TWI328061B - Three-dimensional drainage process and structure in the gravity field - Google Patents

Description

1328061 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種地層滲流水的排水工法，特別 是指利用重力在三度地層空間中建構一個永久性的自動 排水路徑系統；可適用於不同地質與不同滲透率地層的 棲止水與地下滲流水排放。 【先前技術】 堆層中的棲止水飽合的棲止水位線與地下參流水壓 +的狀態’是關係地層穩定.的重要動態因素；現行各獐地 層滲寒♦的排水工法’大致說明如下： (1)橫向排水孔工法： 相同、也不規律，

僅為改善並降低邊 橫向排水孔工法是一種先集水再排水的設計觀念， 利用&向排水孔來排除地層中滲流水、以及降低滲流水 壓。此工法為庳用已久的成熟技術，由於此工法的施工 方式為盲目鑽設橫向排水孔，而自然地理的地層狀態不 水孔工法通常無法達到設計 坡的局部滲流水壓。 1328061 (2)集水井+橫向排水孔工法： 本工法係於排水地區，設置直徑（D)大於或等於 (2) 3.0M的垂直集水井，在垂直集水井的上游端鑽設約5 度仰角的橫向集水孔，並於垂直集水井的下游端設排水 孔。 本工法的集水井更接近集水區，用於改善橫向排水孔 工法鑽孔過長的缺點，亦為一成熟的工法；其缺點為：施 _ 工費用昂貴、施工期長、施工過程的安全性低，小仰角 的集水孔無法達到完全排除邊坡中的滲流壓，且集水井 施工後必須後續的維護與管理。 (3) 橫坑排水工法： 橫坑排水工法係利用人工挖掘並設置截水橫坑的工 法，適用於大規模崩塌地的坡腳區，利用橫坑截水再排 胃 放。此種工法的排水效果良好，但其相對的缺點為：施作 工程期間容易因地層不穩定或再崩落而直接危害施工安 全，工地安全性低，工程費用高，施工期間長，整體使 用壽命短暫，且後續的維護、管理仍存風險，為一種不 得已而使用的暫時性排水工法。 【發明内容】 所欲解決之技術問題: 1328061 本發明係有關於一種適合各種地層且無須維修及後 續管理的重力式排水工法，用以解決前述現行各種排水 工法的問題，如：無法確定施工可達到設計的要求、施工 費用昂貴、施工期長、施工過程的安全性低、施工後必 須後續的維護與管理、使用壽命短暫、以及僅能暫時性 排水...等等問題。 • 解決問題的技術手段： 本發明係一種重力場的三度空間排水工法及其結 構*利用超水導（超過預定南程的水位即刻導流排水）的概 念，在地層中以超導水材料建構一個截取渗流水網，截 取並集中滲流水，再以橫向超導水管完全排除；本發明 係於地層中設置複數並排的垂直集水管，形成一截水 賭，截水踏的排水量Qp大於或等於地層最大滲流水量Qs • 的10倍，即QpglOQs，前述複數並排的垂直集水管底部 連通至少一水平排水管，水平排水管得以完全排放截水 牆所截取的地下滲流水；利用本發明的排水工法得以在 三度地理空間中建構一個永久性的自動排水路徑系統。 新型之技術手段功效： 本發明重力場的三度空間排水工法及其結構，其主 1328061 要目的功效為：適用在各種不同地質條件與各種不同滲透 率地層的地理空間中建構一個重力場的三度空間排水系 統，利用重力來自動排水，為一種永久性的排水路徑。 本發明重力場的三度空間排水工法及其結構，可有 效排除地層中的棲止水，避免地層中的水含量局部飽 合，並即時排除地層中的滲流水，有效控制整體空間中 的滲流壓場，達到防止因飽合棲止水與滲流水壓而造成 地層滑動問題。 