基礎工程品質面面觀

☆ 台北市基礎工程協會
鑽探、地錨、地盤改良技術小組

一、前言

         3月17日報載非典型肺炎已奪九命，全球警戒。台灣有三個病患，國人即驚慌不已，而各公共工程品質已“病入膏肓“，尤其地下工程施工後肉眼看不到的「地質鑽探」、「地盤改良」、「地錨」等偷工減料造成的災害，卻無人關心。林肯大郡災害死28人，其主凶是鑽探不實，地錨沒有發揮錨碇功能(地錨錨頭握線器夾片夾不住鋼絞線)就是個活生生的例子。91.7.21日中國時報：工程會歡迎全民來監督：可見工程會之決心與用心，但是一般民眾知道的僅止於眼前的人行道、水溝不通、道路不平或路燈不亮等小工程而已，對於公共工程隱藏的危險，有賴工程會在基礎工程的各項工程中多所用心，防患未然，是發表本文之初衷。

二、地質鑽探

         所有基礎工程與地質鑽探有著密切的關連，但在施工當中，卻常遇到地質鑽探資料與實際地層狀況有著極大的差異，造成業者與承包商極大的錯估與損失，甚至於要變更設計之後才能施工。而建築師、結構技師、土木技師、大地技師、應用地質技師等相關專技人員，皆遇有粗製爛造的地質鑽探資料，無法進行分析設計之困擾。
(一)一般不實資料誤判或做假報告
         1.鑽探過程中下鑽時，鑽探技工誤算鑽桿支數以為已下至孔底，在旋轉過程中迅即鑽下去並記錄有空洞，有責任的大地技師則為安全起見，在附近週邊再追加幾孔來求證，浪費時間與金錢。(此乃某單位之實例)
         2.鑽探遇硬層即中止鑽探，虛報深度：在鑽探過程中遇硬層如早期回填圓巨石或岩塊即中止，將往下之資料記錄為卵礫石層(如台中地區某工地實是回填土方含大卵石，卻將記錄記載往下均為卵礫石層，建築師及結構技師依卵礫石層設計。遇921大地震，整棟大樓傾斜及倒塌，結果鑽探廠商及建築師、結構技師均被法院判刑)。此外，在北部也有某工程由於鑽探技工誤將回填方之巨石誤判以為遇到岩盤，建築師依岩盤設計，發包後得標之營造廠施做連續壁或基樁，發現地質均為軟弱沙土層而要求設計變更。
         3.做假鑽探報告：在基地內應做數孔，卻僅做一孔，其他均只照鑽機存證而已，甚至根本沒做，鑽探記錄均偽造。實例：林肯大郡鑽探廠商、建築師、結構技師等均被法院判刑。
         4.賣假鑽探報告：經常有業主或建築師(鑽探費用包含在設計費內)，只要鑽探報告即可，也有鑽探廠商根本沒有去做即出報告書者。
(二)鑽探深度之確認
         1.建築管理單位要求鑽探報告要附磁碟片及技師簽證。目前，申請建築執照時，鑽探報告必須要有技師簽證，台北市另要求附有鑽探試驗磁碟片，看似有嚇阻造假作用，其實不然，會造假的仍然造假。技師有的僅簽名蓋章而已。
         2.鑽探孔必須埋設PVC管，雖然可以求證鑽探深度，其實偷工照樣偷工，將鑽孔沖洗到預定深度埋設PVC管是簡單的事，30M-40M深，一天可做8孔。其實困難的是每隔1.5M要做標準貫入試驗並起鑽，將劈管內之樣品取出，包裹好再安裝妥，將套管下到下次取樣位置後再鑽下取樣管之反覆動作，一天要鑽個30M深已夠累了。
(三)照相存證
         施工前、施工中、施工後規定要有彩色照相，甚多廠商僅鑽機在孔位上照相，取樣也照相(用沖洗埋設PVC管)，樣品是假的，有的岩心也是附近拿來照照而已。有的僅實做1孔照相，其他均做假。
(四)內行盡責的監工不見了
         有某顧問公司派監工監督某工地，其中一組依規範規定下套管後用側向三羽鑽沖洗起鑽，再下取樣管(有鋼珠)取樣，每隔1.5M及地質變化即取樣一次，一天下來很努力也僅做30M而已。被監工工程師指責做太慢、能力差。他說另一組1天可做100M(下套管後即下沒有鋼珠的取樣管，直接沖洗到預定深度做SPT)。真遺憾早期內行盡責的監工(如中興、中華、亞新等顧問公司)不見了，難怪以前鑽探費1000元/m，目前200元/m有人搶著做。
(五)地質資料取得容易
         甚多廠商以低於半價以下標取鑽探工程。鑽探現場僅做1孔真的照相，其他只是沖洗到孔底，並下PVC管供驗收量深度。至於地質資料可向中央地質調查所網路調取資料即可編集報告、附上技師簽證，並有施工前、施工中、施工後照片報請驗收。
(六)造成上述情況的原因：
         1.地質鑽探無訓練機構，借以提供正確的施工方法及監工要領。
         2.地質鑽探無技工檢定單位。
         3.政府對地質鑽探業無管制辦法。
         4.地質鑽探無公會或其他單位來管理。
         5.地質鑽探技工之技術，非專業訓練不能提昇。

