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賴明煌／技師 成大土木博士 |
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一、臺北基泰地下開挖損鄰事件 該震驚全國大規模損鄰事件於2023年9月7日發生在中山區大直街94巷，事件地點距離崁腳斷層約南方950m，該處海拔約6m，北側為天主教外僑道明學校人工整地平坦操場，其岩層走相傾角頗為明顯N25~40ＯS由北往南順向坡(屬崁腳該逆衝斷層之上盤)與砂頁岩互層等露頭，其上厚覆約2~4m之極度風化肥沃表土層與崩積層，還有廣植喬木灌木的雜林區和植被茂密。該事件處經查臺北市政府土壤液化潛勢系統是屬於綠色的「低液化潛勢範圍」(如圖1所示)，但是事故前40天內連續降雨達557.5公釐累積雨量，自該北側上邊坡集水區順流而下，往南方朝基隆河的右岸等處來地下滲流(Seepage Flow)與地面上漫流(Sheet Flood)雨水。這些雨水在操場地面上下流時，必然就增加頗大地下水滲流網水頭(Hydraulic Head)來貫穿該損鄰處的地表正下方與北側垂直開挖面側向擋土牆。依據1944年美軍對臺北空拍的老地圖顯示(如圖2所示)，該損鄰處百年內為基隆舊河流之牛軛池塘地與分段淤陷遺跡泥湖區。其先天地質條件就屬軟弱與淤積黏土，加上連日天雨累積龐大水壓力引發其建築物地下擋土設施失效，在地下室底部基礎底版(-11.95m)還未施作前，就釀開挖側邊垂直面大規模內擠入原就極軟弱(表層下20米內地質N=2)之黏土淤泥層(也可懷疑該施工前地質改良作業以O80公分、長度13.05米＠1.8米1枝梅花布設的改良樁，應不盡理想)，造成開挖底面不均勻大隆起(Heaving)，連帶地下開挖擋土支撐系統工字樑等水平橫擋與垂直中間樁等浮起變形挫曲，衍生疑似不符設計圖的連續壁就大龜裂變形破壞，致使鄰屋與旁側道路塌陷擠進開挖的邊坡滑動區域產生傾斜凹陷，造成當地兩百戶與五百人撤離的事件。二、臺北軟弱盆地所釀共振加害建物 該盆地若用百年多以來的地質結構研究文獻，再輔以近幾十年來侵入性鑽井與非侵入性的磁力、重力與震波等地球物理探測資料(尤其是深度鑽探的中油油井探測之資料等數千米深很珍貴)及區域地質特性推論，係由正斷層陷落所形成約略三角形臺北盆地，最深處在西北側為山腳斷層與林口台地彼鄰，該盆地深達700米下有第三紀基盤為底(接近泰山五股地區是盆地最深處)。上面則沉積覆蓋有最上面的松山層(其中最上層為松6層到最底下的松1層，偶數層為低壓縮性沉泥與黏土層等不透水層，單數層為砂性粉土的透水層(如圖3所示)，故臺北盆地開挖約在3~7米厚就易遭受到湧水與砂湧的侵襲，特別是在臨河岸處的不透水層極易尖滅，地下開挖更應時刻監測與隨時應變處理災害發生)、次為景美層(主要屬石英岩為主之礫石，礫徑最大約O10公分)、再來五股層與最下的板橋層湖底泥層等再接基盤。盆地上大多為軟弱沉泥層尤其是表面深數十米影響建築物基礎至為重要，因場址效應(Seismic Site Effects)作用其震波振幅(Seismic Wave Amplitude)加大與地震動延時( Earthquake Delay)加長及盆地震波繞射(Seismic Wave Diffraction)來回震盪，致使地表建物搖得更大又更久，但盆地四周邊緣區在受震時，反比盆地中心區的傷害更慘呢？因在盆地周邊旁其岩盤露頭多與較堅硬，致使建物不易大幅擺搖和難久搖，故天然振幅(Nature Amplitude)比中心區為短約3~5倍；至於在盆地中央區位則受盆地效應影響而震波常被放大數倍，尤其是較長週期波的能量，在特定條件下的共振與振幅，甚至還會震波在盆地聚焦極為明顯，因此盆地內對10樓以上的建築構成較明顯之危害，例如921集集大地震時，對距離震央165公里遠的松山區12樓東星大樓，造成崩塌釀87人死亡與失蹤。