【實施方式】 為能詳細揭露本發明之目的、特徵及功效，茲藉由 下述較佳之具體實施例，配合所附之圖式，對本發明做 一詳細說明如后： 參考第一〜三圖所示，係為本發明實施例之平面架 構示意圖、A-A斷面剖視示意圖、B-B斷面剖視示意圖； 本發明一種重力場的三度空間排水工法，其施作的步驟 包含： (1) 依據施作地區的地質鑽探資料及地質專業經驗，繪 製地下滲流等高線圖及地層剖面圖； (2) 依前述資料作大地穩定分析，配合大地專業經驗研 判地層安全條件的地層滲流壓場的邊界圖； (3) 設定截水牆的設立位置、長度、寬度，該截水牆包 含複數並排的垂直集水管；設定至少一水平排水管 的設立位置、高程、長度，該水平排水管對應前述 垂直集水管所構成的截水踏的底端； 8 1328061 (4) 依前述繪製截水牆、水平排水管的平面架構圖、剖 視圖，如第'--三圖所示； (5) 依前述第一圖的平面架構圖，在施作地區現場放 樣、確定截水牆的平面位置； (6) 設置複數垂直集水孔，相鄰接的二垂直#本芬_的側 面彼此相互連逍；在本實施例是以鑽孔機具鑽設垂 直集水孔； (7) 於前述每一垂直集水孔中安裝垂直集水管，該垂直 Φ 集水管的管壁與垂直集水孔的孔壁之間填入直徑 小於或等於3.〇111111((/>€3.〇111111)且均勻係數大於或 等於6(Cu2 6)的級配碎石及細砂，並加以震動夯 壓，由並排的複數垂直集水孔、級配碎石及細砂形 成截水牆； (8) 前述截水牆（每一垂直集水管）頂端低於邊坡地表線 50公分以上，並於每一垂直集水管頂端管口覆上一 管蓋，該管蓋上方蓋覆不透水膠層，該不透水膠層 • 上方回填低透水性的覆蓋土壤，該覆蓋土壤加以夯 壓密實，使覆蓋土壤的密度大於原始的地表土的密 度；在本實施例中，該不透水膠層為PE膠層； (9) 再依前述第一〜三圖的平面架構圖、剖視圖，設置 至少一水平排水孔，在本實施例是以鑽孔機具鑽設 水平排水孔；該水平排水孔對應連通前述截水牆的 底端； (10) 於前述水平排水孔中安裝水平排水管，該水平排水 管一端對應連通於前述截水踏的底端； 9 1328061 (11)前述水平排水管的另1為排水口，該水平排水管 的排水口端設置固定保護設施。 __ i，可於截水牆中設置一水位監測設備（圖中未 不），猎由水位監測設備來監視、記錄地下水位的狀態， •有效控制地下滲流水的排放。 、依前述本發明排水工法的步驟，於施作地區具體形 成的二度空間排水結構；該重力場的三度空間排水結 構，包含至少一截水牆i、以及至少一水平排水管2; 其中： ，截水牆1，主要係由地層中並排設置的複數垂直 集水管11所構成；在本實施例中的截水牆丨係於地層 中設置複數垂直集水孔12,相鄰接的二垂直集水孔12 的侧面彼此相互連通；於垂直集水孔12中對應組設垂 直集水管11，該垂直集水管U的管壁與垂直章 2 鲁的孔壁間形成間隙13，該間隙13中填入直徑於或等 於3.Omm(0 $3.0mm)且均勻係數大於或等於6(Cug6) 的級配碎石及細砂，並加以震動夯壓，由並排的複數垂 直集水孔、級配碎石及細砂形成截水牆丨。另，截水牆 1#的每一垂直集水管11頂端管口覆上一管蓋m，該管 盡111上方盍覆不透水pe層14,該pe層14上方回填 低透水性的覆盍土壤，該覆蓋土壤加以夯壓密實，使覆 蓋土壤的密度大於原始的地表土的密度；截水牆丨每一 垂直集水管11頂端與邊坡地表線3的最短距離s，該 1328061 最短距離S大於或等於⑷50公分，即，每一垂直集水 管11頂端均低於邊坡地表線50公分以上。 