1、第6章 工程方法,6.2處理單元(Measures)6.2.1 防砂壩(Check Dam)6.2.2 梳子壩及開口壩(Slit Dam)6.2.3 固床工(Ground Sill)6.2.4 丁壩(Spur Dike)6.2.5 堤防(Levee)6.2.6 護岸(Revetment)6.2.7 整流工程(Regulation Works on Torrent)6.2.8 土壩(Earth Dam)6.2.9 擋土牆(Retaining Wall)6.2.10 土石堆置場(Soil Bank)6.2.11 排水設施(Drainage Facilities)6.2.12 沉砂池(Sedimen
2、tation Pond)6.2.13 滯洪池(Flood Detention Pond),2.1 防砂壩,2.1.1 定義為攔蓄河道泥砂、調節泥砂輸送、穩定河床及兩岸崩塌、防止侵蝕、沖蝕、抑止土石流所構築高度五公尺以上之橫向構造物。2.1.2 目的1. 攔阻或調節河床砂石。2. 減緩河床坡度，防止縱橫向沖蝕。3. 控制流心，抑止亂流，防止橫向沖蝕。4. 固定兩岸坡腳，防止崩塌。5. 抑止土石流，減少災害。,2.1.3 種類及適用範圍1. 依構造或材料分類(1)土壩適用於流域面積小、逕流量小、壩址地質條件較差、現場或附近有豐富可利用之土石材料者。(2)木壩林木豐富、交通不便、逕流量小、臨時搶修之
3、小型構造物適用之。(3)蛇籠壩適用於荒廢小侵蝕溪流、交通不便或地滑地區、臨時搶修等。(4)堆石壩適用於現場或附近有豐富之可利用塊石材料、臨時搶修等。(5)混凝土壩適用於逕流或規模較大，且具永久性治理效能之構造物。,(6)鋼筋混凝土壩(含半重力式鋼筋混凝土壩)利用鋼筋拉力特性以節省材料運送費用，增加效能之構造物適用之。(7)卵石混凝土壩適用現場或附近有豐富之可利用卵石材料者。(8)格籠壩適用於逕流量不大、地質條件較差、施工期間短，為透水型之永久性構造物。(9)梳子壩適用於發生土石流溪流，利用其透過性，經常保持貯砂容量，以備攔阻土石流之快速流動及粗大粒徑砂石。(註：另詳2.2 梳子壩及開口壩),2
4、. 依壩型之分類：(1)重力壩(2)拱壩(3)半重力壩(4)透過型壩,2.1.5 設計原則1. 位置之選定防砂壩之位置，應依構築目的選定之。(1)為固定崩塌地之坡腳，或溪流侵蝕引起崩塌者，以在其下游設置為原則。但崩塌地點順著溪流距離較長，或河床坡度較陡者，常需二座以上之壩工。(2)溪流縱向或橫向侵蝕嚴重之區域，或兩岸崩塌距離較長者，則在侵蝕崩塌區間內設置連續性壩。(3)連續性防砂壩，最下游之壩址，溪床應為岩盤，否則應加強其下游河床保護。(4)對抗縱向侵蝕，以安定河床為目的者，應在河床刷深處或深處下游點設置。(5)溪流彎曲部之下游，具有侵蝕山腳、溪流寬大易生亂流者，在區間內以固床工及整流工控制流
5、心。(6)攔蓄砂石為目的者，選在河寬較狹、其上游寬闊、河床坡度平緩之地點。(7)為避免防砂壩興建後，下游產生沖刷或危及壩身之安全，壩址以在河床及兩岸均為岩盤者為佳，但不得已必須興建在砂礫層上時，應加強其防護設施。(8)在合流點，為安定主流及支流雙方之溪床，則以設置在合流點略下游為佳。,2. 壩軸方向(1)直線河段之壩軸應與洪水時流心線垂直。(2)壩址避免選在河道彎曲部，不得已時壩軸應與洪水流心線之切線垂直，並加強壩翼之保護。3. 計畫淤砂坡度一般採用原河床坡度1/22/3，河床粒徑粗大者採用2/3，粒徑較小者用1/2，砂或泥岩之河床則採用接近水平或水平之計畫淤砂坡度。4. 高度壩高之決定應以築
6、壩之目的、淤砂坡度、壩址兩岸及上游地區之狀況，選定最經濟有效之高度。(1)壩高之決定應依壩址之地質狀況選定之。(2)壩高之決定應參照上游淤砂範圍內土地利用狀況選定之。,(3)為防止崩塌地坡腳及既有工程構造物基礎受侵蝕為目的者，壩之高度以其淤砂線足以保護崩塌地之坡腳及構造物之基礎為原則。(4)以攔蓄砂石為目的者，應參照壩址之地形、地質及上游淤砂範圍內之現況，選定經濟有效之壩高。,5. 溢洪口(1)位置原則上其中心點應在河床中央位置，並參照壩址上下游地形、地質、河岸狀況、水流方向等因素予以選定，以不引起下游河岸沖刷崩塌為首要條件。1 兩岸及河床為良好之岩盤者，可不設壩翼。2 兩岸基岩性質不同，或一
