工程實務工程實務工程實務工程實務

● 自充填混凝土 SCC （ Self-Compacting Concrete ）應用在南港車

站新建工程之成效評估

陳聰榮、許志雄

● 淺談連續壁溝渠開挖之穩定分析 曾子儀

● 南港車站旅客天橋與排水鋼渡槽共構工程概述 蔡逸勳、歐文爵

● 防火避難綜合檢討報告書製作方式概述 - 以南港車站戰備糧倉

兼商場為例

宋宜倫

● 人 、 生物與環境永續的生態觀 何政道

● 國內工程師專業責任保險制度之檢討 ( 一 ) 廖昌炯

● 國內工程師專業責任保險制度之檢討 ( 二 ) 廖昌炯

● 資訊網路技術應用於 3DVR 大樓火警應變模擬訓練 李萬利 、馬俊

強、蘇瑞育

● 豎井開挖支撐設計施工案例探討 - 台鐵汐止 42 號豎井為例 陳福勝、 吳文

隆、周坤賢

● 潛盾隧道工法常見問答集 -7 (潛盾隧道施工篇) 陳福勝、 李魁

士、邱志榮

● 冰凍工法之設計與施工 ( 下 ) 陳福勝、何泰源

● 採購發包管理資訊系統 彭子斌

● 各類型生物實驗室之設計探討 洪至讀

● 航測影像模型式建物重建 周宏達、 曾義星、

王聖鐸

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摘摘摘摘 要要要要

鋼筋混凝土乃為工程之主要建材，而混凝土在國內普遍被認為是非常簡單的工程，卻也是問題最

多的部分，有鑑於國內混凝土品質的低落，近年在產官學界共同的研發下，才有新型材料自充填

混凝土的產生，所謂自充填混凝土（ Self-Compacting Concrete ，簡稱 SCC ），係指具有「澆置

過程不須施加任何震動搗實，完全藉由自身之充填性能填充至鋼筋間隙及模板之各角落」能力之

混凝土，其自充填之性能，可使過去土木工程界認為某些部位搗實非常困難的混凝土結構體，達

成工程品質需求，並可提高耐久性。

自充填混凝土 (SCC) 具有高流動、抗析離、自充填、免搗實與不需任何震動之特質，為一能同

時滿足優良耐久性、安全性、工作性、經濟性、生態性之高性能混凝土。但有別於一般傳統混凝

土 ，為嚴格控管品質，南港車站地下化工程，在正式混凝土澆置前 6 個月，即針對品質管制、

配合設計、材料試驗、運送澆注及車站地下化工程的特性進行多次的驗證，期能經達到原始設計

之品質要求，且由於自充填混凝土 (SCC) 因大量減少水泥用量，而對環境的保護提供相對大量

的供獻，為此，此一自充填混凝土 (SCC) 不但值得推廣，更是京都議定書所推對節能及環境保

護的趨勢盡一棉薄之力 。

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壹壹壹壹、、、、前言前言前言前言

南港車站地下化工程 CL305 標為台北市區鐵路地下化東延南港計畫中最重要之工程，本工程包

含高鐵車站、台鐵車站、捷運南港線 BL17 站連通道、商業大樓、平面道路等項目，並預留未

來站區聯合開發大樓 ( 詳圖 1) 。配合南港經貿園區建設，南港車站將建設為高鐵、台鐵、捷

運三鐵共站，並結合中長程客運建構為台北市東區之交通轉運中心及新的地標。本工程於 民國

92 年 9 月 8 日 由 泰商意泰 / 長鴻聯合承攬，總工程費新台幣 117.36 億元，工程分二期進

行。

因南港站區施工中仍須維持台鐵正常營運，為達成此要求，車站劃分為南北兩區，採先北後南半

半施工，臨時軌及臨時站利用南區營運，北區地下車站建設完成，台鐵轉入地下車站營運後，繼

續施工南區車站、南側廣場、停車場及週邊工程等，因此總工期至民國 99 年完成。

中華顧問工程司於 92 年 12 月 24 日 經鐵路改建工程局公開甄選評定為本案營建管理及監造

機構後，隨即調集各方面施工經驗豐富之工程師，於 93 年 2 月 1 日 成立中華顧問工程司鐵

道工程部「南港工務所」，執行營建管理及施工監督工作。

本工程採自充填混凝土 SCC （ Self-Compacting Concrete ），數量約 30 餘萬方，而此自充填混

凝土 (SCC) 製程要求較一般混凝土嚴格許多，且國內公共工程之使用仍屬少見，因此施工經驗

上並不普遍，為此，業主要求中華顧問工程司鐵道工程部與台灣科技大學營建系 黃兆龍 教授進

行專案計畫，藉其對自充填混凝土 (SCC) 具相當豐富的工程應用施作經驗，合作進行本專案自

充填混凝土品質管制與保證 (QC & QA) 計畫，以確保整體新建工程之性能要求。

為嚴格控管品質在正式混凝土澆置前，即要求承商依規定提送混凝土澆置計畫，經監造單位審核

外並請台灣科技大學提供寶貴意見，再經業主核備後，隨即於澆置前六個月展開配合設計、驗廠、

試拌、廠拌等各項試驗，也因為自充填混凝土 (SCC) 有別於一般混凝土之品質管控，作者正為

本工程之計畫執行者，願就實際參與之情況與讀者分享。

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貳貳貳貳、、、、一般混凝土與自充填混凝土材一般混凝土與自充填混凝土材一般混凝土與自充填混凝土材一般混凝土與自充填混凝土材料之比較料之比較料之比較料之比較

自充填混凝土 (SCC) 係指具有『澆置過程不需施加任何振動搗實，完全藉由自身流動性與充填

性能填充至鋼筋間隙及模板之各角落』之混凝土。其使用之材料與一般傳統混凝土之比較如表

1 ：

表表表表 1 1 1 1 一般混凝土與自充填混凝土使用材料差異比較表一般混凝土與自充填混凝土使用材料差異比較表一般混凝土與自充填混凝土使用材料差異比較表一般混凝土與自充填混凝土使用材料差異比較表

種類

項目

一般混凝土 自充填

混凝土 比較說明

設計強度 kg/cm 2 350kg/cm 2 350kg/cm 2 以 28 天 fc'=350 kg/cm 2 對應比較

坍 度 cm 15 ± 3.8cm

------ ( 無坍度 ，

採坍流度 55 ～

70 cm)

一般混凝土視結構物位置或特殊需求，坍度多

為 15 ± 3.8cm 。 而自充填混凝土並無坍度可

量測，改以量測坍流度，並有良好之工作度，

且無需震動。

水 泥 kg 450.0 230.0

自充填混凝土之水泥量減少，故可：

1. 降低混凝土成本。

2. 減少收縮及潛變量。

3. 水化熱低，減少混凝土龜裂。

用 水 量 kg 202.5 150.0

自充填混凝土之水泥量減少，故可較佳之耐久

性。

水 灰 比 kg 0.45 0.65 自充填混凝土之水灰比，可大幅提升。

水 膠 比 kg ------ 0.36

飛 灰 kg

------

( 報核同意後

可少量使用 )

110.0

自充填混凝土使用飛灰可得：

1. 較佳之工作度。

2. 增加晚期強度。

3. 降低水化熱，減少混凝土龜裂。

爐 石 kg ------ 110.0

自充填混凝土使用爐石粉，增加黏稠度，工作

度較佳。

藥 劑 kg ------ 6.3 採用高性能減水劑 。

細 粒 料 kg 815.0 848.0

粗 粒 料 kg 882.0 878.0

自充填混凝土可得較佳之緻密體積堆積，而減

少空隙，因而減少混凝土各項弊病。

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參參參參、、、、配配配配 比比比比 設設設設 計計計計

所採用之配合設計係配合結構部位共計 6 種，如 表 2 ：

表表表表 2 2 2 2 拌合廠之配比編號拌合廠之配比編號拌合廠之配比編號拌合廠之配比編號

1. 松達建材股份有限公司

配比

編號

設計強度

(kg)

目標強度

(kg) 水泥 TYPE 型式 通過等級 R1~R3

7281 280 365 幸福水泥 II 型 R2( 鋼筋最小間距 60 ～ 200 mm )

7283 280 365 幸福水泥 I 型 R3( 鋼筋最小間距 200 mm 以上 )

7285 280 365 幸福水泥 I 型 R2( 鋼筋最小間距 60 ～ 200 mm )

7351 350 435 幸福水泥 II 型 R1( 鋼筋最小間距 30 ～ 60 mm )

7353 350 435 幸福水泥 II 型 R2( 鋼筋最小間距 60 ～ 200 mm )

7355 350 435 幸福水泥 I 型 R3( 鋼筋最小間距 200 mm 以上 )

2. 北勢湖工業股份有限公司

配比

編號

設計強度

(kg)

目標強度

(kg) 水泥 TYPE 型 通過等級 R1~R3

4060 280 365 幸福水泥 II 型 R2( 鋼筋最小間距 60 ～ 200 mm )

4051 280 365 幸福水泥 I 型 R2( 鋼筋最小間距 60 ～ 200 mm )

4053 280 365 幸福水泥 I 型 R3( 鋼筋最小間距 200 mm 以上 )

5060 350 435 幸福水泥 II 型 R1( 鋼筋最小間距 30 ～ 60 mm )

5062 350 435 幸福水泥 II 型 R2( 鋼筋最小間距 60 ～ 200 mm )

5053 350 435 幸福水泥 I 型 R3( 鋼筋最小間距 200 mm 以上 )

備註：因自充填混凝土 (SCC) 必須充分拌和均勻；所以 產量較慢，目前採 2 家預拌廠同時供

料。

所採用之配合設計之材料用量，如 表 3 ：

表表表表 3 3 3 3 自充填混凝土自充填混凝土自充填混凝土自充填混凝土 (SCC) (SCC) (SCC) (SCC) 材料用量表材料用量表材料用量表材料用量表

配比用量表 ( 單位： kg )

配比編號 水泥用量 飛灰用量 爐石用量 用水量 藥劑用量 細粒料 粗粒料

280-R2-type II 200 100 100 165 5.8 885 888

280-R3-type I 200 100 100 165 5.5 807 968

280-R2-type I 200 100 100 165 5.8 885 888

350-R1-type II 230 110 110 165 6.3 848 878

350-R2-type II 230 110 110 165 6.0 839 888

350-R3-type I 230 110 110 165 5.7 761 968

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肆肆肆肆、、、、驗驗驗驗 廠廠廠廠

混凝土廠之廠驗項目計有均勻度試驗及驗廠校磅項目，均勻度試驗如 表 4 ：

表表表表 4 4 4 4 均勻度試驗相關試驗值均勻度試驗相關試驗值均勻度試驗相關試驗值均勻度試驗相關試驗值

均勻度試驗

試驗項目 試驗一 試驗二 二次試驗差異

值 規範容許值 備註

單位質量 kg/cm 3 2420 2436 16 16 16 16 16

空氣含量 % 2.2 2.7 0.5 1 1 1 1

坍 度 mm 220 200 20 38 38 38 38

4.75mm(No.4) 以上粗粒料含

量 35.7 35.2 0.5 6 6 6 6

不含氣之砂漿單位質量

kg/cm 3 2284 2309 1.10% 1.60% 1.60% 1.60% 1.60%

7 天平均強度 kg/cm 2 270 282 4.30% 7.50% 7.50% 7.50% 7.50%

說明：依據 CNS3090 ，表列 6 項試驗中 5 項符合即視為均質混凝土。

混凝土廠之廠驗項目如下說明，相關計量設備於固定之時間週期皆有進行校磅：

一、拌合系統：日本 K.Y.C. 全整廠自動化混凝土拌合設備 ×1 套。

二、拌合機規格：水平雙軸聯動 3m 3 / 盤。

( 一 ) 一般混凝土之拌合均勻度 100%×60 秒＝ 3m 3 / 盤。

( 二 ) 自充填混凝土之拌合均勻度 100%×90 秒＝ 2.5m 3 / 盤。

三、系統操控模式：為全自動計量。

四、系統生產記錄：每生產一盤均同步自動列印報表。

五、生產系統維護：維修小組 24 小時待命及備用組件充分備存。

六、機組最大產能：

( 一 )一般混凝土每小時約 150m 3 。

( 二 )自充填混凝土每小時約 100m 3 。

七、原料儲存量：

( 一 ) 、水泥槽 2 槽： 250 噸、 300 噸各 1 槽。

( 二 ) 、爐石槽 1 槽： 300 噸。

( 三 ) 、飛灰槽 1 槽： 200 噸。

( 四 ) 、細骨材儲槽 2 倉： 500 m 3 ( 每倉容量 250m 3 ) 。

( 五 ) 、粗骨材儲槽 2 倉： 500 m 3 ( 每倉容量 250m 3 ) 。

( 六 ) 、藥劑儲料桶 4 桶：每桶各 10 噸，共 40 噸。

八、冷卻系統：

1℃ 冰水製造機設備 1 套， 125HP 高速多缸冷煤壓縮機及冰水保溫池容量 120 噸。

九、預拌車：

全日系 21 噸 10 輪重型雙軸 9m 3 及 6m 3 裝運容量之預拌車，攪拌桶靜 / 動態標準轉速每分

鐘 2~5 轉，混凝土裝運最大容量 9m 3 ，一般裝運 4m 3 。

十、運輸時間：

尖峰時間 30 分鐘到達工地；離峰時間 20 分鐘到達工地，一般時間 25 分鐘到達工地。

十一、運輸能量：

自有預拌車 26 輛；契約預拌車 20 輛，可如期完成產能之運輸工作。

十二、自 93 年 6 月 1 日起實施載重法限制載運數量為 3.5~4m 3 不等，一般混凝土平均每小

時實際產能約 100~120m 3 ，自充填混凝土平均每小時實際產能約 70~80m 3 。

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伍伍伍伍、、、、 試試試試 拌拌拌拌

CL305 標南港車站地下化土建及機電工程，由意泰 / 長鴻聯合承攬商承包，並向預拌混凝土供

應商松達建材股份有限公司及北勢湖工業股份有限公司分別訂購預拌混凝土，其中有關自充填混

凝土部份依據施工規範要求分別施作廠、試拌，兩家預拌廠分別於 93.03. 26 、 03. 30 施作試拌

及 93.07.17 、 06. 16 施作廠拌 ，相關試拌試驗說明如圖 2~ 圖 7 。

松達建材股份有限公司於 93.03.30 試拌配比 2 組﹙施作新拌及 60min 後各作一組比較，故有 4

組試體抗壓強度﹚皆同為 280 ㎏ / ㎝ 2 R2-typeII ，惟差異在於粗骨材體積之變化。

北勢湖工業股份有限公司 93.03.26 試拌配比 2 組﹙施作新拌及 60min 後各作一組比較，故有 4

組試體抗壓強度﹚皆同為 350 ㎏ / ㎝ 2 R1-typeII ，惟差異在於粗骨材體積之變化。

圖 2 試拌之坍流度試驗一 圖 3 試拌之坍流度試驗二

圖 4 試拌之含氣量試驗 圖 5 試拌之抗析離性 V 漏斗流出時間試驗

圖 6 試拌之鋼筋間隙通過 ( 箱型 ) 試驗 圖 7 試拌之拌合機操作情形

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陸陸陸陸、、、、 實際廠拌實際廠拌實際廠拌實際廠拌

自充填混凝土部份依據施工規範要求分別施作廠拌，兩家預拌廠分別於 93.06. 16 、 93.07. 17 施

作廠拌。有關自充填混凝土含混凝土之材料、配比設計、生產標準及檢驗相關規定及試拌之相關

紀錄及抗壓強度等成果說明如下：

一、 中國國家標準 (CNS)

( 一 ) CNS 61 R2001 卜特蘭水泥

( 二 ) CNS 1174 A3038 新拌混凝土取樣法

( 三 ) CNS 1176 A3040 混凝土坍度試驗法

( 四 ) CNS 1230 A3043 混凝土試體在試驗室模製及養護法

( 五 ) CNS 1231 A3044 工地混凝土試體之製作及養護法

( 六 ) CNS 1232 A3045 混凝土圓柱試體抗壓強度之檢驗法

( 七 ) CNS 1237 A3050 混凝土拌和用水試驗法

( 八 ) CNS 1240 A2029 混凝土粒料

( 九 ) CNS 3036 A2040 卜特蘭水泥混凝土用飛灰及天然或鍛燒卜作嵐攙和物

( 十 ) 、 CNS 3090 A2042 預拌混凝土

( 十一 ) 、 CNS 3654 R2078 卜特蘭高爐水泥

( 十二 ) 、 CNS 9661 A3174 新拌混凝土空氣含量試驗法 ( 壓力法 )

( 十三 ) 、 CNS 9662 A3175 新拌混凝土空氣含量試驗法 ( 容積法 )

( 十四 ) 、 CNS 11151 A3218 混凝土單位重、拌和體積及含氣量 ( 比重 ) 試驗法

( 十五 ) 、 CNS 11270 R2181 卜特蘭飛灰水泥

( 十六 ) 、 CNS 12549 A2233 混凝土及水泥墁料用水淬高爐爐碴粉

( 十七 ) 、 CNS 12833 A2245 流動化混凝土用化學摻料

( 十八 ) 、 CNS 12891 A1045 混凝土配比設計準則

( 十九 ) 、 CNS 13407 A3342 細粒料中水溶性氯離子含量試驗法

( 二十 ) 、 CNS 13465 A3343 新拌混凝土中水溶性氯離子含量試驗法

( 二十一 ) 、 CNS 13961 A2269 混凝土拌和用水

二、日本土木學會

高流動混凝土之施工指針 (1998 年 7 月 ) 。

三、有關性能要求之參考值如 表 5 ，使用時須先依構造物條件決定自充填混凝土 (SCC) 充填

等級，以獲得各項性能之要求值。

表表表表 5 5 5 5 自充填混凝土自充填混凝土自充填混凝土自充填混凝土 SCC SCC SCC SCC 相關性能要求之參考值相關性能要求之參考值相關性能要求之參考值相關性能要求之參考值

混 凝 土 充 填 能 力等 級 1 2 3

構 造 鋼 筋 最 小 間 距 (mm) 30 ～ 60 60 ～ 200 200 以上

條 件 單位體積鋼筋用量 (kg/m

3 ) 350 以上 100 ～ 350 100 以下

鋼筋間隙通過

( 箱型或 U 型 ) 試驗 300 以上 300 以上 300 以上

充 填 高 度 (mm) (R1 障礙 ) (R2 障礙 ) ( 無障礙 )

流

動

性

坍流度 (mm) 550 ～ 700 550 ～ 700 550 ～ 650

V 漏斗流出時間 (sec) 10 ～ 20 7 ～ 20 7 ～ 20 抗析

離性 坍流度達 50cm

所需時間 (sec) 5 ～ 25 3 ～ 15 3 ～ 15

自充填混凝土 (SCC) 之相關性能分別以坍流度、 V 型漏斗流出時間、間隙通過性及現場全量

通過性表示之。

相關性能試驗之目的及器具參考下列說明：

( 一 ) 、 坍流度試驗

1. 試驗 目的：試驗 新拌 SCC 流動能力。

2.. 試驗器具：如 圖 8 。

3. 試驗項目：坍流度、坍流度達 50cm 所需時間。

圖圖圖圖 8 SCC 8 SCC 8 SCC 8 SCC 試驗用坍流度儀試驗用坍流度儀試驗用坍流度儀試驗用坍流度儀

( 二 ) 、 V 型漏斗流出時間試驗

1. 試驗目的：試驗 SCC 稠度、析離性。

2. 試驗器具：如 圖 9 。

3.試驗項目：新拌 SCC 完全流出 V 型漏斗下方出口所需時 間。

圖 9 SCC 試驗用 V 型漏斗 ( 單位 : mm )

( 三 ) 、間隙通過試驗

1. 試驗目的：試驗新拌 SCC 通過鋼筋間隙及自行充填至模板角落

2. 試驗器具：鋼筋障礙共有三種，其中第三種為無障礙， 如圖 10 。

3. 試驗項目：新拌 SCC 由 A 槽靜置 1 分鐘後流至 B 槽之高度。

圖圖圖圖 10 SCC 10 SCC 10 SCC 10 SCC 試驗用試驗用試驗用試驗用 U U U U 型槽型槽型槽型槽

( 四 ) 、新拌自充填混凝土 (SCC) 全量通過試驗

1. 試驗目的：確定新拌 SCC 經過攪拌車及泵送之後仍能達到自充填的工作性。

2. 試驗器具：使用 D13@7cm 鋼筋，如 圖 11 。

圖圖圖圖 11 11 11 11 全量通過試驗儀全量通過試驗儀全量通過試驗儀全量通過試驗儀

四、有關拌合廠廠拌之各項材料試驗結果紀錄，參見 表 6 及 表 7 ，而 混凝土 廠拌試驗抗壓

強度曲線表 ，參見 表 8 及 表 9 。

表表表表 6 6 6 6 松達拌合廠配比廠拌紀錄松達拌合廠配比廠拌紀錄松達拌合廠配比廠拌紀錄松達拌合廠配比廠拌紀錄

表表表表 7 7 7 7 北勢湖拌合廠配比廠拌紀錄表北勢湖拌合廠配比廠拌紀錄表北勢湖拌合廠配比廠拌紀錄表北勢湖拌合廠配比廠拌紀錄表

表表表表 8 8 8 8 松達拌合廠混凝土強度曲線表松達拌合廠混凝土強度曲線表松達拌合廠混凝土強度曲線表松達拌合廠混凝土強度曲線表

表表表表 9 9 9 9 北勢湖拌合廠混凝土強度曲線表北勢湖拌合廠混凝土強度曲線表北勢湖拌合廠混凝土強度曲線表北勢湖拌合廠混凝土強度曲線表

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柒柒柒柒、、、、 試試試試 驗驗驗驗 成成成成 果果果果

對於大型 工程 ，若業主的要求想了解混凝土的流動行為，可進行凹型試驗，這種試驗類似放大

與實際結構相仿的 U 型試驗，亦可稱為原型 U 型試驗，這種由台灣科技大學營建材料研究室

設計的模型，相關尺寸如 圖 12 ，為配合實際鋼筋之排列特性，於模型內依據工程實際含彎鉤

配筋方式排置，測試者可以觀察自充填混凝土 (SCC) 之流動及擠昇行為，此乃拌合廠、施工單

位及業主建立互信之重要指標性之驗證試驗，並經過事後之混凝土鑽心試驗，可了解自充填混凝

土 (SCC) 是否會於運送、澆置、擠昇過程中產生析離、泌漿、材質不均等問題 ，歷次 凹型試

驗成果統計如表 10 ，相關試驗流程如圖 13~ 圖 16 ， 凹型試驗 混凝土抗壓強度如表 11~ 表

12 ， 凹型試驗 混凝土抗壓強度曲線圖如圖 17 ~ 圖 18 ， 凹型試驗 28 天鑽心強度及均勻度

試驗如 表 13 、表 14 所示 。

圖圖圖圖 12 12 12 12 凹型試驗模凹型試驗模凹型試驗模凹型試驗模

表表表表 11 11 11 11 北勢湖工業股份有限公司混凝土強度表北勢湖工業股份有限公司混凝土強度表北勢湖工業股份有限公司混凝土強度表北勢湖工業股份有限公司混凝土強度表 單位： kg/cm 2

配比編號 7 天 14 天 28 天 % 備註

350-R1-type II 251 356 426 122

350-R2-type II 254 329 405 116

350-R3-type I 304 393 448 128

280-R2-type II 241 313 375 134

280-R2-type I 233 314 375 134

280-R3-type I 249 348 388 139

圖圖圖圖 17 17 17 17 混凝土強度曲線圖混凝土強度曲線圖混凝土強度曲線圖混凝土強度曲線圖

表表表表 12 12 12 12 松達建材股份有限公司混凝土強度表松達建材股份有限公司混凝土強度表松達建材股份有限公司混凝土強度表松達建材股份有限公司混凝土強度表 單位： kg/cm 2

配比編號 7 天 14 天 28 天 % 備註

350-R1-type II 292 366 433 124

350-R2-type II 286 363 425 121

350-R3-type I 296 370 429 123

280-R2-type II 262 321 395 141

280-R2-type I 283 344 406 145

280-R3-type I 261 324 401 143

圖圖圖圖 18 18 18 18 混凝土強度曲線圖混凝土強度曲線圖混凝土強度曲線圖混凝土強度曲線圖

表表表表 13 13 13 13 凹型試驗鑽心強度一覽表凹型試驗鑽心強度一覽表凹型試驗鑽心強度一覽表凹型試驗鑽心強度一覽表

表表表表 14 14 14 14 凹型試驗均勻度試驗一覽表凹型試驗均勻度試驗一覽表凹型試驗均勻度試驗一覽表凹型試驗均勻度試驗一覽表

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捌捌捌捌、、、、 實際澆注抗壓強度統計實際澆注抗壓強度統計實際澆注抗壓強度統計實際澆注抗壓強度統計

目前實際澆注自充填混凝土 (SCC) 分別為 94.1.29 、 94.2.3 澆注筏基底板，澆注之數量分別約

為 1300 m 3 及 1800 m 3 ，澆置時間因施工單位之相關配合作業、流程、澆注點之配置等未臻

熟練及混凝土拌合廠因初次拌合出料製程品管較為謹慎等因素，產能尚未調整至最大能量，因而

造成澆置時間稍長。

實際澆注 28 天 fc' 抗壓強度，約為設計強度之 140% ±，而早期強度亦佳，混凝土約齡期 8~10

天即可達到設計強度，對於結構施工之循環作業時間及支撐、模板之拆除調配，有較寬裕之時間

運用， 相關抗壓強度統計及抗壓強度曲線圖可參見表 15 及圖 19 、圖 20 。

圖圖圖圖 19 19 19 19 自充填混凝土自充填混凝土自充填混凝土自充填混凝土 (SCC) (SCC) (SCC) (SCC) 抗壓強度曲線圖一抗壓強度曲線圖一抗壓強度曲線圖一抗壓強度曲線圖一

圖圖圖圖 20 20 20 20 自充填混凝土自充填混凝土自充填混凝土自充填混凝土 (SCC) (SCC) (SCC) (SCC) 抗壓強度曲線圖二抗壓強度曲線圖二抗壓強度曲線圖二抗壓強度曲線圖二

表表表表 15 15 15 15 自充填混凝自充填混凝自充填混凝自充填混凝土抗壓強度統計表土抗壓強度統計表土抗壓強度統計表土抗壓強度統計表

混凝土 齡期及強度抗壓

澆注

日期

設計

強度

kg/cm

2

配比

編號 齡期

( 天 )

抗壓

強度

kg/cm

2

強

度

%

齡期

( 天 )

抗壓

強度

kg/cm

2

強

度

%

齡期

( 天 )

抗壓

強度

kg/cm

2

強度

%

齡期

( 天 )

抗壓

強度

kg/cm

2

強度

%

94/1/29

~1/30 350 350-R1-II 38hr 38hr 38hr 38hr 106 30% 3 3 3 3 215 61% 15 15 15 15 451 129% 31 31 31 31 490 140%

94/1/29

~1/30 350 350-R1-II 38hr 38hr 38hr 38hr 74 21% 3 3 3 3 175 50% 15 15 15 15 463 132% 31 31 31 31 507 145%

94/2/3

~2/4 350 350-R1-II --- --- --- --- --- --- 10 10 10 10 410 117% 28 28 28 28 481 137%

94/2/3

~2/4 350 350-R1-II --- --- --- --- --- --- 10 10 10 10 398 114% 28 28 28 28 518 148%

備註：

混凝土抗壓試驗齡期原預定為 7 天及 28 天，因適逢農曆春節國定假日及例假日，故分別調整

延後至 10 、 15 天及 31 天。另試驗齡期 38hr 及 3 天，係為了解混凝土之終凝及早期強度之

變化，僅供參考。

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玖玖玖玖、、、、 常見問題與因應對策常見問題與因應對策常見問題與因應對策常見問題與因應對策

經由連續之試驗、試拌、廠拌、凹型試驗，以及實際澆注等程序後， 自充填混凝土 (SCC) 之

品質及穩定性已得到相當程度之驗證，於各種演練過程中自充填混凝土 (SCC) 材料及 現場

施工 常見 問題與因應對策綜整如表 16 、表 17 之說明。

表表表表 16 16 16 16 自充填混凝土自充填混凝土自充填混凝土自充填混凝土 (SCC) (SCC) (SCC) (SCC) 常見問題與因應對策常見問題與因應對策常見問題與因應對策常見問題與因應對策

SCC 常見

問題 可能原因 因應對策

析離、泌水

1. 可能爐石使用量或強塑劑量過

多，在工地 30~50 分鐘後爐石斥水而

致水量泌出，造成析離，甚至表面形

成乳沫水層。

2. 預拌車內有剩餘水量未完全排

出，所以加入之混凝土混入大量之

水，造成現場泌水或析離。

1. ‧ 降低爐石量

‧調整配比

‧降低水量

‧降低強塑劑 (SP) 量

2. 裝料前，預拌車之剩餘水量應先

排除。

爆 模

模版的支撐設計不當，致使模版在

SCC 的一次澆注過高之側壓下爆開。

SCC 高流動性如同蜂蜜，可自行充

滿模板，一次可澆注較高之高度，

但因 SCC 為比重大約 2.4 的液

體，模版側邊受到的是液體壓力，

其大小依深度 (h) 而定。當模版支

撐不足時，或模板破損不堪，則極

容易發生爆模。當模版爆模時，所

有灌注的 SCC 將全部流出。因

此，模版必須足夠堅固，並事先設

計良好支撐

泵送後流動性發

生變化甚至喪失

流動能力

1. 泵送過程 SCC 與管壁摩擦產生高

熱，導致流動性的喪失以及析離的發

生。

2.SCC 直接泵送未加砂漿潤管，致泵

送時 SCC 之漿被管壁吸附，加上摩

擦生熱坍損加大。

3. 水量及水泥量過大，粘度不足，骨

材沈澱，造成析離及泌漿。

1. 應以濕布冷卻管線，以降低管線

摩擦過熱。

2. 泵送 SCC 前應以同配比之水泥

砂漿潤管。

3. 降低水量及水泥量，並以卜作嵐

及強塑劑調整工作性。

爆管

1. 高黏滯性的配比，容易粉體量較

高，骨材容易沉澱，泵送時所需壓力

亦較大，因而會有較大之管壓，泵送

管大量堆積骨材，以致發生爆管，尤

其在管路轉折處。

2. 管路老舊。

3. 管徑過小，造成管壓過大。

4. 停滯泵送時間過長，造成骨材沉澱

或有初凝現象產生。

1. 配比水量及漿量過大，黏性不

足、泌漿及骨材沈澱後壓力累積，

而致接頭處骨材卡住而爆管。

2. 更新管線。

3. 考慮使用較大管徑的泵送管。

4. SCC 泵送過程應妥為安排，避免

停滯過長，並且以低壓泵送。

表面氣泡

1. 在攪拌過程時被空氣帶入混凝土

中，卻因為 SCC 的高黏滯性而無法

排出。

2. 攪拌過程速率過快，如打蛋糕，氣

體攪入過多。

3.SCC 過黏，氣體會留在模板面上。

4 強塑劑劑量過大，水泌出，氣體亦

大量累積。

1. 改變攪拌程序。

2. 改變攪拌葉片之間距，減低拌合

速率。

3. 在模板面上以小木槌少量敲擊。

4. 降低具含氣之 SP 。

蜂窩 1. 所使用 SCC 之流動時間過短，充

填性不佳，應增加坍流時間。

1. 減少水量及水泥量，增加黏度及

增加流動時間。

2. 骨材粒徑大或鋼筋模板間距過小。

3. 所用 SCC 配比不當，經過泵送管

產生坍損，以致泵送出之 SCC 無法

流動。

2. 按照樑柱鋼筋之最小間距計算所

需 Dmax ，降低最大粒徑之粗粒

料。

3.SCC 配比重新計算，減少水泥量

及水量，並預先測試使坍損減少。

裂縫

( 由收縮引起 )

SCC 如果採用大量水及水泥，而且水

與水泥之比例過小，均容易產生大而

長的裂縫。以下為幾種可能之因素：

1. 塑性收縮裂縫

2. 自體收縮裂縫

3. 乾燥收縮裂縫

4. 熱縮裂縫

1. 塑性裂縫與巨觀水分有密切關

係，應大量減水，建議水量應少於

160kg/m 3 。

2. 自體收縮應使 W/C ＞ 0.5 以防

止之。

3. 乾燥收縮之控制亦以降低拌和水

量為主。

4. 熱縮應以降低水泥量調整之。

裂縫

( 由生成熱引

起 )

使用之 SCC 含過高之水量及水泥

量，引道完成後拆模，因表面失水過

速，而產生裂縫。

1. 降低水泥量以降低熱縮裂縫。

2. 降低水量以降低整體裂縫。

3. 控制 W/C >0.5 以降低自縮裂

縫。

4. 充分水養護。

5. 改變配比使漿濃度提高。

6. 可採用富貝萊土之水泥降低水化

熱，減少熱縮。

表面裂縫

SCC 與一般混凝土相似，早期均須良

好養護，但同時如果用水量太多，則

塑性裂縫發生之機率會提高。

1. 降低水量，避免骨材沉澱。

2. 增加配比均勻性。

3. 加強養護。

骨材沉澱

當 SCC 採用過多脂粉體時及水量，

由於比重 2.65 之骨材漿沉澱在下

方，產生層析現象，尤其黏度差的狀

況下問題更為嚴重。

1. 增加骨材用量，使骨材下方皆為

骨材。

2. 加黏強度，如增加增黏劑等。

本表摘自台灣科技大學營建系黃兆龍教授「混凝土性質與行為」教材

表表表表 17 17 17 17 自充填混凝土自充填混凝土自充填混凝土自充填混凝土 (SCC) (SCC) (SCC) (SCC) 現場施工常見問題與因應對策現場施工常見問題與因應對策現場施工常見問題與因應對策現場施工常見問題與因應對策

