高張力掛網岩栓護坡與噴凝土格梁護坡工法效益比較之研究-以桃112線0K+160為

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研究生：	王柏傑 Po-Chieh Wang
論文名稱：	高張力掛網岩栓護坡與噴凝土格梁護坡工法效益比較之研究-以桃112線0K+160為 Comparison of Slope Protection Method between Anchored High Tension Wire Mesh and Soil Nail Sprayed Concrete Girder-take Tao 112 Line, 160 meters from the start, Fuxing District, Taoyuan City as an example
指導教授：	林志棟 Jyh-Dong Lin
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 土木工程學系 Department of Civil Engineering
論文出版年：	2021
畢業學年度：	109
語文別：	中文
論文頁數：	114
中文關鍵詞：	邊坡災害、邊坡穩定分析、STABL
外文關鍵詞：	Slope Disaster, Slope Stability Analysis, STABL
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臺灣地形多山且地質條件複雜，又因位處環太平洋地震帶，地震頻繁，但在歷史及人文之背景之下，山坡地的開發及山區道路的開闢極為普遍。近年來因氣候變遷，豪大雨及強烈颱風侵襲之機率明顯增加，對原本就脆弱之山區道路邊坡造成更大的災害發生風險，道路邊坡的災害已成為台灣主要之天然災害之一，一旦發生影響人民生命財產甚鉅，因此如何提升山區道路災害搶救及維護管理之效率，降低災害發生風險機率，成為現今防災及減災的重要課題。
本研究以桃園市復興區桃112線0k+160邊坡災害為例，以業界普遍使用之STABL極限平衡法程式進行邊坡穩定分析，並討論邊坡整治常用之土釘格梁護坡工法及高張力掛網岩栓護坡工法之比較分析，提供工法選擇之參考，在維持安全及穩定性之狀態下，兼顧成本、時效、工期、施工性、環保與耐久性上取得最大之工程效益。
期望藉由本研究的歸納及分析，增進邊坡穩定之實務案例與數值分析之經驗，並提供第一線養護人員面對邊坡災害復建方案選擇時，能有基本的參考依據及研判最佳之復建工法方式，期能將災害影響降至最低，建構安全之道路。

Taiwan has a mountainous terrain and complex geological conditions. It is also located in the Pacific Rim Seismic Belt and has frequent earthquakes.
Under the historical and cultural background, the development of mountain slopes and the opening of mountain roads are extremely common.
In recent years, due to climatic changes, heavy rains, and severe typhoons, it has caused a greater risk of disasters on the originally fragile mountain road slopes.
Road slope disasters have become one of the main natural disasters in Taiwan, and once they occur, they will affect people’s lives and property enormously.
Therefore, how to improve the efficiency of disaster rescue and maintenance and management of mountain roads and reduce the risk of disasters has become an important topic of disaster prevention and reduction.
This study takes the 0k+160 slope disaster of Tao 112 Line, Fuxing District, Taoyuan City as an example. Using the STABL limit equilibrium method, commonly used in the industry to analyze slope stability, and compared the commonly used methods of slope treatment, anchored high tension wire mesh and sprayed concrete girder, and provide a reference for the selection of construction methods, while maintaining safety and stability, consider the cost, timeliness, period, construction, environmental protection, and durability to achieve the best engineering benefits.
It is hoped that through the induction and analysis of this research, the practical cases and numerical analysis experience of slope stability will be improved, provides the front line maintenance personnel a basic reference, the best method for restoration, to minimizes the impact of disasters, constructs safe roads.