7、岸為非岩盤時，溢洪口應偏向堅硬岩盤岸。3 溢洪口之設置，應使水流遠離崩塌地。(2)形狀矩形、梯形、拋物線形。1 溢洪口之形狀，一般採用底部水平之梯形斷面，兼有其他用途者得依其需要設計之。2 河幅寬闊、河床淤積嚴重、溢洪口上游有淤積砂石助長亂流時，宜設計複式斷面。,(3)斷面斷面之大小以能充分渲洩設計洪水量為準，溢洪口斷面之底寬在容許範圍內儘量放大。1 出水高依其計畫洪水量定之，一般在0.6 公尺以上。為考慮土石流、流木、河床斷面等，設計斷面應加大30%50%。,(4)計算1 設計洪水量之計算採用50 年一次洪水頻率為原則，其計算方法參考附錄三。2 常用計算公式a.矩形斷面Q = 1.767bh
8、3 / 2式中：排洪量(cms)：溢洪口底寬(m)：溢流水深(m)b.梯形斷面式中u：梯形頂寬(m)：溢流水深(m)0：梯形底寬(m)：重力加速度9.8 msec2：排洪量(cms),(5)溢洪口之保護：為避免溢洪口底面之磨損或破壞，可採用高強度混凝土、鋼軌、鋼板等保護或以特殊設計方法加以保護。6. 壩翼(1)頂面壩翼應嵌入兩岸岸壁內。有下列情況者，壩翼斜度應等於或大於計畫淤砂坡度，向上斜嵌入兩岸岸壁(以V：H=1：10 為原則，壩翼長度超過20公尺部分，得採較緩坡度，最小不低於1：20)。1 有大規模之土石流流下。2 壩址上游有崩塌地及流木。3 壩址在河流之彎曲部。,(2)高度壩翼高度為溢流
9、水深加出水高，遇凹岸時壩翼應予加高，其計算公式如下：式中h：加高高度(m)1 R ：凸岸曲率之半徑(m)2 R ：凹岸曲率之半徑(m)g ：重力加速度(m/sec2)V ：流速(m/sec),(3)嵌入深度壩翼嵌入深度，視兩岸地質決定之。岩盤為12 公尺，砂礫層、崩積土層為3 公尺以上(與坡面垂直方向)，回填處應加強保護。兩岸地質條件不同，則地質條件較差之一岸，其壩翼應加高。7. 排水孔排水孔具有減輕滲透水壓、調節流出土砂量之功能，並兼有部分施工中排水之效果。惟欲設置魚道或細顆粒河床質溪流不宜設之。(1)排水孔底層沿河床高度排設，頂層至少應離溢洪口下1.52 公尺，其範圍不得超過溢洪口頂寬。(
10、2)數個排水孔之設置，其排列形狀應呈三角狀，排水孔之間隔距離為23公尺。(3)排水孔之形狀有圓形、四方形、馬蹄形，一般採用孔徑3060cm 之圓形涵管。,8. 消能設施為一種保護壩址安全之構造物，一般以靜水池(水墊)、護坦、副壩等工程保護，必要時在截水牆下游再加拋石、混凝土塊等防止沖刷。(1)水墊工程一般溢流水頭較高，壩高在七公尺以上，下游河床組織易被沖刷者，設置水墊工程較有效。1 長度：一般經驗公式L = c(H + h nH)式中H：水墊至溢口之高度(m)h：溢流水深(m)n：壩體下游面坡度c：係數1.52L：水墊長度(m)一般設計c 值，高壩(15m 以上)採用1.5 倍，低壩(15m
11、以下)採用2 倍。,2 厚度：水墊厚度之決定，一般均採用下列標準：H+h10m 時，d=0.51.0m。H+h=1015m 時，d=1.01.2m。H+h15m時，以下列經驗公式求得d = (0.6H + 3h 1.0)式中d ：水墊厚度(m) ：係數0.10.2(有靜水池時採0.1，無靜水池時採0.2)H ：水墊至溢口之高度(m)h ：溢流水深(m)3 坡度：水墊以水平為原則。4 尾檻尾檻之高度目前尚無理論公式可供參考，一般採用經驗或尾檻高度為主壩高之20，即h = 0.2H 。,5 截水牆水墊尾端應設置截水牆，其厚度以0.51.0 公尺為準，牆兩端應深入河床兩岸或安全地區，或預估下游溪床下
12、降情況決定其深度。,6 側牆水墊部分之兩岸地質軟弱，或擬利用水墊控制流心者，應設置側牆。a.高度側牆末端之高度參考溢洪口之斷面決定，牆頂則斜向壩體方向延伸。b.與壩體之連接部側牆之基礎應在溢洪口頂點垂線之外側約0.5 公尺。,(2)護坦工程一般溢流水頭較低、壩高在七公尺以下及河床質易被沖刷者，設置護坦工程比較經濟有效。其長度、厚度、坡度、截水牆、側牆高度及與壩體之連接部等參考水墊工程。溪床坡度較大者，可沿溪床施設，其長度按下式計算。(3)副壩河川流量大、河床質粒徑粗大、地質良好之處，為防止防砂壩主壩壩趾被淘刷所設之低壩。1 構造：可參考主壩設計。2 重疊高：副壩與主壩之重疊高，參照下列經驗公式