以地震站科學儀器量測盆地邊緣，新北市地表震動週期0.3~0.5秒，盆地內則達1.2~1.6秒，檢視一般2層樓建物之自然週期約0.2秒，而10樓則為1.0秒， 故盆地邊緣較低矮老舊公寓建物結構週期就很符合該震動頻率，遂釀更危險的共振 (Resonance Vibration)現象，發生致振更大更久的加害結果。如同美國西北部華盛頓州西雅圖市西南側16號州幹道上塔科馬海峽吊橋(Tacoma Narrows Bridge)1940年完工後，啟用5個月內因受側向強風吹襲下引起卡門渦流街(Karman vortex street)效應，致使橋身擺盪，當卡門渦流街振動頻率與橋本身結構頻率相同時，引起吊橋激烈共振扭轉晃動而崩塌。 圖1 臺北大直街94巷附近的地質屬液化低潛勢區分布圖(摘自台北府網站)  圖2 1944年美軍所拍航照圖可看到基隆河舊河道 (摘自陳凱紹的blog 網址https://maps.lib.utexas.edu/maps/ams/formosa_city_plans/txu-oclc-6565483.jpg)  圖3 臺北市政府土壤液化潛勢查詢系統顯示台北盆地第四紀地層構造。 三、臺北盆地地下工程難度極高 在這複雜的沉泥軟弱與四周集水往下竄流的盆地內建築，業界有句銘言：「建築地下室完峻、則建案剩一半」，足見該事件區緊臨基隆河舊河道建築地下室施工風險的龐大，實佔整體建案安全與經費一半以上之虞，特別是在雨季施工的地下室！ 而近日眾所矚目基泰建設大直地下室開挖崩塌損鄰事件，就是其中漠視地工監測儀器告警資料與賭徒心態「搶看看」的慫恿下(或是看對街22樓鋼骨結構在去年搶起來的鼓勵)，冒著低安全係數趨近零FS≒0的警告聲不斷下與外力加載快速變形複合的失敗案例。筆者在事發翌日赴現場勘查，並以日製Nikon NE-20S經緯儀量測這事件地點與鄰近四周7棟既有建築物，發現不僅1棟有問題而是周遭均有受到鄰近建築物施工之明顯影響，只是該地下室開挖崩塌的最嚴重，該建物傾斜度(Angle of Inclination)約逾1/40以上與沉陷入地-3.2m深的危險等級，已達《建築法第81、82這二條法》須拆除之危害等級之情況，其實這時客觀評估，是已達頹傾拆除與危老重建之要件，果真在10月1日拆畢了，相信這需要有肩膀的主管機關魄力首長，授權專業與更質優的建築團隊，好好溝通協調來辦理損鄰處置(如圖4~9所示)。 圖4 在9月10日天坑地陷的大直案已鋪好回填的「CLSM控制性低強度回填材料」 可以減少鄰近資深公寓建築傾斜沉陷的疑慮，圖中為該下沉的5樓老公寓。  圖5 臺北市大直街94巷1弄鄰地施工，事先裝置「結構物傾斜器」，雖有回傳監測危險數據，但建商似乎沒有停工與進行補強功能。  圖6 該案之鄰近地區有頗多高聳建築新建中，鄰近資深公寓華廈之傾斜的疑慮，誰來關心弱勢的他們呢？遠側有圍籬是為沉陷的老公寓。  圖7 該案鄰近有多棟資深公寓華廈，是否有因施工之傾斜的疑慮，筆者以NIKON經緯儀現場實測傾斜度。  圖8 眾多高聳建築新建，鄰近資深公寓華廈之傾斜開裂疑慮， 是否有確實辦理公正第三方施工前檢測與施工中監測作業，值得政府再用功。  圖9 鄰近對街高22樓地下室4樓高聳建築新建不僅影響都市景觀與既有紋理、採光與通風、地下水文等， 其對鄰近資深公寓華廈之負面影響疑慮，值得政府都計與建管機關再用功。 