湖山水庫工程計畫取出水工程基本設計報告 · 2017. 7. 24. · 湖山水庫位於雲林縣斗六市東南方約十公里處，水庫集水面積約6.5 平方公里，由於本身水源有限，故於清水溪流域建置桶頭攔河堰引水以為挹注。湖山水

湖山水庫工程計畫

取出水工程基本設計報告

主辦機關：經濟部水利署中區水資源局執行單位：中興工程顧問股份有限公司

經濟部

I 5619c0 取出水工基設 r3.doc

經濟部水利署中區水資源局

湖山水庫工程計畫－取出水工程基本設計報告

目錄頁次

圖目錄 Ⅲ

表目錄 Ⅳ

主要數據摘要 Ⅴ

第一章前言 1- 1

第二章地形與地質

2.1 地形 .................................................................................................... 2- 1

2.2 地質 .................................................................................................... 2- 2

第三章構造物基本設計

3.1 過去相關內容 ................................................................................... 3- 1

3.2 設計條件............................................................................................ 3- 2

3.3 工程佈置............................................................................................ 3- 4

3.4 水理分析............................................................................................ 3- 6

3.5 進口結構物 ...................................................................................... 3-17

3.6 輸水路 ............................................................................................... 3-29

3.7 出口結構物 ...................................................................................... 3-37

第四章閘門與機電工程

4.1 設計概要............................................................................................ 4- 1

4.2 閘門及閥設計條件 ........................................................................... 4- 3

4.3 輸水路鋼襯設計佈置 ....................................................................... 4- 6

4.4 設計載重............................................................................................ 4- 7

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4.5 容許應力............................................................................................ 4- 8

4.6 電氣控制設備 .................................................................................. 4-10

第五章導水隧道封堵

5.1 設計目的............................................................................................ 5- 1

5.2 設計條件............................................................................................ 5- 1

第六章水土保持計畫

6.1 開挖整地............................................................................................ 6- 1

6.2 永久性水土保持設施 ....................................................................... 6- 2

6.3 開發期間之防災措施 ....................................................................... 6- 4

6.4 道路水土保持 ................................................................................... 6- 6

第七章工程費與期程概估

7.1 工程費概估 ....................................................................................... 7- 1

7.2 工程招標方式 ................................................................................... 7- 2

第八章施工計畫

8.1 施工環境............................................................................................ 8- 1

8.2 工程材料............................................................................................ 8- 1

8.3 施工佈置............................................................................................ 8- 2

8.4 工程施工(施工方法與設備) ............................................................. 8- 3

8.5 施工進度............................................................................................ 8- 5

8.6 施工機械............................................................................................ 8- 7

8.7 施工環境之維護 ............................................................................... 8- 7

8.8 施工管理............................................................................................ 8- 9

附錄Ａ設計計算書

附錄Ｂ審查意見及辦理情形

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圖 2.1-1 湖山水庫地理位置圖 .............................................................................. 2– 4

圖 2.2-1 取排水設施附近平面地質圖 .................................................................. 2– 5

圖 2.2-2 取排水設施附近剖面地質圖 .................................................................. 2– 6

圖 3.3-1 取出水工平面佈置圖 .............................................................................. 3– 5

圖 3.4-1 湖山水庫水位-庫容關係圖 ..................................................................... 3– 6

圖 3.4-2 流入損失係數之建議值 .......................................................................... 3– 9

圖 3.4-3 彎曲損失係數 ......................................................................................... 3–10

圖 3.4-4 漸縮損失係數 ......................................................................................... 3–11

圖 3.4-5 水庫水位與洩放流量之率定曲線 ......................................................... 3–16

圖 3.5-1 取水塔縱剖面圖 ..................................................................................... 3–18

圖 3.5-2 閘門室縱剖面圖 ..................................................................................... 3–19

圖 3.5-3 取水塔基礎地層剖面圖 ......................................................................... 3–21

圖 3.5-4 取水塔邊坡穩定分析結果 ..................................................................... 3–22

圖 3.5-5 取水塔開挖擋土及承載排樁配置圖 ..................................................... 3–24

圖 3.5-6 取水塔開挖擋土支撐配置圖 ................................................................. 3–24

圖 3.5-7 取水塔斷面受力狀況 ............................................................................. 3–25

圖 3.5-8 取水塔基礎基樁配置圖 ......................................................................... 3–27

圖 3.6-1 輸水路縱剖面及剖平面 ......................................................................... 3–31

圖 3.6-2 輸水路隧道斷面 ..................................................................................... 3–32

圖 3.6-3 岩體分類及隧道開挖支撐表 ................................................................. 3–33

圖 3.6-4 隧道標準支撐斷面 ................................................................................. 3–34

圖 3.6-5 隧道特殊困難地質處理斷面 ................................................................. 3–35

圖 3.6-6 數值分析流程 ......................................................................................... 3–36

圖 3.7-1 閘閥室 ..................................................................................................... 3–38

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圖 3.7-2 洩水道 ..................................................................................................... 3–41

圖 5.2-1 湖南壩導水隧道封堵段平面及縱面圖 .................................................. 5– 2

圖 5.2-2 湖山壩導水隧道封堵段平面及縱面圖 .................................................. 5– 3

圖 5.2-3 封堵段平面及剖面圖 .............................................................................. 5– 4

圖 7.2-1 水利署核定函影本 ................................................................................. 7–10

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表 3.4-1 水庫水位與庫容對照表 .......................................................................... 3- 7

表 3.4-2 湖山水庫聯合運用壩址之歷年旬平均逕流量表 .................................. 3- 7

表 3.4-3 緊急排水道各部之水頭損失係數表 ..................................................... 3-13

表 3.4-4 水庫水位與洩放流量對照表 ................................................................. 3-15

表 3.5-1 基礎安定分析項目及安全係數要求 ..................................................... 3-20

表 3.5-2 岩體強度 RocLab 分析結果 .................................................................. 3-21

表 3.5-3 取水塔基礎邊坡穩定分析結果 ............................................................. 3-22

表 7.1-1 工程經費估算總表 .................................................................................. 7- 3

表 7.1-2 工程經費估算詳細表 .............................................................................. 7- 4

表 7.1-3 分季經費需求表 ...................................................................................... 7- 8

表 7.2-1 決標方式比較表 ...................................................................................... 7- 9

表 8.2-1 主要工程材料數量表 .............................................................................. 8- 2

表 8.5-1 預定進度表 .............................................................................................. 8- 6

表 8.6-1 取出水工程主要施工機械 ...................................................................... 8- 7

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主要數據摘要

(一)土建部分

(1)斜依式取水塔垂直坡面高度： 11.35m 寬度： 7.20m 坡度： 30° 基礎高程： EL.156.50m 分層取水高程： EL.165m及EL.180 m 操作平台長度：約29.60m 操作平台寬度： 7.20m 操作平台高程： EL.217.50m 維修平台淨寬： 5.20m 維修平台淨高： 4.00m 維修平台高程： EL.212.50m

(2)輸水路隧道段長度：約540.43m 內徑2.50m：約532.56m 漸變段： 3.00m 內徑2.40m：約4.86m 暗渠段(內徑2.40m)長度： 8.00m

(3)閘閥室長度： 20.80m 寬度： 13.70m 屋頂高程： EL.165.50m 地坪高程： EL.157.00m 基礎高程： EL.148.80m 管線中心線高程： EL.152.65m

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(4)洩水道長度：約37m 淨寬： 6.0m 河道放水道消能池：長度： 15.00m 淨寬： 2.00m 池底高程： EL.150.35m 尾檻高程： EL.152.55m

(5)導水隧道封堵長度： 36.0m

(二)機電部分設備項目設備尺寸數量控制設備

一、進口結構物

1.攔污柵柵孔 3.7m 寬 x 108m 斜高 1

柵體 3.7m 寬 x 96m 斜高 1

2.阻泥板門孔 3.7m 寬 x 108m 斜高 1

3.上層阻水閘門門孔 2.5m 寬 x 3.4m 高 1 鋼索捲揚式吊門機一組

4.擋水閘門門孔 2.5m 寬 x 4.446m 高 1 鋼索捲揚式吊門機一組

二、輸水路

1.輸水路鋼襯 2.5 2.4-578.694m 長 1

2.緊急排水道 2.4 2.0 - 14.611m 長 1

3.河道放水道 0.8 0.6 - 12.257m 長 1

4.公共給水放水道 2.4 - 15.7m 長 1

三、出口結構物

1.操作閘門門孔 2.0m 寬 x 2.0m 高 1 油壓式吊門機一組

2.防護閘門門孔 2.0m 寬 x 2.0m 高 1 油壓式吊門機一組

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3.噴流閘門 0.6 1 電動螺桿式吊門機一組

4.環滑閘門 0.6 1 電動螺桿式吊門機一組

5.蝶閥 2.4 1 電動驅動機一組

四、緊急柴油發電機 200Kw 1

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第一章前言

湖山水庫位於雲林縣斗六市東南方約十公里處，水庫集水面積約 6.5 平方公里，由於本身水源有限，故於清水溪流域建置桶頭攔河堰引水以為挹注。湖山水庫工程完成之後，除了可以配合集集攔河堰聯合運用之外，更可以提供優質可靠的地表水源，以應公共給水與工業用水之需，達到促進區域產業與經濟發展之目的。

經濟部水利署中區水資源局（以下簡稱中水局）為期使本計畫能順利推展如期完工，將大壩工程之細部規劃以及溢洪道、取出水工、施工導水路、集水區聯外道路、水庫周邊等工程之基本設計、細部設計及施工諮詢等業務委託專業技術顧問機構辦理，爰研擬「湖山水庫工程計畫—湖山水庫壩區工程施工調查規劃與設計」委託技術服務說明書，並於民國 91 年 4 月 16 日刊登委託服務公告，中興工程顧問股份有限公司（以下簡稱中興公司）遂依據委託公告提出服務建議書，經民國 91 年 5 月 29 日評選結果，中興公司獲選承辦本計畫，並於民國 91 年 7月 1 日完成簽約。

取出水工程（以下簡稱本工程）為該計畫主要工程項目之一，其功能係於大壩完工蓄水後，用以緊急放水、供給公共給水及下游河道用水的重要設施，取水設施以能符合結構穩定、易於管理維護操作及經濟性考量為原則。本工程工作執行分為可行性規劃檢討階段、基本設計階段、細部設計階段及施工諮詢階段，本工程設計工作自 91 年 7 月展開後，已分別於 91 年 10 月完成可行性規劃檢討報告，92 年 4 月完成設計原則，而本基本設計階段工作係依可行性規劃檢討階段所提取出水工程型式及佈置方案，將工程各項措施作具體之安排及必要之修正，作為細部設計、施工計畫、工程預算編列之依據。