13、計算：=重疊高=(1/31/4)L=主副壩間隔距離=(1.52.0)(h),9. 壩體作用力對防砂壩之作用力包括壩體自重、水壓力、土砂壓力、基礎承載力、上揚力、地震力、膨脹收縮力、土石流之衝擊力等。(1)自重壩體之自重，依壩體構築材料單位重量計算之，混凝土之單位重量，一般採用2.32.4t/m3。(2)水壓力以作用於壩體上游面之靜水壓為主，動水壓僅做為決定壩頂寬之參考。靜水壓之計算公式如下：1 壩體上游垂直，無溢流水深時之水壓：A 點水壓為零；B 點水壓為H w ，作用於壩體之水壓為2P=0.5 wH2 ，作用點hc= H / 32 壩體上游面垂直，有溢流水深時之水壓：,(6)地震力(7)膨脹
14、力、收縮力台北地區溫差變化不大，可省略，或以伸縮縫克服之。(8)土石流之衝擊力1 在崩塌地附近的防砂壩，可能受到土石流之衝擊，故必需考慮土石流之衝擊力。2 不僅溢洪口部份受此壓力，壩翼部份亦應包括在內。一般防砂壩高度在7 公尺以下者，考慮實際荷重狀況，並將水之單位重量提高為1.1 至1.2 t/m3 計算之，(5)(7)兩項不計列；壩高超過七公尺或較大河川之防砂壩，應將上項因數加入檢討。,11.重力式壩之安全檢討：防砂壩若為重力式壩，需滿足下列三個條件(1)傾倒之安全檢討以壩底之下游端為軸不傾倒，即壩體自重力及外力之合力點，應在壩底之中間1/3 範圍以內。(2)滑動之安全檢討壩體內部任何一點均
15、不能發生滑動，即摩擦抵抗力必需大於水平分力。其安全係數(摩擦力比水平力)F.S 如表 工-2-4；一般容許摩擦係數()如表 工-2-5。,(3)內部應力檢討壩體內部產生之最大應力，必須在容許應力以內，壩體以不產生張應力為原則。1 基礎地盤十分堅固者d=L/3 時之斷面最為理想。dL/3 時之斷面較為安全。dL/3 時壩體上游面將產生張力，為不安全之斷面。2 1 值比基礎之容許承載力大時，壩基可能產生沉陷，1 值亦應小於混凝土之設計強度。3 壩基承載力之檢討壩基承載力必需大於壩體內部產生之最大應力。其安全檢討一般採用防砂壩淤滿前及淤滿後，於最大洪水及地震分別發生下之安全性，應大於基礎承載力。,2
16、.3 固床工,2.3.1 定義固床工為一個橫向構造物，可以與河床齊平或略高於河床面，同時常採用連續施設方式而構成一系列固床工，以擴大河道的保護區段。2.3.2 目的1. 有效抑制河床面泥沙的輸移，防止河床產生嚴重沖刷現象。2. 可以緩和床面及兩岸的流速，具有整流、導流、減緩沖刷、調整河床坡度等功能。2.3.3 種類及適用範圍系列式固床工：依據階梯狀河床之原理，使水流通過時能逐層作跌水消能。,2.3.4 設計原則1. 位置之選定(1)河床沖刷之河段，或有可能被沖刷地點之下游。(2)沖蝕地區如屬主支流合流處，應選定在合流點之下游處。(3)以保護構造物之基礎為目的者，應選定在構造物之下游處。(4)河
17、岸崩塌或地滑處，應選定在其下游處。(5)固床工盡量採複式斷面施作，以控制流心並且方便魚類迴游。(6)下凹處並向下游傾斜約10%，更利於魚類上溯。2. 固床工間距及坡度詳細請參照2.7 整流工程。,2.4 丁壩,2.4.1 定義由河岸向河心方向構築，藉以達到掛淤、造灘、挑流或保護河岸之構造物。2.4.2 目的1. 改變水流流向，保護河岸。2. 建立正常河寬，疏導河道。3. 誘聚河灘堆積物，建立新河岸。2.4.3 種類及適用範圍1. 混凝土丁壩：滾石撞擊力強，地形變更較緩處。2. 鉛絲蛇籠丁壩：沖刷力特強，地形極易沖刷處。,2.4.5 設計原則1. 方向丁壩壩軸與水流之交角可分為向上游、直交與向下
18、游三種。向上游之丁壩，由於水流越過壩體時，將趨近於與壩體成直角之方向往下流，可使水流趨向河心，並使下游之堤岸附近有較顯著之掛淤，但壩頭因抵抗水流激烈，較易被淘刷。直交丁壩適用於水流散亂或流向變遷無常之河段，一般最常採用。水流越過壩頂時，會增加下游岸腳之沖刷，除非壩距較密可免水流直沖岸腳，或為特殊理由容許引導進水以維持水深者，不宜隨意採用。2. 間距設丁壩之間距為D，長度為L，高度為，則其關係採用下列為原則(1)D/H=1030。(2)直岸：D/L=2.03.0。(3)凹直岸：D/L=1.52.0。(4)凸岸：D/L=2.53.5。,3. 壩長依其施設目的、河寬情形、考慮上下游及對岸之影響及本身
