第1435期-談 地震對臺北盆地軟弱地盤建築物影響面面觀

一、臺灣高地震地質不可小覷

今年0403花蓮大地震,921集集大地震後25年來,臺灣所遭遇最大地震。震源15.5km屬極淺層地震,震央在花蓮外海,距日本的與那島國町110km(測到4級震度與發布海嘯3米警報),此次花蓮地震主震約32顆10萬噸級原子彈之威力,震後175小時內餘震達800次以上,釀全國13死(另6人失蹤)1,140傷、災情千件。但此次震度規模之大與擺幅延時之久等,所幸係發生在人口不密集與建物不稠密集之東部,且於清明連假前沒有大量旅客入山遊玩,如此傷亡可謂為萬幸,「天佑臺灣」。

惟地震造成花東地區、宜蘭與大臺北會區,及向西跨越中央與雪山山脈等陸上運輸要徑,遭受損斷,不僅有建物崩斜歪傾,且在花蓮基地傳有軍機,因地震滑移撞擊刮傷外表等,值得全國上下與軍民一心協力合作,克服震災造成之阻擾,維持各區域間在震災中基本運輸功能。

(一)共振的可怕

花蓮震源屬臺灣3大地震區之中,發生頻率最高的東部地震區中北端。該震區的地震也會連動到相較軟弱的大台北都會區,受震更顯明顯搖晃。若建築物本身的自然震動週期恰與地震搖晃頻率恰巧相近時,就會產生共振效應。在美國西北部華盛頓州西雅圖市南方之塔科馬海峽吊橋(Tacoma Narrows Bridge),係1940年7月完工後,不到半年就因受側向湖面強風吹襲下,引發著名之卡門渦流街(Kármán Vortex Street),致使橋身擺盪扭曲頗大,當其卡門渦流街振動頻率恰與橋本身結構頻率相同時,衍生該吊橋激烈共振而霎那間崩塌潰敗,係全球首件有科學文獻明確與影片記載之共振斷橋事件。可知側風所致對較無側向支撐之橋樑衍生共振之可怕。

而,高層建築是靠其貫入岩床的深基礎,來抵抗平衡垂直與水平力及彎矩甚至扭轉之傷害,至於位在先天軟弱盆地更是分外可怕。例如與臺北盆地相似地質環境的墨西哥城,地處特斯科科湖(Texcoco)中心,藉填湖造陸長出在墨西哥盆地中間的水上回填土巨型城市,人口有900萬人,在1985年9月19日發生芮氏8.1級大地震,釀7千餘人死亡8千多棟房屋倒塌的大災難;2017年同一日又發生規模芮氏7.1強震,又造成首都墨西哥市約370人死亡。

(二) 液化災害

液化災害也是該地常客,臺北都會區因沉泥層互層淤積盆地又是三面臨山,冬季有東北季風、夏季有西南氣流,經常下雨到上游各集水區往下灌。加上1976年翡翠水庫啟用後禁抽臺北地下水,致使該盆地的地下水位經常接近地表面。故臺北都會區的高層建築興建時,所做的地下室開挖,一旦挖穿了地表面3~8m厚,最上層的松六層之低壓縮性黏土層這阻水層,到達松五層粉土質細砂的這透水層時,盆地上游處高水頭的地下水,就湧出噴砂與受震引發液化(Liquification)的潰敗,故在臺北輒有地下室開挖與擋土牆設施,突然挫敗的案例發生。依據經濟部地質調查所去年底調查公布,不幸的是臺北市有21.4%面積屬於土壤高液化潛勢區、新北市則有25.1%,全國最高地在嘉義縣達53.2%。

