摘要

本文首先說明邊坡地錨之預力隨時間變化的現象與原因，其次介紹國際一些規範對於地錨檢測

項目、數量與頻度的規定；接著詳細說明地錨揚起試驗之原理、施作步驟、以及如何正確量測錨頭

變位量，以獲得正確的拉力荷重 P與錨頭變位量δ之關係曲線，俾據以評估地錨之既存荷重與健全度；文末並摘要彙整民國 99年 ~101年間國道高速公路局北區工程處辦理轄管範圍邊坡之地錨揚起試驗的統計分析結果，期能有助於讀者對於地錨揚起試驗之瞭解，並提供國內工程界實務應用之有

效參考。

一、前言

地錨是一種經濟有效的錨固技術，廣泛應

用於邊坡工程中，例如高陡邊坡的補強加固、

滑坡的治理等。地錨與岩土體的錨碇結合效果，

受地層特性、組件材料、施工工藝及管理維護

等因素影響；由於地錨為隱蔽工程，因此，於

地錨施工前或施工階段，須進行現場試驗（例

如證明試驗、適用性試驗），以取得設計參數

或驗證其效果是否能滿足設計需求；此外，於

地錨服役後，為驗證設計的妥適性及掌握工作

地錨的服務性能，亦常需進行長期監測或檢測，

量測項目一般包括地錨荷重、位移、應力隨時

間的變化、地層的潛變位移等；對於變異性大

的地層或軟弱岩土等，也可能需要更廣泛的監

測與檢測計畫。

國內以往對於邊坡普遍欠缺長期維護的觀

念與作為，遑論可供遵循的地錨邊坡之監測、

檢測及評估分級規範或方法。民國 99 年 4 月25 日，發生國道三號 3.1k 滑坡災害，這是國內

高速公路通車 40 餘年來，首次大規模邊坡災害造成傷亡的重大事件。事件發生之後 3 年內，交通部國道高速公路局北區工程處（以下簡稱

高公局北工處）陸續展開轄內列管邊坡的全面

調查、評估與補強工作，過程中逐步建立了地

錨檢測與評估分級方法；同時，國內各界對於

地錨的設計、施工與維護亦進行全面的檢討與

改進，這些成果主要反映在：

• 「高速公路養護手冊」（2013），交通部臺灣區國道高速公路局。

• 「地錨應用於邊坡工程設計與施工規範（草案）」（2014），交通部臺灣區國道新建工程局委託中華民國大地工程學

會辦理。

• 「公路邊坡及地錨相關設施設計、施工與維護管理規範（草案）」（2014），交通部臺灣區國道新建工程局委託中華

民國大地工程學會辦理。

方仲欣　總經理／永碁工程顧問有限公司

劉啟川　經　理／永碁工程顧問有限公司

許鉦漳　總工程司／國道高速公路局

李漢洲　副處長／國道高速公路局北區工程處

楊熾宗　段　長／國道高速公路局北區工程處木柵工務段

何智能　副段長／國道高速公路局北區工程處木柵工務段

之應用探討

地錨揚起試驗

26 技師期刊 67

地錨揚起試驗之應用探討

之應用探討

地錨於鎖定預力完工之後，其預力將隨

著時間而變化；為瞭解地錨的長期工作性能，

可以採用「地錨荷重計」長期監測其預力變

化情形，或於使用階段擇機辦理「揚起試驗」

（Lift-off Test）以檢測地錨之既存荷重（或稱殘餘荷重）。本文主要根據高公局北工處這幾年

來辦理地錨檢測－尤其是揚起試驗的相關經驗，

以及上述手冊、規範之相關規定，介紹地錨揚

起試驗之原理與施作方法，探討試驗結果之詮

釋與相關應用問題，並統計分析民國 99 年 ~101年間高公局北工處轄管範圍邊坡之地錨揚起試

驗結果，提供國內工程界實務應用之有效參考。

二、地錨預力隨時間的變化

地錨經鎖定預力後，預力將隨時間而變化，

通常初期表現為預力損失（即隨著時間遞減），

一般情形經過數月或數年後，此遞減速率會逐

漸緩和而趨於穩定；少數或有可能由於邊坡變

形、其他工程行為影響或邊坡失穩等而表現為

預力異常增加之情形。

由於國內的地錨長期監測案例較為稀少，

故本文舉國外研究案為例說明。Johnson and Turner（2003）曾研究了數個邊坡的地錨預力長期監測案例，部分結果摘示如圖 1 與表 1（案例 a ～ d）；注意該研究之地錨設計荷重有多種，常逾 150tf，甚至高達 240tf －甚高於國內經常採用者。根據該研究 4 處案例中的 3 處（案例 a、c、d），觀測所得之地錨荷重長期而言（觀測約 2 ～ 5 年）約成為設計荷重的 66% ～ 80%；該 3 處案例之設計荷重（以地錨承載牆之單位長度表示）約介於 80 ～ 110tf /m，而另 1 例（案例 b）的鎖定荷重於觀測逾 4 年期間幾乎維持不變，注意其設計荷重（以地錨承載牆之單位