19、之安全而定。4. 寬度應足以抵抗水流之衝擊及沖刷，普通採46 公尺。5. 坡度由壩根向河心之縱坡，考慮河床橫斷面與洪水坡降，一般採用1/301/100。6. 高度依其型式並參考計畫洪水位及河床之地形高度而定，以能達到其施設之目的。7. 壩根護岸丁壩壩根如不與堤防或護岸相接時，應施設壩根護岸，以免洪水繞襲壩後，以致丁壩孤立河中。其長度一般以上下游15 公尺為度或不得少於壩長2/3。其高度宜在洪水位以上。,8. 壩頭壩頭基礎應考慮其可能沖刷深度而加深，並採用較平緩之坡度或較低之高度以減低對水流之阻力。9. 護坦宜採用串聯之混凝土塊或鉛絲蛇籠等具有撓屈性及整體性之構造物；為防止與壩體脫離，亦需與壩體
20、聯結。,2.4.6 施工注意事項1. 混凝土丁壩係由若干混凝土塊組成，其高度不宜超過寬度，底面積應大於任何一側面積。排列混凝土塊時，應以稜線迎向水流，每排混凝土塊之排列，自上游向下游逐漸遠離岸腳，並錯開排列。壩身基礎通常與河床平，惟向河心傾斜不超過 1/30。壩身基礎四週須設截牆。2. 鉛絲蛇籠丁壩大部份是越流壩，為減低越流後之水流沖擊力，壩身下游坡面應較緩，以1：2.5 為宜，壩根護岸及丁壩應分開興建。流速大，沖刷力強之河段，壩頭護坦應加強，並加長心籠及其枕籠。,2.5 堤防,2.5.1 定義順溪流方向構築，高於地面用以防禦及約束水流不使氾濫之構造物。2.5.2 目的保護岸邊及鄰近土地、村落
21、、公共設施等，避免被沖刷及淹水。2.5.3 種類及適用範圍一般常用之堤面如下：1. 砌石堤面：塊石材料取得容易之處。2. 混凝土堤面：堤面易被磨損之處。,2.5.5 設計原則1. 出水高0.81.2 公尺。2. 堤頂寬堤高在2.5 公尺以下者，採用1.52.0 公尺；在2.5 公尺5 公尺間者，採用2.02.5 公尺；在5 公尺以上者，採用2.5 公尺以上。3. 堤面坡度,4. 堤線(1)已劃定公告水道治理計畫線之溪流，依該線構築。(2)儘量順流水方向，避免急彎。(3)河道彎曲部分，其曲率半徑宜為河道寬度之1020 倍。(4)兩岸之堤線儘可能採取平行，避免激烈之河寬變化。(5)反彎曲段間(S
22、curve)，應介以直線之過渡段(緩和段)，其長度宜在6 倍河寬以上。(6)彎曲河道凹岸處應加超高，加高之高度請詳2.7 節。式中V 為流速，R1、R2 分別為凸岸及凹岸之曲率半徑，g 為重力加速度，(h 以河床中心線設計高為準)。,2.5.6 施工注意事項1. 堤高加填由於堤身之壓縮及基礎地盤之沉陷，築堤填方時應較計畫高度為高，加填標準如下：(1)坋土、粘土：1020。(2)沙、砂礫：2040。(3)H：為計畫堤高(m)。2. 為減緩流速，堤外之坡面宜加設消能牆(中心距5 公尺)；又為防止基腳沖刷，亦宜加設混凝土塊、蛇籠或丁壩等保護工。尤其在凹岸處，更應加深堤防基礎或加強保護工。3. 堤線應
23、選擇堅固之地盤，基礎鬆軟時應加強處理。,4. 堤防經過市鎮房屋密集處，不能採用規定斷面時，為節省用地及拆遷費，可採用防洪牆等特殊堤防代替。5. 本流與支流匯合處堤線之交角宜小於 60。6. 堤防起點應選擇在洪水時不會流入堤後處；長度太長時為避免堤內積水，宜設開口堤或管涵等排水設施。7. 堤防終點，應設堤尾工。其設計型式一般以堤頂、堤腳寬度之中心距為半徑所構築之半圓，堤腳亦應設保護工。,2.6 護岸,2.6.1 定義為保護河岸而直接構築於岸坡之構造物。2.6.2 目的保護河岸及穩定坡腳。2.6.3 種類及適用範圍1. 混凝土（或鋼筋混凝土）護岸：在水勢強烈之處或重要地區使用。2. 混凝土砌石護岸
24、：在石料豐富地區採用。3. 其他如崩塌、地滑等特殊地形，宜配合採用屈撓性較大或其他特殊構造物（參考擋土牆章）,式中h：超高（以河床中心線設計高為準）V：流速（msec）g：重力加速度（msec2）R1：凸岸之曲率半徑（m）R2：凹岸之曲率半徑（m）4. 基礎深度：以計畫河床高度或現況河床高度中較低者為準，其伸入河床深度一般為12 公尺。5. 岸線：起點應有穩固之地形或插入適當之岸內，終點應引導水流順岸流下或導離河岸；凹岸處應延長至曲線終點以下。6. 安定檢討除考慮水壓力外，餘與擋土牆相同。,2.6.6 施工注意事項1. 河槽易刷深處，尤其是在凹岸，基腳應加設保護工程如混凝土塊、蛇籠或潛壩。2.
