理論工程有限公司

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• 日期：2021/03/24
  標題：地質鑽探
  內容：一般在所有建築土木工程的施工中都需要經由地質鑽探來作為基礎結構設計的主要依據，尤其大型的公共工程舉凡橋樑、碼頭、隧道、捷運系統、鐵公路等等更需要詳盡的工址調查及地質鑽探才能確認施工可行性評估，並作為施工期間安全措施及永久性構造物的結構設計，提供給我們安全的建築設施。
  
  地質鑽探調查是大地工程判斷設計重要的前置作業，如同我們到醫院看診經由適當的醫療設備檢查並經由專業醫生的診斷決定我們醫療的方式以保障身體健康，地質鑽探調查是相類似的行為，只是運用在地質的判斷上而作為建築構造物安全的設計與施工依據的一種前置必要調查行為。
  
  而一般地質鑽探調查使用在建築個案其方式就比土木工程來得更簡易，因為建築個案的基地範圍較小，且其工程特性並無橋樑或隧道等複雜之外在條件，就一般建築個案而言，地質鑽探系按照日後之建築規模(如樓高、地下室開挖深度)及建築技術規則規範，決定地質鑽探之孔數、深度、取樣內容及試驗所需之條件而施作，針對地質鑽探調行為將相關工作分為外業及內業，為進一步說明其內外業之相關敘述。
  
  一、外業工作
  1. 地質鑽探
  一般按前述之鑽探需求以鑽機進行水沖式鑽探到達預定深度，其鑽探直徑在10公分以內，並每隔1.5公尺施作錘擊試驗(專業述語為N值)即以標準之140磅(約63.6公斤)錘重，30英吋(約76公分)高之自由落體施打15公分記取後10公分之錘擊數謂之。
  2. 地質取樣
  地質取樣分為劈管及薄管取樣二種，劈管系伴隨前揭所述之N值錘擊試驗兼取得土壤於劈管內之銅圈上，因其為取得擾動土壤，將送實驗室作物理性質試驗，另在不同土壤或基礎預定設計深度位置以3吋薄管以靜壓方式取得不擾動土壤，其目的在於送實驗室作力學相關試驗，若遇地層為岩盤者，就以鑽探導桿旋轉方式取得岩心試體，並依序記載取樣深度置放於岩心箱內，以利作岩石性質之判斷。
  3. 地下水位調查
  於鑽探進行期間可以利用鑽探孔位埋設水位觀測井，進行地下水位觀測，一般係以2英吋(約5公分)直徑塑膠管鑿進水孔包紗網，並以水位探測器去調查地下水位的高低，以作為日後工程設計之地下水位水文參考。
  4. 調查記錄表
  地質鑽探調查係以現場為第一線之直接記錄，故在鑽探進行期間須記錄N值，鑽探進尺速度，迴水狀況，土質變化層次及其他現場調查之所有行為，以作為日後大地工程重要之判斷依據。
  5. 其他地質調查方式
  若地質屬於特殊之結構，也可以運用地球物理探測方式作地質調查提供參考，如使用透地雷達以震波方式作為地質調查之工具，其運用仍在克服因工址環境或特定之條件。
  
  二、內業工作
  1. 土壤(岩石)物理性質試驗
  將外業工作取得之劈管銅圈內土壤樣品，在實驗進行試驗可分別得知土壤類別(砂土、粘土、卵礫石)、含水量、土壤單位重、液性限度、縮性限度，壓密指數等重要之土壤結構逐一表述，另加上錘擊數(N值)之附帶指數，就可以一窺地質構造分佈及強度行為。
  2. 土壤(岩石)力學性質試驗
  將外業工作取得之3吋直徑薄管取樣之土壤(現場須封蠟，確保土壤原狀條件)，於實驗室進行力學試驗(通常為剪力試驗或三軸排水或不排水試驗)，其目的在取得土壤中最重要之力學性質，包含土壤摩擦角(∮值)及凝聚力(C值)，其重要係提供日後土壤所需之承載力以及決動主被動土壤壓力之重要係數，對日後基礎工程及擋土安全措施設計具有非常重要之依據。
  3. 大地工程分析
  綜合地質鑽探現場調查記錄、物理性質及力學性質，交由大地專業技師進行大地工程分析，將決定日後建築物之基礎型式(如承載力不足將施作基樁)、擋土措施及地下室開挖之安全管理行為作為盤之物分析報告，才能確保建築構造物施工期間之安全，長期結構之永久性安全及穩定，這也是地質調查最重要的目的。
  
