根據最新 2012 QS World University Ranking結果臺北科技大學土木系在土木工程領域

( Subject of Civil Engineering ) 排名為世界

第117名表現為本校最優者在國內亦僅次

於台大土木( 第31名 )並與成大土木( 第115名 )及交大土木( 第116名 )並駕齊驅

土木工程系暨土木與防災研究所

2012 年研究亮點

土木工程系暨土木與防災研究所

2012 年研究亮點

I

土木工程系暨土木與防災研究所 2012年研究亮點 【目錄】

頁次

一甲組結構材料組

張順益 特聘教授 低矮型 RC建築耐震補強研究 A1

李有豐 教 授 FRP橋梁之設計開發研究 A3

宋裕祺 教 授 鋼筋混凝土建築物耐震能力評估系統之補強模組與

視覺化展示功能開發 A5

地震防災管理系統建置之研究 A7

樁基礎位於乾砂與飽和砂動力行為分析與探討 A9

廖文義 教 授 壓電陶瓷智能感測器於混凝土結構健康診斷之應用 A11

黃昭勳 副教授 大屯國小忠棟校舍之耐震能力評估 A13

尹世洵 副教授 救災輕便橋新橋型之研究 A15

二乙組大地工程組

陳水龍 教 授 雙圓潛盾施工引致地表沉陷評估模擬 B1

軟弱黏土層潛變引致之連續壁變形 B3

倪至寬 副教授 既有連續壁改建之深開挖施工模式 B5

高壓噴射灌漿品質管制與蒙地卡羅機率設計 B7

路堤下橋墩深基礎開挖工法比較與數值分析 B9

機場跑道剛性鋪面之版底灌漿維護 B11

鋼筋混凝土簡支梁循環加載與數值分析 B13

張國楨 副教授 無人飛行戴具(UAV)航空攝影測量及雷射掃描儀

(LiDAR)資料之整合與應用 B15

山崩災害數值模擬相關程式開發與應用 B17

三丙組營建交通防災管理組

王隆昌 教 授 大陸政府採購市場與制度之研究 C1

預防式品管理論應用於公共工程之研究 C3

II

林祐正 副教授 整合 RFID與 BIM於營建工地鋼構吊裝工程管控

實務應用之研究 C5

四丁組生態防災組

施邦築 副教授 因應重大複合型災害物力動員調度機制之研究 D1

何嘉浚 助理教授 地工合成材料應用於呈層複合土壤水質淨化系統

之研究 D3

五戊組水資源工程與水利防災組

陳世楷 助理教授 機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 E1

六己組空間資訊組

張哲豪 副教授 水文預報及氣象觀測整合平台 F1

攝影測量建置三維顏面模型之研究 F3

空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管

之研究 F5

防災資訊地圖製作及推廣 F7

巨災金融策略之研究 F9

楊元森 副教授 影像量測於工程量測之應用 F11

A-1

低矮型 RC建築耐震補強研究 從 921集集大地震的震後勘災當中可以發現到低矮型的老舊中小學校舍遭受到地震

的嚴重摧殘半倒及全倒的情形在台灣中部比比皆是然而這些校舍遭受如此嚴重地毀損

其原因大都與結構物中的梁柱及牆的配置不當有關其中尤以鋼筋混凝土構架內部含有

部分牆體或因為窗台設置的需要而於柱旁置座窗台牆這類牆體的配置看似得當卻也間

接地使得同樓層當中有一部分的鋼筋混凝土柱之有效淨高度縮短勁度增加致使這類邊

界受到部分束制的柱子較一般柱更早發生破壞此即為短柱效應因此本研究希望探討短

柱破壞發生的臨界條件以及潛在發生短柱破壞的桿件應如何進行補強才能既安全又兼具

經濟性 研究目標探討短柱破壞發生的臨界條件及快速辨識潛在可能發生短柱破壞的桿件

並且驗證現今老舊校舍建築經常採用的補強方式是否有效其中較為常見的短柱補強工法

包含在緊鄰短柱旁新增部分磚造翼牆補強在緊鄰短柱旁新增部分 RC造翼牆補強以及構架邊柱增加圍束箍筋補強等工法

研究方法本研究設計製作 8座模擬實尺寸校舍的單層單跨鋼筋混凝土構架試體

其中包含 1座空構架試體4座填充不同高度台度磚牆構架試體以及 3座採用不同短柱補強方式之構架試體藉由 4 座填充不同高度台度磚牆構架試體的試驗結果探討構架邊柱在不同高寬比下短柱破壞發生的臨界條件及其成因爾後以邊柱高寬比等於 3之具短柱特性的鋼筋混凝土構架為原型執行三種不同方式之短柱補強並進行靜態的

反覆載重試驗以驗證三種補強工法之成效並且利用 ETABS進一步地建立能夠反映新增磚翼牆補強及新增 RC翼牆補強真實行為的結構數值模型以利現行的結構耐震能力詳細評估工作更臻完善

結論(1)當柱構件之淨高寬比大於或等於 4時可將其視為一般柱而淨高寬比遠小

於 4時則極可能發生短柱破壞(2)短柱破壞發生的臨界條件可經由估算磚牆的剪力強度以及邊柱的剪力強度來預測磚牆是否發生破壞進而確認是否發生短柱破壞(3) 在本研究實際試驗中發現到邊柱增設圍束箍筋補強其補強之新澆置的混凝土呈現整片剝

離的現象即說明了補強前後新舊混凝土間無法完全結合在一起共同抵抗外力因此不

建議採用此工法進行短柱補強(4)在構架邊柱新增磚翼牆或是新增 RC 翼牆都能有效提高構架的側向抗剪強度並且提高的強度差異不大此外新增磚翼牆似乎可延緩短

柱破壞的發生而新增 RC 翼牆則因為補強後構架整體勁度提高進而提早發生短柱破壞(5)經實際反覆載重試驗其補強成效及破壞模式發展綜合整體結構耐震行為的表現施工難易程度工程費用以及維護等考量本研究建議新增磚翼牆補強為較佳的方案

Principal Investigator張順益 特聘教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

張順益

特聘教授

A-2

潛在發生短柱破壞的位置以及成因

鋼筋混凝土構架設計圖說

8座實尺寸 RC構架試體試驗最終破壞情形

反覆載重試驗下 8座試體之容量曲線

A-3

FRP橋梁之設計開發研究 台灣為海島型國家鋼筋腐蝕問題嚴重尤其在臨海域附近之結構物頗為常見為達

到防治鋼筋鏽蝕問題降低後續維護所需之人力與物力為國內外先進國家現階段研究之

課題纖維強化高分子複合材料(Fiber Reinforced Plastic FRP)便為一很好的選擇由於 FRP 材料的抗電化學性抗腐蝕及質輕強度高等優點採用 FRP 棒取代傳統鋼筋可防止鋼筋混凝土結構物腐蝕另此外利用 FRP 輕量化的特性以 FRP構件替換橋梁上部結構可大幅減少靜載重而提升承載力且 FRP安裝簡易縮短建造工期大幅降低社會成本

研究目標利用 FRP 優越之耐蝕性可提高結構之耐久性延長使用壽命減少維護管

理所需的維修費用尤其在鹽害嚴重及沿海地區等嚴苛腐蝕環境下更為顯著目標希望

在土木工程上可因地制宜使用新材料 FRP棒取代傳統鋼筋及 FRP 橋面版甚至到建築結構物等使 FRP複合材料發揮其諸多優點為土木建材提供更好之選擇

應用實例

(1) 本研究團隊(土木系李有豐 老師研究室與建築系蔡仁惠 老師研究室)將 FRP 版構件的研究成果應用在國內首座 FRP複合材料人行棧道棧道位在陽明山國家公園二子坪遊憩區以 FRP梁版等構件完成長約 10公尺寬 12公尺FRP複合材料具有可設計性質量輕高強度耐腐蝕低熱傳導性與抗電氣性等優點相較傳統材料除造型多變施工方便快速外碳排放量與後續維護成本均可降低由國立臺北科技大學

土木系與建築系師生自力建造完成現場僅兩個工作天FRP 材料可抵抗陽明山國家公園高硫磺的環境初估可耐用 50年省下後續維修費用

(2) 本研究團在台南台江國家公園六孔管理站完成國內第一座 FRP複合材料人行棧橋人行棧橋之橋長約 8公尺寬 15公尺在現地施工時間約 5個工作天即完成組裝作業然後再以吊裝方式將 FRP橋安置完成台江國家公園六孔管理站處在臨海高氯離子環境而 FRP材料皆能適用這些特殊環境顯示 FRP複合材料在土木建築使用上實可發揮其材料優點並克服傳統建材之限制 結論 (1) 實驗過程中 FRP 的撓曲行為較大設計上需以撓曲控制進行設計並進

行強度檢核以達到舒適安全性的要求(2) 在 FRP版之有限元素數值模擬分析結果與實驗結果之誤差在 11 以內(3) 台江棧橋以有限元素計算結果顯示在設計載重條件下此橋梁最大變位僅約 35mm (4) 綜合本研究團隊實驗與分析之研究成果可供後續相關研究以及在實務設計與施工上參考

Principal Investigator李有豐 教授

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

李有豐

教授

A-4

W4times2-PC W4times2-PA W4times2-P2T

FRP梁-版結構系統試驗結果

梁的垂直位移( yu )等高線單位為 mm

內側梁的底部中央與頂部中央的垂直位

移( yu ))曲線單位為 mm

(a) 棧橋主體 (b) 週邊

人行棧橋主體及週邊示意圖

應用實例二 - 台江國家公園六孔管理站 FRP複合材料人行棧橋

A-5

鋼筋混凝土建築物耐震能力評估系統之補強

模組與視覺化展示功能開發 自 921集集大地震後結構耐震能力評估與結構補強一直是土木工程師的重要研究課

題近幾年國內學者積極參與相關研究已開發出可靠的耐震能力評估輔助分析軟體使

業界有可依循的方法與工具執行耐震能力詳細評估在耐震補強方面目前國內校舍常

用的補強工法如擴柱補強翼牆補強及增設鋼筋混凝土牆等主要以強度補強為主對

於校舍以外之其他既有建築物亦可依照結構系統特性採用韌性剪力補強的方式提昇

其耐震能力以達到耐震需求 研究目標本文彙整國內外常用的各種耐震補強工法建立結構非線性分析方法以

求取塑性鉸之特性作為側推分析或非線性動力歷時分析之依據並以物件導向程式語言

C將各種耐震補強工法之分析方法建構在鋼筋混凝土建築物耐震能力評估系統(SERCB)上

研究方法本研究將於 SERCB中建構的補強分析模組有鋼筋混凝土柱強度補強

鋼筋混凝土柱圍束補強柱鋼板包覆圍束補強柱增設翼牆補強及鋼斜撐構架補強工法的

補強分析模組其中在柱構件的部份又可分為矩型及圓形斷面的分析模組翼牆的部份則

也可分單側翼牆雙側翼牆並進一步將分析模組之分析結果與相關實驗結果進行比對

以確保本文所提之方法能有效掌握補強後構件的非線性行為 結論(1)本研究提出建立低矮型 RC牆之非線性行為分析方法並以等值斜撐簡化模

擬有助於實務上的結構分析(2)本研究建立補強後構件非線性行為的分析方法並建構SERCBWin2013程式以作為工程師補強分析的工具提升國內補強分析之效率及精確性(3)本研究開發視覺化展視功能視窗透用滑鼠於此視窗點選欲檢視之構件即可動態呈現所點選構件之分析資訊(4)目前針對各補強工法所完成之分析斷面型式共計 10餘種且提供使用者於補強分析時有更簡便的輸入視窗介面(5)在組成律部份本研究提供Kawashima 及 Mander 兩種混凝土組成律在鋼筋部份提供完全彈塑性之組成律但在同一斷面如有不同強度之鋼筋則可定義不同組成律參數(6)在翼牆分析時為考量工程實務的不同施工情況本論文特別針對三種常見的翼牆施工情形進行分析功能開發讓分

析結果更符合實際情況

Principal Investigator宋裕祺 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

宋裕祺

教授

A-6

外附式鋼斜撐框架之分析流程

外附式鋼框架補強試體之分析與比對

視覺化分析視窗

切片法

A

B

C

D E

Force

Deformation

鋼斜撐軸力塑性鉸

合成斷面M3塑性鉸

塑性鉸

A-7

地震防災管理系統建置之研究

台灣位處歐亞大陸版塊和菲律賓海版塊的交界屬環太平洋地震帶每年都會因版塊

間的相互擠壓而造成地震屬地震頻繁地帶為數眾多的既有交通設施及建築物將不可避

免的會遭受到強烈地震侵襲的威脅綜觀近數十年來的國內外地震災害構造物受害之實

例甚多在這些地震災害經驗中均顯示地震災害對社會所造成的衝擊與經濟損失是相

當嚴重而深遠

研究目標建構一套地震災損評估系統於地震發生前提供地震災害災損之境況模擬

據此擬定相關地震災害防救事項有效執行災害預防災害搶救事故處理災情勘察以

及善後處置復建等相關事宜並於地震發生時推估建築物倒塌及人員死傷等災害資訊

可於初期迅速採取緊急應變作為減少地震災害損失

研究方法以台灣 1990~2003年間地震規模超過 50之地震測站記錄為基礎針對台灣各強地動測站進行地表加速度衰減率之迴歸分析並將台灣國土網格化由各網格之鄰

近測站推估網格之 PGA 值以各網格內之公私有建築物及人口資料為基礎參考並修正TELES 之災損評估模式計算出特定地震作用下各網格之建築物倒塌數及人口傷亡數等資訊本研究使用物件導向技術進行系統開發整個系統以推估專案為中心包括推估

專案資料模型計算核心可擴充模組介面及視圖顯示等元件控管整個系統運作系

統實作將以Windows為作業平台使用NET Framework做為基礎應用程式的架構資料庫將使用 MySQL 為基礎GIS 地圖元件使用 MapWinGIS 元件分析成果將以視覺化輔以文字呈現

結論(1)本研究將全台灣進行國土網格化藉由推估所得各網格內之 PGA配合中

央氣象局對各震度所採用的對應色層並與中央氣象局所公布者進行比對以方便驗證地

震衰減律迴歸公式推估所得震度之準確性(2) 本文蒐集近 10萬 5千筆之地震資料針對全台 600餘個強地動觀測站進行加速度衰減律之參數迴歸場址效應已包含於各測站之迴歸分析成果中(3)本研究建立之地震防災管理系統使用物件導向技術進行開發並由豐富的資料庫將分析成果以視覺化輔以文字呈現不僅降低災損推估之繁雜步驟此成果亦可

供政府做為災前演練及災後初期迅速採取緊急應變作為之用(4) 本研究結合目前國內外之災損評估模式並藉由簡易明瞭之操作介面與容易擴充的架構使後續擴充較具彈性及

便利性(5)本研究開發之系統於分析完成後可藉由網頁公布及手機簡訊等方式通知防救災相關單位人員使其能於震後進行救災相關作業

Principal Investigator宋裕祺 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

宋裕祺

教授

A-8

中央氣象局公布之等震圖(左)與系統推估之等震圖比對包含全台灣之等震圖(中)及新北

市轄區內之等震圖(右)

新北市各區建築物橋梁損壞狀況分布圖

某座橋梁推估後對鄰近 5km10km半徑範圍內之脆弱度推估結果

A-9

樁基礎位於乾砂與飽和砂動力行為分析 與探討

臺灣處於環太平洋地震帶上橋梁安全時常遭受地震威脅以致橋梁因地震受損情況

發生加上部份跨河橋梁興建於地下水位較高之土壤當受延時長振幅大之地震時使

土壤排列更加緊密土壤中的水來不及排出造成孔隙水壓力上升有效應力逐漸遞減

且當有效應力降為零總應力等於孔隙水壓力時土壤即會呈現液體狀態致使容易形成

潰堤之現象或樁基礎之承載支撐力降低導致樁基礎所承受的側向力劇增或上部結構物產

生慣性力過大因此一旦橋梁位於發生液化之土壤對橋梁安全性之影響甚大造成橋

梁使用者生命財產安全受威脅之機率增加故考慮橋梁處於飽和土壤時安全性評估更顯

重要 研究目標橋梁位於發生液化之土壤對橋梁安全性之影響甚大造成橋梁使用者生

命財產安全受威脅之機率增加故考慮橋梁處於飽和土壤時安全性評估更顯重要本研

究擬針對橋梁樁基礎位於乾砂與飽和砂土中且承受地震力之作用探討橋梁位於兩種土

壤之受震反應 研究方法國家地震工程研究中心為探討樁基礎位於乾砂土壤及飽和砂土壤受地震力

作用之行為進行一系列相關之縮尺橋梁單樁試體砂箱實驗本研究藉此以 OpenSEES三維有限元素分析軟體將其橋墩基礎及土壤一併建立於分析模型中模擬樁基礎位於乾

砂與飽和砂土壤承受不同地震作用之反應且土壤楊氏係數以相對密度一層與兩層剪力

波速各別求取分析最後將實驗與分析結果進行比對 結論(1)工程師於設計時須注意飽和砂於位移加速度及樁身彎矩之反應皆較

乾砂大且以樁身彎矩最大值來看乾砂最大值會集中於樁身上方之位置而飽和砂則

會產生於中間之位置(2)樁基礎位於乾砂土壤並以三種土壤楊氏係數求解之方法進行分析以相對密度及一層剪力波速求解土壤楊氏係數之比對成果較佳而於飽和砂土壤模

擬分析時則以兩層剪力波速求解土壤楊氏係數之比對結果較佳(3)飽和砂分析之參數輸入互相具有關連性必須考慮多方面之參數如土壤之楊氏係數及滲透係數的改變

一般分析時難以考量隨時間變化而改變土壤性質因此產生具變異性之誤差模擬時應

盡可能考量實際狀態並涵蓋於模型中方可減少誤差之產生

Principal Investigator宋裕祺 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

宋裕祺

教授

A-10

雙軸向多層剪力試驗盒(NCREE) 大型霣砂器於剪力盒(NCREE)

考量土壤-結構互制之分析流程

質量塊相對位移比較 超額孔隙水壓力比較

樁身彎矩之準確百分比

A-11

壓電陶瓷智能感測器於混凝土結構 健康診斷之應用

利用壓電材料(piezoelectric material)為元件製成之智能感測器(sensor)具有許多實用上

之價值此智能感測器可用於監測混凝土早期強度發展結構內部應力量測結構受震或

受衝擊後之裂縫及損傷診斷等功能為一多功能之感測器壓電材料已廣泛被利用於光學

生醫光碟微機電D-RAM 等系統上諸多壓電材料製成之商用成品已經廣泛被運用於工程與日常生活中但壓電陶瓷材料於土木工程之應用則仍相當少於大型實際混凝土

結構上之應用則更待開發

研究目標壓電陶瓷材料主要特性為具有正反應及逆反應之機械能與電能轉移現象

利用壓電材料為元件製成之智能感測器具有許多實用上之價值此智能感測器可運用於監

測混凝土早期強度發展監測結構內部應力量測結構受衝擊檢測及結構震後損壞健康診

斷等功能本研究為利用壓電材料為元件製成之智能感測器預埋或後埋於鋼筋混凝土結構

中利用壓電材料可為致動器(actuator)及接受器(receiver)之特性發展壓電智能感測器於混凝土結構之許多監測與檢測實用技術

研究方法(1) 混凝土早期強度監測技術應用上為利用應力波傳遞基本理論於混凝

土圓柱試體中預埋兩個壓電智能感測器一為致動器及一為接受器藉由兩者間的應力波

傳遞探討壓電訊號與混凝土強度發展之關係(2)混凝土結構健康檢測應用為以多個壓電智能感測器埋於 RC 試體中利用試驗使結構逐漸產生損壞直到完全破壞於每一試驗利用埋設之感測器進行結構裂縫及損壞狀態檢測方式為利用一個感測器為致動器來產生

應力波其他感測器則當作接受器來接受應力波藉由所接受之應力波轉換的電壓變化來

判斷損壞狀態原理為當結構發生裂縫或破壞時其傳遞之能量將逐漸降低且能量降低

程度與損壞嚴重性具關聯性利用小波轉換於較窄頻寬與短歷時分析之優點進行接受器所

接受之應力訊號分析藉由訊號分析結果建立一損傷指標矩陣判斷結構之健康狀態

結論壓電陶瓷感測器運用於試驗室試驗與宜蘭牛鬥橋真實混凝土橋墩結構之損壞診

斷皆具有相當良好效果由數值分析結果來看不管是低頻或是高頻效果皆相當良好當

結構試體達到嚴重破壞時可從高低頻看出損壞指標有非常明顯的上升故壓電感測器

具有簡單便宜及具良好之結構損壞的診斷效果另由混凝土早期強度監測技術發展可

利用混凝土強度發展與壓電訊號關係公式取代部份傳統抗壓試驗

Principal Investigator廖文義 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

廖文義

教授

A-12

A-13

大屯國小忠棟校舍之耐震能力評估 有鑑於中小學校舍在 1999年集集(921)地震中受損嚴重教育部近年來積極推動台灣

地區中小學校舍之耐震補強為確保學童及教職員在地震中之生命安全台北市大屯國小

亦針對其忠棟校舍進行結構耐震能力評估有鑑於國內現有之建築物耐震能力評估法僅適

用於鋼筋混凝土構造而忠棟校舍為石造建築其韌性及抗拉強度較一般鋼筋混凝土建築

物為低因此無法以傳統模式評估該建築物之耐震能力 研究目標由於現有的耐震能力評估法中多未針對石造建築物提出確切之耐震評估方

式本研究中除參考美國聯邦緊急事務管理局所建議之建築物耐震能力分析法之外亦根

據現行建築物耐震設計規範之規定對忠棟校舍進行有限元素分析藉以評估該建築物在地

震中之安全性並作為補強規劃之參考

研究方法由於本建築物不具備完整的構架系統屋頂亦無剛性橫隔板因此無法

以傳統之構架模型分析本研究中除依建築物之實際配置狀況以有限元素模型進行模擬

之外並根據現行規範所提供之工址及震區參數以動力反應譜分析法評估建築物在設

計及最大考量地震中可能受到的地震力及構材之應力分布以評估忠棟校舍在地震力作

用下可能出現之破壞模式及對應之耐震能力 結論分析結果顯示忠棟校舍除在建築物短向地震力作用下石牆可能出現局部的面外

剪力破壞之外其抗剪能力大致良好惟牆體之面外抗彎能力嚴重不足加上缺乏韌性

在大地震中恐有崩塌之虞因此本棟校舍應儘速進行耐震補強以確保師生之生命安全 Principal Investigator黃昭勳 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

黃昭勳

副教授

A-14

大屯國小忠棟校舍

忠棟校舍在短向地震力作用下之（豎縫）面外剪應力分布

忠棟校舍在短向地震力作用下之豎縫面外撓曲應力分布

τmax = 034 MPa

σmax = 251 MPa

A-15

救災輕便橋新橋型之研究 台灣位居颱風與地震頻繁發生的地區橋梁常在地震或颱洪中損毀導致交通中斷

阻礙搶救與復原工作之進行如果能在短時間內進行輕便橋梁架設並可重複使用供

人車通行疏散災民及運送糧食物資必能降低天災對於社會經濟造成的傷害因此

開發強度高重量輕組裝快速之輕便橋梁技術對於我國的救災技術是非常重要的本

研究著重於發展新的橋型設計即使在偏遠災區由於道路狹小導致大型工程施工機具無

法進入時依然能在短時間內利用人力或半人力方式進行輕便橋梁架設並可收納且重

複使用 研究目標擬開發新的救災輕便橋型設計使其在不落墩的情況下能快速渡河完成架

設並將設計的救災輕便橋進行實際組裝確認新開發的救災輕便橋能在不落墩與有限

時間等限制下以人力方式完成 研究方法為達成此目標首先藉由回顧過去可動式橋梁的設計概念提出一個結合

傳統橋梁結構元件與機械機構的設計方案選擇簡易連桿組(linkages)所組成的機構作為新型橋梁的一部分來快速地擴展或收納橋塔與橋體再者利用橋塔橋體與繩索的結合以

剛體旋轉的方式來完成橋體架設接下來根據所完成的救災輕便橋設計成果建造一相同

尺寸之實體輕便橋實際測試是否能在有限時間內以人力方式完成橋梁的組裝與架設並

進行靜態與動態載重試驗檢核是否滿足設計標準並檢討分析模型的合理性 結論(1)簡易連桿組所組成的縮圖器機構可以快速地擴展與收納橋體與橋塔這樣

的設計可以減少現場組裝吊裝與架設橋體的時間及災區工址腹地空間之限制(2)所開發的救災輕便橋在自重與移動活載重作用下垂直向最大變位小於 AASHTO 人行陸橋設計準則之變位限制另外橋梁垂直向與橫向基本振動頻率皆大於 AASHTO 人行陸橋設計準則之要求避免共振與橫向不穩定的行為發生(3)研究成果可以提供國內設計顧問公司新的救災輕便橋設計思維與方法

Principal Investigator尹世洵 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

尹世洵

副教授

A-16

利用橋塔橋體與繩索的結合以單跨剛體旋轉的方式來完成輕便橋架設

輕便橋之分析模型

B-1

雙圓潛盾施工引致地表沉陷評估模擬

桃園國際機場聯外捷運系統設計考量潛盾隧道從三重端穿越淡水河床進入臺北市區因考慮地形及路權之限制路線線性等等因素及比較單圓雙孔傳統潛盾設計於淡水河下

必須施作三處安全逃生之連絡通道其連絡通道工程之施工風險高及造價昂貴採用雙圓

型潛盾隧道免作地中聯絡通道且對於隧道斷面積及周邊建物影響範圍較小及施工工期較

短等優點故臺灣首次引進雙圓型潛盾隧道 研究方法先進雙圓型潛盾工程及傳統單圓潛盾施工所引致地層變形影響其兩種潛盾地層變形影響因素甚多且極為相似為本研究重要之課題 利用 Plaxis 3D Tunnel套裝軟體探討軟體分析土壤釋放應力方法與經驗公式推估地表沉陷及潛盾隧道地表沉陷監測數值之間關係模擬實際案例為雙圓型潛盾開挖引致地

表沉陷變形情況期能藉由分析結果驗證 Plaxis 3D Tunnel應用於雙圓型潛盾隧道施工所引致地表沉陷分析之適用性並將其經驗傳承與分享 結論(1) DOT雙圓潛盾隧道施工引致之地表沉陷評估使用經驗方法以常態分佈曲線方程式來模擬沉陷槽其中因施工造成之〝土壤漏失率〞為主要變數之一相同地Plaxis 3D Tunnel分析 DOT潛盾隧道施工引致之地表沉陷分析應屬適用於模擬分析過程中設定〝土壤釋放應力〞為影響沉陷分析結果重要關鍵因素(2)本研究採用 Plaxis 3D Tunnel數值分析軟體評估 DOT 潛盾隧道施工引致之地表沉陷量研究隧道開挖橫斷面之地表沉陷槽以兩種經驗公式疊加法及等面積法分析顯示DOT 隧道沉陷槽之地表沉陷量寬度影響範圍較寬疊加法及等面積法所得之沉陷槽非常相近評估沉陷槽與沉陷觀測槽之趨勢