25、 採用混凝土塊、蛇籠等保護基腳時，不得與護岸坡腳固結。3. 岸頂背後填土應充分夯實並略高出岸頂，以免積水而增加背後壓力。4. 洩水孔之設置，詳擋土牆篇。,2.7 整流工程,2.7.1 定義在野溪、溪流泥沙堆積、沖蝕區及亂流地區，為防止縱向及橫向侵蝕所構築之護岸、堤防與固床工、跌水工、丁壩、溪床保護工等組合而成之工程。2.7.2 目的1. 防止溪流縱向及橫向侵蝕以穩定溪床。2. 調整並控制水流，保護兩岸土地房舍及公共設施。3. 保護特殊地質地區(如泥岩、火山灰地區)溪岸坡腳，防止崩塌。,2.7.3 種類及適用範圍溪床坡度超過 1/100、泥沙大量生產或堆積，導致災害河段河道縱橫向侵蝕嚴重、河川蛇
26、行、亂流有引起氾濫可能之河段或溪流兩旁有需保護之對象地區，得施以整流工程，其種類及適用範圍如下：1. 護床型以堤防或護岸保護溪岸，配合潛壩、固床工等以保護溪床之方式。原河床坡度1/30 以上者適用。2. 消能型以系列固床工、潛壩等消除水流能量，以穩定溪床之方式，適用於地下水多且溪床坡度較緩的地區。3. 丁壩型利用丁壩控制水流穩定流向之方式，於溪幅寬廣、亂流地區採用。,2.7.4 設計原則整流工程之設計應對其功效及目的詳加檢討考慮，並對其安全性及經濟性加以評估，使水流能安全通過且不影響鄰近地區之水資源利用、逕流入滲、自然環境以及工程之維護管理。整流工程之設計流程如下：,式中w V ：清水流速（曼
27、寧式計算之值）w ：水之單位重量(一般為1.0t/m3)d ：泥沙單位重量(一般為2.32.6 t/m3） ：泥沙混合率(一般為510）,2. 堤線訂定(1)已定有水道治理計畫線之溪流，依該線訂定。(2)未定水道治理計畫之溪流，計畫洪水流量( )、地形、土地利用、土地權屬及相關條件，參考下式計算河寬：B = (Q p)0.5式中B ：寬度Q p ：計畫洪水量(cms) ：係數，可由表 工-2-7 選定之上式估算值供為設計之參考，實際設計斷面之寬度，應再參照工程地點、土地利用、工程用地等因素加以修正。,3. 排洪斷面設計pVpQ0pVp式中：斷面積（m2）：水深（m)斷面之排洪量與計畫洪水量之差
28、以大於5以內為宜。( A Bh )；、h各為整流工程寬度及高度,4. 防護岸之設計(1)整流工程堤防護岸之主要設計請參考護岸章。(2)其出水高一般採用值如表 工-2-8，出水高()與溪床坡度()及計畫水位高()之關係如表 工-2-9。,5. 彎曲河道凹岸增高幅度之計算,彎曲河道凹岸河床加高漸變段長度之計算,(1)主支流合流點下游斷面：主支流合流點下游溪幅寬度，應考慮主支流之情況決定之。(2)一般可採用下列原則設計：1 主支流泥沙量少，且二者之河床坡度、計畫水位高相近時(即主支流之曳引力相同)，合流點下游之水路寬度為主流及支流水路寬度之和（圖工-2-23）。2 支流之曳引力大於主流時，為避免合流
29、口淤積，合流口下游之水路寬度宜不大於主、支流水路寬度之和（圖 工-2-23）。,6. 溪床保護工(1)混凝土溝底：厚度0.20.5 公尺，一般為0.3 公尺，大量泥砂經由地區應予加厚。惟仍以儘量避免使用混凝土襯底方法為宜。(2)蛇籠：採用甲、乙種蛇籠鋪設溪床，有滲透水之河段可適用。(3)混凝土塊：使用各種混凝土塊鋪設於河床之方法，混凝土塊頂面應與計畫河床面齊高。(4)鋪砌或拋石。,7. 固床工間距及坡度：(1)潛壩、固床工間距用下列公式計算式中L：間距(m)：固床工高度(溢洪口至尾檻間之高差)：原河床坡度（）：計畫河床坡度（）(2)潛壩、固床工間中斷之坡降一般採用原溪床坡度與其二分之一坡降間之
30、坡度。例如原河床坡度為0.05，則整流工程之縱斷面坡降為0.050.025之間。溪床坡度大於13，溪幅較狹地區，水流超過安全流速時，溪底需保護或內襯。,2.7.5 施工注意事項1. 整流工程施設地點之上流應有適當之防砂工程處理。2. 整流工程下游地區須要有適當之保護或安全設施。3. 潛壩或固床工以低壩多座為原則。4. 採用複式斷面時，其低流量斷面之設計應以 510 年以上發生一次之降雨強度估算。5. 整流工程之兩岸以構築護岸為原則， 儘量避免縮小原溪流之斷面築堤，以免一旦破壞後導致大災害。6. 整流工程之固床工、潛壩兩翼以深入安定之河岸或良好之岩盤為原則。7. 潛壩壩翼與護岸應平整不宜突出。8