SCC 現場施工常

見問題 可能原因 因應對策

骨材沉澱無法流

動

1. 預拌混凝土車裝料前未清除前

次所殘留之拌合水，致新拌料進

入後產生含水量過大而析離。

2. 因澆注期間突發之驟雨，雨水

流入泵送車下料槽及預拌混凝土

車進料槽處。

3. 預拌混凝土車下完料後，局部

清洗下料槽之水流入泵送車內。

4. 細粒料之含水量變化過大或計

量錯誤。

1. 混凝土運送車輛至裝料區時，均應倒

轉拌和鼓，避免有殘餘水；混凝土裝填

完畢至卸料前均不可增加任何額外的

水（包含裝料後之洗滌水）。

2. 依據相關規範規定，驟雨不停本應停

止施工。

3. 預拌混凝土運送車有制式的防雨配

備（應檢核預拌廠該配備是否齊全），

泵送車進料槽亦應有防雨配備。

4. 工地現場應設置洗滌區域，避免洗滌

水與 SCC 相混合，而影響其性質。

5. 施工前應進行協調，儘量避免預拌廠

同一時段有其他工地供應混凝土，且施

工前應檢核其砂石庫是否滿倉，避免砂

石一進場立即拌製 SCC 。

6. 加強操作手之訓練，嚴格管控拌和時

間，相關電流值，檢核預拌廠是否有紅

外線水份偵測計，以作為含水量之參

考。

7. 落實每車到場應作坍度、坍流度試

驗，檢視有無析離泌水。

澆注時間過久

1. 現場泵送車之換管及裝管之時

間過久，延遲澆注時間。

2. 部分預拌車待車時間過久，致

坍流度縮小，澆置困難。

3. 現場混凝土試驗時間過長，影

響泵送車澆注。

4. 澆置數量過大。

5. 澆置混凝土所規劃進出動線不

1. 依澆注之區域與位置，預為規劃並安

裝分支泵送管及節流開關閥，勿需再換

管以節省澆注時間。

2. 增加泵送車多車同時泵送，工地現場

應設專人與預拌廠聯絡調度事宜，以控

制出料時間

3. 必須依據品管要求執行品管作業，可

以只進行 ( 坍度 / 坍流度 /50cm 坍流

時間量測 ) 等試驗，以節省抽測試驗時

間，但不能簡略。

4. 依據施工之人、機、料之供應產能，

檢討施工流程、相互介面、前置時間安

當。

排，再模擬、調整出最佳澆注面積及數

量。

5. 澆注速度及待下料車輛之動線調整

至最佳位置，且避免影響其他工作之進

行。

6. 施工前應召開相關施工協調會，討論

相關施工事宜，增加澆置效率。

7. 建議澆置前監工人員應駐廠進行

SCC 查核，待工地至少有 3 ～ 5 輛合

格料後，才進行澆置作業，如此才不致

發生斷料情事。

8. 增加備料廠，增加供料量縮短時間。

坍流度變化過大

1. 拌合廠細粒料之含水率變化偏

大，坍流度較難控制。

2. 坍流度偏大或過小，坍損預估

不準確。

3. 爐石有吸水後釋水之特性，造

成到場混凝土因水分排出，坍流

度過大。

1. 粒料儲存應加蓋及洒水設備，如為全

密封式更佳。

2. 施工前應進行協調，儘量避免預拌廠

同一時段有其他工地澆置混凝土，且施

工前應檢核其砂石庫是否滿倉，避免砂

石一進場立即拌製 SCC 。

3. 爐石吸水、釋水乃其材料之特性，水

泥、飛灰亦具有相同之特性，惟三種材

料吸水、釋水之時間不同，且配比設計

時均應針對其相關特性納入考量。

4. 加強料源管制及製程管制工作。

5. 加強飛灰的料源管控。

6. 加強操作手之訓練。

吊模或澆置位置

傾斜過大

1.SCC 具高流動性及上湧之浮

力。

1. 吊模底部外側需加組外伸之水平模

板，以防止混凝土上湧。

2. 每 M 3 混凝土可減少 5~10 公斤之

用水量，使坍流度減至 60 公分以內，

可減低 SCC 上湧之浮力。

3. 以降低流動性為策略。

飛灰浮灰現象

1. 拌合時間不足，混凝土未充分

拌合均勻。

2. 單盤拌合數量過大，致拌合能

量不足。

3. 飛灰品質不佳。

1. 拌合時間一般以 120 秒以上較可拌

合均勻。

2. 一般拌合鼓拌合 SCC 時，只得使用

設計拌合數量之 80% ，較能得到良好

之均勻性，亦較無浮灰現象。 3. 加強

操作手之訓練、嚴格管控拌和時間、相

關電流值及每盤混凝土之拌和量，建議

每盤混凝土均以 2 m 3 為原則。

4. 嚴格要求預拌廠對飛灰的進場查核

工作，不定時抽驗其飛灰品質。

粒料分離

1. 混凝土拌合廠單一拌合鼓混用

不同 type 之藥劑，因不同系列之

藥劑殘留輸送管內，使藥劑效率

減弱，除自充填性變差且粒料分

離。

2. 用水量過多，超過藥劑效能作

用之極限。

1. 檢討細粒料之含水量是否有誤。

2. 粒料分離及泌水等現象，應屬用水量

控制不當所引起，故應加強操作手之訓

練，其相關原物料品質之穩定性。

3. 預拌廠內應屬 SCC 所使用之藥劑減

水率最高，且相關藥劑不應發生相斥象

現，可要求預拌廠提出廠內所有藥劑之

相容性報告，若不相容則應要求 SCC

之藥劑需有獨立之貯存與下料設備。

裂縫

1. SCC 混凝土流動距離過長。

2. 鋼筋過密，致 SCC 混凝土漿

體流過，而粒料無法通過，漿體

過多引起裂縫。

3. 養護開始時間過慢。

4. 養護不實。

1. 使用分支管或確實移動泵送管位置

澆注。

2. 調整粗粒料之粒徑，或將鋼筋以束筋

方式處理，以利 SCC 混凝土漿體粒料

皆能通過。

3. 澆置後約 1 小時即可養護開始時

間。

4. 確實的養護方式及時間。

大型氣泡或空隙

1. 卸料位置被任意移動，造成卸

出的 SCC 混凝土直接覆蓋在先

前已流出的混凝土前緣，而容易

在交界處的角落形成填充上的死

角或包陷住許多氣泡的情形。

2. 混凝土澆注管口卸料位置落差

過大。

3.SCC 混凝土因久置或模板面過

乾燥造成稠度過大。

1. 卸料的位置可使得 SCC 混凝土形成

一主要流動方向，並在該定點以適當速

率持續卸料，則混凝土之最外緣便可順

勢推進，在到達模板邊界時，便能逐步

上昇，至完成澆置充填作業為止。

2. 保持卸料落差在 60cm 以下，並加檔

版。

3. 可以木槌或手持式外模震動機輕敲

模板。

4. 藥劑均有輸氣的成分，雖 SCC 可自

充填，惟為減少氣泡，建議混凝土澆置

時亦需適當之振搗，惟不可過度。

拾拾拾拾、、、、 自充填混凝土自充填混凝土自充填混凝土自充填混凝土 (SCC) (SCC) (SCC) (SCC) 優缺點與結論優缺點與結論優缺點與結論優缺點與結論

一、自充填混凝土 (SCC) 施工成效檢討之優缺點，綜整如下：

( 一 ) 、優 點

1. 減少混凝土之水泥用量，降低材料成本，具經濟性。

2. 水泥用量減少，降低收縮及潛變量。

3. 用水量減少，有較佳之耐久性。

4. 使用飛灰有較佳之工作度，能增加晚期強度，降低水化熱減少溫度裂縫。

5. 使用卜作嵐材料能充填顯微孔隙、改善骨材及漿體之界面、增加鍵結強度及緻密性。

6. 配合設計採水膠比 (W/C+P) ，有助於耐久性能。

7. 使用工業生產時所衍生之廢料為拌合材料 — 飛灰及爐石 ，可降低環境污染。

8. 免振動搗實，節省施工人力、機具成本。

9. 與鋼筋握裹及填充良好，免除因施工不良造成之間隙、空洞，因此可增加握裹力。

10. 特殊、不規則造型，只要能製作外模，即能產製。

( 二 ) 、缺 點

1. 拌合時間較長影響產能，因而造成澆置時間過長，應考量作業人員及品管人員之排班，避免

超時影響施工品質。

2. 現場澆注時泵送車之換管及裝管之時間較長，延長澆注時間。

3. 因使用爐石故具較高之稠度，施工時表面縵飾以人工搬剷較困難。

二、結論與建議

( 一 ) 、因生產一公斤之水泥即排放一公斤之二氧化碳 (CO 2 ) ，而自充填混凝土較一般混凝

土減少水泥用量約一半，除能降低混凝土成本外，亦可減緩地球溫度上昇之「溫度效應」，確保

生態環境，可視為「綠色混凝土」。

( 二 ) 、使用卜作嵐之材料，除減少水化熱、減少溫度裂縫，因卜作嵐材料中之爐石、飛灰等

乃為工業生產時所衍生之工業副產品 ( 廢料 ) ，故可降低環境污染，符合環保需求。

( 三 ) 、形狀變化多樣化，只要能製作外模，即能產製。如結構有高差、坡度 ( 車坡道 ) 及階

梯 ( 樓梯 ) 時，可以加頂模方式澆置，亦可改由一般混凝土施工。

( 四 ) 、自充填混凝土配合設計採水膠比 ( 水 W/ 水泥 C+ 卜作嵐材料 P 之比率 ) 設計，

ACI 318-95 已特別容許沿用許久的水灰比 (W/C) ，改以水膠比 (W/C+P) 取代，經由多年使用卜

作嵐材料之經驗，有助於耐久性能。

( 五 ) 、產製、施工自充填混凝土過程中，作業人員須對 SCC 相當程度之認知，並改變傳統對

一般混凝土之觀念，而拌合廠及承攬廠商亦須較高之施工技術及管理，故前述施工中產生之相關

缺點可經由教育訓練、品管稽核、重新規劃施工程序等方式改善，以達到所需之品質目標，同時

一併提昇施工水準。

( 六 ) 、自充填混凝土具有高流動、抗析離、自充填、免搗實與不需任何震動之特質，為一能

同時滿足優良耐久性、安全性、工作性、經濟性、生態性之高性能混凝土。惟現階段之推廣，因

尚缺指標性之工程之採用，致一般業主對於自充填混凝仍存在原傳統混凝土之觀念。經由工程界

對 SCC 陸續有更深入之了解與認識， SCC 材料與施工技術將更普及化，並達到提昇國內混凝

土工程整體品質的目標。

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壹壹壹壹、、、、前言前言前言前言

近幾年來，國內因連續壁施工不當，而導致損鄰事件之案例層出不窮。最常見之施工不當以 ” 大

肚子現象 ” 與 ” 包泥現象 ” 為首。輕微之大肚子現象可能僅需就地敲除 ( 詳照片 1) ；

嚴重之大肚子現象可能造成侵犯他人地權。輕微之包泥現象可能僅造成壁面滲水；嚴重之包泥現

象卻可能引發連續壁破損，造成連續壁背土側大量土石流失，導致鄰房傾斜受損 ( 詳照片 2) 。

大肚子現象大多發生在溝渠開挖階段，因溝壁不穩定導致壁面土石崩落，崩落之土石可隨開挖取

出，其殘留孔洞則因混凝土澆置時流入而形成大肚子。包泥現象主要發生在連續壁混凝土打設階

段，因溝渠壁面不穩定造成壁面剝落或坍塌，崩落之土石掉落已澆置之混凝土中即產生所謂的包

泥現象。

本文即探討影響溝壁穩定之因素，藉助溝渠開挖之穩定分析模式，以評估連續壁在各施工階段之

安全性。並針對安全性較差之區域研擬解決對策，以確保連續壁之品質、杜絕損鄰事件發生。

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貳貳貳貳、、、、 影響溝壁穩定之因素影響溝壁穩定之因素影響溝壁穩定之因素影響溝壁穩定之因素

連續壁於溝壁施工中，若地盤應力失去平衡，會造成壁面之滑落與崩壞。故無論在溝壁之掘削階

段，鋼筋籠之吊放階段，混凝土之打設階段，均需保持溝壁之穩定。土塊之滑落與崩壞若發生在

掘削階段，尚可用掘削機將掉落之土塊取出；若發生在鋼筋籠吊放階段或混凝土打設階段，將導

致連續壁出現包泥或斷層之隱憂，甚者造成連續壁無法挽救之地步。因此，除各階段施工均需考

量溝壁之穩定外，亦需配合適當的補助工法，以確保連續壁之施工品質。

溝壁崩壞之形態大致可分為兩大類，一為大盤崩落，一為部份溝壁剝落（詳圖 1 ）。大盤崩落

常發生在導溝之設計不當及穩定液之水位急速下降與嚴重超載之情況，部份溝壁剝落則常發生在

導溝底部與溝壁中間鬆動之土層處，及連續壁之轉角處等。

圖圖圖圖 1 1 1 1 、、、、壁面崩壞之型態壁面崩壞之型態壁面崩壞之型態壁面崩壞之型態

影響溝壁安定之主要因素有土壤性質、地下水、穩定液之機能、連續壁之單元形狀與長度、掘削

放置時間、掘削深度、上載荷重、交通荷重、鄰近建築物等。以下針對這幾個主要因素簡述之。

一、 土壤性質

土壤性質中以粘聚力與內摩擦角之影響最巨。地盤中若存在鬆動之砂土層或軟弱粘土層時，應防

止部份溝壁剝落之情況發生。若存在卵礫石層或透水係數較高之土層時，則應防止穩定液之水位

急速下降，土壤之有效應力盡失，造成溝壁的大崩落。

二、 地下水

地下水與穩定液之水位差為溝壁穩定成敗之主要因素，一般以 2.5 公尺 以上之水位差為佳，地

下水位若太高時，則應考慮加高導溝高度，以確保水位差。地下水之含鹽量與酸鹼值亦會影響穩

定液之穩定性。

三、 穩定液之機能

皂土穩定液之所以有造壁性，乃在於穩定液中之膠質體滲透到土壤中並粘著在土壤顆粒表面，漸

漸形成一層透水性極小並具有韌性之薄膜，靠著穩定液之比重，以阻擋壁面之滑動。

四、 連續壁之單元形狀與長度

L 型、門型、十字型之連續壁，其轉角處之壁面最容易產生坍崩。尤其對砂質土應特別注意坍

崩之問題，單元盡可能採用直線之掘削方式。

單元之長度越長，壁面越容易坍崩。在過去的案例中以 4~ 10 公尺 最為常用。

伍、 掘削放置時間

由於穩定液之皂土粒子在水中起電化反應，隨著時間而逐漸吸附沈澱，比重亦相對減小，將嚴重

影響壁面穩定。

六、 掘削深度

由於掘削深度越深，掘削放置時間越長，越容易造成坍崩。但在過去之案例裏，深度超過 20 公

尺 坍崩之案例並不多。

七、 上載荷重及交通荷重與鄰近建築物之影響

施工各階段之工作載重均會影響壁面之安定，若工區緊鄰公路或鐵道，均應考量其對溝壁穩定之

影響。

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參參參參、、、、 分析模式分析模式分析模式分析模式

穩定液之安全評估方法眾說紛紜，且影響穩定液安定性之相關因素又不勝枚舉，實難以作全面性

之探討與評估。以下提出幾點較具共通性之評估原則簡述之。穩定液之所以有造壁性在於掘削開

挖面上形成一種不透水膜，此膜介於穩定液與開挖背面之土與水之間，安全率之評估即採穩定液

之液壓與不透水膜外土壓加水壓之比值，或採用土壤滑動力所導致的彎矩 (Moment) 與土壤滑動

阻抗力所導致的彎矩 (Moment) 之比值。然而在掘削深度小於掘削寬度之區域，土壤之拱柱效應

(Arching Effect) 較為 顯著，亦可考量土壤拱柱效應所提供之滑動阻抗成效。目前於日本較常用

之安全率評估方法有 (1) 半圓形滑動法 (2) 三次元圓筒滑動法 (3) Protodyakonov 法。

一、 半圓形滑動法

本法乃假設連續壁於開挖時，壁面崩壞的土塊形狀為楔形之半圓筒狀，土楔的底面為一以水平方

向傾斜 a 角之平面。由於土壤之拱柱效應，壁面崩壞時僅此半圓筒狀之土楔滑落(詳圖 2)。

圖圖圖圖 2 2 2 2 、、、、 崩壞形態崩壞形態崩壞形態崩壞形態

安全係數 Fs 以下列式子表示：

安全係數之判定基準以 Fs>2.0

S 1 : 沿著圓筒側面向上作用之力 S 2 : 沿著底面作用之抵抗力

P W : 水壓差 W : 土楔之重量

P : 上載荷重 c : 土壤之凝聚力

f : 土壤之內摩擦角 a : 底面之傾斜角

g : 土壤之單位體積重量 g C : 穩定液之單位體積重量

h : 滑動深度 h C : 地下水位

2 l : 崩壞幅

( 一 ) 、 Type I ( )

( 二 ) 、 Type II ( )

式中

二、 三次元圓筒滑動法

本法乃假設連續壁於開挖時，壁面崩壞的土塊形狀為橫型之圓筒狀，以二次元之圓弧滑動理論為

基礎，增加考量兩側剪力的阻抗效應所發展出之三次元圓筒滑動法。壁面崩壞時僅此橫型圓筒狀

之土楔滑落，請參考下圖。

本法乃假設連續壁於開挖時，壁面崩壞的土塊形狀為橫型之圓筒狀，以二次元之圓弧滑動理論為

基礎，增加考量兩側剪力的阻抗效應所發展出之三次元圓筒滑動法。壁面崩壞時僅此橫型圓筒狀

之土楔滑落(詳圖 3)。

圖圖圖圖 3 3 3 3 、、、、 崩壞形態崩壞形態崩壞形態崩壞形態

安全係數之判定基準以 Fs>1.2

( 一 ) 砂質土層之側面阻抗 (參考圖 4)

圖圖圖圖 4 4 4 4 、、、、 砂質土之側面阻抗砂質土之側面阻抗砂質土之側面阻抗砂質土之側面阻抗

M 1 : 砂質土層的側面阻抗彎矩 K : 土壓係數

g : 土壤單位體積重 f : 土壤之內摩擦角

( 二 ) 粘性土層之側面阻抗 (參考圖 5)

圖圖圖圖 5 5 5 5 、、、、 粘性土層之側面阻抗粘性土層之側面阻抗粘性土層之側面阻抗粘性土層之側面阻抗

M 2 : 粘性土層的側面阻抗彎矩 c : 土壤之凝聚力

( 三 ) 沿著圓弧面之剪力阻抗 (參考圖 6)

圖圖圖圖 6 6 6 6 、、、、 沿著圓弧面之剪力阻抗沿著圓弧面之剪力阻抗沿著圓弧面之剪力阻抗沿著圓弧面之剪力阻抗

M 3 : 沿著圓弧面之剪力阻抗所產生之彎矩

B : 連續壁單元之開挖幅長 f : 土壤之內摩擦角

( 四 ) 沿著圓弧面之凝聚力阻抗 (參考圖 6)

M 4 : 沿著圓弧面之凝聚力阻抗所產生之彎矩 c : 土壤之內摩擦角

( 五 ) 穩定液之阻抗 (參考圖 7)

圖圖圖圖 7 7 7 7 、、、、 穩定液之阻抗穩定液之阻抗穩定液之阻抗穩定液之阻抗

M 5 : 穩定液之阻抗所產生之彎矩

g f : 穩定液之單位體積重

z f1 : 穩定液位

( 六 ) 土塊重量

M 6 : 土塊自重所產生之傾倒彎矩

( 七 ) 上載荷重 (參考圖 8)

圖圖圖圖 8 8 8 8 、、、、 上載荷重所產生之彎矩上載荷重所產生之彎矩上載荷重所產生之彎矩上載荷重所產生之彎矩

M 7 : 上載荷重所產生之傾倒彎矩

P : 集中載重

q : 均佈載重

( 八 ) 地下水 (參考圖 9)

圖圖圖圖 9 9 9 9 、、、、 地下水荷重所產生之彎矩地下水荷重所產生之彎矩地下水荷重所產生之彎矩地下水荷重所產生之彎矩

M 8 : 地下水荷重所產生之傾倒彎矩

g w : 地下水之單位體積重 z w1 : 地下水位

三、 Protodyakonov Protodyakonov Protodyakonov Protodyakonov 法 ( 目前日本較常採用本方法 )

本法乃假設連續壁於開挖時，壁面崩壞的土塊形狀為拋物線型之曲面狀。除土壤之拱柱效應

(Arching Effect) 影響外，亦需考量單元之開挖長度所造成之影響。若開挖深度大於開挖長度時，

須區分成兩大部份分別討論，一為淺層區，一為深層區。

(1) 淺層區 : 開挖深度小於開挖長度時 . ( D < B )

(2) 深層區 : 開挖深度大於開挖長度時 . ( D > B )

安全係數之判定基準以 Fs>1.0

以下針對這兩區分別簡述之 .

( 一 ) 淺層區

本區之安全係數採用穩定液壓與開挖背側之水平郎金主動土壓力 ( Rankin & Rezeal's active ) 與

地下水壓合之比值。當此比值大於 1.0 時，導溝內之穩定液則屬穩定狀態，當此比值小於 1.0

時，導溝內之穩定液則屬不穩定狀態。 ( 參考圖 10)

圖圖圖圖 1 0 1 0 1 0 1 0 、、、、 淺層區之壓力分部圖淺層區之壓力分部圖淺層區之壓力分部圖淺層區之壓力分部圖 ( D < B ) ( D < B ) ( D < B ) ( D < B )

Fs Fs Fs Fs : 安全係數。 Pc : 安定液壓。

Pa : 水平郎金主動土壓力。 Pw : 地下水壓力。

α : 係數 ( 開挖長度大於 10 公尺 時，α =0.7) g c : 穩定液之比重。

Ka : 水平郎金主動土壓力係數。

( 二 ) 深層區

本區係考量土壤之拱柱效應，並為假定土壤之破壞面為一拋物圓柱體面。 ( 參考圖 11) 此區之

安全係數即為總滑動力與總滑動阻抗力之比值。

圖圖圖圖 11 11 11 11 、、、、 深層區之壓力分部圖深層區之壓力分部圖深層區之壓力分部圖深層區之壓力分部圖 ( D > B ) ( D > B ) ( D > B ) ( D > B )

式中

Fs Fs Fs Fs : 安全係數

Ｆ : 分佈在拋物圓柱滑動面上之總滑動力之水平分量

Ｐ w: 總地下水壓

Ｒ : 分佈在拋物圓柱滑動面上之總滑動阻抗力之水平分量

Ｐ c : 總穩定液壓

Zw : 地下水之深度

Zc : 安定液之深度

g c : 安定液之單位體積重

C : 土壤之凝聚力

f : 土壤之內摩擦角

f : 普氏係數 (Protodyakonov‘s Coefficient) （詳表一）

表表表表 1 1 1 1 、、、、 普氏係數表普氏係數表普氏係數表普氏係數表 (f (f (f (f 值值值值 ) ) ) )

強度區分 土質名稱 單位重量

g (tf/m 3 )

單軸壓縮強度

q u (kgf/cm 2 )

f 值

堅硬固結土 固結粘土 , 土丹 , 砂礫 2.0~2.2 >2.0 1.0

火山灰土 1.6~1.8 1.0~2.0 0.8

土 粘土質砂 , 地下水位以上的

砂

1.8~1.9 1.0~2.0 0.6

粒狀土 地下水位以下的砂 , 砂礫 1.8~2.0 - 0.5

粘性土 粘土質地盤 1.6~1.8 0.5~1.0 0.3

粘性土 軟弱粘性土 <1.5 0.5 0.25

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肆肆肆肆、、、、 案例探討案例探討案例探討案例探討

一般連續壁開挖之溝渠穩定評估，其使用時機如下：

一、掘削機掘削階段之穩定分析

二、鋼筋籠吊放階段之穩定分析

三、混凝土澆置階段之穩定分析

四、鄰近建築物對連續壁開挖之影響分析

以下案例為中油永安液化天燃氣儲槽第二期之連續壁工程，該工程位於高雄縣永安鄉沿岸附近，

為一處利用抽砂填海造陸之基地。本工程連續壁深度達 90 米 、寬度 1.2 米 、單元長度 10.6

米 、直徑約 72 米 之圓筒型結構。該區地質多為沈泥質粘土及粘土質砂、地下水位約 -5.0 米 、

地下水中含鹽度高，對連續壁施工而言深具挑戰。 為克服地質之特性，工程單位於施工前，即

針對連續壁各施工階段進行溝壁之安全穩定分析。該分析採用 Protodyakonov 之計算模式，分別

依淺層理論與深層理論計算之。

由分析結果得知，在地下 16 米 ~ 20 米 處之安全因子已接近 1. 0 。經查該區土層歷史背景，

該區域即為當初 抽砂填海造陸時，殘留海床之淤泥，該區域於溝壁開挖時很容易造成壁面崩落

與坍塌。故本案規劃各種機具之影響淨空、加強管控各種機具之行進路線、嚴格管控穩定液之品

質與液面高程，以確保溝渠之壁面穩定。因本連續壁有兩處 T 型單元，於壁體開挖前即於開放

側構築 CCP 樁，其深度均需超過安全因子之臨界點深度，以改善該區之壁面穩定。在層層控管

下，本工程之連續壁如期如質的完工，全區完工後連續壁之透水係數可達 10 -7 m /se c ，已達不

透水之程度。

以下即為該工程在連續壁施工中各階段所需之機械，依各機械之載重特性、調整各機械之安全距

離，所求得之各深度安全因子圖與配套之管理措施。

一、 300 噸吊車移動時對溝渠穩定之影響評估 (參考圖 12)

載重面積 A = 9.76 * 8.22 = 80.2 (m2) 機具載重 W = 390 ( t )

均布載重 P = W / A = 390/80.2 = 4.9 (t/m2)

圖圖圖圖 12 12 12 12 、、、、 300 300 300 300 噸吊車移動時對溝渠穩定之影響範圍及各深度之安全因子圖噸吊車移動時對溝渠穩定之影響範圍及各深度之安全因子圖噸吊車移動時對溝渠穩定之影響範圍及各深度之安全因子圖噸吊車移動時對溝渠穩定之影響範圍及各深度之安全因子圖

依圖 12 可得知， 300 噸吊車行經連續壁開挖單元時，因地下 16 米 ~ 20 米 之安全因子已接近

1.0 1 ，故 300 噸吊車行經該區時，履帶外側邊緣至導溝邊界需保持 6 米 以上，並不得侵入該

影響淨空； 挖掘機於該區間作業時，開挖速率宜放緩慢，以確保溝壁之穩定。

二、 MHL ( 55t ) 開挖時對導溝穩定之影響 (參考圖 13)

載重面積 A = (2/3)*10.6*10.6-(10.6+8.976)/2*3 = 45.5 ( m2 )

機具載重 W = 72 ( t )

均布載重 P = W / A = 72/45.5 = 1.6 (t/m2)

圖圖圖圖 1 1 1 13 3 3 3 、、、、 55 55 55 55 噸殼式抓斗機作業時對溝渠穩定之影響範圍及各深度之安全因子圖噸殼式抓斗機作業時對溝渠穩定之影響範圍及各深度之安全因子圖噸殼式抓斗機作業時對溝渠穩定之影響範圍及各深度之安全因子圖噸殼式抓斗機作業時對溝渠穩定之影響範圍及各深度之安全因子圖

由圖 13 可得知， 55 噸殼式抓斗機作業時，因地下 16 米 ~ 20 米 之安全因子已接近 1.02 ，

故 該機履帶外側邊緣至導溝邊界需保持 3 米 以上，並不得侵入該影響淨空； 挖掘機於該區間

作業時，開挖速率宜放緩慢，以確保溝壁之穩定。

三、 MHL ( 65t ) 開挖時對導溝穩定之影響 (參考圖 14)

載重面積 A = (2/3)*10.6*10.6-(10.6+8.675)/2*3.5 = 41.2(m2)

機具載重 W = 83 ( t )

均布載重 P = W / A = 83/41.2 = 2.0 (t/m2)

圖圖圖圖 14 14 14 14 、、、、 65 65 65 65 噸殼式抓斗機作業時對溝渠穩定之影響範圍及各深度之安全因子圖噸殼式抓斗機作業時對溝渠穩定之影響範圍及各深度之安全因子圖噸殼式抓斗機作業時對溝渠穩定之影響範圍及各深度之安全因子圖噸殼式抓斗機作業時對溝渠穩定之影響範圍及各深度之安全因子圖

由圖 14 可得知， 65 噸殼式抓斗機作業時，因地下 16 米 ~ 20 米 之安全因子已接近 1.02 ，

故 該機履帶外側邊緣至導溝邊界需保持 3.5 米 以上，並不得侵入該影響淨空； 挖掘機於該區

間作業時，開挖速率宜放緩慢，以確保溝壁之穩定。

四、混凝土澆置時對導溝穩定之影響(參考圖 15)

載重面積 A = (2/3)*10.6*10.6= 74.9 ( m2 )

機具載重 W1 = 36 ( t ) ( 拌合車 )

W2 = P1 + P2 + P3 + P4 = 43.674 ( t ) ( 鋼筋籠重 )

均布載重 P = ( W1*3 + W2 )/A = (36*3+22)/74.9 = 1.7 (t/m2)

圖圖圖圖 15 15 15 15 、、、、混凝土拌合車作業時對溝渠穩定之影響範圍及各深度之安全因子圖混凝土拌合車作業時對溝渠穩定之影響範圍及各深度之安全因子圖混凝土拌合車作業時對溝渠穩定之影響範圍及各深度之安全因子圖混凝土拌合車作業時對溝渠穩定之影響範圍及各深度之安全因子圖

由圖 15 可得知，混凝土拌合車作業時，因地下 16 米 ~ 20 米 之安全因子已接近 1.00 ，故 該

車尾部距導溝邊界需保持 3 米 以上，並不得侵入該影響淨空；當混凝土澆置高程接近 該區間

時，澆置速率宜放緩慢，以確保溝壁之穩定。

五、 BW 機開挖時對導溝穩定之影響 (參考圖 16)

載重面積 A = (2/3)*10.6*10.6 = 74.9 (m2)

機具載重 (BW) W = 65 ( t )

均布載重 P = W / A = 65/74.9 = 0.9 (t/m2)

圖圖圖圖 16 16 16 16 、、、、 BW BW BW BW 機開挖時對溝渠穩定之影響範圍及各深度之安全因子圖機開挖時對溝渠穩定之影響範圍及各深度之安全因子圖機開挖時對溝渠穩定之影響範圍及各深度之安全因子圖機開挖時對溝渠穩定之影響範圍及各深度之安全因子圖

由圖 16 可得知， BW 機開挖作業時，因該機具施工時需緊鄰導溝，但地下 16 米 ~ 20 米 之

安全因子已接近 1.02 ，故 BW 機規劃在固定軌道上移動，以減少 BW 移機時侵入影響淨空之

機率。

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伍伍伍伍、、、、常用之解決對策常用之解決對策常用之解決對策常用之解決對策

連續壁溝渠經評估後發現有不穩定之虞時，工程單位應於施工前擬定對策，以工程管控或地盤改

良方式，確保施工中溝渠壁面之穩定，以杜絕連續壁包泥、包心之危害出現。

目前工程界常見之解決對策如下：

一、連續壁單元施工時，加強管控安全淨空區各種機具之動線行進範圍。

二、加強穩定液之控管，穩定液之比重最好控制在 1.03~1.09 之間、確實做好良液循環、液面高

隨時保持在設計高程等。

三、在高地下水位區域，依 需要設置高導溝，以 提昇穩定液與地下水位之相對高度。

四、在淺層土壤軟弱區域，依需要設置深導溝，或加寬導溝頂部之 RC 翼版。

五、鄰近建物基礎下方打設土釘。

六、連續壁開放側於溝渠開挖前施作溝渠壁面保護設施 ( 例如： CCP 樁、微型樁、地盤改良

等 ) ，詳圖 12 所示。

圖圖圖圖 17 17 17 17 、、、、連續壁開放側加設保護設施位置示意圖連續壁開放側加設保護設施位置示意圖連續壁開放側加設保護設施位置示意圖連續壁開放側加設保護設施位置示意圖

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陸陸陸陸、、、、 結論結論結論結論

連續壁為所有深基礎開挖之火車頭工程，連續壁之良窳在在影響工程之安危與?虧。在台灣的連

續壁工程界裏，施工之捏拿往往靠 ” 老師父 ” 的 ” 經驗傳承 ” ，缺乏明確理論佐證，也

無法預先得知所冒風險程度。本文即探討如何利用既有之理論模式分析，讓工程師能在施工前得

知該項工程於何時、於何處所冒之風險有多少、安全淨空有多少、該如何去做補救措施。

工程界若能制訂相關機制，明訂連續壁施工前，施工單位需依該計劃擬採用之各項機械 進行溝

渠穩定分析，並依分析結果制定該專案之各項工程控管及補強措施。如此一來，將可有效防範連

續壁事故發生，並永遠將連續壁災害掃出台灣工程界。

由於一般溝渠穩定分析模式僅模擬二維度之線型連續壁單元，鮮有針對 L 型及 T 型之分析模

式。希望有志之先進們能承先啟後，持續發展三維度分析模式以造福連續壁工程界。 所謂的經

驗須靠理論佐證，理論須靠經驗驗證 。希望施工界的先進們亦能提供經驗驗證，適時修正相關

分析模式，期以達理論與經驗合一之境界。

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壹壹壹壹、、、、前言前言前言前言

南港車站地下化工程為台北市區鐵路地下化東延南港計畫中之重點工程，站址北接南港路一段，

南臨忠孝東路七段，如圖 1 。本工程包含高鐵車站、台鐵車站、捷運南港線 BL17 站連通道、

商業大樓、平面道路等項目，並預留未來站區聯合開發大樓如圖 2 、圖 3 。配合南港經貿園區

建設，南港車站將建設為高鐵、台鐵、捷運三鐵共站，並結合中長程客運建構為台北市東區之交

通轉運中心及新的地標，將帶動週邊商業發展及都市更新，並促進區域繁榮。因舊有之南港車站

僅在南港路側設置旅客進出口，故長久以來南港車站與周圍地區之旅客轉乘大部份皆以南港路為

設置重點。為達成於車站舊址進行地下化之目標，並維持台鐵正常營運，故在地下化工程第一期

開挖範圍南側，設置南港臨時車站如圖 4 以取代原有南港車站功能。舊有之南港車站已於 91 年

間遷至南港臨時車站，並設置地面旅客通道如圖 5 及圖 6 以方便南港路側的旅客進出臨時車

站。一旦南港車站工區全面開挖，此地面旅客通道勢必須予拆除以利施工之進行，故另行設置新

的旅客通道以利施工期間旅客進出臨時車站乃為車站工區全面開挖前之重要議題。

圖圖圖圖 1 1 1 1 南港車站地下化工程平面示意圖南港車站地下化工程平面示意圖南港車站地下化工程平面示意圖南港車站地下化工程平面示意圖

圖圖圖圖 2 2 2 2 南港車站站區透視圖南港車站站區透視圖南港車站站區透視圖南港車站站區透視圖((((現階段工程範圍現階段工程範圍現階段工程範圍現階段工程範圍))))

圖圖圖圖 3 3 3 3 南港車站站區透視圖南港車站站區透視圖南港車站站區透視圖南港車站站區透視圖((((含未來含未來含未來含未來 BOTBOTBOTBOT 大樓大樓大樓大樓))))

本文將介紹直接以開挖擋土中間樁為基礎之高架旅客通道，其與排水鋼渡槽共構，此案例為國內

首見先例，可有效節省經費、縮短工期，且已充分考量覆蓋鈑上之施工動線，相當值得工程界借

鏡參考。

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貳貳貳貳、、、、工址概述工址概述工址概述工址概述

前述新旅客通道工程南側起於現有臨時車站北側，北側連接至興華路臨時車站北側廣場之入口，

全長約 92 米 如圖 7 。於南港車站工區全面開挖前，南港路側之旅客係利用新通道工址西側之

地面旅客通道進出南港臨時車站，一旦南港車站工區全面開挖，此地面旅客通道將予以拆除如圖

8 。

圖圖圖圖 8 8 8 8 地面旅客通道拆除地面旅客通道拆除地面旅客通道拆除地面旅客通道拆除

於本新通道工址與原地面旅客通道間下方原有興華路排水箱涵，因其與新建之南港車站站體平面

及立面 ( 高鐵層 ) 相衝突，為配合南港車站工程施工，需將該箱涵改道 ( 參見第四章 ) 。但

因其改道路線須經過私人用地，用地取得較為費時，恐無法於南港車站工區全面開挖前完成改

道，為維持施工期間原箱涵之排水功能，擬設置臨時鋼渡槽以解決施工中之排水問題，故新旅客

通道方案研擬時宜一併考量本臨時鋼渡槽之設置方法。

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參參參參、、、、新旅客通道方案研擬與優缺點比較新旅客通道方案研擬與優缺點比較新旅客通道方案研擬與優缺點比較新旅客通道方案研擬與優缺點比較

新旅客通道之設置方式可考量採用平面穿越工區或架設天橋穿越工區，其配置方案及優缺點簡述

如下：

表表表表 1 1 1 1 車站開挖施工期間旅客通道方案比較表車站開挖施工期間旅客通道方案比較表車站開挖施工期間旅客通道方案比較表車站開挖施工期間旅客通道方案比較表

一、平面穿越工區 ( 方案 A) ：

若行人通道採用平面穿越工區，可考慮採平面棧橋，即於車站主體結構開挖支撐系統之中間樁上

方鋪設覆蓋板，以連接南港臨時車站與南港路側之北側廣場，所需的經費較低且施工時程較短，

惟將造成施工通道與行人動線相交織，形成人車爭道的危險，且施工區被通道分割，形成施工動

線不順暢，恐影響工進。故在保障生命安全及維持良好施工動線之考量下，不宜採用平面穿越工

區之方式。

二、架設天橋穿越工區（方案 B 、 C ）：

行人通道採用架設天橋穿越工區可考慮方案 B ：設置大跨距之人行天橋；或方案 C ：設置高

架棧橋，即加大及加高車站主體結構開挖施工時臨時擋土支撐系統之中間樁，並以此中間樁構架

為人行天橋之下部結構。

臨時車站附近主體結構開挖區之南北側連續壁相距約 68 米 ，採方案 B 時須以特殊橋梁處

理，因橋梁量體甚大，工期久且經費多，以僅使用 3 年之臨時結構物而言，花費如此大量的施

工工期與經費並不划算，故並未採行。採方案 C 時，外觀與造型雖較為簡單，但可利用中間樁

構架有效地降低天橋柱間跨距以縮小結構尺寸，並可有效縮減工程經費及施工時程；且可於中間

樁構架間設置橫梁作為興華路排水箱涵臨時改道鋼渡槽之支撐，以有效降低鋼渡槽跨距及尺寸，

故最終採用本方案。

上述配置方案之比較如表 1 所示：

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肆肆肆肆、、、、 既有興華路排水箱涵臨時改道鋼渡槽之設置背景概述既有興華路排水箱涵臨時改道鋼渡槽之設置背景概述既有興華路排水箱涵臨時改道鋼渡槽之設置背景概述既有興華路排水箱涵臨時改道鋼渡槽之設置背景概述

南港車站附近之既有排水系統，主要由忠孝東路中央分隔帶之排水幹管 ( 1.0m ~ 1.5m RCP) 收

集忠孝東路南側山區、捷運南港機廠之地面逕流，匯集至南港臨時車站前之人孔後，改為 2.1m x

2.1m 單孔箱涵及 2 支 1.5m RCP 由南向北穿越鐵路下方，再沿興華路、基隆河南側堤防道路

排放至成功抽水站如圖 9 。因其與新建之南港車站站體平面及立面 ( 高鐵層 ) 相衝突，為配

合南港車站工程施工，需將上述箱涵改道。因改道之箱涵須穿越南港路，而本路段之南港路大多

為未徵收之私有地，其用地取得較為費時，恐無法於車站主體結構開挖前完成改道。為避免影響

工進，擬將原興華路排水箱涵改為臨時鋼渡槽，並適當吊掛，以利工區之全面開挖。

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伍伍伍伍、、、、臨時旅客天橋與鋼渡槽共構工程概述臨時旅客天橋與鋼渡槽共構工程概述臨時旅客天橋與鋼渡槽共構工程概述臨時旅客天橋與鋼渡槽共構工程概述如圖如圖如圖如圖 10 10 10 10

