Page 68 - 捷運工程叢書 精進版 － 11 捷運工程壓入式沉箱工法設計與施工

圖 3-2-2 開挖基底隆起破壞滑動檢核 Bjerrum and Eide（1956）
圖 3-2-2 開挖基底隆起破壞滑動檢核 Bjerrum and Eide（1956）

因此，依據鑽孔資料及周遭水位監測值分析，將壓入式沉箱工法開挖時地下水位定為
因此，依據鑽孔資料及周遭水位監測值分析，將壓入式沉箱工法開挖時地下水位定為
GL-1m 作為標準值。依據上述計算沉箱開挖時箱內水位以不低於 GL-2.2m 為管控值。而沉箱
GL-1m 作為標準值。依據上述計算沉箱開挖時箱內水位以不低於 GL-2.2m 為管控值。而沉箱
臺北市政府捷運工程局
開挖及下沉時，沉箱貫入深度採 1.0m 為管控值。
開挖及下沉時，沉箱貫入深度採 1.0m 為管控值。

3.2.3 封底厚度檢討
3.2.3 封底厚度檢討
3.2.3 封底厚度檢討
工程於開挖至底面後，清理沉箱底部淤泥，以確保封底混凝土澆置後可得良好之底板止
工程於開挖至底面後，清理沉箱底部淤泥，以確保封底混凝土澆置後可得良好之底板止水性
工程於開挖至底面後，清理沉箱底部淤泥，以確保封底混凝土澆置後可得良好之底板止水性
水性及摩擦剪力阻抗，清理及澆置施工請參見第四章。澆置水中混凝土並抽乾沉箱內地下水
及摩擦剪力阻抗，清理及澆置施工請參見第四章。澆置水中混凝土並抽乾沉箱內地下水後之
及摩擦剪力阻抗，清理及澆置施工請參見第四章。澆置水中混凝土並抽乾沉箱內地下水後之
後之沉箱穩定，則需分別檢討混凝土之抗彎、抗剪以及整體之浮力，以求得封底混凝
沉箱穩定，則需分別檢討混凝土之抗彎、抗剪以及整體之浮力，以求得封底混凝土之厚度，土之厚
沉箱穩定，則需分別檢討混凝土之抗彎、抗剪以及整體之浮力，以求得封底混凝土之厚度，
分述如后。
分述如后。
度，分述如后。
(a) 由彈性理論解檢討底部封底混凝土厚度

（a）由彈性理論解檢討底部封底混凝土厚度
（a）由彈性理論解檢討底部封底混凝土厚度
對圓形沉箱：
對圓形沉箱：
對圓形沉箱：
q q
t 
3
t  1.18R
2
2
3
1.18R
其中取 fc＝0.1fc’＝2.1×10 KN/m
其中取
其中取 fc＝0.1fc’＝2.1×10 KN/m
i
i
式中： f f c c
式中：
2
4
Ri：圓形沉箱內徑 ； 水中混凝土強度 fc’＝2.1×10 KN/m
2
4
Ri：圓形沉箱內徑 ； 水中混凝土強度 fc’＝2.1×10 KN/m
式中： γw：密度 9.81 KN/m ； γc＝混凝土密度 22.56 KN/m
3 3
3
3
γw：密度 9.81 KN/m ； γc＝混凝土密度 22.56 KN/m
4
Ri：圓形沉箱內徑 ； 水中混凝土強度 fc´＝ 2.1×10 KN/m 2
q：底部單位承載力＝H×rw－t×γc
q：底部單位承載力＝H×rw－t×γc
2
3
3
3
3
3
2
fc：混凝土撓曲應力（取 fc＝0.1~0.2fc'）＝2.1×10 KN/m ~4.2×10 KN/m KN/m
γc ＝混凝土密度 22.56 KN/m
γw：密度 9.81 KN/m ；
fc：混凝土撓曲應力（取 fc＝0.1~0.2fc'）＝2.1×10 KN/m ~4.2×10 3 2 2
H：水位下沉箱深度＝40.12m
H：水位下沉箱深度＝40.12m
q：底部單位承載力＝ H×rw － t×γc
Ri.：沉箱半徑＝直徑 4.3/2＝2.15m
Ri.：沉箱半徑＝直徑 4.3/2＝2.15m
2
fc：混凝土撓曲應力（取 fc ＝ 0.1~0.2fc'）＝ 2.1×103 KN/m ~4.2×103 KN/m 2
q＝40.12×9.81-t×γc＝393.5772-22.56×t
q＝40.12×9.81-t×γc＝393.5772-22.56×t
H：水位下沉箱深度＝ 40.12m 2 2
註：實際設計封底採用混凝土標稱強度為 fc'＝28 MN/m ，因考慮施工時於地下水中澆置混凝
註：實際設計封底採用混凝土標稱強度為 fc'＝28 MN/m ，因考慮施工時於地下水中澆置混凝
Ri.：沉箱半徑＝直徑 4.3/2 ＝ 2.15m
2
土，混凝土強度易折減，故以保守估計取混凝土強度為 fc'＝21 MN/m 作分析。
2
土，混凝土強度易折減，故以保守估計取混凝土強度為 fc'＝21 MN/m 作分析。
q ＝ 40.12×9.81-t×γc ＝ 393.5772-22.56×t
2
註： 實際設計封底採用混凝土標稱強度為 fc' ＝ 28 MN/m ，因考慮施工時於地下水中澆置混凝土，混凝土強度
2
42 42
易折減，故以保守估計取混凝土強度為 fc' ＝ 21 MN/m 作分析。

