Deformation Behavior of Diaphragm Wall of a Deep Excavation Case in Luzhou Area

近年來都會區深開挖工程的規模與深度均與日俱增，而在施工過程中，因開挖所引致的損鄰事件也時有所聞。有鑑於此，本研究以蘆洲地區一深開挖工程為案例，收集施工期間的監測資料，探討擋土壁體的變形行為。研究中探討三個階段的擋土壁體變形行為，分別為地盤改良時期、開挖期間與回水灌漿階段，分析壁內傾度管與支撐應變計的量測數據，討論在不同時期下壁體變形與支撐軸力的反應，並試著將歸納結果以量化的方式表現。 首先於地盤改良階段，壁體受灌漿影響而產生向外的擠壓變形，其最大變位量約發生於改良樁的頂部位置；並且在灌漿完成後的靜置時期內，變位具有回復的現象。 本研究案例於開挖期間採取順打工法進行（10撐11挖），並將每一階施工過程再細分為4個階段：開挖前的靜置時期(P1)、開挖期間(P2)、支撐架設期間(P3)與施加支撐預力階段(P4)，探討在不同階段壁體變形與支撐的反應行為。分析結果顯示，於P1期間壁體變形均有增加的趨勢但軸力無明顯變化；P2期間的變位則有顯著的增加，其最大變形量約在開挖面附近左右，且軸力有顯著增加的現象；而P3期間的壁體變形則隨靜置時間而變大；至於P4期間受施加預力影響，造成壁體局部向內變形，而上層支撐軸力均普遍減小。同時經由監測軸力反算牆後土壓的分佈顯示，反推結果均大於理論主動土壓力。 開挖時的壁面漏水事件導致壁體變形與軸力瞬間增大；隨後的搶救過程中，於開挖區內灌水可有效減緩持續的變形且能分擔支撐的受力，但擋土壁面外側的止水灌漿卻增加額外的擠壓變形，並使得支撐軸力急遽上升。由簡化分析結果得知，灌漿所傳遞至壁體的壓力，從開挖底面逐漸向上遞減，約為灌漿壓力的1/3~1/6。This study selected a deep excavation case in Luzhou area to investigate the deformation behavior of diaphragm wall during the whole process of construction. By using the data measured from inclinometers buried in the wall and strain gages installed on the strut, the history of load~deformation of diaphragm during various stages of construction can be thoroughly investigated. During the period of ground improvement before the excavation, the wall experienced significant outward displacement by jet grouting. The maximum deformation occurred at the depth near the top of grouting area. After the grouting, the wall deformation would rebound gradually with time. During the process of braced excavation, the total deformations of wall at each stage of excavation can be separated into four parts, resulted from the periods of standing-by(P1), excavating soils(P2), installing struts(P3) and preloading of struts(P4), respectively. At P1 stage, there is likely an increasing trend of wall movements and the strut loads remain unchanged. At P2 stage, the maximum displacement usually occurs below the excavation surface and the strut load is increased accordingly. At P3 stage, the wall deflection will increase continuously with time. Due to the effect of preload in P4 stage, the wall will move inwardly and the loads at upper struts will decrease simultaneously. The results of back analysis demonstrate that the estimated earth pressures deduced from the strut loads are larger than the theoretically predicted values. The leakage of water from wall surface caused the wall deformation and strut load increased immediately. Then the action of water refilling slows down the wall deformation and provides lateral support simultaneously. However the actions of seal-off grouting will result the increase of wall deformation and strut load. By simplification analysis, the pressure on the wall due to grouting is estimated to be around 1/6 of the grouting pressure.中文摘要 I文摘要 II錄 III目錄 VI目錄 VII一章 緒論 1.1 研究背景及動機 1.2 研究方法 2.3 研究內容 2二章 文獻回顧 3.1 深開挖工程之壁體變形行為 3.1.1 影響深開挖壁體變形因子 3.1.2 開挖引致壁體變形 3.1.3 灌漿引致壁體變形 5.1.4 壁體變形與時間的關係 6.2 支撐軸力變化行為 7.2.1 支撐受力之影響因素 7.2.2 支撐軸力的反應行為 8.3 開挖分析軟體使用的土壓力理論 8.3.1 TORSA程式所使用的土壓力理論 9.3.2 RIDO程式所使用的土壓力理論 10.3.3 由支撐軸力推算土壓力分佈的方法 12.4 工法介紹 12.4.1 順打工法 12.4.2 地盤改良工法 13三章 工程案例簡介 15.1 場址介紹 15.2 土層鑽探資料說明 15.3 連續壁壁體設計 17.4 監測儀器的配置與量測頻率 17.5 支撐系統說明 18.6 施工順序與出水事故 18.6.1 淺層開挖與地盤改良階段 18.6.2 站體開挖階段 18.6.3 出水意外事故及搶救過程 19.6.4 後續復舊工作 20四章 JMM灌漿引致壁體變形行為 21.1 施工程序 21.2 施工區域配置說明 22.3 監測日程拆解 22.4 灌漿期間的壁體變形 23.4.1 第1東區灌漿期間的壁體變形（SID2003） 23.4.2 第1中區與第2區灌漿期間的壁體變形（SID2004） 24.5 綜合討論 26五章 支撐開挖引致的壁體變形行為 28.1 施工程序 28.2 施工區域配置說明 28.3 監測日程的拆解 29.4 壁體變形行為 30.4.1 最大壁體變位（vMAX）與開挖深度（He）的關係 30.4.2 P1至P4時期各階的變形模態 31.4.3 開挖期間壁體的位移速率 32.4.4 各階變形量在P1~P4時期所佔的比例 34.5 支撐軸力的變化行為 35.5.1 各層支撐軸力與變位的歷時曲線 36.5.2 P1至P4時期各階支撐軸力與變位的反應 37.6 由支撐軸力推估作用土壓力的分佈 39.6.1 H法與U法的反推結果 39.6.2 反推結果與TORSA作用土壓力的比較 40.6.3 反推結果與RIDO作用土壓力的比較 41.7 分析結果討論 42六章 出水事故及搶救階段 45.1 事故及搶救經歷 45.2 搶救日程拆解 45.3 壁體變形行為 47.3.1 搶救階段引致的壁體變形 47.3.2 搶救過程的壁體位移速率 49.4 軸力變化行為 49.4.1 搶救期間的軸力反應情形 50.4.2 軸力變化的簡化分析法 51.5 綜合結果與討論 52七章 結論及建議 55.1 結論 55.2 建議 57考文獻 5