一、 臨時旅客天橋主體結構工程：

針對前述選定之旅客天橋方案擇要概述如下：

（一）本南港車站地下化工程之臨時旅客天橋新建工程南側起於現有臨時車站北側樓梯平台，北

側連接至興華路臨時車站北側廣場之入口，全長約 92 米 ( 包含北側樓梯約 11 米 及天橋段約

81 米 ) 如圖 7 。

（二）本天橋採上、下構分離系統。下構係將中間樁加高、加大且連結成構架系統以支承上構；

上構為天橋大梁結合橋面版及雨棚結構。

（三） 於規劃設計時，為考慮日後工區全面開挖與擋土支撐系統佈設之便利，天橋柱位優先考

量設於工址下方原配置之中間樁位置，再適當考慮施工通道之空間需求，並調整跨距後，決定柱

心位置；另須考量橋下施工通道之最小淨空要求後，訂定橋面高程。最後於橋下留設施工通道兩

處，寬約 5.7 米 及 8.9 米 ，淨高約 5.1 米 ，並舖設覆蓋鈑如圖 11 。

圖圖圖圖 11 11 11 11 施工通道施工通道施工通道施工通道

（四） 作為天橋柱之中間樁採反循環樁之方式施作，於置入鋼骨後再灌漿至未來站體施工之開

挖面，以上則回填砂石料如圖 12 。中間樁總長 41.67 米 ，原規劃分 4 次吊裝，實際施工時則

將地面下部分約 36 米 於工址先銲成一節後吊裝如圖 13 ，並於完成中間樁構架第一階、第二

階及鋼渡槽後，再組裝地上部分之鋼柱如圖 14 。

（五） 因本天橋於完工後，其天橋柱需與臨時鋼渡槽共構並兼開挖擋土支撐系統之功能，且開

挖深度大 ( 約 26 米 ) 而致天橋柱於使用期間內之最大無側撐長度較長 ( 約等於 21 米 ) 。

復因本天橋為公眾通道，於考量現場銲接之空間需求、吊裝之可行性以及天橋柱受力行為與原中

間樁之差異性後，將坐落於天橋柱位置之中間樁 SC1 尺寸加大，且斷面形狀由 H 型改為雙向 H

型如圖 12 ，並設置橫向斜撐 (BR2) 與縱向斜撐 (BR3) 以增加中間樁構架勁度如圖 10 。

（六） 於前述中間樁構架上設置橫梁 (TB2) 以支承旅客天橋上構；設置縱梁 (Lb1 、 Lb2 、 Lb3)

以連接中間樁構架並增加其縱向勁度，亦可以縮短中間樁 SC1 之無側撐長度。

（七） 現有箱涵東側 1.5m RCP 與旅客天橋之中間樁衝突，故需先將此混凝土分流管先行遷

移，始可進行旅客天橋中間樁構架之施做如圖 15 。

（八） 天橋上構為圓形鋼管所組成之雨棚構架，淨寬約 4 米 ，旅客行走於 15C M 厚之橋面

版 + 鍍鋅鋼承鈑之通道上如圖 16 、圖 17 。考量旅客之安全，並顧及通道之採光與通風，天

橋兩側設置高度 1.8 米 之欄杆，欄杆以上至雨棚間採用鋼絲網圍籬，並將遮雨棚之部分材料採

用 FRP 採光板如圖 18 。

（九）依據設計時程，本臨時旅客天橋於 93 年 3 月開工， 93 年 12 月完工，並於 96 年 12

月台鐵下地營運後予以拆除，使用年限約 3 年。本案已提前於 93.08.17 通行，如圖 19 、圖 20 。

二、 臨時鋼渡槽工程：

（一）本鋼渡槽為 2.1m X 2.0m 之斷面，採用 2 支組合 I 型梁作為主梁，並以鋼板銲接主梁腹

板作為鋼渡槽之底板。增加橫向勁度，於底板下方設置橫梁及 2 支組合 I 型梁之上、下翼板間

設置斜撐如圖 21 。

（二）因鋼渡槽與旅客天橋共構，故需於東西側之天橋柱中間樁 (SC1) 之間設置橫梁 (TB4) 以

支承鋼渡槽。另外，鋼渡槽之平面及高程除需順接既有興華路排水箱涵上、下游之渠底高程外，

改道路線仍需考慮避免鋼渡槽與中間樁構架系統以及開挖支撐系統之措施相衝突。

圖圖圖圖 21 21 21 21 鋼渡槽鋼渡槽鋼渡槽鋼渡槽((((南側連續壁旁南側連續壁旁南側連續壁旁南側連續壁旁))))

（三）依據設計時程，本臨時鋼渡槽應於 93 年 12 月開始通水 ( 實際通水時程為 93 年 7

月 ) ，並於 94 年 12 月進行拆除，以避免影響高鐵層車站之施作。

三、連續壁規劃與配置：

（一）既有排水箱涵段連續壁應暫緩施作，俟箱涵改道後再將其施工完成。

（二）因既有興華路排水箱涵較原地面為低，故規劃連續壁時需將鋼渡槽穿越位置及既有排水箱

涵臨時改道位置納入考慮，於上述相關位置之連續壁採鋼渡槽下緣以上空打，並於鋼渡槽設置完

畢後於連續壁空打處及土壤側 ( 鋼渡槽上方 ) 澆置混凝土 ( 如圖 10) 以利支撐橫擋之架設。

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陸陸陸陸、、、、結論結論結論結論

一、 鐵路地下化工程執行過程與其他工程最大之不同點在於須維持台鐵既有軌道及車站之營

運，故臨時軌、臨時車站、臨時旅客通道等一般皆為主體工程施工前之先期工程。

二、新南港車站預定地原為台鐵南港貨場及舊南港車站，腹地大，易佈設臨時站及臨時軌。舊南

港車站原位於北側，臨南港市區中心，為配合新車站 ( 靠北側 ) 之施工，須於南側設置臨時站

及臨時軌。因此，新車站施工時，須設置跨越施工區，以連結工址南側臨時站及工址北側市中心

之臨時旅客通道。

三、因臨時旅客通道使用年限短，且為主體工程施工前之先期工程，故方案研擬時應考量施工迅

速、節省經費、不妨礙主體工程施工及兼顧安全等因素。爰此，天橋型式選擇採用加大、加高主

體車站工程開挖施工時之中間樁為橋柱，並連結為構架系統後於上方設置天橋上部結構之方案。

四、若採平面通道穿越工區將形成人車爭道，衍生危險；且施工區被通道分割，恐影響工進。

五、若採大跨距之天橋穿越工區，因跨距過大 ( 達 70 米 以上 ) ，使得橋梁量體甚大，工期

久且經費多，以僅使用 3 年之臨時結構物而言並不划算，故並未採行。

六、中間樁構架間設置橫梁亦可作為既有興華路排水箱涵臨時改道鋼渡槽之支撐，可有效降低鋼

渡槽跨距及尺寸。因天橋柱須承載天橋、鋼渡槽，並兼開挖擋土水平支撐系統之中間樁，其斷面

須由 H 型改為雙向 H 型。

七、 臨時旅客天橋下方需預留施工通道，故橋下淨空需足夠施工車輛通行。

八、 採用本方案須特別注意中間樁施工時之精準度（位置偏差及垂直度）、將來開挖過程中中

間樁之變位量以及開挖擋土支撐系統之穩定性等，建議於中間樁打設完成後，依據現場中間樁實

際相對位置調整中間樁構架（橫梁、縱梁、斜撐等）之尺寸，然後再進行天橋上構之必要調整。

開挖施工過程中，本旅客天橋區域之監測點數量及監測頻率亦宜增加。

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柒柒柒柒、、、、誌謝誌謝誌謝誌謝

感謝於撰寫期間本部南港工務所王開國兄的鼎力協助，得將本文順利完成。

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壹壹壹壹、、、、前言前言前言前言

避難安全性能設計為現今世界各國的發展趨勢。在國內建築設計逐漸朝向多樣化、複合化的情形

下，性能法規的確為國內建築業打開邁向國際化目標的一條道路。利用性能法規的檢討，除了給

予建築物的安全性提供一個明確的保障之外，亦可避免不必要的避難安全設施過度投資而浪費資

源。

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貳貳貳貳、、、、 執行依據執行依據執行依據執行依據

依「 建築技術規則總則編第三條之四第三項 」之規定， 下列建築物應檢具防火避難綜合檢討

報告書及評定書，或建築物防火避難性能設計計畫書及評定書，經中央主管建築機關認可；如檢

具建築物防火避難性能設計計畫書及評定書者，並得適用本編第三條規定：

一、高度達二十五層或九十公尺以上之高層建築物。但僅供建築物用途類組 H-2 組使用者，不

受此限。

二、供建築物使用類組 B-2 組使用之總樓地板面積達 30000 平方公尺以上之建築物。

三、與地下公共運輸系統相連接之地下街或地下商場。

因此， 93.01.09 內政部製定「 防火避難綜合檢討報告書申請認可要點 」，凡符合上述條件之

建築申請案 ，應由申請人備具申請書、防火避難綜合檢討報告書及防火避難綜合 評定 書，向

中央主管建築機關申請辦理。

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參參參參、、、、 報告書應備內容報告書應備內容報告書應備內容報告書應備內容

防火避難綜合檢討報告書應載明下列事項：

一、建築物之概要

( 一 ) 建築概要表。

( 二 ) 周圍現況圖。

( 三 ) 建築計畫概要。

( 四 ) 設備計畫概要。

二、防火避難計畫基本原則

( 一 ) 防火避難計畫上之特徵。

( 二 ) 基地與道路之關係。

( 三 ) 避難層之位置。

( 四 ) 防火區劃及防煙區劃。

( 五 ) 安全區劃。

( 六 ) 各層區劃圖。

( 七 ) 防災設備系統概要。

( 八 ) 防災設備機器一覽表。

( 九 ) 內裝計畫。

( 十 ) 特定事項。

三、火災感知、通報及避難誘導（圖面應將各項設備合併記入）

( 一 ) 火警自動警報設備。

( 二 ) 緊急電話。

( 三 ) 向消防機關通報之設備。

( 四 ) 緊急廣播設備。

( 五 ) 緊急照明設備及標示設備。

( 六 ) 避難指示之方法。

四、避難計畫

( 一 ) 避難計畫概要。

( 二 ) 標準樓層之避難計畫。

( 三 ) 特殊樓層之避難計畫。

( 四 ) 避難安全性能驗證。

五、排煙及消防活動

( 一 ) 排煙設備概要。

( 二 ) 排煙系統說明圖。

( 三 ) 排煙口位置圖。

( 四 ) 緊急用進口位置。

( 五 ) 緊急用昇降機。

( 六 ) 室內消防栓設備。

( 七 ) 各種滅火設備、其他。

( 八 ) 消防車輛救災活動空間。

( 九 ) 如設有屋頂直昇機停機坪者，並應包括屋頂直昇機停機坪。

六、管理經營

( 一 ) 中央管理室。

( 二 ) 各設備之作動程序。

( 三 ) 維護管理體制。

( 四 ) 維護管理方法。

七、附圖

( 一 ) 各層平面圖。

( 二 ) 各向立面圖。

( 三 ) 剖面圖。

( 四 ) 其他詳圖。

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肆肆肆肆、、、、 避難時間檢討避難時間檢討避難時間檢討避難時間檢討

在整個 報告書 的內容之中，有關性能法規檢討的部份為「避難計畫」章節。本章節除了需要說

明避難計畫之依據、基本方針及設計概要外，同時並檢具建築物避難檢討內容。在此，以本部設

計之「南港車站設計案：戰備糧倉兼商場大樓」為例，提出避難計畫應具備之基本內容，並詳列

標準層完整之計算結果，提供閱文者參考。

一、避難計畫依據： 建築物防火避難安全性能驗證技術手冊，內政部建築研究所， 93 年 3 月 。

二、避難計畫基本方針

基於生命安全為考量之避難安全對策，如下所示：

( 一 ) 以火災發生時之 避難 計畫為考量，配置適當之避難設施。

( 二 ) 針對一般可預知之所有 建築物 內人員，確保其火災發生時之安全性。

( 三 ) 所進行之避難計畫在任何時間帶發生火災時，皆能有效發揮其機能。

( 四 ) 針對建築物內人員、空間形狀、利用、管理、營運及火災感應、警報系統等之特性為考

量之避難計畫。

( 五 ) 確保避難通道之安全。

1. 不論是任何一部分起火，皆可確保至少一處安全的避難通道。

2. 避難通道應具有避難時之通過容量、形狀、構造、設備等。

3. 為主要避難通道之部分，在所預測之進行避難的時間內不會受到煙、火焰、崩潰、破損等危

險之波及。

三、避難設計 概要

( 一 ) 平均配置四個避難樓梯。

( 二 ) 樓梯寬度、步行距離將有未符合法規之部分，但可藉由避難檢證之進行，確認於避難安

全上無任何之妨礙。

( 三 ) 排煙設備其防煙區域面積設定在 1,500 ㎡以下，機械排煙能力設定為每 1 ㎡應為 0.3m3

／ min 。

四、排煙設備概要

該計畫必須讓排煙設備在避難和消防活動上能發揮有效機能。因此，將之計畫如下：

( 一 ) 利用空間形態相異之區域其機械排煙將分離。

( 二 ) 排煙設備的監視、控制，應在防災中心進行。

( 三 ) 本案以較保守且不利之狀況作為前提來進行檢証，其條件設定如下所示 :

1. 防煙區劃面積設定在 1500 ㎡以下。

2. 機械排煙能力設定為每 1 ㎡為 0.4m3 ／ min 。

但上述各空間之排煙設備在實際設計時，仍依據現行相關法規來進行設計 ( 防煙區劃面積為

500 ㎡ ; 機械排煙能力每 1 ㎡為 1m3 ／ min) 。如此將會使建築物的避難計畫更為安全，此

外也使排煙設備的設計具有彈性。

五、避難時間檢討

( 一 ) 基本 條件 假設

1. 假設起火室位於標準層其中的一層商場內。

2. 整棟的避難檢討取最高的樓層求計。

3. 十三層之廚房設定工作人員為 10 人。

( 二 ) 相關 條件 說明

1. 居室內的排煙能力為 0.4m 3 /min ，排煙室的排煙能力為自然排煙。

2. 天花板、出入口、排煙室之開口等基本數據如圖 1 所示：

圖圖圖圖 1 1 1 1 排煙室剖面示意圖排煙室剖面示意圖排煙室剖面示意圖排煙室剖面示意圖

( 三 ) 檢討內容

居室避難 (min) 樓層避難 (min) 整棟避難 (min) 樓層 空間

避難

時間

煙層下降

時間

避難

時間

煙層下降

時間

避難

時間

煙層下

降時間

一層 商場 2.892 4.360 5.435 11.120

商場 1.556 2.760 二層

24 小時通道 1.262 4.987

5.321 10.520

三 ~ 十一

層

商場 3.924 6.453 7.379 16.830

十二層 商場 3.395 5.557 6.588 16.260

廚房 1.017 2.305 十三層

餐廳 2.184 3.667

5.674 7.550

十四層 餐廳 2.780 4.441 6.510 14.110

30.694 3004.550

( 四 ) 標準層檢算結果

下列以南港車站戰備糧倉兼商場大樓之標準層為例(詳圖 2)，說明避難性能檢證之檢算過程(詳表

1-表 3)：

圖圖圖圖 2 2 2 2 戰備糧倉兼商場大樓三戰備糧倉兼商場大樓三戰備糧倉兼商場大樓三戰備糧倉兼商場大樓三 ~ ~ ~ ~ 十一層十一層十一層十一層 ( ( ( ( 標準層標準層標準層標準層 ) ) ) ) 平面圖平面圖平面圖平面圖

表表表表 1 1 1 1 三三三三 ~ ~ ~ ~ 十一層居室避難安全性能檢討表十一層居室避難安全性能檢討表十一層居室避難安全性能檢討表十一層居室避難安全性能檢討表

表表表表 2 2 2 2 三三三三 ~ ~ ~ ~ 十一層樓層避難安全性能檢討表十一層樓層避難安全性能檢討表十一層樓層避難安全性能檢討表十一層樓層避難安全性能檢討表

表表表表 3 3 3 3 整棟建築物避難安全性能檢討表整棟建築物避難安全性能檢討表整棟建築物避難安全性能檢討表整棟建築物避難安全性能檢討表

伍伍伍伍、、、、結語結語結語結語

在檢算執行的過程中，可能會遭遇到計算結果顯示為「不安全」的時候。此時，最常改善的做法

略舉如下：

一一一一、、、、 減少減少減少減少 避難時間避難時間避難時間避難時間 ：加大逃生口寬度、增加逃生口數量等方式。

二二二二、、、、增加煙層下降時間增加煙層下降時間增加煙層下降時間增加煙層下降時間 ：提升天花板高度、加大排煙風機的能力等方式。

希望透過上述之介紹，可以讓讀者對國內性能法規之執行方式有較粗略的認識；藉由上述檢算執

行過程的說明，間接展現本人對防災計畫工作執行的心得感想，或許可以提供相關工作執行者一

個參考，這是撰寫本文的最主要目的。

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壹壹壹壹、、、、思潮的歷程思潮的歷程思潮的歷程思潮的歷程

一、歷史發展之緣由

在二十年代，由於都市化及工業化大量開採利用自然資源，而導致了資源的耗竭與區域的不平衡

發展。有鑑於此，美國區域規劃學會採納了生態學觀點重新塑造實質環境，以促進高水準之文化

建設及經濟發展。

五十年代，由於生態學的發展及環境規劃的整合，規劃師逐漸傾向於系統規劃的觀點，綜合分析

生物、土地、空氣、水等自然因素，兼顧質與量的分析可信度。強調生態原則之應用，並考量自

然作用 (Natural Process) 之演變及自然環境在空間之差異性，以尋求合理的土地利用方式

(Vink ， 1983 、 Lyie ， 1985) 。

六十年代，土地利用規劃也引入了歐頓 (Odum) 的生態土地分類的觀點，考量自然環境之特性，

如容許量、潛能、敏感性等，來分析基地的發展潛力與限制，將土地利用合理化。

二、 生態理念 之興起

近年來，更由於景觀生態理念的提出 (Vink ， 1981 、 Forman and Godron ， 1986) ，使得規劃

與設計者在一些規劃的理念與價值觀有了改變 (Thorne and Huang ， 1991) 。許多的規劃師以源

自生態學概念的承載量 (Carrying capacity) 觀念出發，探討城市、遊憩區與公園區域在不危及環

境體系下，所能容納的人口成長與開發強度。尤其在遊憩區及自然地區環境的經營管理規劃上，

發展出可接受改變程度 (The Limits of Acceptable Change) ，遊客衝擊影響經營管理 (Visitor Impact

Management) ，承載量評定 (Carrying Capacity Assessment Program) 及景觀生態規劃 (Landscape

Ecology Planning) 等多種規劃之方法。

三、 主流思潮 之形成

目前的資源利用與土地使用規劃過程中，除因應土地現況的發展趨勢外，更需由資源供給面的觀

點，探討人與環境體系間的交互關係。所有土地規劃的目的是在對一個特定範圍的自然資源之保

護及發展，提供合理的利用方式。以減少不相容的土地利用方式，或設施對生態資源造成的破壞，

此可藉由大尺度的區域環境規劃、基地計畫 (Site Planning) 與小尺度的生態設計方法，一系列作

業達成，以確保合理的環境經營管理。因此，隨著時空的變遷與觀念的更替，景觀生態學的理念

已成為現在環境規劃的主流思潮。

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貳貳貳貳、、、、景觀景觀景觀景觀 生態學生態學生態學生態學 概論概論概論概論

「生態學」的一般性定義是：研究生物與其周圍環境間，彼此相互作用的科學。而景觀生態學

(Landscape Ecology) 的概念，則是歸結景觀學與生態學二者的領域與立論精神，也就是一門應用

生態學的觀念、理論和方法來綜合研究自然景觀與人為景觀的科學。其主要是以「景觀」為研究

對象，在人與自然協調共生的思想下，視「人」為景觀的一個要素，並在環境的整體觀下，探討

人和環境之間的關係與現象。景觀生態學強調人在景觀中的動態作用，藉由景觀所形成的空間組

成模式、內部功能以及彼此間的交互作用關係，探討其現象產生的原因及改善的可行性。因此，

景觀生態學的主要概念 ，乃 是在探討景觀鑲嵌體的空間組成型態與景觀構成因子 ， 兩者間之

相互關係 ，進而建立景觀的時空動態機制，以達到最佳化利用的目的。

表表表表 1. 1. 1. 1. 景觀基本元素表景觀基本元素表景觀基本元素表景觀基本元素表

嵌塊體

Patches

在外觀上，不同於周圍環境之地表區域。具大小、類型、異

質性、邊緣之特徵。

廊道

Corridors

具線性特徵的異質性地表區域。具寬度、曲度、中斷、節點、

連接度、窄帶等結構特徵。

景

觀

基 本

元 素 基質和網絡

Matrix and Networks

具均勻物質 ( 相對面積 ) ，結合物質 ( 連接度 ) 和成長

發育 ( 動態控制 ) 。

嵌塊與基質 包含大小、數量、位置。

邊緣與邊界 包含邊緣結構、邊界形狀、嵌塊形式。

廊道與連結性 包含遷徙廊道、遷徙跳石、道路形式、河流形式。

空 間

結 構

單 元 鑲嵌體 包含網絡、破碎化、鑲嵌質地。

Ly1e 認為傳統的景觀設計理論著重對於視覺的探討，只有表面知覺的秩序，而缺乏表面之下與

之密和的過程實體，因此只能定義為景觀設計的表層形式 (shallow forms) 。而景觀設計之深層形

式 (deep forms) ， 則是將生態秩序具體化，同時包含人性中實質的、情緒的、以及文化的範疇，

並兼顧生態系統的健全性 (Ly1e ， 1991) 。所以，景觀生態學即是一門兼具景觀的表層形式與

生態的深層形式的科學（表 1 ）。

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參參參參、、、、 人與自然生態環境之分人與自然生態環境之分人與自然生態環境之分人與自然生態環境之分歧點歧點歧點歧點

一一一一、、、、 不健全的價值觀不健全的價值觀不健全的價值觀不健全的價值觀

在生態觀還未萌芽之前，人類往往本著：宇宙萬物為我所用 ，一切以人為中心的本位主義是 人

與 自然 生態 環境 之價值觀上 最大的分歧點 。就現今環境之規劃而言，一方面要滿足人類的

生活機能 ， 另方面需符合自然生態之功能 ，若僅從人類 活動行為來考量空間利用之類型、方

式、時段、交通方式及基地規劃中土地利用、連繫動線和空間需求 ， 而忽略人與自然生態環境

兩者之互相影響 ，漠視 經由人為作用造成對自然界生物與非生物之影響 ， 如對土壤、植物、

動物、水、空氣、陽光等方面之衝擊，那將是一個不健全的價值觀。

二二二二、、、、 人與生態之價值觀分析人與生態之價值觀分析人與生態之價值觀分析人與生態之價值觀分析

如果將以人為本、以自然為尊、以生物多樣性為依歸，這三種不同的思想加以分析 ( 表 2) ，

可以發現：以人為中心的思想其價值觀念是宇宙萬物為我所用，以人定勝天的運作方式來創造人

為的環境；以自然為中心的思想其價值觀念是所有考量以自然為主，用創造自然生態環境的運作

方式來保育生態環境；以生物多樣性為依歸的思想其價值觀念是宇宙萬物互利互用、共生共榮，

以尊重自然、順應自然的運作方式來維護生物多樣性，而所謂生物多樣性的生態觀，其本質是齊

一平等地對待人與 自然 生態 環境 ，作整體的適宜性考量，並認為 人 與自然 生態環境兩者

間 應該是一種互利共生的共同演化過程，並遵循著自然生態的法則共生共榮，這也是人類應當

努力的目標。

表表表表 2. 2. 2. 2. 人與生態之價值觀分析表人與生態之價值觀分析表人與生態之價值觀分析表人與生態之價值觀分析表

分歧點 以人為本 以 自然 為尊 以生物多樣性為依歸

1. 中心思想 以人為中心 以 自然 為中心 萬物齊一平等

2. 價值觀念 宇宙萬物

為我所用

所有考量

以 自然 為主

宇宙萬物互利

互用共生共榮

3. 運作方式 人定勝天 創造 自然 生態環境 尊重自然、順應自然

4. 目的 創造人為的環境 維護生物多樣性

肆肆肆肆、、、、 人人人人、、、、生物與環境永續的生態觀生物與環境永續的生態觀生物與環境永續的生態觀生物與環境永續的生態觀

人與自然生態環境 二者 的價值，是不可計量也沒有優先次序的，而應是一齊均衡考量、平等並

重的，因為人與自然環境的相處之道，應該要摒除以人為中心的本位主義 、 不以人為來干涉自

然的化育 、 減少彼此間的相對性，這樣 人與自然生態環境 二者間之 關係才能達到真正的和

諧共榮。

一一一一、、、、人與自然生態環境之價值省思人與自然生態環境之價值省思人與自然生態環境之價值省思人與自然生態環境之價值省思

人為萬物之靈 ，而 生態環境則 是天地萬物所賴以生存的容器。人類為求生存、生活與生產的

需要，而在自然環境中所產生的具體行為，而此 自然環境 隨著 人的介入 ，以及時間 、 空間

的變遷而產生交互影響的演替現象。在此演替的過程中，人的價值觀主導了演替的結果，也形成

了對自然環境的不同尊重或破壞之狀態，因此 人與自然環境 二者間便產生微妙的互動關係，近

代對環境的規劃經營模式更著重要兼顧 人與環境 永續的精神。

二二二二、、、、人與自然生態環境人與自然生態環境人與自然生態環境人與自然生態環境 之共生觀之共生觀之共生觀之共生觀

「共生」一詞是生物學的用語。「人與自然萬物不但互相交融，而且互利共生」 (Wondell Phillips ，

1859) 。「世人應謀求與自然萬物共生」 (John Muir ， 1867) ，而且，共生是一種生命現象（郝

道猛， 1988 ），更是促進生物界共進化 (co-evolution) 的原動力，生物界因共生得以永續發展

（石川統， 1988 ）。 陳錦賜 教授認為：「共生是自然現象，亦是生物的本能。萬物因共生的

行為與法則而欣欣向榮、生生不息，進而永續發展。此可由自然界非生命體的合成演變與生命體

的共生演化而知之。」（陳錦賜， 1999 ）。「唯有瞭解人類社經系統與自然生態系統並非相互

抵觸而是互利共生時才能透過組織、制度與技術來支持演化的過程」 (Norgaard & Swanoy ，

1986) 。

綜觀之 ， 自然生態環境 是人類文明活動的有機容器，而 人 對 自然生態環境有著 極大 的 影

響， 生態環境的演替便可視為 是 生態環境 在自然作用或人為影響下之一種質與量變化的過

程，如何使 人 與 自然生態環境 能朝向良性正面、互利互益的方向發展是一大課題。因此， 人

與 自然生態環境 兩者間必須導入共生的觀念，才能和諧地發展，交互影響衝擊的負面問題才能

得以有效地預防與解決。

生態規劃大師瑪哈認為「人類在自然環境中從事活動及環境利用時，必須尊重自然環境運作之法

則，順應生態之體系，才能建立一個和諧互利的環境。」 (Mc Harg ， 1969) 由此可知生態理念

對環境規劃的重要性。然而，人本身也是生態的一部分，生態的現象不僅存在於自然環境中，亦

存於人類生活之中。因此，人們應認清生態的真諦，秉持生態法則來對待自然生態環境及人類生

活，進而達到 互利共生的可行方式如 ( 表 3) 所示。

表表表表 3. 3. 3. 3. 人與自然生態環境之共生概念圖人與自然生態環境之共生概念圖人與自然生態環境之共生概念圖人與自然生態環境之共生概念圖

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壹壹壹壹、、、、前言前言前言前言

去年間捷運施工事故引發的三重嚴重水患，曾經一度令人擔心設計監造者的賠償責任問題，所幸

事後證實責任歸屬施工廠商與自行監造的業主 ( 捷運局 ) ，承作設計的顧問同業並無過失，否

則面對鉅額的損失賠償責任恐將難以善後。

設若，三重水患事故的發生係因設計上的疏失而起，或監造業務係由顧問公司所承包，相關的廠

商即便有投保專業責任保險，在現行保單諸多限制之下，保險公司所能轉嫁承擔的損失實極為有

限，其所引發的後果不但是擔任設計或監造的業者必須面臨破產危機，無辜的水患住戶亦將無從

獲得妥善補償。因此，國內現行工程師專業責任保險制度究竟是否具備應有的社會功能，實有檢

討的空間。

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貳貳貳貳、、、、 現行制式保單徒具虛名現行制式保單徒具虛名現行制式保單徒具虛名現行制式保單徒具虛名

依據「工程技術顧問公司管理條例」第二十條規定「工程技術顧問公司應投保專業責任保險；其

投保方式採逐案強制投保，其最低保險金額由主管機關會商財政部定之。」足見工程師專業責任

保險與汽機車意外責任保險一樣，已是一種強制性保險。然而，汽機車意外責任保險在政府強力

推行下健全運作已久，工程師專業責任保險卻迄今仍然毫無章法制度可言；主司其事的財政部保

險司除了頒佈一紙制式的「建築師工程師專業責任保險單」外，對市場運作機制是否健全，全然

不聞不問 ( 歷次有關工程師專業責任保險的研討會，鮮見保險司派員出席，可見一般 ) 。以致

國內現行工程師專業責任保險徒具虛名，毫無「保險是為預防特定危險之發生，集合多數經濟單

位，根據合理計算，共醵資金，公平負擔而將個人之損失，分散於社會大眾，以確保經濟安定的

制度」 ( 梁宇賢，保險法，三民書局，台北，第 17 頁， 1993) 的真正意義可言。所謂制式保

單實係產物保險公會以保護其業者的立場設計，而由主管官署照本宣科的產品而已，其中相關條

款存在著許多不公平與不合理的規定。工程技術顧問公司乃在強制投保的法律要求下，遭受保險

業者的剝削，逐案投保支出鉅額保費取得的保險單，所顯現的最大意義只在於「才可以向業主領

取服務費」而已，其藉以分散風險的社會功能，幾微乎其微。從下列兩點的分析，可獲得印證：

一一一一、、、、制式保單的有效期間不足制式保單的有效期間不足制式保單的有效期間不足制式保單的有效期間不足

制式保單基本條款第一章第一條：「被保險人直接因執行本保險單所載業務之疏漏、錯誤或過失、

違反業務上之義務，致第三人受有損失，依法應負賠償責任，而於本保險單有效期間內受第三人

之賠償請求，並於保險期間或延長報案期間內向本公司提出賠償請求時，本公司對被保險人負賠

償之責。」該條款揭示的責任保險標的與保險法第九十條：「責任保險人於被保險人對於第三人，

依法應負賠償責任，而受賠償之請求時，負賠償之責。」之規定並無二致。惟保單條款卻將「受

第三人之賠償請求」局限在「保險單有效期間內」，且被保險人也必須在「保險期間或延長報案

期間內」即時提出賠償請求，才能獲得理賠。保險公司對求償時間另作如此苛求與限制，顯然意

圖事先規避責任排除被保險人求償的權益。按工程事故發生後，相關的業主、承包商及設計監造

者間，就責任之歸屬難免發生爭議，彼此時常必須藉鑑定、調解、仲裁甚至訴訟以求解決。然各

項爭議程序曠日持久，待責任釐清，確定設計監造者必須負責進而遭受賠償請求時，往往已經超

過保險單有效期間，保險公司依上述保單第一條條款可以拒絕理賠。被保險人惟有事先自行衡量

承擔事故責任的機率與保單所剩有效期間的長短，來決定是否再支付保費向保險公司辦理延長保

險，以求獲得責任確定後的理賠。問題是保險究應延伸多長，才足以涵蓋被求償的時點，使得再

支出的保費不形成浪費，並不易拿?。一處交流道橋墩下陷，事故發生時設計監造的專業責任險

保單即將屆滿，被保險人擔心監造過程或有疏失向保險公司辦理延長保期後，卻因當事人間為如

何進行鑑定事故原因與責任爭議不休，結果鑑定程序尚未開始，延長的保期又將屆滿，被保險人

於是再度面臨是否要再支付鉅額保費以申請延長保險的抉擇。另一處施工中的公路邊坡傾陷，承

包商依據營造綜合保險單向保險公司求償未果，乃訴諸仲裁程序尋求解決，結果仲裁庭認定係設

計錯誤所致而遭保險公司再度拒賠。承包商於是轉向業主與設計者求償，設計者亦因專業責任險

保單已經過期而面臨必須自行賠償的窘境。上述兩件案例即充分顯示現行制式保單，要求被保險

人必須在保險有效期間內「受第三人之賠償請求」始能獲得理賠的不合理規定。筆者認為專業責

任保險單應著重在被保險人的錯誤疏失行為是否存在，只要其錯誤疏失責任確實發生在保險期間

內即應予理賠，而不論何時「受第三人之賠償請求」，否則，如前述案例被保險人的權益不是因

爭議程序延誤而喪失，許多以設計階段為保險期間的專業責任保險單，也因設計者的錯誤疏失只

有在施工後才能顯現，亦不具任何提供保障分擔風險的意義，保險法第九十條並未規定被保險人

須於何時受第三人請求賠償，自是同理。若謂保單的效力因此無限延長，對保險公司有失公允，

則起碼也應容許「受第三人之賠償請求」延伸至保單期滿後某一合理年限才算公平。不然，所謂

制式的工程師專業責任保險單，充其量只不過是工程顧問業者被迫向保險公司繳交保費，以換取

業主支付服務費的一紙工具而已。

二二二二、、、、制式保單取費標準不合理制式保單取費標準不合理制式保單取費標準不合理制式保單取費標準不合理

任何一種保險如上所述必須「根據合理計算，共醵資金，公平負擔而將個人之損失，分散於社會

大眾」據此原則，國內健全運作的各種保險諸如火災保險、海上運輸保險以及汽機車保險乃至人

壽保險，莫不依循一定的核保準則、分級風險及定期合理統計的損失率來釐訂、調整費率以收取

保費，保險業者僅係居中籌措並獲取合理利潤的媒介而已。惟國內工程師專業責任保險卻未見核

保機制及合理的分級費率，以致規劃設計經驗豐富且人才濟濟的工程顧問，無法比欠缺經驗而人

力不足的同業得以較低的保費買到專業責任險保單。依據筆者的經驗，在辦理工程師專業責任保

險過程中，保險公司就每一投保個案，從未要求審查主辦工程師或計畫主持人的資歷，就令人難

以理解。照理而言，主辦工程師或計畫主持人的資歷是否足以正確執行工作完成任務，而不至於

發生錯誤與疏失引發賠償責任才是核保的重點，保險公司捨此不究而以工程類別來區分保費的高

低，實有失「根據合理計算 --- 公平負擔」的原則。此外，工程師專業責任保險係以工程師的錯

誤疏失責任為保險標的，天然的意外事故與災害原卻不在保險範圍內，然近年來世界各地的災變

包括國內的九二一大地震及各每次襲台造成重大災害的颱風卻都成為調漲保費的理由，亦極度不

合情理。究其原因，在於國內工程師專業責任保險制度迄未建立，國內保險業者無力自行核保而

端賴國外再保公司開出的費率來承接業務所致。因國外再保公司並未將「工程師專業責任保險」

與「營造綜合保險」區分而逕將兩者合併視為「工程保險」，在屢次天然災害造成「營造綜合保

險」頻傳出險的情況下，「工程保險」的損失率偏高，「工程師專業責任保險」於是連帶遭殃被

迫支付高保費，補貼「營造綜合保險」的損失。易言之，工程顧問業者經年都在分擔營造業者的

保險費。

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參參參參、、、、 主管機關督導建立公平合理機制責主管機關督導建立公平合理機制責主管機關督導建立公平合理機制責主管機關督導建立公平合理機制責無旁貸無旁貸無旁貸無旁貸

主管官署從未正視工程師專業責任保險制度的缺失，亦是積弊存在的原因。行政院公共工程委員

會既透過立法將工程師專業責任保險強制化，卻未同時檢視國內保險市場是否具備成熟機制堪予

消化，在配套措施闕如之下，強求工程顧問業者投保專業責任險，實非負責任的作法。在各次不

論是工程顧問公會舉辦或學者專案研究的研討會，工程會主管官員都曾經受邀參加，儘管工程顧

問業者在會中大聲疾呼力陳現行制式保單的缺失，但聽者藐藐，從未見工程會於會後將工程顧問

業的意見向主司保險事務的財政部反應要求改善，而聽任工程顧問業在保險市場上持續遭受不公

平的待遇。負責全國保險事務的財政部保險司，更全然無視民間疾苦，九十二年十月間顧問公會

在台大舉辦的「工程師專業責任保險座談會」，眾多工程顧問業、保險業及工程會與台大研究團

隊莫不踴躍參加，惟有保險司不但對公會會前的書面邀請不予回應，即連開會當天對公會祕書長

再三的電話敦請也置之不理，在主政的官署多一事不如少一事，好官我自為之的心態下，工程師

專業責任保險制度無從建立，實也不足為怪。筆者充分瞭解國內保險業者對工程師專業責任保險

能夠自行承保的額度有限，而且在財政部所轄的中央再保險公司也拒絕接納工期三年以上的工程

顧問業務之情況下，不得不仰賴並受制於國外再保險市場。解決之道，誠如筆者所一再呼籲，請

主管機關督促國內保險業者儘速比照工程界的共同承攬模式，建構共同保險的機制，在國內以群

體能量自行消化工程顧問業的需求，以擺脫國外再保公司的束縛。眾所周知，國內工程師專業責

任保險截至目前為止迄未有出險記錄，對如此質優的業務，保險業者大可集合各個公司的最大自

保額度，基於共同出單的方式，以合理的費率承保國內絕大部分的工程師專業責任保險 ( 蘇花

高速公路設計案的專業責任保險，即曾經因國外再保市場拒絕接受而投保無門，最後幾經要求，

國內九家保險公司始同意以共保模式自行報價即為一例 ) ，而免流於國外再保市場經紀人的角

色，徒令鉅額的保費流出國外形成國家外匯的損失。

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誠如上篇前文所述，由於現行保險制度的諸多缺失，基於體認危險分散的重要性而自動投保專業

