從大地工程的觀點談

台北盆地內地下室開挖分析設計

及案例說明

講師姓名：郭 漢 興

講師執業機構：昭宏工程顧問股份有限公司

          電　　話：（02）8663-2686

中  華  民  國  九十五  年  三  月

從大地工程的觀點談

台北盆地內地下室開挖分析設計

及案例說明

一、地下室開挖分析設計考量因素

1.基地地層條件

土層、卵礫石層、岩塊層、岩層等。

2.基地本身設計條件

開挖深度、地下版位置、基地面積大小、開挖方式(順打/逆打)等。

3.四周環境條件

鄰房條件(型式、狀況、方位等)，公共設施條件(如是否鄰近有捷運通過)等。

4.常用之開挖安全措施

擋土設施：連續壁、排樁、預壘樁、鋼鈑樁、型鋼樁、鋼軌樁等。

支撐系統：型鋼支撐、地錨、鋼索背拉系統。

5.法規要求

內擠(安全係數1.5)、隆起(安全係數1.2)、砂湧(安全係數1.5～2.0)、上舉(安全係數1.2)。

二、台北盆地內常遇到的地層

1.盆地中央

a.黏土層

b.粉土層

c.砂土層

d.礫石層

2.盆地邊緣(內湖、南港、松山、信義、文山、大安)

a.表土層

b.崩積土及岩塊層

c.岩層

3.盆地邊緣(北投、士林)

a.表土層

b.火山灰碎屑層

c.凝灰岩/安山岩塊層

三、基地本身設計條件

1.開挖深度

a.法規限制，台北市內開挖深度8公尺以上且有鄰房，或10公尺以上時均須採用連續壁。

b.採用連續壁時厚度以開挖深度的1/20為參考值，實際設計應視地層狀況酌予調整。

c.擋土設施與開挖深度之比值(L/D)一般在1.4～2.5之間。

d.一般而言，開挖引至擋土設施側向變位約為開挖深度之3%(一般土層)至5%(軟弱黏土層)。

2.地下室樓版位置

a.一般地下室樓層高，不須特殊考量。

b.樓版挑空或地下停車塔，形成雙向版或水平方向為單向版之狀況，須針對水平筋特別考量，必要時需加築植筋內牆。

3.基地面積大小及形狀

a.一般而言，基地邊長超過25～30公尺，其擋土設施之變位量與分析結果較接近。

b.基地邊長在15公尺以內時，其擋土設施之變位量常較分析結果明顯減少。

4.基地開挖方式

a.一般而言，採逆打之整體破壞安全性較佳，但對控制側向變位則較差。

b.常見之採逆打工法原因─(1)節省工期，(2)解決基地因高差大之整體安全問題。

四、四周環境條件

鄰房：

是否有地下室、屋況、與基地之相對關係

*必要時可能須先施作鄰房保護措施

捷運狀況：

型式(潛盾隧道、明挖覆蓋隧道、地下車站、地面車站、高架軌道等)

與基地相對關係(位置、距離等)

*必要時可能須先施作扶壁、地中壁或土壤改良

五、案例說明

1.一般土層區

a.西寧南路案

基地面積：474 m²，約呈正方形

開挖深度：地下5層，總深20.35 m

土層狀況：淡二區，砂土及黏土互層

鄰房條件：兩側為地上三層，無地下室之鄰房

分析設計結果：

擋土設施採80cm厚連續壁，深35.5m

支撐系統採7層型鋼內撐

分析擋土設施之最大側向變形為5.4cm

b.敦化南路敦凰案

基地面積：1206 m²，約呈長方形

開挖深度：地下6層，總深21.9 m

土層狀況：淡二區，砂土及黏土互層

鄰房條件：兩側為有地下室之13層鄰房

分析設計結果：

擋土設施採100cm厚連續壁，深35.5m

支撐系統採7層型鋼內撐

分析擋土設施之最大側向變形為5.1cm

2.軟弱土層區

a.裕民六路麗緻案

基地面積：1150 m²，約呈梯形

開挖深度：地下5層，總深17.4 m(含P.C)

