高考申論題
110年
[土木工程] 土壤力學(包括基礎工程)
第 一 題
📖 題組：
四、某大樓新建工程地下開挖 6.0 m，以 12.5 m 深連續壁當擋土壁體，距離連續壁 1 m 處有 5 樓透天厝（獨立基腳），如圖 3 所示。基地地質鑽探報告，如題二表 4 所示，工地為防連續壁挖掘時損及鄰房，故欲在鄰房每根柱子施做 2 支直徑 40 cm 的 CCP（或 JGP、JSP）等高壓噴射成型樁，至 GL-13.5 m 單軸抗壓強度 qu = 4900 KN/m2，請分析： (一)研判砂土地盤中 CCP（或 JGP、JSP）等高壓噴射成型樁在表 5 中樁載重設計，較屬何種類型的樁？（2 分） (二) CCP 托基樁之土壤支撐有效深度起點為地表下多少公尺處？（5 分） (三) 2 支 CCP 樁分擔的鄰房載重？（2 分） (四)單支 CCP 樁土壤承載力？（10 分） (五) 2 支 CCP 樁支承鄰房的安全系數 Fs = ？（2 分） (六) CCP 樁是否會被壓碎？（3 分）壓碎的安全係數 Fs =？（2 分） 註：1.每一樓層單位面積活載重及呆載重共計 9.8 KN/m2。 2.連續壁挖掘時，土壤短期主動破壞面假設為 45°。 3. CCP 樁屬高壓噴射強制攪拌樁，成型樁如照片 1 所示。 4.單樁極限承載重 Qult = Qs（樁表皮摩擦阻力）+ Qp（樁端點抗力） ⑴粘性土壤 Qs = 0.45•Su'•Σas•L，Qp = 9•Su•Ap 式中：Su'：為樁身表皮土壤短期不排水剪力強度，請用單軸抗壓強度分析 qu = (98 N_SPT / 8) (KN/m2) [Terzaghi & Peck(1967)]。 Su：為樁端土壤短期不排水剪力強度，請用單軸抗壓強度分析 qu = (98 N_SPT / 8) (KN/m2) [Terzaghi & Peck(1967)]。 Σas：單位深度樁表皮面積（m2） L：樁身有效入土深度（m） AP：樁端橫斷面積（m2） ⑵砂性土壤 Qult = Qs（樁表皮摩擦阻力）+ QP（樁端點抗力） Qs = fs•Σas•L，Qp = qb•Ap Qs之 fs與 qb，如表 5 所示。
四、某大樓新建工程地下開挖 6.0 m，以 12.5 m 深連續壁當擋土壁體，距離連續壁 1 m 處有 5 樓透天厝（獨立基腳），如圖 3 所示。基地地質鑽探報告，如題二表 4 所示，工地為防連續壁挖掘時損及鄰房，故欲在鄰房每根柱子施做 2 支直徑 40 cm 的 CCP（或 JGP、JSP）等高壓噴射成型樁，至 GL-13.5 m 單軸抗壓強度 qu = 4900 KN/m2，請分析： (一)研判砂土地盤中 CCP（或 JGP、JSP）等高壓噴射成型樁在表 5 中樁載重設計，較屬何種類型的樁？（2 分） (二) CCP 托基樁之土壤支撐有效深度起點為地表下多少公尺處？（5 分） (三) 2 支 CCP 樁分擔的鄰房載重？（2 分） (四)單支 CCP 樁土壤承載力？（10 分） (五) 2 支 CCP 樁支承鄰房的安全系數 Fs = ？（2 分） (六) CCP 樁是否會被壓碎？（3 分）壓碎的安全係數 Fs =？（2 分） 註：1.每一樓層單位面積活載重及呆載重共計 9.8 KN/m2。 2.連續壁挖掘時，土壤短期主動破壞面假設為 45°。 3. CCP 樁屬高壓噴射強制攪拌樁，成型樁如照片 1 所示。 4.單樁極限承載重 Qult = Qs（樁表皮摩擦阻力）+ Qp（樁端點抗力） ⑴粘性土壤 Qs = 0.45•Su'•Σas•L，Qp = 9•Su•Ap 式中：Su'：為樁身表皮土壤短期不排水剪力強度，請用單軸抗壓強度分析 qu = (98 N_SPT / 8) (KN/m2) [Terzaghi & Peck(1967)]。 Su：為樁端土壤短期不排水剪力強度，請用單軸抗壓強度分析 qu = (98 N_SPT / 8) (KN/m2) [Terzaghi & Peck(1967)]。 Σas：單位深度樁表皮面積（m2） L：樁身有效入土深度（m） AP：樁端橫斷面積（m2） ⑵砂性土壤 Qult = Qs（樁表皮摩擦阻力）+ QP（樁端點抗力） Qs = fs•Σas•L，Qp = qb•Ap Qs之 fs與 qb，如表 5 所示。
📝 此題為申論題，共 6 小題
小題 (一)
研判砂土地盤中 CCP（或 JGP、JSP）等高壓噴射成型樁在表 5 中樁載重設計，較屬何種類型的樁？（2 分）
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本題測驗工法認知。審視題目與表5選項（打入式、鑽掘式、植入式）。CCP/JGP/JSP 皆屬「高壓噴射攪拌」工法，施作時會先鑽孔再噴射漿液與原土攪拌。不涉及打擊，也沒有預製樁體植入。因此在表5的分類中，最接近「鑽掘式基樁」（不使用皂土液，因其本身即噴射水泥漿）。
小題 (二)
CCP 托基樁之土壤支撐有效深度起點為地表下多少公尺處？（5 分）
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這是一道幾何分析題。題目給了連續壁開挖深度(6.0m)，土壤主動破壞面為45度，且鄰房距離連續壁1m。當開挖產生滑動楔體時，破壞面以上的土壤會隨之移動，無法提供摩擦承載力。因此，有效深度起點必須在破壞面之下。 破壞面起點在連續壁開挖底面(GL-6m)，以水平夾角45度往上延伸。房子距離連續壁1m，所以破壞面通過鄰房樁位時的高度 = 開挖底面高度 + (水平距離 × tan45°)。
小題 (三)
2 支 CCP 樁分擔的鄰房載重？（2 分）
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基本的結構載重計算。題目給定5樓透天厝，每層單位載重9.8 KN/m²，從圖3可以看出獨立基腳的尺寸為 2m × 2m。算出單一基腳的總載重即可，這就是由下方配置的2支CCP樁所要共同分擔的總載重。
小題 (四)
單支 CCP 樁土壤承載力？（10 分）
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這題是配分極重的核心計算題，需要結合前述所有條件：
- 樁的幾何資訊：直徑D=0.4m，入土總深13.5m。但注意！有效摩擦深度起點為GL-5.0m。所以有效摩擦長度 L = 13.5 - 5.0 = 8.5m。
小題 (五)
2 支 CCP 樁支承鄰房的安全系數 Fs = ？（2 分）
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很單純的比例計算。安全係數 Fs = (提供的總抵抗力) / (作用的總載重)。 總抵抗力 = 單樁極限承載力(Qult) × 2 支樁。
小題 (六)
CCP 樁是否會被壓碎？（3 分）壓碎的安全係數 Fs =？（2 分）
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這題檢驗樁體本身的結構強度(材料強度)，而非土壤承載力。樁是由水泥和土攪拌成的(CCP樁)，題目給了它的材料單軸抗壓強度 qu = 4900 KN/m²。 樁承受的應力 = 實際載重 / 樁斷面積。
📜 參考法條
表5.砂性土壤基樁最大表皮摩擦阻力及樁端點極限支承力