現代營建381---連續壁於卵礫石層施工時應注意事項

連續壁單元的分割形式可分為公單元、母單元及公母單元三種型式，而其差異主要為施作 ... 廠商對於連續壁單元形狀原則上係採用矩形單元為主，因此直角部分係分為2個矩形 ... 連續壁於卵礫石層施工時應注意事項 □何啟誠／臺北市政府捷運工程局北區工程處規劃師 □屈聖安／弘堃工程股份有限公司經理 □施明義／弘堃工程股份有限公司副理 一、前言         臺北市政府捷運工程局目前推動的捷運土城延伸線頂埔段工程，其沿線地質主要為卵礫石與砂岩層的混合地盤，且緊鄰頂埔科技園區，因此為確保開挖期間的施工安全，係挑選連續壁作為頂埔站的擋土設施。

        但筆者深感台北捷運以往的車站主要位於松山層，土層多以黏土層及砂土層的互層為主，較少遇到卵礫石層或卵礫石與砂岩層的混合地盤，而隨著後續路網逐漸往台北盆地外緣延伸時，後續的捷運車站勢必要逐漸遠離熟悉的松山層而將遭遇卵礫石層或砂岩層。

        因此擬就頂埔車站主體連續壁於卵礫石層施工中所遭遇的問題及所採取的因應對策，在此藉現代營建篇幅向各位先進做一報告，以供未來的施工者參考。

二、工程概述         頂埔車站及橫渡線為地下一層至二層的明挖覆蓋隧道，總長度約421公尺，寬約21公尺，開挖深度約21公尺，採明挖覆蓋工法施作。

        土城線延伸頂埔段的地質以回填層、卵礫石層及砂岩層為主，其中車站及橫渡線的土層分佈差異不大，各區域的土層簡化參數表詳表1。

        其中回填層約位於地表下0.8公尺至3.0公尺間，平均厚度約為1.2公尺，其為疏鬆的黃棕色粉質中細砂；而卵礫石層約位於地表下1.5公尺至24.55公尺之間，平均厚度約20公尺成極緊密程度，平均粒徑可達30~40公分，目前已發現的卵礫石最大粒徑可達120公分。

而卵礫石間的填充物為黃棕色至棕黑色粗中細砂；另自地表下20.3公尺至最大鑽孔深度40公尺為灰黑色膠結不完全的砂岩層，該砂岩層經研判係屬桂竹林層，其膠結程度疏鬆，而岩石單壓強度為1~38kgf/cm2之間，RQD均大於95%，岩層尚屬完整。

        本標地下水位依據地質調查工作所裝設之水位觀測井以及水壓計觀測結果，地下水位面約於地表下12公尺左右，地下水壓呈靜態水壓分佈。

(詳圖1) 三、連續壁施工 (一)施工機具         本工程採用之挖掘機具為弘堃工程股份有限公司自行改裝的油壓抓戽式LK80-150機具，其相關規格如表2。

(二)材料： 1.穩定液：         本施工標連續壁工程係採用岡駒股份有限公司所供應之高分子聚合物穩定液【超泥漿(AIDDRIL300)】，廠商依據其經驗於本工程施工時採用的新拌合穩定液比例為純鹼25公斤、穩定液材15公斤、水為50m3為基礎，再依現場施作情形酌量增減配比比例。

2.逸水防止材：         廠商採用的逸水防止材為黏質土，而為使該逸水防止材能達到較佳效果，於施工前需將放於黏土坑內的黏土加入適當清水，使局部黏土成為濃稠的泥漿。

