現代營建321---連續壁工程品質管制與研判分析機制

地下連續壁為國內常見的擋土工法，為地下鋼筋混凝土牆，將欲開挖地下室的四周圍住，接著當開挖時，外側的土壤及地下水不會崩坍及滲入基地內，而能夠順利的構築地下室基礎， ... 連續壁工程品質管制與研判分析機制 □倪至寬／國立台北科技大學土木與防災研究所副教授□丘仕礽／國立台北科技大學土木與防災研究所研究生 摘要         地下連續壁為眾多擋土工法的其中一種，其含有較佳的剛性、止水性及安全性，其壁體可直接作為地下室外牆，成為主體結構的一部份，本文從連續壁的瑕疵種類、發生機制和預防方法作詳盡的介紹。

接著經由連續壁施工階段的品質管制，對於各個施工階段的品質管制要點作說明，如於每個階段做好相關的品質管制，則可以減少連續壁瑕疵的產生。

經由連續壁完工階段的品質保證，來檢測施做完成之連續壁，進而對於瑕疵部分做出適當的修繕。

然後以超音波檢測圖、連續壁混凝土澆置紀錄與連續壁開挖後現場調查，對連續壁完整性建立起研判分析的流程與機制，可以快速的分析出連續壁的施工品質，並預測開挖之後連續壁的情況，接著以案例實際分析佐證最後提出結論。

由此建立連續壁施工相關的研判分析、品質管制及品質保證機制，可有效的防止基礎施工災害的發生。

一、前言         地下連續壁為國內常見的擋土工法，為地下鋼筋混凝土牆，將欲開挖地下室的四周圍住，接著當開挖時，外側的土壤及地下水不會崩坍及滲入基地內，而能夠順利的構築地下室基礎，除了上述功能外，連續壁也能夠作為地下室的外牆，成為主要結構體的一部分。

        然而在連續壁的施作中，潛藏著許多看不到的危機，例如：連續壁壁體發生孔洞，而孔洞所在地盤為高地下水位的砂土層，則在地下室開挖階段，地下水會沿著孔洞滲流進入基地內，並夾帶砂土將地盤土壤掏空，造成管湧的現象及可能的損鄰事件。

就以台北縣三重市「重新貴族」為例，大樓工地發生地下室連續壁破洞，背側泥砂隨地下水大量湧出，導致鄰近多棟建築物地基流失，發生傾斜及塌陷，尤其嚴重者更陷入地面1.2～1.5公尺之深，鄰房整排有六十六戶受到波及。

由此可知，必須建立連續壁施工相關的研判分析、品質管制及品質保證機制，可有效的防止基礎施工災害的發生。

二、連續壁瑕疵種類、發生機制及預防方法         本章節將針對連續壁所產生的瑕疵種類及其發生的機制進行說明，分別為：（1）大肚現象（2）壁面鋼筋外露（3）包空氣或包穩定液（4）包泥或包劣質混凝土（5）接縫滲漏（6）漏漿（7）端版歪斜。

(一)大肚現象         連續壁抓掘至球狀形土壤時，如砂土與卵礫石層，因土壤的自立性較差，所以容易發生坍落，造成崩孔的情況，如圖一所示，在混凝土澆置時，崩孔的地方將被混凝土所填滿，則地下室開挖後，會產生連續壁大肚現象，如圖二所示，而造成開挖壁面不平整，不利於水平支撐的架設，所以需使用破碎器將其大肚部分敲除，再施做支撐架設的工作。

若在吊放鋼筋籠之前，於可能產生大肚現象位置處，在鋼筋籠外綁紮三夾版，使得地下室開挖之後，可以方便敲除大肚的部分。

圖一槽溝壁崩孔示意圖 圖二開挖後連續壁大肚現象 (二)壁面鋼筋外露         連續壁挖掘之後，穩定液液壓小於側向靜止土水壓力時，則會造成槽溝壁面往內移動，產生內縮的現象，如圖三所示，若內縮壁面碰觸鋼筋籠，而繼續澆置混凝土，則鋼筋將無混凝土保護層，使得鋼筋外露，也就是排骨現象，如圖四所示，造成鋼筋外露的部分握裹力不足，導致鋼筋無法有效承受壓力，所以易使連續壁在搭接觸造成彎折破壞。