大致相同則評估之最大沉陷量與沉陷觀測點最大沉陷量有少許差異(3) 使用 Schmidt及WEI Gang經驗公式來模擬地表沉陷之縱向變形曲線分析與數值分析之成果及現場資料做比對結果顯示Schmidt 經驗公式所求得變位量占最大變位量之比值較為偏高表示 Schmidt經驗公式分析較為保守則WEI Gang經驗公式所求得變位量占最大變位量之比值較為偏低表示與現場監測資料及數值分析結果有顯著差異以兩種經驗公式來評估

其地表沉陷之縱向變形曲線其隧道中心之縱向地表沉陷量於隧道開挖面約 2倍直徑距離後沉陷量趨於收斂驗證其隧道開挖產生地表縱向變形理論 (4)有關地表沉陷之縱向變形曲線分析之 Schmidt及WEI Gang經驗公式期許後續學者能將 Schmidt及WEI Gang經驗公式深入研究與工程案例比較印證更準確預期其縱向變位量占最大變位量之比值

及地表沉陷之縱向變形曲線提高分析結果正確性並對數值分析成果將更具其信心 Principal Investigator陳水龍 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

陳水龍

教授

B-2

土層輸入參數與斷面繪製

隧道橫斷面沉陷槽 綜合比較

分析視窗與操作步驟

B-3

軟弱黏土層潛變引致之連續壁變形

摘要本研究係基於台北市軟弱黏土層深開挖完成且高品質觀測之施工案例考慮開挖工程常因時間延遲而引起較大之潛變量故採用依時性之土壤模型來模擬而分析結果與現

場連續壁變形背土側沉陷及支撐軸力之觀測值頗為吻合故選用作為進一步後續研究之

基準模型本研究總共以有限元素法進行了 48組不同模型來分析並將前述 48組之分析結果統計歸納後建議了考慮依時性之擋土壁最大變形與擋土系統勁度正規化公式擋土

壁最大潛變增量與擋土系統勁度之正規化公式以及擋土壁最大潛變速率與擋土系統勁度

之正規化公式本研究建議之簡化計算方法經與學者蒐集世界各地之 1百多筆觀測資料比對顯示於良好施工品質之深開挖工程可以得到不錯的預測結果根據上述建議之公式

可以簡單利用開挖深度及支撐系統勁度等基本條件評估軟弱黏土層開挖時可能引致之最

大壁體變形量及潛變量本文研究結果可以提供作為對日後類似工程規劃分析及設計時

之參考 結論 1 研究案例採用依時性分析擋土壁之最大側向變形分析值分別達觀測值之 103(西側連續壁)及 118(東側連續壁)分析結果與現場觀測之連續壁變形曲線亦極為吻合同時分析值最大地表沉陷量分別約為監測值之 96(西側地表)及 89(東側地表)兩者沉陷槽形狀相似支撐軸力與觀測值比較約在誤差plusmn30範圍之內顯示於軟弱黏土層進行深開挖適當考慮土壤之依時性效應可以得到接近觀測值之結果

2 連續壁總潛變率與擋土支撐勁度呈近似雙線性關係當 Sle1350時總潛變率與擋土支撐勁度 S 成自然對數線性反比關係當 Sgt1350 時總潛變率接近於定值 28當中連續壁之總潛變率最大約達 47最小值亦有 28故建議於軟弱黏土層進行深開挖工程宜適當考慮由土壤潛變引致之擋土壁潛變以避免低估了開挖變形量

3 後續參數之研究一系列依時性分析之連續壁最大側向變位量接近極大多數觀測值之最大值故將所有 FEM計算結果回歸後之簡化正規化公式應可以視為擋土壁採用連續壁時之近似最大包絡線該公式具備簡化計算之優點不須要經過複雜之 FEM模擬分析即可以評估擋土壁的可能最大變位量

4 最大潛變速率隨著開挖深度增加而變大同時最大潛變速率發生於最大開挖深度潛變速率與連續壁厚度成非線性反比正規化之最大潛變速率範圍約於 001 mmday~073mmday此結果與台北盆地案例之潛變速率觀測資料頗為接近

5 土壤潛變引致連續壁之總潛變率上限值最大約達 47潛變速率上限值最大約達073mmday 及潛變量之正規化(最大開挖深度與擋土支撐系統勁度之比)上限值約達2本研究建議之簡化之正規化公式透過利用開挖深度及支撐系統勁度等基本參數可以評估軟弱黏土層開挖時可能引致之最大壁體變形量及潛變量本研究結果可以提

供作為日後類似工程之參考

Principal Investigator陳水龍 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

陳水龍

教授

B-4

FEM計算結果與Clough and OrsquoRourke (1990)及觀測資料之比較

潛變率總潛變率與FEM計算之比較

0010203040

50607080

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δhmH

eData calculated from FEM Time-dependent resultsClough and OrsquoRourke (1990) line Observed data from Long (2001)-Diaphragm WallObserved data from Long (2001)-Sheet PileObserved data from Kung et al (2007)Observed data from Taipei case histories

Thick of diaphragm wall from 05m to 20mFactor of SafeAgainst BasalHeave

14

20

11 10 09

(a)

00

10

20

30

40

50

60

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δhmH

e

Data calculated from FEM Time-dependent resultsClough and OrsquoRourke (1990) line Observed data from Long (2001)-Diaphragm WallObserved data from Kung et al (2007)Observed data from Taipei case histories

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

Factor of SafeAgainst BasalHeave

14

20

11 10 09

30

(b)

δ Chmδ hm = -00025t + 025

δChmδhm = -00004t + 005

0

10

20

30

40

0 20 40 60 80

Elapesd Time (Days)

δC

hmδ

hm

HHe=019HHe=044HHe=065HHe=078HHe=100

(a)

Σδ Chmδ hm = -01Ln(S ) + 10

Σδ Chmδ hm = 028

0

10

20

30

40

50

60

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

ΣδC

hmδ

hm

Data calculated from FEM resultsObserved data from Ou et al (1998)Data from Lin et al (2002)

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

(b)

000

005

010

015

020

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δC

hmt

(cm

day

)

Proposed method for estimated by Eq 8Observed data from Ou et al (1998)HHe=019HHe=044HHe=065HHe=078HHe=100

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

00

02

04

06

08

10

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δC

hmH

e

Proposed method for estimated by Eq 9 Data calculated from FEM resultsObserved data from Ou et al (1998)Observed data from Finno et al (2002)Unpublished data

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

建議最大潛變速率計算方法與

FEM計算之正規化比較

建議正規化ΔδChmHe與S之計算

方法與觀測資料比較

B-5

既有連續壁改建之深開挖施工模式

在都市中建物多緊鄰地界線周圍幾乎緊貼鄰房及道路有地下連續壁的建物改建時

為避免拆除深基礎過程造成地盤下陷進而損壞鄰近道路及建物因此施工前必須謹慎

規劃在不損鄰的狀態下舊有地下連續壁深基礎的拆除其困難度比素地新建工程高出

許多所以舊有基礎的深開挖施工是一重要課題 研究目標

(1)建立舊有基礎深開挖的施工模式 (2)建立各種施工模式的施工規劃工項順序及施工流程的步驟

研究方法本文彙整歸納出四種深基礎開挖重建模式分別為 (1)新連續壁於舊連續壁外側 (2)新連續壁於舊連續壁內側 (3)新連續壁與舊連續壁交叉 (4)沿用舊連續壁並繼續向下設置新連續壁

本文針對上述四種模式的各種施工方法就土層地下水位新舊建物的

套圖地盤改良臨時擋土設施抽排水鄰房保護措施及監測點的位置加以

討論並進一步與實際的安全觀測資料相互比較施工流程以連續圖解方式表

達以供規劃設計與施工單位的選用參考或改進 結論

(1)新連續壁於舊連續壁外側只需施作一般淺導溝至原土層待新連續壁完成後再以明挖方式拆除舊連續壁若地質較軟弱可於導牆下方進行地盤改良以防止

新連續壁施作時坍孔 (2)新連續壁於舊連續壁內側可因業主設計分為利用舊連續壁作為外導牆將新設外導牆與舊連續壁以混凝土灌漿為一體及利用舊結構物樑柱設置永久撐牆三種

(3)新連續壁與舊連續壁交叉先於周圍進行地盤改良再利用全迴旋搖管機配合衝擊樁及錘式抓斗破除舊連續壁再以原土回填後才能將套管拔出或是於周圍進行

地盤改良後以明挖方式拆除舊有連續壁 (4)沿用舊連續壁並繼續向下設置新連續壁此模式可先於基地內及舊連續壁下方及內側進行地盤改良新連續壁緊貼舊連續壁施作上方則維持空打段以增加地下

室使用面積 收集數個工地之資料加以分析比對並以(2)新連續壁於舊外連續壁內側模式之

一代表性工地介紹

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-6

(1) (2) (3) (4)

四類深基礎拆除重建模式

新連續壁於舊連續壁內側之將新設外導牆與舊連續壁以混凝土灌漿為一體

B-7

高壓噴射灌漿品質管制與蒙地卡羅機率設計 二重管高壓噴射灌漿作業在壓力水層或者在地下室內進行鑽孔與灌漿作業時因為地

下水位高於鑽孔與灌漿作業場地高程為了避免在進行鑽孔與裝設灌漿管作業階段可能

造成湧水湧砂路面掏空或建築物傾斜的意外事件所以在地下室內進行灌漿作業時

利用筏基水箱來量測每公尺改良樁的排泥漿量除了能用來預警湧水與湧砂的潛在問題

再搭配上所量測到的排泥漿比重還可評估改良樁的平均樁直徑這就是在施工中的品質

管制其次施工中的改良樁若其四周緊鄰的改良樁愈多所量測到的排泥漿比重也會

愈大可見灌漿的順序也能影響改良樁的單位重與強度因此當灌漿的順序造成四周緊

鄰改良樁的數量愈多時則該灌漿的順序能提供最佳的改良樁的單位重與強度 研究目標為了在二重管高壓噴射灌漿的期間立即掌控設計樁徑是否達成同時防

止不正常的排泥導致附近地面的隆起與下陷有效掌握灌漿品質故以檢測的排泥漿比重

與排泥漿量去推估改良樁平均樁直徑是否達到工程設計的標準進而作為在施工時掌控

改良樁品質的一種管制手法 研究方法本次灌漿場地有準備一個已知長寬的筏基坑當作廢泥漿暫置區當排泥漿

排入暫置區內泥漿的液面逐漸升高等鑽桿提升完 1 m再量測液面上升後的高程將高程差乘以筏基底面積即為噴射灌注 1 m高程時的排泥漿量至於排泥漿單位重測量時機是在排泥漿量量測期間進行原則上量兩次盛取時將容器置於排泥軟管出口處盛取將

盛滿排泥漿的容器秤重扣除容器重後再除以容器之容積即為排泥漿之單位重之後將

所記錄的排泥漿量與灌漿量之比值還有排泥漿的單位重畫成機率分布曲線可發現兩者

皆為常態分布( Normal Distribution)其平均值加減 3倍的標準差可用來作為灌漿品質管理的上下限值而再以此兩者的 Distribution用蒙地卡羅原理來模擬便可得到改良樁直徑之機率分布曲線當周圍改良樁陸續完成在未灌漿的改良樁體四周噴射流能切削的土壤

體積逐漸減少依周圍完成支數不同有 6種可能狀況由排泥漿的單位重量測可發現周圍完成改良樁的支數愈多則後續改良樁的排泥漿單位重也愈大改良樁的品質也愈佳因

此可以設計出不同的施工順序若搭接改良樁的數量愈多則此工序所導致的高品質改良樁

的數量也愈多 結論 (1)當地下室發生湧水時其排泥漿量與灌漿量比值皆落在正常灌漿作業的管理

值之外這說明利用排泥漿量與灌漿量比值的管制圖可以有效預警湧水或湧砂的可能性

(2) 為了得到高品質的改良樁在編排灌漿順序時儘量使欲灌漿樁位的周圍有最多已完成的改良樁(3)未來可再蒐集更多 JSG灌漿相關案例將不同地區樁徑土層性質灌漿參數排泥漿比重及廢泥漿量單位量等數據製作資料庫及規範以提供後續灌漿時品

質管制的依循準則 Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-8

圖 1 排泥漿量量測 圖 2 排泥漿單位重量測

圖 3 排泥漿量體積比管制圖 圖 4 排泥漿單位重管制圖

圖 5 蒙地卡羅模擬模型

圖 6 搭接面積的六種邊界

圖 7 五種不同的設計灌漿順序

B-9

路堤下橋墩深基礎開挖工法比較與數值分析 為改善國道 1號五股至楊梅路段的交通壅塞國道新建工程局辦理「國道 1號五股至

楊梅段拓寬工程計畫」之新建工程其中泰山林口路段因為上邊坡側為地質敏感區域不

適開挖所以在下邊坡處進行橋墩基礎開挖基礎開挖工法共有三種分別為型鋼橫板條

擋土工法土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法 研究目標針對土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法彙整傾度管監測數據

觀察不同開挖階段之傾度管側向變位及側向變位速率研判邊坡潛在滑動面的位置進而

比較兩種工法於紅土卵礫石層中開挖之適用性以決定較佳開挖擋土工法其次以 3D有限元素軟體模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖過程以數值分析結果與傾度管監測數

據比對驗證進而研究傾度管監測警戒值與行動值之適用性 研究方法以非線性有限元素軟體(PLAXIS 3D)模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖

過程土壤應力-應變行為模擬採用莫爾庫倫組合律(Mohr-Coulomb constitutive model) 參數的選擇參考鑽探報告及室內土壤試驗土釘桿件採用樑元素模擬(Beam element)鋼線網噴凝土採用牆元素模擬(Wall element)土釘鋼線網噴凝土與土壤間均配置界面元素(Interface element)施工步驟模擬每一階開挖工序由傾度管監測數據比對驗證數值分析結果以及分析邊坡開挖前後之安全係數差異

結論(1)土釘逐階降挖擋土工法在第 6階開挖時可發現變位曲線在 65m處有明

顯的折點折點以上之線段斜率較小下部線段斜率較大由上邊坡路面產生的裂縫可

推估折點以上為邊坡滑動區隨著開挖深度增加折點沒有下移的趨勢也就是滑動面位

置不變滑動區域與影響範圍也沒增加(2)竹削井式擋土工法當井筒壁體開挖至第 10階時傾度管變位曲線產生折點推估折點位置可能位於傾度管 45m與 65m處折點上部線段斜率較小應為未來潛在滑動區但是隨著開挖至第 14 階時折點沒有下移的趨勢也就是潛在滑動面位置不變潛在滑動區域與影響範圍也不變加以基礎上邊坡處

之高速公路路面無裂縫產生研判滑動面並未形成(3)依據傾度管的變位開挖壁面的穩定性高速公路裂縫與滑動面的產生以及工期長短顯示在林口紅土卵礫石層中進行橋墩

基礎開挖較佳的擋土工法應為竹削井式擋土工法(4)監測邊坡潛在滑動面傾度管警戒值的訂定須更加嚴謹應不能造成高速公路路面產生裂縫才能有效且安全的預警工程事

故

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-10

土釘逐階降挖擋土工法開挖面平面圖 土釘逐階降挖過程傾度管之變位

土釘逐階降挖工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

竹削井式擋土工法開挖面平面圖 竹削井式擋土開挖過程傾度管之變位

折點

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

竹削井式擋土工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

2m 深

35m 深

45m 深

65m 深

13m 深

16m 深

Step1 Step2 Step3

Step4 Step5 竹削壁體開挖

井筒壁體開挖 Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

Step15

傾度管深度(m

)

B-11

機場跑道剛性鋪面之版底灌漿維護 剛性鋪面未受良好的維護方式下容易因版塊間的接縫密封性不足使地表水滲入造

成基底層潮濕積水在交通反覆載重作用下接縫發生唧水現象在版塊下方掏空孔洞

使版塊下方的承載力不均進而造成版塊的破裂損壞情形因跑滑道使用頻繁全面翻

修不切實際而且成本較高為了改善此類狀況進行剛性鋪面版底灌漿是最快速有效提

升版塊承載力延長版塊使用年限的方法 研究目標本研究主要以剛性鋪面狀況指數(PCI)版底灌漿灌漿量及灌漿壓力透地雷達

非破壞性檢測之結果進行分析研究研究目標包括 (1) 分析版底孔洞造成的鋪面損壞種類探討損壞種類與灌漿量之關係 (2) 分析版塊不同損壞程度及維護狀況對灌漿量之影響 (3) 鋪面損壞程度以鋪面狀況指數(PCI)加以量化探討鋪面狀況指數(PCI)評分與孔

洞及灌漿量之關係 研究方法針對機場跑滑道由孔洞造成的剛性鋪面破壞及版底灌漿量之關係研究探討在

與灌漿前後之透地雷達檢測結果驗證研究方法可區分為 (1) 剛性鋪面損壞(distress)程度調查

在透地雷達非破壞性檢測前先行調查版塊損壞程度並以ASTM提出的剛性鋪面狀況指數(PCI)評分方式記錄版塊狀況

(2) 剛性鋪面版底灌漿前非破壞性檢測 在灌漿前先行規劃透地雷達施測路徑並於灌漿前及灌漿後以透地雷達掃描剛性

鋪面版塊底下孔洞與積水的範圍 (3) 剛性鋪面版底灌漿

利用透地雷達於現地版塊所偵查之孔洞進行灌漿孔位佈設選用適當之機具與

監測系統以單環塞工法進行填充灌漿填塞版塊底下之孔洞 (4) 剛性鋪面版底灌漿後非破壞性檢測

在灌漿後以相同的施測路徑檢測確認鋪面下方孔洞與積水的範圍已確實填充

否則再進行補灌作業 (5) 分析調查資料與灌漿施工紀錄結果

探討版底灌漿量與鋪面狀況指數(PCI)評分之關係篩選因孔洞造成的損壞評分方式制定用於版底灌漿的鋪面狀況指數(PCI)並由鋪面狀況指數(PCI)評分預估其灌漿量

結論(1)以版底孔洞造成的鋪面損壞與灌漿量之關係提出與版底孔洞有關的剛性鋪面狀

況指數(PCI)評分方式(2)以不同損壞程度的剛性鋪面對灌漿量之影響提出用於剛性鋪面灌漿前的適當修護方式(3)建立剛性鋪面狀況指數(PCI)與版底灌漿量之分析方法並提出預估灌漿量的方法以提升灌漿之效率及精確性

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-12

灌漿管安裝 灌漿壓力及流量監測 版塊接縫溢漿即停止

圖 1 版底灌漿施工

圖 3 剛性鋪面狀況指數(PCI)與灌漿量之關係整合

圖 2 剛性鋪面與灌漿施工狀況記錄

灌漿前

灌漿後

補灌後

B-13

鋼筋混凝土簡支梁循環加載與數值分析 目前潛盾隧道環片大多由鋼筋與混凝土製作而成而監測系統皆於環片裝設背填與

二次灌漿完成後才裝設在環片內側無從得知環片在裝設背填與二次灌漿過程中環

片中的鋼筋與混凝土的初始應力因此如果無法得知初始應力狀態則環片之鋼筋與混

凝土用量設計很難判定是否保守或不保守若能從環片製作澆鑄與現場環片裝設過程中進

行量測即可掌握環片完整的應力歷史作為回饋設計的重要資料 研究目標利用埋設 SOFO光纖的簡支梁在循環載重時的鋼筋應變與梁撓度作為已知

解分析對象來驗證下列兩種分析方法一為以結構及鋼筋混凝土力學理論發展一套

MATLAB 數值分析模式模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力二為使用 FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型模擬簡支梁承受雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力

研究方法分成三部分第一部分將SOFO光纖感測器埋設於鋼筋混凝土簡支梁試

體內在試體製作過程中記錄蒸氣養生與水中養生過程鋼筋與混凝土的應變歷史並於

實驗室內進行雙點循環載重試驗紀錄鋼筋之應變過程第二部分利用結構與鋼筋混凝

土力學原理建立一套MATLAB數值分析模式(分成三種類型(1)忽略拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie (2)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie(3)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用真實的慣性矩Iexact)藉由給定之鋼筋與混凝土的組合率模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下簡支梁試體鋼筋與混凝土的應變與應力並比對簡支梁的載重-理論彎矩彎係與數值分析結果的載重-彎矩關係驗證力學理論數值分析模式的正確性第三部分使用FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型輸入MATLAB數值分析使用之鋼筋與混凝土的組合律模擬鋼筋混凝土簡支梁承受雙點循環加載擷取光纖感測器位置之模

擬結果將其模擬結果與實驗之光纖感測器量測結果和MATLAB數值分析結果進行比對探討力學數值分析的適用性

結論(一)本研究發展之數值分析模式沒有忽略拉力側混凝土之張力而且混凝

土試體開裂後採用真實的慣性矩Iexact進行力平衡分析不論簡支梁是否開裂載重-彎矩關係的數值分析解與理論解皆吻合證實本研究發展的力學理論數值分析模式之正

確性(二)數值分析結果之鋼筋應變與實驗之光纖感測器量測結果有差別後續使用FLAC 3D模擬輸入數值分析使用的組合率預期能得到與數值分析較相符之結果

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-14

光纖簡支梁試驗加載示意圖 雙點循環載重之光纖變形量量測結果

載重-彎矩(理論與數值分析)關係圖 載重與鋼筋應變及中立軸位置關係圖

鋼筋混凝土簡支梁斷面網格圖(FLAC 3D) 鋼筋混凝土簡支梁網格示意圖(FLAC 3D)

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

0100002000030000400005000060000700008000090000

100000110000120000130000140000

0 10002000300040005000600070008000900010000

彎矩

(kg-

cm)

載重 (kg)

理論彎矩

計算彎矩-

類型1

計算彎矩-

類型2

計算彎矩-

類型3

B-15

無人飛行戴具(UAV)航空攝影測量及雷射掃描儀(LiDAR)資料之整合與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞近

年來測量與空間資訊技術之發展日新月異於國土保安環境變遷監控防救災應變資

源探測保護等各方面的應用以及上述資訊的更新和資料的即時性成為重要需求因此

發展快速且低成本資料擷取平台乃成為各國遙感探測技術與測繪製圖發展的重要課題

遙測影像及航空測量除了軍事情報之外已普遍推廣到區域測量地質調查礦產探勘

農林設施土壤保育森林開發與土木工程之探查等工作上近年來因電腦視算能力的

提昇數位影像解晰度的提高相對應之攝影測量技術亦隨之澎渤發展 研究目標地震等天然災害的評估常須整合不同領域及技術如地形分析大地測

量遙測地理資訊系統及定年學等其中構造地形分析是斷層存在性及斷層活動性一個

最初步也最基礎的資訊與工具它能提供進行其他更精細的斷層調查分析前重要的參考

依據因此高精度地形資料的取得成為重要關鍵 研究方法1)針對地形資訊大量數據視覺運算等相關模組及程式的開發其中主要

集中於三維紅藍(或紅青)全彩立體影像及三維立體光柵影像之處理及製作2)數值地形資料應用於在地質上構造如斷層褶皺等構造的特徵分析構造活動性的探討等相

關技術的開發 結論無人飛行載具機動力強時效性快經費較廉及較寬鬆天氣條件即可操作的

優點等特性可取得災害地區即時清晰全面之中低空照片並作為後續分析災害原因

與災後整治之用以無人飛行載具進行航空攝影測量由地表特徵物的辨識再反求特徵

點的空間所在位置經由大量的特徵點的計算後即可建置大量三維座標（點雲）並同

時透過數位攝影機記錄取樣點顏色測量結果可以建構數位地表高程模型來精確記錄地貌

用於記錄地形變遷地圖製作或是產生地面模型此一精確的三維座標可做為土地建築

都市規劃自然地貌河床地形測量以及山坡監測等用途之應用另一方面台灣地區位

處高溫多雨的亞熱帶植生茂密地質露頭出露不易而新技術空載雷射掃描(Light Detection And Ranging LIDAR)的多重反射資訊經由濾除不同反射訊號後能獲得高解析度之數值地表模型(Digital Surface Model DSM)再經由資料處理進一步去除地表建物及植被等可得高解析度數值地形模型(Digital Elevation Model DEM)利用此一技術無論是人口密集的都會區或是叢林茂密的深山都可以找出許多被掩蓋或是現行數值地

形模型所無法分辨的細微地形變化這些微變化能提供更多科學證據並進相關分析與運

用

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-16

國道三號附近細部數值地形模型呈現其中可見高速公路上崩積區及呈點狀凸起零星

散佈之清運中大型機具

無人飛機拍攝陳有蘭溪附近區域影像之點雲建置成果

小林村附近地區山崩事件後之三維地形側視

B-17

山崩災害數值模擬相關程式開發與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞1999年台灣九二一集集地震（ML= 73 MW= 76）造成台灣地區二千四百餘人的死亡引發近萬個山崩民生經濟損失嚴重近年來因電腦運算能力的提昇結合野外觀察的結果

運用離散元素法等數值模型方法結合地震站之強地動訊號地表地下水文特徵以及

岩體及滑動面之材料性質等來模擬山崩行為從地震山崩之誘發啟動傳播至穩定

滑動及最後堆積停止階段等等hellip重建運動塊體的滑動過程 研究目標結合野外觀察及不同方法論所得概念運用自行開發之接觸動力離散元素

法及廣義地形下之淺水波模式來探討山崩區地形地貌岩體材料性質孔隙壓力滑

動面及原地面等摩擦性質等對山崩之誘發擴展及堆積過程之影響及山崩機制之探討 研究方法1)運用接觸動力離散元素法來模擬山崩的誘發與運動過程該方法基於顆

粒間的接觸面性質及顆粒群的相互碰撞時考量顆粒碰撞前後之動量變化回復係數及作

用力2)基於連體力學架構所發展而成的廣義地形下之淺水波模式所開發之程式(中研院郭志禹博士合作)亦運用於土石流流變率模擬藉由與現場堆積的量測值相比較來率定山崩地區之流變參數

結論岩體內之作用力的模擬是考慮相接觸顆粒之接觸點位置及接觸區域面積接

解點上之正向切向接觸力及抗彎矩並考慮原接解點或新接觸點接觸點之尖鋒及殘餘

強度等以上方法允許模擬破碎岩體內之凝聚力的 Mohr - Coulomb 行為最後再以GaussndashSeidel 非線性迭代之數值方法來簡化及加速程式之運算以計算每一時間序列上顆粒群體碰撞及接觸時的作用及行為相關程式已運用於國道三號九份二山小林村等地

滑土石流等山崩之象動歷程模擬金山地區之洪氾斷層錯動造成地盤下陷而引致海水

漫淹等相關的分析

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-18

山崩崩移發生前及發生瞬間顆粒間之接觸應力變化

小林村土石流情境模擬及崩積物堆積狀況

C-1

大陸政府採購市場與制度之研究 由於 WTO 的 GPA (政府採購協定) 簽署國家越來越多美加歐盟日韓等大部

分有經濟實力的國家多已簽署我國亦在 2009 年 7 月 15 日簽署生效而中國大陸亦於2007年提出加入 GPA申請目前相關談判已近尾聲近期內可望簽署根據 GPA的規定各國的政府採購市場必須互相開放且遵守公開公平等原則預計大陸簽署 GPA 後未來每年政府採購市場的金額將高達三十餘兆台幣由於市場規模極為龐大各國莫不競相投