三、地錨

         台灣經濟成長迅速，很多建築因為空間之需求均往高空興建，而鞏固基礎得往下開挖深基礎；道路的邊坡開挖等均需穩定基礎。中外學者專家一致肯定地錨為抗浮力和山地邊坡穩定之最佳利器，然而地錨施工不良所引起之災害相當可怕。例如：林肯大郡發生眾所矚目之災變，元凶確是鑽探不實及地錨錨頭握線器夾片鎖定不佳所造成，第一個被檢察官以公共危險罪起訴的是設計、監造及工地主任。921大地震後滿目瘡痍，惟中潭公路、台中大坑、東勢高工等邊坡擋土牆皆用優質背拉地錨而安然無恙。
(一)國外地錨腐蝕失敗調查
         FIP1986對地錨腐蝕失敗案例調查的35件中依中國土木水利工程學會“地錨設計與施工準則暨解說”解說表6.1.3 地錨破壞事故調查結果(FIP1986) 如下表：
(二)國內地錨非腐蝕失敗舉例
         1.林肯大郡災害是錨頭握線器夾片沒夾住。
         2.北部某工地尚未驗收，發現有甚多錨頭握線器剝落(造假)。
         3.龜山某工地發現擋土牆變位，經檢測既存荷重，發現有甚多錨頭沒有夾住。施拉時，在沒有預警情況下，僅施拉6T(原設計Tw：50T)，整個錨頭及檢測儀器含電子荷重計(全自動式)全掉落10M深坑，嚴重損壞。
         4.新店某工地檢測8支既存荷重(Tw=50T)中：其中一支經混凝土封蓋鑿除，錨頭即掉下來；另一支拉到38T錨頭即脫落；另6支既存荷重僅14T~30T。
         5.台北市某工地檢測既存荷重也發現有甚多預力消失，Tw=70T檢測6支既存荷重37T~47T。
         6.南迴鐵路工程經檢測800支地錨，預力消失及錨頭夾片沒夾住等高達60-70%。
         7.深坑某工地檢驗5支地錨，Tw=56T，施拉至16T~28T，錨頭夾片全部拉脫。
         8.台東某工地地錨預力檢測27支，Tw=45T，5支正常，其他則5T~30T即錨頭握線器夾片打滑。
         9.南部某工地地錨檢測4支，Tw=80T。施拉至24T~58T，夾片即脫落。另12支，Tw=50T，施拉至4T~32T即脫落。
         10.中部某工地地錨檢測40支，Tw=40T。施拉至拉力11T~13.5T即夾片脫落。
         11.中部工地，上邊坡地錨拉力不足擋土牆擠壓龜裂嚴重，經三次追加檢修。
         12.民國80年桃園某飯店新建工程地下室開挖，採用臨時性背拉地錨三排500多支，于地下室開挖至大底，準備打PC時，產生災變。地錨全部崩塌，幸好沒人死傷。桃園地檢署檢察官指令下再做試驗地錨。施拉力30T(Tw)鎖定24小時後再複拉檢測，鎖定荷重下降到15T而已。
(1)刑事部份：由於災變當時還沒有相關地錨複拉規範可做依據，而不起訴。
(2)民事部份：營造廠商賠償三億六仟多萬元補做。
         13.北部某總隊興建之背拉永久性地錨，拉力有問題，預力消失很快(潛變嚴重)。當時盡責的監造主任吳先生曾請教本技術小組成員如何校核預力消失方法，經過校核後發現確實全部地錨均有問題，他不驗收簽字。而施工營造廠是某大財團之關係企業，在威權且黑金時代卻威脅吳先生簽字。吳先生只好要求要死大家一起死，要求營造廠老闆先簽字，老闆不敢簽，吳先生也不敢簽。該案呈報上級，經開會，過沒多久，換另個地方興建，該處上千支已做好地錨已領走90%工程款，白白浪費，這都是人民血汗納稅錢。在此我們感嘆威權黑金時代的工程品質，也贊揚吳主任的勇氣與盡職，如果監造工程者都像吳先生多好。