取出水工程之工程內容包含：

一、取水工程：含分段取水之斜依式取水塔、邊坡處理。

二、輸水路工程：含輸水隧道、輸水暗渠、導水隧道封堵。


三、出水工程：含閘閥室、緊急排水道、公共給水放水道及河道放水道等三處制水設備。

四、機電設備工程：含攔污柵、阻泥板槽框、閘門、吊門機、蝶閥、電氣控制設備、管理中心之電腦自動控制遙控設備及電源設備等。

五、配合上述工程必要之附屬工程。


第二章地形與地質

2.1 地形

湖山水庫預定壩址位於斗六市東南方約 9 公里之斗六丘陵(圖 2.1-1)。斗六丘陵為濁水溪與八掌溪間之丘陵地帶（不含濁水溪支流清水溪以東之竹山丘陵），大致呈南—北走向，北端為刀尖形之觸口山脈，南北長約 14 公里，東西寬約 4至 5 公里，分水嶺偏東，全區為 500 公尺以下之低平丘陵。本丘陵以頭嵙山層之礫岩與軟弱砂、頁岩層所構成，為一背斜山嶺，礫岩層分佈於丘陵北部與東部，呈標準之惡地地形。丘陵上之河谷均呈順向谷，東坡上之溪流流入清水溪，西坡上之溪流則向西流出嘉南平原。斗六丘陵西坡之主要順向谷有湖山寮坑、檨仔坑、黃德坑、圳頭坑…等，此等溪谷下游出丘陵處之沖積扇甚發達，彼此相互重疊，呈南北向之並列合成沖積扇，北起九芎林南至嘉義市東方，總長約 35 公里，稱為斗六合成沖積扇。

湖山水庫庫區位於前述斗六丘陵西坡之順向谷—檨仔坑上游，僅集水區聯外道路隧道東洞口附近屬斗六丘陵東坡，兩者間之分水嶺標高約 300 公尺，分水嶺東側較陡，西側較緩，至壩址附近溪床標高約 140 至 150 公尺，而丘陵西緣與沖積層交界處附近標高僅約 100 公尺。水庫壩體包括湖山主壩、湖山副壩及湖南壩等三部份，分別位於北港溪支流梅林溪上游之北勢坑溪支流土地公坑溪、中坑溪及南勢坑溪主流上。梅林溪及其支流為斗六丘陵西坡之順向河流，受地質構造影響，水系大致呈格子狀，溪流兩側台地地形普遍，大致可分為標高 145 公尺及 155公尺二階，谷地下游出丘陵處沖積扇甚為發達。

取出水工位於湖山副壩左壩座及湖南壩右壩座間山脊，山脊呈西北—東南走向，受岩層層面影響，山脊西南坡面為逆向坡，坡面陡峭；東北坡面呈順向坡地形，坡面較平緩。


本計畫區之地形測量於民國 85 年進行「湖山、湖南水庫計畫工程可行性規劃」時，曾經根據前水利局提供之 82 及 83 年度測繪原圖，予以數位化做成數值化地形圖，並據以作為可行性規劃基本圖。但由於歷時已久且 921 地震後多處地形業已發生變化，故於本計畫開始前，中水局即已再重新進行測量，相關測量報告請詳見第 1.2 節以往規劃成果之「湖山水庫取出水工工程已有之相關研究成果報告表」。


2.2 地質

計畫區出露地層為年輕之頭嵙山層，就純地質觀點而言，應屬膠結鬆散之軟岩，但由於此類地質材料乾燥時自立性雖好，但抗風化能力差，遇水後極易軟化、崩解，強度甚低。

可行性規劃階段原規劃之取出水工位於湖南壩上游南勢坑溪右岸邊坡，其岩性雖與結構物定案位置相同，但屬淺覆蓋之逆向坡，純就地質觀點而言，原規劃位置地質條件顯然較目前布置之斜交坡為佳。在規劃設計檢討階段，中興公司考量整體工程布置後認為，原規劃位置地質條件雖然較好，但過於接近溢洪道喇叭口，對溢洪道水理不利，故將取水塔位置及方向予以調整，調整後取水塔開挖坡面與地層走向斜交，致使施工階段可能局部有小範圍岩塊滑落之虞，但不致造成大規模之順向滑動。

依據本階段地質調查結果，取水塔預定位置附近地層以砂岩及砂泥互層為主，少部分為泥岩，取水隧道沿線穿越地層則大致與湖南壩導水隧道相同。由於取水塔所在坡面植生覆蓋茂密，並無露頭出露，但由山脊兩側坡腳露頭量測結果，層面走向為北偏西 20～38 度，向北傾斜 28 度。兩組主要節理分別為走向節理 J1：N36°W/68°S 及傾向節理 J2：N60°E/90°。鑽探結果顯示，取水塔預定位置附近覆蓋厚度約 0.7 至 1.5 公尺，常時地下水位約在地表下 15.5 公尺左右。本區砂岩膠結疏鬆，以中至細粒砂岩為主，含泥質，局部夾數公分至數十公分厚之泥岩或砂泥薄互層，砂岩有時為中粒鬆散砂岩，局部夾貝殼碎屑或泥塊。泥岩有時為砂質泥岩，常夾十至數十公分厚之中至細粒泥質砂岩或粉砂岩。受岩心含水量影響，本區岩心強度變化甚大，由岩石力學試驗結果顯示，砂岩單壓強度約 11.1～64.3kg/cm2，泥岩單壓強度約 6.9～49.7kg/cm2，砂泥互岩單壓強度約 3.6～37.4kg/cm2。由本階段岩心試驗結果顯示，計畫區岩心多屬低耐久性或非常低耐久性；在岩心針孔擴散試驗中，除少數一、兩組岩心為非擴散性或高擴散性外，其餘岩心幾乎均為中度擴散性；而膨脹試驗結果顯示，砂岩岩心膨脹應變甚低，泥岩岩心膨脹應變則可達 26﹪ 以上。


取水隧道全長約 560 公尺，在 sta.0+220 附近覆蓋最厚，可達 80 公尺。隧道沿線穿越地層以泥岩及砂岩為主，其中泥岩大致分佈在 sta.0+075 至 sta.0+432 間，其餘兩側均以砂岩為主。本區地層走向與隧道線小角度斜交，受隧道線轉彎影響，在 sta.0+261 以前隧道沿線地層向上游側傾斜；sta.0+261 以後隧道沿線地層向下游側傾斜，致使隧道出口段呈現順向坡，由於出口段地層以砂岩及砂泥互層為主，洞口段開挖應避免截斷坡腳危及上方坡面安定。由鑽孔地下水位研判，隧道全段均位於地下水位以下，水頭高約 20 至 25 公尺，至 sta.0+400 以後地下水位始隨地形逐漸降低，到達靜水池附近地下水位約在地表附近。由於泥岩段地層透水性不佳，研判主要出水點將在 sta.0+000 至 sta.0+075 及 sta.0+432 至 sta.0+560間之砂岩段，尤以 sta.0+000 至 sta.0+075 間之高地下水位段可能性最大。由於計畫區地層鬆軟，且具低耐久性及擴散性，地下水可能將地層中之細料帶出，造成局部空洞，危及隧道施工安全。在施工階段如遭遇局部大量出水時，應先行止水，避免地盤淘蝕。開挖面及已開挖段沿線滲出之地下水亦應採用接管抽排方式，避免地下水在隧道底面漫流，造成隧道底部泡水軟化，影響重機具運作。本階段在湖南壩左、右岸鑽孔均曾發現可燃性氣體逸出，雖然可行性規劃階段在湖南壩右壩座橫坑探查報告中並無相關記錄，但因取水隧道下游側接近內林背斜，瓦斯突出之可能性較大，隧道開挖時仍應隨時監控隧道內有害氣體濃度。取出水工預定位置附近平面地質如圖 2.2-1，剖面地質如圖 2.2-2。

2 – 5

圖 2.1-1 湖山水庫地理位置圖

2 – 6 5619c2 取出水工基設r3.doc

圖 2.2-1 取排水設施附近平面地質圖

2 – 7 5619c2 取出水工基設r3.doc

圖 2.2-2 取排水設施附近剖面地質圖


第三章構造物基本設計

3.1 過去相關內容

取出水工可行性規劃階段之主要工程數據： ‧ 取水塔型式 1(V)：2(H)斜依式取水塔 ‧ 分段取水 EL165，EL180 公尺分二段 ‧ 設計取水量 10.0 秒立方公尺 ‧ 緊急洩水能力 38.4 秒立方公尺 ‧ 河道放水量 1.0 秒立方公尺 ‧ 公共給水放水量 9.0 秒立方公尺 ‧ 取放水路由施工導水路封堵後留用

工程佈置： ‧ 取水工程：入口段以 1(V)：2(H)之斜依式取水塔倚附於湖南壩右墩座上游

山嶺坡面上，採分二段取水之方式，進水口底緣分別位於標高 165 與 180公尺，取水口之前設置攔污柵，後設 2.30×1.50 公尺閘門，設計取水量為10 秒立方公尺。

‧ 輸水路工程：取出水工之輸水路擬於枯水期由湖南壩導水隧道改建，改建工作僅包括上游端之封堵及與取水塔之接管及位於下游端與出水結構之銜接，輸水路內徑為 4.10 公尺。

‧ 出水工程：出水工於閘閥室處分設緊急排水道、公共給水放水口及河道放水道三處制水設備，可依其需要施行緊急排洪或提供公共給水及河川基流量。其中緊急放水量為 38.4 秒立方公尺，以一垂直滑動式高壓閘門 1.5 公尺寬×1.5 公尺高控制，自滿水位洩放至 EL196.1 公尺需 10 天。公共給水道設計流量為 9.0 秒立方公尺，以一直徑 1.0 公尺之蝴蝶閥控制。河道放水道之設計流量為 1.0 秒立方公尺，以一直徑 0.8 公尺之雙翼型蝴蝶閥控制。


於可行性規劃檢討階段考量溢洪道工程之溢流堰流況等因素，調整斜依式取水塔座落於湖山副壩與湖南壩間山脊上游之開挖聯通工程坡面上，並為確保水庫安全將緊急放水標準改為「七天下降水庫三分之一水深、十天下降水庫二分之一水深」。其後又因配合水源調度運用之考量，取出水工公共給水能力以 12.27 秒立方公尺設計。


