TW202204733A

TW202204733A - 軟弱粘性土壤地質改良工法

Info

Publication number: TW202204733A
Application number: TW109125203A
Authority: TW
Inventors: 沈茂松
Original assignee: 國立高雄科技大學
Priority date: 2020-07-24
Filing date: 2020-07-24
Publication date: 2022-02-01

Abstract

本創作係一種軟弱粘性土壤改良工法，其包含一備置步驟、一樁陣布置步驟及一卵石布置步驟，該備置步驟中準備竹子或木頭以作為改良樁，並準備卵石，接著進行該樁陣布置步驟，將所述改良樁插入欲改良土壤的區域，以形成一樁陣，接著進行該卵石布置步驟，將所述卵石回填至所述樁陣，使所述卵石包圍所述樁陣，所述卵石的回填面積大於所述樁陣的面積，於荷重時，卵石旋轉產生附著力，以提供該樁陣的中央圍束樁群產生向上的拱作用力而提高承載力，該軟弱粘性土壤改良工法取材、操作便利，可節省人力、物力與費用，並可適用於中、小型的地區。

Description

軟弱粘性土壤地質改良工法

本創作係一種軟弱粘性土壤地質改良工法，尤指可就地取材並提高土壤承載力的軟弱粘性土壤地質改良工法。

河岸、海邊處的濕地的土壤多為飽和軟弱沉泥、粘土，且土壤含水量大於液性限度(土壤受擾動會產生流動的最小含水量)，提供的承載力小，故難以搭建臨時便道或建築物，若要搭建臨時便道或建築物，需要先對土壤進行改良，目前地質改良工法有採用CCP、JSP、JGP等高壓或低壓化學灌漿、加水泥用三軸或五軸柱列式深層攪拌(SMP樁)、換土(動力壓實工法以20噸重力塊、20公尺高落距，將碎石砸入軟弱土壤中)或排水砂樁等，其中，上述地質改良工法需要動用大型機具，耗費大量的人力、物力與費用，且需要的工作面大，若要改良地質的區域為中、小型區域，採用上述地質改良工法則不合經濟考量。

本創作之主要目的在於提供一種軟弱粘性土壤地質改良工法，藉此改善現有地質改良工法耗費大量人力、物力與費用的問題，以及在中、小型區域不適合施作的問題。

為達成前揭目的，本創作軟弱粘性土壤地質改良工法包含：一備置步驟，準備竹子或木頭，竹子或木頭作為改良樁，以及準備卵石；一樁陣布置步驟，將所述改良樁插入欲改良土壤的區域，以形成一樁陣，且所述改良樁的頂端凸出於所述欲改良土壤的地面；以及一卵石布置步驟，將所述卵石回填至所述樁陣，使所述卵石包圍所述樁陣，所述卵石的回填面積大於所述樁陣的面積，其中，一部分卵石陷入所述欲改良土壤中，以及其餘卵石位於所述欲改良土壤的地面上。

上述中，該軟弱粘性土壤地質改良工法採用竹子或木頭作為改良樁，且於該樁陣步驟完成再接著進行該卵石布置步驟，在卵石回填並包圍該樁陣時，上方的卵石重量往下傳遞並往四方擴散且部分受到該樁陣中改良樁的阻擋，而該樁陣中改良樁又受到外圍卵石的阻擋，變成下方卵石反向的拱作用力，因此一部分卵石陷入所述欲改良土壤中，其餘卵石位於所述欲改良土壤的地面上。

當該樁陣的中央圍束樁群上方設置基礎版，中央圍束樁群受到基礎版的重力而向下位移，帶動中央圍束樁群中的改良樁周邊的卵石旋轉與下沉，其中，卵石旋轉時會與該欲改良土壤的軟弱粘土產生與改良樁位移反方向的附著力(卵石在軟弱粘土中，有如一堆融化的糖球，相互粘滯在一起)，並帶動附近的卵石旋轉且產生附著力，使得中央圍束樁群之間的卵石的附著力對中央圍束樁群產生向上的拱作用力，有效提高承載力。

該軟弱粘性土壤地質改良工法採用竹子、木頭作為改良樁並搭配卵石，不需要借助大型機具，且有效提高承載力並達到改良土壤的目的，以及取材、施作便利，可節省人力、物力與費用，另外，需要的作業面不大，可適用於中型、小型的地區，故實用性與適用性佳。

請參閱圖1，為本創作軟弱粘性土壤地質改良工法之一較佳實施例，其包含一備置步驟、一樁陣布置步驟及一卵石布置步驟。

於該備置步驟中，準備竹子或木頭，竹子或木頭作為改良樁20，以及準備卵石40，其中，所述竹子、木頭、卵石40可在施工現場就地取材而取得。

如圖2、圖3、圖6與圖7所示，該樁陣布置步驟中，將在備置步驟中準備的改良樁20插入欲改良土壤10的區域，以形成一樁陣30，且所述改良樁20的頂端凸出於所述欲改良土壤10的地面，上述中，所述改良樁20係垂直插入所述欲改良土壤10的區域。