為了減少槽溝壁產生內縮現象，可以縮短吊放鋼筋籠的時間或減少鋼筋籠吊放完成至澆置混凝土間的閒置時間等。

圖三槽溝內縮示意圖 圖四開挖壁後連續壁鋼筋外露（排骨現象） (三)包空氣或包穩定液         為了避免混凝土與穩定液混合，形成強度不足的劣質混凝土，因此必須延伸特密管至槽溝底部，由下而上澆置混凝土。

澆置過程中，必須隨混凝土頂面上升而提升特密管，並保持管底在混凝土頂面下方1.5m~2m處，使混凝土與穩定液分隔開，保持混凝土應有的品質。

        在澆置混凝土時，如果特密管管底抽離混凝土頂面，導致穩定液回流入特密管內，若未做妥善處理，而將特密管插回混凝土頂面下，繼續澆置混凝土，特密管內穩定液將被壓入已澆置的混凝土中，造成連續壁混凝土內包穩定液的情形，如圖五所示。

當地下室開挖後，可能在連續壁內發現孔洞，如圖六所示，此時可在特密管頂端放置橡皮碗，再澆置混凝土壓下橡皮碗，待特密管管內穩定液排出瞬間或橡皮碗到達特密管底端時，將特密管插回混凝土中繼續澆置，如此則可避免穩定液被灌入混凝土中。

        若在混凝土澆置過程中斷澆置，再重新澆置混凝土時，此時如果澆置速度過快而形成滿管澆置，則容易產生連續壁混凝土內包空氣的情形，如圖七所示，此時可以在特密管中預先插入排氣管，以利空氣排出；或者放慢混凝土澆置速度，採半管澆置，以利空氣排出。

假如包空氣或包穩定液所產生的孔洞穿過連續壁厚度，而且孔洞位置的地盤為透水土層，則會產生滲漏或管湧的疑慮。

圖五包穩定液之連續壁混凝土澆置示意圖 圖六開挖後連續壁產生孔洞 圖七包空氣之連續壁混凝土澆置示意圖 圖八包泥或包劣質混凝土連續壁澆置示意圖 (四)包泥或包劣質混凝土         連續壁在澆置混凝土時，若各特密管澆置速度不均勻，則容易造成包泥或包劣質混凝土的現象，如圖八所示，在同一連續壁單元施做時，左右兩側特密管澆置混凝土速率不相同，若左側澆置速度過快，使得左側混凝土面高於右側，當過高時則新鮮混凝土會流至右側，把原先在混凝土面上的劣質混凝土或爛泥夾雜在一起，造成連續壁完工後，包泥或包劣質混凝土。

假使包泥或包劣質混凝土的範圍，穿過連續壁厚度，而所在又位於透水土層區域，開挖後會有滲水的可能。

要避免此種情況發生，在使用特密管澆置混凝土時，需每支同時均勻澆置。

(五)接縫滲漏         連續壁於施做時，於母單元端版外側與公單元接合處有泥膜的產生，當施做公單元時，若未將端版外側之泥膜清除乾淨，當連續壁澆置完成後，混凝土在固化的過程會放熱，使得泥膜中的水分揮發，造成泥膜體積縮小產生縫隙，形成滲水路徑，如圖九所示，因此開挖壁面有滲水產生，如圖十所示，如要避免此情況，可用扁鐵及箱型鐵刷除附著在端版外側以及鋼筋上的皂土泥膜，或者在公母單元接合處施做止水樁。

