地盤改良灌漿技術與選用材料探討
摘要
地盤改良灌漿廣泛運用於各類基礎工程，以達到改善地層承載力、填充軟弱帶、土層及岩層湧水封堵、防止土壤液化及結構頂昇加固等成效。技術與材料選用時須針對執行目的制定縝密計畫，不宜僅憑經驗貿然操作，以免造成異常擾動導致難以控制的災損。本文提出灌漿工作規劃要項，並依各類技術與材料適用性進行介紹，提供各界參考。
關鍵字：地盤改良、灌漿、基礎工程、湧水封堵、土壤液化
一、前言
地盤改良(Ground improvement)的主要目的為改善軟弱地盤之工程性質，增加地盤穩定性。這類工法種類極多，以灌漿技術而言，最早可追溯至西元1802 年法國工程師Charles Berigny 運用壓漿泵(Blow pump)將黏土擠入擋潮閘基礎受水流侵蝕空隙，達到成功地盤改良效果。至1824 年水泥灌漿工法開發問世與1887 年矽酸鈉化學灌漿成功運用後，各類灌漿工法開始蓬勃發展，並投入到各類工程中 [1] 。灌漿技術與材料多樣化，選用時應配合各類工程主客觀條件適當選用，不宜僅依照經驗將小口徑CCP 高壓噴射灌漿或單重管LW 水泥灌漿作為解決工程問題的選擇，以免無法達到改良目的造成工期延誤。本文摘要提出灌漿工作規劃時應考慮項目，並介紹台灣常用灌漿技術與材料特點及適用性，供作參考。
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二、灌漿工法選擇
2.1 選擇要點
地盤改良灌漿廣泛運用於各類大地工程中，以達到改善地層承載力、填充軟弱帶、湧水封堵、防止土壤液化及結構物頂昇加固等目的。為了選擇最佳灌漿技術達到預期工程效果，規劃時應謹慎考慮灌漿工作之預期達到的執行目的、最終效果、地層條件、合理作業時
間、工程預算等因素。千萬不能僅以價格決定工法與材料，以免造成更大損失。
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2.2 注意事項
選擇灌漿技術時，除了考慮上述要點外，另須注意施工場地可配合空間、工址周邊環境、地下受保護對象、施工廠商經驗、廠商管理能力、廠商可配合時間等條件。因各工程均具有其獨特性，宜依照專案特點詳細評估灌漿需求，並制定最適宜的灌漿計畫。
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三、灌漿技術
3.1 灌漿技術分類
工程界多把灌漿技術分為高壓灌漿及低壓灌漿兩類，漿材輸入方式又依其特性分為1 徑式、1.5 徑式及2 徑式三種，並依據不同施工設備與搭配漿材區分為多樣類型。本文僅以台灣地區常用的灌漿技術提出介紹。
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3.2 高壓噴射灌漿工法
台灣地區常用的高壓噴射灌漿工法分為單重管(CCP)、雙重管(JSG)、三重管(CJG)三類。因這類工法常用於中深層地盤改良，作業時應特別注意鑽孔垂直度控制。相關三類工法特性如表1 所示，其中JSG 工法改良體照片如圖1 所示 。
3.3低壓灌漿 工法
低壓灌漿工法通常採用不大於40kg/cm2的 漿液壓力，以地層滲透、擠壓、劈裂、填充等方式 達到地盤改良目標，亦常用於土層或岩層湧水封堵與降低地層滲透係數等需求。台灣常用的灌漿工法及其特性，如表 2所示 。
四、 灌漿材料
4.1灌漿材料分類
為滿足各類灌漿需求，除了早期常用的水泥系漿材以外，工程界陸續開發出多類灌漿材料以達到設計需求。 台灣地區 常用的灌漿材料如表 3所示，依照其特性可概分為顆粒型 、溶液型及高分子型等類型各有其適用條件與可達成效果。
4.2顆粒型漿材
顆粒型漿材 多 以懸濁液樣態進行灌注，受顆粒大小、土壤孔隙、水灰比 (或濃度 )、灌注壓力、流量、添加劑等影響。各類顆粒型漿材粒徑對比示意圖，如圖 2所示 水泥 系 漿材於地層中 固化後 照片，如圖 3所示 。
4.3溶液型漿材
溶液型漿材以分子溶液樣態進行灌注，受濃度 (比重 )、 pH值、配比、灌注壓力、流量等影響。 常見的溶液型漿材為矽酸鈉系列漿液，於地層中 膠凝後 照片，如圖 4所示。
4.4高分子型漿材
高分子型 漿材 以溶劑或融熔樣態進行灌注，受配比、灌注壓力、流量、溫度等影響。常見的高分子 型 漿材為 各類 樹脂、熱瀝青 等該類 漿材於地層中照片，如圖 5~圖 6所示。
五、 結論與建議
灌漿技術廣泛運用於各類工程中本文依據使用經驗提出選擇要點、注意事項與特性介紹 並提出結論與建議如下:
1. 灌漿工法選擇時應確認執行目的、欲達到的效果、工法在該地層的適用性、允許作業時間與可接受預算，千萬不可僅以價格選擇工法與漿材，以免後續耗費更多成本修復 。
2. 相同灌漿目的可能有幾種解決方式，但作業時間、工程費用及耐久性必定不同，使用單位應評估各項 需求後再選用適當工法。
3. 工法選定後宜進行試灌，確認符合預期效果再全面施作。緊急搶險無法試灌，應委託具有類似經驗廠商施工以免延誤災害控制。
4. 灌漿工程最注重過程管理，縝密的管理才能發現灌漿壓力、流量、注入量與地層互制問題，適時進行補灌避免危害產生。
5. 目前工程界使用的樹脂漿材因為原料改善，已經不具毒性。矽酸鈉漿材也因酸化技術開發，膠凝時pH值趨近 6~9之間，對環境影響較小，各界宜釐清舊有觀念，合理運用各類新型材料與技術。
參考文獻
1. 范大英 (1988)，「灌漿技術的演進 (上 )」，中興工程季刊，第 19 期，第 82-88 頁。
2. 楊品錚、潘毅鴻 ( 「低壓灌漿」，地工技術 雜誌第 111 期，第 97 -98 頁。
3. 王劍虹 ( 「淺談高壓噴射灌漿工法」，地工技術雜誌，第 8 期，第 88-93 頁。
4. 陳建民、李明書、劉益宏 ( 「 建築工程深基礎開挖湧水封堵及低壓灌漿應用 (上 ) 」台灣省土木技師公會技師報， 1300期，台北。
5. 李明書、劉益宏、林柏強 (2022) 「 山岳隧道掘進穿越崩積層及破碎帶配套灌漿技術 」，第二十屆海峽兩岸隧道與地下工程學術與技術研討會論文集， 第 493 496頁 ，台北。
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