入相關研究及輔導該國產業的競爭力企圖爭奪這塊大餅我國相對進入大陸市場較無語

言及文化等障礙相較於其他國家的競爭事實上我國產業已具備天時地利人和的有

利條件如何利用這些有利條件轉化成市場的競爭優勢實為迫不及待的課題而其中最

關鍵的因素就是是否能徹底熟悉大陸公共市場的遊戲規則精確的掌握各項規則的操作與

竅門且時效越早越好俾輔助我國的產業及早佈署掌握市場的先機這是本研究所致

力的主要目的 研究目標本研究目標可分為短中長期短期為比較兩岸政府採購制度與市場

分析研究臺灣產業進入大陸公共市場之策略及定期舉辦兩岸政府採購產官學研討會及

論壇中期為協助政府研擬相關政策成立兩岸公共市場產業輔導中心及協助我國產業

進入大陸公共市場長期為設立營造公會臺北科大政府採購市場研發與培訓中心使臺灣產業從兩岸走向國際

研究方法本研究在第一階段將針對大陸的政府採購制度進行全面的探討且將兩岸

採購法的差異做詳盡的比對同時也針對大陸的公共市場及產業文化進行深入的調查與

分析並彙整資深台商(協會)及兩岸專家的經驗以務實為導向俾使研究成果能精確有效的掌握大陸的公共市場第二階段將運用前階段的研究成果以營建產業為先建立

兩岸長期的交流平台積極訓練及輔導我國的產業能快速進入大陸公共市場的能力如

此階段的成果與時機成熟將在本校設立兩岸公共市場產業育成中心以提供長期的專

業輔導未來甚至可進一步考慮將服務範圍拓展至其他 GPA國家 結論由於此計畫為一個長期性研究因此下列結論僅為初期研究成果發生重大災

害需獲得緊急搶救資源時除正常既有採購契約可利用外亦可於正常之採購契約中針

對災害搶救項目可直接以開口契約方式預為因應另搶救能量需求異常龐大之重大災害緊

急搶救則可以特殊緊急採購方式因應兩岸採購法規均提供法源依據提供執行單位緊

急採購災害所需搶救資源比較兩岸之緊急採購制度並參照相關實務案例可發現各有

優缺點如何能截長補短應是兩岸所努力方向最後大概整理出兩項重點(1)兩岸採購相對於歐美國家仍處於起步階段還存在很多問題亟待完善如政府採購法不健全政府服

務類採購範圍和規模仍然較小等發達國家政府採購規模占 GDP的比例通常為 10兩岸占比水平與此相比仍有較大差別(2) 緊急採購之因應措施兩岸均有彈性因應作為針對 921 大地震莫拉克颱風（依據台灣地區ldquo採購法rdquo第 105 條）及四川汶川大地震甘肅省土石流災害（依據大陸政府ldquo採購法rdquo第 31 條）等相關單位均可快速進行救災工作因此相關緊急採購作為均能發揮功能提升整體救災復原效率 Principal Investigator王隆昌 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-2

中國各年度 GDP（單位億美元）

資料來源中華人民共和國國家統計局 httpwwwstatsgovcn2012年

各縣市綜合營造業分佈狀況 研究目標 資料來源本研究室繪製 資料來源本研究室繪製

家數

縣

市

C-3

預防式品管理論應用於公共工程之研究

近年來國家重大建設計畫密集推出如民營固網開放台電六輸變電計畫污水下水

道建設計畫及自來水更新等多項計畫以及埋設電力電信瓦斯自來水網路等等維生

管線使用道路埋設管線情形非常普遍然而國內隨著生活水平及教育程度的提昇以致

民眾意識抬頭對道路服務需求也跟著增加因此使得國內道路管理機關開始重視道路服

務品質的問題但卻常發生管線工程埋設後因道路回填不實或管線埋設未與路面齊平

造成路面不平的情況其施工品質優劣將是維持路面平整最重要的關鍵 本研究將預防式品質管理概念導入目前道路管線挖填工程品質管理中重新建置一套

施工品質管理機制依現況問題分析並研提對策提出於重要施工項目建立停檢點查驗

並依其重要程度設立不同等級專業人員負責查驗及相關檢查表落實專業人員的職責等施

工品質管理機制期能改善目前施工品質良莠不齊的情況 研究目標 本研究首先針對臺北市現行管線挖掘作業之抽查機制進行探討依據現

況問題分析結果檢討現行抽查機制的問題癥結導入防弊理論及預防品管的觀點建構

改良式抽查機制首先建立管線停檢點抽查作業消除非必要的挖掘降低抽查成本減少

開挖次數及減少用路人抱怨推動落實專業人員管制藉由二階段抽查作業篩選無停檢點

資料者納入品質抽查將廠商依品管能力分類無品質能力及限制挖掘者繳交代金(需含管理費等)由道路管理機關於各年度施工時納入施工研擬闢建管線挖掘品質管理系統其研擬一套以預防為主治療為輔具體可行的管理機制藉以提升抽查效益並有效改

善管線施工品質 研究方法針對本研究相關之文獻及臺北市管線挖掘品質管理現況進行回顧探討臺

北市道路挖掘埋設管線品質抽查管理之盲點導入防弊理論及預防式品管的觀點著重以

預防式管理為主治療為輔應變為備之原理藉由專家調查以及實例分析探討改良式抽

查機制之適用性並以回饋分析之方式修正本研究最後提出結論與建議 結論(1)強化製程品管停止靠檢驗達成品質一開始就製造出滿足需求品質的方式

來取代檢驗特別是落實停檢點抽查機制與績效管理(2)道路管理機關除輔導其做好品質外應針對其品質績效長期建立管理檔案長期掌握管線單位的完整資料績優者除於管

線會議公開表揚外應降低抽查比率甚至列入道路管理機關代辦施工之廠商優先名單績

劣者除於管線會議提出並公告於臺北市道路挖掘管理系統並增加抽差比率輔導施工品

質若仍無法改善經評定為無自主品管能力則由管理機關代收款施作且代收款應大幅提

升並收取管理費長期追蹤廠商績效管理績優廠商將持續其好品質績效差之廠商為避

免抽查之成本提高將自主性的導正其施工品質長期形成良性循環及自主品管之永續目

的創造永續管理的效益(3)重點式品管須由品管組織人員簽認除依權責分別由施工廠商之技師工地主任及品管人員負責簽認外監造單位亦應於現場會簽並通知道路管理

機關派員查核(4)闢建管線挖掘品質管理系統以二階段抽查機制可減少 80非必要抽挖件數降低抽查成本利用非破壞性檢測過濾有品質疑慮之案件代替道路品質抽查

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-4

未經篩選逕以破壞性檢測檢驗道路品質之機制改以善用成熟科技如透地雷達先與檢測隱

蔽部分可排除非必要之挖掘案件瀝青混凝土部分則以鑽心取樣檢驗如有品質疑慮再

以破壞性檢測驗證民眾較在意路面復舊品質更勝於隱蔽部分另增加非破壞性檢測項目

如以三米直規加驗人手孔周邊及瀝青混凝土新舊介面高低差(5)因已以二階段非破壞性檢驗過濾 80非必要抽挖件數如此可分階段增加抽查件數由原 15增加至 10長期以 100抽中不合格為目標大幅增加抽查效益

Principal Investigator王隆昌 教授研究室

戴明品管理論

項目 年度 抽查件數 不合格件數 不合格率

97 138 71 5145 98 629 187 2973 99 525 120 2286 合計 1292 378 2926

97~99年度臺北市管線查察不合格統計表

C-5

整合 RFID與 BIM於營建工地鋼構吊裝工程管控實務應用之研究

鋼構工程為鋼骨大樓最主要的工項之一其作業管理的良窳直接影響工程品質與成

本複雜之鋼結構工程可能包含上萬支構件每一構件經由製造運送檢查儲存

吊裝及驗收等流程都必須不斷進行確認並核對資料然而現行工地作業人員多以紙本

2D圖面及物料清單為溝通管理的工具因此常有構件不易確認效率緩慢誤判等問題尤其塔吊人員位於高樓作業時需同時進行安裝位置確認與吊塔操作不僅導致作業緩

慢且易增加作業風險 研究目標規劃整合BIM結合RFID技術導入營建工地鋼構吊裝工程管控之應用模式

建置 BIM-based RFID 鋼構工程物料資訊管理系統使其能提升鋼構作業管理效率減少塔吊作業之風險並進一步探討系統導入之效益與限制 研究方法鋼結構工程的作業流程包含工廠製造材料運送工地存放吊裝施工及

完工驗收等階段本研究所開發之系統導入應用包含「進場檢驗」「吊掛作業」「進度監

控」及「完工查驗」等作業管理其概念主要利用 BIM圖形化介面易於辨識之特性使人員能透過模型輕易掌握鋼構於建築空間位置並透過 RFID快速掃瞄辨識能力能迅速取得構件資訊減少人員辨識錯誤及負荷有助於高空塔吊作業之正確與安全並透過

BIM 模型顏色呈現方式能迅速掌握鋼構作業之進度本研究開發採用NET Framework技術以Microsoft SQL Server為資料庫系統並透過 ADONET作為資料溝通之技術模型本體採用 Revit 匯出之 DWF 檔案為主要檔案格式提供系統操作所需之樓層模型及構件視覺化資訊系統介面則以 VBNET開發視窗介面作業進行時能同時呈現系統資料庫資訊及模型呈現

結論(一)本研究整合 RFID 與 BIM 模型作為塔吊作業溝通之媒介高空與地面人員能以行動裝置同步取得構件及模型資訊可改善傳統 2D圖面與無線電溝通及描述不易之狀況(二)由於鋼構體積龐大且工地空間有限錯誤的堆置方式可能增加成本與導致風險工程師可藉由 BIM 樓層與位置資訊調控構件最佳的儲放位置與順序可提升吊裝

效率並降低風險(三)系統所採用之 BIM Model 由 Revit 模型先行匯出為 DWF格式檔案後再利用 API進行操作以避免原始模型遭任意修改且由於檔案格式較小可提升系統資料傳輸速度並改善作業效率(四)透過 BIM API 介面程式可控制模型旋轉並以適當角度呈現能協助塔吊人員迅速確認構件及安裝位置改善作業便利性及減少人員疲勞並且

提升作業安全本研究導入行動化通訊裝置及 BIM-RFID資訊化作業系統取代傳統紙本作業模式人員對資訊系統操作之熟悉度與良好的教育訓練為導入系統成敗之重要關鍵 Principal Investigator林祐正老師 研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

林祐正

副教授

C-6

使用者操作介面

RFID-BIM系統導入工地鋼構管控之應用

系統架構圖

鋼構進場檢驗及放置管理

地面工程師與塔吊人員同步顯示鋼構資訊

透過 BIM模型顏色管理作業進度

作業人員進行鋼構驗收

D-1

因應重大複合型災害物力動員調度機制 之研究

2011 年日本311 東北發生超乎預期之大規模地震所引發之複合型災害其救災物力

之動員調度也備受考驗借國外災害處理之經驗檢討台灣的法令組織整備作業程

序及案例期能提升我國面臨重大複合型災害時物力動員之時效性及完整性 研究目標彙整分析世界主要國家包括日本(日本東北地震)美國(卡翠納颶風)

中國大陸(四川地震)等遭逢重大災難時物力動員機制運作情形與關鍵議題檢討我國近年來莫拉克風災納莉風災921 地震等重大災害物力動員案例及現況設定一項重大複合式災害就我國現行物力動員機制進行情境分析研提我國因應重大災難物力動員機制

之具體建議 研究方法本研究案預擬之情境以國內發生機率雖不高但仍有可能發生且高於現

今地方政府在其地區災害防救計畫中所研擬的地震規模為本研究案之情境事件因此

設定為臺灣北部山腳斷層北延入海段發生芮氏規模七之地震錯動並引發最高浪高達三

公尺之海嘯此浪高比國科會所做研究報告之12公尺高但考慮311 東日本大地震之超乎預期的情況及複合型災害之組構以三公尺浪高之海嘯為模擬情境另伴隨核一廠因激

烈振動導致廠區設備受損造成第四級（Level 4）的輻射事故綜之本研究案預擬之複合型災害乃由地震海嘯核電廠輻射事故所構成並推估建物損壞人員傷亡收容

需求火災事件維生管線交通路網等之量化損害及修復進度以及海嘯淹水及輻射災

害避難收容下所需的物力調度其中以TELES 及本研究研擬方法為主要考量亦透過訪談方式針對公私部門物力動員調度權責相關之人員進行訪談以了解災防組織之實際

作為伴以調查焦點座談統計分析並總整研究發現研提我國因應重大災難物力

動員機制之具體建議 結論物力需求可分為物資及設施設備兩大類別物資方面包括飲用水糧食及民生

必需品緊急醫療救護所需之器材及藥品人命搜救之器材裝備等等本研究擬出隨時

間地點之量化數據提出物力動員調度之十三項重要課題與對策並具體提出短中長期

政策及機制改善之建議 Principal Investigator施邦築

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

施邦築

副教授

D-2

物力需求與災害發生時間關係圖

物力整及備動員運作流程圖

物力調度運作流流程圖

D-3

地工合成材料應用於呈層複合土壤 水質淨化系統之研究

臺灣發展生態工法迄今已十餘年初階段大都應用於河川及山坡地治理現今逐漸擴

展至社區或城市的應用並且與綠建築及節能減碳等議題相互結合目前國內的生活污

水大多經由污水下水道系統收集至污水處理廠處理然而因其造價高且工期長短期內

並無法達到全面普及鑑於此近年來國內開始採用現地自然淨化處理系統(NTS)解決此問題然此類系統卻常受限於較低的水力負荷率而導致阻塞本研究引入在日本發展十餘

年之呈層複合土壤系統(MSL)其實務案例詳圖 1 及圖 2由於水力負荷率較大且因系統可設置於地底下降低人為的干擾及維護管理的頻率有效的改善 NTS 缺點 MSL系統主要由土壤混合層(含土壤有機材料及包覆材)及透水層(PL)組合而成日本 SML係以麻布為包覆材但易受分解腐化而影響系統壽命本研究改採高耐久且品質穩定之地工

合成材料以提昇系統使用壽命 研究目標本研究嘗試採用地工合成材料替換 MSL 系統中包覆材藉由人造聚酯纖

維控制材料本身厚度開孔徑進行實驗過去地工合成材料較常使用在土木大地工程

多應用於河川護岸的保護以及山坡地的護坡工程材料本身具備排水沖蝕控制隔離

加勁及過濾hellip等功能鮮少使用於水質淨化之應用本研究透過地工合成材料替換日本之黃麻布包覆材除了可以達到較佳的水質淨化成效之外更有效延長MSL系統使用壽命另外本研究亦嚐試採用台灣現地常見的材料來取代日本的材料以達到落實技術本土化

之目的 研究方法首先進行「地工織物培殖微生物可行性初期實驗」(詳圖 3)目的為了解

地工合成材料能否能有效提供硝化菌生長附著而後採用自行研發之「MSL 室內實驗滲透過濾實驗儀」(詳圖 4)進行實驗共分為二個階段第一階段由黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)及厚不織布(I-C)進行實驗以了解不同纖維布之淨化效率第二階段則將三種纖維布以不同的水力負荷率進行試驗以了解污水停留時間與水質淨化效率間的關係

結論(1)本研究所使用之添加材均為台灣本土材料由試驗結果可知效果頗佳顯示

可達技術本土化之目標(2)在相同厚度下本研究採用地工合成材的確可以達到與黃麻布相同之水質淨化成效且較厚之地工合成材亦表現出較佳的成效(圖 5)(3)實驗發現地工合成材內部孔隙愈多愈能提供較多空間利於生物膜孳長提高淨化效果(4)水力負荷率只要能低於 5000Lm2day便可以有效達到水質淨化的成效(圖 6)(5)與人工濕地水質淨化系統相比MSL可以更小的面積和更省的成本較快速的達到水質淨化的成效由其對於磷的去除更為顯著

Principal Investigator何嘉浚 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

何嘉浚

助理教授

D-4

圖 1家庭生活污水處理案例 圖 2河川工程淨水案例

圖 3地工織物培殖生物菌實驗結果 圖 4 MSL室內實驗滲透過濾實驗儀

圖 5黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)與厚不織布(I-C)之實驗結果

圖 6 三種纖維布在水力承載負荷率 3000Lm2day之實驗結果

TP NH3-N

TP NH3-N

E-1

機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 地下水是極為重要的水資源之一相較於地表水而言地下水具有成本低廉水溫與

水量穩定水質良好及取用方便等多項優點目前台灣西南部地區仍大量抽取地下水供應

灌溉養殖民生及工業用水若地下水遭受污染勢必嚴重影響該地區之水資源供需平

衡甚至對人體健康造成危害故地下水資源保育業已成為極重要之議題 研究目標地下水污染潛勢評估模式 DRASTIC 為美國環保署(US Environmental

Protection Agency)於 1985 年主導並與美國地下水協會共同合作所發展而成利用該模式評估區域之污染潛勢計算出之高污染潛勢區則代表該地區客觀上較易受到污染

DRASTIC 含水層脆弱度模式自發展以來經常被使用於評估地下水污染潛勢但此模式在應用上常因相關參數資料稀少易產生高度不確定性進而影響模式之評估結果因此本

研究應用指標為基礎之地理統計發展以機率為基礎之 DRASTIC 含水層脆弱度評估模式除估算地下水污染潛勢值外並評估其污染潛勢預測表現 研究方法DRASTIC 含水層脆弱度模式考慮七項水文地質參數以評估該地區污染

潛勢之程度分別為地下水位深度(D)淨補注量(R)含水層介質(A)土壤介質(S)地形(T)未飽和層影響(I)含水層水力傳導特性(C)七項參數本研究將此法實際應用於濁水溪沖積扇DRASTIC模式中之各參數分別使用三種選取方法(最大機率選取期望值選取傳統選取法)進行污染潛勢評估

結論研究結果顯示高污染潛勢區皆位於沖積扇之扇頂區土地利用型態以農業耕

種為主而中度污染潛勢則大多分佈於扇央地區無污染及低度風險污染大多分佈於沖積

扇西部沿海地區以及南部地區此外將前述三種方法之評估結果與近年來該地區地下水

硝酸鹽氮實際污染情形進行相關性分析Pearson 相關係數分別為 0310131 及 0071Spearman 相關係數則分別為 0460552 及 021再比較三種方法之污染潛勢預測能力預測高硝酸鹽氮濃度污染(超過 05mgL為門檻)其預測能力分別為 7575及 38由上述結果顯示本研究發展以機率為基礎含水層脆弱度評估模式較傳統評估結果更為優

異本研究成果可提供政府劃定地下水污染潛勢範圍以及制訂污染防治與土地使用管理策

略之參考建議未來可增加更多因子估算淨補注量時若能考慮更多可能影響參數如土

地利用型態雨量植被及土壤入滲係數等將使淨補注量估算更符合實際情況以提高

模式之準確性 Principal Investigator陳世楷助理教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

水資源工程與水利防災組

陳世楷

助理教授

E-2

參數因子 水文地質參數

地下水位深度 D(Depth to Water Table) 淨補注量 R(Net Recharge) 含水層介質 A(Aquifer Media) 土壤介質 S(Soil Media) 地形 T(Topography(slope))

未飽和層影響 I(Impact of the Vadose Zone) 水力傳導係數 C(Hydraulic Conductivity of the Aquifer)

DRASTIC參數 DRC之分數等級

D R C

百分比 門檻 分數等級(rating)

0-20 1 10 2

20-40 2 8 4

40-60 3 6 6

60-80 4 4 8

80-100 4+ 2 10

DRASTIC參數 SIA之分數等級

範 圍(range) 分數等級(rating)

礫石層 10

極粗粗中砂層 7

細及細砂層 4

粉砂泥及黏土層 1

(a)

(b)

(c)

DRASTIC 高污染潛勢與硝酸鹽氮超過05mgL 之比較(a) 各參數最大發生機率選取(b) 各參數期望值選取法(c)傳統選取法

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

I

土木工程系暨土木與防災研究所 2012年研究亮點 【目錄】

頁次

一甲組結構材料組

張順益 特聘教授 低矮型 RC建築耐震補強研究 A1

李有豐 教 授 FRP橋梁之設計開發研究 A3

宋裕祺 教 授 鋼筋混凝土建築物耐震能力評估系統之補強模組與

視覺化展示功能開發 A5

地震防災管理系統建置之研究 A7

樁基礎位於乾砂與飽和砂動力行為分析與探討 A9

廖文義 教 授 壓電陶瓷智能感測器於混凝土結構健康診斷之應用 A11

黃昭勳 副教授 大屯國小忠棟校舍之耐震能力評估 A13

尹世洵 副教授 救災輕便橋新橋型之研究 A15

二乙組大地工程組

陳水龍 教 授 雙圓潛盾施工引致地表沉陷評估模擬 B1

軟弱黏土層潛變引致之連續壁變形 B3

倪至寬 副教授 既有連續壁改建之深開挖施工模式 B5

高壓噴射灌漿品質管制與蒙地卡羅機率設計 B7

路堤下橋墩深基礎開挖工法比較與數值分析 B9

機場跑道剛性鋪面之版底灌漿維護 B11

鋼筋混凝土簡支梁循環加載與數值分析 B13

張國楨 副教授 無人飛行戴具(UAV)航空攝影測量及雷射掃描儀

(LiDAR)資料之整合與應用 B15

山崩災害數值模擬相關程式開發與應用 B17

三丙組營建交通防災管理組

王隆昌 教 授 大陸政府採購市場與制度之研究 C1

預防式品管理論應用於公共工程之研究 C3

II

林祐正 副教授 整合 RFID與 BIM於營建工地鋼構吊裝工程管控

實務應用之研究 C5

四丁組生態防災組

施邦築 副教授 因應重大複合型災害物力動員調度機制之研究 D1

何嘉浚 助理教授 地工合成材料應用於呈層複合土壤水質淨化系統

之研究 D3

五戊組水資源工程與水利防災組

陳世楷 助理教授 機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 E1

六己組空間資訊組

張哲豪 副教授 水文預報及氣象觀測整合平台 F1

攝影測量建置三維顏面模型之研究 F3

空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管

之研究 F5

防災資訊地圖製作及推廣 F7

巨災金融策略之研究 F9

楊元森 副教授 影像量測於工程量測之應用 F11

A-1

低矮型 RC建築耐震補強研究 從 921集集大地震的震後勘災當中可以發現到低矮型的老舊中小學校舍遭受到地震

的嚴重摧殘半倒及全倒的情形在台灣中部比比皆是然而這些校舍遭受如此嚴重地毀損

其原因大都與結構物中的梁柱及牆的配置不當有關其中尤以鋼筋混凝土構架內部含有

部分牆體或因為窗台設置的需要而於柱旁置座窗台牆這類牆體的配置看似得當卻也間

接地使得同樓層當中有一部分的鋼筋混凝土柱之有效淨高度縮短勁度增加致使這類邊

界受到部分束制的柱子較一般柱更早發生破壞此即為短柱效應因此本研究希望探討短

柱破壞發生的臨界條件以及潛在發生短柱破壞的桿件應如何進行補強才能既安全又兼具

經濟性 研究目標探討短柱破壞發生的臨界條件及快速辨識潛在可能發生短柱破壞的桿件

並且驗證現今老舊校舍建築經常採用的補強方式是否有效其中較為常見的短柱補強工法

包含在緊鄰短柱旁新增部分磚造翼牆補強在緊鄰短柱旁新增部分 RC造翼牆補強以及構架邊柱增加圍束箍筋補強等工法

研究方法本研究設計製作 8座模擬實尺寸校舍的單層單跨鋼筋混凝土構架試體

其中包含 1座空構架試體4座填充不同高度台度磚牆構架試體以及 3座採用不同短柱補強方式之構架試體藉由 4 座填充不同高度台度磚牆構架試體的試驗結果探討構架邊柱在不同高寬比下短柱破壞發生的臨界條件及其成因爾後以邊柱高寬比等於 3之具短柱特性的鋼筋混凝土構架為原型執行三種不同方式之短柱補強並進行靜態的

反覆載重試驗以驗證三種補強工法之成效並且利用 ETABS進一步地建立能夠反映新增磚翼牆補強及新增 RC翼牆補強真實行為的結構數值模型以利現行的結構耐震能力詳細評估工作更臻完善

結論(1)當柱構件之淨高寬比大於或等於 4時可將其視為一般柱而淨高寬比遠小

於 4時則極可能發生短柱破壞(2)短柱破壞發生的臨界條件可經由估算磚牆的剪力強度以及邊柱的剪力強度來預測磚牆是否發生破壞進而確認是否發生短柱破壞(3) 在本研究實際試驗中發現到邊柱增設圍束箍筋補強其補強之新澆置的混凝土呈現整片剝

離的現象即說明了補強前後新舊混凝土間無法完全結合在一起共同抵抗外力因此不

建議採用此工法進行短柱補強(4)在構架邊柱新增磚翼牆或是新增 RC 翼牆都能有效提高構架的側向抗剪強度並且提高的強度差異不大此外新增磚翼牆似乎可延緩短

柱破壞的發生而新增 RC 翼牆則因為補強後構架整體勁度提高進而提早發生短柱破壞(5)經實際反覆載重試驗其補強成效及破壞模式發展綜合整體結構耐震行為的表現施工難易程度工程費用以及維護等考量本研究建議新增磚翼牆補強為較佳的方案

Principal Investigator張順益 特聘教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

張順益

特聘教授

A-2

潛在發生短柱破壞的位置以及成因

鋼筋混凝土構架設計圖說

8座實尺寸 RC構架試體試驗最終破壞情形

反覆載重試驗下 8座試體之容量曲線

A-3

FRP橋梁之設計開發研究 台灣為海島型國家鋼筋腐蝕問題嚴重尤其在臨海域附近之結構物頗為常見為達

到防治鋼筋鏽蝕問題降低後續維護所需之人力與物力為國內外先進國家現階段研究之

課題纖維強化高分子複合材料(Fiber Reinforced Plastic FRP)便為一很好的選擇由於 FRP 材料的抗電化學性抗腐蝕及質輕強度高等優點採用 FRP 棒取代傳統鋼筋可防止鋼筋混凝土結構物腐蝕另此外利用 FRP 輕量化的特性以 FRP構件替換橋梁上部結構可大幅減少靜載重而提升承載力且 FRP安裝簡易縮短建造工期大幅降低社會成本

研究目標利用 FRP 優越之耐蝕性可提高結構之耐久性延長使用壽命減少維護管

理所需的維修費用尤其在鹽害嚴重及沿海地區等嚴苛腐蝕環境下更為顯著目標希望

在土木工程上可因地制宜使用新材料 FRP棒取代傳統鋼筋及 FRP 橋面版甚至到建築結構物等使 FRP複合材料發揮其諸多優點為土木建材提供更好之選擇

應用實例

(1) 本研究團隊(土木系李有豐 老師研究室與建築系蔡仁惠 老師研究室)將 FRP 版構件的研究成果應用在國內首座 FRP複合材料人行棧道棧道位在陽明山國家公園二子坪遊憩區以 FRP梁版等構件完成長約 10公尺寬 12公尺FRP複合材料具有可設計性質量輕高強度耐腐蝕低熱傳導性與抗電氣性等優點相較傳統材料除造型多變施工方便快速外碳排放量與後續維護成本均可降低由國立臺北科技大學