圖九公母單元間滲水路徑示意圖 圖十開挖壁面連續壁接縫處滲漏         1. 漏漿         漏漿的情況皆發生於母單元，雖然母單元鋼筋籠有端版圍束混凝土，但若槽溝壁面有崩坍，使端版與壁面間出現孔隙，如圖十一所示，在澆置混凝土時，混凝土會經由這孔隙繞過端版，流至預留筋區域並填滿搭接鋼筋，造成將來公單元鋼筋籠無法吊入搭接。

若漏漿情況發生時，必須在端版外側倒入碎石，直到超過漏漿的位置，如圖十二所示，利用倒入的碎石與漏出的水泥漿液及穩定液混合後，形成強度較低的劣質預壘混凝土，待母單元混凝土澆置而且公單元挖掘完成後，進行接頭清理時，用箱型鐵衝擊，即可將強度較低的劣質混凝土衝碎後挖除，使得公單元鋼筋籠能夠順利吊放，完成公母單元搭接。

        若要避免漏漿的情況發生，可以在母單元兩側端版間包覆帆布，如圖十三所示，即能將鋼筋籠圍成一個封閉空間，避免漏漿的發生，但是當槽溝壁面崩坍範圍過大時，混凝土推擠帆布擴張，超過帆布所能承受拉伸長度時，帆布會被拉裂發生漏漿，如圖十四所示。

圖十一槽溝壁面崩坍端版與壁面間孔隙示意圖圖十二漏漿時母單元端版外側回填碎石示意圖 圖十三母單元包覆帆布的示意圖圖十四崩坍過大造成帆布拉裂漏漿示意圖         2. 端版歪斜         端版歪斜的情況皆發生於母單元，即所謂的爆模現象，當母單元端版抵擋不住混凝土側向壓力時，則會產生端版歪斜，如圖十五所示，爆模情況產生時，混凝土會流至預留筋區域，造成將來公單元鋼筋籠無法吊入，此時需於外側回填碎石，以免外流混凝土凝固使公單元無法搭接，之後可將公單元鋼筋籠下側搭接觸適量作切除以利吊放。

開挖後，可以發現母單元端版有明顯歪斜的狀況，如圖十六所示。

圖十五母單元端版歪斜示意圖 圖十六母單元端版歪斜情況 三、連續壁施工階段的品質管制         連續壁於施工階段如有做好相關的品質管制，可減少連續壁瑕疵的產生，本章將針對（1）連續壁壁體開挖（2）接頭清洗與底泥清除（3）超音波檢測（4）鋼筋龍製作及吊放（5）特密管吊放及混凝土澆置，各個施工階段的品質管制要點作說明。

(一)連續壁壁體開挖         連續壁開挖時，需於開挖槽溝中填充穩定液，抵抗側向土水壓力，在開挖過程中，應隨時檢測槽溝內穩定液品質是否有符合標準，且應保持穩定液面高於地下水面1m且不低於導溝深度，避免因穩定液液面降低，造成壁面崩坍。

壁面開挖需以奇數刀配置，避免因偶數刀造成開挖偏斜，且母單元壁面不得超挖，以免造成混凝土澆置時漏漿。

當開挖至預定深度，需以水尺檢測深度至少三處，以確定槽溝深度及檢視是否有超挖的情況。

        若壁體開挖至礫石層，因為礫石層顆粒間孔隙大，穩定液無法形成泥膜，使得穩定液大量流失，此時穩定液的液壓降低，而容易造成壁面崩坍，此時可拋入粘土，並用抓斗擠壓，將粘土擠壓而填滿礫石間的孔隙，利用粘土取代泥膜功能，阻止穩定液流失維持液壓，如此重覆施作直到通過礫石層，如圖十七所示，礫石（GP）與粘土（CL）合併成為粘土質礫石（GC），則土層的剪力強度即包含了凝聚力及摩擦力，土壤顆粒不易分開，且透水性降低，穩定液液壓有效作用在壁面，也就不容易發生壁面崩坍的狀況。