責任險的工程顧問業者並不多，工程顧問業者毋寧是為因應服務契約的規定才需要專業責任保險

單。因此，在現行制度下應如何依據服務契約的規定妥善辦理投保，茲說明如下：

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壹壹壹壹、、、、 投保時機投保時機投保時機投保時機

多數服務契約只規定工程顧問業者在請領第一次服務費時，必須提出專業責任保險單。主辦工程

師往往因此疏忽，以為第一次請款為時尚早而延宕投保時程。許多請款在即，才發現欠缺保單的

個案於補辦投保手續時，常因為服務工作已經進行一段時間，而遭受保險公司拒絕回溯至服務契

約生效日起保，即便保險公司接受業者的切結，同意回溯期間所引起的事故由業者自行負責，而

出具自服務契約生效日起保的保單，其間不但會引起諸多投保作業上的困擾，日後保險事故發生

進行理賠時，有所爭議恐在所難免。基上所述，工程顧問業在個案得標之後，應即依據契約草案

辦理保險，以免日後忙於執行服務工作而疏漏投保。辦妥保險之後，萬一業主取消計畫時，如工

作還未進行且服務契約未經簽署，保險單尚可免費退回註銷。少數服務契約明定保單必須在契約

生效後一定期限內提出，否則逾期按日計罰者，自應及時投保，更不待言。

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貳貳貳貳、、、、 被保險人被保險人被保險人被保險人

工程師專業責任保險係以「工程師的賠償責任」為保險標的，與營造工程綜合保險之以「工程主

體」為保險標的有所不同，因此前者應以工程顧問廠商為被保險人，後者則因業主與施工廠商對

工程主體都具有保險利益，故可同時具名為共同被保險人。許多設計監造服務契約規定，業主與

工程顧問廠商應列為專業責任保險單的共同被保險人，並非正確。因為業主與工程顧問廠商之間

在法律上是承攬關係，故除非業主就設計監造工作之指示有錯誤，對設計監造者因執行工作不法

侵害他人權益時，不負損害賠償責任(民法第 189 條參照)，業主既非工程專業者亦不負損害賠償

責任，自無列為被保險人之必要。另一方面，現行制式工程師專業責任保險單基本條款第一條明

定：「被保險人直接因執行本保險單所載業務之疏漏、錯誤或過失、違反業務上之義務，致第三

人受有損失，依法應負賠償責任，而於本保險單有效期間內受第三人之賠償請求，並於保險期間

或延長報案期間內向本公司提出賠償請求時，本公司對被保險人負賠償之責。」可見，保險公司

係保險單(保險契約)之第一人，工程顧問廠商(被保險人)為第二人，上該基本條款所稱之第三人

則應為業主及其他人。故業主如列為被保險人時將變為第二人，其因工程顧問廠商執行業務之疏

漏、錯誤或過失所遭受之損失，並非第三人之損失，保險公司不負賠償責任。許多規定應將業主

列名為「被保險人」的服務契約，多數業主經瞭解利害關係後，會從善如流同意改正，惟在辦理

投保的實務上，即使向其出示保險公司的解釋函件，卻仍然認定「被保險人」比較有保障或託辭

招標文件不便更改而堅持要列名為「被保險人」的業主，仍不在少數。遇此情況，工程顧問廠商

應以書面向業主聲明，就其日後因被認定為非屬第三人之損失而遭受保險公司拒賠時，概不負責。

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參參參參、、、、 保險期間保險期間保險期間保險期間

以專案投保工程師專業責任保險應如何釐訂保險期間，實不易拿捏。固然，如果不考量保單的實

際效用，而只求符合服務契約的規定，則只需依樣畫葫蘆照契約規定辦理就交差了事。但第三人

對被保險人的損害賠償請求權有長達十五年的時效，依契約規定期間投保，實不足以提供保障。

許多設計工作服務契約只規定以設計期間為保險期間，固然毫無意義可言(因設計工作不可能在

設計階段發生保險事故)，即便目前有些服務契約已規定保險期間須涵蓋工程完工後三年，亦難

保証期滿後不會出險，九二一震災後發現許多設計監造上的缺失而引發賠償責任問題，即為殷

鑑。專案投保的最大缺失，就在於若保險期間太短，則保障不足，若延長保險期間則發生保費太

貴的難題，若干學者專家因此極力主張以「年保單」取代專案投保，主要目的即在於避免訂定保

險期間的困擾與偏失。惟在國內目前尚無適合的年保單可買的情況下，以專案投保的保險期間只

得依服務工作性質之不同來分別釐訂；較上游的評估、規劃工作造成第三人損失的機率小，可按

契約規定辦理，至於設計監造工作，因為存在多年後有被追究責任的風險，若不構成成本上太大

的負擔，在契約規定的保險期間之外，宜考量予以延長至完工後若干年，以求周全的保障。

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肆肆肆肆、、、、保險金額保險金額保險金額保險金額

保險金額係保險公司於保險期間內累積賠償的最高上限額度，一般服務契約多規定須以服務費總

額為保險金額。服務契約若就承作廠商的賠償責任訂有上限條款(通常以服務費總額為賠償責任

上限)，則以服務費總額為保險金額，承作廠商可將對業主的賠償責任完全轉嫁予保險公司。然

廠商的賠償責任未必只限於業主，損害行為若波及其他第三人時，亦須負賠償責任，且因其他第

三人並非服務契約當事人，廠商不能援引責任限制條款與之對抗，故保險金額不足賠償損失時，

廠商仍須自行負責。再依民法第二一六條規定，廠商對受害人所受損害及所失利益都須負賠償責

任(服務契約若無賠償責任限制條款，對業主的賠償責任範圍亦同)，其承擔的風險，不可謂不大。

是以按服務契約規定以服務費總額為保險金額，甚或依工程會所訂之顧管條例施行細則的規定下

限，以服務費總額的十分之一投保，是否足夠提供保障，值得商榷。然保險金額之高低亦關係保

費之多寡，廠商惟有依工作性質之風險，考量成本，適度調整保險金額，以求周全。

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伍伍伍伍、、、、 受益人受益人受益人受益人

依保險法第五條之規定：「本法所稱受益人，指被保險人或要保人約定享有賠償請求權之人，要

保人或被保險人均得為受益人」，可知受益人為保險賠款受領之人。然幾乎所有服務契約，都規

定工程師專業責任保險單必須以業主為受益人，實非全然正確。因為業主乃係第三人而非被保險

人或要保人，其惟有在「受害第三人」的身份下，始有成為受益人而有權直接向保險人請領賠款

的可能。否則，如果受害人是其他第三人時，依保險法第九十四條第二項規定：「被保險人對第

三人應負損失賠償責任確定時，第三人得在保險金額範圍內，依其應得之比例，直接向保險人請

求給付賠償金額。」業主自不得剝奪該第三人直接向保險人請求賠償的權利而為受益人。進一步

言，工程師專業責任保險之性質，係工程顧問業者(被保險人)轉嫁其損失賠償責任於保險公司(保

險人)，故保險人於第三人因被保險人應負責任事故所致之損失，未受賠償以前，不得以賠償金

額之全部或一部給付被保險人(保險法第九十四條第一項參照)，以保護第三人之權利。惟保險人

得經被保險人通知，直接對第三人為賠償金額之給付(保險法第九十五條參照)，可知保險人給付

賠款的對象，只有已履行賠償責任的被保險人或受害的第三人而已，業主並不得以受益人身分要

求領取保險賠款。在歷次的工程師專業責任保險研討會中，保險業者亦持上述相同的見解，然與

會的工程會官員似乎不動如山，依照工程會契約範本製作的服務契約，仍然違法規定須以業主為

受益人，工程顧問業者與保險公司只得被迫將錯就錯辦理的結果，日後若發生賠款受領的糾葛

時，工程會勢必難辭其疚。

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陸陸陸陸、、、、 工作範圍變動時的通知工作範圍變動時的通知工作範圍變動時的通知工作範圍變動時的通知

在辦理投保的程序上，保險公司會要求工程顧問業者提出服務契約影本，以界定保險範圍並據以

計費報價。故當服務工作項目、方式發生變動超出原服務契約範圍時，應即通知保險公司簽發批

單註明，以免日後保險事故發生時，保險公司藉詞非保險範圍而拒絕理賠。現行制式保單基本條

款第七條：「有關本保險契約之通知事項，除另有約定外，要保人或被保險人應以書面為之。本

保險契約所記載事項遇有變更，被保險人應立即通知本公司。上述變更須經本公司簽批後始生效

力。」之規定，不宜輕忽。

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柒柒柒柒、、、、 中止保險效力中止保險效力中止保險效力中止保險效力

保險期間係與服務期間並行，故當服務工作中斷時，必須即時通知保險公司中止保險效力。否則

若讓保險效力持續進行，終至期間屆滿保單失效而工作恢復時，又必須重新投保，形同浪費。中

止保險效力後，不但可於工作恢復時通知保險公司再度生效，萬一業主中斷工作後再予取消，尚

可向保險公司申請退回自中止保險效力時起算之未期滿保費。

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捌捌捌捌、、、、 延長保險期間延長保險期間延長保險期間延長保險期間

許多服務工作無法如期完成而必須延長工作期間，則不論服務契約如何規定，都必須在保險期間

屆滿前通知保險公司予以配合延長，保險公司會同意辦理並按延長期間與原保險期間之比率加收

保費。如果在原保險期間屆滿保單失效後，才向保險公司申請延展保期，保險公司因已不受原保

單之拘束，或會重新評估風險而拒絕辦理。

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玖玖玖玖、、、、 保費與契約單價保費與契約單價保費與契約單價保費與契約單價

以總包價法計費的服務契約，都附有一份單價明細表，記載各個單項工作的金額，其加總即為承

作廠商經投標後與業主議價達成協議的契約金額。承作廠商只要依約履行完成工作，業主即有依

約支付契約金額的義務，廠商盈虧自理，業主不得任意增減，此乃總包價法的基本精神。總包價

法所列各個單項金額原為廠商執行各項工作估算的成本，契約簽訂後，廠商依約完成工作外，若

成本控制得宜，減少某單項金額支出，其減省的費用自屬廠商之利得，業主仍應依契約單價明細

表所列之該單項金額付款，而不得予以扣減。反之，廠商若就某單項工作較契約單價超額支出，

亦不得向業主要求增加付款。上述原則，多數業主都能夠瞭解並予遵行，然有少數業主卻對廠商

辦理專業責任險的保險費低於契約單價時，堅持按實際保費付款(保費高於契約單價則依單價付

款)，令承作廠商啼笑皆非，吃虧不小。按廠商只要依契約規定的條件辦理投保專業責任保險，

即應視為已履行該項契約工作，其基於本身的聲譽與適當的方式取得較契約單價為低的保費，正

是廠商經營得體的代價，業主不應以保費較契約單價低而拒絕全額付款。廠商在辦理測量、鑽探

與生態調查等分包工作時，其分包金額亦都低於契約單價金額，業主莫不照單價全額付款，何獨

對保險費有不同的立場。實務上，業主若堅持只同意支付實際保費(即保費收據上記載的金額)

時，廠商惟有請求保險公司按契約保險費項下的單價金額擴大保險條件(例如延長保險期間、降

低自負額或增加保額)以對。不過，對類似業主不可理喻的爭議，提請工程會調解，以期樹立案

例，方為根本解決之道。

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摘摘摘摘 要要要要

台灣的自然環境條件欠佳，天然災害頻繁，加以山坡地超限開發，大樓超建擁擠，使得風災、水

災、火災等災害日益頻繁及嚴重。為落實推動災害防救工作，減輕各類災害之損失，立法院於 2000

年 7 月通過「災害防救法」，除推動建置 防災組織體系及強調災後復原重建外，也重視災害預

防及災害應變所需之防救災教育演練與 防救災科技研究。本文以資訊網路科技技術如何用於防

救災提出應用案例說明，利用數位虛擬實境模擬火警現場真實的環境，加入緊湊的 3D 遊戲劇

情，不需要實體教育與演練人物力之整備配合，即可提供防火教育宣導及應變演練。同時可以結

合網路，利用區域網路或網際網路提供防救災應變模擬訓練，不限時間、地點，只要網路可及之

處即可以進行教育訓練。

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壹壹壹壹、、、、前言前言前言前言

災害之防治是為世界各國所重視之課題，聯合國在 1989 年宣佈 1990 至 2000 年為「國際防災

十年」，期使各國能利用現有之科技知識提昇防救災之技術水準，惟至今仍尚未見各種災害之減

少。

台灣經濟發展已邁向國際化，各項重大公共工程及行政革新逐項推動，並積極籌設發展「亞太營

運中心」。然而台灣的自然環境條件欠佳，天然災害頻繁，加以土地超限開發利用，使得災害日

益頻繁及嚴重，而大樓超高建築，如遇火災時營救更形困難。因此，如何保障人民生命財產安全，

強化整個防救災的體系及效率，為目前政府之首要任務。 1999 年發生九二一集集大地震，對社

會產生極為重大的衝擊，為落實推動災害防救工作，減輕各類災害之損失，立法院於 2000 年 7

月加速審議通過「災害防救法」，奠定災害防治工作之法制基礎。

基於對災害防救的重視，如何利用科技技術預防災害發生及減少災害損失也是世界各國共同努力

的方向，而國內防災科技研究活動自 1990 年之後即逐年增多。為落實「災害防救法」加強防救

災科技研究及防災教育推廣，政府陸續成立相關防災科技計畫專案及防災科技研究中心，其研究

重心大致有建構防救災體系、防救災資訊專案研究、防救災教育等。而值此網路時代，如能利用

資訊網路技術於防救災之教育訓練則是成本較低、影響層面最廣之防災科技應用。

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貳貳貳貳、、、、 防救災之教育與訓練防救災之教育與訓練防救災之教育與訓練防救災之教育與訓練

「災害防救法」涵蓋『 防災組織 』 、『災害預防』、『災害應變』、『災後復原重建』等條

文重點 [1] 。其中『防災組織』、『災害預防』均強調平時之整備與教育訓練，而加強『災害

應變』亦需要平日之逃災、救災演練方能竟功。

在『災害預防』 方面 ，如 「災害防救法」第 22 條明定各級政府應辦理災害防救教育、訓練

及觀念宣導，並應用災害防救科技研究成果，以減少災害發生或防止災害擴大。

在『災害應變』方面， 「災害防救法」第 23 條明定各級政府及相關公共事業，平時應準備災

害防救組織之整備及災害防救訓練演習，以有效執行緊急應變措施；第 25 條則明定各級政府及

相關公共事業，應實施災害防救訓練及演習，且各機關、公共事業所屬人員、居民及其他公、私

立學校、團體、公司、廠場有共同參與或協助之義務。

前述防救災之教育與訓練可區分為兩項：

● 宣導防救災觀念，教育一般大眾認識各種災害及其防救對策，讓大眾隨時有災害防救警覺與

準備。

● 辦理防救災之應變模擬訓練演習，讓防救災人員及大眾熟練災害前後之防救步驟及程序，以

預防災害發生或減輕災害的損失。

而實施防救災之教育與訓練應是平時重於災時，軟體重於硬體，並且要廣泛深入政府及社會各層

級。通常災害不會常發生，一般人會因為習慣平安的日子而鬆懈防救災的警覺與準備，所以防救

災之教育與訓練更應常態並認真的執行。

參參參參、、、、 資訊網路技術應用於防救災應變模擬訓練資訊網路技術應用於防救災應變模擬訓練資訊網路技術應用於防救災應變模擬訓練資訊網路技術應用於防救災應變模擬訓練

傳統之防救災教育、觀念宣導通常為定時定點且需要較多人力之宣導教育，或較高成本之媒體廣

告；另一方面之防災、救災應變訓練演習則通常需要大規模動用人力物力模擬演出。除高成本之

媒體廣告外，傳統之防救災教育、觀念宣導及應變模擬訓練演習終究推廣面有限，且因成本因素

不能隨時隨地辦理。

值此高科技時代，防救災之教育、觀念宣導及應變模擬訓練演習若能利用資訊網路技術，將能使

防救災之教育與訓練擴展到無限的深度與廣度。資訊網路技術應用於防救災應變模擬訓練可有下

列特點：

一一一一、、、、資訊網路技術應用於防救災應變模擬訓練可以是數位的資訊網路技術應用於防救災應變模擬訓練可以是數位的資訊網路技術應用於防救災應變模擬訓練可以是數位的資訊網路技術應用於防救災應變模擬訓練可以是數位的

傳統的防救災之應變訓練演習需要大規模動用人力物力模擬演出，而資訊網路技術可將防救災應

變模擬訓練課程數位化，不必定時定點且不需多方人力物力配合。

防救災應變模擬訓練課程可以有多種數位內容呈現模式，有簡單的『課堂攝錄搭配投影片』、『電

腦螢幕動態操作』、『影音素材搭配投影片』、『影片搭配字幕及旁白』、『網頁 2D 動畫』

等課程呈現模式；也有較精緻的『 3D 動畫模擬』、『 3D 虛擬實境 (VR,Virtual Reality) 互動』

等課程呈現模式(如圖 1、圖 2)。

二二二二、、、、資訊網路技術應用於防救災應變模擬訓練可以是網路的資訊網路技術應用於防救災應變模擬訓練可以是網路的資訊網路技術應用於防救災應變模擬訓練可以是網路的資訊網路技術應用於防救災應變模擬訓練可以是網路的

網路世界無遠弗屆，網路基礎建設逐漸普及，利用區域網路或網際網路提供防救災應變模擬訓

練，辦理防救災教育、觀念宣導，只要網路可及之處即可以進行教育訓練，如此可大大的解除了

時空所造成的學習演練限制。

「災害防救法」中也明定應用災害防救科技研究成果以進行災害防救教育、訓練及觀念宣導，由

行政院國科會主導編擬之防災教育白皮書亦已納入災害防救教育網路學習機制與網路學習課程

規劃計畫。

三三三三、、、、資訊網路技術應用於防救災應變模擬訓練可以是遊戲的資訊網路技術應用於防救災應變模擬訓練可以是遊戲的資訊網路技術應用於防救災應變模擬訓練可以是遊戲的資訊網路技術應用於防救災應變模擬訓練可以是遊戲的

對防災、救災之應變模擬訓練需要之數位內容課程，可以強調情境逼真並能重複演練以提高熟練

度。此類課程應充分讓使用者了解所在之環境、防救災設備之使用，並能動態走動虛擬實境。

如能依據防災、救災之程序步驟，設計益智好玩的電子遊戲數位情境，更能達到防救災應變模擬

訓練的效果。

防救災應變模擬訓練電子遊戲是有 3D ，可以容易了解災害事故空間環境；是有模擬，可以預

知災害事故情境；是有規則的，可以學習正確防救災之程序步驟；是有目標的，可以提升學習的

動機；是有互動的，可以增加學習的樂趣；是有回饋，可以改進錯誤修正學習；是有重複，可以

訓練熟練程度；是有時限，可以培養快速應變能力 [2] 。

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肆肆肆肆、、、、 3DVR 3DVR 3DVR 3DVR 大樓火警應變模擬訓練大樓火警應變模擬訓練大樓火警應變模擬訓練大樓火警應變模擬訓練 系統系統系統系統

利用資訊網路技術設計防救災應變模擬訓練課程，首應先認識災害事故的場景環境，並模擬演練

消防設備之使用，解說火警防救災知識，再依了解防救災應變對策設計災害事故應變模擬情境遊

戲，最後則是數位內容程式設計並與網路結合。茲以 3DVR 大樓火警應變模擬訓練系統為例：

一一一一、、、、認識環境認識環境認識環境認識環境

利用 3D 動畫技術製作火警場景所在的大樓地點，對及發生火災樓層位置、區域隔間及設備詳

細描述。描述的重點如：

●大樓位置

●火警樓層位置

●火警樓層隔間

● 起居或辦公環境

●安全區域環境

●消防設施位置

●逃生指示燈

●偵煙探測器

●灑水頭

●安全梯、安全門

●逃生路線 … 等

為達逼真的效果，火警場景所在的場景描述均採用 360 度互動環場動畫製作，並分樓層及使用

區域，以 3D 動畫顯現(如圖 3、圖 4)。

二二二二、、、、模擬演練消防設備之使用模擬演練消防設備之使用模擬演練消防設備之使用模擬演練消防設備之使用

大樓消設備施有逃生指示燈、警報器、安全門、安全梯、滅火器、消防箱、止水閥、水帶、瞄子、

防煙面具、防煙袋、石棉手套 … 等。除以 3D 環場動畫描述各項消防設備位置外，對重要的

設備如警報器、滅火器、消防箱、止水閥、水帶、瞄子、防煙面具、防煙袋等之使用，可以 3D

互動方式於電腦上模擬使用重複演練，以提高消防設備使用熟練度(如圖 5、圖 6)。

三三三三、、、、解說火警防救災知識解說火警防救災知識解說火警防救災知識解說火警防救災知識

大樓火警防救災知識通常規定於大樓消防防護計畫書中，利用數位內容影音動畫之呈現與敘述，

可以吸引大樓使用者隨時了解火警防救災知識。大樓火警防救災知識如：

●火災發生前

火源、可燃物、用火、用電管理；滅火班、通報班、避難引導班編組與演練；定期檢查測試消防

設備、緊急發電機；兩方向逃生路徑要保持暢通；正確使用安全梯之防火門及防火區劃之防火門；

不可破壞防火區劃之樓版、牆；制訂消防防護計畫書 … 等。

●火災初期

火災初期最重要的三件事：通報、滅火、逃生。採用偵煙探測器並發出火警警報，以利及早進行

通報、滅火、逃生。

●火災閃燃後之應變—逃生避難

樓板上方 20 公分 處，尚有微量空氣，可採爬行 ( 或低姿勢 ) 逃生。高樓層之逃生人員應依

消防防護計畫書程序逃生。

四四四四、、、、 設計設計設計設計 火災火災火災火災 事故事故事故事故 場景場景場景場景 與應變模擬情境與應變模擬情境與應變模擬情境與應變模擬情境 ( ( ( (如圖如圖如圖如圖 7777、、、、圖圖圖圖 8) 8) 8) 8)

●設計滅火器模擬操作 3D 動畫演練

● 設計消防箱模擬 3D 動畫演練

●設計辦公室人員於辦公區域火警 3D 通報、滅火動畫情境遊戲

●設計辦公室人員於辦公區域火警之 3D 逃生動畫情境遊戲

●設計訪客人員於接待區域火警之 3D 逃生動畫情境遊戲

●也可以自動撥放 3D 遊戲的火警應變方案

五五五五、、、、數位內容程式設計並與網路結合數位內容程式設計並與網路結合數位內容程式設計並與網路結合數位內容程式設計並與網路結合

前述『認識災害事故的場景環境』、『模擬演

練消防設備之使用』、『解說火警防救災知識』、

『設計災害事故應變模擬情境遊戲』等數位內

容，均以 3DVR( 虛擬實境 ) 程式技術設計製作。

3DVR 大樓火警應變模擬訓練系統可以單機使

用，如於公共區設置單機導覽螢幕 (Kiosk) 供大

眾學習大樓火警應變模擬訓練，也可以使用

Web-3D 的技術，透過區域網路或網際網路傳輸

火警應變模擬訓練數位內容(如圖 9)。

圖 9 火警應變單機導覽系統(kiosk)

伍伍伍伍、、、、 結結結結 語語語語

發展防救災科技技術可以預防災害發生及減少資害損失，而利用資訊網路技術於防救災則是成本

較低、影響層面最廣之防救災科技應用。

本『 3DVR 大樓火警應變模擬訓練系統』資訊網路技術應用案例，為利用數位虛擬實境模擬火

警現場真實的環境，不需要實體教育與演練人物力之整備配合，即可提供防火教育宣導及應變演

練。尤以加入緊湊的 3D 遊戲劇情，期能吸引使用者學習與演練興趣，藉以達到大樓火警應變

最佳準備效果。

本『 3DVR 大樓火警應變模擬訓練系統』同時可以結合網路，利用區域網路或網際網路提供防

救災應變模擬訓練，不限時間、地點，辦理大樓火警防救災教育、觀念宣導，只要網路可及之處

即可以進行教育訓練，大大的解除了時空所造成的防救災學習與演練限制。

就『火警應變模擬訓練』實際需要， 本『 3DVR 大樓火警應變模擬訓練系統』同時亦可衍生應

用於辦公大樓、住宅大樓、商場、百貨公司、車站、捷運站、高鐵站、醫院、廠房及其他公共場

所等。

而應用 3DVR 數位內容於『火警應變模擬訓練』只是一個開始， 3DVR 數位模擬訓練技術也可

以衍生應用於風災、震災、爆炸、水災、旱災、公用氣體、油料與電氣管線災害、重大空難、海

難與陸上交通事故、毒性化學物質災害 … 等防救災教育與演練。

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摘摘摘摘 要要要要

南港專案 CL320 標鐵路地下道工程之汐止段山岳隧道及引道工程，位於汐止市大坑溪東側屬基

隆河中下游河谷地形區，本工程單孔為雙軌鑽掘隧道其開挖面積約 108 平方公尺 ，長度約為

1700 公尺 。因消防、通風、緊急避難以及施工需要，故於山岳隧道台北端之出口與明挖覆蓋箱

型隧道段銜接處以圓形豎井銜接相關界面。因其地質特殊，地層與結構相關互制機制複雜，故採

用 ABAQUS 進行本計畫之分析。

此通風豎井之直徑為 23.9 公尺 ，開挖深度為 24 公尺 ，地層出露為第三紀桂竹林層結構膠結

疏鬆之砂岩及產生軟弱泥岩，附近地層位態呈 N74 ° E/25 ° SE ，地表至地表下 5.2m 為表土層及

高度風化岩層， 5.2~ 7.3m 為膠結疏鬆砂岩， 7.3~ 19.7m 為破碎灰黑色泥岩， 19.7~ 27m 為灰

黑色砂岩，膠結疏鬆軟弱， 27~ 35m 為灰黑色泥岩夾薄層砂岩，地下水位約在地表下 7~ 8m ，

岩體品質指標 R.Q.D 不佳多在 25% 以下，單壓強度多在 10M Pa 以下，地表下 7~ 10m 、 14~

15m 、 30~ 31m 之砂岩具有潛在透水層。本工程之開挖因鄰近鐵道約 3.0 公尺 ~ 5.5 公尺 ，

對於開挖工程所造成之容許變位要求甚高，故本工程採用直徑 150 公分 ，長度 30 公尺 之 全

套管切削樁 (secant pile wall) 密接做為擋土結構物，擋土排樁之樁間距為 120 公分 ，同時配合

樁頂壓梁及樁身之環梁作為內支撐系統。因於軟岩中施作圓形豎井，以切削排樁做為擋土系統。

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壹壹壹壹、、、、前言前言前言前言

鐵路地下化工程南港專案對於促進都會區整體發展、改善市區交通行車延滯等均有顯著效益。長

隧道工程為增加工作面以縮短工期或消防逃生等需求，一般皆需進行垂直工作豎井之開挖。台鐵

於汐止段山岳隧道及引道工程 (CL302 標 ) ，工址平面位置示意圖如圖 1 所示。 位於大坑溪

東側屬基隆河中下游河谷地形區，本工程為單孔雙軌鑽掘隧道其開挖面積約 108 平方公尺 ，長

度約為 1700 公尺 ， 以 42 號通風豎井與 CL303 標都市明挖覆蓋隧道連接，恰為箱型斷面之

明挖覆蓋隧道及馬蹄形斷面山岳隧道之銜接處。由於排水、消防、通風及緊急出口及施工中之交

通維持等因素於 CL302 標隧道之西側設置永久性豎井。西口豎井為圓筒結構，豎井直徑 23.9 公

尺 ，開挖深度 24 公尺 ，由於上浮力問題，須於底版處之壁體設置剪力榫，且因為連接兩側隧

道而有開孔，結構受力行為複雜，分析採用 ABAQUS 程式，建立 3D 模型進行分析。

圖圖圖圖 1 1 1 1 工址平面位置示意圖工址平面位置示意圖工址平面位置示意圖工址平面位置示意圖

本工程因緊臨既有鐵路，以及位於北二高南港連絡道下方，故施工困難度高，相關之平面位置如

圖 2 所示。本工程之特色為鄰近運作中鐵路施工，最短距離僅 3 公尺 。同時本豎井為銜接山

岳隧道 ( 馬蹄型 ) 與明挖隧道 ( 箱形 ) 界面，有應力集中問題。另因位於北二高高架橋下施

工，相關施工機具高度受限制。

圖圖圖圖 2 2 2 2 平面位置暨相關工程平面位置暨相關工程平面位置暨相關工程平面位置暨相關工程

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貳貳貳貳、、、、 地形與地質地形與地質地形與地質地形與地質

一一一一、、、、地形地形地形地形

本工址位於基隆河南岸，屬於基隆河大坑溪支流流域。基隆河兩側之山嶺大致呈東北 - 西南走

向，地勢由河谷向兩側逐漸攀升。本工程位於台北盆地邊緣，地理位置屬台北縣汐止市與台北市

交界。本工址位於西部丘陵區之邊緣，東南側為橫科山，標高 90 公尺 ，屬丘陵斜坡與沖積平

原之接觸帶，工址平面位置如圖 1 所示。

二二二二、、、、地質地質地質地質

工址之地層以第三紀中、上新世砂、頁岩等沉積岩層所組成之地層，包括南莊層及桂竹林層，與

第四紀砂、泥、礫石等未固結材料以及現代沖積層。本工址位於八堵向斜軸之西北翼，因此沉積

岩層主要呈東南傾之單斜構造，工址之區域地質平面圖如圖 3 所示。本工址鄰近之斷層對於本

工址無直接影響。本工址所之地層剖面圖，如圖 4 所示。

以既有之地層資料顯示，此通風豎井之直徑為 23.9 公尺 ，開挖深度為 24 公尺 ，地層出露為

桂竹林層膠結疏鬆軟弱之砂岩及泥岩，附近地層位態呈 N74 ° E/25 ° SE ，地表至地表下 5.2m 為

表土層及高度風化岩層， 5.2~ 7.3m 為膠結疏鬆砂岩， 7.3~ 19.7m 為破碎灰黑色泥岩， 19.7~ 27m

為灰黑色砂岩，膠結疏鬆軟弱， 27~ 35m 為灰黑色泥岩夾薄層砂岩，地下水位約在地表下 7~

8m ，岩體 R.Q.D 不佳多在 25% 以下，單壓強度多在 10M Pa 以下，地表下 7~ 10m 、 14~

15m 、 30~ 31m 有潛在透水層。依據現場水位觀測井於孔口下 15.0 至 20.0 公尺 所做之滲漏

試驗，其透水度屬中等。

圖圖圖圖 3 3 3 3 區域地質平面圖區域地質平面圖區域地質平面圖區域地質平面圖

圖圖圖圖 4 4 4 4 工址附近地質縱剖面圖工址附近地質縱剖面圖工址附近地質縱剖面圖工址附近地質縱剖面圖

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參參參參、、、、 豎井型式研析豎井型式研析豎井型式研析豎井型式研析

豎井型式一般可分為圓形及長方形兩種，有關圓形豎井與長方形豎井之各有其優缺點，一般而言

圓形或是多邊形其結構力學行為因無角隅問題作用力較為均勻，且圓形豎井有拱效應，故較長方

型為佳。在擋土壁 ( 連續壁 ) 施築方面，在相同利用空間條件下，方形之擋土壁 ( 連續壁 ) 長

度將比圓形略大，但方型擋土壁 ( 連續壁 ) 施工工率較佳。在開挖工期與安全支撐方面之比

較，圓形因不需架設內支撐系統，故開挖工率較佳，工期較短。在作業空間方面，方型因架設內

支撐及中間柱，故作業空間較圓形狹小。有關之比較表詳表一所示：

表一表一表一表一 豎井型式比較表豎井型式比較表豎井型式比較表豎井型式比較表

項 目 圓 ( 多邊 ) 形豎井 長方 形豎井

結構力學行為 佳 差

連續壁施築 同 ( 長約 80m ; 工率稍低 ) 同 ( 長約 100m )

開挖工期與安全 佳；快、變位極微 差；慢、需支撐系統

作業空間 大 內撐系統阻礙

連接隧道界面 • 圓形豎井若與方形隧道連接須加強界面止

水處理

• 配筋及組模較複雜

• 方形豎井與方形隧道之界面止水

較佳

• 配筋及組模較簡單

本工程在考量相關施工條件及交通維持要求，建議採圓 ( 多邊 ) 形豎井施作。豎井之平面示意

圖如圖 5 所示：

圖圖圖圖 5 #42 5 #42 5 #42 5 #42 豎井配置平面圖豎井配置平面圖豎井配置平面圖豎井配置平面圖

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肆肆肆肆、、、、 豎井數值分析豎井數值分析豎井數值分析豎井數值分析

本豎井為圓形結構，且因為連接兩側隧道而有開孔，結構受力行為複雜，分析採用 ABAQUS 程

式 (5.8 版 ) ，建立 3D 模型進行分析。分析說明如下，本豎井數值分析包括有豎井擋土壁分析

及內牆分析。

一一一一、、、、擋土壁數值分析擋土壁數值分析擋土壁數值分析擋土壁數值分析

其中擋土壁分析採用三維軸對稱模式，降伏準則使用 Mohr-Coulomb 降伏準則，使用之參數如表

二所示。分析網格如圖 6 所示，分析邊界由 0~ 50 公尺 ，深度 50 公尺 。

圖圖圖圖 6 6 6 6 分析網格分析網格分析網格分析網格

表二表二表二表二 擋土壁分析參數表擋土壁分析參數表擋土壁分析參數表擋土壁分析參數表

參數 輸入值

單位密度 (t/m 3 ) 1.92

楊氏模數 E(t/m 2 )

凝聚力 c(t/m 2 ) 15

摩擦角 ( ° ) 35

初始孔隙比 0.35

初始飽和度 (%) 100

初始靜止土壓力係數 0.5

初始地下水位 (m) 距地表面 0

開挖降水 (m) 距地表面 24

滲透係數 (m/sec)

切削樁混凝土強度 (kg/cm 2 ) 240

內牆混凝土強度 (kg/cm 2 ) 240

鋼筋降伏強度 (kg/cm 2 )