長度表示）約為 6tf /m －遠低於前述 3 例。值得一提的是，於案例 d（Via Cerro Rebal）中，其所採用之鎖定荷重低於設計荷重－其鎖定荷

圖 1 地錨預力長期監測 4 處案例結果（取自 Johnson and Turner, 2003）

（a）Deer Creek 監測案例 （b）Stone Point 監測案例

（c）Grapevine 監測案例 （d）Via Cerro Rebal 監測案例( 註：鎖定荷重≒ 55%× 設計預力 )

27技師期刊 67

與 地錨檢測地錨檢測坡地安全維護坡地安全維護

鎖定荷重

單支地錨

(kips)

單支地錨(tf)

單位寬度

(tf/m)

與設計荷重之百分比

(%)

單支地錨(tf)

與設計荷重之百分比

(%)

(a) Deer Creek 139 12 9% 獨立板式 530 240 80 98% 160 66%

(b) Stone Point 132 12 9% 獨立板式 120 54 6 108% 57 104%

(c) Grapevine 732 5 1% 連續梁式 335 152 83 101% 121 80%

(d) Via Cerro Rebal 1000 46 5% 連續梁式300340365

136154166

91103110

57%54%56%

92112112

68%72%68%

註：有關地錨荷重，原作者係採用"kips"為單位；為利國內讀者閱讀，本文轉換為國內慣用之"tf"表示。

工程位置案例編號

平均殘餘荷重地錨數量(支)

反力結構型式

監測支數(支)

監測支數/地錨數量

(%)

設計荷重(DL)

重值約為設計預力之 55%±，其後隨著時間地錨荷重逐漸增加，經過 20 個月後，平均殘餘荷重約達到設計預力之 70%±。必需注意，當地錨採用低於設計荷重的鎖定荷重時，於地錨荷重達

到長期平衡之前，邊坡可能會經歷較大的變形。

一般而言，造成地錨應力和位移的變化，

主要原因包括鎖定時抗張材的滑動損失、護管

與抗張材的摩擦損失、抗張材的鬆弛、地層的

表 2 地錨預力損失原因與損失率一般範圍

預力損失原因損失率 ,%

( 一般可能範圍 )備註

地錨材質與施工工藝

鎖定時抗張材之滑動損失荷重

2%~7% 視工藝水準與有效自由段長度而異

護管與抗張材之摩擦損失荷重

2%~10% 視工藝水準、自由段長度及加工情況而異

抗張材鬆弛 5% ～ 10% －

地錨組件之銹蝕 － －

地質因素

地層潛變、壓密 － 視地層而異

基礎地層淘刷沖蝕

－ 視地層穩定性而異

工程因素

鄰近地錨施預力之相互影響

－ －

鄰近工程施工影響

－例如鄰近擋土樁之鑽掘、邊坡開挖回填之影響等

其他 溫度變化 ±(1%~2%) 視整體反力系統與基礎地層性質而定

潛變行為、地層壓密、臨近工程施工影響、溫

度的變化、各種衝擊作用、以及岩土體應力狀

態的變化等，摘列如表 2 所示，表中同時列出各項預力損失率之一般可能範圍。地錨鎖定之

後，在很大程度上，其預力損失主要是由抗張

材的鬆弛和受荷載地層的濳變共同效應所造成

的；所謂鬆弛，就是沒有變形的情況下的預力

損失，而濳變則是在恆定荷載下的材料變形。

表 1 地錨預力長期監測案例之設計與性能參數（根據 Johnson and Turner, 2003）

28 技師期刊 67

地錨揚起試驗之應用探討

三、地錨檢測項目、數量與頻度

欲瞭解邊坡地錨的工作荷重，最好是在施

工階段即預埋地錨荷重計以進行長期監測；除

此之外，採用揚起試驗進行檢測，是國內這幾

年發展漸及普遍的作法。所謂「監測」係將設

備或儀器裝設於現地，以長期監視及 / 或即時反映邊坡地層 / 工程構造物之行為或狀態；而所謂「檢測」係於某一時間點攜帶儀器至現地

進行試驗量測，以檢查地層 / 工程構造物之行為或狀態，檢測完成後，即將儀器拆除攜回。

至於「地錨檢測」，係針對現地地錨設施

的完整性、功能與既存預力狀況進行檢查測試，

可能的檢測方法參見表 3 ～表 4（註：表 3 中

檢測調查 調查支數

初期調查 該處地錨全體

定期檢查

( 接近檢查 )目視 目視

健全性調查

( 功能檢測 )