、 一般來說，截水牆1中並排設置的垂直集水管U 底端接觸或局部穿過低透水岩盤線4，參第三圖，截水 牆1的每一垂直集水管u及垂直集水孔12的長度並不 相同。 截水牆1的總設計排水量Qp大於或等於地層最大 渗流水量Qs的10倍，即Qpg 10QS，以確保截水牆i 鲁 可以完全截取地層中的滲流水，並有效排除。 該至少一水平排水管2’參考參第一、二圖，水平 排水管2連通前述截水牆1的底部，使水平排水管2與 截水牆1中的並排的複數垂直集水管11連通，水平排 水管2的另一端為排水口 2 0，在本實施例中，水平排 水管2連通截水牆1的底部，水平排水管2的内徑大於 或等於（^)連通的垂直集水管11内徑，使水平排水管2 鲁 得以將截水牆1所截取的地下渗流水經由排水口 20完 全排放。 在本實施例中，於地層中設置水平排水孔21，水 平排水管2組設於水平排水孔21中’水平排水管2與 水平排水孔21之間形成環狀的間隙層22,該間隙層22 灌注水泥漿固定；該水平排水孔21是以鑽孔機具鑽 設，水平排水孔21對應連通截水牆1的底部。水平排 水管2與前述截水牆1的垂直集水管11底端連通處延 長形成水平集水管23，參第一、二圖。 1328061 前述水平排水管2的排水口 20設置固定保護裝置 24;該固定保護裝置24概為L形牆體，藉由L形牆體 的直立牆來固定水平排水管2的排水口 20，L形牆體下 方的水平板用以防止排水口 20流出的水沖蝕、破壞邊 坡地表。 由上所述，本發明排水工法施作及排水結構造，確 具實用功效，並且為前所未見之創新設計，具有功效性 • 與進步性，故已符合專利法發明之要件，爰依法具文申 請之。為此，謹貴 審查委員詳予審查，並祈早日賜准 專利，至感德便。 以上已將本發明作一詳細說明，惟以上所述者，僅 為本發明之較佳實施例而已，當不能限定本發明實施之 範圍。即凡依本發明申請範圍所作之均等變化與修飾 等，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍内。 12 1328061 【圖式簡單說明】 第-圖係、為本發明實施例之平面架構示意圖 第一圖係為第一圖的a_a斷面剖視示意圖； 第二圖係為第一圖的、B-B斷面剖視示意圖 ，【主要元件符號說明】 1截水牆 11垂直集水管 Φ 111管蓋 12垂直集水孔 13間隙 14不透水膠層 2水平排水管 20排水口 21水平排水孔 22間隙層 • 23水平集水管 24固定保護設施 3邊坡地表線 4低透水岩盤線 s最短距離 Qp排水量 Qs最大滲流水量 ~均勻係數 13

Claims (1)

1328061 十、申請專利範圍： 1.一種重力場的三度空間排水工法，其施作的步驟包含： (1) 依據施作地區的地質鑽探資料及地質專業經驗，繪 製地下滲流等高線圖及地層剖面圖； (2) 依前述資料作大地穩定分析，配合大地專業經驗研 判地層安全條件的地層渗流壓場的邊界圖； (3) 設定截水牆的設立位置、長度、寬度，該截水牆包 -含複數並排的垂直集水管；設定至少一水平排水管 的設立位置、南程、長度；. (4) 依前述繪製截水牆、水平排水管的平面架構圖、剖 視圖； .(5)依前述的平面架構圖’在施作地區現場放樣、確定 截水踏的平面位置； (6) 設置複數垂直集水孔，相鄰接的二垂直集水孔的侧 面彼此相互連通； (7) 於前述每一垂直集水孔中安裝垂直集水管，該垂直 集水管的管壁與垂直集水孔的孔壁之間填入級配碎 石及細砂，並加以震動夯壓，形成截水牆； (8) 前述截水牆的頂端低於邊坡地表線，並於每一垂直 集水管頂端管口覆上一管蓋，該管蓋上方蓋覆不透 水膠層，該不透水璆層上方回填低透水性的覆蓋土 壌，該覆蓋土壤加以夯壓密實，使覆蓋土壤的密度 大於原始的地表土的密度； (9) 依前述的平面架構圖、剖視圖，設置至少一水平排 水孔，該水平排水孔對應連通前述截水牆的底部； 1328061 (10) 於前述水平排水孔中安裝水平排水管，該水平排水 管連通於前述截水膦的底端； (11) 前述水平排水管的另一端為排水口，該水平排水管 的排水口端設置固定保護設施。 