四、建築師教育考用要一致、要重現場環境與施工 該案多日來社會各方挖揭這些損鄰事件，外顯事端有明顯證據或監測儀器也有發出若干預警值與警戒值之數據、甚至逾越行動值卻疑似被多次歸零美化，或監造單位遲不到建築工地現場去進行建築法第13條所規定監造事項，事後來推諉「監造非監工」之說詞，欲蓋彌彰其錯誤與不盡責。施工營造廠之專任技術人員(主任技師或主任建築師)需赴建築現場，本應確實「督察」工地施工事務，而第13條的設計監造人員則必須到現場來監造，卻是杳無人煙。24年前芮氏規模7.3級的921集集大地震不幸有國人逾2400人死傷，我們發現目前臺灣頗多建築的教育與設計，仍還以譁眾取寵與非對稱性及挑高等耐震極差的誇張獨特外觀為多，漠視臺灣是高地震與高風雨及自然資源極貧乏的國家，特別對教育部委託內政部建研所頒行《學校建築耐震規劃設計手冊》或是國震中心頒行的《校舍結構耐震評估與補強技術手冊》等規範置若罔顧，考試院所辦建築師考試若干術科科目，竟也是以畫圖美工取勝非常失焦，忽視建築設計應實用與結構耐震安全，及必須節能省碳綠建築等範疇。教學與考試取證除未按主管部會所頒相關結構耐震與節能維修等範疇，也非常忽視建築界號稱「世上每一建築案均獨特僅有的」的原則，須特別去現場好好監造營造商是否確切的按圖施工的必要，並且須抽檢試驗各項重要施工之「自主檢查查驗點、監造檢驗停留點(限止點)及安全衛生查驗點」等要徑點進行現場監造，俾利驗證營造廠商是否按兩造契約所附之設計圖說規定正確施工的重要性，這也是吾等受委託者應盡的設計與監造之責任。尤其是目前仍伺續使用最低價金搶標為多的渾沌時代，怎麼可不確實到現場監造呢？況且又有若干設計者自持技術高超(憑相片就可以設計)，極少到工地實際設計勘查與監造，這種建築界常見的怠惰陋習目前還普遍存在，為確保建築所有人使用人與公眾之安全，目前較嫌消極之建築法令，其保護對象有必要比照其他權責相符之法令，再修法訂定使之法定監造權利義務者能夠更清晰與準確來執行業務。五、環境軟弱又人為設計施工不當頗多 臺北都會區原屬軟弱沉泥層與高地下水位之盆地地質構造，先天條件脆弱又再加人為設計思慮不足與現場監造不實等，故易釀崩塌滑動天坑地陷事件。今年在台北市已有7處地陷天坑事件發生，令廣大民眾聞天坑地陷就色變與心驚膽跳。四周是山嶺包圍的陷落型臺北盆地，其上部覆有人工表土與淤積之軟弱黏土粉土又偶雜有砂質粉土等之層狀複合型地質條件，因為寸土寸金的都會區爭取往上蓋高樓，同時也會與天爭地的把蜿蜒的基隆舊河道截彎取直，其新增舊河道填平就蓋大樓(如圖10所示)，該舊河道基地地址自然就較為軟弱需大力補強。所以底部基礎也就必須牢固夠深，其地下室開挖施工為求安全與效率需要乾式環境作業，一般以降低地下水位之抽水(Pump Water)、袪水(Dispel Water)作業，而較昂貴的阻水與圍水作業等就較少採用。未持續施作或沒確實做好地質改良與館將工法之作業或是地下擋土支撐結構不當等，震動過大之施工工法與機具，釀致擾動地層中土粒子及地下水的原有穩定腱結型態與土體結構契合及其各層有效覆土壓力(Effective Overburden Pressure)，使之憑藉內部土力或其他結構物變形調整來抵抗不穩定內外營力作用，做內部重新分配與衍生外部變形等，影響到建商原所打設安全係數不高，略嫌簡陋擋土設施或地下連續壁等產生大量變形龜裂到整體破壞。故衍生在基地旁境界線外道路鋪面，地下基礎頗淺之既有資深建築物，就一起連動呈現大量變形與傾毀，籲請民眾要特別牢記大自然的無情。六、行政與形式作假、建築安全就難確保 該案件在今年2月開挖地下室與迄今被鄰近居民投訴多次，當地建管機關卻是消極由施工承造人與監造人自行檢查評估鑑定，並未積極的協助居民處理與修補及做必要的監測。