(三)國內地錨腐蝕失敗案例
         1.南部某工地，上邊坡地錨，錨頭下方腐蝕剝落，如相片一所示。
         2.北部某工地170支地錨中，約85支錨頭下方鋼鍵腐蝕剝落(完工僅一年多)。
         3.另外高雄某工地(地錨完工十多年)，目視可見有多支錨頭混凝土封蓋有鬆動現象。
         4.北部某國小擋土牆背拉地錨，錨頭握線器脫落的脫落，鬆動的鬆動。還好91年納利颱風侵襲，下邊坡滑動，該校擋土牆雖然多處錨頭脫落，而擋土牆尚完好。
(四)國內地錨偷工減料實例
         營造廠商高價得標後，下包給協力廠商，協力廠商再下包給地錨施工廠商，就賺其價差即獲暴利。實例：高雄市多目標使用停車場得標廠商以合理標得標，為獲取暴利，即以劣質品施工，也不遵守施工規範內之規定(每支地錨必須做拉力檢測)，甚多地錨拉力不足造成週邊道路龜裂，文化中心志清堂走廊下陷、連續壁位移超出警界值，造成潛在公共危險。主辦單位高雄市政府責怪設計單位設計錯誤，依高市土木技師公會出具之研討報告(該報告僅有公會章，而沒有鑑定技師簽名蓋章)：指原設計時鑽探孔數不足，連續壁貫入深度不足，地錨長度不足，設計有瑕疵等等為理由。得標之營造廠被高市政府解約後，改由榮工處承包後續工程，依原設計之地錨長度、拉力施做，順利完成。原先得標之營造廠商未依規定於每支地錨檢測拉力，且檢測記錄有造假之嫌(榮工處83.4.19函835010558函)。設計單位要求法院向新工處要原營造廠之檢測記錄，新工處提不出檢測記錄，只說全部不見了(消滅證據之嫌)。法院依此判決設計沒有錯，是施工失敗，但是設計單位也要負起監造不週之責，判決設計單位要理賠新工處11,841,566元(八十八年度重上更(一)字第29號寒股)。至於刑事部份最高法院發回更審，現在高等法院審理中。
(五)目前已知之偷工減料方式：
         1.拉力不足，做假記錄。這種方式最為普遍。例如高雄某國中抗浮地錨均未達設計需求拉力。
         2.下鋼腱遇塌孔即切斷自由段長。如南迴鐵路，設計長15M，實做5M及2M而已(相片二)。新店某工地地錨檢測自由段長僅50cm而已。
         3.沒有地錨，僅做假錨頭握線器，利用擋土牆對拉(相片三)。例如南迴鐵路及北部基隆某工地和高雄打鼓岩某寺某大樓新建工程擋土護坡地錨。
         4.忽略地錨防蝕檢驗：
(1)台北縣某鄉地錨工程，施工說明規定PE浪管內灌樹脂漿或雙重PE浪管防蝕保護並做防蝕檢驗。得標之營造廠僅做普通地錨灌水泥漿。經人向設計監造單位告知沒依規範施工，監造先生聲稱回答他即將出國，回國後馬上處理。完工後，監造先生回文稱營造廠依規定做雙重PE浪管保護。實際上該工程擋土牆之預留孔為10cm直徑，而地錨設計拉力50T，採用6-12.7mmf鋼絞線，必須採用70號PE浪管，外層PE浪管必須採用90號PE浪管即外徑105mm內徑90mm，以外徑105mm之PE浪管要置入10cm直徑孔即100mm之預留孔行嗎？國內有這種監造單位。