D19 以下

D22 以下

2800

4200

數值分析步驟如下： 共分為 4 個步驟，說明如下：

步驟 1 ：初始應力平衡 ( 應變歸零 ) 步驟 2 ：降水至豎井底部

步驟 3 ：切削樁設置及豎井開挖 步驟 4 ：水位回升至地表

分析結果如圖 7 、 8 所示。有關擋土壁分析結果如下說明如下：

1. 擋土壁係作為垂直開挖之臨時擋土系統。

2. 開挖作業須配合抽降水進行。

3. 擋土壁分析所得之正向應力、剪力、彎矩進行擋土壁之設計，擋土壁之型式可考慮使用切削

樁或連續壁。

4. 壓梁及環梁於數值分析中並不考慮，唯為增加擋土壁之整體勁度以及施工之安全性，於設計

中增加壓梁及環梁。

圖圖圖圖 7 7 7 7 開挖後垂直應力等值圖開挖後垂直應力等值圖開挖後垂直應力等值圖開挖後垂直應力等值圖

圖圖圖圖 8 8 8 8 開挖後豎井應力分析開挖後豎井應力分析開挖後豎井應力分析開挖後豎井應力分析

二二二二、、、、豎井內牆數值分析豎井內牆數值分析豎井內牆數值分析豎井內牆數值分析

有關豎井內牆應力分析採用 ABAQUS 5.8 程式進行，有關 側牆及底版採用 3D 板 殼元素分

析，採彈性分析，永久性內牆為鋼筋混凝土牆，厚度為 1.2 公尺 ，連接兩側之山岳隧道 ( 馬蹄

型 ) 及明挖覆蓋隧道 (V 形開口 ) 有應力集中問題。另外豎井內牆屬永久結構物須考量浮力問

題。底部及側邊之土壤彈簧反力係數為 k n = 9350t/m 2

本分析之應力符號 說明 如圖 9 所示。其中 SF1 為局部座標 1 方向之軸力。 SF2 為局部座標

2 方向之軸力。 SF3 為局部座標 1-2 方向之剪力。 SM1 為局部座標 2 方向之彎矩。 SM2 為

局部座標 1 方向之彎矩。分析所採用強度設計法，其載重組合係依據混凝土工程設計規範與解

說 [ 土木 401-86] 所規定，其設計載重 U 不得小於

其中 D ：靜載重， L ：活載重， H ：土壤側向力或覆土壓力

圖圖圖圖 9 9 9 9 數值分析中殼元素之正值方向示意圖數值分析中殼元素之正值方向示意圖數值分析中殼元素之正值方向示意圖數值分析中殼元素之正值方向示意圖

分析結果如圖 10~12 所示。其中圖 10 為軸力等值圖，圖 11 為剪力等值圖，圖 12 為彎矩等

值圖。

依據分析結果，豎井之最大應力發生在 隧道 連接處之開口部份，此部份有應力集中問題，必須

對於此處之配筋加以補強。依分析結果檢核豎井所須配筋量，設計採用 D25@ 15c m 之配筋，

於與隧道開口處應力集中 D25@ 15c m 之配筋量不足，採用 D32@ 15c m 之配筋，補強範圍為

2.4 公尺 。

圖圖圖圖 10 10 10 10 內牆軸力等值圖內牆軸力等值圖內牆軸力等值圖內牆軸力等值圖

圖圖圖圖 11 11 11 11 內牆內牆內牆內牆 剪力等值圖剪力等值圖剪力等值圖剪力等值圖

圖圖圖圖 12 12 12 12 內牆內牆內牆內牆 彎矩等值圖彎矩等值圖彎矩等值圖彎矩等值圖

伍伍伍伍、、、、 開挖擋土支撐設計開挖擋土支撐設計開挖擋土支撐設計開挖擋土支撐設計

汐止山岳隧道的豎井位於路線西端終點的南港大坑溪旁，是山岳隧道和明挖覆蓋隧道（ CL303

標）的交會點，為直徑 23.9 公尺 ，如圖 13 所示，挖深 24 公尺 ，擋土措施由 72 支疊接切

削樁，直徑 1.5 公尺 的切削樁構成圓形承壓結構系統，做為擋土壁體，內部不加水平支撐，每

支切削樁長 30 公尺 ( 含頂部壓梁厚度 ) 。開挖完成後於豎井內側設厚度 1.2 公尺 之鋼筋混

凝土內牆。

本工程之開挖鄰近鐵道約 3.0 公尺 ~ 5.5 公尺 ，故相關之施工安全要求甚高。 圓形豎井承壓

結構系統採 72 支疊接切削樁 ( 全 套管 排樁 ) ，樁徑 150 公分 ，長度 30 公尺 之排樁密接

做為擋土結構物，擋土排樁之樁間距為 120 公分 ，因內部不加水平支撐，故使用壓梁及環梁作

為內支撐系統，開挖完成後 豎井內側設厚度 1.2 公尺 之鋼筋混凝土內牆。 鐵路南港專案汐止

山岳隧道及引道工程，西側豎井以切削樁作為擋土措施，於九十三年二月下旬已打設完成。

圖圖圖圖 13 13 13 13 豎井及排樁平面配置圖豎井及排樁平面配置圖豎井及排樁平面配置圖豎井及排樁平面配置圖

圖圖圖圖 14 14 14 14 豎井切削樁細部圖豎井切削樁細部圖豎井切削樁細部圖豎井切削樁細部圖

圖圖圖圖 15 15 15 15 切削樁切削樁切削樁切削樁、、、、壓梁及環梁詳圖壓梁及環梁詳圖壓梁及環梁詳圖壓梁及環梁詳圖

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陸陸陸陸、、、、 豎井施工豎井施工豎井施工豎井施工

本案擋土壁採用切削樁工法 (Secant Pile Wall Method) ， 本工法係於施工現場放樣構築導溝牆，

將組成壁體之切削樁編號，以單號 ( 先行樁 ) 及雙號 ( 後行樁 ) ，先做單號樁以跳孔方式，

採全套管基樁施工機械挖掘，至預定深度後，以超音波檢測，清除底部污泥，吊放鋼筋籠與特密

管，澆注水中混凝土構築地下擋土壁體之工法。本工法適用各種地質狀況包括粘土、砂土、粉土、

卵礫石層、岩層，同時適用於特殊狀況例如上部土壤層，下部為卵礫石層或岩層。切削樁直徑有

60c m 、 80c m 、 100c m 、 120c m 、 150c m 、 200c m 等多種尺寸，選定直徑宜考量市場

流通尺寸，以利施工。切削樁重疊部份，不宜過小，以免壁體產生滲水或承壓、摩擦不足問題，

影響其橫向抗彎、抗剪之設計功能。先行樁鋼筋籠宜為方型，後行樁鋼筋籠為圓型，以免施工偏

歪而切斷主鋼筋，而造成強度不足及鑽掘機卡鑽。

樁體垂直度要求 1/300~1/500 以上，以避免樁體施工因下部歪斜而形成錯開，造成開挖面底部無

法形成阻水功能，因錯開之水路而砂湧。圓型豎井以切削樁組成擋土壁體，豎井圓周長除以其單

樁與單樁中心間距大小，宜注意調整間距大小，得到整數偶數樁數量。導溝牆宜結構設計分析及

規劃，以便切削樁定位定平之安排。鋼筋籠之保護層間隔器宜詳加設計。樁體與結構物之搭接剪

力筍，採預埋鋼筋，則鋼筋號數宜小於 #6 ，並注意預埋於開挖面內側搭接。樁頂以帽梁加以連

接，以增加壁體整體之強度及避免樁產生相對位移。

切削樁施工注意事項：

1. 切削樁施工之鋼套管宜注意鋼管之垂直度，最好採用新品，以利施工垂直精度控制，避免因

施工產生歪斜。

2. 導溝牆必須事先規劃做好，以利日後先行樁、後行樁施工順序之安排。

3. 切削樁施工可採 25 ° 左右 搖擺式或 360° 全迴旋式全套管基樁鑽掘機施工，但考量效能最好

採用後者。

4. 鑽掘施工時遭遇岩層，鑽掘速度宜放慢，並用鯊魚頭夾取岩石。

5. 於土壤層施工因地下水位高或地下伏流狀況，宜保持管內適宜水位或採用穩定液，增加液壓

力，以避免湧砂或掏空。

本工程豎井施工乃是採用全套管基樁 ( 切削樁 ) 做為擋土壁，切削樁採跳島式施工，先行施作

先行樁，其外觀為圓形，鋼筋籠為方形，詳圖 14 所示，俟先行樁施工完成後，再行施作後行樁，

後行樁外觀為圓形，鋼筋籠亦為圓形。本案因施工空間受北二高聯絡道高架橋高度限制，同時切

削樁之垂直度精度要求在 1/200 之下，故特別要求承包商於施工過程中採用全新之套管及機

具，以控制切削樁之垂直精度，獲得良好之止水性，本工程由於設計及施工品質精良，獲得第五

屆公共工程品質金質獎特優工程之肯定。

切削樁施工完成後，為使整體切削樁形成一完整受力系統，故施作壓梁 ( 2.4m x 3.6m ) 於地表以

聯結相關之切削樁。於開挖過程中並配合降挖之作業施作三道環梁 (( 0.8m x 0.8m ) 系統。開挖

至豎井預定深度後，施築打底混凝土後，施築豎井底版。於底版完成後，施築厚度 1.2 公尺 之

鋼筋混凝土內牆，並打除山岳隧道及明挖覆蓋隧道之擋土壁。

有關本豎井工程施工步驟如下：

1. 交通臨時改道

2. 施築切削樁導溝

3. 施築豎井擋土壁 ( 直徑 150cm 切削樁 ) ，依公母單元施工，先行樁為方型鋼筋籠，後行樁

為圓形鋼筋籠。

4. 開挖 3m 施工 RC 梁做為覆蓋版為交通便道

5. 豎井開挖每次開挖面施做環梁

6. 澆置豎井底版

7. 澆置豎井各內牆升層

8. 打除山岳隧道 ( 馬蹄形 ) 與豎井交接處擋土壁 ( 切削樁 )

9. 施築豎井內牆

10. 打除明挖覆蓋隧道 ( 方形 ) 與豎井交接處擋土壁

11. 施築明挖覆蓋箱型隧道交接處之頂版、底版與側牆，完成界面伸縮縫。

豎井施工照片如圖 16~26 所示。

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柒柒柒柒、、、、 結論結論結論結論

通風豎井工程因連接馬蹄型之山岳隧道及矩形之明挖覆蓋隧道於界面角隅有應力集中問題，因斷

面複雜採用數值模式分析設計。經綜合比較於本工址以採用圓形豎井較方形豎井為佳。因施工空

間限制無法採用水平型鋼支撐及中間柱系統，故以全套管切削樁配合壓梁及環梁作為開挖之支撐

系統。本工程軟岩中深開挖之擋土壁採用全套管切削樁代替連續壁。

本工程由於設計及施工品質精良，所有參與之設計、監造、施工人員全心投入，獲得第五屆公共

工程品質金質獎土木類特優工程之高度肯定。

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誌誌誌誌 謝謝謝謝

本文撰寫期間承蒙業主交通部鐵路改建工程局提供相關資料大力協助，特此致謝。

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一一一一、、、、潛盾機出發時鏡面試水有沒有一定之標準潛盾機出發時鏡面試水有沒有一定之標準潛盾機出發時鏡面試水有沒有一定之標準潛盾機出發時鏡面試水有沒有一定之標準？？？？是否有規範規定在何狀況下可進行發進是否有規範規定在何狀況下可進行發進是否有規範規定在何狀況下可進行發進是否有規範規定在何狀況下可進行發進

或不可進行發進或不可進行發進或不可進行發進或不可進行發進 ? ? ? ?

答覆答覆答覆答覆：：：：

• 日本亦無規定。

• 基本上還是以灌漿時之管理情形作為研判之依據，灌漿若不確實，試水時將發生漏水現象，

試水未發生漏水現象即可出發。

• 因潛盾隧道是採責任施工，承包商比業主更不能承受失敗，所以基本上是以施工管理來決定。

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二二二二、、、、潛盾機出發或到達時鏡面試水潛盾機出發或到達時鏡面試水潛盾機出發或到達時鏡面試水潛盾機出發或到達時鏡面試水管伸出擋土壁外之長度是否愈長愈有保障管伸出擋土壁外之長度是否愈長愈有保障管伸出擋土壁外之長度是否愈長愈有保障管伸出擋土壁外之長度是否愈長愈有保障，，，，有沒有一有沒有一有沒有一有沒有一

定之標準定之標準定之標準定之標準？？？？試水孔之位置如何安排較佳試水孔之位置如何安排較佳試水孔之位置如何安排較佳試水孔之位置如何安排較佳，，，，地下水位高低是否有影響配置安排地下水位高低是否有影響配置安排地下水位高低是否有影響配置安排地下水位高低是否有影響配置安排？？？？

答覆答覆答覆答覆：：：：

• 試水管伸出愈長較可確保地盤改良體之止水範圍，但一般事故係發生於連續壁與鏡面之處

所，因此如僅伸出壁外亦可。此涉及破鏡後所需施工作業內容與施築時間，並無一定之標準答案。

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三三三三、、、、針對潛盾機棄殼於連續壁外針對潛盾機棄殼於連續壁外針對潛盾機棄殼於連續壁外針對潛盾機棄殼於連續壁外，，，，除地盤改良外除地盤改良外除地盤改良外除地盤改良外，，，，施工有無其他特別需注意事項施工有無其他特別需注意事項施工有無其他特別需注意事項施工有無其他特別需注意事項？？？？

答覆答覆答覆答覆：：：：

• 潛盾機棄殼時，需考慮潛盾機留置之盾殼與擋土壁間空隙 ( 約有 30~100cm) 之開挖方式，

應有適當之保護措施 ( 如採支撐鋼管或於開挖後立即採鋼護板或其他方式處理 ) 。

• 潛盾機設計製造時可採將盾殼推出之方式辦理，使潛盾機首拆解作業可在盾殼內安全進行，

參見照片 7-2 。

• 亦可採用棄置潛盾機切刃盤，可減少開挖面與土體直接接觸之面積及施工時間，以進一步確

保安全，參見圖 7-2 。

照片照片照片照片 7 7 7 7----2 2 2 2 潛盾機盾殼伸出提供安全棄殼作業潛盾機盾殼伸出提供安全棄殼作業潛盾機盾殼伸出提供安全棄殼作業潛盾機盾殼伸出提供安全棄殼作業

圖圖圖圖 7 7 7 7----2 2 2 2 潛盾機壁外棄殼之安全施工順序與示意例潛盾機壁外棄殼之安全施工順序與示意例潛盾機壁外棄殼之安全施工順序與示意例潛盾機壁外棄殼之安全施工順序與示意例

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四四四四、、、、 在土砂地層中在土砂地層中在土砂地層中在土砂地層中，，，，設計考量之潛盾機施工工率以設計考量之潛盾機施工工率以設計考量之潛盾機施工工率以設計考量之潛盾機施工工率以 180m/ 180m/ 180m/ 180m/ 月估計月估計月估計月估計，，，，是否合宜是否合宜是否合宜是否合宜？？？？應如何應如何應如何應如何

安排潛盾機施工順序與棄殼安排潛盾機施工順序與棄殼安排潛盾機施工順序與棄殼安排潛盾機施工順序與棄殼？？？？

答覆答覆答覆答覆：：：：

• 潛盾施工之工率採 180m/ 月估計，應檢核設計時之工率安排與估價是否符合，並根據國內施

工實績檢核是否合理。以一天兩個工班，一個月 25 工作天，每天約施作 7~8 公尺來估算，在

執行上應無太問題。

• 潛盾機應盡量不要採棄殼之方式處理，因棄殼及重複使用將可能導致機械狀況不良或致操作

手因操作適應不良而產生之事故情形。一般全新的潛盾機能施工之長度約為 2500 公尺，故建議

在全部工程完成後才予以棄殼，儘量不要在使用一半時即棄殼而再另購機殼重組使用。

• 有關潛盾機轉向之技術，國內已有部分成功之案例，只要工作安排上訂定合理工期、適當之

場地配置及編列合理之預算，對潛盾機施工而言，採將潛盾機於到達井進行轉向後再出發之方式

較將潛盾機在到達井拆解再運至原出發井組合發進方式為佳，宜盡量選擇採此等安排。

• 如實務上因不同施工標之介面或時程配合等條件，需採用棄殼方案辦理時，國內迄今亦已有

多處棄殼之案例，可參考實際執行情況辦理。

• 另考慮發進作業場地，有時亦可選取能量較大之出發工作後勤設備以同時支援兩部潛盾機併

行施築兩條隧道之方式辦理，而不採取以一部潛盾機再轉向施築之方案，規劃時應視個案條件選

擇適宜之方式。

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五五五五、、、、 國內潛盾作業平均作業進度為何國內潛盾作業平均作業進度為何國內潛盾作業平均作業進度為何國內潛盾作業平均作業進度為何 ( ( ( ( 如公尺如公尺如公尺如公尺 / / / / 日或公尺日或公尺日或公尺日或公尺 / / / / 週週週週 )? )? )? )?

答覆答覆答覆答覆：：：：

• 作業工班有採 2 班制，有採 2.5 班制，有採 3 班制，勞基法規定隧道作業每日不得超過 8

小時，現行國內多採 2 班制採加班之方式日夜施工。工作時間長短與機具養護條件亦會影響，

案例經驗應可作為初步規劃安排之參考。

• 依據榮工公司統計，平均一天約可前進 7 公尺多，若以實做天數來算，一天約 9 公尺。

• 台北捷運部分設計標，有採 180M/ 月作為進度之安排，但亦有採 120M/ 月作為進度之安排。

• 台北捷運系統中和線隧道鑽掘實際施作功率經彙整如表 7-1 。

• 高雄捷運 CO1 標，承包商清水建設採 180M/ 月作為進度之安排。

• 高雄捷運 CO3 標，統包商安排採潛盾機進場組立 60 天、潛盾機拆除 + 組立 40 天、潛盾

機旋轉 30 天、潛盾隧道初期掘進 4 環 / 天、潛盾隧道正常掘進 6 環 / 天、潛盾機設備階段

轉換 20 天、坑內仰拱 15M/ 天。隧道專業承包商奧村公司採 7M/ 天、正常掘進 150~200M/ 月

作為進度之安排。

表表表表 7 7 7 7----1 1 1 1 台北捷運系統中和線隧道鑽掘實際施作功率一覽表台北捷運系統中和線隧道鑽掘實際施作功率一覽表台北捷運系統中和線隧道鑽掘實際施作功率一覽表台北捷運系統中和線隧道鑽掘實際施作功率一覽表

隧道位置 上下行線 開始日期 完成日期 隧道長度 使用

日曆天

功率

M/ 日曆天

O18 ～ O17 DOWN 02/08/95 10/16/95 877 251 3

VS ～ O16 DOWN 02/26/96 05/30/96 1107 95 12

VS ～ O16 UP 07/13/96 10/29/96 1087 109 10

O17 ～ O16 DOWN 06/13/95 10/02/95 984 112 9

O17 ～ O16 UP 05/04/96 12/03/96 988 214 5

O19 ～ O18 DOWN 11/06/95 11/28/95 242 23 11

O19 ～ O18 UP 01/26/96 02/08/96 232 14 17

O18 ～ O17 UP 04/08/96 11/29/96 871 236 4

小 計 6388 1054 6 6 6 6

• 註：高雄捷運每一環片寬 1.2M ，台北捷運每一環片寬 1M ，較長環片有利工進。

• 亦有承包商計畫採隧道初期掘進採 100M/24 天，潛盾隧道正常掘進 8 環 / 天 ( 日夜施

工 ) ，潛盾隧道到達掘進 10M/2 環 / 天 ( 日夜施工，計約 5 日 ) ，其餘路段計畫採 240M/ 月

作為預定進度之安排，坑內仰拱 400~450M/ 月 ( 日夜班 ) 。針對泥岩，潛盾隧道正常掘進 8 環

/ 天 ( 日夜施工 ) ，石灰岩部分則為 6 環 / 天。

• 台北捷運蘆洲線 CL700A 標之施工承包商清水建設施工計畫功率安排如表 7-2 。

表表表表 7 7 7 7----2 CL700A 2 CL700A 2 CL700A 2 CL700A 標隧道施工計畫預定功率標隧道施工計畫預定功率標隧道施工計畫預定功率標隧道施工計畫預定功率 ( ( ( ( 已換算成日曆天已換算成日曆天已換算成日曆天已換算成日曆天 ) ) ) )

施工項目 工作內容 預估工率

1. 發進準備 臨時底版、門型吊車及潛盾附屬設備安裝、反力座組立、發

進鏡面試水、第一次敲除及鏡面框安裝、發進台組立。

60 天

2. 新潛盾機投入組立 新潛盾機工地組立及試運轉 28 天

3. 發進破鏡 ( 人工 ) 鏡面第二次敲除及清理 7 天

4. 初期掘進 (50m) 含 10R 臨時環片及 50R 正式環片組立 ( 共 60R ，平均

4R/ 工作天，共須 15 工作天， 17 日曆天 )

17 天

5. 設備轉換 臨時環片、發進台及反力座拆除，工作平台組立 14 天

6. 正式掘進 正式環片組立 ( 正式掘進約 8R/ 工作天，每月工作 25

天，共完成 200R/ 月，平均 7R/ 日曆天 )

7R/ 天

7. 到達準備 臨時底版清理、到達鏡面試水、第一次敲除及鏡面框安裝 31 天

8. 到達破鏡 到達鏡面破除、到達台組立、潛盾機到達 20 天

9. 迴轉作業 迴轉平台、迴轉作業、反力座組立、及附屬設備移設。 30 天

10. 潛盾機檢視 潛盾機、切刃、盾刷等檢視更換 7 天

11. 潛盾機大部拆解 破鏡到達之拆解 25 天

12. 隧道內設備拆除 鋼枕、臨時軌道、鋼管、角踏板等拆除、清理 30m/ 天

13. 隧道與站體接頭 含接頭清理、止水、結構溝組立及混凝土澆注 35 天

14. 隧道貫通測量 5 天

15. 真圓度測量 30R/ 天

16. 仰拱及步道 10m/ 天

17. 到達、發進端地盤

改良

到達、發進端地盤改良之交通改道及灌漿 90 天

• 台北捷運土城線 CD551 標，承包商熊谷組之隧道初期掘進採 75M/25 工作日，隧道主掘進

採 144M/ 月 ~167M/ 月 ( 含礫石層 ) 、 238M/ 月 ( 土層 ) 作為預定進度之安排，但實際施

作時因災變或機具故障等原因致使進度較慢。

• 影響掘進之因素有許多，除地盤條件外、隧道斷面、環片寬度、隧道曲線 ( 超挖及使用異型

環片 )……. 等均會影響掘進速度，另近年來則有自動化高速潛盾隧道機具之發展，亦可加速工

進。

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六六六六、、、、 工作井緊鄰民房工作井緊鄰民房工作井緊鄰民房工作井緊鄰民房，，，，應如何選擇潛盾隧道之施工出發應如何選擇潛盾隧道之施工出發應如何選擇潛盾隧道之施工出發應如何選擇潛盾隧道之施工出發、、、、到達工作井到達工作井到達工作井到達工作井、、、、地盤改良工法地盤改良工法地盤改良工法地盤改良工法？？？？

答覆答覆答覆答覆：：：：

• 宜由位於既有道路之車站區 ( 無鄰房 ) 作為發進井，而緊鄰民宅之豎井處為到達井，以避

免隧道施工初期之調整階段操作不適危害隧道上方建物。

• 豎井外空地窄小，離鄰房僅 4~5M ，連續壁之鏡面開口位置鋼筋改採玻璃纖維鋼筋替代，由

潛盾機直接切削通過可減少地盤改良之需求範圍。

• 如採用冰凍工法時，因離民房太近會有隆起之問題，反而有可能造成民房破壞。冰凍實施時

機與時間長短控制是採用此輔助工法之查核重點，冰凍時間太久，冰凍範圍會持續擴增，而冰凍

時土壤之體積會膨脹 ( 約 10%) ，膨脹造成之應力非常大，會造成鄰近結構物破壞 ( 包括附近

之完工隧道 ) ，故冰凍工法在用地狹窄處使用時需極注意。

• 如往到達井之隧道已先行完成，而該隧道旁之另標隧道才要採冰凍工法施工時，則須注意避

免冰凍造成土體膨脹而影響已完成隧道之安全。

七七七七、、、、當中間當中間當中間當中間 ( ( ( ( 到達到達到達到達 ) ) ) ) 豎井之地盤為良好岩層時豎井之地盤為良好岩層時豎井之地盤為良好岩層時豎井之地盤為良好岩層時，，，，以降井工法逐步向下施築豎井以降井工法逐步向下施築豎井以降井工法逐步向下施築豎井以降井工法逐步向下施築豎井，，，，於豎於豎於豎於豎

井與潛盾隧道交叉點之施工順序應如何考慮井與潛盾隧道交叉點之施工順序應如何考慮井與潛盾隧道交叉點之施工順序應如何考慮井與潛盾隧道交叉點之施工順序應如何考慮？？？？

(1) (1) (1) (1) 先完成豎井先完成豎井先完成豎井先完成豎井，，，，潛盾機到達進入豎井後再作一次潛盾隧道之出發潛盾機到達進入豎井後再作一次潛盾隧道之出發潛盾機到達進入豎井後再作一次潛盾隧道之出發潛盾機到達進入豎井後再作一次潛盾隧道之出發 ( ( ( ( 傳統方式傳統方式傳統方式傳統方式 ) ) ) )

(2) (2) (2) (2) 先施築豎井至仍有適當之覆土厚度先施築豎井至仍有適當之覆土厚度先施築豎井至仍有適當之覆土厚度先施築豎井至仍有適當之覆土厚度時停止時停止時停止時停止，，，，俟潛盾機通過俟潛盾機通過俟潛盾機通過俟潛盾機通過，，，，再繼續施築豎井再繼續施築豎井再繼續施築豎井再繼續施築豎井

答覆答覆答覆答覆：：：：

• 相關工法均屬可行， (2) 之難度較高，建議採( 1) ，參見下題。

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八八八八、、、、當中間當中間當中間當中間 ( ( ( ( 到達到達到達到達 ) ) ) ) 豎井之地盤為高地下水位之軟弱砂土層時豎井之地盤為高地下水位之軟弱砂土層時豎井之地盤為高地下水位之軟弱砂土層時豎井之地盤為高地下水位之軟弱砂土層時，，，，於擋土壁完成後於擋土壁完成後於擋土壁完成後於擋土壁完成後，，，，施施施施

工順序不同需考慮之注意事項為何工順序不同需考慮之注意事項為何工順序不同需考慮之注意事項為何工順序不同需考慮之注意事項為何 ? ? ? ?

(1) (1) (1) (1) 先完成豎井先完成豎井先完成豎井先完成豎井，，，，潛盾機潛盾機潛盾機潛盾機 1. 1. 1. 1. 到達進入豎井後到達進入豎井後到達進入豎井後到達進入豎井後 2. 2. 2. 2. 拆解再作一次潛盾機拆解再作一次潛盾機拆解再作一次潛盾機拆解再作一次潛盾機 3. 3. 3. 3. 組合及組合及組合及組合及 4. 4. 4. 4. 隧道出發隧道出發隧道出發隧道出發

( ( ( ( 傳統方式傳統方式傳統方式傳統方式 ) ) ) )

(2) (2) (2) (2) 先完成豎井先完成豎井先完成豎井先完成豎井，，，，潛盾機潛盾機潛盾機潛盾機 1. 1. 1. 1. 到達進入豎井後到達進入豎井後到達進入豎井後到達進入豎井後 2. 2. 2. 2. 拖曳牽引至另拖曳牽引至另拖曳牽引至另拖曳牽引至另一端一端一端一端 3. 3. 3. 3. 再作一次潛盾隧道出發再作一次潛盾隧道出發再作一次潛盾隧道出發再作一次潛盾隧道出發

(3) (3) (3) (3) 潛盾機潛盾機潛盾機潛盾機 1. 1. 1. 1. 穿越連續壁穿越連續壁穿越連續壁穿越連續壁、、、、 2. 2. 2. 2. 穿越未開挖區穿越未開挖區穿越未開挖區穿越未開挖區、、、、 3. 3. 3. 3. 穿越連續壁後穿越連續壁後穿越連續壁後穿越連續壁後，，，， 4. 4. 4. 4. 開挖施築豎井開挖施築豎井開挖施築豎井開挖施築豎井

(4) 1.(4) 1.(4) 1.(4) 1.潛盾機穿越潛盾機穿越潛盾機穿越潛盾機穿越、、、、 2. 2. 2. 2. 連續壁連續壁連續壁連續壁、、、、 3. 3. 3. 3. 開挖施築豎井開挖施築豎井開挖施築豎井開挖施築豎井

答覆答覆答覆答覆：：：：

• 日本京葉線為銜接東京站，曾在既有之東京站靠新橋站側，於既有之潛盾隧道路線上完成施

築東京擴建車站之施工案例經驗，參見圖 7-3 。其主要之困難點為在既有之潛盾隧道施作擋土

壁，當時係利用 SMW 工法配合地盤改良並以逆打工法之方式施築，以此而言方案( 4) 係屬可

行，而方案( 3) 則屬較方案( 4) 簡單。

• 相對地，方案(2) 則更容易些，而方案(1) 則屬一般之方式。

• 方案 (3) 於站體開挖時雖然會有隧道上浮現象，但均屬日後需拆除之部分，環片因開挖解壓

上浮亦無所謂。而隧道與車站接頭之問題與處理對策則與一般之隧道發進、到達處理方式相同。

• 選用之考量則以工期 ( 擋土壁截斷隧道將致使隧道無法持續進出物料施工 ) 、安全、經費

決定之。

圖圖圖圖 7 7 7 7----3 3 3 3 既有之潛盾隧道路線上完成施築東京擴建車站之施工案例既有之潛盾隧道路線上完成施築東京擴建車站之施工案例既有之潛盾隧道路線上完成施築東京擴建車站之施工案例既有之潛盾隧道路線上完成施築東京擴建車站之施工案例

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九九九九、、、、國內潛盾隧道之到達井有設或不設鏡面止水工之施工例國內潛盾隧道之到達井有設或不設鏡面止水工之施工例國內潛盾隧道之到達井有設或不設鏡面止水工之施工例國內潛盾隧道之到達井有設或不設鏡面止水工之施工例，，，，參見照片參見照片參見照片參見照片 7 7 7 7----3 3 3 3 、、、、 7 7 7 7----4 4 4 4 ，，，，

應如何考量所需設置鏡面止水工應如何考量所需設置鏡面止水工應如何考量所需設置鏡面止水工應如何考量所需設置鏡面止水工？？？？

答覆答覆答覆答覆：：：：

• 潛盾機至到達井時必須做好止水之地盤改良處理。

• 鏡面止水工係設置於靠工作井之擋土壁側，潛盾機到達時將向工作井側推擠，並無一定需設

置鏡面止水工之必要。

照片照片照片照片 7-3 國內到達井無鏡面止水工例國內到達井無鏡面止水工例國內到達井無鏡面止水工例國內到達井無鏡面止水工例 ( 台北捷運中和線台北捷運中和線台北捷運中和線台北捷運中和線 )

照片照片照片照片 7-4 到達井設鏡面止水工例到達井設鏡面止水工例到達井設鏡面止水工例到達井設鏡面止水工例 ( 台北捷運新店線台北捷運新店線台北捷運新店線台北捷運新店線 )

• 到達止水封圈 ( 參見照片 7-4 ) 、到達隔艙 ( 參見圖 7-4 ) ，皆是提供進一步確保安全之輔

助工法，選用主要考量風險承擔、工期、成本。

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十十十十、、、、 潛盾隧道施工中潛盾隧道施工中潛盾隧道施工中潛盾隧道施工中，，，，潛盾機操作手之重要性如何潛盾機操作手之重要性如何潛盾機操作手之重要性如何潛盾機操作手之重要性如何？？？？

答覆答覆答覆答覆：：：：

• 非常重要，且不同之潛盾機會有不同操作方式。

• 潛盾隧道是一項團隊之施工作業，所有的工作人員 ( 包括工程師、技術員、組立環片者等 )

都是很重要的，但其中潛盾機掘進是第一要項，因而操作手之角色極為重要。

• 一般而言，在潛盾工程施工團隊中， 1. 所長、 2. 潛盾組長、 3. 現場總領班及 4. 潛盾操

作手等四者肩負工程成敗主要責任。

• 實務上，因主承包商可能將潛盾工程另行分包，對主承包商而言，潛盾機之費用含在潛盾工

程內。但對潛盾分包商而言，又再次將潛盾機分包給潛盾機製造商，如何將工程施工之要求條件

於交付給潛盾機製造商之合約條件上反映，並進行適當之機具製造管控極為重要。考量經濟性，

對於週遭現場條件須事先調查清楚，潛盾機之製造須考量： 1. 現場狀況、 2. 工程內容、 3. 工

程設計及施工條件等，且在製作過程中須逐一地去檢核。如原設計未考量或在製造途中才想再修

改潛盾機將極為困難。

• 就潛盾機運轉操作而言，由潛盾機製造完成到工址第一次之初期掘進期間，是非常重要的階

段。一般而言，潛盾機之運轉測試均由原廠技師進行測試，於此階段，未來施工現場施工負責人

或操作手亦宜參加並藉此獲得良好之教育訓練，對未來所要操作之機具預作了解。

• 於隧道發進後之初期掘進階段，潛盾機方向與姿勢控制極為重要，然由於一般操作手在此第

一段隧道之初期掘進運轉時，因對機具性能尚未能完全瞭解情況，是以此階段屬較容易發生事故

之期間。

• 此外，因後勤設備在初期掘進時尚未完全組合，因此亦較難掌握掘進速度。

• 在潛盾機交貨後，到初期掘進完成前，原廠技師必需教導操作手，根據開挖出之土質變化進

行 操作調整 ，並指導操作手必要之知識。 由於每部潛盾機性能與工程個案情形 不同，且此部

份教育訓練成本涉及潛盾機之採購合約內容，潛盾機採購合約宜清楚規定原廠技師須給予充分之

指導。

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十一十一十一十一、、、、目目目目前台北前台北前台北前台北、、、、高雄捷運及其他事業單位同時推出許多潛盾隧道工作高雄捷運及其他事業單位同時推出許多潛盾隧道工作高雄捷運及其他事業單位同時推出許多潛盾隧道工作高雄捷運及其他事業單位同時推出許多潛盾隧道工作，，，，國內最近將有國內最近將有國內最近將有國內最近將有

35~40 35~40 35~40 35~40 部潛盾機會同時施工部潛盾機會同時施工部潛盾機會同時施工部潛盾機會同時施工，，，，如以每部潛盾機採日夜班施工如以每部潛盾機採日夜班施工如以每部潛盾機採日夜班施工如以每部潛盾機採日夜班施工，，，，則須則須則須則須 70~80 70~80 70~80 70~80 位潛盾機操位潛盾機操位潛盾機操位潛盾機操

作手作手作手作手。。。。由於國內現有具有經驗之潛盾隧道專業施工廠商較少由於國內現有具有經驗之潛盾隧道專業施工廠商較少由於國內現有具有經驗之潛盾隧道專業施工廠商較少由於國內現有具有經驗之潛盾隧道專業施工廠商較少，，，，為求成本之降低為求成本之降低為求成本之降低為求成本之降低，，，，亦少會亦少會亦少會亦少會

由國外操作手駕駛由國外操作手駕駛由國外操作手駕駛由國外操作手駕駛，，，，在施工時在施工時在施工時在施工時，，，，研判將可能有許多無經驗之潛盾操作手駕駛潛盾機研判將可能有許多無經驗之潛盾操作手駕駛潛盾機研判將可能有許多無經驗之潛盾操作手駕駛潛盾機研判將可能有許多無經驗之潛盾操作手駕駛潛盾機，，，，針針針針

對此點之看法如何對此點之看法如何對此點之看法如何對此點之看法如何？？？？

答覆答覆答覆答覆：：：：

• 操作手之經驗還是很重要，如果沒經驗就是有再好的機械、也是沒用的。惟在合約金額不高

之情況下，要維持品質良好是不容易的。

• 顧問公司與業主應充份溝通，以 2 年與 15 年經驗者，其薪資當然是不相同，一般會希望薪

資低，但是經驗也不宜太少。對業主來說，必須訂出條件，要求有經驗者施工。

• 充分之教育訓練應可彌補經驗不足並減少事故產生。

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十二十二十二十二、、、、台灣目前多採用土壓式潛盾機台灣目前多採用土壓式潛盾機台灣目前多採用土壓式潛盾機台灣目前多採用土壓式潛盾機，，，，如遭遇取土之螺運機尾部出水時如遭遇取土之螺運機尾部出水時如遭遇取土之螺運機尾部出水時如遭遇取土之螺運機尾部出水時，，，，建議處置措施建議處置措施建議處置措施建議處置措施

為何為何為何為何？？？？

答覆答覆答覆答覆：：：：

• 如採泥水式潛盾機較無此問題，土壓式潛盾機則常有此問題。

• 在砂層、礫石地層等透水性佳且地下水量很大之工址，採泥水式潛盾機較佳。

• 工址調查很重要，潛盾機種設計選用錯誤對工程費影響大，如施工時發生此種問題，換機具

不太可行，採藥液灌漿成本亦高。如?問題，一般採取壓氣配合局部藥液灌漿方式處理並繼續掘

進施工。不過對透水性高之地層，須先考量壓氣工法可能之耗氣量，一般壓氣施工多控制在壓力

1kg/cm 2 左右以內，壓力太大恐怕會造成漏氣量過大

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十三十三十三十三、、、、潛盾出發到達之改良工作潛盾出發到達之改良工作潛盾出發到達之改良工作潛盾出發到達之改良工作，，，，若依日本噴射灌漿協會若依日本噴射灌漿協會若依日本噴射灌漿協會若依日本噴射灌漿協會 JJGA JJGA JJGA JJGA 建議配比方式注入建議配比方式注入建議配比方式注入建議配比方式注入，，，，以以以以

台灣諸多案例而言台灣諸多案例而言台灣諸多案例而言台灣諸多案例而言，，，，局部灌注強度常高達局部灌注強度常高達局部灌注強度常高達局部灌注強度常高達 100 100 100 100----200kg/cm 2 200kg/cm 2 200kg/cm 2 200kg/cm 2 ，，，，常反造成不利潛盾隧道之施常反造成不利潛盾隧道之施常反造成不利潛盾隧道之施常反造成不利潛盾隧道之施

工工工工，，，，諸如造成盾首切刃磨損無法前進諸如造成盾首切刃磨損無法前進諸如造成盾首切刃磨損無法前進諸如造成盾首切刃磨損無法前進、、、、超挖刃超挖刃超挖刃超挖刃 (copy cutter) (copy cutter) (copy cutter) (copy cutter) 折損事故等折損事故等折損事故等折損事故等，，，，亦有認為因改亦有認為因改亦有認為因改亦有認為因改

良體勁度差異過劇良體勁度差異過劇良體勁度差異過劇良體勁度差異過劇，，，，在潛盾機鑽掘後反不利止水在潛盾機鑽掘後反不利止水在潛盾機鑽掘後反不利止水在潛盾機鑽掘後反不利止水，，，，日本方面如何處理日本方面如何處理日本方面如何處理日本方面如何處理？？？？