(二)接頭清洗與底泥清除         壁體開挖至預定深度後，若前置單元有端版或其他型接頭，應以箱型鐵上之鋼刷清洗接頭，以防泥膜形成滲水路徑，如圖十八所示；若前置單元有漏漿的情況，接頭處有障礙物時，需先以箱型鐵衝擊破碎清除。

當接頭清洗完成後，應讓溝內穩定液靜置一段時間，待懸浮於穩定液中之砂土沈澱後，再進行底泥清除。

圖十七連續壁開挖至礫石層以黏土填充示意圖 圖十八箱型鐵清洗接頭 (三)超音波檢測         壁體開挖至預定深度後，需以超音波測定儀量測壁面垂直度與壁面情況，，如圖十九所示，其中垂直度誤差量應小於1/250，且超音波記錄圖應註記單元編號、測定位置及完成時間等，如圖二十所示，並妥善保存。

圖十九超音波測定儀檢測連續壁 圖二十超音波記錄圖 (四)鋼筋龍製作及吊放         鋼筋籠製作需依圖說確實施做，並預留特密管空間，如圖二十一所示，且母單元接頭處之端版需滿焊，並以短料加強焊接，避免澆注混凝土時，端版與橫筋分離造成漏漿或爆膜。

母單元兩側帆布需確實鎖緊在端版上，寬度需包覆整個鋼筋籠，以防止漏漿。

        鋼筋籠於吊放時如遇障礙，不可強行震動吊放，應吊起重整後再行安放。

鋼筋籠吊放後，中心線位置應與導溝中心線位置吻合，若吊入為母單元，應檢測水平線，以防鋼筋籠偏斜，造成後續單元精度不良。

圖二十一鋼筋籠預留特密管空間示意圖 (五)特密管吊放及混凝土澆置         鋼筋籠吊放完成後，接著澆置混凝土，為了避免混凝土與穩定液混合，形成強度不足的劣質混凝土，因此需將特密管延伸至槽溝底部，由下而上灌注混凝土。

澆置前需放入橡皮碗，以順利排開管內穩定液，且設置排氣管或採用半管澆注，以利管內空氣排出，避免連續壁混凝土內包空氣的情形發生。

        在混凝土澆置過程中，必須隨混凝土頂面上升而提升特密管，並且保持管底在混凝土頂面下方至少1.5m，利用特密管將混凝土與穩定液分隔開，保持混凝土應有的品質，避免特密管抽拔出混凝土面，導致穩定液流入管內，造成穩定液被壓入已澆置的混凝土中，使連續壁混凝土內包穩定液的情形發生。

特密管在混凝土面下方，最大深度不可超過9m，以免混凝 土澆灌不易。

此外同一單元澆置混凝土，要避免澆置不平均，必須隨時利用水尺檢測混凝土澆置頂面形狀，平均灌注每一根特密管，避免澆置過高之混凝土因為重力流動，使混凝土內包覆劣質混凝土及夾泥的情況發生。

在澆置母單元時，除了在單元內以水尺檢測深度，也需檢測端版外側，以防漏漿發生。

        澆置混凝土時應確實填寫混凝土澆置紀錄表，如圖二十二所示，其中包括灌注時間、位置、特密管深度、混凝土體積及混凝土頂面平均上升高度等，接著需要將其相對深度所對應的累積混凝土澆置量，畫成混凝土澆置曲線圖，如圖二十三所示，其中A~E線代表著澆置連續壁時，可能產生不同瑕疵的情況，接著將單純就混凝土澆置曲線，所可能產生的瑕疵情形詳細說明。

圖二十二混凝土澆置紀錄表 圖二十三混凝土澆置曲線示意圖         1. 標準線         標準線所代表的意義，即連續壁於澆置混凝土的過程中，沒有產生任何瑕疵，從連續壁底端至澆置完成，每個深度所對應的累積混凝土的估計使用量所畫成的直線。

