurries, and how can bio-polymers behavior in slurries be explained；(2) what factors affect bio-polymer slurry properties；and (3) what factors affect bio-polymer slurry performance will be studied. After that, the use of bio-polymer slurry for stabilizing deep excavation can be specified, and the quality of slurry wall construction can be improved by using bio-polymer slurry as a stabilizer.

英文篇名

A CASE STUDY ON SLURRY CONTROL FOR DIAPHRAGM WALL CONSTRUCTION IN GRAVEL

作者

廖述良、劉國鎮

關鍵字

穩定液、逸流、連續壁

摘要

近年來地下連續壁工法，廣為國內深開挖營造工程所使用，而連續壁槽構挖掘過程中，主要賴以穩定開挖壁面之穩定液，若因地層透水性高而產生逸流，穩定液面無法維持，則可能影響施工及鄰近結構物安全。經於現地選取五個連續壁試驗單元試驗結果顯示，以於穩定液中添加重量比約4%之逸流防止材(蛭石、木屑、纖維、粒狀皂土)將可有效降低逸流流量。

英文摘要

In the past decades, diaphragm slurry wall has been widely used for deep excavation in Taiwan. During trench excavation, slurry is required to maintain the stability. If the trench is in the soils with high permeability such as gravel, the slurry level cannot be maintained due to high filtration rate. It could cause construction problems or result in damages on adjacent buildings. This paper presents a trial test and its results. In the trial test, different additives were used during installation of five slurry wall panels; and the results showed that the additives (wood chips, fibers, clustered bentonite) of 4% by weight could effectively reduce the filtration rate.

英文篇名

SELECTION APPLICATION AND MANAGEMENT OF CHEMICAL SLURRY IN GEO─ENGINEERING EXCAVATION

作者

蘇恩、鄭兆鴻

關鍵字

穩定液、天然無機礦物穩定液、化學合成有機物穩定液、基樁、連續壁、聚乙稀化合物、聚丙烯醯胺化合物

摘要

國內深開挖的數量及深度在今日世界的排名可謂數一數二，惟深開挖的關鍵因素─〞穩定液〞,在國內的工程界並未受到應有的尊重與對待，此為國內開挖災變不斷的主因之一。本文就不同的化學穩定液之性質、適用範圍、施工管理以及經濟性做一探討。並供國內工程界選用化學穩定液材料的重要參考資料。

英文摘要

Taiwan has gained good reputation for the numerous deep excavation projects completed .However, the key factor 〝SLURRY〞has not been studied in details. In the past, many excavation collapses could be attributed to lack of control in slurry quality. This Paper discusses the properties of a chemical slurry, its application, economy and methods of construction management. It provides useful information for project engineer to select a suitable chemical slurry.

英文篇名

HAMMER ENERGY MEASUREMENT FOR STANDARD PENETRATION TEST

作者

蔡錦松、陳建隆、賴建名

關鍵字

標準貫入試驗、光學影像法、能量比

摘要

標準貫入試驗定義簡單明瞭，但在實際操作，往往為求迅速便利，操作及器械上不免與原始定義所期望者，有所出入，使得不同情況下操作所得打擊數（N值）之標準程度受到質疑。因此，本文主要目的在於深入瞭解貫入試驗所採用之落錘落下過程中影響打擊能量傳遞之重要因素。打擊方式採用傳統圈餅式以及自由落下之重錘。為了達到觀察落錘行為，提出新的量測方法-「光學影像法」，將落錘撞擊砧鈑前的運動路徑呈現出來，藉以探討能量損失機制。並配合雷達法及荷重計量測法，輔以應力波動學，解釋撞擊後的力學行為。研究結果顯示光學影像法能夠準確的記錄錘落下行為。在能量傳遞上，自由式落錘在撞擊鉆板前的速度能量比(ERV)為95%，而撞擊後真正傳入鑽桿與取樣器之能量比(ERV)為75%。一般常用兩圈半繫索式標準貫入試驗，打擊砧鈑前之速度能量比均為85%，而撞擊後傳入鑽桿與取樣器之能量比約為62%。結論指出，目前本地常用之繫索式標準貫入試驗，與一般液化分析常用之百分之六十打擊能量之標準貫入試驗相近。

英文摘要

The procedure of standard penetration test (SPT) has been stated definitively clear in the texts while the test performed in the practices seldom fulfills the "standard" requirement. Due to most standardless SPT tests, the numbers of blow-counts N values, obtained in different occasions may not have similar correlations with respect to soil properties. The main concern of this paper is to study the amount of energy translation in normal test process. A photographic method with image process technology is proposed to investigate the motion of the SPT hammer. Two types of hammer, a conventional donut hammer and a free-fall hammer, were chosen for this research. A Doppler radar and a load cell were used together in this research to study the entire energy translation. Test results indicated that the energy ratio for the free-fall hammer system before the anvil was about 95% and was about 75% translated to the sampler. The energy ratio for the conventional donut hammer system was about 85% before the anvil and was about 62% translated to the sampler. The conclusion is that the energy ratio of the local practices by using the conventional donut hammer is quite similar to the 60% of most previous researches.

英文篇名

APPLICATION OF STEEL FIBER REINFORCED SHOTCRETE FOR UNDERGROUND STRUCTURES

作者

陳怡名、劉弘祥、張吉佐

關鍵字

鋼纖維噴凝土、抗張強度、撓曲強度、延展性、矽灰、強塑劑

摘要

自從1980年以來鋼纖維噴凝土已逐漸被使用於台灣不同結構物上，諸如地下結構物、橋面板及機場跑道等。其中在地下結構物方面，鋼纖維噴凝土目前已逐漸替代鋼線網噴凝土。鋼纖維噴凝土比鋼線網噴凝土具有較高抗張強度、撓曲強度及延展性。因此，鋼纖維噴凝土較易抵擋由岩盤荷重產生之張應力。在新奧工法施工過程，鋼纖維噴凝土比鋼線網噴凝土更易覆蓋隧道開挖面。尤其使用鋼纖維噴凝土之優點為可免除掛置鋼線網。本文簡要說明鋼纖維噴凝土之配比設計、材料規範、噴裝過程、例舉國內之案例及實際應用之檢討與建議。

英文摘要

Since 1980, steel fiber reinforced concrete (SFRC) has been used in various structures in Taiwan, Such as underground structures, slab of bridges and airport runways, etc. Among these, steel fiber reinforced shotcrete (SFRS) is now widely applied to caven and tunnel excavations mostly by shotcrete with New Austrian Tunneling Method (NATM). SFRS has higher tensile strength, flexural strength and ductility as compared with normal shotcrete, and it is easy for SFRS to resist any tensile stress induced by rock load. In case of NATM, it is better to cover excavated tunnel surface with ductile SFRS than normal shotcrete, it is beneficial to use SFRS to avoid placement of reinforcing bars. This paper illustrates briefly the mix design, material specification , application procedures and presents the cases history in Taiwan.
KEY WORDS：steel fiber reinferced shotcrete, tensil strength, flexural strength, ductility, silica fume, superplasticizer.