目錄
摘要    i
Abstract    ii
誌謝    iii
圖目錄    vi
表目錄    viii
符號說明    ix
第一章 緒論    1
1-1    研究背景與動機    1
1-2    研究目的    2
1-3    研究方法    2
1-4    研究流程    3
第二章 文獻回顧    4
2-1    邊坡破壞模式之種類    4
2-1-1 依崩塌機制分類    5
2-1-2 依崩塌深度分類    7
2-2    邊坡穩定分析安全係數    8
2-2-1 水土保持技術規範    8
2-2-2 歐洲地工規範    9
2-3    高張力掛網岩栓工法    10
2-4    格梁護坡工法    13
2-5    碳足跡    16
第三章 研究方法    18
3-1    邊坡穩定分析方法    18
3-1-1 極限平衡法    18
3-1-2  Bishop簡化法    19
3-1-3 無限邊坡法    21
3-1-4  STABL邊坡穩定分析程式簡介    22
3-1-5  RUVOLUM邊坡穩定分析程式簡介    23
3-1-6 邊坡穩定分析流程    24
3-2    邊坡淺層滑動分析-高張力掛網岩栓護坡工法    25
3-2-1 平行坡面之邊坡淺層滑動分析    26
3-2-2 岩栓間局部滑動分析    29
3-3    土釘設計方法    32
第四章 工程案例    33
4-1    工程基本資料    33
4-1-1 道路基本資料    33
4-1-2 降雨資料    34
4-1-3 災害點位資料    34
4-1-4 工程施工圖說    35
4-1-5 邊坡災害復建成果    41
4-2    地層及土壤參數    46
4-3    整治前邊坡穩定分析    48
4-3-1 整治前邊坡穩定分析安全係數計算    50
4-3-2 整治前邊坡穩定分析安全係數彙整    53
4-4    整治後邊坡內部穩定分析    54
4-4-1 整治後邊坡內部穩定分析安全係數計算    55
4-4-2 整治後邊坡內部穩定分析安全係數彙整    58
4-5    整治後邊坡外部穩定分析    60
4-5-1 岩栓材料剪力阻抗能力檢核    60
4-5-2 岩栓複合應力承載能力檢核    61
4-5-3 高張力網抗剪切能力檢核    62
4-5-4 高張力網抗衝孔破壞能力檢核    63
4-5-5 高張力網於平行坡面方向之承載能力檢核    64
第五章 邊坡穩定工法比較分析    65
5-1    穩定性    65
5-2    工法成本分析    67
5-3    碳足跡    71
5-3-1 系統邊界之劃定    73
5-3-2 碳排放量計算    74
5-3-3 工法碳足跡比較分析    76
5-4    耐久性    78
5-4-1 高張力掛網岩栓護坡金屬網耐用年限估算    78
5-4-2 土釘格梁護坡鍍鋅菱形金屬網耐用年限估算    79
第六章 結論與建議    80
6-1    結論    80
6-2    建議    81
參考文獻    82
附錄    84
附錄一 鑽孔地質柱狀圖    84
附錄二 岩栓間局部滑動分析-破壞機制B (組合楔型滑動)    85
附錄三 RUVOLUM高張力掛網岩栓護坡計算表    87