(2)台北市某國立大學補強工程，其地錨設計圖及施工說明規定PE浪管內灌樹脂漿，及防蝕檢驗。得標之營造廠也僅做PE浪管內灌水泥漿而已。經人向設計監造單位告知，廠商未依規範施工，結果仍然不了了之，照樣OK。
(3)北部某工程抗浮地錨由於怕海水入侵腐蝕鋼鍵，設計單位要求PE浪管內灌樹脂漿，而施工者在PE浪管內灌水泥漿，僅在地表上段倒入PU而已。
(4)東部某路某局蘇澳某站某工程原設計規定PE浪管內灌樹脂漿，而營廠僅灌水泥漿而已。
(5)高雄某國中和台北市某國小抗浮地錨設計規定雙重防蝕，而營造廠僅PE浪管灌水泥漿。
(六)國際規範之因應
         由於地錨腐蝕嚴重，故FIP1988及BSI1989規範規定永久性地錨PE浪管內灌樹脂漿。而國內地錨廠商不但沒有在浪管內灌樹脂漿(僅灌水泥漿)，並且在浪管開洞以便容易灌漿，嚴重破壞防蝕作用。
         為免造成地下水入侵及確認防蝕功能：
         1.1996國際預力協會(FIP)學者專家們研訂出一套檢驗地錨絕緣防蝕效果之電阻檢驗方法。利用數位高阻計量測，分別於施拉力前、施拉力後進行。
         2.瑞士1997國家規範規定施行(Swiss Anchorage Code Committee)(Electrical Resistance Measurement Method)，(Fischli,1997)。
         3.歐盟BSEN1537：2000也跟進。我國已加入WTO，理應同步跟進。
         4.內政部營建署與國立台灣科技大學營建系合辦之“地錨技術研討會論文集”中即強調永久性地錨防蝕檢驗：在施拉力前、施拉力後必須採用高阻計絕緣防蝕檢驗，電阻必須大於100KΩ即0.1MΩ才能接受。中國土木水利工程學會“地錨設計與施工準則暨解說”第三版也有陳述之。
         綜上所述，地錨品質真令人擔憂，難怪原地錨單價3500元/m，目前800元/m也有人搶著做。本會有感於此，特在91年11月14日于台灣科技大學視聽館舉辦“永久性地錨監造講習班”，並獲行政院公共工程委員會發工程企字09100400950號文認可「依技師執業執照換發辦法」規定凡報名參名講習班之技師均可取得訓練積分。參加者有128人。目的在藉由監造工程師的了解、監督，以國際規範之檢驗法，徹底杜絕弊病，提昇工程品質，內容主要是：
         1.永久性地錨施拉力前、施拉力後必須做防蝕絕緣檢驗，電阻大於100KΩ即0.1KΩ才能接受。
         2.所有地錨施拉力鎖定，切除端線24小時後，必須檢驗既存拉力，預力損失不得大於6%。
         3.求取所有地錨自由段長度檢驗。
         以上三項均合格後再將錨頭握線器內與自由段空間內灌滿柔性樹脂漿(防水膠)，再以混凝土封蓋。
         此外，尚有永久性地錨施工規範及岩栓規範和台北市捷運局新莊線機廠249A標地錨施工規範供參考。該規範嚴格規定PE浪管內灌樹脂漿，並在施拉力前、施拉力後必須做絕緣防蝕檢驗和預力消失檢驗及錨碇段取樣，供工程師校核錨碇段長度之新規範。此外，中華民國道路協會為營建署中區工程處設計129線C標地錨工程，亦規範PE浪管內灌樹脂漿及施拉力前、施拉力後均必須做絕緣防蝕檢驗。設計者期望能提升國內地錨工程品質，還有賴監造單位嚴加督導方能竟其功。