22.56t
313.92
-
313.92
22.56t
393.5772-22.56t
393.5772-22.56t
2.4
t=1.18 × 2.15√
2.4
1.18
t 
2.4 3
t=1.18 × 2.15√
t=1.18 × 2.15√ 393.5772-22.56t t  1.18 t  1.18 2.1 - 10 313.92 - 22.56t
2100
2.1
3
3 10
2100
2100 2.1 10
t＝1.064m  本案設計取 t=2.5m
t＝1.064m  本案設計取 t=2.5m
t＝1.064m  本案設計取 t=2.5m
t=1.064m → 本案設計取 t=2.5m
（b）檢核周邊剪應力
（b）檢核周邊剪應力
（b）檢核周邊剪應力
(b) 檢核周邊剪應力

π‧R 2 2 ‧H‧γ - π‧γ‧R 2 2 ‧t‧γ 2.15×(40.12×9.81-2.5×22.56)
2
π‧R ‧H‧γ - π‧γ‧R ‧t‧γ
i
2 i
w
i c
i

V ＝
2.15×(40.12×9.81-2.5×22.56)
w
i
i
V ＝
w
V ＝ π‧R ‧H‧γ - π‧γ‧R ‧t‧γ = c = c = 2.15×(40.12×9.81-2.5×22.56)

2π‧R i ‧t
2×2.5
2π‧R
2π‧R i ‧t i ‧t 2×2.5
2×2.5
2
＝144.986 KN/m =0.145 MN/m 2 2 2
2
＝144.986 KN/m =0.145 MN/m
2
＝144.986 KN/m =0.145 MN/m



m
V  0.17  f  0.66 MN MN  2 m  V O.K.
2 O.K.
V
2
V O.K.
0.17



0.66
V n
V  n 0.17 f c f c c  0.66 MN m  V O.K.
n
(其中 ϕ＝0.85)
(其中 ϕ＝0.85)
(其中 ϕ＝0.85)
( 其中 ϕ ＝ 0.85)
（c）檢核浮力 Fu
（c）檢核浮力 Fu
（c）檢核浮力 Fu 2 2
2
2
浮力F = π ‧ R ‧H ‧γ = π × 2.85 ×40.12 ×9.81=10,043 KN
2
u
浮力F = π ‧ R ‧H ‧γ = π × 2.85 ×40.12 ×9.81=10,043 KN
2 o
w
o
u
浮力F = π ‧ R ‧H ‧γ = π × 2.85 ×40.12 ×9.81=10,043 KN
w
o
u
w
2
2
沉箱自重W = π ( R - R
2
2
2 ) H ‧ γ =10716.20 KN （其中 Ht＝43.20m）
i
沉箱自重W = π ( R - R ) H ‧ γ =10716.20 KN （其中 Ht＝43.20m）
t
c
2 o
t c
沉箱自重W = π ( R - R ) H ‧ γ =10716.20 KN （其中 Ht＝43.20m）
i
c
o
c
c
t
i
o
c
2
封底混凝土自重：W =π ‧ R
2
2 ‧t ‧ γ =819.04 KN
封底混凝土自重：W =π ‧ R ‧t ‧ γ =819.04 KN
i
s
c
i
s
封底混凝土自重：W =π ‧ R ‧t ‧ γ =819.04 KN
c
s
i
c

在不考慮箱體周圍與土層摩擦力 Qs＝0 之情況下
在不考慮箱體周圍與土層摩擦力 Qs＝0 之情況下
在不考慮箱體周圍與土層摩擦力 Qs＝0 之情況下

Fd＝Wc+Ws 11535.24KN＞Fu＝10043KN（OK，符合）
Fd＝Wc+Ws 11535.24KN＞Fu＝10043KN（OK，符合）
Fd＝Wc+Ws 11535.24KN＞Fu＝10043KN（OK，符合）

本沉箱封底採用混凝土之厚度為≧2.5m，經嚴密管控淤泥清除及澆置施工過程，參見 3.5 節，
54
本沉箱封底採用混凝土之厚度為≧2.5m，經嚴密管控淤泥清除及澆置施工過程，參見 3.5 節，
本沉箱封底採用混凝土之厚度為≧2.5m，經嚴密管控淤泥清除及澆置施工過程，參見 3.5 節， 55
完工後無滲漏或其它安全穩定問題。
完工後無滲漏或其它安全穩定問題。
完工後無滲漏或其它安全穩定問題。

