| □倪至寬／國立台北科技大學 土木與防災研究所副教授 □丘仕礽／國立台北科技大學 土木與防災研究所研究生 □許長立／堡全基礎股份有限公司 總經理 |
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一、前言 台灣地區地狹人稠，為了增加生活空間，都會區內建築物設計逐漸朝高層及地下發展，再加上大型公共工程，如捷運系統及高速鐵路之站體工程，造成深開挖工程之規模和深度日益增加，使得地下室開挖階段，單一層土方開挖量及型鋼支撐架設面積增多，施工所需時間也相對的增加，造成擋土壁無側向支撐時間之延長，擋土壁體的側向變位增加，也容易造成鄰損事件的發生。本文針對構台設計階段，以及後續的地下室開挖階段，規劃進出口位置及數量、構台至擋土壁的最遠距離、構台最小寬度及土方開挖與支撐架設原則，並提出影響施工進度與安全之因素，期待達到提升施工進度和減少人力機具閒置的有效方法，亦可減少擋土壁的側向變位，積極保護鄰房之安全。 二、構台配置 構台為提供地下室開挖時之臨時工作平台，提供施工機具動線及材料的暫存處所，因此構台的規劃對於將來開挖及支撐架設階段，如機具的進出動線、配置及機具搭配數量與施工順序等，有著直接的影響，本章以經濟的考量下，如何在節省成本且增加施工性，對於構台配置的原則與影響因素，分別依照進出口位置、構台最小寬度、構台邊緣至擋土壁最遠距離與進出動線等作詳細的說明。(一) 進出口位置 構台配置首先需考慮進出口的位置，為了使施工機具能夠順利進出工地，減少對工地周圍道路交通的影響，所以，進出口位置的選擇必須考量下列因素： 1.進出口連接之道路寬度 進出口位置的選擇，必須先考慮進出口連接之道路寬度是否足夠施工機具通行，一般進出口設置於6m寬的道路時，僅適合20t棄土車通行，設置於8m寬的道路，則可適合35t棄土車通行。 2.進出口連接之道路交通流量 施工機具進出工地時，必定會對進出口所連接的道路交通造成影響，此外，土方開挖時，空棄土車也常在基地外的道路等待裝載，則會影響周圍道路的交通，因此，如果有不同位置選擇時，一般將進出口設置於交通流量較小的位置。 3.進出口位置需避開障礙物，如行道樹、電線桿、路燈及消防栓等 若行道樹、電線桿、路燈位於出入口則需申請遷移，施工後必須恢復原狀，消防栓因考量鄰近區域公共安全，且消防栓之間配置距離較遠，因此，出入口均避開消防栓。 (二) 構台最小寬度 當挖土機（4.6m寬）於構台邊取土時，扣除兩側安全欄杆各0.5m，剩餘寬度必須足夠棄土車（3m寬）通行，則至少需8.6m的寬度，再考量充分的緩衝空間，因此，構台寬度最小為10m，此種配置亦可提供棄土車於構台上進行會車，如圖一∼圖二所示，增加土方開挖及支撐架設共同施工的彈性。
最經濟配置原則，構台邊至擋土壁之最遠距離約20m，因為小型挖土機工作半徑5m，搭配兩台小型挖土機，可將擋土壁旁土方駁運至構台邊，而且一般使用之35t螃蟹式吊車，其吊掛安全範圍約20m，因此，設計時可取構台中央至擋土壁約五支中間柱的距離，即構台中央至擋土壁約4個跨距之距離，中間柱與中間柱距離一般為5m，所以構台中央至擋土壁距離不超過20m，如圖三所示。 (四) 進出口數量 基地構台的進出口的數量，將直接影響到棄土車於構台動線的規劃；棄土車於構台之進出動線，則影響土方開挖及支撐架設的進度，若增加進出動線，可以使得工區有土方開挖及型鋼支撐重疊施工的條件，而採用重疊施工則可以有效的增加施工進度，本節以基地進出口的數量分別敘述說明基地進出動線的情形。 