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基礎工程

【一】前言

工程基本資料

工程名稱：內溝溪中游段河道整治工程(第一標)

業 主：台北市政府工務局養護工程處

設計單位：林同棪工程顧問股份有限公司

監造單位：林同棪工程顧問股份有限公司

承攬廠商：開源營造股份有限公司

工程概述

內溝溪為基隆河之支流，流域位於台北市內湖區及台北縣汐止市，根據氣象局的資

料，內溝溪一帶的年平均降雨量約為 2300 公厘，降雨量多集中在五月至九月。由於沿

岸兩旁高度的發開，若適逢颱風暴雨的來臨，容易發生水患，故此政府在內溝溪河段進

行一系列的整治工程。

參觀的工程基地位於內溝溪中游段，鄰近內湖區康樂路，起點從白馬山莊橋下游約

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20 公尺處往上游經瓏山林橋、忠三街橋約 80 公尺處，總長度約 633 米。

整項整治工程涉及甚廣，包活工程如下：

道路工程： 建設施工便道便橋、公車站、白馬山莊警衛亭、大門柱、電動門的遷移等

橋樑工程： 改建現有的白馬山莊橋、瓏山林橋和忠三街橋及搭建臨時鋼架橋

排水工程： 河道挖方、填方與廢方處理，埋設地下排水管，建設集水井，人孔，邊溝等

護岸工程： 地盤改良，擋土排樁，謢岸擋土牆，格樑謢坡等

【二】地盤改良

由於此工程施作區的建物周圍地質狀況為沈泥砂質粘土及回填性物質，土層呈嚴重

下陷、龜裂現象。為改善此現象，工程需追加此區域之地盤改良。

工址調查與分析

(1)鑽探報告：

於鄰近地點鑽探三處，得知該地區土壤種類屬回填土及沉質泥粘土層。

(2)監測報告：

該區域設有鄰屋傾斜儀六處及結構物沉陷點六處。儀器裝設（93.06.04）迄至

（93.09.21），觀測值變化量甚大，且已超過警戒值（5.5 分）。（鄰屋傾斜儀傾斜量

最大值為 6分 7.16 秒；結構物沉陷點沉陷量最大值為 40mm）。顯示目前結構物仍處

沉陷狀態。

(3)現場勘查：

建物屋外排水系統因回填土層自然下陷而斷裂，大部份住戶用水流入地下土壤中，

沖刷地下土壤流入內溝溪中，目前地面表土最大裂縫逹 20 公分，下陷亦十分嚴重。

(4)綜合分析：

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基礎土壤因受地表水滲入，產生流失和土層淘空現象，加上土壤性質屬粘土層，其

孔隙率（約 60~75％）較砂土層(約 45~50％)為高，地面水易滲入造成土層下陷情況

愈形嚴重。

改良方法

利用 180 ㎏/㎝²以上高壓泵浦之壓力將水泥漿液壓送，經由各導路輸送至噴射嘴，

高速的噴切入地層中，藉脈動水壓形成水劈擊力及漩渦現象等作用，強制切割並破壞攪

亂土壤粒子，重新予以攪拌混合而形成新的緊密固結柱體的一種施工。

施工準備

(1)場地清理：將地面整平，有礙鑽孔機架設、移動之物須予以清理。

(2)標定鑽孔位置並以標桿或噴注圈記。

(3)檢視工區外環，並做好防護措施，避免廢泥漿液流失滲入，阻塞管道或污染四周環

境造成工展缺失。

(4)必要時在排樁內側挖一條導溝，做為儲漿槽，避免廢漿液四處流溢造成環境污染。

鑽孔、灌漿、清理作業

其作業程序分為水平之設置，次為鑽孔，再次灌漿及清理，以下為各項施工方法。

(1)鑽孔：利用鑽機（註 1）於 50M/M 之鑽桿上端裝置特殊水龍頭，下端噴射桿裝置超

硬鋼之噴嘴及鑽頭操縱鑽機迴轉鑽桿，以水沖式鑽孔，此時泵浦（註 2）送

水壓力在 10～30kg/cm2，從特殊水龍頭閥軸心經鑽桿鑽孔至設計深度。

(2)灌漿：當鑽孔至設計深度後，停止鑽桿迴轉，將噴射桿與鑽頭間的導路封閉，迴轉

鑽桿保持在 8～12RPM，一面提升泵浦壓力至 200±20kg/cm2，同時將泵浦導向

閥門改變水流為水泥漿由噴射桿側面之噴嘴開始高速的切入地層中，同時一

面將鑽桿自動控制上升，進行噴射灌漿至設計高程。

(3)清理：當鑽桿底端噴射桿完全升離地面，即減低泵浦壓力同時，快速的導入清水，

將管內清洗乾淨，即完成一孔之作業，移動鑽機至另一孔作業。

備註

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鑽探機 油壓推進 100M 級自動提升迴轉數 0-70RPM，穿孔能力 200M/M，旋轉軸行程 750M/M