31、. 整流工程起迄點須在良好岩盤或安定之溪段。9. 固床工方向應與下游水流之流心線成直角。10.調查規劃時應注意工程附近之排水等公共設施， 工程施工中或完工後應不妨礙公共設施之原有功能。11.混凝土襯底應加設透水孔。12.堤岸背側填土應高於堤岸頂。13.凹岸之基礎應加深或設置保護工。,2.9 擋土牆,2.9.1 定義為攔阻天然或填築之土石、 砂礫及類似的粒狀物質所構築之構造物。2.9.2 目的1. 維持兩高低不同地面的安定。2. 防止填土或開挖坡面之崩塌。3. 穩定邊坡，減少挖填土石方。,2.9.3 種類及適用範圍1. 三明治式擋土牆牆面為混凝土砌塊石，再背填混凝土及卵石。適用於開挖坡面在4 公
32、尺以下，填方坡面高2 公尺以下為原則。2. 重力式擋土牆：其高度在 4 公尺以下為原則。(1)卵石混凝土擋土牆以卵石混凝土灌成。適用於挖填坡面，其高度在6 公尺以下較經濟。(2)混凝土擋土牆以混凝土灌成，適用於挖填坡面，其高度在6 公尺以下較經濟。3. 半重力式擋土牆混凝土擋土牆內發生張應力部分以鋼筋加強者，適用於挖填坡面，其高度在4 公尺以下為宜。4. 懸臂式擋土牆以鋼筋混凝土灌成，適用於填方坡面，其高度在 8 公尺以下為宜。,5. 扶壁式擋土牆(1)前撐以鋼筋混凝土鑄造，扶壁支撐在牆前，適用於挖填坡面，其高度在510 公尺為宜，其牆前需有足夠空間。(2)後撐鋼筋混凝土鑄造，扶壁支撐在牆背，
33、適用於填方坡面，其高度在510公尺為宜。6. 疊式擋土牆(1)蛇籠擋土牆以鉛絲編成蛇籠，裝填卵塊石疊築而成。適用於多滲透水坡面或基礎軟弱較不穩定地區之設施，其高度在4 公尺以下為宜。(2)箱籠擋土牆以鉛絲編成箱籠，裝填塊石疊築而成。適用於多滲透水坡面，其高度在4 公尺以下為宜。,(3)格籠擋土牆由鋼筋混凝土桁條或木材組合成，框箱內疊砌卵塊石而成。適用於多滲透水坡面，其每層高度3 公尺以下，以鋼筋混凝土為土桁條材料者其，總高度以不得超過6 公尺為宜，以木材為衍條為材料者，以不超過3 公尺為宜。(4)加勁土壤構造物於填方坡面土壤中逐層或適當間距鋪放加勁材料以形成擋土構造。其高度以在八公尺以下為宜。
34、,7. 板樁式擋土牆(1)懸臂板樁擋土牆以木質、鋼質或混凝土等材料之板樁打入地下而成。適用於5 公尺以下之挖土坡面施工護牆。(2)錨繫板樁擋土牆板樁上緣以繫條連結錨座而成，適用於510 公尺深之挖土施工護牆。8. 錨定擋土牆鋼筋混凝土柱或板，每隔適當間距，以鋼索連結錨座，並施預力而成。適用於岩層破碎帶，節理發達之岩層或地滑地區。,2.9.5 設計原則1. 擋土牆設計應依照下列準則設計。(1)滑動安全係數一般要求大於1.0，至於安全係數取多大才合理，須考慮長期、暴雨、地震等情況，採用1.11.5。(參考表工-2-10)。混凝土與基礎土壤之摩擦係數如表工-2-11。,(2)傾倒安全係數採用1.11
35、.5，須考慮長期、暴雨、地震等情況(參考表工-2-9)。合力作用點須合於下列第(3)項之規定。(3)基礎壓力合力的偏心矩(e)，必須在下列限度內：1 岩盤基礎：合力作用點必須在基礎底寬的1/2 中段內。即e 1/4d（d為基礎底寬）。2 堅實土層基礎：合力作用點必須在基礎底寬的1/3 中段內。即e1/6d。3 容易壓縮的土層基礎：合力作用點必須在基礎底寬的中點或中點與牆踵之間。,(4)基礎承載力基礎趾端的土壤壓力t 及踵端應力h 必須在容許限度以內；基礎承載力之安全係數應採用23，各種土壤容許承載力可參考表2-11。牆身所受各種應力，必須在各種材料容許應力範圍內(依據規範）。基礎容許承載力亦可