如圖4、圖8所示，於該樁陣30布置後，接著進行該卵石布置步驟，將所述卵石40回填至所述樁陣，使所述卵石40包圍所述樁陣30，所述卵石40的回填面積大於所述樁陣30的面積，其中，一部分卵石40陷入所述欲改良土壤10中，以及其餘卵石40位於所述欲改良土壤10的地面上，上述中，所述卵石40陷入所述欲改良土壤10的最大深度小於所述改良樁20插入所述欲改良土壤10的深度。

上述中，在卵石布置步驟中，所述卵石40回填並包圍該樁陣30時，上方的卵石40重量往下傳遞並往下、往外、往四方擴散，且部分受到該樁陣30中改良樁20的阻擋，而該樁陣30中改良樁20又受到外圍卵石40的阻擋，變成下方卵石40反向的拱作用力F₂ ，因此一部分卵石40陷入所述欲改良土壤10中，其餘卵石40位於所述欲改良土壤10的地面上，另外，卵石40可綁設繩尺，通過繩尺量測卵石40的入土深度。

如圖5、圖9所示，通過該軟弱粘性土壤地質改良工法將所述欲改良土壤10的地質進行改良後，可將基礎版50設置於該樁陣30的中央圍束樁群31的改良樁20上，如圖10、圖11所示，該樁陣30的中央圍束樁群31的改良樁20受到基礎版重力F₁ 會產生位移，且位移方向D₁ 朝下，向下位移的同時帶動中央圍束樁群31中的改良樁20周邊的卵石40旋轉與下沉，旋轉的卵石40會與該欲改良土壤10的軟弱粘土產生與改良樁20位移反方向的附著力F₄ (卵石40在軟弱粘土中，有如一堆融化的糖球，相互粘滯在一起)，並帶動附近的卵石40旋轉並產生附著力F₄ ，使得中央圍束樁群31之間的卵石40的附著力F₄ 對中央圍束樁群31的改良樁20產生向上的拱作用力F₂ ，使中央圍束樁群31具有承載力，且外圍圍束樁群32受到外圍圍束的卵石40阻擋，提供中央圍束樁群31間的卵石40附著力F₄ 的反力F₃ ，所以該軟弱粘性土壤地質改良工法可有效改良土壤地質並達到提高土壤的承載力的目的。

綜上所述，該軟弱粘性土壤地質改良工法中的改良樁20採用竹子、木頭，以及採用卵石40，可以就地取材，且不需要借助大型機具，也不需要添加化學藥劑，需要的工作業面小，故施作便利且可適用於中型、小型的地區，所以該軟弱粘性土壤地質改良工法可兼顧有效提高承載力的土壤地質改良效果、節省人力、節省物力、節省經費、實用性佳與適用性佳。

10:欲改良的土壤 20:改良樁 30:樁陣 31:中央圍束樁群 32:外圍圍束樁群 40:卵石 50:基礎版 F₁ :基礎版重力 F₂ :拱作用力 F₃ :反力 F₄ :附著力 D₁ :位移方向

圖1：為本創作軟弱粘性土壤地質改良工法之一較佳實施例之流程示意圖。圖2：為欲改良土壤的區域的側視示意圖。圖3：為圖2插設改良樁的側視示意圖。圖4：為圖3回填卵石的側視示意圖。圖5：為圖4放置基礎版的側視示意圖。圖6：為欲改良土壤的區域的俯視示意圖。圖7：為圖6插設改良樁的俯視示意圖。圖8：為圖7回填卵石的俯視示意圖。圖9：為圖8放置基礎版的俯視示意圖。圖10：為圖5之力量傳遞示意圖。圖11：為圖10之局部放大示意圖。

Claims

一種軟弱粘性土壤地質改良工法，其包含：一備置步驟，準備竹子或木頭，竹子或木頭作為改良樁，以及準備卵石；一樁陣布置步驟，將所述改良樁插入欲改良土壤的區域，以形成一樁陣，且所述改良樁的頂端凸出於所述欲改良土壤的地面；以及一卵石布置步驟，將所述卵石回填至所述樁陣，使所述卵石包圍所述樁陣，所述卵石的回填面積大於所述樁陣的面積，其中，一部分卵石陷入所述欲改良土壤中，以及其餘卵石位於所述欲改良土壤的地面上。
如請求項1所述之軟弱粘性土壤地質改良工法，其中，於該樁陣布置步驟中，所述改良樁係垂直插入所述欲改良土壤的區域。
如請求項1所述之軟弱粘性土壤地質改良工法，其中，於該備置步驟中，在施工現場就地取材以取得所述竹子、木頭、卵石。
如請求項2所述之軟弱粘性土壤地質改良工法，其中，於該備置步驟中，在施工現場就地取材以取得所述竹子、木頭、卵石。
如請求項1至4中任一項所述之軟弱粘性土壤地質改良工法，其中，所述卵石陷入所述欲改良土壤的最大深度小於所述改良樁插入所述欲改良土壤的深度。