土木系與建築系師生自力建造完成現場僅兩個工作天FRP 材料可抵抗陽明山國家公園高硫磺的環境初估可耐用 50年省下後續維修費用

(2) 本研究團在台南台江國家公園六孔管理站完成國內第一座 FRP複合材料人行棧橋人行棧橋之橋長約 8公尺寬 15公尺在現地施工時間約 5個工作天即完成組裝作業然後再以吊裝方式將 FRP橋安置完成台江國家公園六孔管理站處在臨海高氯離子環境而 FRP材料皆能適用這些特殊環境顯示 FRP複合材料在土木建築使用上實可發揮其材料優點並克服傳統建材之限制 結論 (1) 實驗過程中 FRP 的撓曲行為較大設計上需以撓曲控制進行設計並進

行強度檢核以達到舒適安全性的要求(2) 在 FRP版之有限元素數值模擬分析結果與實驗結果之誤差在 11 以內(3) 台江棧橋以有限元素計算結果顯示在設計載重條件下此橋梁最大變位僅約 35mm (4) 綜合本研究團隊實驗與分析之研究成果可供後續相關研究以及在實務設計與施工上參考

Principal Investigator李有豐 教授

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

李有豐

教授

A-4

W4times2-PC W4times2-PA W4times2-P2T

FRP梁-版結構系統試驗結果

梁的垂直位移( yu )等高線單位為 mm

內側梁的底部中央與頂部中央的垂直位

移( yu ))曲線單位為 mm

(a) 棧橋主體 (b) 週邊

人行棧橋主體及週邊示意圖

應用實例二 - 台江國家公園六孔管理站 FRP複合材料人行棧橋

A-5

鋼筋混凝土建築物耐震能力評估系統之補強

模組與視覺化展示功能開發 自 921集集大地震後結構耐震能力評估與結構補強一直是土木工程師的重要研究課

題近幾年國內學者積極參與相關研究已開發出可靠的耐震能力評估輔助分析軟體使

業界有可依循的方法與工具執行耐震能力詳細評估在耐震補強方面目前國內校舍常

用的補強工法如擴柱補強翼牆補強及增設鋼筋混凝土牆等主要以強度補強為主對

於校舍以外之其他既有建築物亦可依照結構系統特性採用韌性剪力補強的方式提昇

其耐震能力以達到耐震需求 研究目標本文彙整國內外常用的各種耐震補強工法建立結構非線性分析方法以

求取塑性鉸之特性作為側推分析或非線性動力歷時分析之依據並以物件導向程式語言

C將各種耐震補強工法之分析方法建構在鋼筋混凝土建築物耐震能力評估系統(SERCB)上

研究方法本研究將於 SERCB中建構的補強分析模組有鋼筋混凝土柱強度補強

鋼筋混凝土柱圍束補強柱鋼板包覆圍束補強柱增設翼牆補強及鋼斜撐構架補強工法的

補強分析模組其中在柱構件的部份又可分為矩型及圓形斷面的分析模組翼牆的部份則

也可分單側翼牆雙側翼牆並進一步將分析模組之分析結果與相關實驗結果進行比對

以確保本文所提之方法能有效掌握補強後構件的非線性行為 結論(1)本研究提出建立低矮型 RC牆之非線性行為分析方法並以等值斜撐簡化模

擬有助於實務上的結構分析(2)本研究建立補強後構件非線性行為的分析方法並建構SERCBWin2013程式以作為工程師補強分析的工具提升國內補強分析之效率及精確性(3)本研究開發視覺化展視功能視窗透用滑鼠於此視窗點選欲檢視之構件即可動態呈現所點選構件之分析資訊(4)目前針對各補強工法所完成之分析斷面型式共計 10餘種且提供使用者於補強分析時有更簡便的輸入視窗介面(5)在組成律部份本研究提供Kawashima 及 Mander 兩種混凝土組成律在鋼筋部份提供完全彈塑性之組成律但在同一斷面如有不同強度之鋼筋則可定義不同組成律參數(6)在翼牆分析時為考量工程實務的不同施工情況本論文特別針對三種常見的翼牆施工情形進行分析功能開發讓分

析結果更符合實際情況

Principal Investigator宋裕祺 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

宋裕祺

教授

A-6

外附式鋼斜撐框架之分析流程

外附式鋼框架補強試體之分析與比對

視覺化分析視窗

切片法

A

B

C

D E

Force

Deformation

鋼斜撐軸力塑性鉸

合成斷面M3塑性鉸

塑性鉸

A-7

地震防災管理系統建置之研究

台灣位處歐亞大陸版塊和菲律賓海版塊的交界屬環太平洋地震帶每年都會因版塊

間的相互擠壓而造成地震屬地震頻繁地帶為數眾多的既有交通設施及建築物將不可避

免的會遭受到強烈地震侵襲的威脅綜觀近數十年來的國內外地震災害構造物受害之實

例甚多在這些地震災害經驗中均顯示地震災害對社會所造成的衝擊與經濟損失是相

當嚴重而深遠

研究目標建構一套地震災損評估系統於地震發生前提供地震災害災損之境況模擬

據此擬定相關地震災害防救事項有效執行災害預防災害搶救事故處理災情勘察以

及善後處置復建等相關事宜並於地震發生時推估建築物倒塌及人員死傷等災害資訊

可於初期迅速採取緊急應變作為減少地震災害損失

研究方法以台灣 1990~2003年間地震規模超過 50之地震測站記錄為基礎針對台灣各強地動測站進行地表加速度衰減率之迴歸分析並將台灣國土網格化由各網格之鄰

近測站推估網格之 PGA 值以各網格內之公私有建築物及人口資料為基礎參考並修正TELES 之災損評估模式計算出特定地震作用下各網格之建築物倒塌數及人口傷亡數等資訊本研究使用物件導向技術進行系統開發整個系統以推估專案為中心包括推估

專案資料模型計算核心可擴充模組介面及視圖顯示等元件控管整個系統運作系

統實作將以Windows為作業平台使用NET Framework做為基礎應用程式的架構資料庫將使用 MySQL 為基礎GIS 地圖元件使用 MapWinGIS 元件分析成果將以視覺化輔以文字呈現

結論(1)本研究將全台灣進行國土網格化藉由推估所得各網格內之 PGA配合中

央氣象局對各震度所採用的對應色層並與中央氣象局所公布者進行比對以方便驗證地

震衰減律迴歸公式推估所得震度之準確性(2) 本文蒐集近 10萬 5千筆之地震資料針對全台 600餘個強地動觀測站進行加速度衰減律之參數迴歸場址效應已包含於各測站之迴歸分析成果中(3)本研究建立之地震防災管理系統使用物件導向技術進行開發並由豐富的資料庫將分析成果以視覺化輔以文字呈現不僅降低災損推估之繁雜步驟此成果亦可

供政府做為災前演練及災後初期迅速採取緊急應變作為之用(4) 本研究結合目前國內外之災損評估模式並藉由簡易明瞭之操作介面與容易擴充的架構使後續擴充較具彈性及

便利性(5)本研究開發之系統於分析完成後可藉由網頁公布及手機簡訊等方式通知防救災相關單位人員使其能於震後進行救災相關作業

Principal Investigator宋裕祺 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

宋裕祺

教授

A-8

中央氣象局公布之等震圖(左)與系統推估之等震圖比對包含全台灣之等震圖(中)及新北

市轄區內之等震圖(右)

新北市各區建築物橋梁損壞狀況分布圖

某座橋梁推估後對鄰近 5km10km半徑範圍內之脆弱度推估結果

A-9

樁基礎位於乾砂與飽和砂動力行為分析 與探討

臺灣處於環太平洋地震帶上橋梁安全時常遭受地震威脅以致橋梁因地震受損情況

發生加上部份跨河橋梁興建於地下水位較高之土壤當受延時長振幅大之地震時使

土壤排列更加緊密土壤中的水來不及排出造成孔隙水壓力上升有效應力逐漸遞減

且當有效應力降為零總應力等於孔隙水壓力時土壤即會呈現液體狀態致使容易形成

潰堤之現象或樁基礎之承載支撐力降低導致樁基礎所承受的側向力劇增或上部結構物產

生慣性力過大因此一旦橋梁位於發生液化之土壤對橋梁安全性之影響甚大造成橋

梁使用者生命財產安全受威脅之機率增加故考慮橋梁處於飽和土壤時安全性評估更顯

重要 研究目標橋梁位於發生液化之土壤對橋梁安全性之影響甚大造成橋梁使用者生

命財產安全受威脅之機率增加故考慮橋梁處於飽和土壤時安全性評估更顯重要本研

究擬針對橋梁樁基礎位於乾砂與飽和砂土中且承受地震力之作用探討橋梁位於兩種土

壤之受震反應 研究方法國家地震工程研究中心為探討樁基礎位於乾砂土壤及飽和砂土壤受地震力

作用之行為進行一系列相關之縮尺橋梁單樁試體砂箱實驗本研究藉此以 OpenSEES三維有限元素分析軟體將其橋墩基礎及土壤一併建立於分析模型中模擬樁基礎位於乾

砂與飽和砂土壤承受不同地震作用之反應且土壤楊氏係數以相對密度一層與兩層剪力

波速各別求取分析最後將實驗與分析結果進行比對 結論(1)工程師於設計時須注意飽和砂於位移加速度及樁身彎矩之反應皆較

乾砂大且以樁身彎矩最大值來看乾砂最大值會集中於樁身上方之位置而飽和砂則

會產生於中間之位置(2)樁基礎位於乾砂土壤並以三種土壤楊氏係數求解之方法進行分析以相對密度及一層剪力波速求解土壤楊氏係數之比對成果較佳而於飽和砂土壤模

擬分析時則以兩層剪力波速求解土壤楊氏係數之比對結果較佳(3)飽和砂分析之參數輸入互相具有關連性必須考慮多方面之參數如土壤之楊氏係數及滲透係數的改變

一般分析時難以考量隨時間變化而改變土壤性質因此產生具變異性之誤差模擬時應

盡可能考量實際狀態並涵蓋於模型中方可減少誤差之產生

Principal Investigator宋裕祺 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

宋裕祺

教授

A-10

雙軸向多層剪力試驗盒(NCREE) 大型霣砂器於剪力盒(NCREE)

考量土壤-結構互制之分析流程

質量塊相對位移比較 超額孔隙水壓力比較

樁身彎矩之準確百分比

A-11

壓電陶瓷智能感測器於混凝土結構 健康診斷之應用

利用壓電材料(piezoelectric material)為元件製成之智能感測器(sensor)具有許多實用上

之價值此智能感測器可用於監測混凝土早期強度發展結構內部應力量測結構受震或

受衝擊後之裂縫及損傷診斷等功能為一多功能之感測器壓電材料已廣泛被利用於光學

生醫光碟微機電D-RAM 等系統上諸多壓電材料製成之商用成品已經廣泛被運用於工程與日常生活中但壓電陶瓷材料於土木工程之應用則仍相當少於大型實際混凝土

結構上之應用則更待開發

研究目標壓電陶瓷材料主要特性為具有正反應及逆反應之機械能與電能轉移現象

利用壓電材料為元件製成之智能感測器具有許多實用上之價值此智能感測器可運用於監

測混凝土早期強度發展監測結構內部應力量測結構受衝擊檢測及結構震後損壞健康診

斷等功能本研究為利用壓電材料為元件製成之智能感測器預埋或後埋於鋼筋混凝土結構

中利用壓電材料可為致動器(actuator)及接受器(receiver)之特性發展壓電智能感測器於混凝土結構之許多監測與檢測實用技術

研究方法(1) 混凝土早期強度監測技術應用上為利用應力波傳遞基本理論於混凝

土圓柱試體中預埋兩個壓電智能感測器一為致動器及一為接受器藉由兩者間的應力波

傳遞探討壓電訊號與混凝土強度發展之關係(2)混凝土結構健康檢測應用為以多個壓電智能感測器埋於 RC 試體中利用試驗使結構逐漸產生損壞直到完全破壞於每一試驗利用埋設之感測器進行結構裂縫及損壞狀態檢測方式為利用一個感測器為致動器來產生

應力波其他感測器則當作接受器來接受應力波藉由所接受之應力波轉換的電壓變化來

判斷損壞狀態原理為當結構發生裂縫或破壞時其傳遞之能量將逐漸降低且能量降低

程度與損壞嚴重性具關聯性利用小波轉換於較窄頻寬與短歷時分析之優點進行接受器所

接受之應力訊號分析藉由訊號分析結果建立一損傷指標矩陣判斷結構之健康狀態

結論壓電陶瓷感測器運用於試驗室試驗與宜蘭牛鬥橋真實混凝土橋墩結構之損壞診

斷皆具有相當良好效果由數值分析結果來看不管是低頻或是高頻效果皆相當良好當

結構試體達到嚴重破壞時可從高低頻看出損壞指標有非常明顯的上升故壓電感測器

具有簡單便宜及具良好之結構損壞的診斷效果另由混凝土早期強度監測技術發展可

利用混凝土強度發展與壓電訊號關係公式取代部份傳統抗壓試驗

Principal Investigator廖文義 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

廖文義

教授

A-12

A-13

大屯國小忠棟校舍之耐震能力評估 有鑑於中小學校舍在 1999年集集(921)地震中受損嚴重教育部近年來積極推動台灣

地區中小學校舍之耐震補強為確保學童及教職員在地震中之生命安全台北市大屯國小

亦針對其忠棟校舍進行結構耐震能力評估有鑑於國內現有之建築物耐震能力評估法僅適

用於鋼筋混凝土構造而忠棟校舍為石造建築其韌性及抗拉強度較一般鋼筋混凝土建築

物為低因此無法以傳統模式評估該建築物之耐震能力 研究目標由於現有的耐震能力評估法中多未針對石造建築物提出確切之耐震評估方

式本研究中除參考美國聯邦緊急事務管理局所建議之建築物耐震能力分析法之外亦根

據現行建築物耐震設計規範之規定對忠棟校舍進行有限元素分析藉以評估該建築物在地

震中之安全性並作為補強規劃之參考

研究方法由於本建築物不具備完整的構架系統屋頂亦無剛性橫隔板因此無法

以傳統之構架模型分析本研究中除依建築物之實際配置狀況以有限元素模型進行模擬

之外並根據現行規範所提供之工址及震區參數以動力反應譜分析法評估建築物在設

計及最大考量地震中可能受到的地震力及構材之應力分布以評估忠棟校舍在地震力作

用下可能出現之破壞模式及對應之耐震能力 結論分析結果顯示忠棟校舍除在建築物短向地震力作用下石牆可能出現局部的面外

剪力破壞之外其抗剪能力大致良好惟牆體之面外抗彎能力嚴重不足加上缺乏韌性

在大地震中恐有崩塌之虞因此本棟校舍應儘速進行耐震補強以確保師生之生命安全 Principal Investigator黃昭勳 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

黃昭勳

副教授

A-14

大屯國小忠棟校舍

忠棟校舍在短向地震力作用下之（豎縫）面外剪應力分布

忠棟校舍在短向地震力作用下之豎縫面外撓曲應力分布

τmax = 034 MPa

σmax = 251 MPa

A-15

救災輕便橋新橋型之研究 台灣位居颱風與地震頻繁發生的地區橋梁常在地震或颱洪中損毀導致交通中斷

阻礙搶救與復原工作之進行如果能在短時間內進行輕便橋梁架設並可重複使用供

人車通行疏散災民及運送糧食物資必能降低天災對於社會經濟造成的傷害因此

開發強度高重量輕組裝快速之輕便橋梁技術對於我國的救災技術是非常重要的本

研究著重於發展新的橋型設計即使在偏遠災區由於道路狹小導致大型工程施工機具無

法進入時依然能在短時間內利用人力或半人力方式進行輕便橋梁架設並可收納且重

複使用 研究目標擬開發新的救災輕便橋型設計使其在不落墩的情況下能快速渡河完成架

設並將設計的救災輕便橋進行實際組裝確認新開發的救災輕便橋能在不落墩與有限

時間等限制下以人力方式完成 研究方法為達成此目標首先藉由回顧過去可動式橋梁的設計概念提出一個結合

傳統橋梁結構元件與機械機構的設計方案選擇簡易連桿組(linkages)所組成的機構作為新型橋梁的一部分來快速地擴展或收納橋塔與橋體再者利用橋塔橋體與繩索的結合以

剛體旋轉的方式來完成橋體架設接下來根據所完成的救災輕便橋設計成果建造一相同

尺寸之實體輕便橋實際測試是否能在有限時間內以人力方式完成橋梁的組裝與架設並

進行靜態與動態載重試驗檢核是否滿足設計標準並檢討分析模型的合理性 結論(1)簡易連桿組所組成的縮圖器機構可以快速地擴展與收納橋體與橋塔這樣

的設計可以減少現場組裝吊裝與架設橋體的時間及災區工址腹地空間之限制(2)所開發的救災輕便橋在自重與移動活載重作用下垂直向最大變位小於 AASHTO 人行陸橋設計準則之變位限制另外橋梁垂直向與橫向基本振動頻率皆大於 AASHTO 人行陸橋設計準則之要求避免共振與橫向不穩定的行為發生(3)研究成果可以提供國內設計顧問公司新的救災輕便橋設計思維與方法

Principal Investigator尹世洵 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

尹世洵

副教授

A-16

利用橋塔橋體與繩索的結合以單跨剛體旋轉的方式來完成輕便橋架設

輕便橋之分析模型

B-1

雙圓潛盾施工引致地表沉陷評估模擬

桃園國際機場聯外捷運系統設計考量潛盾隧道從三重端穿越淡水河床進入臺北市區因考慮地形及路權之限制路線線性等等因素及比較單圓雙孔傳統潛盾設計於淡水河下

必須施作三處安全逃生之連絡通道其連絡通道工程之施工風險高及造價昂貴採用雙圓

型潛盾隧道免作地中聯絡通道且對於隧道斷面積及周邊建物影響範圍較小及施工工期較

短等優點故臺灣首次引進雙圓型潛盾隧道 研究方法先進雙圓型潛盾工程及傳統單圓潛盾施工所引致地層變形影響其兩種潛盾地層變形影響因素甚多且極為相似為本研究重要之課題 利用 Plaxis 3D Tunnel套裝軟體探討軟體分析土壤釋放應力方法與經驗公式推估地表沉陷及潛盾隧道地表沉陷監測數值之間關係模擬實際案例為雙圓型潛盾開挖引致地

表沉陷變形情況期能藉由分析結果驗證 Plaxis 3D Tunnel應用於雙圓型潛盾隧道施工所引致地表沉陷分析之適用性並將其經驗傳承與分享 結論(1) DOT雙圓潛盾隧道施工引致之地表沉陷評估使用經驗方法以常態分佈曲線方程式來模擬沉陷槽其中因施工造成之〝土壤漏失率〞為主要變數之一相同地Plaxis 3D Tunnel分析 DOT潛盾隧道施工引致之地表沉陷分析應屬適用於模擬分析過程中設定〝土壤釋放應力〞為影響沉陷分析結果重要關鍵因素(2)本研究採用 Plaxis 3D Tunnel數值分析軟體評估 DOT 潛盾隧道施工引致之地表沉陷量研究隧道開挖橫斷面之地表沉陷槽以兩種經驗公式疊加法及等面積法分析顯示DOT 隧道沉陷槽之地表沉陷量寬度影響範圍較寬疊加法及等面積法所得之沉陷槽非常相近評估沉陷槽與沉陷觀測槽之趨勢

大致相同則評估之最大沉陷量與沉陷觀測點最大沉陷量有少許差異(3) 使用 Schmidt及WEI Gang經驗公式來模擬地表沉陷之縱向變形曲線分析與數值分析之成果及現場資料做比對結果顯示Schmidt 經驗公式所求得變位量占最大變位量之比值較為偏高表示 Schmidt經驗公式分析較為保守則WEI Gang經驗公式所求得變位量占最大變位量之比值較為偏低表示與現場監測資料及數值分析結果有顯著差異以兩種經驗公式來評估

其地表沉陷之縱向變形曲線其隧道中心之縱向地表沉陷量於隧道開挖面約 2倍直徑距離後沉陷量趨於收斂驗證其隧道開挖產生地表縱向變形理論 (4)有關地表沉陷之縱向變形曲線分析之 Schmidt及WEI Gang經驗公式期許後續學者能將 Schmidt及WEI Gang經驗公式深入研究與工程案例比較印證更準確預期其縱向變位量占最大變位量之比值

及地表沉陷之縱向變形曲線提高分析結果正確性並對數值分析成果將更具其信心 Principal Investigator陳水龍 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

陳水龍

教授

B-2

土層輸入參數與斷面繪製

隧道橫斷面沉陷槽 綜合比較

分析視窗與操作步驟

B-3

軟弱黏土層潛變引致之連續壁變形

摘要本研究係基於台北市軟弱黏土層深開挖完成且高品質觀測之施工案例考慮開挖工程常因時間延遲而引起較大之潛變量故採用依時性之土壤模型來模擬而分析結果與現

場連續壁變形背土側沉陷及支撐軸力之觀測值頗為吻合故選用作為進一步後續研究之

基準模型本研究總共以有限元素法進行了 48組不同模型來分析並將前述 48組之分析結果統計歸納後建議了考慮依時性之擋土壁最大變形與擋土系統勁度正規化公式擋土

壁最大潛變增量與擋土系統勁度之正規化公式以及擋土壁最大潛變速率與擋土系統勁度

之正規化公式本研究建議之簡化計算方法經與學者蒐集世界各地之 1百多筆觀測資料比對顯示於良好施工品質之深開挖工程可以得到不錯的預測結果根據上述建議之公式

可以簡單利用開挖深度及支撐系統勁度等基本條件評估軟弱黏土層開挖時可能引致之最

大壁體變形量及潛變量本文研究結果可以提供作為對日後類似工程規劃分析及設計時

之參考 結論 1 研究案例採用依時性分析擋土壁之最大側向變形分析值分別達觀測值之 103(西側連續壁)及 118(東側連續壁)分析結果與現場觀測之連續壁變形曲線亦極為吻合同時分析值最大地表沉陷量分別約為監測值之 96(西側地表)及 89(東側地表)兩者沉陷槽形狀相似支撐軸力與觀測值比較約在誤差plusmn30範圍之內顯示於軟弱黏土層進行深開挖適當考慮土壤之依時性效應可以得到接近觀測值之結果

2 連續壁總潛變率與擋土支撐勁度呈近似雙線性關係當 Sle1350時總潛變率與擋土支撐勁度 S 成自然對數線性反比關係當 Sgt1350 時總潛變率接近於定值 28當中連續壁之總潛變率最大約達 47最小值亦有 28故建議於軟弱黏土層進行深開挖工程宜適當考慮由土壤潛變引致之擋土壁潛變以避免低估了開挖變形量

3 後續參數之研究一系列依時性分析之連續壁最大側向變位量接近極大多數觀測值之最大值故將所有 FEM計算結果回歸後之簡化正規化公式應可以視為擋土壁採用連續壁時之近似最大包絡線該公式具備簡化計算之優點不須要經過複雜之 FEM模擬分析即可以評估擋土壁的可能最大變位量

4 最大潛變速率隨著開挖深度增加而變大同時最大潛變速率發生於最大開挖深度潛變速率與連續壁厚度成非線性反比正規化之最大潛變速率範圍約於 001 mmday~073mmday此結果與台北盆地案例之潛變速率觀測資料頗為接近

5 土壤潛變引致連續壁之總潛變率上限值最大約達 47潛變速率上限值最大約達073mmday 及潛變量之正規化(最大開挖深度與擋土支撐系統勁度之比)上限值約達2本研究建議之簡化之正規化公式透過利用開挖深度及支撐系統勁度等基本參數可以評估軟弱黏土層開挖時可能引致之最大壁體變形量及潛變量本研究結果可以提

供作為日後類似工程之參考

Principal Investigator陳水龍 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

陳水龍

教授

B-4

FEM計算結果與Clough and OrsquoRourke (1990)及觀測資料之比較

潛變率總潛變率與FEM計算之比較

0010203040

50607080

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δhmH

eData calculated from FEM Time-dependent resultsClough and OrsquoRourke (1990) line Observed data from Long (2001)-Diaphragm WallObserved data from Long (2001)-Sheet PileObserved data from Kung et al (2007)Observed data from Taipei case histories

Thick of diaphragm wall from 05m to 20mFactor of SafeAgainst BasalHeave

14

20

11 10 09

(a)

00

10

20

30

40

50

60

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δhmH

e

Data calculated from FEM Time-dependent resultsClough and OrsquoRourke (1990) line Observed data from Long (2001)-Diaphragm WallObserved data from Kung et al (2007)Observed data from Taipei case histories

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

Factor of SafeAgainst BasalHeave

14

20

11 10 09

30

(b)

δ Chmδ hm = -00025t + 025

δChmδhm = -00004t + 005

0

10

20

30

40

0 20 40 60 80

Elapesd Time (Days)

δC

hmδ

hm

HHe=019HHe=044HHe=065HHe=078HHe=100

(a)

Σδ Chmδ hm = -01Ln(S ) + 10

Σδ Chmδ hm = 028

0

10

20

30

40

50

60

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

ΣδC

hmδ

hm

Data calculated from FEM resultsObserved data from Ou et al (1998)Data from Lin et al (2002)

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

(b)

000

005

010

015

020

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δC

hmt

(cm

day

)

Proposed method for estimated by Eq 8Observed data from Ou et al (1998)HHe=019HHe=044HHe=065HHe=078HHe=100

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

00

02

04

06

08

10

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δC

hmH

e

Proposed method for estimated by Eq 9 Data calculated from FEM resultsObserved data from Ou et al (1998)Observed data from Finno et al (2002)Unpublished data

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

建議最大潛變速率計算方法與

FEM計算之正規化比較

建議正規化ΔδChmHe與S之計算

方法與觀測資料比較

B-5

既有連續壁改建之深開挖施工模式

在都市中建物多緊鄰地界線周圍幾乎緊貼鄰房及道路有地下連續壁的建物改建時

為避免拆除深基礎過程造成地盤下陷進而損壞鄰近道路及建物因此施工前必須謹慎

規劃在不損鄰的狀態下舊有地下連續壁深基礎的拆除其困難度比素地新建工程高出

許多所以舊有基礎的深開挖施工是一重要課題 研究目標

(1)建立舊有基礎深開挖的施工模式 (2)建立各種施工模式的施工規劃工項順序及施工流程的步驟

研究方法本文彙整歸納出四種深基礎開挖重建模式分別為 (1)新連續壁於舊連續壁外側 (2)新連續壁於舊連續壁內側 (3)新連續壁與舊連續壁交叉 (4)沿用舊連續壁並繼續向下設置新連續壁

