專家觀點 土壤液化 4個嚴重影響

資訊╱台大土木系教授黃俊鴻 整理╱陳東尼 |2016.02.20
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地震引致土壤液化,會使建築結構物產生沈陷與傾斜等剛體變形,一般梁柱等主要結構桿件不會受損,但是非主結構體,如磚牆、一樓地坪與非結構梁柱則會產生龜裂破損。通常承重結構柱會嚴重下沉,造成一樓地坪嚴重隆起龜裂。

以往歷史地震土壤液化案例,也幾乎沒有報導液化建築物有人員傷亡的案例。因為建築物基礎土壤真的完全液化,就無法傳遞地震剪力波至上部結構物,因此會有減震效應,但是由於液化土壤會喪失承載力,建築結構物會近似積木般緩慢的沉陷與傾斜,甚至地震結束後還會持續變形,直到液化土中孔隙水壓完全消散完畢,才會停止變形。此種緩慢的剛體變形,梁柱不會斷裂,居民反而不會有嚴重的傷亡,因為土壤液化會吸收地震能量,對於結構物的倒塌反而會有某種程度的保護作用(類似保險絲的作用)。

另一方面,土壤液化對建築物的使用功能有嚴重的影響,包括:

1.因差異沉陷,造成自來水、汙水、瓦斯、電力與電信管線的斷裂。

2.因建物沉陷,排水系統困難,容易淹水。

3.磚牆與地坪嚴重破裂者須打掉重建,室內汙泥需清理。

4.結構體沉陷傾斜嚴重者須頂升扶正,需花費一筆費用。

關鍵時刻

3個疑慮待斟酌

1.鑽孔數量與精度的問題:以台北市為例,製作液化潛能圖之資料多為捷運或公共工程鑽孔,多呈線狀分布,間距多在50-100m以上,鑽孔數量不足且分布不均勻,一般沖積土層變異性很大,因此利用控制鑽孔的評估結果,以外差的方式,製作液化潛能圖,會有很大的誤差。若是以政府名義公布,地震後若是與液化潛能圖不符,是否可要求政府國賠?

2.現狀與更新的問題:以台北市為例,捷運沿線幾乎已挖空液化土壤,大樓開挖也挖空大部分土壤,過去的鑽孔有符合現狀嗎?目前的液化潛能圖都是利用多年前的鑽孔資料,如果要製作,需要把目前都市開發的現狀考慮進去,而不是僅使用過去鑽孔資料的計算結果。

3.鑽孔資料來源與分析正確性的問題:在台灣有品質的鑽孔資料不多,要嚴謹的進行土壤液化分析也不容易,筆者曾口試許多液化潛能圖製作的碩士論文,常發現原始資料有問題,學生觀念也不正確,這一類的液化潛能圖製作的專業性,有待商榷。

時事探勘

重大瑕疵房屋統計

房仲業意外流出重大瑕疵房屋統計表,使民心恐慌,原來自己住在這麼危險的地方還不知道啊!對於政府即將公布的「土壤液化地圖」更憂心忡忡。不過,國家災害防救中心主任陳宏宇卻正向看待此事,直指日本早已行之多年,能夠即早進行防災教育,才能降低災害的傷亡損失。

陳宏宇說,日本有兩百多條活動斷層,但卻大方公開資訊,不害怕引起騷動,就是因為了解與大自然共存的重要性,「當時日本人和我說,日本右手邊是太平洋,左手邊是日本海,難道要因為害怕就跳海生存嗎?」

其實目前已有許多工法可補強建物結構,無論是預售屋、中古屋、老屋都有方法可以加強地基,連已經有傾倒危機的建物,也能透過頂升工法、灌漿工法扶正,不必擔心工程技術問題。

營造筆記

建築人

竟然是一種原罪

民眾問到:「既然有相關規定與建築師來設計建築物,為什麼一棟建築物會倒下?」建築師曹登貴說,所有法規、檢驗、要求、查核都是由人來執行。再嚴謹的SOP、再嚴厲的檢驗規定,最終都在人的執行上。「因為有人疏忽、有人犯錯,所以,釀成災害。營造偷工減料、豆腐渣工程、島國文化,所有污名四起。」一時之間,建築從業人員的角色竟然是一種原罪。

他說,建築潔淨空桶目的並不在於取代鋼模,也沒有需要取代鋼模,目的僅是減輕自重,避免混凝土澆置時填實空桶所占虛空間,因應社會觀感,潔淨空桶作法確實可以討論,可以邀請廠商研發訂製專門空桶已取代一般潔淨空桶。同時,因為要做鋼模那是是很貴的,因此,目前用於不拆模的隱蔽部分鮮少人訂製鋼模。

曹登貴再強調,潔淨空桶確實可以撐住灌漿時混凝土側壓,因為每次灌漿是一層一次,並沒有過高的樓層高度壓力,灌漿中的混凝土側壓對於潔淨空桶而言確實是可以承受且不嚴重變形的。即使因此微變形,亦是增加鋼筋保護層厚度,亦非壞事。

再其次呢!裝飾性的中空柱牆面構造於結構計算過程中並不參與計算,換言之,在結構計算中不擔任桿件參與力學行為的強度負擔。既然沒有參與計算,自然沒有韌性降低或勁性增加的事由。

最後,伸手敲擊牆壁或結構體並不能研判內部是否含有保麗龍或潔淨空桶,因為包覆厚度一般為十二公分以上(單層雙向鋼筋),相當於一般室內RC隔間牆厚度,敲擊聲音均札實無空虛音,伸手敲擊無法判斷結構體是否內含空氣層甚至保麗龍。

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