36、依據地質調查結果，以下式計算計算：qa=qult/FS式中F s ：容許承載力安全係數q ult ：土壤極限承載力,依基礎規範之規定q a ：土壤容許承載力,表 工-2-12 土壤容許承載力 q a材料 容許承載力t/m2軟 粘 土 10普通粘土 20硬 粘 土 40鬆 細 砂 10壓實細砂 30鬆 粗 砂 30鬆砂石混合物或卵石 40壓實砂石混合物或卵石 50硬岩 100強固頁岩 100(摘自美國土木工程手冊擋土牆篇),2. 擋土牆所受各作用力(1)牆身自重以構築材料作用於斷面的重心上之單位重乘以斷面積而得。(2)土壓力的計算土壓力的計算有庫倫（Coulomb）及郎金（Rankine）兩派學
37、說，就這兩種土壓理論言：1 若牆背不為垂直或不為平滑面(即土壤與牆背間，具有模擦力)，例如重力式及半重力式擋土牆，以庫倫（Coulomb)理論較適合。2 若牆背為垂直的平滑面，例如懸臂式或扶臂式擋土牆則以郎金(Rankine)理論較適合。這些理論的根據，都假定土壤不是粘性，故擋土牆回填土以砂、礫石為佳。土壓有主動土壓，靜止土壓及被動土壓之別。(3)主動土壓力擋土牆向外略略移動，接觸面附近土壤即膨脹，其水平壓力則將減少，此水平壓力減少到最小時稱為主動土壓力，亦即向擋土牆方向作用之土壓力。1 庫倫（Coulomb）土壓公式,2 郎金(Rankine)(4)被動土壓力擋土牆向內移動，以致牆背土壤發生
38、剪力破壤，則該牆所受到的水平土壓力即稱被動土壓力。1 庫倫（Coulomb）土壓公式2 郎金(Rankine)(5)靜止土壓力0 K加在靜止狀態擋土牆上之土壓力，砂性土壤一般可概估為1 sin 0 K = 。(6)地震力在有地震力之情況下擋土牆所受之主動力，可由物部與岡部公式求得：,3. 加載荷重作用於擋土牆背面之加載荷重，主要有建築物荷重及汽車荷重兩種情況。做壓力分佈圖時，加載荷重必須轉換為具有與該回填物料相同之比重，而高度為的追加回填，如圖 工-2-53 a。此時之土壓力計分為三角形（圖 工-2-53 b）與加載荷土壓分佈之矩形（圖 工-2-53 c）等合計為梯形(圖 工-2-53 a)，
39、其上寬為1 (相當於深度的等土壤比重壓力)，下寬為2 (相當於在深度+處的土壤比重壓力)。,4. 水壓一般擋土牆均設有洩水孔，且牆背回填土均以透水性良好之砂、礫石為主。惟在滲透水充足或地下水位高的地區，牆背除土壓外，尚有水壓，必要時增加面版高度1/3 的水壓，一併考慮計算。5. 牆基礎的垂直壓力牆底所生的承載壓力，皆假定為直線變化，其形狀為矩形、三角形或梯形，以此壓力的合力，如圖 工-2-46，e 為作用點偏心距離。(1)合力作用於牆底為等分佈應力，其大小為1=2=/(圖 工-2-46a)(2)合力作用於O 點之左右方時，應力之分佈則不等，其強度大小可以下式求之：,1 合力作用點在中心點O 點
40、三分點間之壓力分佈如圖 工-2-46b，此時1 及2 皆為正值即壓應力。2 在三z 分點點時之應力分佈如圖 工-2-46 c，此時12/，20。3 在三分點外面時之應力分佈如圖 工-2-46 d，此時1 最大，但2 為負值，即產生張應力。,6. 牆基礎的水平抵抗力基礎水平抵抗力，係以垂直壓力乘以土與混凝土的摩擦係數及擋土牆前方土壤之被動土壓力而得。牆基礎受水平推力合力作用滑動之安全係數計算式為：式中Fs：滑動安全係數：土與混凝土之摩擦角PP：被動土壓力PH：水平壓力之合力,2.9.6 施工注意事項1. 擋土牆除透水性較佳之疊式擋土牆外，均應設直徑5cm 以上之排水孔，每 2 m2 至少一處，排
41、水孔應外斜，並應考慮濾水設施，而最下層排水孔應盡量接近地面。在滲透水量多或地下水位高之地區，則應在牆後置特別排水設施。2. 基礎壓力超過土壤容許承載力時，應加大基礎面積、打椿或其他方法補強之。3. 施工發現基礎土壤承載力低於預估容許承載力時，應立即變更設計。4. 牆後回填材料應以砂、礫石為準。其高度應高於牆頂 20 公分以上。5. 牆後回填土下陷或低於牆頂時，應立即回填。6. 牆面裂損應即調查原因，隨時補強。7. 隨時注意排水孔排水效用。8. 每 2040m 應加設伸縮縫一處。9. 重力式擋土牆之混凝土施工冷縫面應予粗糙化處理，並以冷縫鋼筋補強之，以防擋土牆由冷縫處鬆脫滑落。,6.2.11 排