以敲擊方式等進行檢查 10% 且 3 支以上錨頭詳細調查 ( 錨頭露出調查 ) 20% 且 5 支以上

揚起試驗 10% 且 3 支以上錨頭背面調查 5% 且 3 支以上

維持性能確認試驗 5% 且 3 支以上殘存拉力監測 ( 荷重計設置 ) 10% 且 3 支以上

檢查項目 使用設備 目的 普遍性 檢測數量

外觀檢視 尺規、量角器地錨外觀之異常狀況調

查 ( 淘空、滲水、破損 )◎ 全部地錨

錨頭組件檢視 不銹鋼棒錨頭銹蝕狀況、自由段

無漿段長度調查○

地 錨 總 數 5~15%，且不得低於 3 支

內視鏡檢視 工業內視鏡檢查錨頭背面鋼腱狀況

( 銹蝕、地下水 )○

地 錨 總 數 5~15%，且不低於 3 支

地錨揚起試驗油壓千斤頂、變位計、

荷重計、錨頭夾具

既存荷重檢測、設計荷

重確認◎

地 錨 總 數 5~15%，且不低於 3 支

超音波探傷 超音波探傷檢測儀 地錨拉力材損傷情形 △ 視狀況採用

彈性衝擊波

檢測彈性衝擊波檢測儀

地錨既存荷重及鋼腱材

損傷情形△ 視狀況採用

日本土木研究所將荷重計監測納入廣義的地錨

檢測項目中），其中包括：➀ 錨頭保護座外觀

檢視、➁ 錨頭 ( 鑿開 ) 組件檢視、➂ 內視鏡 ( 鋼腱銹蝕 ) 檢視 ( 視自由段滿漿情形而辦理 )、➃地錨揚起試驗，其他尚有超音波探傷檢測、彈性

衝擊波檢測、維持功能確認試驗與防銹油之試驗

等；除荷重計監測以外，目前國內辦理地錨功能

檢測，主要係採用上述 ➀ ～ ➃ 等方法辦理。

必需指出，地錨邊坡的安全，宜以儀器監

測為主，另需配合人工巡視與檢測，相輔相成，

才能有效掌握地錨狀況與邊坡穩定情形。

地錨預力的變化，與邊坡穩定關係密切；

因此，對於地錨預力的長期監測 / 檢測，不僅

表 4 地錨檢測項目實施方法及建議檢測數量

（公路邊坡大地工程設施維護與管理規範 ( 草案 )，2014）

註：普遍性欄位符號的意義，「◎」代表經常使用；「○」代表必要時使用；「△」代表不常使用。

表 3 地錨檢測調查項目與數量標準（譯自日本土木研究所等，2008）

29技師期刊 67

與 地錨檢測地錨檢測坡地安全維護坡地安全維護

要有一定的數量，而且必需佈設在具有代表性

的部位。有關地錨檢測試驗之選點原則，應綜

合考量：（1）需具有空間隨機分布之代表性；（2）不同分級（註：需先行辦理全面目視外觀檢視，依其初步分級結果）之地錨需具有適

當比例。此外，若地錨功能明顯喪失，須進一

步審慎觀察，若錨頭幾乎掉落者，實務上該支

地錨可毋需進行揚起試驗，逕視其為失效地

錨，並納入整體評估中考量。

茲將世界各國規範對於地錨檢（監）測的

表 5 世界各國規範 / 文獻對於地錨檢測數量及檢測頻度建議

相關規定，彙整列於表 5 以供參考。國內這幾年的發展，有關地錨設施之檢 ( 監 ) 測頻率，原則上依據邊坡等級而定；高速公路局有關地

錨功能檢 ( 監 ) 測之數量與頻度規定，亦詳列於表 5 中。

綜言之，地錨預力監測 / 檢測是一項耗時且昂貴的長期工作，然而對於地錨邊坡而言，

確實有其必要性；惟需注意，只有對於自由段

確實可以自由伸張的地錨才能有效進行預力變

化的長期監測或檢測。

規範檢測數量比例

地錨檢測頻度（完工後開始）1~50支 51~99支 100~50支 ＞ 500支

日本地盤工學會

(2000)10% 7% 5%

目視檢測 1~2 年 1 次

詳細檢測 3~5 年 1 次

FIP (1996) 10%，最少 3 支 5%

銹蝕情況3 年內每間隔 6 個月 1 次，3 年後以不超過 5 年間

隔實施

地層變動情況初期間隔 3~6 個月 1 次，之後視檢測結果延長間隔

時間實施

PTI (1996) 3~10% 初期間隔 1~3 個月 1 次，之後視檢測結果延長，並以不超過 2 年間隔實施

BS (1989) 10%，最少 3 支 5%

銹蝕情況3 年內每間隔 6 個月 1 次，3 年後以不超過 5 年間

隔實施

地層變動情況初期間隔 3~6 個月 1 次，之後視檢測結果延長間隔

時間實施

New South Wales,

Australia (1997)10% 7 天、14 天、1 個月、3 個月、6 個月各 1 次，其後每間隔 6 個月 1 次

Prof. Little-

john(2005)10% 7% 5%

3 個月、6 個月、9 個月、12 個月、18 個月、24 個月各 1 次，其後每間隔 1 年 1

次

香港 GEO

(1989)

高

風

險

15%12%

(51~100 支 )10%

目測檢視 維護期間至少每週 1 次，此後每 6 個月 1 次

地錨 ( 監測 )