  地質鑽探調查最終目的是在提供建築結構設計最基本需求資訊，一般大地工程專業技師尚會透過更多地質資料及調查成果作為更深入之地質研判分析，經濟部中央地質調查所亦有全台各地完整之地質資料庫供調閱參考，地質鑽探調查除了提供建築設計基本資料外，對於施工周邊的現有設施仍具有積極作為施工期間安全保護的功用，許多重大都會交通建設均透過地質鑽探調查成果作為主要之施工保護設計，期使開發建築在安全無虞下順利完成。
  
  台灣是屬於地質不穩定的地質環境，我們身處環太平洋地震帶的地理位置，長期受菲律賓地殼板塊推擠大陸板塊作用，故常有大小不一的地震發生，同時在全島各地也分佈縱橫的斷層帶，對於大地地質鑽探調查是任何工程必需的必要地質資訊，在地震發生後媒體報導的土壤液化、隆起，或在氣候異常暴雨產生的土石流都是近年發生歷歷在目的重大災害，這也是我們在這塊土地上從事任何開發必要的嚴謹態度，當然在新建開發過程中更重要的是對於周邊既有設施，如鄰房、道路、橋墩的安全保護也是要經由地質鑽探調查資訊才能提供最新科學的設計方案作為安全保障基礎，是故地質鑽探僅以不到10公分直徑的鑽孔擷取更多的土壤資訊，這是國家建築技術規則法定的規定，也是從事建築結構設計的應盡責任，顯見地質鑽探調查是決定建築結構安全必要的行為。 修改
  
  
• 日期：2021/03/24
  標題：抽水工程
  內容：抽水機使用情況
  • 原水抽水：又稱渾水抽水或低揚程抽水，為自地處較 低的地面水源或地下水井中，抽送原水至較高處的淨 水廠。
  • 清水抽水：又稱高揚程抽水，為原水經淨水處理廠 處理後，以抽水機抽送至高處的配水池。或以抽水機 直接自淨水廠抽送至配水管內。
  • 配水抽水：為維持配水系統一定且均勻水壓。
  • 加壓抽水：供水區域內若遇地勢較高，用水量增加及 水管年代已久阻力增加等情況，常須進行加壓送水。
  • 特殊抽水：淨水廠中加藥進入反應池中，或沉澱池之 污泥排除，常須藉助抽水機的壓送或抽除。
  
  給水用抽水機
  • 離心式抽水機(一般抽水用)
  • 動力旋轉式抽水機(混合反應用)
  • 推進式抽水機(抽污泥用)
  • 特殊用途抽水機( 如加藥使用的隔 膜式抽水機)。
  
  抽水機的特性
  • 抽水機特性曲線︰抽水機於特定的轉速下，抽水量與揚程、馬力、效率等有一定的關係。通常以抽水量為橫座標，其餘諸項為縱座標，所劃出的曲線，稱為該台抽水機的特性曲線。
  • 在抽水機特性曲線中最高效率點所對應的揚程 稱為額定水頭，最高效率點所對應的抽水量稱為抽水機的額定容量，您決定額定水頭及額定容量若能大致吻合抽水系統所需要的揚程 及抽水量，即是所要選擇的抽水機。
  
  系統水頭
  • 於一定管徑下，抽水系統的水頭損失隨抽 水量的增加而增加，稱之為系統水頭曲線 (systemheadcurve)。
  • 任何抽水量下的系統水頭為摩擦損失水頭、 速度水頭、次要水頭損失與總淨水頭之和， 又稱為總動水頭(totaldynamichead)或總 揚程。
  