3.2 設計條件

一、水位條件 ‧ 水庫滿水位 211.50 m ‧ 設計洪水位 213.40 m

二、設計流量 ‧ 緊急排水道：滿足「七天下降水庫三分之一水深，十天下降水庫二分之一

水深」之原則 ‧ 公共給水道：12.27 cms ‧ 河道放水道： 1.00 cms

三、曼寧糙度係數（n 值） ‧ 混凝土 n = 0.014 ‧ 鋼襯砌 n = 0.012

四、荷重條件

(一) 地震係數

依湖山水庫壩區工程施工調查規劃設計 – 設計地震控制斷層研選及大壩耐震對策檢討報告之建議，取出水工程於不同設計地震基準之地震係數值如下表：

湖山水庫取出水工結構物之地震係數值

設計地震基準地震係數


水平向垂直向 MCE 0.24 0.16 DBE 0.21 0.14 OBE 0.18 0.12

(二) 荷重情況

1.斜依式取水塔： ‧ 正常荷重情況

UL1：呆荷重+土壓力+15m 不平衡水頭 ‧ 異常荷重情況

UNL1：呆荷重+土壓力+8m 不平衡水頭+地震力(OBE) ‧ 極端荷重情況

EXTL1：呆荷重+土壓力+8m 不平衡水頭 +地震力(MCE)

2.閘閥室： ‧ 正常荷重情況

UL1：呆荷重+活荷重+水庫水位在 211.50m 閘門關閉之靜水壓+土壓力+地下水壓力

‧ 異常荷重情況 UNL1：UL1+地震力(OBE)

‧ 極端荷重情況 EXTL1：UL1+地震力(MCE)

五、安全係數

荷重別基礎承受壓力範圍

壓應力基礎面抗剪滑

抗滑抗翻抗浮土壤或礫石基礎岩盤基礎

正常荷重 100% 至少 75% 4.0 4.0 1.5 1.5 1.3


異常荷重至少 75% 至少 50% 2.7 2.7 1.2 1.2 1.1

極端荷重至少 50% — 1.3 1.3 1.0 1.0 1.0

3.3 工程佈置

取出水工係於大壩完工蓄水後，用以緊急放水、供給公共給水及下游河道用水的重要設施；取出水設施以能符合結構穩定、易於管理維護操作及經濟性考量為原則。取出水工程主要有進口結構物、輸水路及出口結構物等，工程佈置詳圖3.3-1，其佈置原則如下：

1. 進水口流況力求穩定。 2. 輸水路之長度力求最短。 3. 地質情況力求良好。

於可行性規劃階段曾考慮斜依式與直立式取水塔二種方案，其方案比較係由經濟性、操作方便性及抗震特性等三方面著眼，由於二種方案在技術上都屬可行，然基於斜依式取水塔在台灣已有相當經驗，建議採用斜依式結構。其後於可行性規劃檢討階段，考量斜依式結構物重量分散於坡面及底部基礎，直立式塔體重量則集中由底部基礎承載，基礎承載力之要求大於斜依式甚多，另由於本工址岩盤強度低，將來庫水浸泡之下又將使淺層岩盤承載力降低，直立式取水塔基礎之重要性及困難度必大幅超過斜依式，以目前條件來看，直立式取水塔需採用基樁來承載，為應付龐大之結構物重量，將需設計極大規模尺寸之基樁。經參考深式進水口各種型式適用條件之相關文獻資料，塔式進水口於地震劇烈區不宜採用，因此乃擬定取水工採用斜依式取水塔方案設計。斜依式取水塔需開挖邊坡以設置結構物，因此需要大規模開挖，本工程開挖以擋土排樁擋土，可克服開挖坡面安定問題，擋土排樁並與取水塔結構體共構以期發揮整體工程運用之最大效益。


由於湖山、湖南水壩開發方式為兩水壩同時開發，採共用同一取出水工，須藉由開挖湖山主壩上游山脊(THR1)、湖山主、副壩間山脊(THR2)、湖山副壩與湖南壩間之山脊(THR3)以及湖南壩上游山脊(THR4)借土區並配合施工導水明渠施設達成水壩間之水源連通性。兩水壩間山脊開挖後，不僅可得較大之庫容、增加水庫供水能力，開挖料並可選用為壩體填方料及部分壩工附屬構造物料源。另由於本計畫集水面積僅為 6.58 平方公里，枯水期流量甚微，輸水路利用湖南壩導水隧道改建，對於工程經費節省、施工人力調配及工期減縮均有所助益。因此配合上述考量及地質、地形、水理等因素，本斜依式取水塔經研選後座落於湖山副壩與湖南壩間山脊上游開挖聯通工程坡面上。

輸水路於出口閘閥室分歧為緊急排水道、河道放水道與公共給水放水道，緊急排水道及河道放水道之水量經由洩水道排放至溢洪道工程之靜水池內，而公共給水放水道則預留接水點供接管用，並作為本工程範疇分界。


圖 3.3-1 取出水工平面佈置圖


3.4 水理分析

取出水工於基本設計中，取水塔為斜依式，其輸水路主要由管徑 2.5m 及 2.4m之圓形鋼襯斷面組成，於閘閥室內再分為緊急排水道、公共給水放水道與河道放水道等三條水路。其中緊急排水道之出口斷面為 2.0m x 2.0m 之方形鋼襯斷面，公共給水放水道之出口斷面為管徑 2.4m 之圓形鋼襯斷面，河道放水道之出口斷面為管徑 600mm 之鋼管。

本章水理分析之重點在使本計畫之緊急排水道能滿足「七天下降三分之一水深，十天下降二分之一水深」之標準。水庫蓄水後之最高水位為 211.5m，大壩上游面壩基處之庫底完成面最低高程為 150.0m，故水深取為 61.5m。

3.4.1 水庫水位與庫容

依據大壩工程細部規劃相關設施，考量借土區取土後之庫容，繪製水庫水位-庫容關係圖如圖 3.4-1 所示，由於大壩工程尚未進行細部設計，該庫容並非為最後水庫完成後之庫容。依本計畫洩降標準整理洩降不同水深時之水庫容量如表

3.4-1。

150

160

170

180

190

200

210

220

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

庫容 [ x 10000 立水庫水位

水庫水位標高︵公資料來源：


圖 3.4-1 湖山水庫水位-庫容關係圖

表 3.4-1 水庫水位與庫容對照表

洩降水深水庫水位高程水庫容量(萬立方公尺)

滿水位 211.5 5675.58

洩降三分之一水深 191.0 2179.70

洩降二分之一水深 180.75 1008.02

3.4.2 水庫壩址區域之入流量

本計畫將水文資料更新至民國 91 年，摘錄氣象水文之資料彙整成湖山水庫聯合運用壩址之歷年旬平均逕流量表，如表 3.4-2 所示，其流入壩址區域之年最大旬平均逕流量為 94.9 萬噸，相當於 1.098 cms。

表 3.4-2 湖山水庫聯合運用壩址之歷年旬平均逕流量表

單位：萬噸

旬別

月別年計

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

湖山水庫

上 12.6 11.0 11.7 13.7 14.4 66.5 43.6 94.9 63.2 21.7 16.4 15.7

1098.8中 11.9 13.4 11.9 16.9 18.4 49.8 49.7 77.5 56.9 18.5 15.8 14.2

下 12.6 10.1 14.2 14.6 34.1 40.5 77.2 74.4 30.9 18.6 16.1 15.2

年最大旬平均逕流量＝94.9 萬噸＝1.098 cms


3.4.3 損失水頭之基本計算式

水路中各水頭損失之計算，可應用水力學上之理論公式或實驗式計算求得。茲將損失水頭之基本計算式敘述如后：

(1) 管路摩擦損失

於本計畫使用之管路摩擦損失水頭是由 Darcy-Weisbach 公式計算。

圓形斷面： g

VD

Lnh f 25.124 2

3/4

2

(m)

一般斷面： g

VR

Lgnh f 22 2

3/4

2

(m)

式中：

:fh 摩擦損失水頭(m) :L 管路長度(m)

:D 管路直徑 (m) :R 管路水力半徑(m)

:V 平均流速(m/s) :n 粗糙係數

(2)取水口流入損失水頭

gVfh ee 2

22 (m)，式中： :2V 流入後流速(m/s)

:ef 流入損失係數，圖 3.4-2 為 Design of small dam 之建議值，其中鐘形入口之流入損失係數大致介於 0.08~1.16 之間。本計畫取出水工之取水口形式大致可視為鐘形入口之一種，因為並無相似之入口形式足以利用，為保守計，採 1.37 計算。


資料來源: 取自 Design of small dam

圖 3.4-2 流入損失係數之建議值


(3)管路入口損失水頭

gVfh ee 2

22 (m)， :ef 流入損失係數，採 Weisbach 之實驗值 0.5 計。

(4)彎曲損失水頭

gVffh bbb 2

22

21 (m)，式中：

:1bf 依管徑 D 及彎曲曲率半徑之比而定之水頭損失係數，

:2bf 任意彎曲中心角時之水頭損失與中心角為 o90 時水頭損失之比。

Weisbach 實驗式 obDf 90)(1632.0131.0 5.31

Fuller 實驗式 oobf 900)90( 5.02

而 Anderson 及 Straub 曾以實驗結果提出修正，如圖 3.4-3 中之實線所示。本計畫採 Anderson 及 Straub 之調整值計算。

資料來源：取自﹁資料來源：取自

﹁實用水利工程學﹂


圖 3.4-3 彎曲損失係數


(5)漸縮損失水頭

gVfh gcgc 2

22 (m)，式中： :gcf 漸縮斷面水頭損失係數

圖 3.4-4 漸縮損失係數

(6)屈折損失水頭

於閘閥室內分為緊急排水道、公共給水放水道與河道放水道等三條水路。而於緊急洩洪時，公共給水放水道與河道放水道等二條水路必是關閉的，故為求保守計算水頭損失，此轉折處以屈折損失視之。

gV

fh bebe 2

22 (m)，式中： :bef 屈折水頭損失係數

Weisbach 實驗式 obef 50,2sin05.2

2sin946.0 42

資料來源：取自﹁實用水利工程學﹂


(7)攔污柵損失水頭

gV

fh te 2

22 (m)，式中： :tf 攔污柵水頭損失係數

2)(45.045.1g

n

g

nt a

aaa

f

:na 攔污柵進口之淨面積 :ga 攔污柵進口之總面積

一般於水庫緊急洩洪時，漂流木或垃圾必會堵住攔污柵之通水面積，故以最

大損失時之面積比 5.0g

n

aa 計算。

(8)其他損失

gVfh oo 2

22 (m)，式中： :of 其他水頭損失係數

由於損失係數大多藉由理論或試驗而來，於實際情況上，可能會有些許微小誤差，故將此部分之損失係數，採 0.5 計。

綜上所述，按本計畫緊急排水道基本設計之佈置，計算各部之水頭損失係數，得到總水頭損失係數 KL=4.0246，如表 3.4-3 所示。

3 - 17

表 3.4-3 緊急排水道各部之水頭損失係數表第一段管徑（圓鋼管）D1 2.5 m n= 0.012長度 L1 261.782 m第二段管徑（圓鋼管）D2 2.5 m長度 L2 276.142 m第三段鋼襯管徑 D5 2.4長度 L3 23.462 m開口尺寸長op1＝ 2.5 m