本文針對上述四種模式的各種施工方法就土層地下水位新舊建物的

套圖地盤改良臨時擋土設施抽排水鄰房保護措施及監測點的位置加以

討論並進一步與實際的安全觀測資料相互比較施工流程以連續圖解方式表

達以供規劃設計與施工單位的選用參考或改進 結論

(1)新連續壁於舊連續壁外側只需施作一般淺導溝至原土層待新連續壁完成後再以明挖方式拆除舊連續壁若地質較軟弱可於導牆下方進行地盤改良以防止

新連續壁施作時坍孔 (2)新連續壁於舊連續壁內側可因業主設計分為利用舊連續壁作為外導牆將新設外導牆與舊連續壁以混凝土灌漿為一體及利用舊結構物樑柱設置永久撐牆三種

(3)新連續壁與舊連續壁交叉先於周圍進行地盤改良再利用全迴旋搖管機配合衝擊樁及錘式抓斗破除舊連續壁再以原土回填後才能將套管拔出或是於周圍進行

地盤改良後以明挖方式拆除舊有連續壁 (4)沿用舊連續壁並繼續向下設置新連續壁此模式可先於基地內及舊連續壁下方及內側進行地盤改良新連續壁緊貼舊連續壁施作上方則維持空打段以增加地下

室使用面積 收集數個工地之資料加以分析比對並以(2)新連續壁於舊外連續壁內側模式之

一代表性工地介紹

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-6

(1) (2) (3) (4)

四類深基礎拆除重建模式

新連續壁於舊連續壁內側之將新設外導牆與舊連續壁以混凝土灌漿為一體

B-7

高壓噴射灌漿品質管制與蒙地卡羅機率設計 二重管高壓噴射灌漿作業在壓力水層或者在地下室內進行鑽孔與灌漿作業時因為地

下水位高於鑽孔與灌漿作業場地高程為了避免在進行鑽孔與裝設灌漿管作業階段可能

造成湧水湧砂路面掏空或建築物傾斜的意外事件所以在地下室內進行灌漿作業時

利用筏基水箱來量測每公尺改良樁的排泥漿量除了能用來預警湧水與湧砂的潛在問題

再搭配上所量測到的排泥漿比重還可評估改良樁的平均樁直徑這就是在施工中的品質

管制其次施工中的改良樁若其四周緊鄰的改良樁愈多所量測到的排泥漿比重也會

愈大可見灌漿的順序也能影響改良樁的單位重與強度因此當灌漿的順序造成四周緊

鄰改良樁的數量愈多時則該灌漿的順序能提供最佳的改良樁的單位重與強度 研究目標為了在二重管高壓噴射灌漿的期間立即掌控設計樁徑是否達成同時防

止不正常的排泥導致附近地面的隆起與下陷有效掌握灌漿品質故以檢測的排泥漿比重

與排泥漿量去推估改良樁平均樁直徑是否達到工程設計的標準進而作為在施工時掌控

改良樁品質的一種管制手法 研究方法本次灌漿場地有準備一個已知長寬的筏基坑當作廢泥漿暫置區當排泥漿

排入暫置區內泥漿的液面逐漸升高等鑽桿提升完 1 m再量測液面上升後的高程將高程差乘以筏基底面積即為噴射灌注 1 m高程時的排泥漿量至於排泥漿單位重測量時機是在排泥漿量量測期間進行原則上量兩次盛取時將容器置於排泥軟管出口處盛取將

盛滿排泥漿的容器秤重扣除容器重後再除以容器之容積即為排泥漿之單位重之後將

所記錄的排泥漿量與灌漿量之比值還有排泥漿的單位重畫成機率分布曲線可發現兩者

皆為常態分布( Normal Distribution)其平均值加減 3倍的標準差可用來作為灌漿品質管理的上下限值而再以此兩者的 Distribution用蒙地卡羅原理來模擬便可得到改良樁直徑之機率分布曲線當周圍改良樁陸續完成在未灌漿的改良樁體四周噴射流能切削的土壤

體積逐漸減少依周圍完成支數不同有 6種可能狀況由排泥漿的單位重量測可發現周圍完成改良樁的支數愈多則後續改良樁的排泥漿單位重也愈大改良樁的品質也愈佳因

此可以設計出不同的施工順序若搭接改良樁的數量愈多則此工序所導致的高品質改良樁

的數量也愈多 結論 (1)當地下室發生湧水時其排泥漿量與灌漿量比值皆落在正常灌漿作業的管理

值之外這說明利用排泥漿量與灌漿量比值的管制圖可以有效預警湧水或湧砂的可能性

(2) 為了得到高品質的改良樁在編排灌漿順序時儘量使欲灌漿樁位的周圍有最多已完成的改良樁(3)未來可再蒐集更多 JSG灌漿相關案例將不同地區樁徑土層性質灌漿參數排泥漿比重及廢泥漿量單位量等數據製作資料庫及規範以提供後續灌漿時品

質管制的依循準則 Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-8

圖 1 排泥漿量量測 圖 2 排泥漿單位重量測

圖 3 排泥漿量體積比管制圖 圖 4 排泥漿單位重管制圖

圖 5 蒙地卡羅模擬模型

圖 6 搭接面積的六種邊界

圖 7 五種不同的設計灌漿順序

B-9

路堤下橋墩深基礎開挖工法比較與數值分析 為改善國道 1號五股至楊梅路段的交通壅塞國道新建工程局辦理「國道 1號五股至

楊梅段拓寬工程計畫」之新建工程其中泰山林口路段因為上邊坡側為地質敏感區域不

適開挖所以在下邊坡處進行橋墩基礎開挖基礎開挖工法共有三種分別為型鋼橫板條

擋土工法土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法 研究目標針對土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法彙整傾度管監測數據

觀察不同開挖階段之傾度管側向變位及側向變位速率研判邊坡潛在滑動面的位置進而

比較兩種工法於紅土卵礫石層中開挖之適用性以決定較佳開挖擋土工法其次以 3D有限元素軟體模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖過程以數值分析結果與傾度管監測數

據比對驗證進而研究傾度管監測警戒值與行動值之適用性 研究方法以非線性有限元素軟體(PLAXIS 3D)模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖

過程土壤應力-應變行為模擬採用莫爾庫倫組合律(Mohr-Coulomb constitutive model) 參數的選擇參考鑽探報告及室內土壤試驗土釘桿件採用樑元素模擬(Beam element)鋼線網噴凝土採用牆元素模擬(Wall element)土釘鋼線網噴凝土與土壤間均配置界面元素(Interface element)施工步驟模擬每一階開挖工序由傾度管監測數據比對驗證數值分析結果以及分析邊坡開挖前後之安全係數差異

結論(1)土釘逐階降挖擋土工法在第 6階開挖時可發現變位曲線在 65m處有明

顯的折點折點以上之線段斜率較小下部線段斜率較大由上邊坡路面產生的裂縫可

推估折點以上為邊坡滑動區隨著開挖深度增加折點沒有下移的趨勢也就是滑動面位

置不變滑動區域與影響範圍也沒增加(2)竹削井式擋土工法當井筒壁體開挖至第 10階時傾度管變位曲線產生折點推估折點位置可能位於傾度管 45m與 65m處折點上部線段斜率較小應為未來潛在滑動區但是隨著開挖至第 14 階時折點沒有下移的趨勢也就是潛在滑動面位置不變潛在滑動區域與影響範圍也不變加以基礎上邊坡處

之高速公路路面無裂縫產生研判滑動面並未形成(3)依據傾度管的變位開挖壁面的穩定性高速公路裂縫與滑動面的產生以及工期長短顯示在林口紅土卵礫石層中進行橋墩

基礎開挖較佳的擋土工法應為竹削井式擋土工法(4)監測邊坡潛在滑動面傾度管警戒值的訂定須更加嚴謹應不能造成高速公路路面產生裂縫才能有效且安全的預警工程事

故

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-10

土釘逐階降挖擋土工法開挖面平面圖 土釘逐階降挖過程傾度管之變位

土釘逐階降挖工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

竹削井式擋土工法開挖面平面圖 竹削井式擋土開挖過程傾度管之變位

折點

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

竹削井式擋土工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

2m 深

35m 深

45m 深

65m 深

13m 深

16m 深

Step1 Step2 Step3

Step4 Step5 竹削壁體開挖

井筒壁體開挖 Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

Step15

傾度管深度(m

)

B-11

機場跑道剛性鋪面之版底灌漿維護 剛性鋪面未受良好的維護方式下容易因版塊間的接縫密封性不足使地表水滲入造

成基底層潮濕積水在交通反覆載重作用下接縫發生唧水現象在版塊下方掏空孔洞

使版塊下方的承載力不均進而造成版塊的破裂損壞情形因跑滑道使用頻繁全面翻

修不切實際而且成本較高為了改善此類狀況進行剛性鋪面版底灌漿是最快速有效提

升版塊承載力延長版塊使用年限的方法 研究目標本研究主要以剛性鋪面狀況指數(PCI)版底灌漿灌漿量及灌漿壓力透地雷達

非破壞性檢測之結果進行分析研究研究目標包括 (1) 分析版底孔洞造成的鋪面損壞種類探討損壞種類與灌漿量之關係 (2) 分析版塊不同損壞程度及維護狀況對灌漿量之影響 (3) 鋪面損壞程度以鋪面狀況指數(PCI)加以量化探討鋪面狀況指數(PCI)評分與孔

洞及灌漿量之關係 研究方法針對機場跑滑道由孔洞造成的剛性鋪面破壞及版底灌漿量之關係研究探討在

與灌漿前後之透地雷達檢測結果驗證研究方法可區分為 (1) 剛性鋪面損壞(distress)程度調查

在透地雷達非破壞性檢測前先行調查版塊損壞程度並以ASTM提出的剛性鋪面狀況指數(PCI)評分方式記錄版塊狀況

(2) 剛性鋪面版底灌漿前非破壞性檢測 在灌漿前先行規劃透地雷達施測路徑並於灌漿前及灌漿後以透地雷達掃描剛性

鋪面版塊底下孔洞與積水的範圍 (3) 剛性鋪面版底灌漿

利用透地雷達於現地版塊所偵查之孔洞進行灌漿孔位佈設選用適當之機具與

監測系統以單環塞工法進行填充灌漿填塞版塊底下之孔洞 (4) 剛性鋪面版底灌漿後非破壞性檢測

在灌漿後以相同的施測路徑檢測確認鋪面下方孔洞與積水的範圍已確實填充

否則再進行補灌作業 (5) 分析調查資料與灌漿施工紀錄結果

探討版底灌漿量與鋪面狀況指數(PCI)評分之關係篩選因孔洞造成的損壞評分方式制定用於版底灌漿的鋪面狀況指數(PCI)並由鋪面狀況指數(PCI)評分預估其灌漿量

結論(1)以版底孔洞造成的鋪面損壞與灌漿量之關係提出與版底孔洞有關的剛性鋪面狀

況指數(PCI)評分方式(2)以不同損壞程度的剛性鋪面對灌漿量之影響提出用於剛性鋪面灌漿前的適當修護方式(3)建立剛性鋪面狀況指數(PCI)與版底灌漿量之分析方法並提出預估灌漿量的方法以提升灌漿之效率及精確性

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-12

灌漿管安裝 灌漿壓力及流量監測 版塊接縫溢漿即停止

圖 1 版底灌漿施工

圖 3 剛性鋪面狀況指數(PCI)與灌漿量之關係整合

圖 2 剛性鋪面與灌漿施工狀況記錄

灌漿前

灌漿後

補灌後

B-13

鋼筋混凝土簡支梁循環加載與數值分析 目前潛盾隧道環片大多由鋼筋與混凝土製作而成而監測系統皆於環片裝設背填與

二次灌漿完成後才裝設在環片內側無從得知環片在裝設背填與二次灌漿過程中環

片中的鋼筋與混凝土的初始應力因此如果無法得知初始應力狀態則環片之鋼筋與混

凝土用量設計很難判定是否保守或不保守若能從環片製作澆鑄與現場環片裝設過程中進

行量測即可掌握環片完整的應力歷史作為回饋設計的重要資料 研究目標利用埋設 SOFO光纖的簡支梁在循環載重時的鋼筋應變與梁撓度作為已知

解分析對象來驗證下列兩種分析方法一為以結構及鋼筋混凝土力學理論發展一套

MATLAB 數值分析模式模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力二為使用 FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型模擬簡支梁承受雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力

研究方法分成三部分第一部分將SOFO光纖感測器埋設於鋼筋混凝土簡支梁試

體內在試體製作過程中記錄蒸氣養生與水中養生過程鋼筋與混凝土的應變歷史並於

實驗室內進行雙點循環載重試驗紀錄鋼筋之應變過程第二部分利用結構與鋼筋混凝

土力學原理建立一套MATLAB數值分析模式(分成三種類型(1)忽略拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie (2)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie(3)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用真實的慣性矩Iexact)藉由給定之鋼筋與混凝土的組合率模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下簡支梁試體鋼筋與混凝土的應變與應力並比對簡支梁的載重-理論彎矩彎係與數值分析結果的載重-彎矩關係驗證力學理論數值分析模式的正確性第三部分使用FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型輸入MATLAB數值分析使用之鋼筋與混凝土的組合律模擬鋼筋混凝土簡支梁承受雙點循環加載擷取光纖感測器位置之模

擬結果將其模擬結果與實驗之光纖感測器量測結果和MATLAB數值分析結果進行比對探討力學數值分析的適用性

結論(一)本研究發展之數值分析模式沒有忽略拉力側混凝土之張力而且混凝

土試體開裂後採用真實的慣性矩Iexact進行力平衡分析不論簡支梁是否開裂載重-彎矩關係的數值分析解與理論解皆吻合證實本研究發展的力學理論數值分析模式之正

確性(二)數值分析結果之鋼筋應變與實驗之光纖感測器量測結果有差別後續使用FLAC 3D模擬輸入數值分析使用的組合率預期能得到與數值分析較相符之結果

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-14

光纖簡支梁試驗加載示意圖 雙點循環載重之光纖變形量量測結果

載重-彎矩(理論與數值分析)關係圖 載重與鋼筋應變及中立軸位置關係圖

鋼筋混凝土簡支梁斷面網格圖(FLAC 3D) 鋼筋混凝土簡支梁網格示意圖(FLAC 3D)

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

0100002000030000400005000060000700008000090000

100000110000120000130000140000

0 10002000300040005000600070008000900010000

彎矩

(kg-

cm)

載重 (kg)

理論彎矩

計算彎矩-

類型1

計算彎矩-

類型2

計算彎矩-

類型3

B-15

無人飛行戴具(UAV)航空攝影測量及雷射掃描儀(LiDAR)資料之整合與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞近

年來測量與空間資訊技術之發展日新月異於國土保安環境變遷監控防救災應變資

源探測保護等各方面的應用以及上述資訊的更新和資料的即時性成為重要需求因此

發展快速且低成本資料擷取平台乃成為各國遙感探測技術與測繪製圖發展的重要課題

遙測影像及航空測量除了軍事情報之外已普遍推廣到區域測量地質調查礦產探勘

農林設施土壤保育森林開發與土木工程之探查等工作上近年來因電腦視算能力的

提昇數位影像解晰度的提高相對應之攝影測量技術亦隨之澎渤發展 研究目標地震等天然災害的評估常須整合不同領域及技術如地形分析大地測

量遙測地理資訊系統及定年學等其中構造地形分析是斷層存在性及斷層活動性一個

最初步也最基礎的資訊與工具它能提供進行其他更精細的斷層調查分析前重要的參考

依據因此高精度地形資料的取得成為重要關鍵 研究方法1)針對地形資訊大量數據視覺運算等相關模組及程式的開發其中主要

集中於三維紅藍(或紅青)全彩立體影像及三維立體光柵影像之處理及製作2)數值地形資料應用於在地質上構造如斷層褶皺等構造的特徵分析構造活動性的探討等相

關技術的開發 結論無人飛行載具機動力強時效性快經費較廉及較寬鬆天氣條件即可操作的

優點等特性可取得災害地區即時清晰全面之中低空照片並作為後續分析災害原因

與災後整治之用以無人飛行載具進行航空攝影測量由地表特徵物的辨識再反求特徵

點的空間所在位置經由大量的特徵點的計算後即可建置大量三維座標（點雲）並同

時透過數位攝影機記錄取樣點顏色測量結果可以建構數位地表高程模型來精確記錄地貌

用於記錄地形變遷地圖製作或是產生地面模型此一精確的三維座標可做為土地建築

都市規劃自然地貌河床地形測量以及山坡監測等用途之應用另一方面台灣地區位

處高溫多雨的亞熱帶植生茂密地質露頭出露不易而新技術空載雷射掃描(Light Detection And Ranging LIDAR)的多重反射資訊經由濾除不同反射訊號後能獲得高解析度之數值地表模型(Digital Surface Model DSM)再經由資料處理進一步去除地表建物及植被等可得高解析度數值地形模型(Digital Elevation Model DEM)利用此一技術無論是人口密集的都會區或是叢林茂密的深山都可以找出許多被掩蓋或是現行數值地

形模型所無法分辨的細微地形變化這些微變化能提供更多科學證據並進相關分析與運

用

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-16

國道三號附近細部數值地形模型呈現其中可見高速公路上崩積區及呈點狀凸起零星

散佈之清運中大型機具

無人飛機拍攝陳有蘭溪附近區域影像之點雲建置成果

小林村附近地區山崩事件後之三維地形側視

B-17

山崩災害數值模擬相關程式開發與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞1999年台灣九二一集集地震（ML= 73 MW= 76）造成台灣地區二千四百餘人的死亡引發近萬個山崩民生經濟損失嚴重近年來因電腦運算能力的提昇結合野外觀察的結果

運用離散元素法等數值模型方法結合地震站之強地動訊號地表地下水文特徵以及

岩體及滑動面之材料性質等來模擬山崩行為從地震山崩之誘發啟動傳播至穩定

滑動及最後堆積停止階段等等hellip重建運動塊體的滑動過程 研究目標結合野外觀察及不同方法論所得概念運用自行開發之接觸動力離散元素

法及廣義地形下之淺水波模式來探討山崩區地形地貌岩體材料性質孔隙壓力滑

動面及原地面等摩擦性質等對山崩之誘發擴展及堆積過程之影響及山崩機制之探討 研究方法1)運用接觸動力離散元素法來模擬山崩的誘發與運動過程該方法基於顆

粒間的接觸面性質及顆粒群的相互碰撞時考量顆粒碰撞前後之動量變化回復係數及作

用力2)基於連體力學架構所發展而成的廣義地形下之淺水波模式所開發之程式(中研院郭志禹博士合作)亦運用於土石流流變率模擬藉由與現場堆積的量測值相比較來率定山崩地區之流變參數

結論岩體內之作用力的模擬是考慮相接觸顆粒之接觸點位置及接觸區域面積接

解點上之正向切向接觸力及抗彎矩並考慮原接解點或新接觸點接觸點之尖鋒及殘餘

強度等以上方法允許模擬破碎岩體內之凝聚力的 Mohr - Coulomb 行為最後再以GaussndashSeidel 非線性迭代之數值方法來簡化及加速程式之運算以計算每一時間序列上顆粒群體碰撞及接觸時的作用及行為相關程式已運用於國道三號九份二山小林村等地

滑土石流等山崩之象動歷程模擬金山地區之洪氾斷層錯動造成地盤下陷而引致海水

漫淹等相關的分析

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-18

山崩崩移發生前及發生瞬間顆粒間之接觸應力變化

小林村土石流情境模擬及崩積物堆積狀況

C-1

大陸政府採購市場與制度之研究 由於 WTO 的 GPA (政府採購協定) 簽署國家越來越多美加歐盟日韓等大部

分有經濟實力的國家多已簽署我國亦在 2009 年 7 月 15 日簽署生效而中國大陸亦於2007年提出加入 GPA申請目前相關談判已近尾聲近期內可望簽署根據 GPA的規定各國的政府採購市場必須互相開放且遵守公開公平等原則預計大陸簽署 GPA 後未來每年政府採購市場的金額將高達三十餘兆台幣由於市場規模極為龐大各國莫不競相投

入相關研究及輔導該國產業的競爭力企圖爭奪這塊大餅我國相對進入大陸市場較無語

言及文化等障礙相較於其他國家的競爭事實上我國產業已具備天時地利人和的有

利條件如何利用這些有利條件轉化成市場的競爭優勢實為迫不及待的課題而其中最

關鍵的因素就是是否能徹底熟悉大陸公共市場的遊戲規則精確的掌握各項規則的操作與

竅門且時效越早越好俾輔助我國的產業及早佈署掌握市場的先機這是本研究所致

力的主要目的 研究目標本研究目標可分為短中長期短期為比較兩岸政府採購制度與市場

分析研究臺灣產業進入大陸公共市場之策略及定期舉辦兩岸政府採購產官學研討會及

論壇中期為協助政府研擬相關政策成立兩岸公共市場產業輔導中心及協助我國產業

進入大陸公共市場長期為設立營造公會臺北科大政府採購市場研發與培訓中心使臺灣產業從兩岸走向國際

研究方法本研究在第一階段將針對大陸的政府採購制度進行全面的探討且將兩岸

採購法的差異做詳盡的比對同時也針對大陸的公共市場及產業文化進行深入的調查與

分析並彙整資深台商(協會)及兩岸專家的經驗以務實為導向俾使研究成果能精確有效的掌握大陸的公共市場第二階段將運用前階段的研究成果以營建產業為先建立

兩岸長期的交流平台積極訓練及輔導我國的產業能快速進入大陸公共市場的能力如

此階段的成果與時機成熟將在本校設立兩岸公共市場產業育成中心以提供長期的專

業輔導未來甚至可進一步考慮將服務範圍拓展至其他 GPA國家 結論由於此計畫為一個長期性研究因此下列結論僅為初期研究成果發生重大災

害需獲得緊急搶救資源時除正常既有採購契約可利用外亦可於正常之採購契約中針

對災害搶救項目可直接以開口契約方式預為因應另搶救能量需求異常龐大之重大災害緊

急搶救則可以特殊緊急採購方式因應兩岸採購法規均提供法源依據提供執行單位緊

急採購災害所需搶救資源比較兩岸之緊急採購制度並參照相關實務案例可發現各有

優缺點如何能截長補短應是兩岸所努力方向最後大概整理出兩項重點(1)兩岸採購相對於歐美國家仍處於起步階段還存在很多問題亟待完善如政府採購法不健全政府服

務類採購範圍和規模仍然較小等發達國家政府採購規模占 GDP的比例通常為 10兩岸占比水平與此相比仍有較大差別(2) 緊急採購之因應措施兩岸均有彈性因應作為針對 921 大地震莫拉克颱風（依據台灣地區ldquo採購法rdquo第 105 條）及四川汶川大地震甘肅省土石流災害（依據大陸政府ldquo採購法rdquo第 31 條）等相關單位均可快速進行救災工作因此相關緊急採購作為均能發揮功能提升整體救災復原效率 Principal Investigator王隆昌 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-2

中國各年度 GDP（單位億美元）

資料來源中華人民共和國國家統計局 httpwwwstatsgovcn2012年

各縣市綜合營造業分佈狀況 研究目標 資料來源本研究室繪製 資料來源本研究室繪製

家數

縣

市

C-3

預防式品管理論應用於公共工程之研究

近年來國家重大建設計畫密集推出如民營固網開放台電六輸變電計畫污水下水

道建設計畫及自來水更新等多項計畫以及埋設電力電信瓦斯自來水網路等等維生

管線使用道路埋設管線情形非常普遍然而國內隨著生活水平及教育程度的提昇以致

民眾意識抬頭對道路服務需求也跟著增加因此使得國內道路管理機關開始重視道路服

務品質的問題但卻常發生管線工程埋設後因道路回填不實或管線埋設未與路面齊平

造成路面不平的情況其施工品質優劣將是維持路面平整最重要的關鍵 本研究將預防式品質管理概念導入目前道路管線挖填工程品質管理中重新建置一套

施工品質管理機制依現況問題分析並研提對策提出於重要施工項目建立停檢點查驗

並依其重要程度設立不同等級專業人員負責查驗及相關檢查表落實專業人員的職責等施

工品質管理機制期能改善目前施工品質良莠不齊的情況 研究目標 本研究首先針對臺北市現行管線挖掘作業之抽查機制進行探討依據現

況問題分析結果檢討現行抽查機制的問題癥結導入防弊理論及預防品管的觀點建構

改良式抽查機制首先建立管線停檢點抽查作業消除非必要的挖掘降低抽查成本減少

開挖次數及減少用路人抱怨推動落實專業人員管制藉由二階段抽查作業篩選無停檢點

資料者納入品質抽查將廠商依品管能力分類無品質能力及限制挖掘者繳交代金(需含管理費等)由道路管理機關於各年度施工時納入施工研擬闢建管線挖掘品質管理系統其研擬一套以預防為主治療為輔具體可行的管理機制藉以提升抽查效益並有效改

善管線施工品質 研究方法針對本研究相關之文獻及臺北市管線挖掘品質管理現況進行回顧探討臺

北市道路挖掘埋設管線品質抽查管理之盲點導入防弊理論及預防式品管的觀點著重以

預防式管理為主治療為輔應變為備之原理藉由專家調查以及實例分析探討改良式抽

查機制之適用性並以回饋分析之方式修正本研究最後提出結論與建議 結論(1)強化製程品管停止靠檢驗達成品質一開始就製造出滿足需求品質的方式

來取代檢驗特別是落實停檢點抽查機制與績效管理(2)道路管理機關除輔導其做好品質外應針對其品質績效長期建立管理檔案長期掌握管線單位的完整資料績優者除於管

線會議公開表揚外應降低抽查比率甚至列入道路管理機關代辦施工之廠商優先名單績

劣者除於管線會議提出並公告於臺北市道路挖掘管理系統並增加抽差比率輔導施工品

質若仍無法改善經評定為無自主品管能力則由管理機關代收款施作且代收款應大幅提

升並收取管理費長期追蹤廠商績效管理績優廠商將持續其好品質績效差之廠商為避

免抽查之成本提高將自主性的導正其施工品質長期形成良性循環及自主品管之永續目

的創造永續管理的效益(3)重點式品管須由品管組織人員簽認除依權責分別由施工廠商之技師工地主任及品管人員負責簽認外監造單位亦應於現場會簽並通知道路管理

機關派員查核(4)闢建管線挖掘品質管理系統以二階段抽查機制可減少 80非必要抽挖件數降低抽查成本利用非破壞性檢測過濾有品質疑慮之案件代替道路品質抽查

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-4

未經篩選逕以破壞性檢測檢驗道路品質之機制改以善用成熟科技如透地雷達先與檢測隱

蔽部分可排除非必要之挖掘案件瀝青混凝土部分則以鑽心取樣檢驗如有品質疑慮再

以破壞性檢測驗證民眾較在意路面復舊品質更勝於隱蔽部分另增加非破壞性檢測項目

如以三米直規加驗人手孔周邊及瀝青混凝土新舊介面高低差(5)因已以二階段非破壞性檢驗過濾 80非必要抽挖件數如此可分階段增加抽查件數由原 15增加至 10長期以 100抽中不合格為目標大幅增加抽查效益