  抽水機之比速
  • 抽水機之比速Ns (specific speed)係以 右式所代表之一種指 數，抽水機之形式隨 該指數之大小而不同。 若該指數相同，則不 論抽水機之大小不同， 其形式及特性仍大致 相同。
  • 抽水量Q(m3/min)揚 程H(m)轉速N(rpm)1/2，3/4 s Q NN H
  
  
• 日期：2021/03/24
  標題：點井工程
  內容：建築工地打地基及興建地下室，碰上地下含水層，若未妥善處理，恐造成基地積水或崩塌意外，施工單位為降低地下水位，常採用作業簡單，且費用較低的點井工法（well point）。
  
  點井工法是在基地四周挖井後，再靠水管（紅色框框）及抽水機將水抽排出。點井工法在基地四周挖井後，再用抽水機抽水，使地盤內部呈現真空脫水狀態，增強開挖底面地盤及填土坡面穩定性，適用於湧水量多的砂層。
  
  
• 日期：2021/03/24
  標題：鑿井工程
  內容：(一) 鑿井位置：
  由業主指定或由承包商提供較好之地點由業主選擇。首先先確定井位，確定後打下捲焊套管，尺寸大於井管8"-10"左右。列如：井管口徑 16" 捲焊套管口徑約為24-26"左右。一般捲焊套管材質使用鐵管，厚度約為6mm，長度約50尺左右，主要功能為防止井壁崩塌，並可導正鑽頭，保持鑽頭垂直度。
  
  (二) 鑿井機具
  鑿井機具定位後，開始鑽鑿，鑿井工法分為三種：1.衝擊式 2.擴孔式 3.旋轉式
  
  1.衝擊式：
  針對岩盤或是堅硬地層，使用鑿井機直接吊起鑽頭衝擊鑿井。
  
  2.擴孔式：
  以中空鋼管衝擊，鋼管底部有活動鋼板，當衝擊時，鋼板開啟灌入泥沙，升起時鋼板閉合，提起土層。
  本工法優點：鑿井土孔乾淨，可明確知道土層分佈狀況，不需使用沉澱池。
  本工法缺點：因每一階段都需清除鋼管內的土層，相對施工時效差，尤其如深度超過1000呎以上更為明顯。
  
  3.旋轉式：
  使用旋轉及重力轉碎土石，鑽頭型式是由三個鑽頭所組合而成，井內使用大量泥漿或凝結劑，一方面保持井壁不坍塌，另一方面絞碎的土石可藉由泥漿浮力浮出井端，此工法並藉由反循環的方式，在井口使用污水馬達把泥漿水抽至沉澱池中，待土石沉澱後再把泥漿打入井中循環。
  本工法優點：施工時效快速。
  本工法缺點：1 需要使用沉澱池 2 井孔內混合泥漿和碎石，取 樣困難，無法判斷含水層分佈狀況，如需要確認含水 層狀況需使用電測。
  
  (三) 砂樣採取及分析：
  承包商於施工期間應逐層採取地層砂樣，標明地面下深度，藉以判斷含水層之位置，並依ASTM標準篩分析，分析地層砂樣並繪製曲線圖，以便決定礫石粒徑之大小及濾水管捲線間距，將該表送業主備查，濾水管製造商必須依實際砂樣分析結果，按甲方指定之捲線間距交貨。
  
  (四) 安裝井管及濾水管：
  當鑽掘至預定深度時，可下井管，下井管需掌握的重要關鍵：
  1.確認含水層分佈狀況。
  2.井管需安裝於水井中央。
  3.因井體隨時有崩塌危險，下井管需一次完成，不可分段或分批。
  因此，一旦水井鑽掘至預定深度就必須馬上下管，不可拖延，下管基本上是一根一根下管，但也有事前兩根預先焊接完成，以減少下管時間，避免井體崩塌的危險。接管時，使用電焊熔接，熔接處必須牢固不漏不裂，接管更必須保持垂直，可使用水平儀校正。
  依含水層的長度填放濾管，並焊接中央控制環，以保持井管及濾管垂直。
  4.安裝井管及濾水管之前應先測定水井中心是否垂直其與中心線之最大容許誤差為1/300或業主認可之方法。
  5.井管及濾水管全部運抵工地，不銹鋼捲線型濾水管運達工地後依下 管順序排放整齊，工地現場施工不銹鋼捲線型濾水管焊接高（低）碳鋼管時需採用SUS309 不銹鋼焊條，不銹鋼捲線型濾水管焊接不銹鋼捲線型濾水管需採用SUS308不銹鋼焊條，經業主派員檢驗合格後方下管安裝，待井管下管完畢 緊接著便是填放礫石圈。
  