寬op2＝ 3 m緊急排放水口斷面（方形）前之圓管管徑 D3 2 m緊急排放水口斷面（方形）邊長 D4 : 2 m攔污柵進口之尺寸：長＝ 10.2 m

寬＝ 3.7 m

名稱面積(m2) ax (a1/ax)2 損失分類損失係數K 分配的損失係數KL=K x (a1/ax)2(1) 攔污柵長x寬 37.740 0.011 欄污柵損失 0.9750 0.0110(2) 開口 op1*op2*2= 15.000 0.071 孔口損失 1.3700 0.0974(3) 入口 3.1416/4*2.5^2= 4.909 0.664 入口損失 0.5000 0.3320(4) D1 之鋼管(長度L1m) 3.1416 /4 * D1^2= 4.909 0.664 摩擦損失 1.3832 0.9185(5) 第一次轉彎段(R=7.5 ) 3.1416 /4 * D1^2= 4.909 0.664 彎曲損失 0.0563 0.0374(6) D2 之鋼襯圓管(長度L2m) 3.1416 /4 * D2^2= 4.909 0.664 摩擦損失 1.4591 0.9688(7) 第二次轉彎段(R=7.5 ) 3.1416 /4 * D1^2= 4.909 0.664 彎曲損失 0.0563 0.0374(8) 束縮段(D1 > D5) 3.1416 /4 * D1^2= 4.909 0.664 束縮損失 -0.0010 -0.0007

3.1416 /4 * D5^2= 4.524 0.782 束縮損失 0.0010 0.0008(9) D3 之鋼襯圓管(長度L3m) 3.1416 /4 * D5^2= 4.524 0.782 摩擦損失 0.1309 0.1023

(10) 屈折 3.1416 /4 * D5^2= 4.524 0.782 屈折損失 0.2344 0.1832(11) 束縮段 3.1416 /4 * D2^2= 4.909 0.664 束縮損失 -0.0010 -0.0007

3.1416 /4 * D3^2= 3.142 1.621 束縮損失 0.0010 0.0016(12) D4 x D4 出口箱涵(長度約7.5m) D4*D4= 4.000 1.000 摩擦損失 0.0036 0.0036(13) 閘門 D4*D4= 4.000 1.000 閘門損失(全開) 0.0000 0.0000(14) 出口段 (面積為a1) D4*D4= 4.000 1.000 出口損失 1.0000 1.0000(15) 其他 3.1416 /4 * D2^2= 4.909 0.664 0.5000 0.3320(16) 合計(KL) 4.0246


3.4.4 水庫水位與放流量之關係

(3-1)式為水庫水位與緊急排水道出水口放流量間之關係式。

KLgHTACQ d /2 …(3-1)

其中 HT=RWL-緊急排水道出口端水面高程

RWL=水庫水位

Cd =流量係數=0.95

緊急排水道出口端水面高程=153.45

A=出口斷面積

KL=分配之損失係數

3.4.5 洩放天數之推估

ini

ii

i QQVVD

1 …(3-2)

其中 D =洩放天數

iV =第 i 水位時之庫容(立方公尺)

iQ =洩放至第 i 水位時之洩放流量(cms)

inQ =該水庫區域之最大旬平均入流量(cms)=1.098 cms

經由 3-1 及 3-2 式推算由滿水位洩降三分之一水深約需 7.1 天，洩降二分之一水深約需 10.0 天，恰能符合本計畫洩降要求，惟此洩放天數受庫容影響，故需


於大壩工程細部設計後再行複核。此時水庫水位與放流量之率定曲線如圖 3.4-5，水庫緊急最大放水量為 63.91cms。表 3.4-4 為不同洩降水深時水庫水位與洩放流量之對應值。

表 3.4-4 水庫水位與洩放流量對照表

洩降水深水庫水位高程洩放流量(cms)

滿水位 211.5 63.91

洩降三分之一水深 191.0 51.40

洩降二分之一水深 180.75 43.83

3 - 20

圖 3.4-5 水庫水位與洩放流量之率定曲線

160

170

180

190

200

210

220

30 40 50 60 70

流量 Q(cms)

水庫

水位

EL(

m)

率定曲線

滿水位高程 211.5m

洩降1/3之水位高程 191 m

洩降1/2之水位高程 180.75m

呆水位高程 165.0m

7.1天10.0天


3.5 進口結構物

進口結構物位於湖山副壩與湖南壩間山脊上游之開挖聯通工程坡面上，主要功能為庫水之流入口。進水口採斜依式取水塔型式，考量工址地質條件於基礎平台底部高程 156.50m 處設置防滑基樁，塔體側牆並與施工開挖之擋土排樁共構，以增加穩定度。斜依式取水塔與水平面之夾角採 30°，兩側開挖邊坡由 1V/2H 漸變至 1V/3H，施作預鑄 RC 格梁護坡，格梁內回填卵石，以防止坡面受水庫水位之上下變動長期侵蝕風化而剝落。

3.5.1 取水塔

斜依式取水塔設上、下兩層取水口，底緣分別位於標高 180 與 165 公尺處。為阻擋流木進入，避免控制閘門、輸水鋼管等水工機械之損傷，於取水塔最前端處設置攔污柵；於攔污柵下游設置阻泥鈑槽框，俟水庫逐漸淤積時，放入阻泥鈑以阻隔淤泥；在取水塔隔牆上游面設置一扇阻水閘門，以分別控制取水塔上、下取水孔之開啟與關閉，設計取水量為 13.27 秒立方公尺，其中公共給水量 12.27秒立方公尺，河道放水量 1.00 秒立方公尺；另為能在維護檢修輸水鋼管及其下游之水工機械時阻斷水流，在輸水路鋼管鐘形進口前端設置擋水閘門，並於其下游設通氣管。

取水塔基礎平台頂部高程設於庫底上方 3.5 公尺處，標高 163.50 公尺，基礎版上方為倚靠於開挖坡面之斜塔結構，垂直坡面高度 11.35 公尺、寬度 7.20 公尺，詳圖 3.5-1。斜塔之上部結構為閘門室，吊機操作平台設於標高 217.50 公尺、閘門維修平台設於標高 212.50 公尺，詳圖 3.5-2。

取水塔在常時主要承受塔內外之不平衡水頭壓力、兩側之平衡土壓力以及自身之呆荷重，但在地震下將承受額外之動態土、水壓力與自身慣性力。結構分析採仿靜態方法，按箱型結構物設計；安定分析則將斜塔作用力傳遞至樁基礎分析、設計。


圖 3.5-1 取水塔縱剖面圖


圖 3.5-2 閘門室縱剖面圖


3.5.2 基礎設計

一、概述

取水塔為斜臥於邊坡之條形結構物，位於大壩上游側，未來庫水將淹沒部分邊坡及基礎，取水塔邊坡及基礎亦將處於間斷泡水之情況。由於此處地層為膠結差之軟弱泥岩及砂岩，泡水之後將更使其強度降低，加上須考慮地震之情形，是否處於安定狀態，須進行分析評估。

取水塔永久及施工之安定分析，包括表 3.5-1 所列各項，依據設計報告，需求之安全係數亦列於該表中。

表 3.5-1 基礎安定分析項目及安全係數要求

分析項目常時 OBE 地震 MCE 地震

整體邊坡穩定 1.5 1.1 1.1

承載力 3.0 2.0 1.0

基礎面抗剪滑 4.0 2.7 1.3

抗滑 1.5 1.2 1.0

抗翻倒 1.5 1.2 1.0

註：邊坡穩定根據一般邊坡規定

其中 OBE 地震條件為 Kh＝0.18、Kv＝0.12，MCE 地震條件為 Kh＝0.24、Kv＝0.16。

取水塔基礎地層為砂岩及泥岩(圖 3.5-3)，本報告採用 Hock-Brown 破壞準則，分別分析砂、泥岩體強度參數。使用程式 RocLab 1.004 版，由於取水塔為條狀結構，不同部位基礎地層各為砂岩及泥岩不同層次，而整體穩定、基礎承載及基礎開挖等須考量之影響範圍及工程條件各不相同，因此本報告針對砂岩、泥岩及各種工程條件，分別計算強度參數，以供各項安定分析之用。


此項分析之輸入參數，單壓強度採用岩力試驗結果之平均值，砂岩為 12.9 kg/cm2，泥岩為 20 kg/cm2；GSI(Geological Strength Index)取 60～65；mi 值砂岩取 12、泥岩 7；開挖擾動因素由於本工址屬軟岩，機械開挖對岩體擾動小，取 0.3；依此分析岩體強度參數 Mohr-Coulomb 準則之 C、φ 值，結果如表 3.5-2 所示。

圖 3.5-3 取水塔基礎地層剖面圖

表 3.5-2 岩體強度 RocLab 分析結果

岩體種

類

工程條件單壓強度

(kg/cm2)

GSI mi 擾動

係數

凝聚力 C

(kg/cm2)

摩擦角φ

(°)

應用分析

砂岩 50m 高邊坡 12.9 55 12 0.3 1.08 25.12 邊坡穩定

砂岩一般基礎 12.9 55 12 0.3 0.67 31.17 基礎分析

泥岩 50m 高邊坡 20.0 55 7 0.3 1.07 24.11 邊坡穩定

泥岩一般基礎 20.0 55 7 0.3 0.87 26.68 基礎分析


二、邊坡穩定分析

取水塔基礎邊坡坡度為 30°，本報告使用 Slide 3.01 軟體，分別分析整體邊坡於常時狀況、OBE 地震及 MCE 地震狀況之安定性，地震狀況並同時考量急速洩降情形，分析結果均符合安全係數要求，見表 3.5-3 及圖 3.5-4。因此整體邊坡屬於安定狀態，為保護邊坡坡面對水位昇降產生之表面沖蝕，乃設計以預鑄格粱填卵石護坡工保護。