圖目錄
圖1  研究流程圖    3
圖2  Varnes邊坡破壞模式圖    5
圖3  淺層崩塌與深層崩塌示意圖    7
圖4  高張力掛網岩栓護坡工    11
圖5  高張力掛網岩栓護坡工法施工完成照    11
圖6  高張力掛網岩栓護坡工法施工流程圖    12
圖7  土釘格梁護坡工法示意圖    14
圖8  土釘格梁護坡施工完成照    14
圖9  土釘格梁護坡工法施工流程圖    15
圖10  Bishop簡化法切片示意圖(1)    20
圖11  Bishop簡化法切片示意圖(2)    20
圖12 無限邊坡法示意圖    21
圖13  STABL於STEDwin視窗程式下之執行畫面    22
圖14  RUVOLUM 邊坡穩定分析程式執行畫面    23
圖15 邊坡穩定分析流程圖    24
圖16 平行坡面之淺層滑動分析示意圖-常時狀態    26
圖17 平行坡面之淺層滑動分析示意圖-地震期間    27
圖18 平行坡面之淺層滑動分析示意圖-暴雨期間    28
圖19 單一楔型滑動分析示意圖-常時狀態    29
圖20 單一楔型滑動分析示意圖-地震期間    30
圖21 單一楔型滑動分析示意圖-暴雨期間    31
圖22 土釘設計示意圖    32
圖23 區道桃112線路線圖    33
圖24 民國108年霞雲雨量站逐日雨量圖    34
圖25 桃112線山崩及地滑地質敏感區    34
圖26 工程平面配置圖    35
圖27 土釘格梁護坡工法平面配置圖    36
圖28 土釘格梁護坡工法A-A剖面詳圖    36
圖29 立體網層噴植綠化植生詳圖    37
圖30 鍍鋅立體網詳圖    37
圖31 高張力掛網岩栓護坡工法平面配置圖    38
圖32 高張力掛網岩栓護坡工法邊界錨定索詳圖(A)    38
圖33 岩栓示意圖    39
圖34 高張力掛網岩栓護坡工法平面配置圖    39
圖35 高張力掛網岩栓護坡工法平面配置圖    39
圖36 高張力網縱向及橫向續接示意圖    40
圖37 高張力網縱向及橫向續接示意圖    40
圖38 邊坡整治前全景空照圖    41
圖39 人工吊掛整坡及倒竹清除施工照片    41
圖40 坡面浮石清除及施工便道施作    42
圖41 坡頂破碎岩層高張力網施工照片    42
圖42  601鑽機5米岩栓打設施工照片    43
圖43  601鑽機10米土釘打設及鍍鋅菱形網掛網施工照片    43
圖44 土釘格梁護坡鋼筋籠組立及噴漿溝施工照片    44
圖45 土釘打設及格梁噴凝土施工照片    44
圖46 植生基材噴植及防落石網施工照片    45
圖47 災害復建完成照片    45
圖48 中央地質調查所五萬分之一地質圖    46
圖49  STABL地質參數輸入圖    47
圖50  STABL地下水位線參數輸入圖    49
圖51 整治前-A段-常時狀態安全係數圖    50
圖52 整治前-A段-地震期間安全係數圖    50
圖53 整治前-A段-暴雨期間安全係數圖    51
圖54 整治前-B段-常時狀態安全係數圖    51
圖55 整治前-B段-地震期間安全係數圖    52
圖56 整治前-B段-暴雨期間安全係數圖    52
圖57 整治後-A段-常時狀態安全係數圖    55
圖58 整治後-A段-地震期間安全係數圖    55
圖59 整治後-A段-暴雨期間安全係數圖    56
圖60 整治後-B段-常時狀態安全係數圖    56
圖61 整治後-B段-地震期間安全係數圖    57
圖62 整治後-B段-暴雨期間安全係數圖    57
圖63 邊坡A段土釘格梁護坡內部穩定分析安全係數比較圖    59
圖64 邊坡B段高張力掛網岩栓內部穩定分析安全係數比較圖    59
圖65 工法每平方公尺經費比較圖    70
圖66 碳足跡評估流程圖    72
圖67 台灣環保署所揭示的建築碳盤查專用產品類別規則(PCR)流程圖    72
圖68 全球暖化潛勢GWP值    74
圖69 工法每平方公尺排碳量比較圖    77
圖70 工法每平方公尺排碳量占比分析圖    77


表目錄
表1  Varnes邊坡破壞分類表    6
表2  水土保持技術規範最小安全係數表    9
表3  各國碳排放量計算準則    17
表4  使用之土壤參數表    47
表5  桃園市設計水平譜加速度係數表    49
表6  整治前邊坡A段邊坡穩定分析安全係數彙整表    53
表7  整治前邊坡B段邊坡穩定分析安全係數彙整表    54
表8  邊坡A段土釘格梁護坡內部穩定分析安全係數比較表    58
表9  邊坡B段掛網岩栓護坡內部穩定分析安全係數比較表    58
表10 岩栓材料剪力阻抗能力檢核表    60
表11 岩栓複合應力承載能力檢核表    61
表12 高張力網抗剪切能力檢核表    62
表13 高張力網抗衝孔破壞能力檢核表    63
表14 高張力網於平行坡面方向之承載能力檢核表    64
表15 高張力掛網岩栓護坡工法及土釘格梁護坡比較表    66
表16 高張力掛網岩栓護坡工程經費估算表    68
表17 土釘格梁護坡工程經費估算表    69
表18 高張力掛網岩栓護坡排碳量計算表    75
表19 土釘格梁護坡排碳量計算表    76