  (五) 礫石填放
  填放礫石圈的步驟將直接影響水井的壽命，礫石圈的功用，水井抽水時 可防止水井出沙，並可減緩含水層水流的流速，因流速過快及易出沙， 故礫石圈的厚度越厚越好，一般尺寸大於井管8-10"左右。
  填放方式有兩種：
  1.導管填充法：架設一根導管，直接放入井管及土孔之間，使用導管填 放礫石。
  優點：可避免礫石分離，腰斷，產生空隙。
  缺點：耗費時間過長，井體極易崩塌，故此方法使用者極少。
  
  2.直接填放法：井管下管完成後，使用帆布及麻繩封住井管，直接填放 礫石，並以清水沖刷，加速礫石下沉速度，但適當填放速度一小時約8-10M3。
  優點：填充礫石速度快，可避免井體崩塌的危險。
  缺點：易造成礫石分離，腰斷。
  礫 石 填 充 礫石填放：井管周圍填料其規格為礫石經篩分析通過３０％粒徑應 為含水層經分析通過３０％粒徑之４～６倍，且其顆粒 大小之Ｄ10應大於濾水管開孔間距（Ｋ值），其均勻係 數應小於2.5，粘土及石灰質含量不得超過5％。
  
  (六) 洗井及試水：
  1.洗井可採用背洗法或超泵法，震盪法必須使井水濁度 低於１０度方可試水。
  待礫石填放完畢，便可洗井擴水，洗井擴水的功用， 在深井鑽鑿過程中，因避免井體崩塌，加入泥漿及凝 結劑，泥漿及凝結劑大量附著於井體上，所以需洗井 來清洗井壁，以清除含水層上得泥漿及凝結劑。
  擴水是將含水層中及礫石加以衝擊，一方面可增加含 水層及井體間的透水性，另一方面可重新整理礫石圈，消除礫石分離或空隙，當礫石圈沉陷時需持續補充 礫石，故洗井擴水將直接影響深井的出水量。
  洗井擴水方式種類繁多，一般使用的方式為震盪法， 使用弔桶重力衝擊水井，使其泥漿剝落，礫石圈緊密 ，使用弔桶取出泥水，方式由上而下，再由下而上清洗， 直至水井水質變清為止 洗井擴水時間需持續3-5天。
  
  2.試水設備由承包商自備，試水必須連續２４小時以恆 定出水量，試水可採９０度三角堰、流量計、數字型 水表，於抽水機啟動後每２４小時記錄一次其平均出 水量做為試水記錄表，送交業主備查。 水井在無抽水狀態時自然呈現水位稱之為靜水位，當 水井抽水時水位下降，當抽水量達到預計水量時，水 位不再下降，達到平衡時，稱之為動水位，如動水位 不斷洩降，有超抽現象應避免。
  簡單來說，試水的意義就是測試動水位的位置，記錄 水位下降的時間及位置，待測定出動水位位置即可判 斷揚程(抽水管支數)。 待試水完成後並確認抽水管位置即可安裝沉水馬達及抽水管。 安裝抽水管馬達必須在動水位以下，抽水管上螺絲需鎖緊，墊片不可破損，馬達上方安裝緩衝式逆止閥，是因為避免水槌效應，因為當馬達斷電時，井水下降 ，如抽水管長度30-40M左右，馬達必需承受30-40 公斤左右的壓力，造成馬達壽命減少。
  
  

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