檢查

殘餘載重維護期間按 2 週、1 個月、3 個月、6 個月、9 個月、

1 年、18 個月、2 年執行 1 次，此後每年 1 次

防蝕油範圍：3 支地錨

維護期間按每 2 年、5 年執行 1 次，此後每 5 年 1 次

低

風

險

10%7%

(51~100 支 )5%

目測檢視 維護期間至少每 2 週 1 次，此後每年 1 次

地錨 ( 監測 )

檢查

殘餘載重維護期間按 2 週、1 個月、3 個月、6 個月、9 個月、

1 年、18 個月、2 年執行 1 次，此後每 2 年 1 次

防蝕油範圍：2 支地錨

維護期間按每 2 年、5 年執行 1 次，此後每 5 年 1 次

無

風

險

7% 3%

目測檢視 維護期間至少每月 1 次，此後每年 1 次

地錨 ( 監測 )

檢查

殘餘載重維護期間按 2 週、1 個月、3 個月、6 個月、9 個月、

1 年、2 年、5 年執行 1 次，此後每 5 年 1 次

防蝕油範圍：1 支地錨

維護期間按每 2 年、5 年執行 1 次，此後每 5 年 1 次

台灣「公路邊坡

大地工程設施維

護與管理規範

( 草案 )」(2014)

原則採均佈選點；每階每排應至少有 1 支；每處邊坡

5%~15%，但至少應作 3 支；儘可能於不同地錨錨頭外觀

檢視分級至少施作 2 支。

各公路養護管理機關應於其養護手冊訂定地錨設施檢測頻率，原則上定期檢測

頻率依據邊坡等級而定。地錨邊坡於巡查或監測後，評估地錨設施功能損害情

況可能影響邊坡穩定性時，則應進一步辦理特別檢測。

台灣「地錨應用

於邊坡工程設施

與施工規範 ( 草

案 )」(2014)

10% 7% 5% 每工區應大於 3 支。 [ 註：左列比例與數量係針對揚起試驗之規定。]

台灣

高速公路局

(2013)

每階每排應至少有 1 支；每排水平間隔以不超過 15 支（註：

≧ 6.7%）；每處邊坡至少應作 3 支。

定期檢測原則上 A 級坡每年至少 1 次，B 級坡每 2 年至少 1 次，C 級坡、D 級

坡則規劃每 4 年檢查 1 次，可分年分段完成。

30 技師期刊 67

地錨揚起試驗之應用探討

四、地錨揚起試驗

地錨揚起試驗（Lift-off Test，參見圖 2）目的為瞭解既有地錨之現況殘餘預力值，其原

理為利用施加拉力大於地錨之既存荷重時，地

錨會有較明顯的變位量增加之特性，以評估地

圖 2 地錨揚起試驗示意圖與現地照片

錨之既存荷重值（Tr，或稱殘餘荷重、殘餘預力）；試驗過程中，繪製拉力荷重（P）與錨頭位移量（δ）之關係曲線，根據試驗結果所得

P-δ 曲線特性進一步評估地錨功能是否正常。

0

10

20

30

40

50

60

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0

伸長量(mm)

荷重

(t)

T r=42t

4.1 錨頭位移量測方式揚起試驗的施拉位置有兩種實施的方式：

直接施拉錨頭上的鋼腱，或以夾具夾住整顆握

線器來進行；兩者的差別在於前者所量測為鋼

腱的既存荷重，後者則包含握線器、夾片與鋼

腱綜合作用下的既存荷重。惟前者是否可行，

受限於錨頭上的鋼腱餘長與完整性是否足以進

行再拉，目前國內均採用後者－即以夾具夾住

整顆握線器進行試驗。

於揚起試驗過程中，錨頭變位量測的位置

可分為： 量測錨頭變位量測桿變位，或量測千斤頂拉棒之變位。前者可排除施拉反力設施的

變形影響，直接量測鋼腱的伸長量，可獲得正

確的拉力荷重（P）與錨頭位移量（δ）之關係

(a) 示意圖 (b) 現地照片

曲線；後者則為國內以往常見的錯誤樣態，其

P-δ 曲線實非正確，可能影響判讀結果，二者之比較參見圖 3 所示。有關揚起試驗是否正確，茲提供一個簡易的判斷方法－採用 " 揚起 " 時之錨頭位移量應小於 1mm 來判斷（註：顧名思義，所謂 " 揚起 "，即錨頭與承壓板之初始分離，故錨頭位移量其值甚小；根據大量試驗實證，可

知揚起荷重對應之錨頭位移皆小於 1mm），錯誤的試驗則經常量測得數 mm（例如 >5mm）的錨頭位移量！值得一提的是，高公局北工處為

國內首先採用 " 錨頭變位量測桿 " 直接量測錨頭變位，以獲得正確的 P-δ 曲線，並持續推廣正確的試驗方法使逐漸普及，目前國內揚起試驗

結果大多已能獲得正確的 P-δ 曲線。

圖 3 不同變位量測之揚起試驗結果 P-δ 曲線比較圖

ý量測拉棒變位之結果

( 早期常見之錯誤樣態 )

þ量測 " 錨頭變位量測桿 " 變位之結果

( 正確量測結果 )