答覆答覆答覆答覆：：：：

• JJGA 也是一個業者團體，其技術資料手冊之配比與施工方式應只是建議值，不宜完全參照

辦理。

• 改良體強度過高與非均一性，亦可能造成潛盾機操作手在方向控制上之困難。

• 設計者在發包文件上，只需說明要求強度即可。若分析設計之要求為 20kg/cm 2 ，如施作結

果為 25kg/cm 2 是合理的，而造成 200kg/cm 2 左右之強度恐非恰當。灌漿之強度與灌漿機具之

操作與工法有關，但究竟改良體強度上限應為何則很難有正確之答案，如參考軟岩強度，或可考

慮取為 50kg/cm 2 以內，但此僅供參考，並不合適以此要求承包商。

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十四十四十四十四、、、、 潛盾機出發或到達時鏡面地盤改良區採取潛盾機出發或到達時鏡面地盤改良區採取潛盾機出發或到達時鏡面地盤改良區採取潛盾機出發或到達時鏡面地盤改良區採取 SMW+ SMW+ SMW+ SMW+ 止水灌漿之施作方式止水灌漿之施作方式止水灌漿之施作方式止水灌漿之施作方式，，，，設計設計設計設計

與施工應注意考量事項為何與施工應注意考量事項為何與施工應注意考量事項為何與施工應注意考量事項為何？？？？可否有案例可供參考可否有案例可供參考可否有案例可供參考可否有案例可供參考。。。。

答覆答覆答覆答覆：：：：

• 在日本僅有少數案例使用 SMW+ 止水灌漿進行，其風險在於 SMW 是混合之樁體，其品質

較不易確定且強度較高壓噴射灌漿低，還是以高壓噴射灌漿施作較適宜。

• 如果 SMW 經評估屬可行，則成本將較便宜。

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十五十五十五十五、、、、 由於時程安排無法配合由於時程安排無法配合由於時程安排無法配合由於時程安排無法配合，，，，隧道到達時僅能棄殼於連續壁外隧道到達時僅能棄殼於連續壁外隧道到達時僅能棄殼於連續壁外隧道到達時僅能棄殼於連續壁外，，，，如何處理較佳如何處理較佳如何處理較佳如何處理較佳？？？？

答覆答覆答覆答覆：：：：

• 將潛盾機行駛至盾殼進入連續壁內才棄殼較能確保安全。

• 如潛盾機於碰觸連續壁後即需停駛棄殼，移除潛盾機切削盤面後，盾殼棄置於連續壁尚有

30~100cm 之地盤，盾殼與連續壁間只能靠地盤改良維持開挖之穩定，因此地盤改良很重要。

• 潛盾機製造時可在機身預留灌漿孔作為補充灌漿使用。

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十六十六十六十六、、、、 採用何種方式進行地盤改良較佳採用何種方式進行地盤改良較佳採用何種方式進行地盤改良較佳採用何種方式進行地盤改良較佳？？？？

答覆答覆答覆答覆：：：：

• 地盤改良一般可分為置換或滲透兩類，國內亦已有許多經驗，要確保灌漿品質，現場施工品

質管控非常重要，包括灌漿壓力、提升速率等，再經由鑽孔取樣並進行透水試驗等確認。

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十七十七十七十七、、、、 出發出發出發出發、、、、到達或連絡通道之試水作業到達或連絡通道之試水作業到達或連絡通道之試水作業到達或連絡通道之試水作業，，，，雖經過幾次止漏灌漿但仍有漏雖經過幾次止漏灌漿但仍有漏雖經過幾次止漏灌漿但仍有漏雖經過幾次止漏灌漿但仍有漏水現象水現象水現象水現象，，，，如如如如

果尚有些微滲漏水之情形果尚有些微滲漏水之情形果尚有些微滲漏水之情形果尚有些微滲漏水之情形，，，，是否適合強行破鏡是否適合強行破鏡是否適合強行破鏡是否適合強行破鏡？？？？

答覆答覆答覆答覆：：：：

• 此無標準答案，重點在於工程之責任應由誰負責而定，在業主、顧問公司或施工廠商之立場

及補灌漿之額外費用由誰支付情形不同下，會有不同之說詞。

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十八十八十八十八、、、、 如擬採用根據土壤之透水係數如擬採用根據土壤之透水係數如擬採用根據土壤之透水係數如擬採用根據土壤之透水係數 K K K K ，，，，根據根據根據根據 Q=KiAt Q=KiAt Q=KiAt Q=KiAt 計算允許之滲流量作為允許尚計算允許之滲流量作為允許尚計算允許之滲流量作為允許尚計算允許之滲流量作為允許尚

有些微滲漏水之情形破鏡說辭與做法有些微滲漏水之情形破鏡說辭與做法有些微滲漏水之情形破鏡說辭與做法有些微滲漏水之情形破鏡說辭與做法，，，，對此之看法如何對此之看法如何對此之看法如何對此之看法如何 ( ( ( ( 透水係數透水係數透水係數透水係數 K K K K 一般係以一般係以一般係以一般係以 10 10 10 10 的的的的

倍數作為透水係數之數值倍數作為透水係數之數值倍數作為透水係數之數值倍數作為透水係數之數值，，，，根據根據根據根據 K K K K 值算出來之允許流量誤差將值算出來之允許流量誤差將值算出來之允許流量誤差將值算出來之允許流量誤差將很大很大很大很大 ) ) ) ) ？？？？

答覆答覆答覆答覆：：：：

• 除誤差大外，主要之重點不在於漏水量之大小，而在於漏水是否會帶進土砂而造成事故。然

問題在於無法了解或分析漏水會引起之水流通路大小、通路形成之時間及會帶進多少土砂量。

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十九十九十九十九、、、、台灣一般規定安全須由施工廠商負責台灣一般規定安全須由施工廠商負責台灣一般規定安全須由施工廠商負責台灣一般規定安全須由施工廠商負責，，，，然如發生事故然如發生事故然如發生事故然如發生事故，，，，民眾找的仍是業主民眾找的仍是業主民眾找的仍是業主民眾找的仍是業主，，，，如補如補如補如補

灌漿之額外費用與安全須由施工廠商負責時灌漿之額外費用與安全須由施工廠商負責時灌漿之額外費用與安全須由施工廠商負責時灌漿之額外費用與安全須由施工廠商負責時，，，，除非有時程之壓力外除非有時程之壓力外除非有時程之壓力外除非有時程之壓力外，，，，在仍有些許漏水之在仍有些許漏水之在仍有些許漏水之在仍有些許漏水之

條件下條件下條件下條件下，，，，業主通常不同意破鏡業主通常不同意破鏡業主通常不同意破鏡業主通常不同意破鏡，，，，如以施工廠商之立場如以施工廠商之立場如以施工廠商之立場如以施工廠商之立場，，，，可用何種說辭可用何種說辭可用何種說辭可用何種說辭？？？？

答覆答覆答覆答覆：：：：

• 日本一般亦是規定安全須由施工廠商負責。

• 會以「在潛盾機出發或破鏡時，如發現滲漏水時，再進行止漏灌漿」之說辭辦理。

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二十二十二十二十、、、、 如果在較早之施工階段如果在較早之施工階段如果在較早之施工階段如果在較早之施工階段，，，，如針對地盤改良透水係數成效進行檢驗時如針對地盤改良透水係數成效進行檢驗時如針對地盤改良透水係數成效進行檢驗時如針對地盤改良透水係數成效進行檢驗時，，，，可能因局可能因局可能因局可能因局

部地盤改良透水係數些微未達原設計之要求標準時部地盤改良透水係數些微未達原設計之要求標準時部地盤改良透水係數些微未達原設計之要求標準時部地盤改良透水係數些微未達原設計之要求標準時，，，，或可解釋或可解釋或可解釋或可解釋「「「「因日後在破鏡作業前將因日後在破鏡作業前將因日後在破鏡作業前將因日後在破鏡作業前將

會進行試水會進行試水會進行試水會進行試水，，，，且會進行止漏灌漿且會進行止漏灌漿且會進行止漏灌漿且會進行止漏灌漿」，」，」，」，因而在該階段因而在該階段因而在該階段因而在該階段，，，，此等安排與解釋應仍屬適宜合理之此等安排與解釋應仍屬適宜合理之此等安排與解釋應仍屬適宜合理之此等安排與解釋應仍屬適宜合理之

作法作法作法作法。。。。破鏡作業是一高風險之工作破鏡作業是一高風險之工作破鏡作業是一高風險之工作破鏡作業是一高風險之工作，，，，在台灣亦曾發生破鏡一半時發生漏水漏砂之重大災在台灣亦曾發生破鏡一半時發生漏水漏砂之重大災在台灣亦曾發生破鏡一半時發生漏水漏砂之重大災在台灣亦曾發生破鏡一半時發生漏水漏砂之重大災

損事故損事故損事故損事故，，，，如破鏡作業前之如破鏡作業前之如破鏡作業前之如破鏡作業前之試水作業已發現有滲漏水試水作業已發現有滲漏水試水作業已發現有滲漏水試水作業已發現有滲漏水，，，，加上破鏡作業之震動影響加上破鏡作業之震動影響加上破鏡作業之震動影響加上破鏡作業之震動影響，，，，那破鏡那破鏡那破鏡那破鏡

時當然一定會漏水時當然一定會漏水時當然一定會漏水時當然一定會漏水，，，，如在潛盾機出發或破鏡後會再視漏水情形而要再進行止漏灌漿如在潛盾機出發或破鏡後會再視漏水情形而要再進行止漏灌漿如在潛盾機出發或破鏡後會再視漏水情形而要再進行止漏灌漿如在潛盾機出發或破鏡後會再視漏水情形而要再進行止漏灌漿，，，，為為為為

何不在破鏡前就灌漿呢何不在破鏡前就灌漿呢何不在破鏡前就灌漿呢何不在破鏡前就灌漿呢？？？？

答覆答覆答覆答覆：：：：

• 如果這樣問，那也無法再有適宜之說辭。

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二十一二十一二十一二十一、、、、在台灣在台灣在台灣在台灣，，，，不同國家或施工廠商針對出發不同國家或施工廠商針對出發不同國家或施工廠商針對出發不同國家或施工廠商針對出發、、、、到達之地盤改良與鏡面止水工各有不到達之地盤改良與鏡面止水工各有不到達之地盤改良與鏡面止水工各有不到達之地盤改良與鏡面止水工各有不

同之見解與做法同之見解與做法同之見解與做法同之見解與做法，，，，除一般常見之止水墊圈鏡面工外除一般常見之止水墊圈鏡面工外除一般常見之止水墊圈鏡面工外除一般常見之止水墊圈鏡面工外，，，，包括部分德商或日商亦有採取額外包括部分德商或日商亦有採取額外包括部分德商或日商亦有採取額外包括部分德商或日商亦有採取額外

之加壓氣囊或灌漿預埋管等應對措施以進一步確保安全之工程案例之加壓氣囊或灌漿預埋管等應對措施以進一步確保安全之工程案例之加壓氣囊或灌漿預埋管等應對措施以進一步確保安全之工程案例之加壓氣囊或灌漿預埋管等應對措施以進一步確保安全之工程案例，，，，參見附圖參見附圖參見附圖參見附圖 7 7 7 7----5 5 5 5 至至至至

圖圖圖圖 7 7 7 7----7 7 7 7 （（（（兩者原理頗為類似兩者原理頗為類似兩者原理頗為類似兩者原理頗為類似），），），），對此見解為何對此見解為何對此見解為何對此見解為何？？？？

答覆答覆答覆答覆：：：：

• 應不一定需要此等措施，惟如採取此等措施，於緊急狀況時可防止事故影響擴大。

• 實務上，考量工期緊迫時，試水或破鏡時雖有些微之滲漏水，如有妥善之後續應變措施，萬

一在潛盾機前進發現漏水、漏砂時，仍可迅速採取必要之緊急補救措施以避免重大事故發生。研

判風險在可控制之情況下，或可考慮允許進行後續之破鏡作業。

圖圖圖圖 7 7 7 7----5 5 5 5 止水墊圈止水墊圈止水墊圈止水墊圈、、、、加壓氣囊加壓氣囊加壓氣囊加壓氣囊、、、、緊急灌漿管等三道之出發施工例緊急灌漿管等三道之出發施工例緊急灌漿管等三道之出發施工例緊急灌漿管等三道之出發施工例 ----1111

圖圖圖圖 7 7 7 7----6 6 6 6 止水墊圈止水墊圈止水墊圈止水墊圈、、、、加壓氣囊加壓氣囊加壓氣囊加壓氣囊、、、、緊急灌漿管等三道之出發施工例緊急灌漿管等三道之出發施工例緊急灌漿管等三道之出發施工例緊急灌漿管等三道之出發施工例 ----2222

圖圖圖圖 7 7 7 7----7 7 7 7 止水墊圈止水墊圈止水墊圈止水墊圈、、、、加壓氣囊加壓氣囊加壓氣囊加壓氣囊、、、、緊急灌漿管等三道之到達施工例緊急灌漿管等三道之到達施工例緊急灌漿管等三道之到達施工例緊急灌漿管等三道之到達施工例

二十二二十二二十二二十二、、、、 同步或即時背填灌漿注入系統因灌漿位置較靠近潛盾機盾尾封圈同步或即時背填灌漿注入系統因灌漿位置較靠近潛盾機盾尾封圈同步或即時背填灌漿注入系統因灌漿位置較靠近潛盾機盾尾封圈同步或即時背填灌漿注入系統因灌漿位置較靠近潛盾機盾尾封圈，，，，是否容易是否容易是否容易是否容易

造成盾尾封圈受損造成盾尾封圈受損造成盾尾封圈受損造成盾尾封圈受損，，，，導致漏水漏砂事故導致漏水漏砂事故導致漏水漏砂事故導致漏水漏砂事故，，，，應應應應特別注意盾尾油封之注入嗎特別注意盾尾油封之注入嗎特別注意盾尾油封之注入嗎特別注意盾尾油封之注入嗎？？？？

答覆答覆答覆答覆：：：：

• 潛盾機盾尾封刷是常因背填灌漿而受損，盾尾油封之注入控制很重要。

• 惟盾尾油封之主要目的為止水，盾尾油封之壓力控制應與潛盾機承受之水壓力有關。如水壓

力小，一道盾尾油封（兩道盾尾封刷）即可；但如水壓力大，則須兩道以上之盾尾油封（三道盾

尾封刷），而其外側之油封控制壓力較內側高。惟如盾尾油封道數過多，將增長潛盾機，不利潛

盾機轉彎。

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摘摘摘摘 要要要要

冰凍工法係一可靠度高及安全性佳之輔助工法，由於國內近年來公共工程建設之使用需求日增，

本文乃整理冰凍工法之適用性、調查、設計及施工之技術資料，供同仁進行工程規劃設計之參考。

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捌捌捌捌、、、、 凍土設計凍土設計凍土設計凍土設計

冰凍工法之設計分析主要包括凍土結構計算 ( 設計凍土厚度、設計凍土強度 ) 與熱計算 ( 冷凍

速度、冷凍負荷、溫度分布等 ) 二部分。其中凍土之結構計算可依照所處理之問題，採用一般

土建結構物之結構計算所採用的方式進行，計算時所採用之設計凍土強度則視土層種類依凍土平

均溫度由表 2~ 表 3 而求得。熱計算則可將土層之熱性質代入熱傳導方程式中以凍結理論求得

解答，或以凍土溫度場之有限元素法分析軟體如 TEMP/W 程式分析，凍土成長曲線，凍結負荷

及不同時段的溫度分布等。其中土壤熱性質可由試驗而求得，或由土層容積含水率由表 4 查得，

並經現場實際施做結果驗證之。土層之容積含水率可由式 1 求得：

P = n S ( 式 1)

式中， P ：土壤容積含水率 (m 3 /m 3 );n ：土壤孔隙率 ;S ：土壤飽和度。

表表表表 2 2 2 2 土壤種類土壤種類土壤種類土壤種類、、、、飽和度飽和度飽和度飽和度、、、、冷凍溫度及凍土強度之關係冷凍溫度及凍土強度之關係冷凍溫度及凍土強度之關係冷凍溫度及凍土強度之關係

冷凍溫度 (Frozen Temperature) 凍土強度

土壤種類及、

飽和度 (S)

-10 0 C -20 0 C -50~ -100 0 C

粘土 Clays 24kg /cm 2 50kg /cm 2 -

砂 Sands (S=100%) 87kg /cm 2 141kg /cm 2

砂 Sands (S=75%) 77kg /cm 2 138kg /cm 2

砂 Sands (S=50%) 52kg /cm 2 106kg /cm 2

400~ 500kg /cm 2

表表表表 3 3 3 3 不同土層之凍土強度不同土層之凍土強度不同土層之凍土強度不同土層之凍土強度

( 日本建設機械化協會， 1982)

表表表表 4 4 4 4 飽和土壤之熱性質飽和土壤之熱性質飽和土壤之熱性質飽和土壤之熱性質

( 日本建設機械化協會， 1982)

一一一一、、、、設計凍土強度設計凍土強度設計凍土強度設計凍土強度

設計凍土強度可依據土壤種類及設計凍土平均溫度查表 2 及表 3 推估，或由室內凍土試驗求

取，當冷凍管埋設於土壤中，並以冷凍液在管中循環，可逐漸凍結圍繞於冷凍管周圍的土壤。若

僅有一根冷凍管，則被凍結之土壤必為以冷凍管為中心之環狀凍結圓柱。假設此環狀圓柱之冰凍

土壤在受力時，符合下列之條件 :

( 一 ) 土壤仍符合 Coulomb 之破壞理論，即 S = ｃ + σn tan ψ ( 式 2)

式中， S ：為凍土之抗剪強度 (t/m 2 );

ｃ：為凍土之凝聚力 (t/m 2 );

σ n ：為垂直於破壞面之應力 (t/m 2 );

ψ ：為土壤之內摩擦角 degree 。

( 二 ) 凍土之凝聚力於整個環狀圓柱中均一致。

( 三 ) 凍土受力之變形符合平面應變 (Play Strain) 的原則。則此環狀圓柱形之冰凍土壤可承受之

外力為

P/c=2× N 1 /2 /(N-1)×[(b/a) (N-1) -1], 當 ψ>0 時 ( 式 3)

或

P/C=2×ln(b/a) ，當 ψ=0 時 ( 式 4)

式中， P ： 為環狀 圓柱型冰凍土壤可承受之輻射狀外力 (psi);

C ：為冰凍土之平均凝聚力 (psi);

N ：等於 tan 2 (45 0 +ψ/2);

b ：為環狀圓柱體之外徑 (inch);

a ：為環狀圓柱體之內徑 (inch) 。

當一連續併排的冷凍管安置於土壤中，並施以冷凍一段時間後，土壤即被逐漸凍結成一道凍土

牆，開挖後凍土牆將受到橫向之土壓而產生變形。一般使用冰凍工法時，上述之變形不須加以核

算，但若開挖後未能儘快給予凍土牆橫向支撐時，此種變形量仍應加以估計。在估計時需先有下

列假設 :

1. 冰牆之應力與應變關係符合 σ =A ε m ( 式 5)

式中， A: 比例常數，為土壤種類、時間及溫度的函數。 A= ω ( θ +1) k t - λ ( 式 6)

m: 為一常數，決定於土壤種類及受力情況。

m 、 ω 、 k 、 l ：為視土壤種類之參數，部分土壤種類之參數如表 5 所示。

θ ：冰點以下之溫度 ( 0 F )

t ：時間 (hr)

表表表表 5 5 5 5 土壤參數表土壤參數表土壤參數表土壤參數表

土壤參數 有機粉土質粘土 (Organic

Silty Clay) 中砂 (Medium Sand)

m 0.428 0.731

l 0.143 0.384

w 5340 9430

k 1.07 0.920

2. 凍土牆的深度甚大於凍土牆的厚度

則凍土牆向開挖面的變形 △ =a/2{P m /A ' [1-(a/b) 2m ]} 1/m ( 式 7)

A'=3 -(m+1)/ 2 A ( 式 8)

式中， P 、 m 、 a 、 b 及 A 之定義同前述。

二二二二、、、、冷凍時間及能量負荷估算冷凍時間及能量負荷估算冷凍時間及能量負荷估算冷凍時間及能量負荷估算

冷凍管周圍之凍結面進行速度與時間對數成正比，因此冷凍管之間距越大，則完成凍結時間亦需

越久；相對而言，為保持冷凍管的一定溫度，需排除之熱量稱之為負荷，其數值由開始較大而隨

經過時間變小，一般於施工開始加送多量冷凍液而隨時間逐漸減少。達到設計凍土厚度所需的時

間及冷凍能量負荷之估算，可依據土壤種類、容積含水率、冷凍液溫度、冷凍管管徑與配置形式，

採管列理論推估；或採用凍土溫度場分析，軟體如 TEMP/W 程式分析，或參考以下方式估算：

( 陳逸駿 ,2003 年 )

估算冰凍時間及能量負荷所需之參數如下：

C 1 ：將已冰凍之單位體積土壤，提高或降低華氏一度所需之熱量 (Btu/ft 3o F);

C 2 ：將未冰凍之單位體積土壤，提高或降低華氏一度所需之熱量 (Btu/ft 3o F);

K 1 ：已冰凍土壤之傳熱係數 (Btu/ft hr o F);

K 2 ：未冰凍土壤之傳熱係數 (Btu/ft hr o F);

L ：將單位體積土壤中達冰點之水凍結為冰所需之熱量 (Btu/ft 3 ) 。

L = 1.44 g d w ( 式 9)

C 1 = g d (0.17+0.005 w ) ( 式 10)

C 2 = g d (0.17+0.01 w ) ( 式 11)

其中， w 為含水量 (%) ， g d 為乾土單位重 (lb/ft 3 ) ， K 1 、 K 2 則由圖 17 查得。圖 17

中粗粒土壤 (Coarse) 及細粒土壤 (Fine) 傳熱係數之差異乃因其石英含量及礦物比例不同所造

成，砂與礫石屬粗粒土壤，粉土與黏土則為細粒土壤。

土壤在冰凍成凍土牆之過程，可分為二階段，第一階段為冷凍管周圍之圓柱形冰土之形成；第二

階段為圓柱冰土擴張相接後形成凍土牆。通常因結構物開挖形式之不同，凍土牆之形狀區分為直

牆與曲牆，又曲牆之半徑大於 10~20 倍冷凍管間距時，則可視同直牆。圖 18 為凍土牆二階段

形成之示意圖。

因土壤之非均質性及冷凍邊界條件之定義極為複雜，因此土壤之熱傳導計算時係基於熱傳導為穩

定流，及已冰凍土壤半徑 3~5 倍外之土壤溫度不變 ( 詳圖 19) 之假設。

( 一 ) 第一階段冷凍所需時間 (Stage I, time t I )

基於上述之假設，完成第一階段所需之時間 t I 為

t I = ( 式 12)

式中 ， L I = (L + C 1 v 0 +3C 2 v 0 ) ( 式 13)

L ： L 之定義見式 (9) ，

C 1 、 C 2 ：之定義見 ( 式 10) 、 ( 式 11) ；

v 0 ：為周遭溫度與冷凍溫度差，

v s ：為冷凍溫度與凍結土體表面溫度差，

R ：為凍結土體與冷凍管中心之距離，詳圖 19 所示。

( 二 ) 第二階段冷凍所需時間 (Stage II, time t II )

完成第二階段冷凍過程所需時間 t II ，分為直牆及曲牆兩種情形，說明如下：

1. 直牆

t II = ( 式 14)

式中， L II =(L+0.5C 1 v 0 +2.25C 2 v 0 ) ( 式 15)

S ：為冷凍管之間距，

Xs ：為冰凍牆之總厚度 W( 詳圖 18)

2. 曲牆

曲牆內外緣冰凍完成之時間並不相同，外緣完成之時間為 t IIe ，內緣完成之時間為 t IIi 。

t IIe =

( 式 16)

t IIi =

( 式 17)

其中， L IIe =L+C 1 v 0 +6C 2 v 0 ( 式 18)

L IIi =L+C 1 v 0 +6C 2 v 0 ( 式 19)

Rp ：為冰牆之半徑

a 、 b 及 ：詳圖 18 。

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玖玖玖玖、、、、 施工施工施工施工

一、施工流程

冰凍工法之施工順序包括準備期 ( 臨時設施及冷凍管安裝 ) 、冷凍期、凍土維持期及解凍期等

四個階段，應依序做好相關準備及管理，以確保改良成效。冷凍設備運轉期間，應進行適切之管

理及監測，直到主體工程完工後始可停止。冰凍工法之施工流程詳圖 20 所示，設備及施工狀況

詳圖 21 所示。

冰凍工法施工以冷凍管埋管為開始，係於地盤內打設 1 1 / 2 吋至 3 吋鋼管，管內裝入如液化氮

等之冷凍液以冷凍周圍之土壤。如埋設位置偏差或管線中間彎曲而間距不準時，則土壤無法在預

定時間內冷凍連結閉合，易發生意外事件，應予注意。一般在評估達成設計凍土所需的時間時，

應考量冷凍管埋設的誤差，適量增加冷凍管數量，施工時應根據冷凍管之埋設結果，在凍結管間

距最大處，埋設溫度計以測安全。冷凍管埋設完成後需先作壓力試驗，以防瓦斯洩漏。冷凍管埋

設完成後從配管至冷凍管露出部分均應包覆隔熱材料，以提高冷凍效果。

臨時設備作業完畢後，即開始凍結設備之運轉，將被冷凍液在冷凍管內循環，以造成凍土。當計

劃凍土之厚度形成後，即由已確認的地方開始進行開挖及構築主體土木工程。但為要維持凍土的

關係，所以凍結設備之運轉、鹵水 Brine 之循環與管理及地下溫度之監視等，均須等到主體工

程完成後始可停止，另主體工程完成，凍結工程之目的終了時，就停止運轉，拆除配管、隔熱等，

並待凍結設備搬出後，凍結工作才算完成。

為確保凍土的形成、避免冷凍產生之隆起及解凍產生之沉陷等，冰凍工法施工期間應妥擬施工計

畫，並妥善做好施工管理。

( 一 ) 冷凍管之間距以 0.8m 為原則，但如土壤之傳熱係數較低，含水量高、地下水流動速度

大，則冷凍管之間距需縮小。當地下水流速超過了某個限度時，將會妨礙凍土的形成，因此於施

工中，經由地下溫度的測定，認為地下水流已有所影響時，在凍結區域外的周圍進行減低地下水

流之補助灌漿，是有所必要的。

( 二 ) 冷凍管埋設完成後應進行測斜（冷凍管中心線偏斜量測），若中心偏差超過設計容許值，

應重新埋設或再增設 1 支冷凍管以免形成冰牆上之空洞。

( 三 ) 冷凍管應達不透水層以防止地下水由開挖底部湧入。

( 四 ) 地面上冷凍管應以隔熱材料保護之，而與大氣直接接觸之冰牆應加以覆蓋。

( 五 ) 可用快速冰凍方法以減少因土壤之孔隙水凍結所產生之隆起現象。

( 六 ) 利用冰凍工法執行開挖，亦需施工之良好配合，以縮短施工期間。

( 七 ) 冰凍工法會產生凍脹而可能衍生出新問題，一般冰凍工法所發生之凍脹量黏土較砂土為

大，土壤凍脹將擠壓附近之建築物地下構造物，並造成鄰近未凍結土壤超孔隙水壓的上升，故使

用該工法鄰近其他建築物應實施防護對策。其對策如下：

1. 抑制設計凍土區外的冷凍土成長，如凍土區外設置溫水管。

2. 設置凍脹量的吸收帶，如洩區孔。

3. 強制排出多餘的水。

4. 建築物本身加設保護措施。

5. 可用快速結凍以減少孔隙水凍結產生之隆起現象。

( 八 ) 解凍的地盤因體積變化將產生降低地盤強度或地盤沉陷的不良效應，設計時應評估其可

能之影響，並實施必要的防護對策。

圖圖圖圖 20 20 20 20 冰凍工法之施工流程冰凍工法之施工流程冰凍工法之施工流程冰凍工法之施工流程

監測機器設備 凍結單元 ( 冷卻鹵水的設備 )

冰凍基地 冷凍管及測溫管之鑽孔

鑽孔精度量測 測漏試驗

配管隔熱 凍土開挖狀態

圖圖圖圖 21 21 21 21 冰凍工法設備及施工狀況冰凍工法設備及施工狀況冰凍工法設備及施工狀況冰凍工法設備及施工狀況

二二二二、、、、配管及測溫配管及測溫配管及測溫配管及測溫

( 一 ) 垂直冷凍管之設置

鑽孔至設計深度設置 ψ150mm 之導管後、進行傾斜度之計測。再於其中設置垂直冷凍管及測?

管之外管。（冷凍管之設置及施工順序圖詳圖 22 ）

圖圖圖圖 22 22 22 22 冷凍管之設置及施工順序冷凍管之設置及施工順序冷凍管之設置及施工順序冷凍管之設置及施工順序

( 二 ) 垂直測溫管

為計測地中溫度所設置之?度計稱之為垂直測溫管，其構造為只有外管之單管構造。設置方式與

垂直冷凍管相同。

( 三 ) 配管及隔熱

1. 冷卻水配管工 ( 冷凍設備工 )

冷媒之冷卻用水的循環配管及與冷凍機、冷卻水塔間連結處閥頭等之類之配管工程。

2. 冷凍液配管工

冷凍液配管是將經冷凍機冷卻之冷凍液供給至各冷凍管並使其循環之。

3. 隔熱工

所謂隔熱工是指防止由冷凍對象物 ( 土 ) 以外之熱量進入、使冷凍機能更有效率地運轉。主要

區分為冷凍液配管隔熱工與壁面隔熱工。另外為防止工作井側有熱量流入之虞，工作井壁面也須

實施隔熱工。配管隔熱是使用發泡材之保?筒 ( 依配管口徑 50m m ～ 25m m 厚 ) 再纏以防水

膠布固定。

三三三三、、、、冰凍基地冰凍基地冰凍基地冰凍基地

凍結基地大致上分為冷凍裝置設備及進行運轉管理之機械室與進行?度管理及冷凍工程整體之現

場管理之管理室二部分。設備之配管如圖 23 所示，另外冷凍機設備之規格則列於表 6 。 ( 大

陸工程， 2003 年 )

圖圖圖圖 23 23 23 23 冷凍機設置配管示意圖冷凍機設置配管示意圖冷凍機設置配管示意圖冷凍機設置配管示意圖 ( ( ( ( 例例例例 ) ) ) )

表表表表 6 6 6 6 冷凍機具設備規格冷凍機具設備規格冷凍機具設備規格冷凍機具設備規格 ( ( ( ( 例例例例 ) ) ) )

規 格 150 Ｋｗ 規 格 150 Ｋｗ

(1) 冷凍機 （株）前川製作所 (3) 冷卻水泵浦 株 荏原製作所

型式 F2016SSC2 型式 125×100FS4J522

冷凍能力 ( 冷凍液 -30 ℃ ) 195300Kcal/H 水流量 1600L /min×20mH

馬達 K w 150Kw×400V K w 22W×200V

尺寸 4600L ×2400W×2400H 尺寸 1030L ×490W×300H

停機時重量 10500Kg 重量 280Kg

運轉時重量 11700Kg (4) 冷凍液循環泵浦? 株 荏原製作所

法定能力 56T 型式 100×80FS4J57.5

(2) 冷卻水塔 日本?????製造 冷凍液流量 1600L /min×20mH

型式 CTA-100NE K w 11Kw×200V

能力 100T 尺寸 1130L ×490W×330H

冷卻扇 K w 2.2Kw×200V 重量 250Kg

補給水量 28L /min (5) 冷凍液循環泵浦 株 荏原製作所

尺寸 3850W×2000L×2800H 型式 100×80FS4J57.5

停機時重量 472Kg 冷凍液流量 1600L /min×20mH

運轉時重量 1232Kg K w 15Kw×200V

尺寸 1180L ×520W×330H

重量 280Kg

四四四四、、、、計測管理計測管理計測管理計測管理

計測分為地中溫度計測與冷凍運轉管理計測。溫度計之測?端子是使用白金電阻感應器、地中溫

度計測時將其設置於測溫管內之所定深度、而計測冷凍裝置時則是將其連接至冷凍機上之各測定

點並配線至計測器。 ( 計測機器之範例如表 7 所示 )

另外測溫端子於設置前必須進行零點及絕緣之檢查，配線時也須非常注意有無接觸不良，絕緣不

良等情形後方可進行，配線後也須再次進行確認。如計測中有絕緣不良、斷線等情況發生時應立

即更換。計測設備之測定示意圖如圖 24 所示。

地中溫度計測管理是隨著從冷凍機開始運轉起進行。地中溫度計測管理是由預先決定之測溫定點

及測定深度而進行 1 天 3 次之定時測溫。將測定結果記入報表並確認時間溫度變化。另外經常

根據此報表進行凍結速度之確認，凍土面之預測等及調查有無地下水流等之影響，監測凍土成長

情形是否正常進行。冷凍裝置之運轉溫度管理為計測冷凍機吐出溫度、蒸發溫度、冷凍液出入口

溫度、冷卻水溫度，經常監視冷凍機之運轉狀態及控制冷凍液循環溫度、監視運轉狀態是否正常

運作。 如地中溫度或運轉溫度有異常現象發生時，須立即查明原因並施以必要之對策，使其回

復正常運作狀態。

表表表表 7 7 7 7 計測機器一覽表計測機器一覽表計測機器一覽表計測機器一覽表 ( ( ( ( 例例例例 ) ) ) ) ( 大陸工程 ,2003 年 )

機 器 名 稱 型 式 製造商

數位測定機 UCAM-70 共和電設

掃描機 USB-70 共和電設

數位連接器 GP-IB ????

液位計 UE11-SM2*B 共和電設

流量計 100A 日本????

