第1417期- 從關西機場下陷 淺談地層下陷成因及對策

前言

關西機場，座落於大阪灣東南部的泉州近海離岸5公里的人工島上，面積1067.7公頃，是京都、大阪、神戶（京阪神）都會區主要聯外國際機場，與神戶機場、大阪國際（伊丹空港）機場，並列為關西3大機場。這座機場於1994年9月4日啟用時，是全球唯一的海上機場，但長年苦於地盤下陷：第一期工程興建的人工島約下沉3.43公尺，第2期工程建設的人工島下沉約4.14公尺。

地層下陷的原因

地層下陷，係指因人為或自然因素引起地層內部孔隙壓縮，造成地面沉陷之現象。一般的地層下陷可以說是自然現象，從河流所沖積下來的沙石所構成的沖積平原，當沙石的顆粒愈小，壓實的程度就愈明顯，這是屬於自然的地層下陷。當外力的作用，例如車子震動、施工震動、建築物的重量等，都會壓密地層，這是二種無法避免的地層下陷。

地層下陷的主要原因，可大致歸納為下列幾種：

1.地震引發的地盤下陷及隆起：地震致地殼變動，當地震力大於土壤容許剪力時，地殼變動產生變位形成下陷或隆起。

2.液化造成地盤下陷：指因地震的作用，造成原本在土壤的水份被擠壓到表層，土壤顆粒間的有效應力下降為零，土壤失去剪應力強度，呈現如液態的狀況。

3.壓密造成地盤下陷：土壤壓密沉陷是一種由土壤受外力因素影響(如抽水或外部載重等)，導致孔隙介質及內含流體(空氣及水)產生形變，進而造成土壤體積減少的現象。

4 鄰房施工造成地盤下陷：營造商施工不慎，導致地面塌陷，影響鄰近民宅建築結構受損，甚至嚴重損害傾斜下陷。

5過度抽取地下水造成地盤下陷：過度抽取地下水，除了造成地下水的散失，並使土壤逐漸因下壓而密實，連帶也造成了地層下陷的情況。

6交通振動引起的土體壓實沉陷：由於長時間的振動，面向大道路或鐵軌附近的土地可能會發生沉降，其中大多數是由於交通震動，引起地下水消散致土體壓實沉陷。

地層下陷處理對策：

1. 明文規定限制地下水的抽取量，取締封閉違規使用的水井。

2.人工地下水補注，避免土壤緊密，避免地下水位下降。

3.開發替代水源，循環使用地下水，減少水資源浪費，多利用水庫蓄水池。

4.改變土地使用形態，減少地下水使用，發展使用海水養殖技術，減少抽取地下水。

5.興建河堤、海堤、防潮堤等排水工程。

6.監測測量為掌握地面沉降和地下水狀況，通過觀測井對地下水位調查和地下水位和地面收縮進行監測測量。

7.建立地下水開採法規等相關的法令資訊，完成地層下陷警報系統，提醒附近居民具有防治地層下陷災害與影響的觀念。

8.使用筏基基礎：筏式基礎好處，在於因為全部結構柱都站在同一塊大的基礎板上，所以受力更均勻。地震來時整棟建築也猶如站在竹筏上整體晃動，整體耐震性能更好。

9.使用補償性基礎：補償性基礎，又稱浮基礎，在結構設計中使建築物的重量約等於建築位置挖去土重的基礎。當建築物的重量等於挖去的土重時稱「全補償性基礎」，此時土中的應力無變化；如挖去的土重只相當於建築物的部分重量時稱「部分補償性基礎」，可減少建築物的沉降。

10.使用千斤頂調整不均勻沉陷：當建築物因沉降不均勻而略微傾斜時，用千斤頂將建築物的每根柱子抬起，並將鋼板夾在它們之間來調整建築物的傾斜度。在關西國際機場的客運大樓內，有900根帶有該系統的柱子，每根柱子都會被自動測量，以確定在哪裡升起。

11.使用砂樁排水：在施工過程中進行。將砂樁打入，以儘快將粘土水排出， 這為水的排出創造了一種更快沉降。

結語

沉降可能有多種原因，包括上面列出的原因。如果損害很大，通常是由於多種原因造成的，而不僅僅是一個原因。以上資料，敬供諸先進卓參。

參考文獻

1.中央社 CAN，https://www.cna.com.tw ，地盤下陷加漲潮關西機場停擺重點新聞。

2株式会社レフトハウジング，https://left-h.co.jp/blog/softground/，地盤について。

3成功大學，http://www.lsprc.ncku.edu.tw › zh-tw › knowledge，地層下陷的簡單成因為何。

4日本環境省，https://www.env.go.jp › water › jiban › gaikyo，地盤沈下の対策。

5日本大同大學DAIDO UNIVERSITY，「中部国際空港の地盤沈下の対策と現状」。

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