42、水設施,2.11.1 定義將地面逕流導至安全地點而施設之構造物。2.11.2 目的1. 截洩上方逕流，以免損壞農地、房舍及公共設施。2. 利於宣洩逕流，防止沖蝕。2.11.3 種類及適用範圍1. 排水溝(1)以作用分1 截洩溝沿近似等高方向，橫跨於地面或保護對象之上方，以攔截逕流導至安全地點者。凡需要攔截上方逕流，以免發生沖蝕或災害時適用。2 縱向溝順地面坡度構築以安全渲洩逕流者。一般於坡度大、流速快而在襯砌材料允許流速範圍內均適用。,(2)以襯砌溝面材料分1 草溝種植草類於土築溝面，以防止沖蝕者。一般農地排水系統時間短暫，坡度在30以內，流速不超過1.5m/sec，溝長30m 以內適用。（詳
43、坡地保育篇草溝）2 砌石溝用塊石襯砌溝面，以保護溝身安全者。農地排水系統、農塘溢洪道、道路邊溝、坡地社區排水等速度較大、土壤易沖蝕之處適用。3 砌磚溝用紅磚襯砌溝面，以保護溝身安全者。農地排水系統地形複雜、溝底坡度變化較大,4 混凝土溝用混凝土或鋼筋混凝土襯砌溝面，以保護溝身安全者。農塘溢洪道、道路邊溝、坡地社區排水等速度大、土壤易蝕之處適用。（詳坡地保育篇排水溝）5 預鑄溝按既定之規格，預先鑄造之混凝土製品，搬運至現場襯砌溝面，以保護溝身安全者。農地排水系統、施工缺水、運搬不便、工作困難之處適用。6 土質溝原地面開挖整修成溝。土質佳之緩坡適用。,2. 跌水(1)A 型跌水 (直線形入口，護坦
44、式)：砌磚或鋼筋混凝土造。(2)B 型跌水（直線形入口，靜水池式）：砌磚或鋼筋混凝土造。(3)C 型跌水（箱形入口，靜水池式）：砌磚或鋼筋混凝土造。(4)D 型跌水（弧形入口，靜水池式）：砌磚或鋼筋混凝土造。(5)E 型跌水（直線形入口，靜水池式）：混凝土砌塊石造。,3. 涵管(1)普通混凝土管一般規格為長60cm，管徑20120cm，以鋼筋混凝土鑄成。適用於農地排水系統，道路最大負荷重限制為-10。(2)離心式混凝土管鋼筋混凝土製品，以離心力法製造。適用於各種排水系統，道路最大荷重-20，一般規格管徑20120cm 者，有效管長為2.5m，管徑135300cm 者，有效管長為2.43m。外壓
45、強度則由小管徑之780kg/ m2 至大管徑之11,730kg/ m2。(3)箱涵鋼筋混凝土構造，依據公路標準圖為正方形或長方形，大小為1m1m3m3m，每50cm 為一級，適用於各種排水系統，道路最大荷重S-20。,(涵管)第 八十七 條 涵管斷面以設計滿為原則，水深大於內徑之七五倍。,2.11.5 設計原則1. 排水溝(1)逕流量i按排水溝所在地區雨量強度及計畫之重要程度採用。(2)坡降採用同斷面區段中最小坡度為設計坡度。(3)形式常用排水溝斷面形式有矩形、梯形、形、半圓形、拋物線形等，按附近材料及對農機具適用情形選定。(4)斷面大小根據逕流量、坡降、襯砌材料、粗糙程度等設定斷面大小 (即
46、溝寬及水深)。(5)粗糙係數其大小因溝內物質之光滑程度而異，按溝內物質及其狀態列如表工-2-13。(6)(出水高)規範第 八十 條 排水溝出水高之設計原則如下：一、依設計水深之百分之二十五計算之。二、最小值為二十公分。,(坡地排水系統之設計洪水量)第 八十三 條 排水系統之設計洪水原則如下：一、坡地農地內排水系統之設計洪水，以重現期距十之雨強計算。其他非農業使用以重現期距二十五之雨強計算。二、排水設施之斷面應酌砂含加大斷面。三、開發區或構造物有被其上游逕沖刷之虞者，宜在其上游處設置截水溝。四、排水設施避免設置在填土區上，否則應加強基礎之處。五、排水設施縱坡較大而有動之虞者，應設置止榫或截水牆。,無常水之最大容許速可提高如下：一、混凝土或混凝土砌塊石：最大容許速為每秒 一公尺。二、鋼筋混凝土：採最大容許速為每秒十二公 尺。可依混凝土抗壓強比調整最大容許速。,常水之最大容許速,坡地排水渠流之平均流速得採用曼寧公式計算，其公式如下：,