高壓泵浦 150L/min 全油壓簡複動式活塞，吐出壓力 0-210kg/cm2，吐出量 150L/min，重量 2500kg

【三】擋土排樁

內溝溪中游段河道整治工程第一標工程之擋土採用排樁構築。設計為∅80cm 排樁、

樁長共計 4,462m 共 248 支，因為施工動線及空間因素，排樁施作需使用施工構台以克

服現地施工場地之不足。排樁工法採用螺旋鑽掘工法，工法之主機為日本重車 08SA95M

履帶式自走式鑽掘機，配備日本三和機電 120HP 鑽掘馬達，下接∅80cm 螺旋鑽銲及鎢鋼齒鑽頭，以利掘碎土層。

﹝排樁施工步驟﹞

前置作業:

(1)基地地面狀況調查:

如地形、地面高差、基地面積、架空線路與鄰接建物淨距等

(2)基地周遭環境調查:

如鄰房現況、區域性質(住宅區、文教區、工業區等)

(3)基地地下狀況調查:

包括地質狀況分析、地下水位、透水性分析等

(4)施工資料案例調查:

調查並研討附近已施工及正施工中之施工案例

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(5)氣象及水文調查:

及水文調查:

水文調查:

參考既往資料文獻、氣溫、降雨、河川水位、海水潮差變化等

整地放樣及樁位測定

(1)整地：

使用鑽掘機整理施工場地及施工動線，施工時其穩定及安全性非常重要，因整地完成之

後的路徑是否平坦，攸關施工安全。配合施工需要可鋪設施工便橋。

整地情形

(2)放樣：

利用測量器（經緯儀及水準儀）以交會法定出樁的放置位置，並測出樁位高程控制點之

高程，再依設計圖指示之水準高程施行複校，並請現場監督工程人員核對。

(3)編號：

依設計圖位置標示排樁位置、高程並將各樁位編號，排樁編號需以連續號碼,以便施工

時隔支施工之控制。

設置施工機具

安置機具時應視工地現況加以考慮，再決定設置鑽掘機及其它各配合機具之位置，以利

施工。施工後如發現尚有不足，可視情況增加機具進場。

放樣及清除地下障礙物

放樣完成後，檢查是否有地下埋設障礙物，若有將其遷移或清除。

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鑽孔

於鑽孔排樁時要注意排樁準確度，鑽土機於施鑽前需調整至垂直，待鑽土機調整完成

後，即開始鑽孔，鑽孔的深度依設計圖之設計。依樁號分別先作單號樁，以 1、5、9號

樁隔四支鑽掘待隔日鑽掘 3、7、11 號樁，隔日後再施作偶數樁。

鑽土機施作情形

開基樁、挖掘

1. 機具安裝完成後應先行試車。 2. 開始鑽掘、並依施工規範有關規定檢測樁位記錄之。 3. 垂直度校正應由縱及橫二方向，經由鑽掘機操作室內之電腦儀表調整鑽桿

之垂直度及參考垂球或水準氣泡尺測定並調整之。

排樁垂直度之校正與測定

1. 經由鑽掘機內電腦校正可調整其 X軸向及 Y軸向，使機具保持垂直，於鑽掘過程中隨時判讀調整垂直方向。

2. 以人工三角架垂球式監測輔佐及水準氣泡尺測定並時監控。

樁長檢測

鑽掘至設計深度時，應會同監造單位以水尺檢測丈量並作成記錄。

超音波檢測

樁孔完成後會以超音波檢測儀或其他有效方法檢測樁孔斷面垂直度，其垂直度

應符合許可差之規定。

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沉泥處理

底部泥沙沉澱量，若超過 10 公分厚度，將繼續抽吸沉砂至厚度小於 10 公分時

始吊放鋼筋籠，鑽掘樁孔道孔達預定深度後，發生崩坍之現象時除應防止繼續

崩坍外，應清除坍下之砂土，使達到原來鑽掘之深度，才可放置鋼筋籠。

鋼筋籠之製作

現場製作完畢之鋼筋籠

1. 所使用之鋼筋籠材料應符合 CNS560 A2006。 2. 鋼筋籠製作之作業架應保持平整，且其位置應考量不妨礙其它工作進行。 3. 鋼筋籠之製作其配筋應依設計圖示之位置、尺寸及其有關規定現場加工，綁紮牢靠