四、地盤改良

         為何須地盤改良？簡言之，士壤(體)過於軟弱，因土體基本組織為土粒、水、空氣，而土體內水或空氣佔有比例偏高時，土壤自然鬆散、軟弱；如此地層涵蓋範圍深厚時，在土地利用價值上相對的大為降低，於此地盤上興建工事，如稍一不慎，輕者損鄰、重者產生災變，且遇大地震時會產生土壤液化、地層下陷變型，故地盤改良孕育而生，並提供有效解決之道。
(一)鄰戶損害案例
         以大台北盆地來說，如北投、石牌、士林、內湖、大直地帶大多沈積深厚軟弱粘土，其N值甚至少於2，信義計劃區N值小於4；而依據台北盆地地質資料N值小於4之粘土層其含水量大部份大於或近似於液性限度，土體呈液態或半液態，此地層如地質改良工作未達效果時極易損鄰或形成工地災變，台北區工地災變舉例：
         1.士林中十二路(現改忠誠路)之康華大廈，地上五樓、地下一樓，結構完成瞬間倒塌。
         2.石牌自強街5巷工地，地下二樓開挖面隆起，鄰房倒塌。
         3.北投公館路工地，預定開挖地下一樓，開挖面隆起，鄰房倒塌。
         4.士林基河路力霸百老匯工地，開挖面隆起，基地四週塌陷。
         5.內湖重劃區工地，開挖面隆起，基地四周坍塌。
(二)地盤改良失敗案例

         此外，基隆某工程地下停車場地盤改良經人向調查單位檢舉有偷工減料之嫌，調查單位進場欲再鑽心取樣時，某工程單位以工程安全為由，即刻封底(混凝土)…。
         高雄某工程地盤改良15M，因懷疑該工程僅改良3-5M而已，現由調查單位調查中。
(三)地盤改良方法
         目前常用之地盤改良工法中有垂直砂樁及排水帶工法，砂樁之缺點為砂樁本身之不完整，而且地下水只能順其自然滲透集中在砂樁或排水帶，排除緩慢，載重預壓也需要很長時間，約180天或甚至360天，效果之優劣亦甚難確定，且施打深度事後無法確認，而滯留在排水帶內之水仍然無法排出，會造成日後緩慢再沉陷。
         其他工法如壓力脈狀灌漿、網管狀灌漿工法、高壓噴射樁工法、攪拌(置換)樁工法及擠壓式工法等之缺點分述如下：
         1.壓力脈狀灌漿、網管狀灌漿工法：只能灌入純水泥漿，漿液沿土壤中之孔隙滲入，土壤中積存有氣泡，效果不大，且只適用透水性良好之砂層，但遇強大之地下伏流則水泥漿有被沖走之虞。
         2.高壓噴射樁工法：也只能灌入清漿，而且因高壓噴射，漿液往往破壞鄰房之化糞池、排水溝，回流漿液也嚴重污染環境影響環保等。土壤中積存有氣泡，而改良樁樁徑不均勻，改良樁與改良樁間之地基仍然保持原狀，沒有改良效果。如遇強大地下伏流，漿液亦會被沖淡。通常改良後僅在改良樁體鑽心取樣做抗壓試驗，無法達到抗壓強度而且假試體作弊亦時有所聞。
         3.攪拌(置換)樁工法：攪拌置換後之廢土更嚴重污染環境，且改良樁體與另支改良樁體間之地層仍然保持原狀，改良效果有限。
         4.擠壓樁工法：先預埋管再擠壓灌漿，速度慢如壓力過大時，地盤可能因受擠壓而產生超額孔隙水壓，此超額孔隙水壓將不易消散，因此可能發生局部剪力破壞等副作用。
         在上述諸方法中，最受普遍採用者是高壓噴射樁。但是弊端也最多，也因此常造成工程災害。最常見的弊端是在改良體鑽心取樣，通常是事先灌鑄好之樣心擺在岩心箱，存在暗處，取樣時，再偷置入三套岩心管內，不知情之監工常常被騙。台北市某國宅監工工程師則很精，在證明試驗樁鑽心取樣時他寸步不離取樣機，並全神注視取樣管。偷工者無法得逞，假裝鑽機壞了要修理、休息，那位監工則將鑽機及取樣管以封條封住，並聲明何時修理好，等他來拆除封條才允許施工。眼看無法作弊，該地盤改良廠商即自動放棄。如此連換數家廠商進場均無法得逞，最後某家廠商進場確實施工做證明試驗，鑽心取樣也確實以三套岩心管空空的下去鑽心取樣並取出樣心做抗壓試驗，一切OK才正式施工。有這樣的監工，工程品質才能提昇。此外對岸的地盤改良之監工也有絕招，地盤改良之時任由施工者施為：旋轉速度、提升速度及灌漿配比、灌漿量及改良深度等等都不管。全部改良後，他要求鑽心取樣，在鑽心取樣時，他也任由取樣者施做。等樣心排在岩心箱後，他再叫另一組人來鑽心取樣。兩組所取樣心不同，各說各說時，他再叫另一組進場鑽心取樣求證…，偷工減料者，只有半夜逃跑。
         綜上所述，難怪地盤改良原來1500元/m，目前300元/m有人搶著做。
         總之，地盤改良方法很多種，只要設計者將最終地盤改良後的需求定出，而施工者各憑本事確實施工，越快速、經濟、安全能達到設計需求為要。而監造工程師則不必寸步不離工地、死守著工地，可任憑施工者施為，俟施工完成則驗收成果：
         1.在改良體鑽心取樣可參考台北某國宅監工、工程師或對岸監工之做法。
         2.可在改良樁體與改良樁體中間之未改良區做SPT或取薄管做三軸試驗，也可做CPT試驗求證。
         3.用長臂式挖土機開挖檢視改良體直徑是否完整(相片四)，並可在改良體直徑範圍內鑽心取樣做抗壓試驗。