Principal Investigator王隆昌 教授研究室

戴明品管理論

項目 年度 抽查件數 不合格件數 不合格率

97 138 71 5145 98 629 187 2973 99 525 120 2286 合計 1292 378 2926

97~99年度臺北市管線查察不合格統計表

C-5

整合 RFID與 BIM於營建工地鋼構吊裝工程管控實務應用之研究

鋼構工程為鋼骨大樓最主要的工項之一其作業管理的良窳直接影響工程品質與成

本複雜之鋼結構工程可能包含上萬支構件每一構件經由製造運送檢查儲存

吊裝及驗收等流程都必須不斷進行確認並核對資料然而現行工地作業人員多以紙本

2D圖面及物料清單為溝通管理的工具因此常有構件不易確認效率緩慢誤判等問題尤其塔吊人員位於高樓作業時需同時進行安裝位置確認與吊塔操作不僅導致作業緩

慢且易增加作業風險 研究目標規劃整合BIM結合RFID技術導入營建工地鋼構吊裝工程管控之應用模式

建置 BIM-based RFID 鋼構工程物料資訊管理系統使其能提升鋼構作業管理效率減少塔吊作業之風險並進一步探討系統導入之效益與限制 研究方法鋼結構工程的作業流程包含工廠製造材料運送工地存放吊裝施工及

完工驗收等階段本研究所開發之系統導入應用包含「進場檢驗」「吊掛作業」「進度監

控」及「完工查驗」等作業管理其概念主要利用 BIM圖形化介面易於辨識之特性使人員能透過模型輕易掌握鋼構於建築空間位置並透過 RFID快速掃瞄辨識能力能迅速取得構件資訊減少人員辨識錯誤及負荷有助於高空塔吊作業之正確與安全並透過

BIM 模型顏色呈現方式能迅速掌握鋼構作業之進度本研究開發採用NET Framework技術以Microsoft SQL Server為資料庫系統並透過 ADONET作為資料溝通之技術模型本體採用 Revit 匯出之 DWF 檔案為主要檔案格式提供系統操作所需之樓層模型及構件視覺化資訊系統介面則以 VBNET開發視窗介面作業進行時能同時呈現系統資料庫資訊及模型呈現

結論(一)本研究整合 RFID 與 BIM 模型作為塔吊作業溝通之媒介高空與地面人員能以行動裝置同步取得構件及模型資訊可改善傳統 2D圖面與無線電溝通及描述不易之狀況(二)由於鋼構體積龐大且工地空間有限錯誤的堆置方式可能增加成本與導致風險工程師可藉由 BIM 樓層與位置資訊調控構件最佳的儲放位置與順序可提升吊裝

效率並降低風險(三)系統所採用之 BIM Model 由 Revit 模型先行匯出為 DWF格式檔案後再利用 API進行操作以避免原始模型遭任意修改且由於檔案格式較小可提升系統資料傳輸速度並改善作業效率(四)透過 BIM API 介面程式可控制模型旋轉並以適當角度呈現能協助塔吊人員迅速確認構件及安裝位置改善作業便利性及減少人員疲勞並且

提升作業安全本研究導入行動化通訊裝置及 BIM-RFID資訊化作業系統取代傳統紙本作業模式人員對資訊系統操作之熟悉度與良好的教育訓練為導入系統成敗之重要關鍵 Principal Investigator林祐正老師 研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

林祐正

副教授

C-6

使用者操作介面

RFID-BIM系統導入工地鋼構管控之應用

系統架構圖

鋼構進場檢驗及放置管理

地面工程師與塔吊人員同步顯示鋼構資訊

透過 BIM模型顏色管理作業進度

作業人員進行鋼構驗收

D-1

因應重大複合型災害物力動員調度機制 之研究

2011 年日本311 東北發生超乎預期之大規模地震所引發之複合型災害其救災物力

之動員調度也備受考驗借國外災害處理之經驗檢討台灣的法令組織整備作業程

序及案例期能提升我國面臨重大複合型災害時物力動員之時效性及完整性 研究目標彙整分析世界主要國家包括日本(日本東北地震)美國(卡翠納颶風)

中國大陸(四川地震)等遭逢重大災難時物力動員機制運作情形與關鍵議題檢討我國近年來莫拉克風災納莉風災921 地震等重大災害物力動員案例及現況設定一項重大複合式災害就我國現行物力動員機制進行情境分析研提我國因應重大災難物力動員機制

之具體建議 研究方法本研究案預擬之情境以國內發生機率雖不高但仍有可能發生且高於現

今地方政府在其地區災害防救計畫中所研擬的地震規模為本研究案之情境事件因此

設定為臺灣北部山腳斷層北延入海段發生芮氏規模七之地震錯動並引發最高浪高達三

公尺之海嘯此浪高比國科會所做研究報告之12公尺高但考慮311 東日本大地震之超乎預期的情況及複合型災害之組構以三公尺浪高之海嘯為模擬情境另伴隨核一廠因激

烈振動導致廠區設備受損造成第四級（Level 4）的輻射事故綜之本研究案預擬之複合型災害乃由地震海嘯核電廠輻射事故所構成並推估建物損壞人員傷亡收容

需求火災事件維生管線交通路網等之量化損害及修復進度以及海嘯淹水及輻射災

害避難收容下所需的物力調度其中以TELES 及本研究研擬方法為主要考量亦透過訪談方式針對公私部門物力動員調度權責相關之人員進行訪談以了解災防組織之實際

作為伴以調查焦點座談統計分析並總整研究發現研提我國因應重大災難物力

動員機制之具體建議 結論物力需求可分為物資及設施設備兩大類別物資方面包括飲用水糧食及民生

必需品緊急醫療救護所需之器材及藥品人命搜救之器材裝備等等本研究擬出隨時

間地點之量化數據提出物力動員調度之十三項重要課題與對策並具體提出短中長期

政策及機制改善之建議 Principal Investigator施邦築

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

施邦築

副教授

D-2

物力需求與災害發生時間關係圖

物力整及備動員運作流程圖

物力調度運作流流程圖

D-3

地工合成材料應用於呈層複合土壤 水質淨化系統之研究

臺灣發展生態工法迄今已十餘年初階段大都應用於河川及山坡地治理現今逐漸擴

展至社區或城市的應用並且與綠建築及節能減碳等議題相互結合目前國內的生活污

水大多經由污水下水道系統收集至污水處理廠處理然而因其造價高且工期長短期內

並無法達到全面普及鑑於此近年來國內開始採用現地自然淨化處理系統(NTS)解決此問題然此類系統卻常受限於較低的水力負荷率而導致阻塞本研究引入在日本發展十餘

年之呈層複合土壤系統(MSL)其實務案例詳圖 1 及圖 2由於水力負荷率較大且因系統可設置於地底下降低人為的干擾及維護管理的頻率有效的改善 NTS 缺點 MSL系統主要由土壤混合層(含土壤有機材料及包覆材)及透水層(PL)組合而成日本 SML係以麻布為包覆材但易受分解腐化而影響系統壽命本研究改採高耐久且品質穩定之地工

合成材料以提昇系統使用壽命 研究目標本研究嘗試採用地工合成材料替換 MSL 系統中包覆材藉由人造聚酯纖

維控制材料本身厚度開孔徑進行實驗過去地工合成材料較常使用在土木大地工程

多應用於河川護岸的保護以及山坡地的護坡工程材料本身具備排水沖蝕控制隔離

加勁及過濾hellip等功能鮮少使用於水質淨化之應用本研究透過地工合成材料替換日本之黃麻布包覆材除了可以達到較佳的水質淨化成效之外更有效延長MSL系統使用壽命另外本研究亦嚐試採用台灣現地常見的材料來取代日本的材料以達到落實技術本土化

之目的 研究方法首先進行「地工織物培殖微生物可行性初期實驗」(詳圖 3)目的為了解

地工合成材料能否能有效提供硝化菌生長附著而後採用自行研發之「MSL 室內實驗滲透過濾實驗儀」(詳圖 4)進行實驗共分為二個階段第一階段由黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)及厚不織布(I-C)進行實驗以了解不同纖維布之淨化效率第二階段則將三種纖維布以不同的水力負荷率進行試驗以了解污水停留時間與水質淨化效率間的關係

結論(1)本研究所使用之添加材均為台灣本土材料由試驗結果可知效果頗佳顯示

可達技術本土化之目標(2)在相同厚度下本研究採用地工合成材的確可以達到與黃麻布相同之水質淨化成效且較厚之地工合成材亦表現出較佳的成效(圖 5)(3)實驗發現地工合成材內部孔隙愈多愈能提供較多空間利於生物膜孳長提高淨化效果(4)水力負荷率只要能低於 5000Lm2day便可以有效達到水質淨化的成效(圖 6)(5)與人工濕地水質淨化系統相比MSL可以更小的面積和更省的成本較快速的達到水質淨化的成效由其對於磷的去除更為顯著

Principal Investigator何嘉浚 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

何嘉浚

助理教授

D-4

圖 1家庭生活污水處理案例 圖 2河川工程淨水案例

圖 3地工織物培殖生物菌實驗結果 圖 4 MSL室內實驗滲透過濾實驗儀

圖 5黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)與厚不織布(I-C)之實驗結果

圖 6 三種纖維布在水力承載負荷率 3000Lm2day之實驗結果

TP NH3-N

TP NH3-N

E-1

機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 地下水是極為重要的水資源之一相較於地表水而言地下水具有成本低廉水溫與

水量穩定水質良好及取用方便等多項優點目前台灣西南部地區仍大量抽取地下水供應

灌溉養殖民生及工業用水若地下水遭受污染勢必嚴重影響該地區之水資源供需平

衡甚至對人體健康造成危害故地下水資源保育業已成為極重要之議題 研究目標地下水污染潛勢評估模式 DRASTIC 為美國環保署(US Environmental

Protection Agency)於 1985 年主導並與美國地下水協會共同合作所發展而成利用該模式評估區域之污染潛勢計算出之高污染潛勢區則代表該地區客觀上較易受到污染

DRASTIC 含水層脆弱度模式自發展以來經常被使用於評估地下水污染潛勢但此模式在應用上常因相關參數資料稀少易產生高度不確定性進而影響模式之評估結果因此本

研究應用指標為基礎之地理統計發展以機率為基礎之 DRASTIC 含水層脆弱度評估模式除估算地下水污染潛勢值外並評估其污染潛勢預測表現 研究方法DRASTIC 含水層脆弱度模式考慮七項水文地質參數以評估該地區污染

潛勢之程度分別為地下水位深度(D)淨補注量(R)含水層介質(A)土壤介質(S)地形(T)未飽和層影響(I)含水層水力傳導特性(C)七項參數本研究將此法實際應用於濁水溪沖積扇DRASTIC模式中之各參數分別使用三種選取方法(最大機率選取期望值選取傳統選取法)進行污染潛勢評估

結論研究結果顯示高污染潛勢區皆位於沖積扇之扇頂區土地利用型態以農業耕

種為主而中度污染潛勢則大多分佈於扇央地區無污染及低度風險污染大多分佈於沖積

扇西部沿海地區以及南部地區此外將前述三種方法之評估結果與近年來該地區地下水

硝酸鹽氮實際污染情形進行相關性分析Pearson 相關係數分別為 0310131 及 0071Spearman 相關係數則分別為 0460552 及 021再比較三種方法之污染潛勢預測能力預測高硝酸鹽氮濃度污染(超過 05mgL為門檻)其預測能力分別為 7575及 38由上述結果顯示本研究發展以機率為基礎含水層脆弱度評估模式較傳統評估結果更為優

異本研究成果可提供政府劃定地下水污染潛勢範圍以及制訂污染防治與土地使用管理策

略之參考建議未來可增加更多因子估算淨補注量時若能考慮更多可能影響參數如土

地利用型態雨量植被及土壤入滲係數等將使淨補注量估算更符合實際情況以提高

模式之準確性 Principal Investigator陳世楷助理教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

水資源工程與水利防災組

陳世楷

助理教授

E-2

參數因子 水文地質參數

地下水位深度 D(Depth to Water Table) 淨補注量 R(Net Recharge) 含水層介質 A(Aquifer Media) 土壤介質 S(Soil Media) 地形 T(Topography(slope))

未飽和層影響 I(Impact of the Vadose Zone) 水力傳導係數 C(Hydraulic Conductivity of the Aquifer)

DRASTIC參數 DRC之分數等級

D R C

百分比 門檻 分數等級(rating)

0-20 1 10 2

20-40 2 8 4

40-60 3 6 6

60-80 4 4 8

80-100 4+ 2 10

DRASTIC參數 SIA之分數等級

範 圍(range) 分數等級(rating)

礫石層 10

極粗粗中砂層 7

細及細砂層 4

粉砂泥及黏土層 1

(a)

(b)

(c)

DRASTIC 高污染潛勢與硝酸鹽氮超過05mgL 之比較(a) 各參數最大發生機率選取(b) 各參數期望值選取法(c)傳統選取法

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

II

林祐正 副教授 整合 RFID與 BIM於營建工地鋼構吊裝工程管控

實務應用之研究 C5

四丁組生態防災組

施邦築 副教授 因應重大複合型災害物力動員調度機制之研究 D1

何嘉浚 助理教授 地工合成材料應用於呈層複合土壤水質淨化系統

之研究 D3

五戊組水資源工程與水利防災組

陳世楷 助理教授 機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 E1

六己組空間資訊組

張哲豪 副教授 水文預報及氣象觀測整合平台 F1

攝影測量建置三維顏面模型之研究 F3

空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管

之研究 F5

防災資訊地圖製作及推廣 F7

巨災金融策略之研究 F9

楊元森 副教授 影像量測於工程量測之應用 F11

A-1

低矮型 RC建築耐震補強研究 從 921集集大地震的震後勘災當中可以發現到低矮型的老舊中小學校舍遭受到地震

的嚴重摧殘半倒及全倒的情形在台灣中部比比皆是然而這些校舍遭受如此嚴重地毀損

其原因大都與結構物中的梁柱及牆的配置不當有關其中尤以鋼筋混凝土構架內部含有

部分牆體或因為窗台設置的需要而於柱旁置座窗台牆這類牆體的配置看似得當卻也間

接地使得同樓層當中有一部分的鋼筋混凝土柱之有效淨高度縮短勁度增加致使這類邊

界受到部分束制的柱子較一般柱更早發生破壞此即為短柱效應因此本研究希望探討短

柱破壞發生的臨界條件以及潛在發生短柱破壞的桿件應如何進行補強才能既安全又兼具

經濟性 研究目標探討短柱破壞發生的臨界條件及快速辨識潛在可能發生短柱破壞的桿件

並且驗證現今老舊校舍建築經常採用的補強方式是否有效其中較為常見的短柱補強工法

包含在緊鄰短柱旁新增部分磚造翼牆補強在緊鄰短柱旁新增部分 RC造翼牆補強以及構架邊柱增加圍束箍筋補強等工法

研究方法本研究設計製作 8座模擬實尺寸校舍的單層單跨鋼筋混凝土構架試體

其中包含 1座空構架試體4座填充不同高度台度磚牆構架試體以及 3座採用不同短柱補強方式之構架試體藉由 4 座填充不同高度台度磚牆構架試體的試驗結果探討構架邊柱在不同高寬比下短柱破壞發生的臨界條件及其成因爾後以邊柱高寬比等於 3之具短柱特性的鋼筋混凝土構架為原型執行三種不同方式之短柱補強並進行靜態的

反覆載重試驗以驗證三種補強工法之成效並且利用 ETABS進一步地建立能夠反映新增磚翼牆補強及新增 RC翼牆補強真實行為的結構數值模型以利現行的結構耐震能力詳細評估工作更臻完善

結論(1)當柱構件之淨高寬比大於或等於 4時可將其視為一般柱而淨高寬比遠小

於 4時則極可能發生短柱破壞(2)短柱破壞發生的臨界條件可經由估算磚牆的剪力強度以及邊柱的剪力強度來預測磚牆是否發生破壞進而確認是否發生短柱破壞(3) 在本研究實際試驗中發現到邊柱增設圍束箍筋補強其補強之新澆置的混凝土呈現整片剝

離的現象即說明了補強前後新舊混凝土間無法完全結合在一起共同抵抗外力因此不

建議採用此工法進行短柱補強(4)在構架邊柱新增磚翼牆或是新增 RC 翼牆都能有效提高構架的側向抗剪強度並且提高的強度差異不大此外新增磚翼牆似乎可延緩短

柱破壞的發生而新增 RC 翼牆則因為補強後構架整體勁度提高進而提早發生短柱破壞(5)經實際反覆載重試驗其補強成效及破壞模式發展綜合整體結構耐震行為的表現施工難易程度工程費用以及維護等考量本研究建議新增磚翼牆補強為較佳的方案

Principal Investigator張順益 特聘教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

張順益

特聘教授

A-2

潛在發生短柱破壞的位置以及成因

鋼筋混凝土構架設計圖說

8座實尺寸 RC構架試體試驗最終破壞情形

反覆載重試驗下 8座試體之容量曲線

A-3

FRP橋梁之設計開發研究 台灣為海島型國家鋼筋腐蝕問題嚴重尤其在臨海域附近之結構物頗為常見為達

到防治鋼筋鏽蝕問題降低後續維護所需之人力與物力為國內外先進國家現階段研究之

課題纖維強化高分子複合材料(Fiber Reinforced Plastic FRP)便為一很好的選擇由於 FRP 材料的抗電化學性抗腐蝕及質輕強度高等優點採用 FRP 棒取代傳統鋼筋可防止鋼筋混凝土結構物腐蝕另此外利用 FRP 輕量化的特性以 FRP構件替換橋梁上部結構可大幅減少靜載重而提升承載力且 FRP安裝簡易縮短建造工期大幅降低社會成本

研究目標利用 FRP 優越之耐蝕性可提高結構之耐久性延長使用壽命減少維護管

理所需的維修費用尤其在鹽害嚴重及沿海地區等嚴苛腐蝕環境下更為顯著目標希望

在土木工程上可因地制宜使用新材料 FRP棒取代傳統鋼筋及 FRP 橋面版甚至到建築結構物等使 FRP複合材料發揮其諸多優點為土木建材提供更好之選擇

應用實例

(1) 本研究團隊(土木系李有豐 老師研究室與建築系蔡仁惠 老師研究室)將 FRP 版構件的研究成果應用在國內首座 FRP複合材料人行棧道棧道位在陽明山國家公園二子坪遊憩區以 FRP梁版等構件完成長約 10公尺寬 12公尺FRP複合材料具有可設計性質量輕高強度耐腐蝕低熱傳導性與抗電氣性等優點相較傳統材料除造型多變施工方便快速外碳排放量與後續維護成本均可降低由國立臺北科技大學

土木系與建築系師生自力建造完成現場僅兩個工作天FRP 材料可抵抗陽明山國家公園高硫磺的環境初估可耐用 50年省下後續維修費用

(2) 本研究團在台南台江國家公園六孔管理站完成國內第一座 FRP複合材料人行棧橋人行棧橋之橋長約 8公尺寬 15公尺在現地施工時間約 5個工作天即完成組裝作業然後再以吊裝方式將 FRP橋安置完成台江國家公園六孔管理站處在臨海高氯離子環境而 FRP材料皆能適用這些特殊環境顯示 FRP複合材料在土木建築使用上實可發揮其材料優點並克服傳統建材之限制 結論 (1) 實驗過程中 FRP 的撓曲行為較大設計上需以撓曲控制進行設計並進

行強度檢核以達到舒適安全性的要求(2) 在 FRP版之有限元素數值模擬分析結果與實驗結果之誤差在 11 以內(3) 台江棧橋以有限元素計算結果顯示在設計載重條件下此橋梁最大變位僅約 35mm (4) 綜合本研究團隊實驗與分析之研究成果可供後續相關研究以及在實務設計與施工上參考

Principal Investigator李有豐 教授

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

李有豐

教授

A-4

W4times2-PC W4times2-PA W4times2-P2T

FRP梁-版結構系統試驗結果

梁的垂直位移( yu )等高線單位為 mm

內側梁的底部中央與頂部中央的垂直位

移( yu ))曲線單位為 mm

(a) 棧橋主體 (b) 週邊

人行棧橋主體及週邊示意圖

應用實例二 - 台江國家公園六孔管理站 FRP複合材料人行棧橋

A-5

鋼筋混凝土建築物耐震能力評估系統之補強

模組與視覺化展示功能開發 自 921集集大地震後結構耐震能力評估與結構補強一直是土木工程師的重要研究課

題近幾年國內學者積極參與相關研究已開發出可靠的耐震能力評估輔助分析軟體使

業界有可依循的方法與工具執行耐震能力詳細評估在耐震補強方面目前國內校舍常

用的補強工法如擴柱補強翼牆補強及增設鋼筋混凝土牆等主要以強度補強為主對

於校舍以外之其他既有建築物亦可依照結構系統特性採用韌性剪力補強的方式提昇

其耐震能力以達到耐震需求 研究目標本文彙整國內外常用的各種耐震補強工法建立結構非線性分析方法以

求取塑性鉸之特性作為側推分析或非線性動力歷時分析之依據並以物件導向程式語言

C將各種耐震補強工法之分析方法建構在鋼筋混凝土建築物耐震能力評估系統(SERCB)上

研究方法本研究將於 SERCB中建構的補強分析模組有鋼筋混凝土柱強度補強

鋼筋混凝土柱圍束補強柱鋼板包覆圍束補強柱增設翼牆補強及鋼斜撐構架補強工法的

補強分析模組其中在柱構件的部份又可分為矩型及圓形斷面的分析模組翼牆的部份則

也可分單側翼牆雙側翼牆並進一步將分析模組之分析結果與相關實驗結果進行比對

以確保本文所提之方法能有效掌握補強後構件的非線性行為 結論(1)本研究提出建立低矮型 RC牆之非線性行為分析方法並以等值斜撐簡化模

擬有助於實務上的結構分析(2)本研究建立補強後構件非線性行為的分析方法並建構SERCBWin2013程式以作為工程師補強分析的工具提升國內補強分析之效率及精確性(3)本研究開發視覺化展視功能視窗透用滑鼠於此視窗點選欲檢視之構件即可動態呈現所點選構件之分析資訊(4)目前針對各補強工法所完成之分析斷面型式共計 10餘種且提供使用者於補強分析時有更簡便的輸入視窗介面(5)在組成律部份本研究提供Kawashima 及 Mander 兩種混凝土組成律在鋼筋部份提供完全彈塑性之組成律但在同一斷面如有不同強度之鋼筋則可定義不同組成律參數(6)在翼牆分析時為考量工程實務的不同施工情況本論文特別針對三種常見的翼牆施工情形進行分析功能開發讓分

析結果更符合實際情況

Principal Investigator宋裕祺 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

宋裕祺

教授

A-6

外附式鋼斜撐框架之分析流程

外附式鋼框架補強試體之分析與比對

視覺化分析視窗

切片法

A

B

C

D E

Force

Deformation

鋼斜撐軸力塑性鉸

合成斷面M3塑性鉸

塑性鉸

A-7

地震防災管理系統建置之研究

台灣位處歐亞大陸版塊和菲律賓海版塊的交界屬環太平洋地震帶每年都會因版塊

間的相互擠壓而造成地震屬地震頻繁地帶為數眾多的既有交通設施及建築物將不可避

免的會遭受到強烈地震侵襲的威脅綜觀近數十年來的國內外地震災害構造物受害之實

例甚多在這些地震災害經驗中均顯示地震災害對社會所造成的衝擊與經濟損失是相

當嚴重而深遠

研究目標建構一套地震災損評估系統於地震發生前提供地震災害災損之境況模擬

據此擬定相關地震災害防救事項有效執行災害預防災害搶救事故處理災情勘察以

及善後處置復建等相關事宜並於地震發生時推估建築物倒塌及人員死傷等災害資訊

可於初期迅速採取緊急應變作為減少地震災害損失

研究方法以台灣 1990~2003年間地震規模超過 50之地震測站記錄為基礎針對台灣各強地動測站進行地表加速度衰減率之迴歸分析並將台灣國土網格化由各網格之鄰

近測站推估網格之 PGA 值以各網格內之公私有建築物及人口資料為基礎參考並修正TELES 之災損評估模式計算出特定地震作用下各網格之建築物倒塌數及人口傷亡數等資訊本研究使用物件導向技術進行系統開發整個系統以推估專案為中心包括推估

專案資料模型計算核心可擴充模組介面及視圖顯示等元件控管整個系統運作系

統實作將以Windows為作業平台使用NET Framework做為基礎應用程式的架構資料庫將使用 MySQL 為基礎GIS 地圖元件使用 MapWinGIS 元件分析成果將以視覺化輔以文字呈現

結論(1)本研究將全台灣進行國土網格化藉由推估所得各網格內之 PGA配合中

央氣象局對各震度所採用的對應色層並與中央氣象局所公布者進行比對以方便驗證地

震衰減律迴歸公式推估所得震度之準確性(2) 本文蒐集近 10萬 5千筆之地震資料針對全台 600餘個強地動觀測站進行加速度衰減律之參數迴歸場址效應已包含於各測站之迴歸分析成果中(3)本研究建立之地震防災管理系統使用物件導向技術進行開發並由豐富的資料庫將分析成果以視覺化輔以文字呈現不僅降低災損推估之繁雜步驟此成果亦可

供政府做為災前演練及災後初期迅速採取緊急應變作為之用(4) 本研究結合目前國內外之災損評估模式並藉由簡易明瞭之操作介面與容易擴充的架構使後續擴充較具彈性及

便利性(5)本研究開發之系統於分析完成後可藉由網頁公布及手機簡訊等方式通知防救災相關單位人員使其能於震後進行救災相關作業

Principal Investigator宋裕祺 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

宋裕祺

教授

A-8

中央氣象局公布之等震圖(左)與系統推估之等震圖比對包含全台灣之等震圖(中)及新北

市轄區內之等震圖(右)

新北市各區建築物橋梁損壞狀況分布圖

某座橋梁推估後對鄰近 5km10km半徑範圍內之脆弱度推估結果

A-9

樁基礎位於乾砂與飽和砂動力行為分析 與探討

臺灣處於環太平洋地震帶上橋梁安全時常遭受地震威脅以致橋梁因地震受損情況

發生加上部份跨河橋梁興建於地下水位較高之土壤當受延時長振幅大之地震時使

土壤排列更加緊密土壤中的水來不及排出造成孔隙水壓力上升有效應力逐漸遞減

且當有效應力降為零總應力等於孔隙水壓力時土壤即會呈現液體狀態致使容易形成

潰堤之現象或樁基礎之承載支撐力降低導致樁基礎所承受的側向力劇增或上部結構物產

生慣性力過大因此一旦橋梁位於發生液化之土壤對橋梁安全性之影響甚大造成橋

梁使用者生命財產安全受威脅之機率增加故考慮橋梁處於飽和土壤時安全性評估更顯

重要 研究目標橋梁位於發生液化之土壤對橋梁安全性之影響甚大造成橋梁使用者生

命財產安全受威脅之機率增加故考慮橋梁處於飽和土壤時安全性評估更顯重要本研

究擬針對橋梁樁基礎位於乾砂與飽和砂土中且承受地震力之作用探討橋梁位於兩種土

壤之受震反應 研究方法國家地震工程研究中心為探討樁基礎位於乾砂土壤及飽和砂土壤受地震力

作用之行為進行一系列相關之縮尺橋梁單樁試體砂箱實驗本研究藉此以 OpenSEES三維有限元素分析軟體將其橋墩基礎及土壤一併建立於分析模型中模擬樁基礎位於乾

砂與飽和砂土壤承受不同地震作用之反應且土壤楊氏係數以相對密度一層與兩層剪力

波速各別求取分析最後將實驗與分析結果進行比對 結論(1)工程師於設計時須注意飽和砂於位移加速度及樁身彎矩之反應皆較

乾砂大且以樁身彎矩最大值來看乾砂最大值會集中於樁身上方之位置而飽和砂則

會產生於中間之位置(2)樁基礎位於乾砂土壤並以三種土壤楊氏係數求解之方法進行分析以相對密度及一層剪力波速求解土壤楊氏係數之比對成果較佳而於飽和砂土壤模

擬分析時則以兩層剪力波速求解土壤楊氏係數之比對結果較佳(3)飽和砂分析之參數輸入互相具有關連性必須考慮多方面之參數如土壤之楊氏係數及滲透係數的改變

一般分析時難以考量隨時間變化而改變土壤性質因此產生具變異性之誤差模擬時應

盡可能考量實際狀態並涵蓋於模型中方可減少誤差之產生

Principal Investigator宋裕祺 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

宋裕祺

教授

A-10

雙軸向多層剪力試驗盒(NCREE) 大型霣砂器於剪力盒(NCREE)