                                

〔1〕行政院農業委員會水土保持局，2016，水土保持手冊，ISBN:9789860553444
〔2〕楊樹榮、林忠志、鄭錦桐、潘國樑、蔡如君、李正利 (2011)，
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〔3〕馮正一,李俊男，2005，邊坡穩定處理工程規劃設計準則及施工注意事項，國立中興大學水土保持學系
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〔5〕施國欽，2005，大地工程學(一)土壤力學篇，文笙書局，ISBN:9574124436
〔6〕施國欽，2010，大地工程學(二)基礎工程篇，文笙書局，ISBN:9574176207
〔7〕Marek Cała,Daniel Flum,Armin Roduner,Rudolf Rüegger,Stephan Wartmann Dr.,2020, “TECCO® Slope Stabilization Systemand RUVOLUM® Dimensioning Methodl”, AGH UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY AGH UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY, Romanshorn, Switzerland,ISBN:9783033032965
〔8〕交通部公路總局，2020，落石防護設計參考注意事項
〔9〕日本エコ・パワーネット工法会,2014,高強度ネット斜面安定工パワーネット工法設計・施工マニュアル
〔10〕陳榮河,何嘉浚，2003，”土釘擋土工法導論”，地工技術雜誌，第98 期，第05~16
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〔11〕范嘉程，2003，”土釘擋土結構最佳化設計之探討”，地工技術雜誌，第98 期，第27~38頁，12 月。
〔12〕邱佳琪，2004，土釘邊坡設計標準化之探討，中華大學，土木工程學系碩士班碩士論文
〔13〕邱達昌，2005，邊坡穩定工法之碳足跡分析與比較，技師報，民國98年5月
〔14〕周彥士，2007，山區道路破壞模式與復建工法研究-以桃園縣鄉道為例，國立中央大學，土木工程學系碩士班碩士論文
〔15〕黃堃峰，2015，運用STABL程式執行邊坡穩定工法效益之評估-以花蓮老人館為例，大漢技術學院，土木工程與環境資源管理系碩士班碩士論文
〔16〕陳榮河、洪勇善、吳朝賢、紀柏全、范竣崇，2004，”坡地災害防治技術研究子計畫(二)既有山坡地社區邊坡穩定補強工法之研究-土釘”，內政部建築研究所委託研究報告， ISBN:9870194677。
〔17〕中國土木水利工程學會，2001，地錨設計與施工準則暨解說，科技圖書股份有限公司，ISBN:9576553334
〔18〕European Committee for Standardization,2004, “Eurocode 7: Geotechnical design - Part 1: General rules”

〔19〕Geobrugg AG ,2015, “Software Manual RUVOLUM Slope stabilization”
〔20〕Das ,2016, “Principles of Soil Mechanics and Foundation Engineering, 2/e”, ISBN:9865632349
〔21〕張德鑫,王韡蒨，2011，行政院農業委員會林務局100年度委託辦理計畫-新興公共工程計畫落實節能減碳評估，中原大學土木工程學系
〔22〕行政院農業委員會水土保持局，2014，公共工程碳排放量試辦計畫-龍蛟溪野溪整治六期工程碳排放量估算及盤查成果報告
〔23〕A. Uchaipichat ,2012, “Infinite Slope Stability Analysis for Unsaturated Granular Soils”
〔24〕歐盟委員會歐洲規範主頁,https://eurocodes.jrc.ec.europa.eu/
〔25〕經濟部中央地質調查所全球資訊網,https://www.moeacgs.gov.tw/
〔26〕經濟部水利署水文資訊網https://gweb.wra.gov.tw/
〔27〕日本公益財團法人地球環境戰略研究機關資訊網,https://www.iges.or.jp/jp
〔28〕Google 地圖,https://www.google.com.tw/
〔29〕Geobrugg AG, https://www.geobrugg.com/
〔30〕堅尼士工程顧問有限公司,2004,「STEDWIN與STABL程式手冊」,台北

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