表 3.5-3 取水塔基礎邊坡穩定分析結果

分析狀況安全係數安全係數要求常時 1.515 1.5 OBE 1.251 1.1 MCE 1.142 1.1

圖 3.5-4(a) 取水塔邊坡穩定分析結果-常時狀況


圖 3.5-4(b) 取水塔邊坡穩定分析結果-OBE 地震狀況

圖 3.5-4(c) 取水塔邊坡穩定分析結果-MCE 地震狀況


三、開挖擋土

取水塔條狀構造為部分埋入岩盤、部分出露於地表以上之設計，其埋入岩盤深度於邊坡上為 8～13m，於底部基礎部分埋入深度最大約達 20m，因此結構體施作過程，須先進行開挖擋土。

取水塔未來將浸泡於水中，結構體外部若有回填材料，其泡水後難以維持一定之強度，加上取水塔底部部份開挖深度高達 20m，若採斜坡開挖不但開挖回填量甚鉅，更有岩層走向不利邊坡穩定的因素，形成與坡面斜交之順向坡，難以維持該大面積臨時開挖邊坡之穩定，故不宜採用斜坡式開挖，應採垂直開挖使結構體直接接觸完整岩體為宜。考量地層性質為強度低之砂泥岩，最適合之擋土工法應為擋土排樁，可採場鑄之鑽掘基樁。擋土排樁之施作，因其位處於邊坡，機具施工較為困難，可配合整體坡面開挖時，於各階段之開挖平台上施作較低高程之基樁，樁頭至平台間採空打施工。

因擋土排樁為永久結構物，除擋土功能之外，若與結構體共構，可增加基礎承載之安全性，使排樁有一舉兩得之功用，因此考量取水塔由排樁承載。經分析排樁承載力後，需要排樁樁徑為 0.8m，樁長 14～28m，樁心距為 0.8m，即每支基樁樁身互相接觸，形成連續之地中壁，排樁配置如圖 3.5-5。


圖 3.5-5 取水塔開挖擋土及承載排樁配置圖

至於支撐之型式，由於開挖深度一般 8～13m，局部 13～20m，需要之支撐力量甚為可觀，工址軟弱岩盤不易提供背拉地錨較大之錨定力，因此可採 H 型鋼內支撐，支撐間距定為 4m，而由於開挖寬度僅 7.2m，將不設中間柱直接對撐，各層支撐垂直間距定為 3m，支撐配置圖如圖 3.5-6 所示。

圖 3.5-6 取水塔開挖擋土支撐配置圖

橫擋

支撐

擋土排樁


四、共構排樁設計

取水塔斷面如圖 3.5-7 所示，需要考量之作用力包括：

W：結構體重力；

Hs：基礎岩盤抗滑力；

Vs：基礎岩盤垂直反力；

Pe：動水壓力；

Iw1h、Iw2h、Iw1v、Iw2v：水之水平及垂直慣性力；

Ish、Isv：結構體水平及垂直慣性力。

圖 3.5-7 取水塔斷面受力狀況

其中由於土壓力作用於兩側壁面有兩相抵消之作用，故不予考慮。基樁承受力量係以取水塔垂直斷面單位長度 m 進行計算，分邊坡部分及底面基礎部分兩種斷面，分析基樁平時及地震時受力大小，並取各種狀況最大受力供基樁設計檢核。

排樁配置及其尺寸分析設計，係檢核平時及地震時之垂直力、拉拔力以及水平力。其中岩盤強度參數考量泡水後強度降低，岩體 C、ψ 值折減為 80%進行計算，由於排樁樁身相連，因此考量樁徑寬度之方形柱狀地中承載壁，考量其 1m寬度之壁面摩擦承載力及底面承載力，再與上述排樁受力比較檢核，平時垂直承載力之安全係數為 3、地震時為 2，抗拉拔安全係數為 6，水平承載力則考量為容許水平位移(平時 1cm、地震時 1.5cm)發生時之排樁受力。

Pe

W

Iw1h

Iw2h

Iw2v

Iw1v

Ish Isv

Pe


分析結果排樁之樁徑採用 0.8m，邊坡部分基礎面以下排樁承載段長度為8m，底部基礎部分則為 10m，若加上取水塔基礎入土深度，則排樁長度為 14m～28m 不等，排樁配置如圖 3.5-5。

五、取水塔基礎基樁設計

地震時取水塔結構若產生向邊坡外部之慣性力，將使基礎產生翻轉及水平滑動，因此基礎底面設置基樁以避免此兩種作用之位移，維持整體結構安全，並使取水隧道與取水塔間不產生相對變位。

取水塔基礎基樁設計考量假設條件如下： 1. 取水塔於地震時之水平慣性力，全部由基礎面之基樁及共構之排樁承受。 2. 基礎面之基樁及排樁承受之垂直載重為取水塔趾部部分之結構體重量及

其慣性力。

由於整體結構水平慣性力甚大，基礎面上承受甚大之力矩，必須由基樁抗拉拔力量承受。岩盤強度參數亦考量泡水後強度降低，岩體 C、ψ 值折減為 80%，平時垂直承載力之安全係數為 3、地震時為 2，抗拉拔安全係數為 6，水平承載力則考量為容許水平位移(平時 1cm、地震時 1.5cm)發生時之基樁受力。

分析結果設置基樁直徑為 1.2m，樁數 16 支，深度 25m，樁心距 4m。另為增加部分抗滑作用，則於邊坡結構物基礎採階梯型之設計，該階梯型基礎岩盤另施作灌漿錨筋加勁，增加抗剪能力，以提供取水塔抵抗下滑之輔助力量，基樁及結構物基礎配置如圖 3.5-8。


(a) 剖面圖

(b) 基礎基樁平面配置圖

(b) 基礎基樁平面配置圖

圖 3.5-8 取水塔基礎基樁配置圖

ψ 1.2m 基樁@4.0m，L=25m

階梯型基礎


3.5.3 山脊削坡

取出水工位置係利用庫區內 THR3 材料區土石料採取後的殘面為設置依據，以獲得有利的流況。根據岩層走向，取水工設置之坡面方向為北偏東 50 度，而在坡度方面，由取水工設計，斜依塔坡度度為 1V:1.732H，但由庫區岩層屬低膠結的軟岩料特性，顯示開挖面坡度應為 1V:3.0H，以使在長期泡水的條件下，可符合安全。按此二條件，取水工斜依塔設於寬度 30 公尺，坡度 1V:2.0H 的開挖坡面上，此開挖坡面與坡度 1V:3.0H 的開挖面間，以水平寬 27.5 公尺的漸變帶作為坡面坡度漸變段。


3.6 輸水路

由於本計畫集水面積小且具有二條導水隧道，因而取出水工之輸水路係於枯水期由湖南壩導水隧道改建，改建工作包括隧道上游端之封堵、與取水塔之接管、隧道下游端與出口結構物之銜接。隧道封堵段配合大壩基礎截水牆位置施作，封堵段至取水塔間之銜接管路採用可行性規劃之φ 2.5m 鋼管襯砌設計，以確保日後檢查維修時，輸水路放空之水密性。由於輸水路平常處於高內水壓力狀態，且壩址又位於強震區域，震後如有裂縫產生漏水，將浪費水資源，故輸水路於封堵段下游部分亦採用鋼管襯砌保護。輸水路之功能係將取用之原水導至出口閘閥室，主要分成輸水隧道及輸水暗渠部分，縱剖面及剖平面詳圖 3.6-1。

3.6.1 輸水隧道

一、隧道斷面

輸水隧道採鋼襯輸水隧道設計，其中 STA 0+005.362~STA 0+261.782 為新建輸水隧道，隧道內徑為 2.5m，為滿足施工之需求隧道開挖斷面高度及寬度均為3.7m 之馬蹄型斷面，另外 STA 0+261.782~STA 0+553.786 則利用湖南導水隧道設置鋼襯輸水路，隧道斷面如圖 3.6-2。

二、設計方法

隧道開挖支撐設計採用類似條件設計法，即根據國內過去類似地質及隧道斷面之設計案例，參考其支撐及施工方法設計，並輔以數值分析方法分析檢核支撐設計的適當性。


三、開挖支撐設計

1.支撐分類

根據補充地質調查結果，輸水路沿線穿越軟弱岩層，岩質疏鬆，膠結甚差，遇水後易軟化、坍陷，隧道沿線岩體分類如設計圖 3.6-3 所示，設計上避免造成支撐型式過於複雜，影響施工進度，因此針對岩體分類種類僅採用兩種標準支撐型式，各類型支撐工係參考其他相似地質隧道，依據經驗配置支撐工的種類、等級及強度，再以數值分析方法檢核是否適當，支撐設計如設計圖 3.6-4 所示，另針對特殊困難地質段，建議處理方法及支撐等級詳見設計圖 3.6-5。

2.數值分析

隧道數值分析流程如圖 3.6-6，本計畫數值分析採用有限元素程式 PHASE 2

進行分析，該程式為 Dr. Evert Hoek 原創，由加拿大多倫多大學土木工程系岩石工程組(Rock Engineering Group)研究發展的程式，其所採用之分析方法為二維塑性之有限元素法(2D plastic finite element method)，可模擬隧道延遲支撐效應與複合支撐材料的支撐行為。隧道開挖支撐輸值分析內容詳見計算書。

3.6.2 輸水暗渠

輸水暗渠內徑 2.40 公尺，為混凝土鋼襯砌結構，樁號由0+545.786~0+553.786，全長僅有 8.00 公尺，詳見圖 3.6-1。由於輸水暗渠位於既有湖南壩導水隧道出口箱涵上，因此必須敲除箱涵頂版後方能施作，輸水暗渠結構物底部則以基礎混凝土回填之。

3 - 36 5619c3 取出水工基設r3.doc


圖 3.6-1 輸水路縱剖面及剖平面

3 - 38

(a)STA 0+005.362~STA 0+261.782 (b)STA 0+261.782~STA 0+553.786

圖 3.6-2 輸水路隧道斷面

3 - 39

圖 3.6-3 岩體分類及隧道開挖支撐表

3 - 40

圖 3.6-4 隧道標準支撐斷面

3 - 41

圖 3.6-5 隧道特殊困難地質處理斷面


圖 3.6-6 數值分析流程

開始

岩體分類及力學參數選定

分析網格及邊界條件建立

支撐系統選定

結果檢核： 1.隧道周圍岩體變形 2.隧道周圍應力狀態 3.支撐系統行為

結束

支撐系統材料參數建立

1.現地勘查

2.資料文獻收集

3.地質鑽探與調查

是否適當？

Yes

No


3.7 出口結構物

取出水工末端之出口結構物主要包括閘閥室及洩水道兩部分，閘閥室功能為控制緊急排水、河道放水之操作與供應原水；洩水道之功能則是將大壩洩降之庫水引入溢洪道靜水池內消能，以及輸送下游河川之基本流量。