考量土壤-結構互制之分析流程

質量塊相對位移比較 超額孔隙水壓力比較

樁身彎矩之準確百分比

A-11

壓電陶瓷智能感測器於混凝土結構 健康診斷之應用

利用壓電材料(piezoelectric material)為元件製成之智能感測器(sensor)具有許多實用上

之價值此智能感測器可用於監測混凝土早期強度發展結構內部應力量測結構受震或

受衝擊後之裂縫及損傷診斷等功能為一多功能之感測器壓電材料已廣泛被利用於光學

生醫光碟微機電D-RAM 等系統上諸多壓電材料製成之商用成品已經廣泛被運用於工程與日常生活中但壓電陶瓷材料於土木工程之應用則仍相當少於大型實際混凝土

結構上之應用則更待開發

研究目標壓電陶瓷材料主要特性為具有正反應及逆反應之機械能與電能轉移現象

利用壓電材料為元件製成之智能感測器具有許多實用上之價值此智能感測器可運用於監

測混凝土早期強度發展監測結構內部應力量測結構受衝擊檢測及結構震後損壞健康診

斷等功能本研究為利用壓電材料為元件製成之智能感測器預埋或後埋於鋼筋混凝土結構

中利用壓電材料可為致動器(actuator)及接受器(receiver)之特性發展壓電智能感測器於混凝土結構之許多監測與檢測實用技術

研究方法(1) 混凝土早期強度監測技術應用上為利用應力波傳遞基本理論於混凝

土圓柱試體中預埋兩個壓電智能感測器一為致動器及一為接受器藉由兩者間的應力波

傳遞探討壓電訊號與混凝土強度發展之關係(2)混凝土結構健康檢測應用為以多個壓電智能感測器埋於 RC 試體中利用試驗使結構逐漸產生損壞直到完全破壞於每一試驗利用埋設之感測器進行結構裂縫及損壞狀態檢測方式為利用一個感測器為致動器來產生

應力波其他感測器則當作接受器來接受應力波藉由所接受之應力波轉換的電壓變化來

判斷損壞狀態原理為當結構發生裂縫或破壞時其傳遞之能量將逐漸降低且能量降低

程度與損壞嚴重性具關聯性利用小波轉換於較窄頻寬與短歷時分析之優點進行接受器所

接受之應力訊號分析藉由訊號分析結果建立一損傷指標矩陣判斷結構之健康狀態

結論壓電陶瓷感測器運用於試驗室試驗與宜蘭牛鬥橋真實混凝土橋墩結構之損壞診

斷皆具有相當良好效果由數值分析結果來看不管是低頻或是高頻效果皆相當良好當

結構試體達到嚴重破壞時可從高低頻看出損壞指標有非常明顯的上升故壓電感測器

具有簡單便宜及具良好之結構損壞的診斷效果另由混凝土早期強度監測技術發展可

利用混凝土強度發展與壓電訊號關係公式取代部份傳統抗壓試驗

Principal Investigator廖文義 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

廖文義

教授

A-12

A-13

大屯國小忠棟校舍之耐震能力評估 有鑑於中小學校舍在 1999年集集(921)地震中受損嚴重教育部近年來積極推動台灣

地區中小學校舍之耐震補強為確保學童及教職員在地震中之生命安全台北市大屯國小

亦針對其忠棟校舍進行結構耐震能力評估有鑑於國內現有之建築物耐震能力評估法僅適

用於鋼筋混凝土構造而忠棟校舍為石造建築其韌性及抗拉強度較一般鋼筋混凝土建築

物為低因此無法以傳統模式評估該建築物之耐震能力 研究目標由於現有的耐震能力評估法中多未針對石造建築物提出確切之耐震評估方

式本研究中除參考美國聯邦緊急事務管理局所建議之建築物耐震能力分析法之外亦根

據現行建築物耐震設計規範之規定對忠棟校舍進行有限元素分析藉以評估該建築物在地

震中之安全性並作為補強規劃之參考

研究方法由於本建築物不具備完整的構架系統屋頂亦無剛性橫隔板因此無法

以傳統之構架模型分析本研究中除依建築物之實際配置狀況以有限元素模型進行模擬

之外並根據現行規範所提供之工址及震區參數以動力反應譜分析法評估建築物在設

計及最大考量地震中可能受到的地震力及構材之應力分布以評估忠棟校舍在地震力作

用下可能出現之破壞模式及對應之耐震能力 結論分析結果顯示忠棟校舍除在建築物短向地震力作用下石牆可能出現局部的面外

剪力破壞之外其抗剪能力大致良好惟牆體之面外抗彎能力嚴重不足加上缺乏韌性

在大地震中恐有崩塌之虞因此本棟校舍應儘速進行耐震補強以確保師生之生命安全 Principal Investigator黃昭勳 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

黃昭勳

副教授

A-14

大屯國小忠棟校舍

忠棟校舍在短向地震力作用下之（豎縫）面外剪應力分布

忠棟校舍在短向地震力作用下之豎縫面外撓曲應力分布

τmax = 034 MPa

σmax = 251 MPa

A-15

救災輕便橋新橋型之研究 台灣位居颱風與地震頻繁發生的地區橋梁常在地震或颱洪中損毀導致交通中斷

阻礙搶救與復原工作之進行如果能在短時間內進行輕便橋梁架設並可重複使用供

人車通行疏散災民及運送糧食物資必能降低天災對於社會經濟造成的傷害因此

開發強度高重量輕組裝快速之輕便橋梁技術對於我國的救災技術是非常重要的本

研究著重於發展新的橋型設計即使在偏遠災區由於道路狹小導致大型工程施工機具無

法進入時依然能在短時間內利用人力或半人力方式進行輕便橋梁架設並可收納且重

複使用 研究目標擬開發新的救災輕便橋型設計使其在不落墩的情況下能快速渡河完成架

設並將設計的救災輕便橋進行實際組裝確認新開發的救災輕便橋能在不落墩與有限

時間等限制下以人力方式完成 研究方法為達成此目標首先藉由回顧過去可動式橋梁的設計概念提出一個結合

傳統橋梁結構元件與機械機構的設計方案選擇簡易連桿組(linkages)所組成的機構作為新型橋梁的一部分來快速地擴展或收納橋塔與橋體再者利用橋塔橋體與繩索的結合以

剛體旋轉的方式來完成橋體架設接下來根據所完成的救災輕便橋設計成果建造一相同

尺寸之實體輕便橋實際測試是否能在有限時間內以人力方式完成橋梁的組裝與架設並

進行靜態與動態載重試驗檢核是否滿足設計標準並檢討分析模型的合理性 結論(1)簡易連桿組所組成的縮圖器機構可以快速地擴展與收納橋體與橋塔這樣

的設計可以減少現場組裝吊裝與架設橋體的時間及災區工址腹地空間之限制(2)所開發的救災輕便橋在自重與移動活載重作用下垂直向最大變位小於 AASHTO 人行陸橋設計準則之變位限制另外橋梁垂直向與橫向基本振動頻率皆大於 AASHTO 人行陸橋設計準則之要求避免共振與橫向不穩定的行為發生(3)研究成果可以提供國內設計顧問公司新的救災輕便橋設計思維與方法

Principal Investigator尹世洵 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

尹世洵

副教授

A-16

利用橋塔橋體與繩索的結合以單跨剛體旋轉的方式來完成輕便橋架設

輕便橋之分析模型

B-1

雙圓潛盾施工引致地表沉陷評估模擬

桃園國際機場聯外捷運系統設計考量潛盾隧道從三重端穿越淡水河床進入臺北市區因考慮地形及路權之限制路線線性等等因素及比較單圓雙孔傳統潛盾設計於淡水河下

必須施作三處安全逃生之連絡通道其連絡通道工程之施工風險高及造價昂貴採用雙圓

型潛盾隧道免作地中聯絡通道且對於隧道斷面積及周邊建物影響範圍較小及施工工期較

短等優點故臺灣首次引進雙圓型潛盾隧道 研究方法先進雙圓型潛盾工程及傳統單圓潛盾施工所引致地層變形影響其兩種潛盾地層變形影響因素甚多且極為相似為本研究重要之課題 利用 Plaxis 3D Tunnel套裝軟體探討軟體分析土壤釋放應力方法與經驗公式推估地表沉陷及潛盾隧道地表沉陷監測數值之間關係模擬實際案例為雙圓型潛盾開挖引致地

表沉陷變形情況期能藉由分析結果驗證 Plaxis 3D Tunnel應用於雙圓型潛盾隧道施工所引致地表沉陷分析之適用性並將其經驗傳承與分享 結論(1) DOT雙圓潛盾隧道施工引致之地表沉陷評估使用經驗方法以常態分佈曲線方程式來模擬沉陷槽其中因施工造成之〝土壤漏失率〞為主要變數之一相同地Plaxis 3D Tunnel分析 DOT潛盾隧道施工引致之地表沉陷分析應屬適用於模擬分析過程中設定〝土壤釋放應力〞為影響沉陷分析結果重要關鍵因素(2)本研究採用 Plaxis 3D Tunnel數值分析軟體評估 DOT 潛盾隧道施工引致之地表沉陷量研究隧道開挖橫斷面之地表沉陷槽以兩種經驗公式疊加法及等面積法分析顯示DOT 隧道沉陷槽之地表沉陷量寬度影響範圍較寬疊加法及等面積法所得之沉陷槽非常相近評估沉陷槽與沉陷觀測槽之趨勢

大致相同則評估之最大沉陷量與沉陷觀測點最大沉陷量有少許差異(3) 使用 Schmidt及WEI Gang經驗公式來模擬地表沉陷之縱向變形曲線分析與數值分析之成果及現場資料做比對結果顯示Schmidt 經驗公式所求得變位量占最大變位量之比值較為偏高表示 Schmidt經驗公式分析較為保守則WEI Gang經驗公式所求得變位量占最大變位量之比值較為偏低表示與現場監測資料及數值分析結果有顯著差異以兩種經驗公式來評估

其地表沉陷之縱向變形曲線其隧道中心之縱向地表沉陷量於隧道開挖面約 2倍直徑距離後沉陷量趨於收斂驗證其隧道開挖產生地表縱向變形理論 (4)有關地表沉陷之縱向變形曲線分析之 Schmidt及WEI Gang經驗公式期許後續學者能將 Schmidt及WEI Gang經驗公式深入研究與工程案例比較印證更準確預期其縱向變位量占最大變位量之比值

及地表沉陷之縱向變形曲線提高分析結果正確性並對數值分析成果將更具其信心 Principal Investigator陳水龍 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

陳水龍

教授

B-2

土層輸入參數與斷面繪製

隧道橫斷面沉陷槽 綜合比較

分析視窗與操作步驟

B-3

軟弱黏土層潛變引致之連續壁變形

摘要本研究係基於台北市軟弱黏土層深開挖完成且高品質觀測之施工案例考慮開挖工程常因時間延遲而引起較大之潛變量故採用依時性之土壤模型來模擬而分析結果與現

場連續壁變形背土側沉陷及支撐軸力之觀測值頗為吻合故選用作為進一步後續研究之

基準模型本研究總共以有限元素法進行了 48組不同模型來分析並將前述 48組之分析結果統計歸納後建議了考慮依時性之擋土壁最大變形與擋土系統勁度正規化公式擋土

壁最大潛變增量與擋土系統勁度之正規化公式以及擋土壁最大潛變速率與擋土系統勁度

之正規化公式本研究建議之簡化計算方法經與學者蒐集世界各地之 1百多筆觀測資料比對顯示於良好施工品質之深開挖工程可以得到不錯的預測結果根據上述建議之公式

可以簡單利用開挖深度及支撐系統勁度等基本條件評估軟弱黏土層開挖時可能引致之最

大壁體變形量及潛變量本文研究結果可以提供作為對日後類似工程規劃分析及設計時

之參考 結論 1 研究案例採用依時性分析擋土壁之最大側向變形分析值分別達觀測值之 103(西側連續壁)及 118(東側連續壁)分析結果與現場觀測之連續壁變形曲線亦極為吻合同時分析值最大地表沉陷量分別約為監測值之 96(西側地表)及 89(東側地表)兩者沉陷槽形狀相似支撐軸力與觀測值比較約在誤差plusmn30範圍之內顯示於軟弱黏土層進行深開挖適當考慮土壤之依時性效應可以得到接近觀測值之結果

2 連續壁總潛變率與擋土支撐勁度呈近似雙線性關係當 Sle1350時總潛變率與擋土支撐勁度 S 成自然對數線性反比關係當 Sgt1350 時總潛變率接近於定值 28當中連續壁之總潛變率最大約達 47最小值亦有 28故建議於軟弱黏土層進行深開挖工程宜適當考慮由土壤潛變引致之擋土壁潛變以避免低估了開挖變形量

3 後續參數之研究一系列依時性分析之連續壁最大側向變位量接近極大多數觀測值之最大值故將所有 FEM計算結果回歸後之簡化正規化公式應可以視為擋土壁採用連續壁時之近似最大包絡線該公式具備簡化計算之優點不須要經過複雜之 FEM模擬分析即可以評估擋土壁的可能最大變位量

4 最大潛變速率隨著開挖深度增加而變大同時最大潛變速率發生於最大開挖深度潛變速率與連續壁厚度成非線性反比正規化之最大潛變速率範圍約於 001 mmday~073mmday此結果與台北盆地案例之潛變速率觀測資料頗為接近

5 土壤潛變引致連續壁之總潛變率上限值最大約達 47潛變速率上限值最大約達073mmday 及潛變量之正規化(最大開挖深度與擋土支撐系統勁度之比)上限值約達2本研究建議之簡化之正規化公式透過利用開挖深度及支撐系統勁度等基本參數可以評估軟弱黏土層開挖時可能引致之最大壁體變形量及潛變量本研究結果可以提

供作為日後類似工程之參考

Principal Investigator陳水龍 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

陳水龍

教授

B-4

FEM計算結果與Clough and OrsquoRourke (1990)及觀測資料之比較

潛變率總潛變率與FEM計算之比較

0010203040

50607080

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δhmH

eData calculated from FEM Time-dependent resultsClough and OrsquoRourke (1990) line Observed data from Long (2001)-Diaphragm WallObserved data from Long (2001)-Sheet PileObserved data from Kung et al (2007)Observed data from Taipei case histories

Thick of diaphragm wall from 05m to 20mFactor of SafeAgainst BasalHeave

14

20

11 10 09

(a)

00

10

20

30

40

50

60

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δhmH

e

Data calculated from FEM Time-dependent resultsClough and OrsquoRourke (1990) line Observed data from Long (2001)-Diaphragm WallObserved data from Kung et al (2007)Observed data from Taipei case histories

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

Factor of SafeAgainst BasalHeave

14

20

11 10 09

30

(b)

δ Chmδ hm = -00025t + 025

δChmδhm = -00004t + 005

0

10

20

30

40

0 20 40 60 80

Elapesd Time (Days)

δC

hmδ

hm

HHe=019HHe=044HHe=065HHe=078HHe=100

(a)

Σδ Chmδ hm = -01Ln(S ) + 10

Σδ Chmδ hm = 028

0

10

20

30

40

50

60

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

ΣδC

hmδ

hm

Data calculated from FEM resultsObserved data from Ou et al (1998)Data from Lin et al (2002)

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

(b)

000

005

010

015

020

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δC

hmt

(cm

day

)

Proposed method for estimated by Eq 8Observed data from Ou et al (1998)HHe=019HHe=044HHe=065HHe=078HHe=100

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

00

02

04

06

08

10

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δC

hmH

e

Proposed method for estimated by Eq 9 Data calculated from FEM resultsObserved data from Ou et al (1998)Observed data from Finno et al (2002)Unpublished data

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

建議最大潛變速率計算方法與

FEM計算之正規化比較

建議正規化ΔδChmHe與S之計算

方法與觀測資料比較

B-5

既有連續壁改建之深開挖施工模式

在都市中建物多緊鄰地界線周圍幾乎緊貼鄰房及道路有地下連續壁的建物改建時

為避免拆除深基礎過程造成地盤下陷進而損壞鄰近道路及建物因此施工前必須謹慎

規劃在不損鄰的狀態下舊有地下連續壁深基礎的拆除其困難度比素地新建工程高出

許多所以舊有基礎的深開挖施工是一重要課題 研究目標

(1)建立舊有基礎深開挖的施工模式 (2)建立各種施工模式的施工規劃工項順序及施工流程的步驟

研究方法本文彙整歸納出四種深基礎開挖重建模式分別為 (1)新連續壁於舊連續壁外側 (2)新連續壁於舊連續壁內側 (3)新連續壁與舊連續壁交叉 (4)沿用舊連續壁並繼續向下設置新連續壁

本文針對上述四種模式的各種施工方法就土層地下水位新舊建物的

套圖地盤改良臨時擋土設施抽排水鄰房保護措施及監測點的位置加以

討論並進一步與實際的安全觀測資料相互比較施工流程以連續圖解方式表

達以供規劃設計與施工單位的選用參考或改進 結論

(1)新連續壁於舊連續壁外側只需施作一般淺導溝至原土層待新連續壁完成後再以明挖方式拆除舊連續壁若地質較軟弱可於導牆下方進行地盤改良以防止

新連續壁施作時坍孔 (2)新連續壁於舊連續壁內側可因業主設計分為利用舊連續壁作為外導牆將新設外導牆與舊連續壁以混凝土灌漿為一體及利用舊結構物樑柱設置永久撐牆三種

(3)新連續壁與舊連續壁交叉先於周圍進行地盤改良再利用全迴旋搖管機配合衝擊樁及錘式抓斗破除舊連續壁再以原土回填後才能將套管拔出或是於周圍進行

地盤改良後以明挖方式拆除舊有連續壁 (4)沿用舊連續壁並繼續向下設置新連續壁此模式可先於基地內及舊連續壁下方及內側進行地盤改良新連續壁緊貼舊連續壁施作上方則維持空打段以增加地下

室使用面積 收集數個工地之資料加以分析比對並以(2)新連續壁於舊外連續壁內側模式之

一代表性工地介紹

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-6

(1) (2) (3) (4)

四類深基礎拆除重建模式

新連續壁於舊連續壁內側之將新設外導牆與舊連續壁以混凝土灌漿為一體

B-7

高壓噴射灌漿品質管制與蒙地卡羅機率設計 二重管高壓噴射灌漿作業在壓力水層或者在地下室內進行鑽孔與灌漿作業時因為地

下水位高於鑽孔與灌漿作業場地高程為了避免在進行鑽孔與裝設灌漿管作業階段可能

造成湧水湧砂路面掏空或建築物傾斜的意外事件所以在地下室內進行灌漿作業時

利用筏基水箱來量測每公尺改良樁的排泥漿量除了能用來預警湧水與湧砂的潛在問題

再搭配上所量測到的排泥漿比重還可評估改良樁的平均樁直徑這就是在施工中的品質

管制其次施工中的改良樁若其四周緊鄰的改良樁愈多所量測到的排泥漿比重也會

愈大可見灌漿的順序也能影響改良樁的單位重與強度因此當灌漿的順序造成四周緊

鄰改良樁的數量愈多時則該灌漿的順序能提供最佳的改良樁的單位重與強度 研究目標為了在二重管高壓噴射灌漿的期間立即掌控設計樁徑是否達成同時防

止不正常的排泥導致附近地面的隆起與下陷有效掌握灌漿品質故以檢測的排泥漿比重

與排泥漿量去推估改良樁平均樁直徑是否達到工程設計的標準進而作為在施工時掌控

改良樁品質的一種管制手法 研究方法本次灌漿場地有準備一個已知長寬的筏基坑當作廢泥漿暫置區當排泥漿

排入暫置區內泥漿的液面逐漸升高等鑽桿提升完 1 m再量測液面上升後的高程將高程差乘以筏基底面積即為噴射灌注 1 m高程時的排泥漿量至於排泥漿單位重測量時機是在排泥漿量量測期間進行原則上量兩次盛取時將容器置於排泥軟管出口處盛取將

盛滿排泥漿的容器秤重扣除容器重後再除以容器之容積即為排泥漿之單位重之後將

所記錄的排泥漿量與灌漿量之比值還有排泥漿的單位重畫成機率分布曲線可發現兩者

皆為常態分布( Normal Distribution)其平均值加減 3倍的標準差可用來作為灌漿品質管理的上下限值而再以此兩者的 Distribution用蒙地卡羅原理來模擬便可得到改良樁直徑之機率分布曲線當周圍改良樁陸續完成在未灌漿的改良樁體四周噴射流能切削的土壤

體積逐漸減少依周圍完成支數不同有 6種可能狀況由排泥漿的單位重量測可發現周圍完成改良樁的支數愈多則後續改良樁的排泥漿單位重也愈大改良樁的品質也愈佳因

此可以設計出不同的施工順序若搭接改良樁的數量愈多則此工序所導致的高品質改良樁

的數量也愈多 結論 (1)當地下室發生湧水時其排泥漿量與灌漿量比值皆落在正常灌漿作業的管理

值之外這說明利用排泥漿量與灌漿量比值的管制圖可以有效預警湧水或湧砂的可能性

(2) 為了得到高品質的改良樁在編排灌漿順序時儘量使欲灌漿樁位的周圍有最多已完成的改良樁(3)未來可再蒐集更多 JSG灌漿相關案例將不同地區樁徑土層性質灌漿參數排泥漿比重及廢泥漿量單位量等數據製作資料庫及規範以提供後續灌漿時品

質管制的依循準則 Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-8

圖 1 排泥漿量量測 圖 2 排泥漿單位重量測

圖 3 排泥漿量體積比管制圖 圖 4 排泥漿單位重管制圖

圖 5 蒙地卡羅模擬模型

圖 6 搭接面積的六種邊界

圖 7 五種不同的設計灌漿順序

B-9

路堤下橋墩深基礎開挖工法比較與數值分析 為改善國道 1號五股至楊梅路段的交通壅塞國道新建工程局辦理「國道 1號五股至

楊梅段拓寬工程計畫」之新建工程其中泰山林口路段因為上邊坡側為地質敏感區域不

適開挖所以在下邊坡處進行橋墩基礎開挖基礎開挖工法共有三種分別為型鋼橫板條

擋土工法土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法 研究目標針對土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法彙整傾度管監測數據

觀察不同開挖階段之傾度管側向變位及側向變位速率研判邊坡潛在滑動面的位置進而

比較兩種工法於紅土卵礫石層中開挖之適用性以決定較佳開挖擋土工法其次以 3D有限元素軟體模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖過程以數值分析結果與傾度管監測數

據比對驗證進而研究傾度管監測警戒值與行動值之適用性 研究方法以非線性有限元素軟體(PLAXIS 3D)模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖

過程土壤應力-應變行為模擬採用莫爾庫倫組合律(Mohr-Coulomb constitutive model) 參數的選擇參考鑽探報告及室內土壤試驗土釘桿件採用樑元素模擬(Beam element)鋼線網噴凝土採用牆元素模擬(Wall element)土釘鋼線網噴凝土與土壤間均配置界面元素(Interface element)施工步驟模擬每一階開挖工序由傾度管監測數據比對驗證數值分析結果以及分析邊坡開挖前後之安全係數差異

結論(1)土釘逐階降挖擋土工法在第 6階開挖時可發現變位曲線在 65m處有明

顯的折點折點以上之線段斜率較小下部線段斜率較大由上邊坡路面產生的裂縫可

推估折點以上為邊坡滑動區隨著開挖深度增加折點沒有下移的趨勢也就是滑動面位

置不變滑動區域與影響範圍也沒增加(2)竹削井式擋土工法當井筒壁體開挖至第 10階時傾度管變位曲線產生折點推估折點位置可能位於傾度管 45m與 65m處折點上部線段斜率較小應為未來潛在滑動區但是隨著開挖至第 14 階時折點沒有下移的趨勢也就是潛在滑動面位置不變潛在滑動區域與影響範圍也不變加以基礎上邊坡處

之高速公路路面無裂縫產生研判滑動面並未形成(3)依據傾度管的變位開挖壁面的穩定性高速公路裂縫與滑動面的產生以及工期長短顯示在林口紅土卵礫石層中進行橋墩

基礎開挖較佳的擋土工法應為竹削井式擋土工法(4)監測邊坡潛在滑動面傾度管警戒值的訂定須更加嚴謹應不能造成高速公路路面產生裂縫才能有效且安全的預警工程事

故

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-10

土釘逐階降挖擋土工法開挖面平面圖 土釘逐階降挖過程傾度管之變位

土釘逐階降挖工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

竹削井式擋土工法開挖面平面圖 竹削井式擋土開挖過程傾度管之變位

折點

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

竹削井式擋土工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

2m 深

35m 深

45m 深

65m 深

13m 深

16m 深

Step1 Step2 Step3

Step4 Step5 竹削壁體開挖

井筒壁體開挖 Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

Step15

傾度管深度(m

)

B-11

機場跑道剛性鋪面之版底灌漿維護 剛性鋪面未受良好的維護方式下容易因版塊間的接縫密封性不足使地表水滲入造

成基底層潮濕積水在交通反覆載重作用下接縫發生唧水現象在版塊下方掏空孔洞

使版塊下方的承載力不均進而造成版塊的破裂損壞情形因跑滑道使用頻繁全面翻

修不切實際而且成本較高為了改善此類狀況進行剛性鋪面版底灌漿是最快速有效提

升版塊承載力延長版塊使用年限的方法 研究目標本研究主要以剛性鋪面狀況指數(PCI)版底灌漿灌漿量及灌漿壓力透地雷達

非破壞性檢測之結果進行分析研究研究目標包括 (1) 分析版底孔洞造成的鋪面損壞種類探討損壞種類與灌漿量之關係 (2) 分析版塊不同損壞程度及維護狀況對灌漿量之影響 (3) 鋪面損壞程度以鋪面狀況指數(PCI)加以量化探討鋪面狀況指數(PCI)評分與孔