土層狀況：基二區，軟弱黏土區

鄰房條件：南、北側為有地下室之鄰房

分析設計結果：

擋土設施採90cm厚連續壁，深32.5m

支撐系統採6層型鋼內撐

分析擋土設施之最大側向變形為9.0cm

b.光復南路案

基地面積：2694 m²，呈不規則之凹字形

開挖深度：地下5層，總深17.7 m(整地1.0m後)

土層狀況：基一區，軟弱黏土區

鄰房條件：西側為無地下室之5鄰房，西南為無地下室之4鄰房，南側為有地下室之11層鄰房

分析設計結果：

擋土設施採80cm厚連續壁，深30.0m(整地1.0m後)

支撐系統採6層型鋼內撐

於不施作地質改良時，分析擋土設施之側向變形最大約為7.8cm，由於鄰房屋況老舊，預期發生鄰損之可能性甚大，因此決定於基地內採用地質改良(改良率12.5%)，於改良後之壁體最大側向變形降為3.3cm

3.盆地邊緣地區

a.成功路德安案

基地面積：3393 m²，呈不規則之多邊形

開挖深度：地下4層，總深14.5～16.5 m(依地表高程而不同)

土層狀況：盆地邊緣，土層厚度約3.4m～16.3m，下方為岩層

鄰房條件：西側為具地下室之9層鄰房，東南側為無地下室之5層鄰房

分析設計結果：

擋土設施採70cm厚連續壁，深20.5～23.5m

支撐系統採5層型鋼內撐

分析擋土設施之側向變形最大為4.4～10.7cm(依土層厚及外側超載不同而有差異)

b.同德街案

基地面積：778 m²，呈不規則長方形

開挖深度：地下2層，總深5.8～8.1 m

土層狀況：為砂夾岩屑或安山岩塊夾砂層

鄰房條件：東及南側為無地下室之5層鄰房

分析設計結果：

擋土設施採預鑽孔之鋼軌樁(50kg及37kg)，深8.5m~9.0m

支撐系統採二層型鋼內撐。

分析擋土設施最大側向變形約1.5cm。

c.中山北路六段天母三案

基地面積：1592 m²，呈不規則之多邊形

開挖深度：地下3層，深11.95 m

土層狀況：粉質砂夾角礫層及安山岩塊層

鄰房條件：西北側為無地下室之2層鄰房

分析設計結果：

擋土設施採直徑60cm之鑽掘式排樁，深19.5m

支撐系統採3層型鋼內撐。

分析擋土設施最大側向變形為3.2cm。

4.捷運案例

a.石牌麗緹案

基地面積：2575 m²，呈長條不規則形

開挖深度：地下5層，深18.8 m

土層狀況：基二區，軟弱黏土層

捷運狀況：距基地西南側約25公尺外為捷運淡水線高架軌道之基樁。

分析設計結果：

擋土設施採90cm厚連續壁，深30.0m(配合基地內進行地質改良，改良率12.5%，強度20kg/cm²)

支撐系統採6層型鋼內撐。

分析擋土設施最大側向變形4.0cm，研判對捷運設施影響不大。

b.板橋府中案

基地面積：1069 m²，約呈長方形

開挖深度：地下1層，深5.0 m

土層狀況：大漢溪流域，砂土及黏土互層，以砂土較多

鄰房條件：北側為有地下室之12層鄰房

捷運狀況：土城線潛盾隧道在基地西側地界線邊緣附近通過，部份隧道位於開挖面下方僅約7公尺，屬較不利之相對關係。

分析設計結果：

擋土設施採30cm預壘樁或50kg鋼軌樁，深9.5m

支撐系統採1層型鋼內撐。

分析擋土設施最大側向變形約2.1cm(預壘樁)及4.0cm(鋼軌樁)捷運側由於開挖會引致其上方解壓，造成潛盾隧道產生過大之往上變形，因此採用隔離排樁及加載構台方式，將隧道因施工而致之變形量控制在捷運規定之1.0cm以內。