(三)斷層肆虐

臺北盆地,係受北側大屯火山區、與西北側林口與西側桃園台地、及東向南側雪山山脈前緣西部麓山帶,所包圍之三角型半塹盆地,地質構造方面有多條斷層穿過,如盆地東北側往西南向發展之成子寮、金山、山腳(該正斷層東側上盤陷落運動造成的環山間盆地)、新莊、崁腳、臺北與新店斷層等與最外緣的屈尺等逆衝斷層構造,這些斷層往東北向可能連結到外海的沖繩海槽與琉球火山弧等構造系統;而臺灣島東南側的菲律賓海板塊,每年以7cm朝西北向N550W撞擊,島弧邊界線就在盆地的西南緣,盆地西與北側的台地等,就是海板塊撞擊最西側的歐亞陸板塊之擠壓變形前緣,若其他斷層系統有地震就會觸發該盆地。

(四)邊坡崩塌與土石流

因為盆地約略四周環山,只要遇到短延時之強降雨,陡峭的邊坡入滲含容能力不足時,會把上邊坡集水區的表土與邊坡岩塊等,夾帶如泥流或土石流向下橫衝直撞,無堅不摧。如1997年8月18日,台北縣汐止鎮汐萬路二段林肯大郡社區,因遭受強颱溫妮颱風來襲連續豪雨,釀致該社區上邊坡產生滑動,大量岩塊土層與泥水衝向社區內第2、3區臨山側第一排建築物,致地下室與1~2樓等建築的柱子幾被瞬間剪斷,沖斷原地上6層樓被砍斷陷落成為地上3樓的危樓,共有28人罹難、50人輕重傷,上百戶房屋全毀與傾斜坍陷;2001年9月納莉颱風,造成臺北盆地許多嚴重的災情,該颱風所夾帶之豪大雨在其上游集水區高達38ha,龐大逕流水在短時間強降雨的情況下向下沖刷,造成仰德大道2段2巷50號(現改善為老人安養中心)下方野溪邊坡坡面崩塌,土石沿溪溝往下流,釀成下邊坡至善路嚴重土石災害。

二、地震對臺北盆地與全國影響

從交通部中央氣象署公告0403地震即時強地動震波圖,可看全國震度最大「6強」發生在和平測站,離震央約60.42km,其南北向與東西向加速度為363與352gal最高、垂直向有224gal,搖晃延時約60秒;而花蓮市離震央有23.41km,其南北向與東西向加速度為458與256gal、垂直向有209gal,搖晃延時約60秒;臺北市測站離震央有141.34km,但其南北向與東西向加速度為86與57gal、垂直向為36gal,震度與距震央僅13~23km的西林與磯崎測站,同為「5弱等級」,但該兩側站搖晃時間為63與43秒,距離震央141.7KM的台北市震度圖約達百秒,不輸921地震的恐懼程度。

在大臺北都會區,因房價居高,已有頗多老舊與損壞徵兆之建物,卻不確實維修「老屋補強與翻新」等實例,讓建物位在軟弱基地條件又雪上加霜,經濟弱勢居住民眾更是如風中之燭般地脆弱無助。且政府這幾年所積極推動之《都市更新條例》與《都市危險及老舊建築物加速重建條例》等,也如同實施已逾50年之《區域計畫法》與明年5月初要執行的《國土計畫法》一樣,遭受到頗多顢頇鄉愿與積弊成習的困阻,讓我們老宅危樓地改建與更新及必要耐震補強等措施,執行實效很有限。

三、結語

綜上所述,臺北都會區集中這樣多的政經商核心與老舊住宅等,萬一不幸,該處遭受如集集、花蓮地震或遠方發生海槽型斷層超大地震之襲擊,「日本土木工程師學會(Japan Society of Civil Engineers)的專家學者,曾在今年3月中旬對其首都圈遭受到南海海溝連接到相模海溝衍生『直下型地震』襲擊之預測是否成真?」且預估未來30年會發生8~9級巨大地震(如同311大地震發生在外海130km東海海溝上的9級巨大地震),將可能釀成1,000兆日圓與逾6,100人死亡的損失,都值得我們台灣引為警惕。建議政府需要事前做好各項耐震保固的建設。至於臺灣在兩年前,由國家災害防救科技中心與地震中心所做的模擬:「雙北有極大機率超過一萬棟的房屋倒塌、而只要地震規模大逾6.3級突襲臺北,更釀4千棟房屋或是3萬餘戶住宅倒塌。」然而最令人掛心的事:若干人早已忘記25年前921國殤日的歷史警訊。相關盆地震災如照片所示。