(三)施工流程         連續壁主要的施工步驟大致為：1.準備工程施工、2.壁體掘削、3.鋼筋製作組立及吊放、4.混凝土澆置，而詳細的施工流程詳如圖2。

四、遭遇的問題：         本工程的地質係以卵礫石層及砂岩層為主，其中卵礫石層主要由堅硬的卵礫石及填充細料所組成，因此其工程性質與卵礫石粒徑大小、排列方式、充填細料的比例、性質及其他外在自然因素如地下水等有關，而這些因素與連續壁於挖掘過程中會遭遇的主要問題，如：機具的磨耗、壁體容易坍孔及逸水等息息相關，而廠商藉由其以往經驗所做的因應措施分述如下： (一)連續壁單元的選擇： 1.連續壁單元分割形式：         連續壁單元的分割形式可分為公單元、母單元及公母單元三種型式，而其差異主要為施作順序的不同(詳圖3、圖4)，然一般廠商施工時大多會選用傳統的一公單元及一母單元之方式，但廠商在考量卵礫石層的特性及減少混凝土澆置時兩側同時發生漏漿的機率後，因此決定採用公母單元同體的方式施作。

2.連續壁單元形狀：         廠商對於連續壁單元形狀原則上係採用矩形單元為主，因此直角部分係分為2個矩形單元並採用公單元及公母單元二種型式處理(詳圖5)，另橫置連續壁處的Ｔ型部分則分為4個矩形並採用3個公母單元及1個公單元的型式處理(詳圖6)，故可降低在挖掘作業時角隅發生崩壞的情形，另導溝為配合該轉折處的開挖且為利於掘削機刀幅能涵蓋連續壁之範圍內，因此採延伸導溝之方式施作。

3.連續壁單元長度：         廠商針對單元分割的長度係依據下列因素進行考量：         (1)挖掘機之經濟挖掘刀數。

        (2)穩定液池及廢土坑的容量。

        (3)單元接頭型式。

        (4)起重機具吊放鋼筋籠的能量。

        (5)配合連續壁結構體形狀。

        (6)開挖壁體地質及周圍環境。

        (7)單元分類(公母同體或異體)。

        (8)地下管線影響。

        以一般公單元而言，其通常的長度大多選定在5~7公尺左右，而本工程採用的公單元長度為5.3~6.55公尺之間；另母單元的長度依一般的經驗有其下限，即母單元的最小長度為其壁厚的大小，而本工程剛開始採用的母單元長度為4.2公尺，該長度為松山層中較常採用之尺寸，但於卵礫石層中施作時端板會有些微傾斜，故下修至單元長度為3公尺，但效果亦未讓人滿意，故廠商最後在考量鋼筋籠吊放時不會產生扭曲變形及於公母單元挖掘時易因母單元另一側的土壓不均勻，導致已施作完成的母單元產生移動、變形現象的最短距離後，選定1.35公尺作為後續母單元的統一尺寸，而經選用該單元尺寸後，雖混凝土超打的比例仍維持在10~12%左右，但其開挖時間已由原61.3小時縮減至27.6小時，且無漏漿情形。

(二)逸水處理         因連續壁於挖掘過程中隨著抓斗的上下移動及加上抓掘時所產生的水壓沖刷之下會帶走部分填充細料，因此開挖面的卵礫石間孔隙容易變大，而易導致穩定液無法形成泥膜而造成穩定液大量流失，且穩定液的液壓也會降低而無法達到土、水壓平衡，因此容易增加壁面崩塌的機率。

        所以廠商於連續壁單元分割時，除縮短母單元的長度以減少崩孔的機率以外，雖已依據卵礫石層的特性選用適當的高分子聚合物穩定液且曾嘗試將穩定液的黏滯性提高，但依穩定液逸流速度及逸流量監測結果(詳表3)，以逸流速度而言皆屬輕度逸流，但以逸流量而言，其初期抓掘試驗結果係屬嚴重至中度逸流量之間，經廠商採取回填黏質土來填阻大部分的孔隙後，後續抓掘時的逸流量已大幅降低至輕微或無逸流的情形【詳見筆者發表於現代營建372期及373期「談捷運頂埔站連續壁試驗單元」】。

        而廠商會採用黏質土(詳圖7)來作為逸水防止材係考量其具有黏滯性及凝聚力，因此藉由抓斗的移動可將黏土擠壓並填充於卵礫石間的孔隙，而形成泥膜並可阻止穩定液流失及維持液壓。