3.2.4 開挖管理
3.2.4 開挖管理
3.2.4 開挖管理
依據開挖穩定安全檢核分析結果，本案對於開挖時有兩個影響地質穩定之管理要素需管控，
依據開挖穩定安全檢核分析結果，本案對於開挖時有兩個影響地質穩定之管理要素需管控，
依據開挖穩定安全檢核分析結果，本案對於開挖時有兩個影響地質穩定之管理要素需管控，
即是箱體內側水位高程與刃口貫入深度之控制，相關管理如下：
即是箱體內側水位高程與刃口貫入深度之控制，相關管理如下：
即是箱體內側水位高程與刃口貫入深度之控制，相關管理如下：
一、箱體內側水位高程管理
一、箱體內側水位高程管理
一、箱體內側水位高程管理
1. 為管控開挖面內外之水壓，於開挖前布設箱體周圍之監測儀器，距箱體約 10m 處之
1. 為管控開挖面內外之水壓，於開挖前布設箱體周圍之監測儀器，距箱體約 10m 處之
1. 為管控開挖面內外之水壓，於開挖前布設箱體周圍之監測儀器，距箱體約 10m 處之
豎管式水壓計，可於每日施工前及開挖中量測水位，訂定當日沉箱外側之地下水位
豎管式水壓計，可於每日施工前及開挖中量測水位，訂定當日沉箱外側之地下水位
豎管式水壓計，可於每日施工前及開挖中量測水位，訂定當日沉箱外側之地下水位
高程。
高程。
高程。
2. 依據量測之地下水位，減去 1.2m 後做為該日開挖階段箱體內水位管理值。然而比
2. 依據量測之地下水位，減去 1.2m 後做為該日開挖階段箱體內水位管理值。然而比
2. 依據量測之地下水位，減去 1.2m 後做為該日開挖階段箱體內水位管理值。然而比
對沉箱外側水位高程與先前鑽探資料，實際量測之水位高程比鑽探時低了 1.1m～
對沉箱外側水位高程與先前鑽探資料，實際量測之水位高程比鑽探時低了 1.1m～
對沉箱外側水位高程與先前鑽探資料，實際量測之水位高程比鑽探時低了 1.1m～
1.4m；亦即箱體內側水位管理值原應訂定介於 GL-3.3m～-3.6m 之間，但如需考量
1.4m；亦即箱體內側水位管理值原應訂定介於 GL-3.3m～-3.6m 之間，但如需考量
1.4m；亦即箱體內側水位管理值原應訂定介於 GL-3.3m～-3.6m 之間，但如需考量
工址緊鄰附近建築物情況下之安全因素，故施作時以更保守之方式，亦即仍以開挖
工址緊鄰附近建築物情況下之安全因素，故施作時以更保守之方式，亦即仍以開挖
工址緊鄰附近建築物情況下之安全因素，故施作時以更保守之方式，亦即仍以開挖
穩定安全檢核分析結果 GL-2.2m 作為實際開挖時之水位管理。
穩定安全檢核分析結果 GL-2.2m 作為實際開挖時之水位管理。
穩定安全檢核分析結果 GL-2.2m 作為實際開挖時之水位管理。
3. 由於箱體開挖如位於鄰近住宅建築物，依噪音防治條例極易受到施工時間限制（工
3. 由於箱體開挖如位於鄰近住宅建築物，依噪音防治條例極易受到施工時間限制（工
3. 由於箱體開挖如位於鄰近住宅建築物，依噪音防治條例極易受到施工時間限制（工
作時間為 08:00～19:00），加上如施工場地較為狹隘之場合將無法放置足夠之儲水
作時間為 08:00～19:00），加上如施工場地較為狹隘之場合將無法放置足夠之儲水
作時間為 08:00～19:00），加上如施工場地較為狹隘之場合將無法放置足夠之儲水
桶，施工時箱體內補足水位僅靠 1.5 英吋之臨時自來水管供水，故於當日開挖結束
桶，施工時箱體內補足水位僅靠 1.5 英吋之臨時自來水管供水，故於當日開挖結束
桶，施工時箱體內補足水位僅靠 1.5 英吋之臨時自來水管供水，故於當日開挖結束
後，利用晚上時間供水補充，且派專人夜間管理以防止逸流，儲水之高度則控制在
後，利用晚上時間供水補充，且派專人夜間管理以防止逸流，儲水之高度則控制在
後，利用晚上時間供水補充，且派專人夜間管理以防止逸流，儲水之高度則控制在
約至地面高程即行停止。使用此方法補足水位，配合開挖時不定時以水尺量測箱體
約至地面高程即行停止。使用此方法補足水位，配合開挖時不定時以水尺量測箱體
約至地面高程即行停止。使用此方法補足水位，配合開挖時不定時以水尺量測箱體
內側水位，對於隔日開挖時所需之水位管控即可滿足需求，詳見圖 3-2-4。
內側水位，對於隔日開挖時所需之水位管控即可滿足需求，詳見圖 3-2-4。
內側水位，對於隔日開挖時所需之水位管控即可滿足需求，詳見圖 3-2-4。

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