31技師期刊 67

與 地錨檢測地錨檢測坡地安全維護坡地安全維護

4.2 儀器安裝與試驗步驟目前國內通用之揚起試驗儀器安裝詳見圖

4，安裝步驟說明如下：

➀ 先以萬力夾座與夾片直接固定錨頭，並

於錨頭中心位置安裝量測桿固定裝置；

➁ 安裝外圈千斤頂承座；

➂ 將中空拉棒固定於萬力夾座，外圈依序

串入千斤頂、荷重計，並於最上方以千斤頂螺

帽與承板固定拉棒；

➃ 於中空拉棒安裝錨頭變位量測桿與測微

計 ( 或變位感測器 )，測微計固定夾具固定點應避免受到試驗過程中設備變形的影響。

圖 4 地錨揚起試驗安裝示意圖

必需指出，國內早期進行揚起試驗，殆以

量測拉棒之變位作為錨頭變位；由於拉棒變位

量其中包含承座等試驗儀器的變形量（約達數

mm 以上），相對於錨頭揚起變位量通常小於1mm，如此可能導致不正確的試驗結果。有鑒於此，高公局北工處於國內率先於試驗過程中，

採用錨頭變位量測桿（穿越反力棒中心圓孔）

直接與錨頭接觸，量測錨頭位移（參見圖 4），對荷重、位移與時間等參數進行自動化量測、

記錄，並即時繪圖，以獲得正確之試驗結果，

並依荷重～位移曲線即時反映現場操作，降低

試驗過程中損壞地錨的風險；最後再依各階段

施拉之荷重及位移紀錄成果，繪製荷重 ~ 位移關係圖，以正確求得地錨之既存荷重。

揚起試驗之施作步驟示意如圖 6，有關揚起拉力分階施拉及量測項目說明如下。

1. 施拉預力原則：a. 分階（0.1Tw）進行施拉程序，一般加載

重至（1.1~1.3）Tw（Tw= 設計荷重）為原則。試驗最大拉力（Tp）：依據國內目前實務

經驗，為避免揚起試驗拉力過大造成地錨破

壞，故最大試驗拉力 Tp 一般建議以（1.1~1.3）Tw 為原則（視鋼絞線銹蝕情形而定）；茲以最大試驗拉力 Tp =1.2Tw 之情形說明如下：➀ 當試驗拉力 1.2Tw，參見圖 5 所示。

b. 各階段荷重之錨頭位移量，以初始荷重之變位計量測值為基準值，各階段荷重之增量

建議為 0.1Tw。

32 技師期刊 67

地錨揚起試驗之應用探討

c. 當施拉至各階段拉力荷重時，均維持一段時間（一般為 1 分鐘），俟變位穩定，並定時進行量測工作。

2. 各階段施拉時量測之項目：包括荷重（拉力）、位移量、時間

試驗時各項目之量測週期需小於 10 秒，並採自動化計讀系統，記錄項目包括荷重（拉

力）、位移量、日期及施作時間（記錄單位需

至秒），實際紀錄表參見表 6 示例。3. 荷重 ~ 位移關係圖繪製：

由於施加拉力大於地錨之既存荷重時，錨

頭有較明顯位移量增加之特性，因此依據荷重

~ 位移關係圖（參見圖 3 右圖、圖 5(a)）之結果，於初始加壓曲線斜率變化處（註：拐點或

反曲點，惟實務上通常採延伸兩直線段相交之

交點），可求得地錨之既存荷重 Tr。

圖 5 地錨揚起試驗之最大試驗荷重示意圖

(a) 有揚起現象且試驗拉力

與 地錨檢測地錨檢測坡地安全維護坡地安全維護

圖 6 地錨揚起試驗步驟示意圖

試驗步驟 示意參考照片

選定試驗地錨

錨頭打除及清理

裝設拉力設備

揚起拉力施拉

荷重 ~位移關係圖繪製與判釋

0

10

20

30

40

50

60

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0

伸長量(mm)

荷重

(t)

T r=42t

34 技師期刊 67

地錨揚起試驗之應用探討

5.3 揚起試驗結果評估根據揚起試驗之荷重 ~ 位移關係圖，可初

步評估地錨性能是否正常，參考表 7 所示；其次，依據殘餘荷重值初步評估地錨之健全度與

處理對策，表 8 為日本独立行政法人土木研究所等（2008）建議之概略判斷標準。國內這幾年始自高速公路局也逐漸發展出本土的地錨分

級標準，茲整理國內一些分級建議列於圖 7，觀察可知目前對於既存荷重大於設計荷重情形

之分級略有歧異。

綜合表 8，本文研擬之分級標準亦標示於圖 7 中供參考。其中當既存荷重大於設計荷重

Tw 時，考量實務上於地錨施加預力時，鎖定荷重通常大於 1.1Tw（註：鎖定時之滑動損失荷重與摩擦損失荷重一般約為 Tw 之 10%±，參見表2），故本文建議採用 1.15Tw 作為 D 級（正常）之上限，以合理反映施工與試驗誤差對於地錨