        2. 曲線A         曲線A在GL-25m處混凝土澆置量有增加，但是混凝土面卻沒有上升的情況，若為母單元混凝土澆置曲線，則在該深度以下可能發生漏漿的現象，即漏漿速度等於混凝土澆置速度，使得混凝土面無上升的情況，如圖二十四所示。

此時應立即於端版外側投入碎石，超過漏漿位置，並於施做相鄰公單元時，以箱型鐵衝擊破碎後挖除。

        3. 曲線B         曲線B在GL-25m~GL-20m處混凝土澆置量有增加情況，也就是混凝土澆置曲線斜率變小，之後曲線又與標準線平行，表示該深度可能發生坍孔情形，如圖二十五所示。

當開挖後，在該處可能有大肚現象，若配合超音波檢測壁面情形即可預先得知。

圖二十四母單元於GL-25m漏漿示意圖圖二十五槽溝壁面於GL-20m~GL-25m坍孔示意圖         4.曲線C         曲線C在GL-23m開始混凝土澆置量有減少的情況，也就是混凝土澆置曲線斜率變大，之後曲線又與標準線平行，即表示當時在特密管底端的深度下方，混凝土澆置時可能有包穩定液或包空氣的情形，如圖二十六及圖二十七所示。

當開挖後，連續壁壁面可能在GL-24.5m以下發現孔洞的現象。

圖二十六混凝土澆置於GL-24.5m以下包穩定液示意圖圖二十七混凝土澆置於GL-24.5m以下包空氣示意圖         5.曲線D         曲線D在GL-10m開始混凝土澆置量有減少的情況至地表，也就是混凝土澆置曲線斜率變大，表示在該深度以上槽溝壁可能發生內縮的情況。

當開挖後，連續壁壁面可能發生鋼筋外露，沒有混凝土保護層。

圖十九超音波測定儀檢測連續壁         6.曲線E         曲線E在深度GL-13m混凝土面有突然下降的情況，若為母單元混凝土澆置曲線，表示可能產生爆模現象，如圖二十八所示，端版抵擋不住混凝土側向壓力時，則會產生爆模。

當開挖後，可能發現端版歪斜的現象。

四、連續壁完工階段的品質保證         本章將針對連續壁單元施做完成後，如何為連續壁的品質保證作介紹，分別為：（1）連續壁完整性測驗（2）連續壁瑕疵修繕 (一)連續壁完整性試驗         在連續壁澆置前，應事先於單元鋼筋籠內，預先綁紮數支符合連續壁長度之PVC管，PVC管之間距一般為1.5m，交互配置，如圖二十九上方所示，待連續壁混凝土澆置完成至少兩週後，地下室開挖前，進行地下連續壁之完整性試驗。

        完整性試驗是利用音波在混凝土中之傳遞速度，判斷連續壁體內部是否有包裹著非混凝土的其它雜物，檢測結果繪製成圖，如圖三十所示，可作為分析連續壁混凝土完整性之情況。

進行音波檢測前，測管內注入清水做為波傳介質，如果皂土入侵或測管內注水不足等，均會影響檢測結果。

        一般使用跨孔超音波檢測法中，發送與接收超音波之能量轉換器通常分別放置於不同的測管中，測管間距小於1.5m，也可同時放置在同一測管中得到結果。

在進行跨孔超音波檢測時，通常發送與接收超音波之能量轉換器會置於同一水準高程，如果發現有缺陷存在時，可調整為傾斜方式或扇狀方式密集地偵測出該缺陷之水平位置及其分佈大小，如圖三十一所示。