此外，廠商為解決逸水及坍孔等現象時，亦會先行養刀，而其養刀除可了解機具的運轉現象外，其會於挖掘過程中將卵礫石挖掘出來後改以黏質土回填，而藉由抓斗的移動來填塞卵礫石內的孔隙，並助長穩定液泥膜的形成及增加開挖壁面之穩定性。

(三)防止漏漿         連續壁於卵礫石層挖掘槽溝的過程中容易發生壁面剝落或坍塌的情形，而且崩塌的範圍都較一般土層為大。

雖然母單元鋼筋籠兩端有端版圍束，而正、背面會採用帆布包覆(詳圖8)，但其壁面無法像黏土層般的平整，導致吊放鋼筋籠的過程中帆布有可能破損，並當澆置的混凝土推擠帆布而使其擴張並當超過帆布所能承受拉伸長度時，帆布會被拉裂，此時帆布將無法再阻擋混凝土之下，將會發生漏漿，導致未來站體開挖時須派遣人力及機具進行敲除；另若不慎流至端版外的預留筋區域時，則會造成下一個單元的連續壁挖掘困難。

        因此廠商於施工期間，針對先前的連續壁施作方式重新檢討後，廠商除仍於鋼筋籠上包覆帆布外，另於鋼筋籠與帆布間部分區域(開挖面以上)舖設夾板(詳圖9、10)，藉由夾板的勁度來輔助帆布，並作為混凝土推擠帆布前的另一道阻隔設施，來減少帆布被拉裂之情形，且未來若不慎產生漏漿時，於敲除時也較容易處理。

        另廠商為避免因混凝土不慎流至端版外的預留筋區域而影響後續作業，因此在澆置混凝土時須隨時採用水尺量測端版內、外側深度，來作為是否發生漏漿的評估依據。

        且廠商於澆置混凝土前一般會先於端版外側回填約2M高的碎石做為固定，並配合混凝土澆置的高程隨時填加碎石，直到地表下2~3公尺。

但因連續壁於卵礫石層開挖時產生的壁體長度及寬度皆遠較一般土層為大，而以母單元一般正常回填的碎石量計算則約需48.6立方公尺([0.6+0.3]*2*27=48.6)，但廠商實際回填的碎石量遠超過該數量。

        因此廠商針對後續單元於端版側加設兩道厚約5公分、長12公尺的可移動式鋼板(詳圖11、12)，故僅需回填碎石至鋼板底端上方1公尺處，再加上管控混凝土澆置時的上昇速率在7m/hr之內，則不僅大幅節省購買碎石的費用外，也可藉由鋼板來加強端版勁度並減少漏漿的可能性，另下一單元開挖時亦可減少挖除的土方量，可說是一舉三得。

(四)機具的損耗：         依據細部設計顧問原來之設計考量，連續壁於砂岩層施工時施工性會大幅降低，因此建議廠商先行於岩盤引孔，然經本工程試驗單元測試結果，位於頂埔地區的砂岩層的膠結程度並不好，故是否引孔並不影響施工工率，惟位於地下表18公尺附近之卵礫石粒徑遠較原預估的為大且十分堅實反而導致施工性降低，因此廠商針對此地層特別採用油壓閉合力強的重型抓掘機具來因應。

        另廠商於卵礫石層施作連續壁時其抓戽的刃齒損耗相當嚴重，依據廠商的統計資料顯示約1.5~2個單元即需進行刃齒的更換或修補(詳圖13、14)，因此廠商曾進行抓掘壓力的調整，而經試驗結果以LK80-150而言，當抓掘壓力採150kg/cm2時對於刃齒的損耗為最少。

五、結論         連續壁工程雖然已成為工程界耳熟能詳的一種工法，但其於不同地層施作時亦須作適時的修正及改良，而在此感謝廠商仍秉持其專業的精神於規劃階段就能針對卵礫石層的特性來全面進行考量及規劃，並於施工階段中依據現地的狀況來調整及改善，使的連續壁之工作得以順利完工，在此將該經驗與各位工程先進分享。