1. 一個進出口 當基地進出口只有一個時，棄土車僅能由倒車進入工地，造成一條動線，如圖四所示，因此會使得開挖進度受到進出口的限制。 2. 兩個進出口 當基地含有兩個進出口時，進出動線可依工地需要作改變： (1) 如圖五所示，基地面積不大且為狹長型，進出口於左右兩邊，若全區土方開挖時，棄土車可以採用一進一出的進出動線；若土方開挖及型鋼支撐重疊施工時，需考慮到吊車是否會影響棄土車動線，當35t螃蟹式吊車展開之後約6m寬，再加上兩側安全欄杆各0.5m，構台只剩3m，棄土車將無法通行，如圖六所示，因此可將基地分成左右兩區施做，棄土車則使用一個進出口的進出動線，採用倒車方式進入工地，而另外一個進出口，則提供支撐作業機具的動線。 (2) 如圖七所示，面積廣大且設置井字形及延伸構台，並將進出口設於東、北兩邊，若全區土方開挖時，棄土車可以採用兩條一進一出的進出動線；若土方開挖及型鋼支撐重疊施工時，則可將基地分成數個區塊重疊施做，當支撐吊車佔用井字形構台西方動線時，棄土車可使用井字形東方動線進出，當支撐吊車於延伸構台上施做時，則不影響井字形任何動線，棄土車皆可通行運作。 3. 三個進出口 如圖八、圖九所示，基地設置三個進出口，造成兩條以上的進出動線，若全區土方開挖時，棄土車可以採用兩進一出的進出動線，或空棄土車可於構台上作等待；若土方開挖及型鋼支撐重疊施工，則吊車作業時，將使棄土車無法通行，而棄土車可用另一動線作進出。
三、影響土方開挖進度之因素 除了構台的配置會影響到土方開挖及支撐架設的進度之外，其他影響土方開挖進度之因素可分類為：（1）機具因素（2）深度因素（3）地盤種類與地下水因素（4）天候因素，這些因素將於本章節中分別說明。(一) 機具因素 挖方工作面增多所需之挖土機數量就越多，可減少土方開挖工期，但必須考慮機具之間的搭配，一般的機具數量估算及搭配原則如下： 1. 挖土機數量  挖土機每日挖土量＝f（地盤種類，開挖深度）2. 棄土車數量 一部挖土機所需搭配之棄土車數量，估算方式為：  挖土機裝載一車的時間＝f（地盤種類，開挖深度，棄土車裝載量）當棄土車不足時，挖土機就會有閒置的時間，此時可先將棄土從開挖面挖到儲料槽堆放，待棄土車來的時候再用另一部挖土機裝載。 3. 小型挖土機（頑皮豹）數量 挖土機只能於構台邊之取土口挖土，構台正下方或者是遠離構台邊的土方，挖土機無法直接挖土，因此，必須搭配小型挖土機將土方駁運至取土口，一般小型挖土機工作範圍為半徑5m內之區域，表示開挖範圍離取土口10m以內時，小型挖土機不需移動即可駁運土方，則一台挖土機配合一台小型挖土機的施工，如圖十（a）所示。 若開挖範圍離取土口超過10m時，小型挖土機則必須移動駁運土方，單位時間駁運至取土口之土方量會減少，使得挖土機單次取土量減少，增加裝載一台棄土車的時間。此時，可增加一台小型挖土機於較遠的開挖範圍處進行駁運，利用兩次駁運改善上述情形，如圖十（b）所示。
由於挖土機僅能於構台邊做垂直取土的動作，因此，必須隨著開挖深度的增加採用適當規格的挖土機，一般工地常用挖土機之規格及最大開挖深度整理如表一所示。 也由於挖土機僅能做垂直取土的動作，當深度增加時，相對的取土的距離也增加，會使得挖土機單位時間取土量減少，裝載一台棄土車的時間增加。