圖二十九連續壁完整性試驗示意圖圖三十連續壁完整性試驗檢測圖 圖三十一跨孔超音波檢測法檢測方式示意圖圖三十二隔幕灌漿與逆止閥灌漿修繕連續壁示意圖 (二)連續壁瑕疵修繕         在連續壁施作完成後，經超音波檢測若發現連續壁體有孔洞現象，而且該處地盤為透水性和可淘空的砂土或沉泥時，為避免開挖階段發生管湧的現象，可在發生孔洞之壁體外側，施作低壓滲透填充灌漿，例如隔幕灌漿工法，在連續壁體外側形成一道擋水牆，以達到阻水的目的；或是地下室開挖階段，於孔洞下方先施做一逆止閥，之後再以水泥漿液灌入逆止閥以填充孔洞，避免管湧災害的發生，如圖三十二所示。

        地下室開挖後，若發現連續壁有大肚的現象，需以小型破碎機予以整平壁面，以利水平支撐的架設；若發現連續壁有排骨或孔洞的現象，則需先以高壓水將壁面泥土清洗乾淨，再加以混凝土修補。

五、連續壁完整性研判分析機制         連續壁於施工階段的品質管制，可以減少瑕疵連續壁的產生，而使用超音波作連續壁完整性試驗，則對於連續壁的品質做出徹底的調查，但是其花工且費時，本章將介紹連續壁在完工階段，採用超音波檢測圖與連續壁混凝土澆置紀錄，對連續壁完整性做研判分析的流程與機制，可以快速的分析出連續壁的施工品質，並預測開挖之後連續壁的情況。

(一)連續壁分析流程         母單元連續壁的分析流程，如圖三十三所示，先從連續壁混凝土澆置前，所做的超音波檢測圖，判斷連續壁槽溝壁面的情況，分為壁體內縮、正常與坍孔，此時，可預估出澆置混凝土可能的澆注量，接著對於混凝土澆置紀錄，繪製混凝土澆置曲線，即可判斷出實際與預估混凝土澆置量的關係，再配合超音波檢測圖，則可推估連續壁開挖後之情況。

公單元連續壁的分析流程，如圖三十四所示。

圖三十三母單元連續壁分析流程 圖三十四公單元連續壁分析流程 (二)連續壁研判分析機制建立         經由蒐集施工現場的超音波檢測圖與混凝土澆置記錄，並於開挖後至現場作調查，再由收集之資料，交叉比對印證連續壁研混凝土完整性判分析的流程，如圖三十五所示，先將該深度的混凝土澆置曲線與超音波檢測記錄配合分析後，預測連續壁情況，再與開挖後現場連續壁壁面情況作比對是否相符合，即可建立連續壁研判分析的機制，之後可以對未開挖單元作評估，進而提出相關的補救及防災措施。

圖三十五超音波檢測紀錄、混凝土澆置記錄與連續壁現場交叉比對 (三)連續壁單元分析案例         以台北縣某工地未開挖單元連續壁案例作分析，經由超音波檢測出連續壁壁面於GL-2m~GL-11m有坍孔的情況發生，其所在土層為沉泥質砂SM，由超音波檢測圖面上求得孔洞的面積為3m2，再假設整個單元壁面呈現相同的坍孔情況，推估出孔洞的體積為：（圖面上孔洞的面積）×（連續壁單元面積）＝3×6.2＝18.6m3，再分析混凝土澆置曲線，發現實際混凝土澆置曲線於GL-11m處開始，曲線斜率有減小的情況，即代表實際混凝土澆置量有增加的情況，在GL-11m~GL-2m的混凝土超打量為247－229＝18m3，與預估坍孔體積非常接近，而其分析比較如圖三十六所示。

圖三十六超音波檢測、混凝土澆置記錄分析比對 六、結論         1. 經由分析流程所建立連續壁單元評估及調查的機制，來判斷未開挖部分連續壁的狀況，即可對瑕疵單元預先擬定補強計畫。

        2. 確實的超音波檢測記錄及混凝土澆置紀錄，並配合完整的地質資料，才能對連續壁完整性做出正確的研判分析，並提出相關的防災應變計畫。

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