2. 如申請專利範圍第1項所述之排水工法，其中該水平 排水管對應連通前述截水牆的垂直集水管底端。 3. 如申請專利範圍第1項所述之排水工法，其中該級配 碎石的直徑小於或等於3.0mm( 0 S 3.0mm)且均勻係 數大於或等於6(Cu2 6)。 . 4. 如申請專利範圍第1項所述之排水工法，其中該截水 牆的頂端低於邊坡地表線50公分以上。 5. 如申請專利範圍第1項所述之排水忑法，其中該不透 水膠層為PE膠層。 6. 如申請專利範圍第1項所述之排水工法，其進一步於 中該截水膦中設置一水位監測設借。 7. —種重力場的三度空間排水結構，包含至少一截水 踏、以及至少一水平排水管；其中： 該截水牆，主要係由地層中並排設置的複數垂直集 • . 水管所構成；截水牆係於地層中設置複數垂直集水 .孔，相鄰接的二垂直集水孔的側面彼此相互連通；於 垂直集水孔中對應組設垂直集水管，該垂直集水管的 管壁與垂直集水孔的孔壁間形成間隙，該間隙中填入 級配碎石及細砂，並加以震動夯壓；截水牆的頂端低 於邊坡地表線，每一垂直集水管頂端管口覆上一管 蓋，該管蓋上方蓋覆不透水膠層，該不透水膠層上方 15 1328061 回填低透水性的覆蓋土壤，該覆蓋土壤加以夯壓密 .實，使覆蓋土壤的密度大於原始的地表土的密度； 該水平排水管連通前述截水牆的底部，水平排水管 的另一端為排水口，.該排水口設置固定保護設施。 • 8.如申請專利範圍第7項所述之排水結構，其中該級配 碎石的直徑小於或等於3.Omm(0 $3.0mm)且均勻係 數大於或等於6(Cug6)。 9. 如申請專利範圍第7項所述之排水結構，其中該截水 • 牆頂端低於邊坡地表線邊坡地表線50公分以上。 10. 如申請專利範圍第7項所述之排水結構，其中該不 透水膠層為PE膠層。 11. 如申請專利範圍第7項所述之排水結構，其中該截 水牆的底端接觸或局部穿過低透水岩盤線。 12. 如申請專利範圍第7項所述之排水結構，其中該該 截水牆的垂直集水管底端.接觸或局部穿過低透水岩 盤線。 隹 13.如申請專利範圍第7項所述之排水結構，其中該截 水踏的總設計排水量Qp大於或等於地層最大滲流水 量 Qs 的 10 倍，即 Qpg 10Qs q 14. 如申請專利範圍第7項所述之排水結構，其中該水 平排水管連通截水牆的垂直集水管底部。 15. 如申請專利範圍第14項所述之排水結構，其中該水 平排水管的内徑大於或等於(会）連通的垂直集水管内 徑。 16. 如申請專利範圍第7項所述之排水結構，其中該水 16 1328061 平排水孔設置於地層中，水平排水管組設於水平排水 孔中，水平排水管與水平排水孔之間形成環狀的間隙 層，該間隙層灌注水泥漿固定。. ， 17.如申請專利範圍第7項所述之排水結構，其中該水 • 平排水管與前述截水牆的底端連通處延長形成水乎 • 集水管。. ..18.如申請專利範圍第7項所述之排水結構，其中該固 定倮護設施概為L形牆體，藉由L形牆體的直立牆固 # 定水平排水管的排水口，L形踏體下方的水平板防止 排水口流出的水沖钱、破壞邊坡地表。

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