天候因素會影響開挖後之棄土是否可順利出土，本小節將開挖後之棄土區分為三類，並分別說明如下 1. 鋪面打除後之混凝土塊： 需運至營建廢棄混凝土處理廠堆置，將來進行再生利用，因此不受天候影響均可出土。 2. 砂土、卵礫石或岩盤 一般可運至砂石場，經由洗篩或破碎後再利用，因此不受天候影響依舊可出土。 3. 粘土或沉泥 下雨時棄土場會因為場地積水，回填機具無法行走而禁止收土，棄土無處可倒則工地無法出土。 四、影響土方開挖擋土壁安全之因素 本章節將針對直接影響擋土壁安全性之因素進行分析，可分為開挖原則及擋土壁勁度兩點。(一) 開挖原則 土方開挖時，可配合基地現場情形採取適當的開挖原則，一般常見之開挖原則可分為（1）標界處先挖，（2）中央先挖再挖四周（或兩側），及（3）非鄰房側先挖再挖鄰房側，分別說明如下： 1. 標界處先挖 在長距離地下隧道採用明挖擋土支撐工法時，因為標界處並無施作連續壁，必須配合鄰標同時開挖，此種開挖方式為了避免因施工進度不同，造成兩邊開挖高程落差太大，引起邊坡滑動而造成擋土牆無支撐的範圍突增之情形，最後導致連續壁產生側向位移，如圖十二所示。  圖十二 開挖原則-標界處先挖示意圖 由中央先挖可保持擋土壁兩側水平土水壓力之平衡，待周圍土堤開挖完成後即架設支撐及施加預力，可減少擋土壁之側向變位，如圖十三所示。   圖十三 開挖原則-中央先挖再挖四周（或兩側）示意圖 此種開挖方式可減少鄰房側擋土壁無側向支撐之時間，降低擋土壁側向變位及對鄰房不均勻沉陷之影響，另一方面可藉由非鄰房側之擋土壁側向變形，對上一階支撐造成預壓力而減少鄰房側擋土壁變形之效果，如圖十四所示。
擋土壁開挖時，考量開挖面穩定性、擋土壁及地表變形量，常於基地內施作地中壁、橫隔壁或扶壁，增加擋土壁支撐或勁度，以抵抗擋土壁外側土水壓力，以下針對地中壁、橫隔壁及扶壁之施作方式及設計理念分別進行說明。 (六) 地中壁 建築物地下四周連續壁施作階段，於開挖兩側擋土壁間，每隔適當距離施作一道混凝土壁體，與兩側之連續壁連接，且施做範圍從開挖面以下至連續壁底部，使得擋土壁形成一個多自由度之結構體，當壁體產生變形時不需藉由土壤傳遞，地中壁將直接承受壓力以提供被動之抵抗力，開挖後地中壁所在位置之擋土壁的變形將受到抑制，有效的減少擋土壁的側向變形，如圖十五及圖十六所示。  橫隔壁類似地中壁，只是橫隔壁施做範圍從地面至連續壁底部，它可將基地分成數個區塊，採取分區開挖施工。當地下室開挖時，擋土壁將產生變形時，橫隔壁則直接承受土水壓力以提供被動之抵抗力，橫隔壁所在位置之擋土壁的變形將受到抑制，有效的減少擋土壁的側向變形， 台北市某一工地，由於基地形狀呈一ㄣ字形，如圖十七所示，考量若採取整體工區全面開挖，由於支撐為一相連接的系統，必須待整體工區支撐架設完成後方可施加預力，造成擋土壁無側向支撐時間過長。有鑑於此，於基地內除了採用地中壁外，再多設計兩道橫隔壁，將基地分為三個區塊，支撐架設亦分為三個獨立系統； A區及B2區先開挖，待地下一樓之樓版完成後，再開挖B1區，可減少擋土壁的無側向支撐之範圍及時間。  圖十七 橫隔壁開挖案例平面示意圖 扶壁因施做的位置可分為內扶壁或外扶壁，分別說明如下： 1. 內扶壁 內扶壁施做於擋土壁的內側，會隨開挖深度的增加而逐步敲除，因此，一般採用純混凝土構造，必要時頂多在開挖面以下配置鋼筋。若開挖結束後再敲除扶壁，雖可全程減少擋土壁的變形，但會影響支撐架設空間，且日後敲除作業相當麻煩。 