四、建議

面對時不來襲毫無有效預警的地震,臺北首都似有必要配合2025年5月將要實施的國土計畫法,作合理調配與分散減壓之規劃,並考慮各地區執行近50年區域計畫法,經驗傳承搭配國家未來發展之潛力(如電子業與AI產業等發展,急需水、電、地等難移動資產與可移動人才資源搭配),須在台灣島內另設第二國都之備援設計,讓臺灣深具韌性抗災之戰略強度。

至於,類似都會區之都更與危老條例或社宅興建等執行不符當初預期,是否應考量目前營建環境驟變與國內營建力不足及節能淨排的國際潮流,再予之該條例適當修正。

參考文獻

1.賴品寬等人,《軟弱盆地微老都更宜防範共震加害》,土木技師報第1367期,臺北,2023年2月23日。

2.賴典章等人,《臺北盆地成因之探討》,經濟部中央地質調查所特刊,P 207-226,臺北,1999年。

3.洪如江,臺《北盆地各土層土壤之物理特性》,國立臺灣大學工程學刊,P194-217,臺北,1996年。

4.陳文山等人,《晚期更新世以來臺北盆地沉積環境與構造演化的時空演變》,經濟部中央地質調查所彙刊,P 61-106,臺北,2008年。

5.陳培源,《臺灣地質》,科技圖書公司,臺北,2008年5月1日。

6.台北市政府土壤液化潛勢查詢系統,《臺北盆地前世今生 / 臺北盆地的地層分佈與構造》,網址:https://soil.taipei/Taipei/Main/pages/history_strata.html,臺北,2024年04月10日。

7.國家地震工程研究中心,《2006印尼日惹0527地震事件勘災報告Reconnaissance Report on Earthquake in Yogyakarta, Indonesia on May 27,2006》,P13-16,臺北,2007年4月。

1435-2-1

照片1建物尺寸底高比值大,幾何不穩定釀災較多。

 

1435-2-2

照片2 去年北市大直基泰地下室崩塌案西側大樓的施工吊塔,在今年403地震搖晃折斷。

 

1435-2-3

照片3 臺北敦化南路某顧問公司大樓,受震釀磁磚四裂剝落,修補後仍受震剝落。

 

1435-2-4

照片4 大樓一樓牆與地下室底板交接處,該角偶受震牆或柱開裂剝脫

 

1435-2-5

照片5臺北大安路某大樓為防磁磚受震掉落,掛起保護網罩預防。

 

1435-2-6

照片6 台北盆地內超齡住宅極多,使用不當與維修失妥險象環生。

 

1435-2-7

照片7盆地內老舊集合住宅大樓,急需都更換新換安全。

 

1435-2-8

照片8 中華路老舊集合住宅大樓,牆壁剝脫,鄰棟隔牆碰撞開裂。

 

1435-2-9

照片9 陋窳地區老舊住宅頗多妨礙都市防救災與生活功能減滅。

【本文稿經由台灣省土木技師公會技師報同意轉載;未經允許請勿任意轉載】

 



【版權重要說明】:本網站內容係由該著作權人或團體同意下轉載、或由該作者或會員自行創作上載發表之沒有違反著作權之圖稿內容,一切內容僅代表該個人意見,並非本網站之立場,本站不負任何法律責任;若讀者認為文章或評論有侵權不妥之處,請與聯絡我們,將儘速協同處理;同時未經本網站同意請勿任意轉載內容,我們也將保留一切法律追訴權利。