分級的可能影響；其次，比較國內地錨常用之

設計預力與配置鋼腱強度，其中 1.15Tw 約相當於 (1.0±0.1)Ta，1.25Tw 約 相 當 於 (1.1±0.1)Ta，1.35Tw 約 相 當 於 (0.7±0.05)Tys（ 註：Ta 為 容 許荷重，Tys 為降伏荷重）。基於上述，本文建議採用 1.15Tw、1.25Tw、與 1.35Tw 分別作為 D、C 級，C、B 級、與 B、A 級之分級界限值。

型式 圖形 P-δ 曲線特性分類

I

正常

異常

（自由段長度）

II試驗拉力小於設計荷重 (Tw)，錨碇段

拉脫

異常

（錨碇段脫落）

III試驗拉力突然下降或抖動，表示夾片

與鋼腱可能發生滑動

異常

（鎖定功能異常）

IV試驗拉力未達設計荷重 (Tw)，鋼腱銹

蝕斷裂

異常

（鋼腱銹蝕）

V既存荷重大於設計荷重 (Tw)，故無法

求得其值

異常

（邊坡滑動）

表 7 地錨揚起試驗結果初步評估（譯自日本独立行政法人土木研究所等，2008）

註：上表中 P= 荷重，δ= 錨頭位移量，lf= 自由段長度，la= 錨碇段長度， E= 鋼腱之彈性模數，A= 鋼腱之總斷面積

或

35技師期刊 67

與 地錨檢測地錨檢測坡地安全維護坡地安全維護

表 8 地錨既存荷重及健全度之概略判斷標準

（譯自日本独立行政法人土木研究所等，2008）

既存荷重範圍 健全度 狀態 處理方式例

0.9 Tys

1.1Ta

容許荷載 (Ta)

設計荷載 (Td)

錨碇時預力 (Pt)

0.8Pt

0.5Pt

0.1Pt

E 有斷裂之疑慮 實施緊急對策

D 有處於危險狀態之疑慮實施對策

C 超越容許值

B觀察其變化狀態，以檢討對策

之必要性

A 健全

A 健全

B觀察其變化狀態，以檢討對策

之必要性

C 機能大幅降低實施對策

D 無法提供機能

註：1. 注意上表 8 中日本之健全度分級 A ～ E，與下圖 7 中台灣的地錨分級 A ～ D，其所代表之性能涵義恰為相反，在日本 A 級為健全，在台灣 D 級為正常。

2. 上表 8 中設計荷載 Td 小於容許荷載 Ta(Ta= 極限荷載 / 安全係數 )，錨碇時預力 Pt 一般小於設計荷載 Td，Tys 為降伏荷重；Pt 相當於國內通稱之 Tw。

圖 7 不同規範文獻關於地錨既存荷重之分級比較

36 技師期刊 67

地錨揚起試驗之應用探討

對於一地錨邊坡而言，綜合

個別地錨之檢測結果，進行受檢

邊坡之地錨整體功能評估，並作

為邊坡評估分級之考量項目；有

關邊坡之地錨整體功能之評估分

級，詳請參閱「公路邊坡及地錨

相關設施設計、施工與維護管理

規範（草案）」（2014）。一般而言，欲瞭解邊坡地

錨之整體殘餘荷重，基於成本考

量，地錨檢測通常僅能抽樣辦理

（註：如表 5 所列，國內目前辦理揚起試驗之抽樣比率約為

5%~10%），試驗結果數據亦往往具有離散性；考量抽樣調查方

法中以隨機樣本來推算母體所產

生之代表性誤差，高公局北工處

率先採用統計分析方法，在統計

學 " 區間估計 " 理論基礎上，得到關於參數母體（t 分佈）平均值置信區間的單側置信界限值，

例如考慮 " 信賴度（或稱信心水準）為 95% 之統計修正值 "，俾能更合理詮釋試驗結果（分析案

例參見下節），使抽樣所得的試

驗結果能更可靠地反映邊坡地錨

整體之殘餘荷重。

4.4 揚起試驗檢測案例探討民國 99 年 4 月 25 日，國道

三號 3.1k 發生滑坡災害，高公局北工處隨後展開轄下列管邊坡

的全面調查、評估與補強工作，

迄民國 101 年底辦理完成列管邊坡之全面地錨檢測工作。茲彙整

其中 70 處邊坡之地錨揚起試驗結果，統計各邊坡整體地錨之既

存（殘餘）荷重分佈圖繪如圖 8～圖 9（註：以各邊坡為母體，

0

2

4

6

8

10

12

14

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2

平均地錨效率 (既存荷重 / Tw)

邊坡

數量

(處)

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

累積

邊坡

數量

百分

比(%

)

邊坡數量

累積百分比

0

20

40

60

80

100

120

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.91

1.1 1.2 1.3 1.4

既存荷重 / Tw

地錨

支數

(支)

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

累積

數量

百分

比(%

)地錨支數

累積百分比

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2

統計修正之地錨效率 (既存荷重 / Tw)

邊坡

數量

(處)