3.7.1 閘閥室

閘閥室長 20.80 公尺、寬 13.70 公尺，地坪高程 157.00 公尺，上部結構採梁柱式構架，屋頂高程為 165.50 公尺。閘閥室基礎底版埋設之公共給水管線中心線高程 152.65 公尺，以內徑 2.40 公尺、角度 50°之分歧管分岔出緊急排水道，再於分歧管後之漸變管處分岔出河道放水道，因而閘閥室基礎底版須具備鎮墩之作用。

為了利用溢洪道靜水池作為緊急排水之消能工，閘閥室佈設於湖南壩導水隧道出口箱涵處，其基礎高程採與既有箱涵底版頂部高程同，為 EL.148.80 公尺。

閘閥室平面及剖面詳圖 3.7-1。

3.7.2 洩水道

洩水道長度約 37 公尺、淨寬 6.0 公尺，為緊急排水道及河道放水道之共用渠道，其上游段為雙孔箱涵；中間段為明渠結構；下游段為單孔箱涵。

由於河道放水道為經常性放流，為避免噴流閘門之高速水流造成結構物磨損，於噴流閘門出口設消能池，消能池長 15.0 公尺、淨寬 2.0 公尺，池底高程 150.35公尺，尾檻高程 152.55 公尺。另為使水流充分消能後平順流出，消能池內設置穩流導版。


洩水道平面及剖面詳圖 3.7-2。


圖 3.7-1 閘閥室（1/3）


圖 3.7-1 閘閥室（2/3）


圖 3.7-1 閘閥室（3/3）


圖 3.7-2 洩水道（1/2）


圖 3.7-2 洩水道（2/2）


第四章閘門與機電工程

4.1 設計概要 1. 進水口攔污柵

為阻擋流木或雜物進入輸水路，避免閘門、閥、輸水隧道及抽水機等水工機械之損傷，於取水塔最前端處設置鋼格柵式之攔污柵。進水口攔污柵柵體為銲接不銹鋼結構(TYPE 304L)，曝露於水中或空氣中之柵框構件為銲接不銹鋼結構(TYPE 304L)，埋設於混凝土中之柵框構件採用一般結構鋼。

2. 進水口阻泥板槽框於攔污柵下游，取水塔取水口上游處設置一組阻泥板槽框，俟水庫逐漸淤積時，再放入阻泥板以阻隔淤泥，增加水庫使用壽命。曝露於水中或空氣中之槽框構件為銲接不銹鋼結構(TYPE 304L)，埋設於混凝土中之槽框構件採用一般結構鋼。

3. 取水口阻水閘門及吊門機為能分別控制取水塔上、下取水孔之開啟與關閉，在取水塔隔牆上游面設置一門固定輪閘門。門扉為銲接不銹鋼結構，閘門門框之曝露於水中或空氣中構件為銲接不銹鋼結構(TYPE 304L)，埋設於混凝土中之門框構件採用一般鋼結構，閘門之吊門機採用鼓輪鋼索式。

4. 進水口擋水閘門及吊門機為能在維護檢修輸水路、緊急排水道、公共給水放水道及河道放水道設備時阻斷水流，在輸水路鐘形進口前端設置一門固定輪閘門。門扉為銲接不銹鋼結構，閘門門框之曝露於水中或空氣中構件為銲接不銹鋼結構(TYPE 304L)，埋設於混凝土中之門框構件採用一般鋼結構，閘門之吊門機採用鼓輪鋼索式。

5. 輸水隧道鋼襯及鋼管


為使水庫之水能引接公共給水放水道、緊急排水道及河道放水道，由取水塔進口至閘閥室，設置鐘形鋼襯、輸水隧道鋼管，以及出口段設置公共給水放水道、緊急排水道及河道放水道鋼管等。除河道放水用 600mm　鋼管及其出口鋼襯因管徑小維修不易而採用不銹鋼材質(TYPE 304L)外，其餘鋼管及鋼襯均採用一般結構鋼材質。

6. 緊急排水道操作閘門、防護閘門及吊門機為供水庫緊急排水之用，在緊急排水道出口設置一門垂直滑動式控制閘門（高壓閘門）。且為能在維修下游排水道控制閘門時阻斷水流，或在控制閘門故障時供緊急啟閉之用，在排水道控制閘門上游設置一門垂直滑動式備用閘門（高壓閘門）。閘門門扉及門框採用一般結構鋼材質，吊門機均採用油壓式吊門機。

7. 河道放水道噴流閘門、環滑閘門及吊門機為供下游河道之必要基本放流量，且為控制流量，並考量構造簡單、能作微小開度之放流因素下，河道放道出口採用垂直滑動式噴流閘門（Jet Flow Gate）做為控制閘門。而為能在維修下游放水口控制閘門時，阻斷水流或在控制閘門故障時供緊急啟閉之用，在河道放水鋼管末端控制閘門上游設置一座環滑閘門（Ring Follower Gate）做為備用閘門之用。因管徑小且維修不易，噴流閘門及環滑閘門之門扉及門框建議採用不銹鋼材質(TYPE 304L)，又因設計水頭不大以致提吊力亦不大，建議吊門機均採用電動螺桿式吊門機。

8. 公共給水放水道蝶閥及驅動設備公共給水放水道設置蝶閥，當需要阻斷供應自來水水源，或其下游需檢修或損害時可關閉本閥。驅動設備採用電動驅動器。

9. 電氣及控制設備（1）電氣設備包含水工機械吊門機之所有電氣設備，包括配電、配管、

配線、現場控制箱、照明、設備接地、水位計測控制設備及避雷設備等。

（2）控制設備包含裝設於吊門機或驅動機之控制設備及裝設於操作平台上之防水型現場控制箱。除現場控制箱外，另於大壩管理中心設置電腦自動控制設備，以便遙控各水工機械設備之操作。


10. 電源及緊急柴油發電機（1）正常電力：接至台電電源。（2）緊急電力：於閘閥室內設置緊急柴油引擎發電機。


4.2 閘門及閥設計條件

1. 進水口結構物（1）攔污柵

數量 1 組柵孔寬度 3.7m 柵孔高度 96.0m（斜高）柵體高度 108.0m（斜高）柵條中心間距 0.1m 設計流速 1.5m/sec 柵檻標高 EL.163.50m 設計水頭(上、下游水頭差) 6.00m

（2）阻泥板槽門數 1 門，僅設槽框門孔淨寬 3.7m 底檻標高 EL.163.50m 設計水位標高 EL.180.50m

（3）阻水閘門閘門型式固定輪閘門門數 1 門門孔寬度 2.5m 門孔高度 3.4m 水封型式頂、側、底三面青銅水封設計水位 EL.180.50m 底檻標高 EL.180.00m（上層） EL.165.00m（下層）-設計用吊門機運轉時最高水位 EL.180.50m（開啟）


4m 均佈水頭（關閉）吊門機型式鋼索捲揚式吊門機輪滾動摩擦係數 0.1 輪軸承之摩擦係數(自潤軸承) 0.2 側導輪與門框間之摩擦阻力以閘門重量之 10%計算之閘門操作方式現場及遠方控制

（4）擋水閘門閘門型式固定輪閘門門數 1 門門孔寬度 2.50m 門孔高度 4.446m 水封型式頂、側、底四面橡膠水封設計水位 EL.211.50m 底檻標高 EL.161.76m 吊門機運轉時最高水位 EL.211.50m（開啟），平衡水頭（關閉）吊門機型式鋼索捲揚式吊門機輪滾動摩擦係數 0.1 輪軸承之摩擦係數(滾子軸承) 0.02 側導輪與門框間之摩擦阻力以閘門重量之 10%計算之閘門操作方式現場及遠方控制

2. 出口結構物（1）緊急排水道操作閘門（高壓閘門）

門數 1 門門孔寬度 2.00m 門孔高度 2.00m 水封型式頂、側三面青銅水封底面橡膠水封


設計水頭 76.80m 底檻標高 EL.151.45m 吊門機運轉時最高水位 EL.211.50m 吊門機型式油壓式吊門機閘門操作方式現場及遠方控制

（2）緊急排水道防護閘門（高壓閘門）門數 1 門門孔寬度 2.00m 門孔高度 2.00m 水封型式頂、側三面青銅水封底面橡膠水封設計水頭 76.80m 底檻標高 EL.151.45m 吊門機運轉時最高水位 EL.211.50m（關閉）平衡水頭（開啟）吊門機型式油壓式吊門機閘門操作方式現場及遠方控制

（3）河道放水道環滑閘門門數 1 門開口直徑 0.60m 水封型式不銹鋼或青銅水封設計水頭 76.80m 閘門開孔中心線標高 EL.152.55m 吊門機運轉時最高水位 EL.211.50m（關閉）平衡水頭（開啟）吊門機型式電動（附手動）螺桿式閘門操作方式現場及遠方控制

（4）河道放水道噴流閘門門數 1 門開口直徑 0.60m


水封型式不銹鋼或青銅水封設計水頭 76.80m 閘門開孔中心線標高 EL.152.55m 吊門機運轉時最高水位 EL.211.50m 吊門機型式電動（附手動）螺桿式閘門操作方式現場及遠方控制

（5）公共給水放水道蝶閥數量 1 組內徑 2.40m 水封型式不銹鋼或青銅水封設計水頭 76.80m 設計流量 12.27cms 開孔中心線標高 EL.152.65m 吊門機運轉時最高水位 EL.211.50m 吊門機型式電動（附手動）驅動機閘門操作方式現場及遠方控制


4.3 輸水路鋼襯設計佈置 1. 輸水路鋼襯

（1）隧道進口為鐘形鋼襯，包含一座斷面 2.5m (寬)x 4.446m (高)漸變為2.5m(寬) x 2.5m(高)之 3.74m 長鋼襯管；及一座由斷面 2.5m x 寬 2.5m高漸變為內徑 2.5m之 2.5m 長鋼襯管；以及 600mm不銹鋼通氣管一支。本段鋼襯均埋設於取水塔混凝土結構中。鐘形鋼襯再連接內徑 2.5m之鋼襯管。

（2）輸水路鋼襯管內徑 2.5m，約 533.370m 長，呈 0.001804 坡度下降。再接內徑 2.5m漸變為內徑 2.4m之漸變管 3.0m 長。其後為內徑2.4m之鋼襯管 21.262m 長至分岐管中心。除閘閥室段鋼襯埋設於混凝土結構中，其餘管路均埋設於岩盤中。本段包含二座彎管、一組伸縮接頭及一座分岐管（由內徑 2.4m鋼管分岐為一支 2.4m之分流管，與公共給水放水道鋼管連接；另一支為 2.5mm之分流管，與緊急排水道鋼管連接）。