後，方可放置備吊，如有失當，應即加以修整。

4. 鋼筋籠加工完成於使用前應放置整齊並報請鋼筋籠分段檢驗核定無誤才可使用。 5. 下圖為鋼筋籠之護耳，作為吊放鋼筋籠時與樁壁作隔絕。

6. 下圖為鋼筋籠之一端，預留未來上方施作邊牆之接合，包附塑膠套的目的是維持竹節鋼筋的整潔，避免未來澆置混凝土時握裹力受影響。

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吊放鋼筋籠

鋼筋籠吊放情形

1. 吊放鋼筋籠時，為求平穩，應以三點吊放鋼筋籠為佳。 2. 鋼筋籠之吊放，應使用附有二根吊索或四根吊索之工型鋼或 H型鋼之吊架，並於鋼

筋籠之下端安置拉索，利用人力控制，使鋼筋籠在空中不致產生大幅度之搖動。

3. 吊起鋼筋籠時，應使用吊架由上部及中間處之二點或三點來施吊，並注意不得使鋼筋籠之下部在地面上拖拉。

4. 鋼筋籠吊放作業上最重要的事項是使鋼筋籠與樁孔中心一致，並以自重緩緩且正確垂直的吊入。鋼筋籠應依設計圖銲上規定之間隔器 (護耳)，使鋼筋籠不會觸及樁

孔而造成剝落或崩塌。

5. 鋼筋籠吊放不入時，須拔出勿勉強插入，以避免導致樁孔面剝落、崩塌或使鋼筋籠變形。並查明原因、立即改善。

6. 鋼筋籠吊放至預定深度時，應校核鋼筋籠頂端及中心之高度及位置，並將鋼筋兩側高度調整同高，使其保水平，如鋼筋籠左右傾斜，會使特密管吊放時，增加不必要

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之困難。

7. 鋼筋籠起吊及吊放時，危險性最大，除應將鋼筋籠製作牢實避免鬆脫變形，應採取安全措施並禁止閒雜人等接近可能發生危險之區域內。

現場的特密管

1. 預拌混凝土係經由特密管澆置，長度有 1m、2m、3m 三種，並可依施工需要先組成6m 長之特密管，且整齊放置於預備灌注之樁孔附近，便於吊放及續接。

2. 吊放特密時應利用機具吊起，且向樁孔中心點垂放，並隨時注意避免碰撞及檢查特密管有無破裂漏水等現象。

澆置預拌混凝土及循序拔套管和特密管

特密管澆製混凝土情形

1. 鋼筋籠放置完成，隨即放置特密管，接合處必須密合不滲水，管底離樁底約 20 公分，並依鑽掘孔之深度，配合特密管之長度，每支特密管之長度為 0.5～3 公尺不

等，所有使用特密管長除了最後三支之長度為調整長度外，其餘之管長須均等，不

等長之管不得放入樁內使用，吊裝特密管時，同時檢查不得有破裂漏水等現象。

2. 特密管之直徑為 20～25 公分，管之上端有漏斗，下方置鐵製活門及與管徑同大之橡皮栓塞，當混凝土大量灌入漏斗，迫使活門及橡皮栓塞壓入導管，逼降管內泥漿

水，使其從管底溢出，並使樁孔之水不致流入管內，或將保麗龍碎薄片填入特密管

內 50cm 高以代替橡皮栓塞之作用，漏斗頂端應加 5cm x 5cm 鋼網，以防堵塞。

3. 混凝土澆置時，特密管須埋入混凝土內至少 1.5 公尺並且不得小於一倍樁徑以上，每次提昇導管前，須先行測定混凝土面之高程，確定提取特密管節數，確保混凝土

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品質且不致使管無法拔出。

4. 原則上採用預拌混凝土為宜，混凝土的出車次應加予控制，不得太密集，以免出廠時間與灌注時間相差過久，影響品質。

5. 灌注混凝土時，應經常保持保護管內之水位在地下水位上 1 公尺以上之高度。其沉澱池內之水應關閉堵塞，逐漸上升之泥水應使用幫浦抽出，不得用溢流方式浸流

至整個場地。

6. 混凝土應連續灌注，一次完成，如施工中途因故停留時間稍長，不得已時可將導管上下稍微抽動，但其速度不宜太快、幅度亦不宜太久，避免灌注之混凝土形成冷縮

縫。

7. 要拉上特密管時，需要保持特密管之底端埋沒在混凝土內約 1~1.5m。 8. 保持混凝土不得從漏斗溢出直接灑落到孔內。 9. 澆置混凝土之高程，以附設捲線尺量測，特別要細心的測量，超填高度能成為 +0cm