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

累積

邊坡

數量

百分

比邊坡數量

累積百分比

圖 8 高公局北工處轄區 70 處邊坡之平均地錨效率（算術平均值）

分佈統計圖

圖 9 高公局北工處轄區 70 處邊坡之平均地錨效率（統計修正值）

分佈統計圖

圖 10 高公局北工處轄區邊坡 641 支地錨之既存荷重分佈統計圖

37技師期刊 67

與 地錨檢測地錨檢測坡地安全維護坡地安全維護

由抽出的樣本經過分析，來推測母體的未知特

性），圖 8 中各邊坡整體地錨之既存荷重係採用揚起試驗結果之算術平均值，而圖 9 則係採用信賴度為 95% 之統計修正值。觀察發現，各邊坡整體地錨之平均效率變化差異頗大，尤其

採用 95% 信賴度之統計修正值後，歧異情形更為明顯。[ 註：平均地錨效率，係以地錨之既存荷重 Tr 與設計荷重 Tw 之比值表示。]

為瞭解地錨既存荷重與地層的關係，茲進

一步分析個別地錨之揚起試驗結果，統計 641支地錨之既存荷重分佈圖繪如圖 10 所示；其次，根據揚起試驗所得之地錨既存荷重，就其與不

同地層、不同國道路段與不同設計預力之關係，

分別探討說明如后。

不同地層分佈之地錨既存荷重分佈情形

高公局北工處轄區範圍之地層分佈可以分

為漸新世至中新世之沉積岩、上新世至更新世

之沉積岩與卵礫石層及少部份之輕度變質岩，

茲依不同地層分析地錨既存荷重的統計值分佈

如圖 11 所示，圖中同時顯示（算術）平均值 μ、標準差 σ、信賴度為 95% 之統計修正值 û、試驗極值範圍與樣本數等。觀察圖 11 可知，不同

地層中之地錨既存荷重以中新世沉積岩之平均

值 μ ＝ 0.82 Tw（û ＝ 0.78 Tw）最高，上新世至更新世之沉積岩與卵礫石層之平均值 μ ＝

0.76 Tw（û ＝ 0.72 Tw）次之，輕度變質岩之平均值 μ ＝ 0.72Tw（û ＝ 0.63 Tw）最低；由標準差 σ 之分佈觀察地錨既存荷重的離散程度，其

中以輕度變質岩之 σ ＝ 0.29 Tw 最大，上新世至更新世之沉積岩與卵礫石層之 σ ＝ 0.22 Tw最小。整體而言，地錨之既存荷重平均值約為

0.81Tw（û ＝ 0.77 Tw），標準差約為 0.27 Tw。由於高公局北工處轄區範圍之地層分佈

以中新世沉積岩為主，故進一步就中新世各地

層之地錨既存荷重加以統計分析，詳見圖 12所示，其中以石底層與南港層之平均值 μ ＝

0.87~0.88Tw（û ＝ 0.83~0.84 Tw）較高，桂竹林層與大寮層之平均值 μ ＝ 0.76~0.77Tw 次之（û＝ 0.67~0.72 Tw），南莊層與木山層之平均值μ ＝ 0.67~0.72Tw 最 低（û ＝ 0.56~0.66 Tw）；至於地錨既存荷重的離散程度，則以石底層、

南港層與南莊層之 σ ＝ 0.23~0.24Tw 較小，木山層、大寮層與桂竹林層之 σ ＝ 0.28~0.30Tw較大。

圖 11 高公局北工處轄區邊坡不同地層之地錨既存荷重分佈統計圖

38 技師期刊 67

地錨揚起試驗之應用探討

不同路段之地錨既存荷重分佈情形

以高公局北工處所轄管國道不同路段之地

錨既存荷重加以統計分析，結果如圖 13 所示，地錨既存荷重之平均值差異頗大，平均值 μ 分

佈在 0.63~1.07Tw 間（û 約為 0.57~0.97Tw 間），標準差 σ 約介於 0.14~0.34 Tw；觀察發現，完工年代相近且地質條件類似之邊坡，其地錨既

存荷重之平均值差異量可達 20%~30%，例如國道 3 號基隆汐止路段與台 2 己路段等。不同設計預力之地錨既存荷重分佈情形

高公局北工處轄區邊坡之地錨，設計採用

之 預 力 包 括 有 20tf、30tf、45tf、60tf、80tf、90tf 及 120tf 等多種型式，茲就不同設計預力之地錨既存荷重分佈情形統計如圖 14 所示，顯示地錨既存荷重之平均值 μ 分佈在 0.74~0.86Tw間（û 約為 0.68~0.81Tw 間），標準差 σ 約為0.22~0.27 Tw 之間；其中以設計預力 60tf~80tf之地錨既存荷重的平均值 μ ＝ 0.86Tw（û ＝0.81Tw）較高，設計預力 20tf~50tf 之地錨既存荷重的平均值 μ ＝ 0.77Tw（û ＝ 0.73Tw）次之，而設計預力 90tf~120tf 之地錨既存荷重的平均值 μ ＝ 0.74Tw（û ＝ 0.68Tw）最低。