2. 緊急排水道鋼襯管內徑 2.4m圓管，漸變為 2.0m x 2.0m 方管鋼襯，再接防護閘門及操作閘門，其閘門出口段設置一座鋼襯護本段埋設於混凝土結構中。

3. 河道放水道不銹鋼鋼管從緊急排水道鋼襯管分支出來，內徑由 0.8m變為 0.6m，尾端設置環滑閘門及噴流閘門，出口端設不銹鋼護罩，均埋設於閘閥室混凝土結構中。

4. 公共給水放水道鋼管內徑 2.4m，由分岐管連接而來，本段鋼管包含伸縮節一組，鋼管終點設置盲蓋，以利將來供自來水管連接，中間設置一座蝶閥。除蝶閥段及伸縮節段曝露於空氣中，其餘均埋設於混凝土結構中。


4.4 設計載重 1. 閘門（含阻泥板槽）及閥

（1）正常載重除靜重外，閘門關閉時，上游側承受設計水位（或設計水頭）而下游側無水之靜水壓。

（2）異常載重異常載重包括正常載重及地震所產生之動水壓力，動水壓力用Westergaard 公式計算。

2. 鋼襯及鋼管（1）設計內壓

鋼襯及鋼管之各點設計內壓水頭為靜水頭。各點之靜水頭為水庫高水位 EL.211.50m 與其管中心線之高程差，並須增加考慮 30%靜水壓水頭之水錘壓力。內壓計算並需考慮同時承擔±15℃之溫度差應力。

（2）設計外壓埋設於岩盤之鋼襯之設計外水壓與內壓相同。埋設於混凝土結構之鋼襯及鋼管，其設計外壓為 4.0kg/cm2。暴露於大氣中之鋼管段，則以鋼管內外之壓力差 0.5kg/cm2 設計。管殼之屈曲安全係數為 2.0。

3. 攔污柵除靜重外，6m 水頭差之載重平均作用於攔污柵上游面(下游假定無水)。攔污柵條除了須具有足夠強度承受設計荷重外, 尚須備有剛性不致因流水及柵條下游面產生之渦流影響引起振動。


4.5 容許應力 1. 結構鋼及不銹鋼容許應力

除另有規定外，正常載重情形下，結構鋼之容許應力不得超過 AISC "Manual of Steel ConstructionAllowable Stress Design"最新版規定或日本"水門鐵管技術基準"規定。

2. 鋼索容許應力除特別規定者，鋼索在額定容量之安全係數不得小於 6，且在電動機最大扭矩情形下，鋼索斷裂強度之安全係數不得小於 2。

3. 機械構件容許應力除另有規定或經認可外，吊車之結構及機械構件之製造須符合內政部頒發之固定式起重機安全檢查構造標準，但吊門機之機械主傳動部分之安全係數依使用材料之極限強度與由電動機額定扭力（Rated torque）計算所得應力比須大於下表所列數據；再者由電動機最大扭力計算所得之應力須小於使用材料降伏應力（Yielding stress）之 90%。

材料名稱拉力壓力剪力

一般及電銲構造壓延鋼 5 5 8.7

碳鋼鍛鋼件 5 5 8.7

機械構造用碳鋼 5 5 8.7

不銹鋼棒 5 5 8.7

碳鋼鑄鋼 5 5 8.7

鑄鐵 10 3.5 10


青銅鑄品 8 8 10

4. 閘門之主輪與輪軌容許應力（1）主輪之支承載重不得超過下式或日本水門鐵管技術基準之規範規

定︰

P = (1.72 x B.H.N.-155) x W x D / N

式中 P = 主輪容許支承載重，kg

B.H.N. = 輪面之 Brinell 硬度指數

W = 輪面之寬度，cm

D = 主輪之直徑，cm

N = 安全係數，長期載重定為 3，短期載重定為 2。（2）主輪軌軌面之 B.H.N 值應高於輪面 50 以上。

5. 攔污柵柵條容許應力

a11 = 0.6×fy×(1.23－0.0153×L/t)

式中 a11 = 柵條之容許應力，公斤/平方公分

fy = 柵條之降伏強度，公斤/平方公分

L = 柵條之未支撐距離，公分

t = 柵條之厚度，公分 6. 混凝土之容許承壓應力


混凝土之容許承壓應力在支承面積之 1/3 或以下局部承載時為 0.375 f c' ，在支承面積 1/3 以上承載時為 0.25 f c' 。混凝土之容許剪應力不得大於0.53 f c' 。 f c' 為混凝土第 28 天齡期之規定壓力強度。

7. 鋼襯及鋼管容許應力鋼襯及鋼管容許應力為 0.5 乘降伏強度或 0.4 乘極限強度，取兩者之較小值，乘以電銲效率作為鋼管之容許應力。兩向主軸應力之合成應力不得大於上述之容許應力，惟合成應力計入二次應力（含局部應力），其容許應力可增加 25%，但其未合成之各單項應力均不得大於 0.45 乘極限強度或 0.6 乘降伏強度兩者之較小值，乘以電銲效率作為容許應力。


4.6 電氣控制設備

電氣設備包含水工機械吊門機及所有電氣設備，包括配電、配管、配線、現場控制箱、遠方操作及監視盤、水位計測控制設備及設備避雷針接地線等。

1. 配電使用電壓電源電壓︰380V/220V、三相四線、60 赫、交流。設備額定電壓︰380 伏、三相、60 赫、交流。控制電壓︰110 伏、單相、60 赫、交流（視需要而使用控制變壓器降壓使用之）。

2. 配管配管用鍍鋅厚鋼導線管（RSG）須符合 CNS 2606-C4060 之規格，PVC 管須符合 CNS 1302-K3006 之規格。配管之裝置方式須依經濟部頒發之「屋內線路裝置規則」及「屋外供電線路裝置規則」辦理。

3. 設備接地設備之接地需依照經濟部頒發之"屋內線路裝置規則"之有關規定施行。

4. 控制設備（1）現場控制

在每一座吊門機平台上應設閘門（閥）之不銹鋼製現場控制箱，箱內裝置電源受電用之模殼型斷路器、正逆轉電氣連鎖型電磁開關及過載（含欠相）電驛（每相一只，計三只型）、正逆轉控制開關、"現場"及"遠方"操作選擇開關、補助電驛、電壓計、電流計、電壓計及電流計之切換開關、運轉及故障指示器群、溫濕。

（2）遠方控制在大壩管理中心內，設置一處電腦控制中心(包含工業級電腦及圖控軟體)及控制各閘門（閥）之遠方操作及監視盤，可同時經由選擇，對各閘門（閥）作遠方控制及監視，其所裝設之遠方操作及監視設備至少如下︰


閘門（閥）之操作按鈕開關，計有開、關、停等三位置。閘門（閥）操作之選擇開關，計有現場及遠方二位置。閘門（閥）之數位式開度計。閘門（閥）之運轉及故障指示器群。閘門（閥）之電源指示。閘門（閥）操作之電流指示。電腦控制中心之工業級電腦及圖控軟體，能將各閘門（閥）的運轉指示及故障狀況，可由操作員要求下以印表機列印。

（3）裝設於吊門機上之控制設備吊門機應裝設至少下述之各項設備︰ a. 閘門（閥）開度檢出器預留供遠方操作及監視盤之閘門（閥）

開度指示用，該閘門（閥）檢出器須為類比／數位（A/D）轉換式，適合於閘門（閥）開度之檢出用者。

b. 所需之一切上昇及下降之全開、超全開、全關、超全關、鬆索(鋼索式)、扭力(鋼索式、螺桿式及驅動器)、鎖定位置(油壓式）及壓力(油壓式）等極限開關供控制、保護、警報及指示之用。

5. 閘閥室及進水口閘門室等經常用電，須由承包商向台電申請低壓 3ψ 4W 380/220V 供電，另於閘閥室設置一台 3ψ 4W 380/220V 200KW 之柴油發電機組，以作為共用之緊急備用電源。


第五章導水隧道封堵

5.1 設計目的

當湖山水庫大壩及其他主體工程完成後，施工導水隧道任務即告結束，水庫開始蓄水前必須進行封堵工程，封堵段設計可區分為外襯砌與封堵混凝土兩部分，前者為施工導水路工程中施工範圍，後者為本工程施工範圍。

5.2 設計條件

因封堵段為永久性結構，故設計荷重須考慮下列條件

1.最高庫水壓力作用。

2.最大淤泥壓力作用

3.水平地震力作用

一般而言，封堵段外襯砌結構長度即已針對前述條件設計，故封堵混凝土剪力榫環承受之剪應力應於混凝土容許應力內。本階段為封堵混凝土施工，封堵段位置與斷面如設計圖 5.2-1~圖 5.2-3，同時為確保封堵混凝土澆置品質，應於內部埋設適當數量之冷卻管，及混凝土升層面與新舊混凝土面間進行接觸灌漿。

5 - 2

圖 5.2-1 湖南壩導水隧道封堵段平面及縱面圖

5 - 3

圖 5.2-2 湖山壩導水隧道封堵段平面及縱面圖

5 - 4

圖 5.2-3 封堵段平面及剖面圖


第六章水土保持計畫

6.1 開挖整地

6.1.1 整地工程

1. 原則

開挖整地應避免於斷層、破碎帶、不連續面及順向坡之坡腳上為之，以免造成土石崩落。

2. 順應地形及挖填平衡

開挖整地應依基地原有自然地形及地貌，以減低開發度之原則進行規劃。其挖填土石方應力求平衡，以減低對於基地外棄土或取土所造成之水土保持問題。並應注意下列事項：

(1) 挖取土方式採階段式取土，並應嚴格控制，以防止地表土壤流失及岩層崩塌。

(2) 邊坡填土時應先清除地表植生，以階段方式填土，並分層灑水夯實，另應注意避免破壞原自然排水系統。

(3) 挖填方邊坡應減少坡長與坡度，以降低逕流流速、減少地面沖刷並預防邊坡崩塌。

3. 分期分區施工

開挖整地之分期、分區施工原則如下：


(1) 分期、分區施工以集水區或單一排水系統為單位，並應避免豪雨所可能帶來之土石流失及邊坡崩塌等災害。

(2) 各期之施工挖填方應力求平衡，如無法挖填平衡時，應設置臨時土方堆置場，並作好水土保持處理與維護措施，以防止土砂災害發生。

(3) 開挖整地前應先設置滯洪池及沉砂池。

4. 表土之收集貯存與復原

表土之收集、貯存與復原之地表保育處理原則如下： (1) 整地施工前，先收集表層十五公分之土壤，並得將施工區原有之地被植

物切碎拌入表土一併收集，以增加表土之有機質與種子數量。 (2) 儘可能分區整地，分區貯集表土，以免大面積同時進行整地造成水土流

失。收集之表土應作臨時之敷蓋保護，以免流失。 (3) 各區整地完成後，應即將表土撒布復原，並以稻草蓆敷蓋保護，以防止

沖刷流失，並可促進表土內原有種子之發芽。

6.1.2 剩餘土石方處理方法、地點

開挖整地土石方將作為通達道路工程之路堤填築，路堤填築段於填方作業進行前先將地表植被及表土清除，使填土區不致因植物腐敗而在填土與原地面間形成滑動層，地表清除後依地形將原地面修整成階梯狀之止滑平台，以利填土作業之進行，填土作業時由下向上分層填土整平滾壓，每層填土厚度以 30~50 公分為宜，夯實度需合乎公共工程施工綱要規範最大乾密度 85%之要求。