程度。

10. 每支樁之施工過程，自鑽掘、吊放鋼筋籠至灌注混凝土，必須連續不斷日夜施工，直至完成為止，中途不得停止。若於吊放鋼筋完成後，因故無法繼續作業，則於混

凝土澆置前再行檢測孔底污泥量，務求污泥量少於前述規定方可繼續施工。

11. 澆灌混凝土完成後，即可拆除機械，拔起套管，所有基樁完工後，要將現場清理乾淨。

許可差

樁體頂面：-0.0m

樁體底面：+0.5m ，-0.0m

樁孔：垂直度：1/200

直 徑：-0，+5cm

中心線：±7.5cm

鋼筋籠吊放：

垂直向：±5cm

最小覆蓋厚度：7.5cm

排樁完成

1. 排樁經定位，挖掘程序至灌注混凝土後基樁即告完成。 2. 將機具移至下一預定施工之樁位。

﹝排樁檢測﹞

超音波完整性試驗及超音波孔壁檢測

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(1)一般場鑄基樁由於混凝土材料不佳或施工不良極易發生： a. 混凝土內是否含有土壤、朋脫土、雜質等。 b. 混凝土內是否含有蜂窩。 c. 混凝土品質強度不均勻。 d. 大型裂縫或孔隙。 e. 澆置之深度不足。 f. 材料分離。 g. 弱質混凝土等之問題。

因此，為確保基樁品質，基樁之完整性應由具專業知識之工程顧問公司檢測及分析研判。

(2)鑽掘孔垂直精度之確認方法目前多是採用超音波的側壁測定器。

【四】問題討論

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1. 如果工程所需要的鋼筋籠太長該怎麼辦？ 工地的作法，是把先將一段鋼筋籠放入之前挖掘好的洞內，並且於該鋼筋籠最

末端的地方插入一根鋼棒，讓鋼筋籠整個懸掛在洞口中，再用吊車把另一段鋼筋籠

吊起來，接下來就是將兩段鋼筋籠焊接起來，等到焊接好後，再微微吊起整串的鋼

筋籠，把之前插入的鋼棒抽出來，就可以繼續把整串鋼筋籠往下放，如果還是不夠

長，就再重複剛才的作法，直到最後鋼筋籠的長度夠了，這個問題也就解決了。

2. 如果挖掘的時候有地下水湧出的話，要怎麼辦？ 一般可以用抽水機，把湧出的地下水抽掉，不過我們所看的這個工地，告訴我

們，如果湧出的水沒有很多，其實只要用濕式的挖掘機挖掘，並且在挖好後，還沒

坍塌前，馬上就把後續的工作(鋼筋籠的架設、灌水泥)做好就可以了，但也不是每

個地方都可以這樣做，還是要在現場作評估，確定狀況可以才能這樣做。

3. 如果有斷樁該如何處理？ 如果斷樁的情形很嚴重的話，經評估可能會在結構上有致命的影響，就會在該

斷樁後，再加做其它的樁來做補強，不過如果只是一點小斷樁，通常就不會理它，

等到開挖的時候，再看該做什麼加強。

4. 除了工地所使用的二種地盤改良法外，還有什麼其它種類的地盤改良嗎？ 常見的地盤改良法有動態夯實法、擠壓砂樁、礫石樁，深層或淺層震動工法，

爆破工法等，這些方法適合於基地範圍廣大，尚未有建物的工址，大規模施作時，

成本較低，另外還可以利用化學固結來改良，不過所需的成本較高，也可以使用特

殊基礎型式來做改良，例如使用樁基礎。已有建物的工址，無法利用上述方法進行

土壤改良，可以利用壓力將水泥漿灌入可能液化的砂土層，填充疏鬆砂間的孔隙並

加以固結，或是利用灌漿方式進行土壤改良，針對不同的地質條件及施工環境，有

許多不同的施工方法，可經由專業人員判斷，選擇最適宜的方法施作，但此種工法，

施工成本很高。

5. 什麼時候需要地盤改良？ 基礎地盤若是軟弱土壤(例軟粘土,泥炭土,鬆砂土填土等)所構成時，就無法安

全承載其上面建築物結構物、土堤等之載重，如果受交通車輛、機械振動地震等之

動力作用時，也很容易發生剪力破壞、滑動破壤或是過大沈陷等安全問題，這時，

就需要對該區域做地盤改良。

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6. 排樁工法的優點及缺點？ 排樁工法具有下列各項優點:

如果做得好的話，會比功能相近的包墩或是混整土圍繞工法來得耐久且穩定。

如果是做在保護河床不被沖刷時，在基樁施作的部份，迎水面部份可以施作為半

圓形或是流線型的排列，可以降低水流通過時產生的局部沖刷。

排樁工法於砂質河床常採用 PC 基樁、板樁等預鑄構件：因為在砂質河床之基礎主

要的承載力來自砂土之摩擦，而 PC 基樁、板樁等構件的效果較佳，又由工廠生

產其品質有一定的規範，在施作時亦可縮短工期。

對於卵礫石河床的排樁工法，常使用全套管或衝擊式基樁…等：由於 PC 基樁無法

使用於卵礫石河床，故工程單位較常使用全套管或衝擊式基樁，由於此類工法的

施作需要機具以鑽掘或衝擊的方式將鋼管(套管)內的河床料挖出或擊碎，所以施

作的基樁直徑通常比 PC 基樁稍大且為 RC 實心結構，因為如此，此類型的基樁較

耐流石或流木的撞擊磨損，在施作完成後於相當期間內較不須維修。

在施作排樁保護工時，如果有加厚封頂之混凝土版並將鋼筋與基樁、橋基搭接成

為一體構造，可以附加提供橋基側向支撐力：當橋基遭受重型車輛高速行駛所造

成之衝擊力或地震產生之側向力時，混凝土版可將力量傳遞至基樁上以提供橋基

側向支撐力。

排樁工法具有下列數項缺點：

基樁的施作需要大型施工機具而且施作所需空間較大：全套管或衝擊式基樁常須

鑽掘機、撞擊機等大型機具施作，PC 基樁或版樁亦須打樁機之類的機具，但是常

常因為大樑與河床面的淨空不足，使得大型機具無法施作。

相較於功能相近之包墩或混凝土圍繞工法，本工法需要較多的工程經費及工期：

不論是施作全套管基樁、衝擊式基樁、PC 基樁...等，皆需要比包墩或混凝土圍

繞工法還要多的經費與工期。

常因為施作排樁保護工而減少河道的淨通水斷面，導致橋基間的河床刷深：因為

排樁的施作或多或少增加了橋基的阻水面積，導致水流通過時產生加速的現象，

河床因而刷深。

假若排樁保護工之迎水面施作成矩形等鈍體化之形狀，會造成河床的嚴重沖刷及

馬蹄形渦流沖刷：當施作成鈍體化的形狀時，洪流沖擊至保護工時，形成向下竄

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流與向上湧升流，而向下竄流形成馬蹄形渦流，向上湧升流造成水面的湧升，若

施作成較為流線型的情形，可以降低馬蹄型渦流之沖刷；此外，鈍體化之施作方

式在洪流通過時會形成水流往橋基間集中之現象，因為鈍體化之外型除上述第 3

點之影響外，水流在通過時保護工角落時無法順著保護工的邊緣流動反而離開保

護工往橋基間流動，便造成洪流更加集中於橋基間之現象，導致河床更嚴重的沖

刷;另外，除了保護工的迎水面遭受洪流強大的正向力(與水流同方向)外，還有因

為通過排樁保護工而產生的尾流作用，使得保護工遭受週期性的與水流方向垂直

之側向力，此種週期性的側向力常會導致保護工結構體的受損。

若基樁之施作以不同間距之方式圍繞者，在河床持續下降之情況下，橋基仍會裸

露而導致承載力不足之情形發生：因為未將橋基緊密包圍，使得河床料會因 此而

流失，相較於緊密包圍之情況下，雖然無法做到排樁包圍的河床料 100%不流失，

但是相較起來內部包圍的河床料仍可提供基礎支撐力。

PC 基樁對於流木撞擊的抵抗能力比全套管、衝擊式基樁者差：因為 PC 基樁大多

為中空之構造，相對於全套管或衝擊式基樁而言，抵抗撞擊之能力較弱，另外，

若基樁為緊密包圍之情形，因為排樁內部包有部份河床料，在遭受流木撞擊時能

提供部份支撐力，比以不同間距施作之排樁佳。