內扶壁之施工方式與連續壁相同，而在單元配置則可分為T型單元及非T型單元，非T型單元施作之內扶壁，即扶壁單元與連續壁單元分開施做，因此容易造成扶壁與連續壁間產生泥縫，無法有效的減少連續壁的側向變位，如果泥縫不存在，則內扶壁係藉著壁體與土壤間的摩擦力，來減少連續壁之開挖變形量。T型單元施作之扶壁，與擋土連續壁同時澆置一體成形，除了可提供上述之摩擦力外，亦可增加連續壁之勁度，及抵抗彎矩的能力，有效的減少連續壁的變形，如圖十八及圖十九所示。 若內扶壁施做於砂土層時，可有效的由壁體與土壤間的摩擦力來減少擋土壁的側向變形量，T型單元或非T型單元皆可；若內扶壁施做於軟弱土層中，由於壁體與土壤間無法發揮有效的摩擦力，因此須依賴內扶壁所提供的勁度來減少擋土壁的變形量，如圖十九所示，而必須採用用T型單元施做。 1. 外扶壁 在沒有侵犯鄰近地權的情況下，扶壁可施做於擋土壁外側，如圖二十所示，在地下室開挖過程中，可省去敲除扶壁之作業，同時也不影響支撐作業。但是外扶壁一定要採用T型單元，而且扶壁由地面至壁底均配置鋼筋，地下室開挖過程全程提供勁度，否則當擋土壁朝開挖側變形時，非T型單元的外扶壁則會與擋土壁分離，便無法發揮減少側向變位的功能。 由於施作T型槽溝於直角部分易崩坍，如圖十八所示，因此現場施工時常在直角部分先行灌漿固結，避免T型槽溝在抓掘時崩坍，且在設計時將扶壁配置於公單元位置，以避免在施工時衍生如漏漿等施工問題。
五、影響支撐架設施工進度之因素 本章節將針對型鋼支撐架設時影響其施工進度進行說明，可分為：（1）工作面（2）支撐架設深度（3）人力機具及材料搭配（4）背填混凝土施作時機（5）天候因素。(一) 工作面 1.架設範圍 一般來說，以一台吊車搭配一組工班（約8人左右），架設單支撐的情形下，每日可吊掛範圍為700m2；架設雙支撐的情形下，每日可吊掛範圍為430m2。考慮人力及機具的調度（人力及機具都是以工作天數來計價），以及土方開挖與支撐架設機具不會相互干擾的情形下，支撐廠商才會進場進行支撐的架設。 2.擋土壁完整性 開挖後，若擋土壁有大肚現象，則圍苓無法平整的架設於擋土壁，必須待擋土壁的承商進行打除後方可架設。若擋土壁有包泥或孔洞時，膨脹螺絲就無法將圍苓三角架牢靠的固定於擋土壁上，因為當圍苓型鋼跨設上去時，膨脹螺絲可能無法承受重量而脫落產生意外，所以，必須待擋土壁的承商進行沖洗及修補後方可架設。 (二) 支撐架設深度 1.型鋼吊放 吊車是以垂直運送之方式將型鋼吊至工作面，一般常用的型鋼長度為5~10m，而支撐與支撐間的距離約為5m，所以在吊放時容易碰撞到支撐，當架設深度越深時所要穿越的支撐階數也越多，碰撞的機會相對的增加，使得單次吊放的時間拉長。一般來說，在沒有碰撞的情形下，吊車一分鐘約可吊放18m的距離，因此吊放的時間會隨著碰撞的次數以及深度的增加而增加。 2.單支撐或雙支撐 當開挖深度越深時，擋土壁所承受之側向土水壓力越大，因此，支撐架設會採用一路雙支撐之形式，使得相同架設範圍的支撐數量增加，而架設的時間也相對的增加。 此外採用雙支撐時會使得支撐間距縮短，如圖二十一所示，使得型鋼吊放的空間減小，造成型鋼吊放不易，增加吊放的時間。  圖二十一 支撐間距示意圖 1.人力配置 支撐架設因為其配件多，且大多需利用人力進行接合，因此人力的配置適當與否也會影響支撐架設的進度，一般常見的人力配置如表二所示：■
《未完待續》 |
