Page 195 - 捷運工程叢書 精進版 － 6 捷運大地工程實務

第六章 建物保護

三、施工中抽水引致之沉陷

開挖施工時為保持開挖面之乾燥及確保開挖底面之穩定性，常須進行袪水活動，由於地
下水之洩降、開挖區內及區外之滲流現象將導致開挖區內及區外一定距離內地層有效應力的

改變，造成土體產生變形與壓密，遂而引致地表之沉陷。此部份沉陷之預測與抽水井之深度
與配置、擋土設施之貫入深度與水密性，地層之滲透性與壓密性質息息相關。理論上可由滲
流分析評估抽水後地層中之應力變化量，再由地層之壓縮性質及壓密參數，估算抽水一定時

間後之地表沉陷量，惟甚難準確預估。
四、壁體變形引致之地表沉陷

有關開挖造成擋土壁變形而引致之地表沉陷預測，一般大多以開挖分析所得之擋土壁最
大側向位移量與地盤沉陷特性，依過去許多案例監測統計結果所建立之地表沉陷經驗公式，

預測最後開挖完成後之地表沉陷曲線分佈及角變量。實務上常見之經驗公式有 Peck（西元
1969 年）法、Bowles（西元 1986 年）法、Clough & O´Rourke（西元 1990 年）法及 Ouand
Hsieh（西元 1998 年）法，各種經驗法各有其不同之統計資料庫，引用前應瞭解各經驗式之

適用限制，如開挖深度、開挖規模、地質條件、地下結構施工方法（順打、逆打、半逆打或
其他施工法）等。由於開挖沉陷特性除與地層特性相關外，深受施工習慣、品質之影響，因
此筆者建議捷運之開挖工程可採用根據臺北盆地深開挖案例整理得之 Ou & Hsieh 法評估開

挖引致擋土壁後之地表沉陷。分析步驟簡述如下：
( 一 ) 估計壁體最大側向位移量（δhm）

可利用彈塑性基礎樑法（如 RIDO 程式）、有限元素法或有限差分法等方法
預測各開挖階段之壁體變形及 δhm。
( 二 ) 研判地表沉陷槽型式

開挖引致之地表沉陷有三角槽型（Spandrel Type）及凹槽型（Concave Type）
等二種型態，如圖 6-4-2 所示。發生此兩種型態之地表沉陷的最主要原因在於擋土

壁之變形量與變形形狀。其研判依據可根據初始開挖階段壁體產生懸臂變形之懸
臂部份的面積 Ac1，最後開挖階段壁體位移懸壁部份的面積 Ac2 與深槽部份的面
積 As，利用下列原則判斷之：

1. 當 As < 1.6Ac 時，地表沉陷型式可以三角槽型預測
2. 當 As ≧ 1.6Ac 時，地表沉陷型式可以凹槽型預測上述中 Ac=max(Ac1, Ac2)
( 三 ) 利用地表最大沉陷量（δvm）和壁體最大側向位移量（δhm）的關係估算 δvm 地表

最大沉陷量和壁體最大側向位移量的關係可以下式表示：
δvm=(0.5 ～ 1.0) δhm
砂質土壤中之深開挖可取下限值，黏土層中之開挖則取上限值，砂－黏土互

層之深開挖則介於兩者之間，但對軟弱之黏土層 δvm 可能達 1.0δhm 以上。
( 四 ) 根據步驟 2. 所決定之地表沉陷型式，利用圖 6-4-3 計算擋土壁後之地表沉陷

圖中 d 為距擋土壁之距離，PIZ 為主要影響區範圍，PIZ 由局部潛在破壞區
（2H）與整體穩定之潛在破壞區（B 與 Hf 之小值）之大者決定，但不超過 Hg，

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