溫度計 PT-100 共和電設

電腦 PC-9801FS NEC

顯示器 KD-885 NEC

印表機 PR-201G NEC

安定化電源 15A 共和電業

無斷電電源裝置 UP-350 共和電業

圖圖圖圖 24 24 24 24 計測系統示意圖計測系統示意圖計測系統示意圖計測系統示意圖 ( ( ( ( 例例例例 ) ) ) )

五五五五、、、、 冷凍運轉及維護管理冷凍運轉及維護管理冷凍運轉及維護管理冷凍運轉及維護管理

所謂冷凍運轉是指因鏡面破除等工程之故造成所需凍土之期間而言、而維持運轉則指所定之凍土

造成完成後、凍土之維持運轉期間。

冷凍機之運轉是從冷凍管、測?管之設置及設備完成時點開始、運轉開始到工程完畢期間須以 24

小時連續運轉、所以冷凍機的管理是非常重要的一項工 作。 而其主要工作事項有更換機油、更

換乾燥劑、補充冷媒、擴張閥?油壓閥等之調整、瓦斯的漏氣檢?、定時檢查等。 定時檢查為１

日 3 次定時地測定電流、各壓力表、各點之?度並調整為正常之運轉狀態。

另外再管理冷凍機運轉時也同時進行冷凍液循環之管理、定期地進行冷凍液出入口?度之測定、

檢?流量、冷凍管及配管之空氣抽取、冷凍液濃度?冷凍液漏液之監視等。

冷凍管理除了運轉管理、?度測定管理之外、尚有開挖時凍土面管理、各處之凍結狀態管理、有

無漏水及漏水量之監視、緊急對策（停電、斷水、冷凍機器之故障等）。另外須備有因應緊急事

態之組織體制。

六六六六、、、、 冷凍機之停止冷凍機之停止冷凍機之停止冷凍機之停止

冷凍機之運轉停止為主體工程結束、封口處理完畢之時。而冷凍機停止之時間須先對停止後之安

全性作充分之檢討與協議後再行決定之、確認停機之許可後再行停止。

七七七七、、、、撤除工撤除工撤除工撤除工

垂直冷凍管及測?管之撤除時須先將無收縮灌漿材注入管?、再將頭部切斷後以鐵板封蓋後焊接固

定之，再進行冷凍機設備及冷凍液配管、計測配線等之撤除工作。配管材會因冷凍液（氯化鈉水

溶液）之氧化作用而產生生鏽之情形、故將撤除後之配管材以廢五金處理之。另外閥頭類之材料

常因設置時會產生變形回收價值低，故與配管材同樣以廢五金處理之。

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壹壹壹壹、、、、摘摘摘摘 要要要要

政府為因應我國進入 WTO 後專案管理國際化之趨勢，於 1999 年公佈「機關委託技術服務廠商

評選及計費辦法」 ，以供業者及機關遵循，專案管理業者除了面臨「國際化」之衝擊外，更將

走向「專業」與「責任化」。依據「 機關委託技術服務廠商評選及計費辦法 」之規定，業主得

委託專案管理機構辦理包括：

一、規劃與可行性評估之諮詢及審查。

二、工程設計之諮詢及審查。

三、招標發包之諮詢及審查。

四、施工監督與履約管理之諮詢及審查等四項工作。

有鑒於此，為了進一步提昇專案管理技術服務競標之競爭力與 團隊整體評價 ， 建築部擬針對

工程專案管理服務，於招標發包階段，規劃建置一套採購發包管理資訊系統，以制度化與標準化

方式，提供多元化之資訊服務，輔助專案管理顧問進行招標、開標、以及決標等專案管理服務工

作，並利用資訊系統資料處理與統計分析之結果，協助業主完成廠商遴選目的，俾便提昇專業營

建管理層次與專案管理服務水準。

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貳貳貳貳、、、、 研發動機與目的研發動機與目的研發動機與目的研發動機與目的

由於近年來國內大型工程越來越為常見，專業分工已為一必然的趨勢，機關選擇適當的分包廠商

及制定完善的採購發包流程與機制，乃在工程中佔一成敗之關鍵。

而以建築工程之生命週期來看，一般可以分為規劃、設計、採購發包、施工、保固及維修等階段，

其中採購發包作業階段所需花費的時間雖然最短，但其影響工程成本卻最大。但是一般工程對於

採購發包之管控卻往往不盡完善，常會因為執行時間不足、作業繁雜及資訊不足，而造成如廠商

遴選不當、承包廠商管理不佳、預算及報價系統未即時掌控等問題。這也直接反映出工程相關單

位必須正視這些因採購發包過程之作業缺失而造成之工程問題與成本浪費，並應立即研商提出有

效的改善策略。【 1 】

因此本系統針對上述之常見問題進行探討，預期開發功能主要為協助業主辦理招標及決標發包，

包括有：

一、招標文件之準備或審查。

二、協助辦理招標作業之招標文件。

三、協助辦理廠商資格之訂定。

四、協助辦理投標廠商資格之審查。

五、協助辦理招標文件之審查及評比。

六、協助辦理契約之簽訂。

七、協助辦理相關設備之採購事宜。

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參參參參、、、、 系統建構方法系統建構方法系統建構方法系統建構方法

採購發包系統係運用結構化系統分析工具 - 資料流程圖（ Data Flow Diagram ）針對採購發包資

料及其需求內容進行分析。其後，依分析結果，結合資料庫分析工具 - 實體關聯模式（ Entity

-Relationship Model ）與正規化技術（ Normalization Theory ），定義資料關聯性以建立採購發包

管理資料整合架構，最後將模組之階層式資料庫模式（ Hierarchical Data Model ）予以串聯成整

合性系統。執行方法與步驟，可分成下列幾個階段完成：【 2 】

一、採購發包管理表報收集：收集現有表報，以確認表報之傳遞流程，並歸納所面臨之輸入／輸

出介面及整合可能之問題點。

二、問題確認：針對發掘出來之潛在問題予以確認，以作為資訊流程標準化之參考依據。

三、結構化分析：運用「資料流程圖」工具，對於所收集之工程資料內容、表報進行分析，並依

據定義之標準化流程決定資料之處理程序。

四、建立資料庫管理系統：根據步驟三所得之結果，運用「關聯實體模型」與「正規化分析」資

料庫分析工具進行關聯資料的分析，以建構資料庫管理架構。

五、資料庫模組整合：針對採購發包作業各子項功能，釐清各子項之資訊流程與連結關係。

六、整合架構建立：將步驟五之各子項加以整合運用，建構整合系統架構，進而發展一整合性採

購發包管理系統。

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肆肆肆肆、、、、 採發作業系統流程採發作業系統流程採發作業系統流程採發作業系統流程

透過專家訪談及文獻資料之蒐集彙整，本系統歸納一般建築工程之採發作業流程如圖 1 所示。

【 3 】

圖圖圖圖 1. 1. 1. 1. 採發作業流程示意圖採發作業流程示意圖採發作業流程示意圖採發作業流程示意圖

伍伍伍伍、、、、 系統模組功能規劃系統模組功能規劃系統模組功能規劃系統模組功能規劃

依據前述採發作業流程及使用者訪談併參酌作業應用表單，規劃採發系統之功能如圖 2 所示：

圖圖圖圖 2. 2. 2. 2. 採發系統功能架構採發系統功能架構採發系統功能架構採發系統功能架構

陸陸陸陸、、、、系統架構與功能簡介系統架構與功能簡介系統架構與功能簡介系統架構與功能簡介

採發資訊管理系統網頁係架構在網際網路上，利用全球資訊網跨平台及易於使用之特性，改善現

有之管理模式，藉以提高管理溝通效率。本系統採用 Web-based 及關連式資料庫為基礎，基本

架構如 圖 3 所示。【 4 】

圖圖圖圖 3. 3. 3. 3. 系統架構示意圖系統架構示意圖系統架構示意圖系統架構示意圖

依據前述採發作業流程及使用者訪談併參酌作業應用表單，規劃採發系統之功能如下：

ㄧ、管理中心控制模組：主要為統一管理系統使用者之帳號及密碼，以及根據個人不同之管理角

色分別設定使用之權限與開放系統之模組功能。 ( 詳如 圖 4 所示 )

圖圖圖圖 4. 4. 4. 4. 管理中心控制模組功能流程圖管理中心控制模組功能流程圖管理中心控制模組功能流程圖管理中心控制模組功能流程圖

二、基本資料管理模組：此模組分為廠商之基本資料管理與標案之基本資料管理，前者乃針對登

錄系統之投標廠商之基本資料進行管理與驗證，而後者則提供管理者可同時針對多個標案進行採

購發包管理、分標、查詢等功能。 ( 詳如 圖 5 所示 )

圖圖圖圖 5. 5. 5. 5. 基本資料管理模組功能流程基本資料管理模組功能流程基本資料管理模組功能流程基本資料管理模組功能流程

三、標前作業管理模組：此模組提供管理者針對不同標案於標前準備階段，分別建立其採購發包

時程表，以便日後據此追蹤與管理採發作業，另外提供操作者於此功能下擬定標案廠商之資格限

制條件，與發佈招標公告內容及附件，讓登錄且通過驗證之廠商進行查詢及下載。 ( 詳如 圖 6

所示 )

圖圖圖圖 6. 6. 6. 6. 標前作業管理模組功能流程圖標前作業管理模組功能流程圖標前作業管理模組功能流程圖標前作業管理模組功能流程圖

四、領標作業管理模組：此功能會事先依據已設定之廠商資格條件進行篩選，然後協助操作者建

立各標案之廠商參與表，以及各標廠商之領標紀錄。 ( 詳如 圖 7 所示 )

圖圖圖圖 7. 7. 7. 7. 領標作業管理模組功能流程圖領標作業管理模組功能流程圖領標作業管理模組功能流程圖領標作業管理模組功能流程圖

五、審標作業管理模組：本模組提供管理者先定義該標案之廠商資格評估項目後，對廠商進行資

格評估項目之篩選。並對招標期間之廠商疑義，開放投標廠商線上提問，並處理疑義回覆公告之

管理。再者，管理者可透過系統功能定義廠商評比項目及配分，進行廠商評比及彙整得分結果。

( 詳如 圖 8 所示 )

圖圖圖圖 8. 8. 8. 8. 審標作業管理模組功能流程圖審標作業管理模組功能流程圖審標作業管理模組功能流程圖審標作業管理模組功能流程圖

六、決標作業管理模組：系統可轉出標案之空白標單讓廠商下載填寫，之後系統再轉入投標廠商

填寫完成之預算檔案後，由系統自動針對總價及單價進行分析比對，以輔助管理者進行決策。

( 詳如 圖 9 所示 )

圖圖圖圖 9. 9. 9. 9. 決標作業管理模組功能流程圖決標作業管理模組功能流程圖決標作業管理模組功能流程圖決標作業管理模組功能流程圖

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柒柒柒柒、、、、 系統操作畫面系統操作畫面系統操作畫面系統操作畫面

ㄧ、廠商基本資料管理畫面 ( 請參閱 圖 10 )

二、標案基本資料管理畫面 ( 請參閱 圖 11 )

三、招標公告畫面 ( 請參閱 圖 12 )

四、廠商資格評估畫面 ( 請參閱 圖 13 )

五、疑義回覆公告管理畫面 ( 請參閱 圖 14 )

六、廠商評比畫面 ( 請參閱 圖 15 )

七、發包預算管理畫面 ( 請參閱 圖 16 )

八、轉出電子標單畫面 ( 請參閱 圖 17 )

九、投標廠商預算單價比對畫面 ( 請參閱 圖 18 )

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捌捌捌捌、、、、 結論結論結論結論

透過本採發資訊管理系統之資訊建置、同步共享機制，業主、 PCM 及投標廠商皆可藉由系統來

完成訊息溝通、作業安排及追蹤之目的，並以系統化的方式進行資訊傳遞、存取與彙整計算，不

但可提高資訊整理、查詢的效率，更可節省管理人員之人力，以及確保資料之正確性和一致性。

再者，由於整體系統建構於 Web-Base 技術架構上，不但可提供分散於各處的管理者將資料及相

關分析結果立即反映至網路上，解決現今工程管理限時限地的缺點。

本系統以制度化與資訊化方式，輔助 PCM 利用資訊系統資料處理與統計分析之結果，協助業主

完成廠商遴選目的，俾便提昇專業營建管理層次與專案管理服務水準。

透過本系統之實地操作應用，可確立採購發包之標準化作業流程，並作為未來其他工程推行專案

管理電腦化的重要參考應用。

圖圖圖圖 10. 10. 10. 10. 廠商基本資料管理畫面廠商基本資料管理畫面廠商基本資料管理畫面廠商基本資料管理畫面

圖圖圖圖 11. 11. 11. 11. 標案基本資料管理畫面標案基本資料管理畫面標案基本資料管理畫面標案基本資料管理畫面

圖圖圖圖 12. 12. 12. 12. 招標公告畫面招標公告畫面招標公告畫面招標公告畫面

圖圖圖圖 13. 13. 13. 13. 廠商資格評估畫面廠商資格評估畫面廠商資格評估畫面廠商資格評估畫面

圖圖圖圖 14. 14. 14. 14. 疑義回覆公告管理畫面疑義回覆公告管理畫面疑義回覆公告管理畫面疑義回覆公告管理畫面

圖圖圖圖 15. 15. 15. 15. 廠商評比畫面廠商評比畫面廠商評比畫面廠商評比畫面

圖圖圖圖 16. 16. 16. 16. 發包預算管理畫面發包預算管理畫面發包預算管理畫面發包預算管理畫面

圖圖圖圖 17. 17. 17. 17. 轉出電子標單畫面轉出電子標單畫面轉出電子標單畫面轉出電子標單畫面

圖圖圖圖 18. 18. 18. 18. 投標廠商預算單價比對畫面投標廠商預算單價比對畫面投標廠商預算單價比對畫面投標廠商預算單價比對畫面

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壹壹壹壹、、、、摘摘摘摘 要要要要

實驗室因研究標的及所需設備之不同有所差異，其種類可依實驗研究時所使用危險性質、常使用

物質、設備數量之多少、工作行為種類、特殊需求、實驗室內外對安全健康所產生之互相影響有

所區別；實驗室設置必須先與使用者及工安人員討論，而如何組成一實驗室工作?且選擇由何種

特別實驗室加入則是一個非常重要的課題，且需在設計階段內完成；以下所討論實驗室類別屬於

與生物實驗研究相關之實驗室。

去年大陸、香港、台灣所流行之嚴重急性呼吸道症候群 -SARS 病毒，從其快速傳染、致命而引

起之嚴重流行病；只有在次高的 BL3 或最高的 BL4 等級實驗室才可以作安全處理及研究，以

保證研究人員及實驗室附近環境安全，而此次 SARS 病毒不但造成社會極度恐慌及經濟蕭條，

以致整個國家及社會付出很高代價，因此生物實驗室之設計有其重要性。

對於實驗品質及安全防護要求較高之生物實驗室設計，從前國內只能仰賴先進國家之專業顧問協

助，其所需諮詢費用相當高，所得到資訊通常只是最後之設計成果，而不能充分了解其設計緣由

及細節，因此國內必須建立自主之生物實驗室設計能力並藉由不斷吸收及接觸國外新知，且和相

關使用者經常討論成長，以提昇國家生物技術之品質。

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貳貳貳貳、、、、 生物實驗室種類生物實驗室種類生物實驗室種類生物實驗室種類

生物實驗室依研究生物物品之安全等級分級，依據美國疾病管制局 Centers for Disease Control and

Prevention (CDC) 將生物實驗室安全由低至高分為 BL1 、 BL2 、 BL3 、 BL4 四個主要等級

（詳表一），建築部目標所執行專案管理之工作國家衛生研究院竹南院區工程及榮民總醫院醫學

科技大樓工程都為 BL2 等級以上生物實驗室，其中小部份為需較高安全之 BL3 等級。

表一表一表一表一、、、、生物實驗室安全分級說明生物實驗室安全分級說明生物實驗室安全分級說明生物實驗室安全分級說明

生物實驗室包括化學、毒物、輻射、生化、細胞生物、顯微鏡、病毒、免疫、生理、病理及臨床

研究實驗室等，通常一般生物研究人員應可容易接近動物實驗室及臨床醫療中心。一般生物實驗

室依空間特性裝修方式大致可分為「濕式實驗室」、「乾式實驗室」及「乾濕式結合實驗室」，

其分類說明（詳表二）。

表二表二表二表二 、、、、實驗室依空間特性裝修方式分類實驗室依空間特性裝修方式分類實驗室依空間特性裝修方式分類實驗室依空間特性裝修方式分類

種類 空間特性 實驗室名稱

濕式實驗室 工作上會使用溶劑、生物材料、實驗檯、水

槽、化學排煙櫃、生物安全櫃。

化學、毒物、輻射、生化、細胞生物、組織培養、

病理、厭氧室、發酵、有機化學、物理化學

乾式實驗室 工作上會使用電腦、電子或較大儀器。 電腦及分析區域、電子顯微鏡室、生物工程實驗

室和顯影室

乾濕式結合 許多特殊機能實驗室需要特殊分析和觀察 電子生理及生物醫學、電子顯微鏡、共焦顯微

實驗室 空間在乾式實驗室內進行，而樣品準備則通

常在相連接之濕式實驗室完成。

鏡、鐳射、核磁共振攝影、核磁共振儀、 X 光、

質量光譜測光、流式細胞測量、自動化設備

一一一一、、、、 濕式實驗室濕式實驗室濕式實驗室濕式實驗室

工作上會使用溶劑、生物材料、實驗檯、水槽、化學排煙櫃、生物安全櫃，一般濕式實驗室配備

完整管線設施，包括去離子水、逆滲透水、冷熱水、廢

棄物、通風口、二氧化碳、真空抽吸、有壓空氣、洗眼設施、安

全淋浴、天然瓦斯、電話、網路、電腦。任何濕式實驗室使用生

物樣品，必須保留一區域作為儲藏醫療病理之廢棄物，並在每一

模矩內提供充分實驗桌子下方的空間，以供醫療病理廢棄物儲存

櫃設置，實驗室如使用輻射物質則需要一儲藏區域儲藏多個輻射

廢棄物桶，包括儲藏固體及液體廢棄物，一般大部份生物醫學研

究都需要使用冰及乾冰。（參圖一）

通常工作區域及桌子區域，需要矮的實驗檯桌子下方的空間或可調整彈性桌面空間，這些區域通

常會使用大量電腦及必須追加之冷卻空調、電力、不斷電動力及通訊網路等設施。

（一）普通及分析化學實驗室

普通及分析化學實驗室（參圖二）從事研究實驗包括化學物之混合、加熱、冷卻、蒸餾、蒸發、

稀釋及反應，這些工作可在開放實驗檯上或排煙櫃操作，所需分析設備如分光光度計

（ spectrophotometer ）（參圖三）、瓦斯、液態層析計（ chromatograph ）等，分析化學實驗室

常會使用一些有害物品，包括高毒性、揮發液體、粉體、有壓可燃氣體。雖然毒性物質分析過程

可分解成無毒性合成物，但在分析操作上仍為有毒狀態，通常不建議分析化學實驗室操作極毒化

學物，如致癌、致命易爆炸等化學物及較高放射性物質等。

圖二圖二圖二圖二 化學實驗室化學實驗室化學實驗室化學實驗室 圖三圖三圖三圖三 分光光度計分光光度計分光光度計分光光度計

分析化學實驗室需要設有多個至少 1.2m 寬以上之化學排煙櫃及提供區域排風，物品儲櫃及實驗

室應可上鎖。

圖一圖一圖一圖一 濕式實驗室濕式實驗室濕式實驗室濕式實驗室

（二） 毒物實驗室

毒物實驗室是作為操作包括致癌、致命極毒化學物，雖然有些化學物毒性並未達到此標準，但根

據實驗時之使用量及操作方式也常被要求必須在此實驗室內進行，雖然操作方式類似普通及分析

化學實驗室，但在安全考量需要更加嚴格，毒物實驗室必須提供工作者更衣及淋浴設備，且實驗

室應採用不滲透、易清潔如塗環氧基樹脂漆及適當處採用不鏽鋼材質，地板則可採無縫地磚或塗

環氧基樹脂漆，且所有燈具應填縫防潮防水。

實驗室應設置洗手槽，可設於更衣淋浴空間內，並考慮腳控或紅外線自動控制，入口處貼有禁止

進入標誌，最好裝置隔離門並附設置觀景窗，而在使用及儲藏可燃溶液處之外牆建議裝置大型防

爆窗。

有些具高毒性物質需要完整封閉及抽氣工作空間，因

此必須有手套箱設備，建議進排氣裝有 HEPA 濾網設施。在從

事稱重、操作及分析高毒性化學物之儀器時，應在每一可能位置

設置定點（區域）排氣，所有設備儲藏高毒性物質如儲藏櫃、冰

箱之儲藏空間應裝置排氣設備以防止毒性集中，從排煙櫃、手套

箱（參圖四）、定點排氣之排氣需經第一道 HEPA 濾網過濾，

及第二道裝活性炭吸收有毒蒸汽，毒物實驗室應設置於實驗室區

之氣流末端處，而氣流方向應有感應器監測及聲音或視覺警報

器，對異常狀況將會發出警告。

（三）輻射實驗室

為處理物質會放出離子輻射，藉由伽馬、中子、 X 光能量所放出電磁波之直接輻射，或消化吸

收會放出離子輻射微粒物質如 α 、 β 射線，通常有標示輻射同位素之化學物可能為固體、液

體或氣體狀態，雖然輻射實驗室可操作一般化學實驗，但原則上不鼓勵在此實驗。

輻射實驗室（參圖五、六）操作與一般化學

分析實驗室類似，但當使用輻射物質及產生

輻射設備，必須提供額外安全操作，通常輻

射實驗室操作不包括動物研究及生物樣品，

也不包括產生非離子輻射如鐳射及紫外線輻

射。

離子輻射實驗室應有特別進出管制，有些輻

射實驗室會設置工作者更衣淋浴設備，而能

量釋放設備應遠離入口及主要走道，如操作

圖四圖四圖四圖四 手套箱手套箱手套箱手套箱

圖五圖五圖五圖五

輻射實驗室入口輻射實驗室入口輻射實驗室入口輻射實驗室入口 圖六圖六圖六圖六 輻射實驗室輻射實驗室輻射實驗室輻射實驗室

時只需要使用手套及實驗衣，則可免設淋浴設備，實驗室應採用不滲透、易清潔如塗環氧基樹脂

漆及不鏽鋼材質，地板可採無縫地磚及塗環氧基樹脂漆，且所有燈具應填縫防潮防水。

實驗室應有洗手槽，可設於更衣淋浴空間，可考慮腳控或紅外線自動控制，入口處應貼有禁止進

入標誌，最好裝置隔離門並附有觀景窗。

建議使用定風量排煙櫃，因為基本上系統操作需要不斷的空氣清淨，輻射實驗室使用易揮發及粉

末狀輻射物質，需要完整封閉及抽氣工作空間，因此必須有手套箱設備，箱內保持負壓，應在每

一可能位置設置定點（區域）排氣，

（四）生化實驗室

生化實驗是研究發生在活的生物體內之化

學、分子

、物理變化，生化實驗室使用大型裝備包括

多個冰箱和冷凍櫃（ -20 ℃ ， -70 ℃ 及 -135

℃ ）、桌子下冰箱及大量桌上及地面型離心

機可能需要單向 208V 30A 設備，每一水槽需

有提供逆滲透水及出口處需有淨水設置。桌

面空間必須供許多小型設備包括需用溶液

槽、質譜儀、天平及真空幫浦，需要可燃及

非可燃化學品儲藏空間、 4 ℃ 冷房、化學排煙櫃（參圖七、八）、生物安全櫃及滅菌鍋等設備。

（五）分子生物實驗室

分子生物實驗是研究分子層次在物理及化學之結構及生

物系統發展，同生化實驗室需要儲藏酵素之冷凍庫及可移動之機

械手臂設備，需要大量之實驗檯面空間以供所必須之離心機、溶

液槽、定序儀（ sequencers ）、蛋白質合成儀（ protein

synthesizers ）、聚合媒連鎖反應方法（ PCR ）（參圖九）、吸

注器（ pipette ）、自動分析設備。週圍房間設置方便利用所需

要之微生物的培養箱（ incubators ）、振盪器（ shakers ）、自

動沖片暗房、顯微鏡、顯微鏡桌及桌子下方的空間。不同型式之

放射物及濃縮物會在分子生物實驗室使用，因此實驗室?之共用輻射實驗室可能需要。

（六） 細胞生物實驗室

細胞生物是研究個別活細胞之結構、機能、發展和與其它活細胞關係，細胞生物實驗室需要在實

驗檯空間增加組織培養室，為生化實驗室所需要，細胞生物實驗室應接近相關之生物安全櫃、提

圖七圖七圖七圖七 崁入式排煙櫃崁入式排煙櫃崁入式排煙櫃崁入式排煙櫃 圖八圖八圖八圖八 排煙櫃排煙櫃排煙櫃排煙櫃

圖九圖九圖九圖九 PCR PCR PCR PCR 工作站工作站工作站工作站

供高低濃度 CO2 培養箱、滅菌鍋、冷房及液化氮氣瓶，細胞生物實驗室可結合組織培養室、分

子實驗室、電子生理實驗室。

(七）組織培養實驗室

組織培養實驗室之主要使用是支援分子生物及細胞生物研究，組織培養實驗室通常是共用空間，

室內包括有多個生物安全櫃（參圖十）及由中央供應 CO2 之培養箱（預留 CO2 鋼瓶空間）（參

圖十一）、水槽、儲藏塑膠器皿之深櫃子、冰箱、桌上型離心機、顯微鏡檯等設備，靠近水槽應

提供小量足夠工作桌供準備研究樣品，容易進出使用之冰庫及冷房儲藏室、大型離心機、滅菌鍋

及液化氮冷凍庫。

圖十圖十圖十圖十

組織培養實驗室組織培養實驗室組織培養實驗室組織培養實驗室 -------- 生物安全櫃生物安全櫃生物安全櫃生物安全櫃 圖十一圖十一圖十一圖十一 CO2 CO2 CO2 CO2 培養箱培養箱培養箱培養箱

（八）病理實驗室

病理學包括組織學（ histology ）、血液學（ hematology ）、化學、血清學（ serology ）、病

毒學（ virology ）及免疫學（ immunology ）等領域，通常會與細胞生物實驗室、分子生物實驗

室相連接，使用機能與動物實驗室及臨床研究設施有關，病理實驗室會有很多型式之分析儀器，

為生化實驗室所需要。

病理實驗室區可能由臨床實驗室再加上支援區域組成，可能包括驗屍間、器官儲藏，樣品及幻燈

片準備及儲藏室，攝影實驗室及供病理學家及醫生做檢查病理樣

品之小型會議室，一般支援區域會位於醫院診所內或醫療檢驗所內，研究實驗室可設於同地點或

其他機構。病理實驗室會使用包含疾病及受傷之組織，再加上含有感染或會傳染物質之活的有機

物，實驗操作上會包括組織切片、分解、化學混合、染色、微生物培養、顯微鏡檢查；一般病理

檢驗流程：簽收→切片取樣→組織脫水處理→包埋 \ 切片→染色→特殊染色，通常樣品準備實

驗室設備會包括低溫恆溫箱、化學排煙櫃、生物安全櫃、消毒鍋、肉塊分解檯、切片機、組織切

片工作站、幻燈片準備工作站、自動組織準備儀器及包埋設備。（參圖十二 ~ 十六）

圖十二圖十二圖十二圖十二 病理實驗室病理實驗室病理實驗室病理實驗室（（（（切片取樣切片取樣切片取樣切片取樣）））） 圖十三圖十三圖十三圖十三 包埋儀器包埋儀器包埋儀器包埋儀器 圖十四圖十四圖十四圖十四 冷凍切片機冷凍切片機冷凍切片機冷凍切片機

圖十五圖十五圖十五圖十五 切片機切片機切片機切片機 圖十六圖十六圖十六圖十六 病理樣本病理樣本病理樣本病理樣本

病理實驗室所有空間表面應不可穿透、無漏洞及易清洗，因組織樣品常包埋在石蠟內，而切片產

生石蠟碎片會造成地板非常滑，所以地板必須選用無縫隙止滑材料，而天花板不可選用吸音材

料，以防吸收高量劑甲醛（ formaldehyde ）暴露所產生之氣體。

（九） 厭氧實驗室

厭氧實驗室是模仿無氧環境之氣密微生物細胞培養實驗室，過去為鋼鐵鑄造並連接監督控制室；

厭氧實驗室內通常設置一冷房，目前厭氧室已很少再使用，另一種較經濟選擇是使用由外部控制

之手套箱，提供所必須之氮和氧，以製造出內部合適之厭氧環境，而真空幫浦及氮氣循環風箱所

產生噪音必須加以控制。

（十）發酵室

發酵室是用來作微生物培養生產，可能會產生氣味、振動、溢流等問題，因此位置應選擇考慮避

免上述問題之發生，培養室空間必須提供電腦設備及離心機空間，培養準備實驗室是一種典型生

化實驗室，通常會連接冷房及暖房。

（十一）有機化學實驗室

有機化學是研究碳化合物，所有生物體都是碳化合物，可燃物質、溶液可能在有機化學實驗室使

用，理想上每一研究者可使用個人的化學排煙櫃，水槽上方加抽氣裝置及抗酸排水管，並可容易

接近瓦斯鋼瓶儲藏區，必須設置可燃、非可燃及危險化學藥品儲藏區，有機化學實驗室使用物品

應能抗腐，桌面、水槽、排水、廢棄物、管子應能防酸及溶液。

（十二） 物理化學實驗室

物理化學實驗室是研究物理性質及化學系統行為，物理化學實驗室及有機化學實驗室使用方式非

常相似，典型的物理化學實驗室擁有需要非常大電力之設備，電力需要 110V 、 208V 直到

408V ，需增加樓板承載力及天花板高度以供特別設備需求。通常需要設備應擺放在空間可從四

面容易進出，樓層空間由許多機械佔據、也需要直接提供低溫氣體及電力，提供冷熱水、去離子

水、污排水、真空、有壓氣體、氮氣、瓦斯及電力，並有可能打算裝置分佈之冷水系統、液態氮

及高壓力氣體。

（十三） BL3 生物實驗室

生物實驗室依研究生物物品之安全等級分級由低至高分為 BL1 、 BL2 、 BL3 、 BL4 四個主

要等級，在上述各種生物實驗室都屬於為 BL1 、 BL2 等級，而 BL4 生物實驗室則又太稀少且

昂貴，全世界約只有不到三十間，更屬於國家機密資料不可得；因此對 BL3 等級生物實驗室作

特別探討，通常 BL3 生物安全實驗室會處理感染性介質或病毒或大量 BL1 、 BL2 等級或處理

過程會產生噴霧狀氣體之樣本。

生物安全櫃是生物實驗室內獨特之設備，當處理感染性介質或病毒工作時提供人員、物品、環境

之保護，通常會使用 Class II 等級生物安全櫃；實驗室設置，通常 BL1 、 BL2 等級生物實驗

室為一單獨房間，介於不同實驗室之間，但 BL3 生物實驗室則像一房間組，氣流方向從建築物

入口及中央走廊至由外至內不逆流，內部設備包括洗手槽、消毒鍋、實驗衣更衣間、生物安全櫃；

BL3 生物實驗室之樓板及牆需要採用不可穿透表面及結構接合處必須密封及防蟲、容易清洗及

消毒、抗化學反應材料；裝置適當自動關閉或上鎖之安全門；洗手槽設置腳控裝置、紅外線自動

水龍頭及供消毒所用之消毒鍋；實驗室溫度、濕度及換氣次數都需符合要求，排氣必需經過裝置

HEPA 濾網及備份空調設備，並供應緊急用電系統，以確保停電或設備故障氣體不致逆流影響安

全，實驗室入口貼示警告標示及工作使用燈。（參圖十七）

圖十七圖十七圖十七圖十七 NIH NIH NIH NIH 提供提供提供提供 BL3 BL3 BL3 BL3 生物實驗室平面示意圖生物實驗室平面示意圖生物實驗室平面示意圖生物實驗室平面示意圖