並且徒具形式委由技師到現場勘查做初步與緊急短暫之鑑定，提出簡略報告。縱有更謹慎者採取非破壞式透地雷達(Ground-Penetrating Radar)進行較科學化較有量化的鑑定，雖也是正確之舉，惟當地政府受困時間與經費或其他建商的壓力，未再委託第三方公正專業技師公會或學校等抽驗檢核，再進行更長期、更廣域之精細地施工中監測抽查作業。筆者相信這絕非軟弱臺北盆地漠視專業建築的困窘，這絕非是最後1件地陷天坑事件。在此低窪盆地因翡翠水庫啟用近50年來管制抽取地下水，致盆地內充滿著高水位地下水，地層結構又屬於沉泥質的黏粉土互層之砂性土層區如在溪河兩岸或舊河道之沖積區、池塘區塊、河川截彎取直區域等淤積地質區，其受天然地震或人為施工振動，就極易激發出高地下水位接近飽和狀態與高砂性非凝聚性(Cohesionless)土粒子受害，這種超額孔隙水壓力(Excess Pore Water Pressure)會讓土粒結構如同浮在地下水中失去了原有的承載力，液化致整個土體支承力喪失蕩然，其上的建物自會液化釀沉陷傾斜或倒塌。2000年在此地正南方基隆河左岸的濱江果菜批發市場，地下開挖施工南側基地因承商變更原設計施工法釀大規模崩塌損壞，殷鑑不晚又發生類似案件；但也有成功案例，如近10年鄰該處的「博愛專案」也是大規模建築開發行為，當時進行該工址附近地層土壤承載力的標準貫入試驗(Standand Penetration Test)所得N值接近5以內，可知其每平方米承載力約5噸之下屬於極軟弱~軟弱等級，但當時中央機關確實有進行大地工程之改善故並無損害事件傳出。而大直事件施工前地盤改良作業不精確，與施工中的地下擋土支撐設施如連續壁安全係數不足與必要的預警性之地下水位與應立即變形等監測設備未到位、必要的抽袪水動作不落實等，就有可能再次釀製類似崩塌滑動天坑的損鄰事件。 圖10 基隆河在士林、大直與內湖段截彎取直的舊河道與目前河道圖 (摘自台灣解碼中 網址：https://www.youtube.com/channel/UCL-RyTEgITYMyGHlafc3cTg) 七、結語與建議 (一)本案下沉逾3米的5樓資深42年公寓，恰是約結構外觀最安全的方形，若是長條形扁平狀的建築，將可能翻覆所釀死傷必然嚴重，故一定要尊重技術專業。建築師是綜合性的工作，目前考、學這兩大證照供應端卻極偏頗專注在外表美觀炫麗的奇特造型，忽略大地與耐震結構及綠能減碳上和養護維修之必要性，籲請考試院與教育部須要大幅度將建築師考證與教學焦點，應放在最重要的結構安全與建築功能實用設計及節能省碳好維修低營運成本的範疇上。因建築領域包羅萬象又涉及公眾安全而非只是藝術品，為了抵抗自然外力與公眾使用，需要更尊重土木大地與結構各類專業技師的協助，並給予合理的人力費用，而非任由若干建商賤價攬約，只選最低報價者來糊爛承做，出事了再推諉給建築師與各類技師被究責、撤照、被關，而最大的獲利者建商卻推說只是出資者而被輕判或緩刑，之後再改個店名換公司名稱或找新人頭掛名後，又持續再蹂躪建築界，而最慘的就是普羅大眾哭訴無門。(二)參照環保法規如空氣污染防制法第22、23條規定，各地建築主管機關針對上述較危害地區特殊建案，除要求建商應設置建築施工大地與結構工程及環保綠能減碳之相關監測設備在其建案，並以有線或無線方式匯集起來再傳給主管機關列管之，來委託專業技師公會或學校，進行廣域與長期上述各項範疇監測儀器之偵測資料的研判，且以第三方比對施工中監測抽查作業，與是否按照申請建造及雜項執照所付之核定施工方式作業[即是第三方驗證(Third-Party Verification Agency)]，以確保所監測與傳輸的資料之精確性與可用性、還有建商之承造人是否確按建管機關核定施工圖說施作，也可提供當地鄰居住戶掌握自家鄰近施工的安全性。 (三)臺灣各重要都會區與具有重要保全對象之市鎮聚落，雖已有公布液化潛勢區之地圖資訊，但應與時俱進定期再參考新鑽探的資料等地質研究報告，複查確認後予之更新，但是仍須把舊資料給疊加上去(例如基隆河舊河道的範圍位置)，並可再更精確細緻化使設計者在規劃設計建物前的基地環境調查更加精準，也可供民眾購房、建屋前多加考量與探聽「危地不居」，事先就避開可能危害地。 (四)臺北盆地三面環山僅在關渡淡水出海，長年東風再加上東北季風雨水充沛，山體涵蓄水能力強，補注及多地下水使盆地面臨高地下水位，自1968年來持續管制抽取地下水，是否考慮到現況與防震等，在水利法與地下水管制辦法的適法性解套，容許用三維數值模擬評估，開放若干區域與深度來試辦成效，俾利減低地下水位與水壓及可能不均勻浮力等問題，不僅可減低液化機率也使盆地內地下開挖的風險，降到安全容許範圍內。 (五)地下室開挖是決定建築安全最重要環節，建築主管機關應確實辦理該範圍的監督與檢查之職責，並建立建商違規記點制度，以履歷管理來減少此一皮包幹一案建商到處林立，搶奪資深殷實老牌好建商生存市場，讓購屋者有更保險的建商可以選擇，成立全國性建築購房保險團隊，要求建商須在建房前先繳內一筆等值比例的建築保險金，以利施工中與交房後數十年內的建築修繕理賠支出的金庫。也可鼓舞小型建商建立殷實的經營與建築，就可以按部就班累績業績，就可成為良質資深大建商，獲得更多購屋者信賴。 (六)成立全國性建築購房保險團隊，要求建商必須在建房前先繳內一筆等值比例的建築保險金，以利施工中與交房後數十年內的建築修繕理賠支出的金庫。也可如此建立小型建商殷實的經營與建築就可以按部就班累績業績，就可成為良質資深大建商，獲得更多購屋者信賴。 (七)特殊建築建管法令須送外審的規定，應該朝嚴謹來把關，而非任由選舉上任的首長之寡斷絕判就放鬆給偏袒建商。建管業務繁瑣壓力大，為了幫助建管機關紓解不正當又極龐大內外壓力，應舊交第三方公正謹慎好好審查，來守住設計階段在大地結構等工程之品質，以避免如本案與2016年0206臺南縣唯冠大樓建築高度建築設計刻意避開50米的外審規定，最後終釀大意外的發生。 (八)建築法第13條第1項：「本法所稱建築物設計人及監造人為建築師，以依法登記開業之建築師為限。但有關建築物結構及設備等專業工程部分，除五層以下非供公眾使用之建築物外，應由承辦建築師交由依法登記開業之專業工業技師負責辦理，建築師並負連帶責任。」，既然監造作業極為重要又艱辛困難，且要面對承造商的工班工人等第一線，建議修正「再加納專業工程技師來負責監造」，俾利由工程技師來面對營造廠去監造，要求確實按契約圖說施工，以確保建築如規劃設計施工等契約書的規定順利完竣。 (九)現場監造才是建築案件的核心與最困難和最冗長耗錢之階段，為符比例原則與現場實際情況，針對行政院公共工程委員會所頒行之《機關委託技術服務廠商評選及計費辦法》第25條之1、第29條等的費率規定：「原則上規劃占10%， 設計占45%，監造占45%。」，建議修改為「原則上規劃占5~10%， 設計占35~40%，監造占50~55%。」上行下效，則民間建築案件也應比照這一公共建築費率來做調整，讓建築的核心聚焦到實際可行的建築施工監造與養護營運之階段。 (十)該地區絕非僅有基泰建設所施工建案，造成94巷各棟建築物傾斜與下沉之嚴重事態，當地政府應就鄰近地區只要涉及到地層軟弱與舊池塘河川行水區等建案，就應該好好地進行逐戶的傾斜與沉陷之測量與鑑定，以減低該區域大多數市民居住的煩惱擔憂與確保都市建築安全無虞；而當地民意代表也要知所進退，不可狂收無良業者的政治獻金而將民眾託付置之不理。 |