綜合上述現象，可以推論地錨長期預力之

變化，除了受地層因素影響之外，各別邊坡之

工程條件與地錨材料、施工工藝等，皆具有相

當重要的影響。

結語

地錨於鎖定預力完工之後，其預力將隨著

時間而變化；為瞭解地錨的長期工作性能，最

好是在施工階段即預埋地錨荷重計以進行長期

監測；此外，採用揚起試驗進行檢測，是國內

這幾年發展漸及普遍的作法；惟需注意，只有

對於自由段確實可以自由伸張的地錨才能有效

進行預力變化的長期監測或檢測。根據本文之

討論，茲作成結論摘述如下：

■有關地錨檢測頻率，原則上依據邊坡等

級而定；至於地錨揚起試驗之選點原則，則應

綜合考量：（1）空間隨機分布之代表性、（2）不同分級地錨（註：需先行辦理全面目視外觀

檢視，依其初步分級結果）之適當比例。

■於揚起試驗過程中，注意須直接量測錨

頭變位，才能獲得正確的 P-δ（拉力荷重～錨頭位移量）曲線，再據以求得正確的既存荷重

圖 12 高公局北工處轄區邊坡中新世地層之地錨既存荷重分佈統計圖

39技師期刊 67

與 地錨檢測地錨檢測坡地安全維護坡地安全維護

（或稱殘餘荷重、殘餘預力）及初步評估地錨

之健全度。高公局北工處為國內首先採用 " 錨頭變位量測桿 " 直接量測錨頭變位者，並持續推廣正確的試驗方法使逐漸普及，目前國內揚

起試驗結果大多已能獲得正確的 P-δ 曲線。■基於成本考量，地錨揚起試驗通常僅能

抽樣辦理，考量抽樣調查方法中以隨機樣本來

推算總體所產生之代表性誤差，高公局北工處

於國內率先採用統計分析方法，使抽樣所得的

試驗結果能更可靠地反映邊坡地錨整體之殘餘

荷重。

■ 本 文 彙 整 高 公 局 北 工 處 於 民 國 99 年~101 年間辦理 70 處邊坡之地錨揚起試驗結果，首先，以各邊坡為母體，由抽樣試驗結果來推

圖 14 高公局北工處轄區邊坡不同設計預力之地錨既存荷重分佈統計圖

圖 13 高公局北工處轄管路段之地錨既存荷重分佈統計圖

40 技師期刊 67

地錨揚起試驗之應用探討

測母體的整體特性，發現各邊坡整體地錨之平

均效率（= 既存荷重 Tr/ 設計荷重 Tw）變化範圍差異頗大（參見圖 8 ～圖 9）；其次，進一步分析統計 641 支地錨之既存荷重與不同地層、不同國道路段與不同設計預力大小之關係（參

見圖 10 ～圖 14），研究發現（註：μ 代表算術平均值，û 代表信賴度為 95% 之統計修正值）：

☆整體而言，地錨之既存荷重平均值 μ ＝

0.81Tw（û ＝ 0.77 Tw），標準差約為 0.27 Tw。☆考量不同地層中之地錨既存荷重分佈情

形，統計發現以中新世沉積岩之平均值 μ ＝

0.82Tw（û ＝ 0.78 Tw）最高，上新世至更新世之沉積岩與卵礫石層之平均值 μ ＝ 0.76Tw（û＝ 0.72 Tw）次之，輕度變質岩之平均值 μ ＝0.72Tw（û ＝ 0.63 Tw）最低。

☆考量中新世各地層中之地錨既存荷重分佈

情形，統計發現以石底層與南港層之平均值 μ

＝ 0.87~0.88Tw（û ＝ 0.83~0.84 Tw） 較 高， 桂 竹林層與大寮層之平均值 μ ＝ 0.76~0.77Tw 次之（û＝ 0.67~0.72 Tw），南莊層與木山層之平均值 μ＝ 0.67~0.72Tw 最低（û ＝ 0.56~0.66 Tw）。

☆考量不同設計預力之地錨既存荷重分佈

情形，其中以設計預力 60tf~80tf 之地錨既存荷 重 的 平 均 值 μ ＝ 0.86Tw（û ＝ 0.81Tw） 較高，設計預力 20tf~50tf 之地錨既存荷重的平均值 μ ＝ 0.77Tw（û ＝ 0.73Tw） 次 之， 而 設 計預力 90tf~120tf 之地錨既存荷重的平均值 μ ＝0.74Tw（û ＝ 0.68Tw）最低。

☆綜言之，地錨長期預力的變化，除了受

地質因素影響之外，各別邊坡之工程條件與地

錨材料、施工工藝等，皆具有相當重要的影響。

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速公路養護手冊」第五章。

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[9]G. S. Littlejohn（2005），＂Permanent Ground anchorages, Review of maintenance testing, service monitoring and associated field practice＂。

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[12]Roads and Traffic Authority, New South Wales, Australia（1997）， QA Specification, QA DCM B114：＂Permanent Rock Anchors＂。

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