二二二二、、、、 乾式實驗室乾式實驗室乾式實驗室乾式實驗室

乾式實驗室工作上包括使用電腦、電子及大型設備，這些實驗

室典型上為需要嚴格溫濕度要求及使用複雜精密電子設備之分析實驗室、穩

定結構及振動控制、保護空間、清潔能力、已過濾之冷水；樓板承載力及天

花板高度依據使用設備要求及安排例行設備維護、修理、校正之進出，乾式

實驗室可分為電腦及分析區域、電子顯微鏡室、生物工程實驗室和顯影室。

（參圖十八）

三三三三、、、、 乾濕式結合實驗室乾濕式結合實驗室乾濕式結合實驗室乾濕式結合實驗室

在美國 NIH 大部份實驗室通常為乾濕式結合，許多特殊機能實驗室需要特殊分析和觀察空間在

乾式實驗室內進行，而樣品準備則通常在相連接之濕式實驗室完成。

儀器是實驗室組成之重要要件，儀器之大小和型式比研究員所占用實驗檯影響更大，通常會影響

實驗室大小，特殊設備可能增加樓板承載能力和天花板高度，使用設備項目之評估應於規劃階段

完成，以保證特殊機能實驗室集中不會產生不良衝擊，殊機能實驗室通常包括共焦顯微鏡，電子

顯微鏡、電子旋轉共振分光器、培養裝置、細胞計量器、細胞分類器、鐳射、質子光譜計量器、

核磁共振顯影及 X 光結晶設備等。

通常電子設備校正，需要精確設備、特定溫度、嚴格振動控制或區域減振，及可利用之「淨」電

源，對大部份特殊機能實驗室，振動之控制是非常嚴格，這些對振動敏感之實驗室，在整個設施

設計上應儘可能集中設置，而非常重要的是，實驗室設計應提供設備維護或校正容易進出。

（一）電子生理│生物醫學實驗室

電子生理是有關於經電子脈衝之組織和細胞研究，電子生理實驗室可被視為乾式實驗室或濕式實

驗室，這些實驗室操作必須穩定不振動及不影響極度敏感之實驗，可能需要有較重的振動穩定

桌，設置高等級之結構穩定是絕對需要的。

實驗室之亮度控制是必要的，如暗房或不透光室等工作空間，而顯影室可與電子生理區域相結

合，且顯影室可能有特別需要，如天花板下之吊掛架子，房間可能需要被漆為黑色，顯影室可能

有光學之桌子，因此需要寬的不透光門以方便讓桌子搬入，這些實驗室需要特別的通風，以分散

氣流減少單位流量。

基本上大量電子儀器櫃只需要少量實驗檯空間，雖然解剖室及手術室需要緊鄰電子儀器架區域，

手術室需要下抽式氣流桌子、排煙櫃及實驗檯上配上有壓氣體、真空吸氣、及配有 RO 水之水

槽、高壓氣體及氮氣。電力需要獨立傳送和特別的地線，設備包括氮氣、其他氣體及高壓氣體，

電子生理實驗室會使用顯微鏡、抽氣桌子、電子記錄、示波器、微調器、記錄吸量管、旋轉式切

片機、天平、照相機、 3D 掃描機、高能量鐳射等設備。

圖十八十八十八十八

乾式實驗室乾式實驗室乾式實驗室乾式實驗室（（（（電子電子電子電子

顯微鏡實驗室顯微鏡實驗室顯微鏡實驗室顯微鏡實驗室））））

（二）電子顯微鏡實驗室

電子顯微鏡實驗室是有關評估組織及培養次細胞分子階層之研究，如分子結構、病毒及組成之顯

像，實驗室基本上以顯微鏡為中心之密閉室，因設備需要較高天花板高度，提供相鄰空間以供冷

卻設備、壓縮機、幫浦等，而其他會產生噪音、污染之附屬設施如真空乾燥機需放置於規定之孤

立空間。也需要準備易碎敏感樣品切片如冰凍樣品之相鄰空間，額外樣品準備區域，基本上生化

實驗室有排煙櫃，以支援化學方面之固定、染色、植入等樣品準備，在大部份案例電子顯微鏡實

驗室結合典型生化、生理、分子生物實驗室，應可容易接近暗房及電腦繪圖室。（參圖十九、二

十）

圖十九電子顯微鏡實驗室圖十九電子顯微鏡實驗室圖十九電子顯微鏡實驗室圖十九電子顯微鏡實驗室 圖二十圖二十圖二十圖二十 附屬鋼瓶室附屬鋼瓶室附屬鋼瓶室附屬鋼瓶室

電子顯微鏡實驗室需隔絕於電磁場如電梯及遠離振動，供應電子顯微鏡低電阻乾淨之電力，需要

高電壓、多向電力設備、電腦區域網路支援電子顯微鏡實驗室，通常設有冷卻水供應及循環，電

子顯微鏡實驗室必須不透光（ light tight ），以防室內光線隨意變化，提供重而集中之樓板載重，

溫濕度必須加以控制，電子顯微鏡之四周氣流對操作成果影響極大，最好有層流（ laminar

airflow ）裝置，氣流不要直接吹向柱子，提供電子顯微鏡實驗室內或外側之氣體鋼瓶及液態氮

儲藏空間。

（三）立體顯微鏡實驗室（ Confocal Microscope ）

立體顯微鏡是利用鐳射及光學方法，使用針孔以移除不對焦之螢光，這種

顯影效果產生超過正常之陰影深度，使樣品重建三度空間之影像；為產生

好的結果，房間裝置立體顯微鏡必須有足夠放電腦空間，以分析顯微鏡所

得到的螢光資訊及錄放影機儲藏立體影像，實驗室必須提供樣品圖形印刷

空間。（參圖二十一）

立體顯微鏡可放置於避免振動之自立的（ freestanding ）層流桌（ air

table ），立體顯微鏡實驗室需要通風以避免立體顯微鏡鐳射及水銀燈所

產生之臭氧。

（四）鐳射實驗室

鐳射實驗室使用集中光以研究及評估較大範圍之生物研究，如細胞及組成對光的反應，鐳射實驗

圖二十一圖二十一圖二十一圖二十一 立體顯微立體顯微立體顯微立體顯微

鏡鏡鏡鏡

室包括儀器室、辦公室、設備室及樣品準備區域，而樣品準備區域如為有機化學實驗室必須有排

煙櫃裝置，且鐳射實驗室必須遠離振動、不透光、提供樓板集中荷載、實驗室內或外側氣體鋼瓶

及液態氮儲藏空間及可能必須高電壓電力設備，鐳射實驗室需要通風以避免鐳射及水銀燈所產生

之臭氧。

（五）電磁儀器實驗室

電磁設備如核磁共振必須利用高電磁力對於活的樣品產生影像，設計者與使用者必須與製造商在

安裝工作之關係應非常緊密，以決定空間上設備安裝細節，這些設備在使用時會產生磁場必須對

其他設備及使用者設置保護體。磁場內必須提供非鐵製隔間及考量特別排風，電磁儀器必須遠離

電磁場如電梯，可能需要特別聲學設計形狀，以減少聲音及振動藉由結構傳遞至相鄰區域。

大型設備可能需要設置機坑，設備四周之水平、垂直進出及高度、寬度淨寬依設備需要及運送都

需要仔細規劃，由於這些設備之重量及大小，可能需要起重機經由特別設計安置，提供寬的進出

門或必要軌道讓設備滑行至定位，特別冷卻需求則依設備規格決定。（參圖二十二 ~ 二十三）

圖二十二圖二十二圖二十二圖二十二 核磁共振室核磁共振室核磁共振室核磁共振室 圖二十三圖二十三圖二十三圖二十三 NMR NMR NMR NMR 設備設備設備設備

電磁實驗區內空間可能包括冷房、電腦工作區域、氣體鋼瓶儲藏及樣品準備室，區內可能需要有

辦公空間設置。

（六） X 光結晶實驗室

X 光結晶實驗室是被用來研究三度空間之分子性質和組成，以及蛋白質、核酸在原子階層之構

造，實驗室需要光、溫度及溼度控制，實驗室區可能需要包括一間有排煙櫃作為蛋白質純化及結

晶之基礎化學實驗室、暗房、電腦繪圖室、辦公室、儲藏空間及電腦操作空間，可能需要作振動

隔離及必須有冷水循環之特殊設備和提供低電阻之「淨」電。

（七）質子光譜儀實驗室

光譜儀是用來測量原子吸收光或釋放光能力，質子光譜儀實驗室像樣品準備實驗室（化學實驗室

或儀器實驗室）必須設置著分光儀、電腦、網路等。

可能需要有振動隔離及淨電地線之裝置，磁場偏離會影響設備之操作成果，實驗室的真空幫浦會

產生較高噪音，因此儘可能提供減低或隔絕噪音之裝置及氣體鋼瓶存放空間，而設備區域排風可

能需要。

（八）流式細胞儀實驗室

流式細胞分析儀是在壓力下鐳射光束前經由小孔推動細胞（一個接一

個），鐳射可被設計放出特別波長之光線，用於激發細胞內之螢光的分子，

產生螢光可用光學倍增管測量並轉換成電的脈衝存入電腦作為分析資

料。（參圖二十四）

流式細胞儀及流式細胞分選儀是自立的（ freestanding ）儀器，可放置於

設備室與電腦、顯微鏡、排煙櫃、恆溫水槽、冰箱在一起，鐳射及電腦會

產生熱，適當之冷卻空調是基本需要的。

（九）機械設備室

機械設備佔實驗室設備大部份比率，使用機械設備

主要目的，以減少人為的犯錯及從事單調重覆工作，因為機械可在短時間

內進行上百次重覆極微小操作和樣品傳遞，有些機械設備如 PCR 聚合酵

素連鎖反應儀，可放置於實驗檯上，很多實驗室同時間使用大量聚合酵素

連鎖反應儀（參圖二十五）或其他相關小型設備，總電容量應加大，以允

許更大彈性及未來使用增加，電源插座位置則應仔細考慮。

大部份機械設備可適用於標準深度之實驗檯，有些機械設備可能需要較標

準寬度深之實驗檯或自立的（ freestanding ）空間，從各方向容易使用及

提供上下方之電源連接線。通常機械設備室保持溫度 20 ℃ 及濕度 50 ％，而機械設備需要較

好的濕度控制，但通常會與產生大量熱之冰箱或冷凍櫃共置一室，因此在規劃時應加以考量，機

械設備室需要有彈性設置 RO 水供應及廢水水管之裝置，視需要裝置高壓力氣體及真空設施。

大部份機械設備是電腦控制，有些設備有內建完整 CPU 控制，沒有其他支援系統，實驗室設計

應提供機械設備旁邊空間供其他支援系統，而不需要佔用其他儲藏或實驗檯空間。

定序儀通常為實驗檯之大小需要額外通風以處理 DNA 或蛋白質分析，大部份實驗室與周圍空

間為負壓設計，但 DNA 分析及聚合酵素連鎖反應實驗室與周圍空間為正壓設計，在 DNA 分

析過程分析儀會產生有毒廢棄物，其丟棄方式如同化學廢棄物。雖大部份液體操作機械設備不會

產生有毒廢棄物，但有些機械設備操作時非常吵，可能需要有隔音設備專用房間。

圖二十四圖二十四圖二十四圖二十四

流式細胞分析儀流式細胞分析儀流式細胞分析儀流式細胞分析儀

圖二十五圖二十五圖二十五圖二十五

聚合酵素連鎖反應儀聚合酵素連鎖反應儀聚合酵素連鎖反應儀聚合酵素連鎖反應儀

四四四四、、、、 實實實實驗室支援驗室支援驗室支援驗室支援

實驗室支援空間規劃應與實驗室有相同模矩，提供實驗室研究能有效操作，這些空間由多個實驗

室共用，這些空間包括滅菌室、冷暖房、電腦室、暗房、沖片室、設備室、洗瓶室、輻射物工作

區域、製冰室及儲藏室，共用實驗支援空間及設備，應提供行動不便者方便使用。

（一）消毒鍋

消毒鍋是一種工業器具，利用壓力蒸氣用以消毒實驗室之設備、玻璃器皿、硬質材料及感染廢棄

物，如改用環氧乙烷（ ethylene ）消毒，通風必須依據美國環保署規定及遵照製造商手冊安裝。

消毒鍋區域必須有上方排氣、地板排水、電力、冷熱水、蒸氣及冷凝水回流、加熱、通風、空調、

污排水及污排氣。消毒鍋有不同尺寸及型號及提供物品消毒之窗口，消毒鍋尺寸及型式之選用決

定取決於特定機能及預期使用次數，消毒鍋位置應接近廢棄物儲藏空間，玻璃器皿之消毒鍋應結

合瓶架及鄰近玻璃器皿儲藏空間，裝置消毒鍋之室內裝修應防潮，房間門必須配合較大的設備尺

寸。（參圖二十六、二十七）

圖二十六圖二十六圖二十六圖二十六 消毒鍋消毒鍋消毒鍋消毒鍋 圖二十七圖二十七圖二十七圖二十七 消毒鍋消毒鍋消毒鍋消毒鍋

（二）洗瓶

實驗室洗瓶區域應提供無論是工業尺寸設備或實驗桌下之洗瓶設備空間，洗瓶室區可集中設置，

以服務整棟建築物或整層實驗室，現今許多實驗室使用拋棄式器皿，因此大型洗瓶設備需要比較

少，許多實驗室轉為購買洗瓶量較小之桌下型洗瓶設備，而無需支援人員操作，但在設置上必須

提供清潔劑存放空間。

因為所需要之設備相似，所以洗瓶區可能結合滅菌功能，因此放置乾淨及骯髒之瓶架區需要有烘

乾設備及推車，而檯面及桌腳應為不鏽鋼，通常需要設置大型水槽及上方抽氣。（參圖二十八、

二十九）

圖二十八圖二十八圖二十八圖二十八 洗瓶室洗瓶室洗瓶室洗瓶室 圖二十九圖二十九圖二十九圖二十九 儲藏櫃儲藏櫃儲藏櫃儲藏櫃

集中式洗瓶室之所有區域必須採用完全封密、填縫及固定天花板、環氧基樹脂（ epoxy ）地板

及抗潮防蟲可清洗之牆面，並於石材及金屬牆上塗環氧基樹脂（ epoxy ），提供足夠空間以放

置乾淨及骯髒玻璃器皿，所需設備包括空調冷卻、電力、冷水、逆滲透 (RO) 水、污排水、排氣、

真空、通訊設備及警報系統。

（三）環境控制室（冷暖房）

環境控制室被使用在需要溫度控制及對濕度敏感之長時間實驗，且經常需要設備

建立後不再輕易移動。

冷房是一環境控制之預鑄單元，通常在 4 ℃ 下操作，暖房也是一環境控制之預

鑄單元，通常會被用在作培養細胞成長，並控制在 37 ℃ 下恆溫恆濕；通常環境

控制室能夠調整不同溫度區域，可作為冷房或暖房使用。（參圖三十）

環境控制室內應有不鏽鋼桌、網架及不鏽鋼水槽，公用設備包括電力、真空、機

械通風、過濾水、火警閃爍燈，及可能需要之天然氣，將在規劃時作決定，有壓

氣體、瓦斯及真空等設施在規劃時應需確認，而環境控制室應可以上鎖，機械構

件也應可從房間外方接近及修護，高低溫度顯示器及警報系統應可連接中央設備警報系統，以提

供緊急排氣能力。

（四）電腦主機區

這區域提供電腦主機或處理器，可能必須設置高架地板及必須之空調、電力、特別電力、緊急電

源、不斷電電源、通訊網路及補充冷卻之空調。

（五）暗房

暗房可提供沖片、印製照片、放大，可設於實驗室大樓內或附屬

建築物，這區域會有工作箱、工作桌、檯櫃及水槽，所有門、牆、

天花板及穿洞都必須不透光，暗房應有使 ( 底片 ) 曝光之紅外

線光使用。公用設備包括空調、電力、冷熱水、冰水、污排水及

排氣、瓦斯、真空、定點排氣、通訊、逆滲透 (RO) 水，而需求

如有壓氣體、瓦斯、及真空應於規劃階段完成評估，暗房內應提

供自動影片處理器，暗房外面需設置暗房使用指示燈，暗房入口

及內部配置必須提供行動不方便者進出，如有多個暗房至少有一

間將規劃給行動不方便者使用。（參圖三十一）

圖三十圖三十圖三十圖三十

環境控制室環境控制室環境控制室環境控制室（（（（冷冷冷冷

房或暖房房或暖房房或暖房房或暖房））））

圖三十一圖三十一圖三十一圖三十一 暗房暗房暗房暗房

（六） 自立的（ freestanding ）設備區域

自立的（ freestanding ）設備區域通常為共用設備區，可能會產生高熱及高噪音，如 -70 ℃ 大

型冷凍櫃或冰箱、高速離心機、細胞分選儀，所需公用設備包括冷卻空調、電力、冷水、污排水

及排氣、真空、通訊設備及警報系統。（參圖三十二 ~ 三十四）

圖三十二圖三十二圖三十二圖三十二 冰箱冰箱冰箱冰箱 圖三十三圖三十三圖三十三圖三十三 高速離心機高速離心機高速離心機高速離心機 圖三十四圖三十四圖三十四圖三十四 細胞分選儀細胞分選儀細胞分選儀細胞分選儀

（七）桌上型實驗支援設備

有高實驗檯實驗支援室提供空間，供經常使用或特殊設備如 DNA 定序儀及分析儀、分光測色

儀、同位素計量器及其他分析機械設施，低實驗檯實驗支援室提供共用空間供顯微鏡、電腦終端

機、共同桌面空間或高的儀器，無論高實驗檯實驗室、低實驗檯實驗室或由高低低實驗檯組合之

實驗室，通常會設置水槽、洗眼設施、緊急淋浴及配合美國安全部特別要求，再加上一些標準設

備，包括提供有壓氣體、瓦斯、定點排氣、逆滲透 (RO) 水、通訊及網路。（參圖三十五 ~ 三

十七）

圖三十五圖三十五圖三十五圖三十五 DNA DNA DNA DNA 定序儀定序儀定序儀定序儀 圖三十六圖三十六圖三十六圖三十六 DNA DNA DNA DNA 分析儀分析儀分析儀分析儀 圖三十七圖三十七圖三十七圖三十七 分光測色儀分光測色儀分光測色儀分光測色儀

（八）放射性工作區域

這區域提供孤立的放射性工作區域，可就近利用排煙櫃及緊急淋浴，會設置一水槽、洗眼設施及

可燃溶液儲藏櫃，提供不同型式儲藏乾、溼輻射廢棄物容器，所需要公共設備包括有空調、電力、

真空、有壓氣體、瓦斯、冷熱水、污排水及污排氣，氮氣、通訊及逆滲透 (RO) 水。

（九） 提供「冰」源區域

此區域提供製冰機械及存放乾冰盒子，儲存區會放置液態氮冷凍櫃及液態氮鋼瓶，這房間之設置

應靠近貨梯及供應空調及充足之冷卻、電力、地板排水及冷水。

（十）一般儲藏空間

這房間有儲藏櫃及可上鎖之小房間，使用容易清潔之鐵架，並不需要特別之公用設備。

（十一）儀器修理室

應提供空間作為儀器製作及修理之工作室，空間應有工作平台以製作及修理小型實驗室儀器或裝

置，在有限樓板內提供空間製作、修理大型實驗室儀器及適當空間存放工具及材料。

五五五五、、、、 行政行政行政行政、、、、交誼及其他附屬空間交誼及其他附屬空間交誼及其他附屬空間交誼及其他附屬空間

（一）辦公室

辦公室位置應靠近使用者實驗室工作空間，並儘可能提供實驗室主管、部門主管、主要研究員及

資深科學家有私人辦公室，而辦公室應提供自然光；提供博士後研究員半私密辦公室；一般成員

則提供開放式辦公室，實驗室技術人員於開放式空間之書桌及儲藏空間應緊接著實驗檯，並提供

適當私密，並考慮將辦公室集合成群，以共用支援幕僚及提供適當檔案資料之存放空間。

（二）收納櫃

開放式實驗室較傳統實驗室之個人空間少了私密及安全，必須提供員工個人存

放私人物品包括食物及衣服於實驗室外，收納櫃可能放置於走道或休息室或單

獨設置一室。（參圖三十八）

（三）會議室

應提供可 8 至 10 人使用小型會議室，以供部門員工作正式或非正式會議及

25 人以上使用大型會議室；所有會議室設施應可共用，每一會議空間應配備

白板、水槽、插座以提供影像及投射裝備（手提電腦、幻燈片、投影機）、光線調整器、斷電管

制、通訊及網路設施使用，所有會議室應提供空間作為廢棄物容器存放。（參圖三十九 ~ 四十

一）

圖三十九圖三十九圖三十九圖三十九

8 8 8 8 至至至至 10 10 10 10 人使用小人使用小人使用小人使用小

圖四十圖四十圖四十圖四十

8 8 8 8 至至至至 10 10 10 10 人使用小人使用小人使用小人使用小

圖四十一圖四十一圖四十一圖四十一

25 25 25 25 人以上使用大型會議室人以上使用大型會議室人以上使用大型會議室人以上使用大型會議室

圖三十八圖三十八圖三十八圖三十八

走道上收納櫃走道上收納櫃走道上收納櫃走道上收納櫃

型會議室型會議室型會議室型會議室 型會議室型會議室型會議室型會議室

（四）休息室

休息室應設置於實驗室外，作為飲食及增加互動之空間，並提供員工休息及非正式會議，對於四

周房間必須有隔音裝置，所有休息室應配備白板、記事板及桌椅，有些大型休息室可能需要設置

書櫃、儲藏櫃、水槽、桌面、微波爐及冰箱，最好休息室內提供上鎖儲藏櫃及所有休息室應提供

空間廢棄物容器存放；休息室之裝修必須容易清潔及維持衛生，閱覽室可與會議室及休息室結合

或分開，建議每層樓或實驗室鄰里設置一休息室。（參圖四十二 ~ 四十五）

圖四十二圖四十二圖四十二圖四十二 各實驗室鄰里之休息室各實驗室鄰里之休息室各實驗室鄰里之休息室各實驗室鄰里之休息室 圖四十三圖四十三圖四十三圖四十三 休息室提供白板休息室提供白板休息室提供白板休息室提供白板

圖四十四圖四十四圖四十四圖四十四 休息室結合閱覽室休息室結合閱覽室休息室結合閱覽室休息室結合閱覽室 圖四十五圖四十五圖四十五圖四十五 閱覽室書架及閱讀空間閱覽室書架及閱讀空間閱覽室書架及閱讀空間閱覽室書架及閱讀空間

（五）授乳室

依據美國衛生署規定所有新建及更新之建築物應設置授乳室，可與女子廁所空間結相合或另闢一

室，這房間應可上鎖及提供洗手槽、舒適椅子、小桌子及桌面下冰箱，通常桌椅附近提供適當電

源插座。

（六） 淋浴及更衣區域

應提供男女各別分開之淋浴及更衣區域，通常結合廁所設置，包括設置儲物櫃及更衣檯、衣服掛

勾及靠近鄰近鏡子及置物架，必需考慮行動不便者之使用，並依建築法規決定設置蓮蓬頭數量。

（七）卸貨區

卸貨區應設置集中及儲藏醫療廢棄物空間，通常需要有容量超過 30 個醫療廢棄物箱之冷藏櫃。

（參圖四十六 ~ 四十七）

圖四十六圖四十六圖四十六圖四十六 卸貨區卸貨區卸貨區卸貨區（（（（醫療廢棄物箱醫療廢棄物箱醫療廢棄物箱醫療廢棄物箱）））） 圖四十七圖四十七圖四十七圖四十七 卸貨區卸貨區卸貨區卸貨區

（八）打掃用具儲放空間

每一棟建築物設置適當大小之打掃用具儲放空間，打掃用具儲放空間應提供送排氣以減少濕度及

控制氣味，儲放空間配有鐵的置物櫃、拖把及掃帚掛勾、水槽及合適光線。應只存放清潔用品及

設備，內部裝修必須容易清潔、防潮及耐久。

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參參參參、、、、 結結結結 語語語語

自從本工程司參與台灣神隆公司原料藥生產工廠、國家衛生研究院竹南院區工程及台北榮民總醫

院醫學科技大樓工程專案管理工作，建築部已有六年連續參與實驗室設計及興建，也投入許多人

力、物力，並邀請澳洲顧問（ Cox Group ）長期提供協助諮詢；而美國衛生署 NIH 為目前全世

界最著名醫療研究中心之一，也是美國聯邦政府醫療研究之焦點，其生物實驗室設計規範也為國

際先進國家所引用，因此本文撰寫大部份是依據 NIH 相關設計準則加以闡釋，再綜合其他重要

實驗室書籍內容及參訪數個美國、澳洲先進實驗室經驗，進而希望建立本工程司之自有實驗室設

計資料檔案；但生物實驗室常因實驗功能、目的及所需安全防護設備不同，有其差異之設置條件，

因此藉由本文撰寫以提供最新美國、澳洲生物實驗室大樓及引用相關規範準則，並加以分析與探

討，以提出相關成果與經驗，俾供大家分享。

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摘摘摘摘 要要要要

運用航空攝影測量技術收集地表上空間資訊，以建置三維城市空間資訊系統，一直是航測界熱門

的研究，其中又以收集建物資訊所碰到的問題最為複雜，目前的航測技術，每項空間資料皆以人

工逐點立體量測連線而成，常耗費大量的時間與人力成本。而以半自動化模型式建物重建法

(Model-based Building Reconstruction)( 曾義星及王聖鐸， 2000) 來獲取建物資訊，其概念是先建

立房屋模型，利用半自動程序選擇適合的模型並改變模型的形狀和方位與影像套合，以得到房屋

資訊。其中模型與影像的最佳套合演算法則是整個流程的關鍵。本文設計了一些房屋模型基礎元

件 (primitive) ，並以建構實體幾何 (Constructive Solid Geometry)(CSG) 的理論，將基礎元件加以

組合成較複雜的房屋實體模型。房屋模型邊線與房屋邊緣線像元可藉已知的像片內外方位而置於

像片空間中，利用觀測兩者間之不符值為觀測函式，以最小二乘法的原理逐步疊代來求出模型參

數的最佳值，並與傳統航測製圖的成果作比較。

壹壹壹壹、、、、 前前前前 言言言言

三維的城市空間資訊系統，或稱三維城市模型，含有豐富的空間資訊，包括建物、道路、土地界

址等，能完整描述或展示都市立體建設的面貌。目前能同時獲取三維空間資訊，且精度符合需求

的作法，仍以航測為主。利用完成空中三角且方位已知的像片重組立體模型，並由作業員立體觀

測上機測繪。但此作法常耗費大量人力與時間，且因採逐點數化方式，所得的測繪結果是房屋的

邊界點連線，雖然座標點是三維的，但並不直接構成完整的三維房屋描述，常因建物相鄰的共界

情形，使得測繪結果無法物件化，因而不能直接用來建構三維城市資訊系統 ( 曾義星， 2000) 。

對城市資訊系統而言，最主要的資料是房屋空間資料，所以房屋的測繪是建置城市資訊系統的關

鍵。因此，為減少人力測繪時間，從影像中直接萃取房屋三維空間資訊，來增加建物資訊獲取的

效率，成為學術上研究的潮流。影像中含有物件的隱性資訊，必須經過偵測 (detection) 、重建

(reconstruction) 及賦予屬性三步驟 (Gruen and Dan, 1997) ，才能萃取得顯性的資訊。然而在偵測

至賦予屬性的過程中，常牽涉高階人工智慧才能處理之事，如偵測及賦予屬性。因此全自動化流

程尚難以達到，目前最有效的物件資訊萃取方法多為半自動化的方式，結合人腦高階的辨識能力

及電腦低階處理的效率達成資訊萃取的工作。

半自動化的物件資訊萃取的概念是以人為監督方式輔助電腦進行物件重建的工作 (Lang and

Foerstner, 1996; Rottenstener, 2000) ，人為地使用經驗及智慧做高階的判釋工作，低階耗時耗力的

工作則交由電腦來完成。一般多採由上而下 (top down) 的影像處理原則來達成物件資訊萃取的

目標。以此為基礎概念之模型式建物重建法 (Model-based Building Reconstruction)( 曾義星，

2000) ，則是先建立房屋的基本形狀 (primitive) ，任一房屋皆可以房屋基本形狀或其組合利用建

物實體幾何 (Constructive Solid Geometry,CSG) 來構成。套合時採互動模式，由操作者將模型拉至

影像區域。然後操作者可利用滑鼠調動模型使得更吻合影像，但不需做精準的對點 ( 如圖 1) 。

最後系統將對此影像區域進行影像特徵的萃取，如特徵點、線或面，並進行模型與影像特徵之最

佳套合。模型式建物重建法跳脫傳統立體觀測繪圖的概念，房屋資訊的獲取不再是一點一點數化

而得，而是以房屋模型元件為單元與影像套合而得，不但可大量減少人力需求，且所得的資訊也

更適合於建立三維城市資訊系統。

圖圖圖圖 1 1 1 1 ：：：：互動式房屋模型與影像套合之情形互動式房屋模型與影像套合之情形互動式房屋模型與影像套合之情形互動式房屋模型與影像套合之情形 (Vosselman (Vosselman (Vosselman (Vosselman ，，，， 1999) 1999) 1999) 1999)

在模型式建物重建法中，模型與影像之最佳套合的成敗可說是整個流程的關鍵。在航測領域，

Sester and Fostner(1989) 最早提出房屋模型與影像的套合方法，該方法是以群集 (clustering) 的理

論來估計模型參數，配合強鈍的模型參數估計法以決定最佳的參數值。此理論開啟模型式建物萃

取法的新頁，然而此方法只適用於單張影像且只能解算模型的平移參數值，因此該法並不適用於

將模型與多張重疊影像同時套合，也無法彈性運用模型參數。 Fua(1996) 則提出了 snake-like 的

理論來解算模型參數值，該方法是利用房屋邊線大部份是直線且交角為直角的特性，簡化了

snake 的理論來評估模型參數值。而 Veldhuis(1998) 則經實驗證明， snake-like 法無論在收斂速

度、收斂範圍及參數評估的精確度上，都不如 Lowe(1991) 所提的最小二乘模型與影像套合法

(Least-squares Model-image Fitting) 。 Lowe 從電腦視覺 (Computer Vision) 的觀點，提出一套最小

二乘模型與影像套合的理論，以求得影像方位元素及模型參數。 Lowe 所提的是通用法則，可

依應用的需求決定那些參數為未知量，並以套合理論來決定參數值。以航測之建物萃取而言，影

像的方位參數為已知，模型的形狀及姿態參數則為未知。 Veldhuis (1998) 及 Vosselman &Veldhuis

(1999) 應用 Lowe 的最小二乘模型與影像的套合於建物萃取工作，然而其論文中並未詳述模型

的定義及套合的理論。本研究以曾義星 (2000) 與林文棋 (2001) 所提的半自動化 CSG 模型式建

物萃取法為架構，運用 Lowe(1991) 所提出之通用法則為藍本，以清楚定義的 CSG 元件為模型，

參考航測已知影像方位的條件，來發展出適用的模型與影像之最佳套合方法 ( 周宏達 , 2001) 。

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貳貳貳貳、、、、 房屋模型的定義與建置房屋模型的定義與建置房屋模型的定義與建置房屋模型的定義與建置

元件模型是組成建物的基本形狀，所定義的模型還附帶有某些可變動的參數，因此又稱參數式模

型 (parameterized models) 。模型的參數可分成兩類，第一類是改變模型的尺度或外形，稱為形狀

參數；第二類則只改變模型的方位，稱為姿態參數。而房屋模型可由元件模型利用建物實體幾何

(CSG) 來得到 ( 林文棋， 2001) 。由於台灣都市地區中的房子多由矩形和屋脊形房屋所組成，

本文先以這兩種元件來發展模型與影像最佳套合之理論，未來再加入其它元件。

一一一一、、、、矩形元件模型矩形元件模型矩形元件模型矩形元件模型

矩形元件模型是一個單位邊長的正方體，角點的編號 1~8 如圖 2 所示，編號為 1 的角點坐落

於模型坐標系統之原點，在此稱為基準點。矩形元件的形狀參數有三個：長 (l) 、寬 (w) 及高

(h) ，這三個形狀參數分別決定矩形元件在物空間的長、寬、高尺寸，但無論其形狀參數如何變

化，矩形元件必須維持矩形形狀。

圖圖圖圖 2 2 2 2 ：：：：單位邊長正方體及矩形元件七個參數的示意圖單位邊長正方體及矩形元件七個參數的示意圖單位邊長正方體及矩形元件七個參數的示意圖單位邊長正方體及矩形元件七個參數的示意圖

而矩形元件之姿態參數為 (dX,dY,dZ,θ) ，其中 (dX,dY,dZ) 為平移參數， θ 則為水平旋轉參

數，平移參數以基準點坐標之平移來表示，水平旋轉參數則以角點編號 1 及 2 所連之邊線的逆

時鐘方向旋轉角來描述。在此我們不定義任何傾斜角，因絕大部份的建物應不會傾斜。未來可將

傾斜角參數設為選擇性參數，即在某些特定情形可使模型具有傾斜參數。對於本研究所定義的矩

形元件，總共有 (l,w,h,dX,dY,dZ,θ) 七個參數來描述其外觀和姿態如圖 2 所示。

二二二二、、、、 屋脊形元件模型屋脊形元件模型屋脊形元件模型屋脊形元件模型

而屋脊形元件 ( 如圖 3) 則較矩形元件多一個形狀參數 (rh) 來描述屋脊高，其模型參數共八個

(l,w,h,rh,dX,dY,dZ,θ) ，如圖 3 所示。

圖圖圖圖 3 3 3 3 ：：：：屋脊形房屋元件圖屋脊形房屋元件圖屋脊形房屋元件圖屋脊形房屋元件圖

三三三三、、、、元件模型的坐標轉換元件模型的坐標轉換元件模型的坐標轉換元件模型的坐標轉換

模型與影像的套合必須透過一系列的坐標轉換步驟，才能在像片坐標空間中進行套合。而模型與

影像套合工作所涉及的坐標轉換如圖 4 所示：

圖圖圖圖 4 4 4 4 ：：：：坐標轉換關係圖坐標轉換關係圖坐標轉換關係圖坐標轉換關係圖

( 一 ) 模型空間到物空間

元件模型如圖 2 及圖 3 ，若以模型之邊長單位皆為 1 ，屋脊元件之屋脊高也設為 1 ，則模型

各角點之模型坐標如表 1 及表 2 所示。所有角點經由模型坐標轉換後，會將模型參數引入角點

之物空間坐標中，如表 1 及表 2 之物空間角點坐標欄所示。

表表表表 1 1 1 1 矩形元件之模型坐標與物空間坐標矩形元件之模型坐標與物空間坐標矩形元件之模型坐標與物空間坐標矩形元件之模型坐標與物空間坐標

模型坐標 物空間坐標

X(m) Y(m) Z(m) X(m) Y(m) Z(m)

1 0 0 0

2 1 0 0

3 1 1 0

4 0 1 0

5 0 0 1

6 1 0 1

7 1 1 1

8 0 1 1

表表表表 2 2 2 2 屋脊形元件之模型坐標與物空間坐標屋脊形元件之模型坐標與物空間坐標屋脊形元件之模型坐標與物空間坐標屋脊形元件之模型坐標與物空間坐標

模型坐標 物空間坐標

X(m) Y(m) Z(m) X(m) Y(m) Z(m)

1 0 0 0

2 1 0 0

3 1 1 0

4 0 1 0

5 0 0 1

6 1 0 1

7 1 1 1

8 0 1 1

9

1/2

0

2

10

1/2

1

2

( 二 ) 物空間模型投影到像片空間

由於像片外方位元素為已知，我們可以根據共線式的理論來將房屋模型的八個角點，投影到像片

坐標系上。

四四四四、、、、建物實體幾何建物實體幾何建物實體幾何建物實體幾何 (CSG) (CSG) (CSG) (CSG) 理論理論理論理論

CSG 模型將不表示整棟完整的建物區塊，而利用一些簡單形狀的元件來加以組成整棟建物的外

觀 ( Braun, et al., 1995 ; Guelch, 1997 ; Guelch, et al., 1998 ; Lang and Foerstner, 1996 ; Veldhuis,

1998 ) 。 CSG 模型將複雜的建物拆解為較小的單元，在本文這些單元即為預先定義之元件模

型，如矩形元件模型、屋脊形元件模型，再利用布林操作運算如聯集、交集、差集等將元件整合

成獨棟的房屋模型。例如台南後火車站的良美大樓，可用一個方形及一個圓柱體組合而成如圖

5 。由於 CSG 模型提供較彈性且可較近似表示建物的方式，若利用參數式的方式描述各個元件

組成，則可既方便操作，有能近似彈性表示建物的優點。

圖圖圖圖 5 5 5 5 ：：：：台南後火車站的良美大樓外形台南後火車站的良美大樓外形台南後火車站的良美大樓外形台南後火車站的良美大樓外形，，，，可用一個方形及一個圓柱體組合而成可用一個方形及一個圓柱體組合而成可用一個方形及一個圓柱體組合而成可用一個方形及一個圓柱體組合而成

而進行模型與影像套合工作時，亦可不必整棟房屋一起套合，可分各個立體元件套合後，再利用

元件模型之間的限制條件結合成房屋模型。例如上述兩個模型，圓柱體底面和立方體應是密合銜

接而成的。

五五五五、、、、邊緣線像元萃取邊緣線像元萃取邊緣線像元萃取邊緣線像元萃取

模型與影像套合的主要根據是所測定的模型邊線與影像中邊緣線像元之吻合度，從上述的模型至

物空間的轉換，我們可獲得模型邊線在像片空間的投影線。而邊緣線像元則可藉由特徵萃取得

到，其萃取的方法有很多種，本文應用 Forstner(1994) 提出的方法來萃取線特徵像元。以邱式鴻

(1996) 撰寫的程式來萃取得到的邊原線像元，可經由內方位轉換將其自影像坐標系轉換到像片坐

標系與房屋模型邊線套合。

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參參參參、、、、 最小二乘演算法套合最小二乘演算法套合最小二乘演算法套合最小二乘演算法套合

一、觀測函式

模型經由坐標轉換至像片空間後所形成的邊線，與經內方位轉換至像片空間的影像特徵像元點之

間的不吻合度，此差異量可用一個點到直線之垂直距離 d 的公式來描述，如圖 6 及式 (1) 所

示。

(1)

式中 、 是房屋模型邊線點的像片坐標，圖 6 中之 T 是影像特徵像

元點， 是其像片坐標

圖圖圖圖 6 6 6 6 ：：：：點到直線之垂直距離示意圖點到直線之垂直距離示意圖點到直線之垂直距離示意圖點到直線之垂直距離示意圖

在實際應用上，我們假設模型參數的近似值已具有相當準確度，因此可先排除模型中自我遮蔽的

邊線，然後對每個未被遮蔽的邊線設定搜尋範圍 (buffer) ，只有在範圍內之特徵像元才會形成觀

測方程式 ( 周宏達 , 2001) 。在不同的近似值或影像複雜度的情形，可能要以漸進的 buffer 才

能獲得良好的收斂結果，後續的實驗中，我們採用了兩種不同的 buffer 設定。

以矩形為例，特徵像元與模型邊線的垂直距離可視為是七個模型未知參數的非線性函數如式

(2) ：

(2)

我們的目的就是要調整模型參數使這不符值之平方和為最小，所以目標函式，如式 (3) ：

min (3)

二、最小二乘套合

將式 (2) 視為最小二乘平差理論之觀測方程式，若要達到如式 (3) 之目標函式，可將 di 視為觀

測量之改正數 vi ，並設一虛擬觀測量，其值為 0 且設為等權，則形成如式 (4) 之觀測方程式。

將式 (4) 取一次微分線性化之後，即可依最小二乘原理逐步疊代求出模型未知參數值。

(4)

在航測像片中，建物常因陰影、被它棟建物遮蔽或自我遮蔽的情況，造成觀測量不足而導致某些

模型參數無法順利解算。此時可利用其它方式 ( 如地面測量 ) 觀測得模型參數值，將它以式 (5)

的形式，當成一種物空間約制條件加入最小二乘演算法中，使整個系統能順利解算。

(5)

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肆肆肆肆、、、、 實驗與結果實驗與結果實驗與結果實驗與結果

實驗影像為五千分之一比例尺的航測像片，經掃瞄成 25μm(1μm=10 -6m ) 像元尺寸的數位影

像，每一像元對應於地面尺寸約為 12.5c m 。所選取的範圍為成大成功校區前後左右約 五百公

尺 區域 ( 共兩 條航帶，各航帶為三張像片 ) ，像片左右重疊約為 60% ，航帶重疊區則約為

30% 。每張像片皆已經空中三角測量計算得其外方位參數。

一一一一、、、、套合實例套合實例套合實例套合實例

本文自實驗像對中選出十棟由矩形和屋脊形元件所組成的房屋來作套合的範例。十棟建物共含

27 個元件來作進行套合的實例，實驗結果中 24 個元件套合成功，套合成功率達 89% 。在此

列舉兩個套合成功的實例，一為矩形元件之套合 ( 如圖 7) ，另一個則為屋脊形元件之套合 ( 如

圖 8) ，其套合結果計算得之元件角點坐標與傳統航測地形圖比較結果如表 3 和表 4 。

(a)

(b)

圖圖圖圖 7 7 7 7 ：：：：矩形元件套合情形矩形元件套合情形矩形元件套合情形矩形元件套合情形 (a) (a) (a) (a) 初始投影圖初始投影圖初始投影圖初始投影圖 (b (b (b (b)19 )19 )19 )19 次疊代後之最佳套合圖次疊代後之最佳套合圖次疊代後之最佳套合圖次疊代後之最佳套合圖

表表表表 3 3 3 3 矩形元件屋頂點與傳統航測製圖角點的坐標差值之平均值與矩形元件屋頂點與傳統航測製圖角點的坐標差值之平均值與矩形元件屋頂點與傳統航測製圖角點的坐標差值之平均值與矩形元件屋頂點與傳統航測製圖角點的坐標差值之平均值與 RMS RMS RMS RMS 值值值值

坐標 差值平均 差值 RMS

X(m) X(m) X(m) X(m) -0.180 0.212

Y(m) 0.293 0.327

Z(m) -0.220 0.221

圖 7 中實例之模型近似參數已蠻準確，故最佳套合與近似套合的差距不大，但仍可發現最佳套

合時，各房屋投影邊線與其相對應之特徵邊緣線都幾乎緊密套合。而其與傳統航測值的比較上，

X ， Y 和 Z 值都僅約差在 20 -30c m 。

圖圖圖圖 8 8 8 8 ：：：：屋脊形元件套合情形屋脊形元件套合情形屋脊形元件套合情形屋脊形元件套合情形 (a) (a) (a) (a) 初始套合圖初始套合圖初始套合圖初始套合圖 (b)19 (b)19 (b)19 (b)19 次疊代後之最佳套合圖次疊代後之最佳套合圖次疊代後之最佳套合圖次疊代後之最佳套合圖

表表表表 4 4 4 4 屋脊形元件屋頂點與傳統航測製圖角點的坐標差值之平均值與屋脊形元件屋頂點與傳統航測製圖角點的坐標差值之平均值與屋脊形元件屋頂點與傳統航測製圖角點的坐標差值之平均值與屋脊形元件屋頂點與傳統航測製圖角點的坐標差值之平均值與 RMS RMS RMS RMS 值值值值

坐標 差值平均 差值 RMS

X(m) X(m) X(m) X(m) 0.244 0.590

Y(m) 0.308 0.655

Z(m) 0.356 0.382

由圖 8 可以看出，模型的近似參數已相當準確，故其初始套合的情況已很接近真實房屋，但仍

可看到屋脊高的高度不足，經過 19 次最小二乘疊代計算後，可發現模型邊線與房屋套合的情況

略有改善，房屋屋脊的邊線也套合至相對應的位置。

在套合實例中，共使用兩種 buffer( 邊緣搜尋範圍 ) 來作套合的計算，由於 buffer 的選用會影

響最佳套合的成功率，而其寬度與模型近似參數的好壞則有密切關係，第一組 buffer 初始值較

寬， buffer 寬度在疊代過程中縮減較慢，所以適用於模型近似參數較差時使用；反之第二組

buffer 則適用在模型近似參數較精準時使用。由表 5 可以看出，由於本套合實例之模型近似參

數都不錯，所以第二組 buffer 的使用率較高。

表表表表 5 buffer 5 buffer 5 buffer 5 buffer 選用率選用率選用率選用率

第一組 buffer 第二組 buffer

房屋數目 9 15

百分比 37.5% 62.5%

表 6 為建物使用如式 (5) 之約制條件加入計算的百分比，由表 6 可以看出，由於航測像片常

因建物遮蔽或陰影的問題，使得某些模型參數無法順利解算，其中又以底部線段不可得導致 dZ

和 h 兩參數無法解算的例子最多，此時須以未知數帶觀測量的方法來使整個最佳套合的計算能

順利進行。

表表表表 6 6 6 6 建物使用約制條件幫助解算之百分比建物使用約制條件幫助解算之百分比建物使用約制條件幫助解算之百分比建物使用約制條件幫助解算之百分比

有加入約制條件 無加入約制條件

房屋數目 14 10

百分比 58.3% 41.7%

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伍伍伍伍、、、、 結結結結 論論論論

半自動化模型建物重建法，其方法是先建立單純的元件模型，以建物實體幾何 (CSG) 的理論組

合成複雜的房屋模型，再與影像套合。其中過程結合人腦高階的辨識能力及電腦低階處理的效

率，達成資訊萃取的工作。此種建物重建系統將脫離傳統立體觀測繪圖的概念，房屋資訊的獲取

不再是一點一點數化而得，而是以房屋模型元件為單元與影像套合而得，如此不但可大量減少人

力需求，且所得的資訊更適合於建立三維城市模型。

本研究之套合程式目前只能針對矩形和屋脊形元件，其它元件如等腰三角柱或半屋脊形元件等，

其觀測函式原理和矩形和屋脊形類似，所以其與影像的套合也應該適用。由於本文之觀測函式是

計算邊緣線像元到模型邊界線的距離，對於曲形元件如圓柱體及圓錐體等，其邊界線並非直線，

而且曲面因模型方位不同，投影至影像所形成之邊界線也不同，因此無法直接應用。

影響最佳套合的因素大致可分為邊緣線萃取的好壞、 buffer 是否蒐集到正確的房屋邊緣線像

元、模型近似參數的好壞及雜訊點的干擾，若能改善這些因素的影響，最小二乘 CSG 模型與影

像的最佳套合的效果應該會更理想。除此之外，也可考慮其它的套合方法如基因演算法，應該也

會有不錯的結果。