6.2 永久性水土保持設施

6.2.1 水土保持設施配置

各工區於施工前、開挖填築施工中及完工後，對於鄰近區域地文、水文應詳細調查，且於設計階段應周延考慮，使其對環境的影響減至最小程度。有關各工區之永久性水土保持設施主要為工區周界及階段平台佈設截排水系統、場區排水系統末端設置滯洪沉砂設施、開挖填築邊坡設置階梯平台及護坡設施以穩定邊坡，並於挖填裸露之坡面進行植生綠化或坡面保護以避免雨水直接沖蝕。

6.2.2 排水及滯洪設施

一、排水設施

排水系統之設計排洪量原則如下： (1) 排水系統之設計排洪量，依二十五年一次頻率之降雨強度計算。 (2) 設計排洪量除足以宣洩設計洪水量外，並應參酌泥砂含量及漂流量酌量

加大斷面，以達安全排水之目的。 (3) 開發區或構造物有被其上游逕流沖刷之虞者，宜在其上游處設置截洩溝。 (4) 排水設施避免設置在填土區上，否則應加強基礎之處理。 (5) 排水設施縱坡度在百分之十以上者，每隔十至四十公尺應設置止滑榫或

截水牆。

二、滯洪設施

山坡地之開發，應依實際調查資料之結果，並配合當地地質、地形條件及土地利用情形、社會經濟環境及工程之重要性，選定滯洪設施之位置。滯洪設施之規劃設計原則如下：

(1) 應以一個集水區為單元。


(2) 基地整地部分開發後之出流洪峰流量至少應小於入流洪峰流量百分之八十，並不得大於開發前之洪峰流量。且不宜影響下游渠道之容許排洪量。

(3) 滯洪設施宜設於山坡地集水區之下游端或適當地點。 (4) 至少應採用五十年以上一次頻率之降雨強度設計所需容量。

三、沉砂設施

永久性沉砂池至少每年清除一次。沉砂池容量以泥砂生產量一‧ 五倍計算。沉砂池容量設計原則如下：

(1) 沉砂池深度一般以 1.5 至 3.5 公尺為宜。 (2) 永久性沉砂池之池壁以穩定之材料構築。 (3) 設計清除淤積泥砂之道路時，應考慮以機械直接清除及搬運為原則，並

防止洪水經由道路溢流。

6.2.3 邊坡穩定設施

人工邊坡高度超過五公尺者，以階段式設計為原則，每垂距五公尺高度，設置寬度不得小於一‧ 五公尺之平台，垂距不足五公尺部分，如未達二‧ 五公尺者宜平均分配於各階段中，平台之降坡以百分之一至百分之三為原則，且每五個平台中，至少有一平台寬度不得小於三公尺。

邊坡穩定應有適當之排水設施，足以渲洩該計畫地區之逕流，並與現有排水系統適當銜接。邊坡最頂部應設置截水溝或相關設施，以減少坡面沖蝕。

6.2.4 擋土構造物

1. 擋土牆之種類及適用範圍如下： (1) 三明治式擋土牆：如設於開挖坡面，其高度在六公尺以下；如設於填方

坡面，其高度在四公尺以下為原則。 (2) 重力式擋土牆：適用於挖填坡面，其高度在六公尺以下為原則。


(3) 半重力式擋土牆：適用於挖填坡面，其高度在三至八公尺為原則。 (4) 懸臂式擋土牆：適用於填方坡面，其高度在五至八公尺為原則。 (5) 扶壁式擋土牆：適用於挖填坡面，其高度在五至十公尺為原則。 (6) 疊式擋土牆：

(a) 蛇籠擋土牆：適用於多滲透水坡面或基礎軟弱較不穩定地區，其高度在四公尺以下為原則。

(b) 格籠擋土牆：適用於多滲透水坡面，其每層高度三公尺以下，總高度不得超過六公尺。

(c) 加勁土壤構造物：適用於基礎較不穩定之填土地區，其高度在八公尺以下為宜。

(7) 板樁式擋土牆： (a) 扶臂板樁擋土牆：適用於五公尺以下之挖土坡面施工護牆。 (b) 錨繫板樁擋土牆：適用於五至十公尺深之挖土施工護牆。

(8) 錨定擋土牆：適用於岩層破碎帶、節理發達或崩塌、地滑地區。

2. 擋土牆除透水性較佳之疊式擋土牆外，均應設直徑五公分至七‧ 五公分之排水孔，每二平方公尺至少一處。在滲透水量多或地下水位高之地區，則應增加排水孔及在牆後設置特別排水設施。擋土牆長度每二十至四十公尺應加設伸縮縫一處。

6.3 開發期間之防災措施

6.3.1 分區施工前之臨時排水及攔砂設施

施工中，為減少逕流沖蝕及泥砂災害，應系統設置臨時排水，並與沖蝕控制措施相互配合。其施設原則如下：

(1) 開挖整地施工前，為減少施工區之逕流量，應於施工區上緣設置截水溝。


(2) 施工中，於永久性排水幹線尚未完成前，應系統設置臨時排水路。臨時排水路得以簡易之土溝、堆砂包溝、草溝、砌石溝、混凝土溝、預鑄溝、混凝土排水管溝或其他設施為之。

(3) 施工區及臨時便道兩旁應設置完整之臨時排水溝。 (4) 臨時排水溝應與臨時沖淤控制措施配合系統設置，以隨時清除淤泥保持

通暢，並依施工進度適當調整之。

臨時性沉砂設施之泥砂生產量估算，依通用土壤流失公式估算值之 1/2。但開挖整地部分每公頃不得小於 250 立方公尺；未開挖整地或完成水土保持處理部分每公頃不得小於 15 立方公尺，臨時性沉砂池應機動清除，臨時沉砂池以就地取材(施作簡易、方便清除)。

6.3.2 防災設施

挖方工程施工時，應注意下列事項： (1) 為避免施工中豪雨致發生崩塌、埋沒等災害，其施工時期宜在旱季施行。 (2) 挖方工程進行中，應注意現場之排水狀況。 (3) 基礎開挖工程進行中，如發現土質鬆軟，應即妥善處理或辦理變更設計。 (4) 挖土坡面應適時植生綠化及維護。 (5) 挖方作業應避免使用炸藥，以免土石鬆動，擾亂基礎並影響強度。使用

炸藥應依「爆炸品使用安全須知」規定辦理。 (6) 坡面陡峻處，應施設防止土石滾落設施。坡頂如有鬆動危石及危樹時，

應於施工時一併清除或加固。 (7) 開挖整地作業如有崩塌或落石而有安全之虞者，應設置擋土支撐、落石

防護等設施。

基地內之防災設施（配合施工隨時修築及設置），應能有效防止開挖整地期間之土石流失、崩塌、洪峰暴漲等造成之災害。為達防災目的，應配合開挖整地作業預先構築滯洪、防砂、防止崩塌等設施。針對開挖整地之土石流失災害，可配合使用下列數種臨時性或永久性防砂設施防治之。

(1) 防災小土堤


利用施工機械修築臨時小土堤，以防坡面沖蝕並截導地表逕流。 (2) 修築臨時截排水路

構築臨時砂包溝、塑膠布溝及草溝等設施。 (3) 坡面保護

於裸露之邊坡坡面選擇舖蓋塑膠布、不織布、草蓆、打樁編柵、乾砌石，並於坡面基腳設置石籠或廢輪胎擋土牆等，以防止坡地崩坍、沖蝕及穩定坡腳。

(4) 防止泥砂流出工如泥砂流出防止柵、堆置砂袋、太空包及設置跌水工等臨時設施。

(5) 跌水消能設施開挖及填築坡面設置臨時排水系統，於必要時須設置臨時跌水消能設施，以防止土砂大量沖刷。

(6) 臨時洗車場於各工區進出口處設置洗車設備，充分沖洗進出施工車輛之輪胎及車身，並做好車輛載運之密封性，以防沿路掉落之土方破壞道路整潔及污染水源。

6.4 道路水土保持

6.4.1 挖填土石方及餘土處理

挖填土石方及餘土處理之一般處理原則如下：一、挖填土石方應避免大斷面開挖或填土，並力求挖填平衡，以減少餘土及

借土數量。餘土不得沿線隨意棄置，應妥善堆置於區外合法土石方堆置場或道路水土保持計畫內之堆土場。區外取土場，應納入道路水土保持計畫內。

二、區外設置合法棄土場及取土場，應取得目的事業主管機關之同意。工程主辦機關或水土保持義務人，並應負確實追蹤之責任。


6.4.2 道路排水設施

道路應設邊溝，橫越坑溝或渠道處均應施設排洪斷面足夠之橋梁、箱涵、涵管或過水路面。每隔適當距離應施設一般橫向排水，避免逕流集中。其施設原則如下：

一、邊溝： (1) 邊溝坡度應陡於百分之○ ．二，但山區農路邊溝坡度應陡於百分之○ ．

五。 (2) 坡面不穩定、土石易掉落阻塞或清除不易之路段以採用Ｌ型側溝為原

則。其他路段視情況得採用梯形、Ｕ形或矩形側溝，惟寬度及深度最小應三十公分。

二、橫向排水：　 (1) 以每隔一百五十公尺設置一橫向排水設施為原則，並應選擇適當地點設

置。 (2) 橫向排水出口處，應有適當之保護及消能設施；必要時應設置排水溝引

導至下游安全地帶，以避免路基及下游坡面沖蝕。　三、排水管涵縱坡以陡於百分之三且緩於百分�

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