五、結論與建議

         凡工程失敗，不是設計錯誤，就是施工不良或監督不週。地質鑽探報告提供規劃、設計工程師正確數據，用以設計基礎工程；監造工程師遵循設計工程師所設計之圖示、施工規範確實監督。施工單位能依圖示及施工規範施工。如此環環相扣才能確保工程品質，造福人群。
         本會在此建議：
         (一)地質鑽探、地錨及地盤改良之技工素質必須提升，本會有意舉辦地質鑽探、地錨及地盤改良技工訓練班，希望得到行政院公共工程委員會、內政部營建署和各技師公會們的支持。此外，本會有多位實務經驗豐富之專業技術成員(包括鑽探地錨、地盤改良、連續壁和基樁等)，凡有關基礎工程之現場施工技術、檢驗、審查等有關問題，均可來函本會，本會將竭誠為工程界效勞服務。
         (二)地錨及地盤改良在施工前試錨試樁之證明試驗，期待監造工程師確實監督，能參考台北某國宅監工工程師在試驗時之盡心負責，確認該廠商之工法正確，符合設計圖示及施工規範需求後才淮許正式施工。
         (三)所有永久性地錨，每支預力鎖定後，必須做絕緣防蝕、鎖定荷重(既存)及自由段長度之檢驗合格後將錨頭握線器內與自由段空間灌注柔性樹脂漿(防水膠)，再以混凝土封蓋。在保固期限內，必要時，均可打開封蓋再檢驗防蝕，拉力及自由段長，確保安全。
         (四)心取樣外，並在改良樁與另支改良樁體間之未改良區做SPT或CPT，求取土樣之性質是否還呈潛在液化(流化)現象，以防將來產生改良樁之負摩擦。■

參考文獻

1.中國土木水利工程會“地錨設計與施工準則暨解說”。
2.內政部營建署與國立台灣科技大學營建系合辦之地錨工程暨地下開挖工程研討會論文集。
3.台北市基礎工程協會主辦“永久性地錨監造講習班”講義。
4.第九屆大地工程學術研討會論文集(論文編號E029)永久性地錨浪管內灌樹脂漿雙重防蝕保護探討，盧錫煥、盧彥成、李逸龍。
5.現代營建第260期p91∼p98“地錨設計與施工 國家標準規範何在？”盧錫煥。
6.現代營建第262期p81∼p86“因應加入WTO提昇地錨、錨釘工程品質 刻不容緩！”盧錫煥。
7.現代營建第271期p41∼p45“永久性地錨施工品質之規範”盧錫煥、李逸龍、盧彥成。
8.現代營建第246期p31∼p40“擠壓級配強迫抽水地盤改良施工法”李逸龍、盧彥成、盧錫煥。