洞及灌漿量之關係 研究方法針對機場跑滑道由孔洞造成的剛性鋪面破壞及版底灌漿量之關係研究探討在

與灌漿前後之透地雷達檢測結果驗證研究方法可區分為 (1) 剛性鋪面損壞(distress)程度調查

在透地雷達非破壞性檢測前先行調查版塊損壞程度並以ASTM提出的剛性鋪面狀況指數(PCI)評分方式記錄版塊狀況

(2) 剛性鋪面版底灌漿前非破壞性檢測 在灌漿前先行規劃透地雷達施測路徑並於灌漿前及灌漿後以透地雷達掃描剛性

鋪面版塊底下孔洞與積水的範圍 (3) 剛性鋪面版底灌漿

利用透地雷達於現地版塊所偵查之孔洞進行灌漿孔位佈設選用適當之機具與

監測系統以單環塞工法進行填充灌漿填塞版塊底下之孔洞 (4) 剛性鋪面版底灌漿後非破壞性檢測

在灌漿後以相同的施測路徑檢測確認鋪面下方孔洞與積水的範圍已確實填充

否則再進行補灌作業 (5) 分析調查資料與灌漿施工紀錄結果

探討版底灌漿量與鋪面狀況指數(PCI)評分之關係篩選因孔洞造成的損壞評分方式制定用於版底灌漿的鋪面狀況指數(PCI)並由鋪面狀況指數(PCI)評分預估其灌漿量

結論(1)以版底孔洞造成的鋪面損壞與灌漿量之關係提出與版底孔洞有關的剛性鋪面狀

況指數(PCI)評分方式(2)以不同損壞程度的剛性鋪面對灌漿量之影響提出用於剛性鋪面灌漿前的適當修護方式(3)建立剛性鋪面狀況指數(PCI)與版底灌漿量之分析方法並提出預估灌漿量的方法以提升灌漿之效率及精確性

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-12

灌漿管安裝 灌漿壓力及流量監測 版塊接縫溢漿即停止

圖 1 版底灌漿施工

圖 3 剛性鋪面狀況指數(PCI)與灌漿量之關係整合

圖 2 剛性鋪面與灌漿施工狀況記錄

灌漿前

灌漿後

補灌後

B-13

鋼筋混凝土簡支梁循環加載與數值分析 目前潛盾隧道環片大多由鋼筋與混凝土製作而成而監測系統皆於環片裝設背填與

二次灌漿完成後才裝設在環片內側無從得知環片在裝設背填與二次灌漿過程中環

片中的鋼筋與混凝土的初始應力因此如果無法得知初始應力狀態則環片之鋼筋與混

凝土用量設計很難判定是否保守或不保守若能從環片製作澆鑄與現場環片裝設過程中進

行量測即可掌握環片完整的應力歷史作為回饋設計的重要資料 研究目標利用埋設 SOFO光纖的簡支梁在循環載重時的鋼筋應變與梁撓度作為已知

解分析對象來驗證下列兩種分析方法一為以結構及鋼筋混凝土力學理論發展一套

MATLAB 數值分析模式模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力二為使用 FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型模擬簡支梁承受雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力

研究方法分成三部分第一部分將SOFO光纖感測器埋設於鋼筋混凝土簡支梁試

體內在試體製作過程中記錄蒸氣養生與水中養生過程鋼筋與混凝土的應變歷史並於

實驗室內進行雙點循環載重試驗紀錄鋼筋之應變過程第二部分利用結構與鋼筋混凝

土力學原理建立一套MATLAB數值分析模式(分成三種類型(1)忽略拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie (2)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie(3)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用真實的慣性矩Iexact)藉由給定之鋼筋與混凝土的組合率模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下簡支梁試體鋼筋與混凝土的應變與應力並比對簡支梁的載重-理論彎矩彎係與數值分析結果的載重-彎矩關係驗證力學理論數值分析模式的正確性第三部分使用FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型輸入MATLAB數值分析使用之鋼筋與混凝土的組合律模擬鋼筋混凝土簡支梁承受雙點循環加載擷取光纖感測器位置之模

擬結果將其模擬結果與實驗之光纖感測器量測結果和MATLAB數值分析結果進行比對探討力學數值分析的適用性

結論(一)本研究發展之數值分析模式沒有忽略拉力側混凝土之張力而且混凝

土試體開裂後採用真實的慣性矩Iexact進行力平衡分析不論簡支梁是否開裂載重-彎矩關係的數值分析解與理論解皆吻合證實本研究發展的力學理論數值分析模式之正

確性(二)數值分析結果之鋼筋應變與實驗之光纖感測器量測結果有差別後續使用FLAC 3D模擬輸入數值分析使用的組合率預期能得到與數值分析較相符之結果

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-14

光纖簡支梁試驗加載示意圖 雙點循環載重之光纖變形量量測結果

載重-彎矩(理論與數值分析)關係圖 載重與鋼筋應變及中立軸位置關係圖

鋼筋混凝土簡支梁斷面網格圖(FLAC 3D) 鋼筋混凝土簡支梁網格示意圖(FLAC 3D)

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

0100002000030000400005000060000700008000090000

100000110000120000130000140000

0 10002000300040005000600070008000900010000

彎矩

(kg-

cm)

載重 (kg)

理論彎矩

計算彎矩-

類型1

計算彎矩-

類型2

計算彎矩-

類型3

B-15

無人飛行戴具(UAV)航空攝影測量及雷射掃描儀(LiDAR)資料之整合與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞近

年來測量與空間資訊技術之發展日新月異於國土保安環境變遷監控防救災應變資

源探測保護等各方面的應用以及上述資訊的更新和資料的即時性成為重要需求因此

發展快速且低成本資料擷取平台乃成為各國遙感探測技術與測繪製圖發展的重要課題

遙測影像及航空測量除了軍事情報之外已普遍推廣到區域測量地質調查礦產探勘

農林設施土壤保育森林開發與土木工程之探查等工作上近年來因電腦視算能力的

提昇數位影像解晰度的提高相對應之攝影測量技術亦隨之澎渤發展 研究目標地震等天然災害的評估常須整合不同領域及技術如地形分析大地測

量遙測地理資訊系統及定年學等其中構造地形分析是斷層存在性及斷層活動性一個

最初步也最基礎的資訊與工具它能提供進行其他更精細的斷層調查分析前重要的參考

依據因此高精度地形資料的取得成為重要關鍵 研究方法1)針對地形資訊大量數據視覺運算等相關模組及程式的開發其中主要

集中於三維紅藍(或紅青)全彩立體影像及三維立體光柵影像之處理及製作2)數值地形資料應用於在地質上構造如斷層褶皺等構造的特徵分析構造活動性的探討等相

關技術的開發 結論無人飛行載具機動力強時效性快經費較廉及較寬鬆天氣條件即可操作的

優點等特性可取得災害地區即時清晰全面之中低空照片並作為後續分析災害原因

與災後整治之用以無人飛行載具進行航空攝影測量由地表特徵物的辨識再反求特徵

點的空間所在位置經由大量的特徵點的計算後即可建置大量三維座標（點雲）並同

時透過數位攝影機記錄取樣點顏色測量結果可以建構數位地表高程模型來精確記錄地貌

用於記錄地形變遷地圖製作或是產生地面模型此一精確的三維座標可做為土地建築

都市規劃自然地貌河床地形測量以及山坡監測等用途之應用另一方面台灣地區位

處高溫多雨的亞熱帶植生茂密地質露頭出露不易而新技術空載雷射掃描(Light Detection And Ranging LIDAR)的多重反射資訊經由濾除不同反射訊號後能獲得高解析度之數值地表模型(Digital Surface Model DSM)再經由資料處理進一步去除地表建物及植被等可得高解析度數值地形模型(Digital Elevation Model DEM)利用此一技術無論是人口密集的都會區或是叢林茂密的深山都可以找出許多被掩蓋或是現行數值地

形模型所無法分辨的細微地形變化這些微變化能提供更多科學證據並進相關分析與運

用

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-16

國道三號附近細部數值地形模型呈現其中可見高速公路上崩積區及呈點狀凸起零星

散佈之清運中大型機具

無人飛機拍攝陳有蘭溪附近區域影像之點雲建置成果

小林村附近地區山崩事件後之三維地形側視

B-17

山崩災害數值模擬相關程式開發與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞1999年台灣九二一集集地震（ML= 73 MW= 76）造成台灣地區二千四百餘人的死亡引發近萬個山崩民生經濟損失嚴重近年來因電腦運算能力的提昇結合野外觀察的結果

運用離散元素法等數值模型方法結合地震站之強地動訊號地表地下水文特徵以及

岩體及滑動面之材料性質等來模擬山崩行為從地震山崩之誘發啟動傳播至穩定

滑動及最後堆積停止階段等等hellip重建運動塊體的滑動過程 研究目標結合野外觀察及不同方法論所得概念運用自行開發之接觸動力離散元素

法及廣義地形下之淺水波模式來探討山崩區地形地貌岩體材料性質孔隙壓力滑

動面及原地面等摩擦性質等對山崩之誘發擴展及堆積過程之影響及山崩機制之探討 研究方法1)運用接觸動力離散元素法來模擬山崩的誘發與運動過程該方法基於顆

粒間的接觸面性質及顆粒群的相互碰撞時考量顆粒碰撞前後之動量變化回復係數及作

用力2)基於連體力學架構所發展而成的廣義地形下之淺水波模式所開發之程式(中研院郭志禹博士合作)亦運用於土石流流變率模擬藉由與現場堆積的量測值相比較來率定山崩地區之流變參數

結論岩體內之作用力的模擬是考慮相接觸顆粒之接觸點位置及接觸區域面積接

解點上之正向切向接觸力及抗彎矩並考慮原接解點或新接觸點接觸點之尖鋒及殘餘

強度等以上方法允許模擬破碎岩體內之凝聚力的 Mohr - Coulomb 行為最後再以GaussndashSeidel 非線性迭代之數值方法來簡化及加速程式之運算以計算每一時間序列上顆粒群體碰撞及接觸時的作用及行為相關程式已運用於國道三號九份二山小林村等地

滑土石流等山崩之象動歷程模擬金山地區之洪氾斷層錯動造成地盤下陷而引致海水

漫淹等相關的分析

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-18

山崩崩移發生前及發生瞬間顆粒間之接觸應力變化

小林村土石流情境模擬及崩積物堆積狀況

C-1

大陸政府採購市場與制度之研究 由於 WTO 的 GPA (政府採購協定) 簽署國家越來越多美加歐盟日韓等大部

分有經濟實力的國家多已簽署我國亦在 2009 年 7 月 15 日簽署生效而中國大陸亦於2007年提出加入 GPA申請目前相關談判已近尾聲近期內可望簽署根據 GPA的規定各國的政府採購市場必須互相開放且遵守公開公平等原則預計大陸簽署 GPA 後未來每年政府採購市場的金額將高達三十餘兆台幣由於市場規模極為龐大各國莫不競相投

入相關研究及輔導該國產業的競爭力企圖爭奪這塊大餅我國相對進入大陸市場較無語

言及文化等障礙相較於其他國家的競爭事實上我國產業已具備天時地利人和的有

利條件如何利用這些有利條件轉化成市場的競爭優勢實為迫不及待的課題而其中最

關鍵的因素就是是否能徹底熟悉大陸公共市場的遊戲規則精確的掌握各項規則的操作與

竅門且時效越早越好俾輔助我國的產業及早佈署掌握市場的先機這是本研究所致

力的主要目的 研究目標本研究目標可分為短中長期短期為比較兩岸政府採購制度與市場

分析研究臺灣產業進入大陸公共市場之策略及定期舉辦兩岸政府採購產官學研討會及

論壇中期為協助政府研擬相關政策成立兩岸公共市場產業輔導中心及協助我國產業

進入大陸公共市場長期為設立營造公會臺北科大政府採購市場研發與培訓中心使臺灣產業從兩岸走向國際

研究方法本研究在第一階段將針對大陸的政府採購制度進行全面的探討且將兩岸

採購法的差異做詳盡的比對同時也針對大陸的公共市場及產業文化進行深入的調查與

分析並彙整資深台商(協會)及兩岸專家的經驗以務實為導向俾使研究成果能精確有效的掌握大陸的公共市場第二階段將運用前階段的研究成果以營建產業為先建立

兩岸長期的交流平台積極訓練及輔導我國的產業能快速進入大陸公共市場的能力如

此階段的成果與時機成熟將在本校設立兩岸公共市場產業育成中心以提供長期的專

業輔導未來甚至可進一步考慮將服務範圍拓展至其他 GPA國家 結論由於此計畫為一個長期性研究因此下列結論僅為初期研究成果發生重大災

害需獲得緊急搶救資源時除正常既有採購契約可利用外亦可於正常之採購契約中針

對災害搶救項目可直接以開口契約方式預為因應另搶救能量需求異常龐大之重大災害緊

急搶救則可以特殊緊急採購方式因應兩岸採購法規均提供法源依據提供執行單位緊

急採購災害所需搶救資源比較兩岸之緊急採購制度並參照相關實務案例可發現各有

優缺點如何能截長補短應是兩岸所努力方向最後大概整理出兩項重點(1)兩岸採購相對於歐美國家仍處於起步階段還存在很多問題亟待完善如政府採購法不健全政府服

務類採購範圍和規模仍然較小等發達國家政府採購規模占 GDP的比例通常為 10兩岸占比水平與此相比仍有較大差別(2) 緊急採購之因應措施兩岸均有彈性因應作為針對 921 大地震莫拉克颱風（依據台灣地區ldquo採購法rdquo第 105 條）及四川汶川大地震甘肅省土石流災害（依據大陸政府ldquo採購法rdquo第 31 條）等相關單位均可快速進行救災工作因此相關緊急採購作為均能發揮功能提升整體救災復原效率 Principal Investigator王隆昌 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-2

中國各年度 GDP（單位億美元）

資料來源中華人民共和國國家統計局 httpwwwstatsgovcn2012年

各縣市綜合營造業分佈狀況 研究目標 資料來源本研究室繪製 資料來源本研究室繪製

家數

縣

市

C-3

預防式品管理論應用於公共工程之研究

近年來國家重大建設計畫密集推出如民營固網開放台電六輸變電計畫污水下水

道建設計畫及自來水更新等多項計畫以及埋設電力電信瓦斯自來水網路等等維生

管線使用道路埋設管線情形非常普遍然而國內隨著生活水平及教育程度的提昇以致

民眾意識抬頭對道路服務需求也跟著增加因此使得國內道路管理機關開始重視道路服

務品質的問題但卻常發生管線工程埋設後因道路回填不實或管線埋設未與路面齊平

造成路面不平的情況其施工品質優劣將是維持路面平整最重要的關鍵 本研究將預防式品質管理概念導入目前道路管線挖填工程品質管理中重新建置一套

施工品質管理機制依現況問題分析並研提對策提出於重要施工項目建立停檢點查驗

並依其重要程度設立不同等級專業人員負責查驗及相關檢查表落實專業人員的職責等施

工品質管理機制期能改善目前施工品質良莠不齊的情況 研究目標 本研究首先針對臺北市現行管線挖掘作業之抽查機制進行探討依據現

況問題分析結果檢討現行抽查機制的問題癥結導入防弊理論及預防品管的觀點建構

改良式抽查機制首先建立管線停檢點抽查作業消除非必要的挖掘降低抽查成本減少

開挖次數及減少用路人抱怨推動落實專業人員管制藉由二階段抽查作業篩選無停檢點

資料者納入品質抽查將廠商依品管能力分類無品質能力及限制挖掘者繳交代金(需含管理費等)由道路管理機關於各年度施工時納入施工研擬闢建管線挖掘品質管理系統其研擬一套以預防為主治療為輔具體可行的管理機制藉以提升抽查效益並有效改

善管線施工品質 研究方法針對本研究相關之文獻及臺北市管線挖掘品質管理現況進行回顧探討臺

北市道路挖掘埋設管線品質抽查管理之盲點導入防弊理論及預防式品管的觀點著重以

預防式管理為主治療為輔應變為備之原理藉由專家調查以及實例分析探討改良式抽

查機制之適用性並以回饋分析之方式修正本研究最後提出結論與建議 結論(1)強化製程品管停止靠檢驗達成品質一開始就製造出滿足需求品質的方式

來取代檢驗特別是落實停檢點抽查機制與績效管理(2)道路管理機關除輔導其做好品質外應針對其品質績效長期建立管理檔案長期掌握管線單位的完整資料績優者除於管

線會議公開表揚外應降低抽查比率甚至列入道路管理機關代辦施工之廠商優先名單績

劣者除於管線會議提出並公告於臺北市道路挖掘管理系統並增加抽差比率輔導施工品

質若仍無法改善經評定為無自主品管能力則由管理機關代收款施作且代收款應大幅提

升並收取管理費長期追蹤廠商績效管理績優廠商將持續其好品質績效差之廠商為避

免抽查之成本提高將自主性的導正其施工品質長期形成良性循環及自主品管之永續目

的創造永續管理的效益(3)重點式品管須由品管組織人員簽認除依權責分別由施工廠商之技師工地主任及品管人員負責簽認外監造單位亦應於現場會簽並通知道路管理

機關派員查核(4)闢建管線挖掘品質管理系統以二階段抽查機制可減少 80非必要抽挖件數降低抽查成本利用非破壞性檢測過濾有品質疑慮之案件代替道路品質抽查

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-4

未經篩選逕以破壞性檢測檢驗道路品質之機制改以善用成熟科技如透地雷達先與檢測隱

蔽部分可排除非必要之挖掘案件瀝青混凝土部分則以鑽心取樣檢驗如有品質疑慮再

以破壞性檢測驗證民眾較在意路面復舊品質更勝於隱蔽部分另增加非破壞性檢測項目

如以三米直規加驗人手孔周邊及瀝青混凝土新舊介面高低差(5)因已以二階段非破壞性檢驗過濾 80非必要抽挖件數如此可分階段增加抽查件數由原 15增加至 10長期以 100抽中不合格為目標大幅增加抽查效益

Principal Investigator王隆昌 教授研究室

戴明品管理論

項目 年度 抽查件數 不合格件數 不合格率

97 138 71 5145 98 629 187 2973 99 525 120 2286 合計 1292 378 2926

97~99年度臺北市管線查察不合格統計表

C-5

整合 RFID與 BIM於營建工地鋼構吊裝工程管控實務應用之研究

鋼構工程為鋼骨大樓最主要的工項之一其作業管理的良窳直接影響工程品質與成

本複雜之鋼結構工程可能包含上萬支構件每一構件經由製造運送檢查儲存

吊裝及驗收等流程都必須不斷進行確認並核對資料然而現行工地作業人員多以紙本

2D圖面及物料清單為溝通管理的工具因此常有構件不易確認效率緩慢誤判等問題尤其塔吊人員位於高樓作業時需同時進行安裝位置確認與吊塔操作不僅導致作業緩

慢且易增加作業風險 研究目標規劃整合BIM結合RFID技術導入營建工地鋼構吊裝工程管控之應用模式

建置 BIM-based RFID 鋼構工程物料資訊管理系統使其能提升鋼構作業管理效率減少塔吊作業之風險並進一步探討系統導入之效益與限制 研究方法鋼結構工程的作業流程包含工廠製造材料運送工地存放吊裝施工及

完工驗收等階段本研究所開發之系統導入應用包含「進場檢驗」「吊掛作業」「進度監

控」及「完工查驗」等作業管理其概念主要利用 BIM圖形化介面易於辨識之特性使人員能透過模型輕易掌握鋼構於建築空間位置並透過 RFID快速掃瞄辨識能力能迅速取得構件資訊減少人員辨識錯誤及負荷有助於高空塔吊作業之正確與安全並透過

BIM 模型顏色呈現方式能迅速掌握鋼構作業之進度本研究開發採用NET Framework技術以Microsoft SQL Server為資料庫系統並透過 ADONET作為資料溝通之技術模型本體採用 Revit 匯出之 DWF 檔案為主要檔案格式提供系統操作所需之樓層模型及構件視覺化資訊系統介面則以 VBNET開發視窗介面作業進行時能同時呈現系統資料庫資訊及模型呈現

結論(一)本研究整合 RFID 與 BIM 模型作為塔吊作業溝通之媒介高空與地面人員能以行動裝置同步取得構件及模型資訊可改善傳統 2D圖面與無線電溝通及描述不易之狀況(二)由於鋼構體積龐大且工地空間有限錯誤的堆置方式可能增加成本與導致風險工程師可藉由 BIM 樓層與位置資訊調控構件最佳的儲放位置與順序可提升吊裝

效率並降低風險(三)系統所採用之 BIM Model 由 Revit 模型先行匯出為 DWF格式檔案後再利用 API進行操作以避免原始模型遭任意修改且由於檔案格式較小可提升系統資料傳輸速度並改善作業效率(四)透過 BIM API 介面程式可控制模型旋轉並以適當角度呈現能協助塔吊人員迅速確認構件及安裝位置改善作業便利性及減少人員疲勞並且

提升作業安全本研究導入行動化通訊裝置及 BIM-RFID資訊化作業系統取代傳統紙本作業模式人員對資訊系統操作之熟悉度與良好的教育訓練為導入系統成敗之重要關鍵 Principal Investigator林祐正老師 研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

林祐正

副教授

C-6

使用者操作介面

RFID-BIM系統導入工地鋼構管控之應用

系統架構圖

鋼構進場檢驗及放置管理

地面工程師與塔吊人員同步顯示鋼構資訊

透過 BIM模型顏色管理作業進度

作業人員進行鋼構驗收

D-1

因應重大複合型災害物力動員調度機制 之研究

2011 年日本311 東北發生超乎預期之大規模地震所引發之複合型災害其救災物力

之動員調度也備受考驗借國外災害處理之經驗檢討台灣的法令組織整備作業程

序及案例期能提升我國面臨重大複合型災害時物力動員之時效性及完整性 研究目標彙整分析世界主要國家包括日本(日本東北地震)美國(卡翠納颶風)

中國大陸(四川地震)等遭逢重大災難時物力動員機制運作情形與關鍵議題檢討我國近年來莫拉克風災納莉風災921 地震等重大災害物力動員案例及現況設定一項重大複合式災害就我國現行物力動員機制進行情境分析研提我國因應重大災難物力動員機制

之具體建議 研究方法本研究案預擬之情境以國內發生機率雖不高但仍有可能發生且高於現

今地方政府在其地區災害防救計畫中所研擬的地震規模為本研究案之情境事件因此

設定為臺灣北部山腳斷層北延入海段發生芮氏規模七之地震錯動並引發最高浪高達三

公尺之海嘯此浪高比國科會所做研究報告之12公尺高但考慮311 東日本大地震之超乎預期的情況及複合型災害之組構以三公尺浪高之海嘯為模擬情境另伴隨核一廠因激

烈振動導致廠區設備受損造成第四級（Level 4）的輻射事故綜之本研究案預擬之複合型災害乃由地震海嘯核電廠輻射事故所構成並推估建物損壞人員傷亡收容

需求火災事件維生管線交通路網等之量化損害及修復進度以及海嘯淹水及輻射災

害避難收容下所需的物力調度其中以TELES 及本研究研擬方法為主要考量亦透過訪談方式針對公私部門物力動員調度權責相關之人員進行訪談以了解災防組織之實際

作為伴以調查焦點座談統計分析並總整研究發現研提我國因應重大災難物力

動員機制之具體建議 結論物力需求可分為物資及設施設備兩大類別物資方面包括飲用水糧食及民生

必需品緊急醫療救護所需之器材及藥品人命搜救之器材裝備等等本研究擬出隨時

間地點之量化數據提出物力動員調度之十三項重要課題與對策並具體提出短中長期

政策及機制改善之建議 Principal Investigator施邦築

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

施邦築

副教授

D-2

物力需求與災害發生時間關係圖

物力整及備動員運作流程圖

物力調度運作流流程圖

D-3

地工合成材料應用於呈層複合土壤 水質淨化系統之研究

臺灣發展生態工法迄今已十餘年初階段大都應用於河川及山坡地治理現今逐漸擴

展至社區或城市的應用並且與綠建築及節能減碳等議題相互結合目前國內的生活污

水大多經由污水下水道系統收集至污水處理廠處理然而因其造價高且工期長短期內

並無法達到全面普及鑑於此近年來國內開始採用現地自然淨化處理系統(NTS)解決此問題然此類系統卻常受限於較低的水力負荷率而導致阻塞本研究引入在日本發展十餘

年之呈層複合土壤系統(MSL)其實務案例詳圖 1 及圖 2由於水力負荷率較大且因系統可設置於地底下降低人為的干擾及維護管理的頻率有效的改善 NTS 缺點 MSL系統主要由土壤混合層(含土壤有機材料及包覆材)及透水層(PL)組合而成日本 SML係以麻布為包覆材但易受分解腐化而影響系統壽命本研究改採高耐久且品質穩定之地工

合成材料以提昇系統使用壽命 研究目標本研究嘗試採用地工合成材料替換 MSL 系統中包覆材藉由人造聚酯纖

維控制材料本身厚度開孔徑進行實驗過去地工合成材料較常使用在土木大地工程

多應用於河川護岸的保護以及山坡地的護坡工程材料本身具備排水沖蝕控制隔離

加勁及過濾hellip等功能鮮少使用於水質淨化之應用本研究透過地工合成材料替換日本之黃麻布包覆材除了可以達到較佳的水質淨化成效之外更有效延長MSL系統使用壽命另外本研究亦嚐試採用台灣現地常見的材料來取代日本的材料以達到落實技術本土化

之目的 研究方法首先進行「地工織物培殖微生物可行性初期實驗」(詳圖 3)目的為了解

地工合成材料能否能有效提供硝化菌生長附著而後採用自行研發之「MSL 室內實驗滲透過濾實驗儀」(詳圖 4)進行實驗共分為二個階段第一階段由黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)及厚不織布(I-C)進行實驗以了解不同纖維布之淨化效率第二階段則將三種纖維布以不同的水力負荷率進行試驗以了解污水停留時間與水質淨化效率間的關係

結論(1)本研究所使用之添加材均為台灣本土材料由試驗結果可知效果頗佳顯示

可達技術本土化之目標(2)在相同厚度下本研究採用地工合成材的確可以達到與黃麻布相同之水質淨化成效且較厚之地工合成材亦表現出較佳的成效(圖 5)(3)實驗發現地工合成材內部孔隙愈多愈能提供較多空間利於生物膜孳長提高淨化效果(4)水力負荷率只要能低於 5000Lm2day便可以有效達到水質淨化的成效(圖 6)(5)與人工濕地水質淨化系統相比MSL可以更小的面積和更省的成本較快速的達到水質淨化的成效由其對於磷的去除更為顯著

Principal Investigator何嘉浚 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

何嘉浚

助理教授

D-4

圖 1家庭生活污水處理案例 圖 2河川工程淨水案例

圖 3地工織物培殖生物菌實驗結果 圖 4 MSL室內實驗滲透過濾實驗儀

圖 5黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)與厚不織布(I-C)之實驗結果

圖 6 三種纖維布在水力承載負荷率 3000Lm2day之實驗結果

TP NH3-N

TP NH3-N

E-1

機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 地下水是極為重要的水資源之一相較於地表水而言地下水具有成本低廉水溫與

水量穩定水質良好及取用方便等多項優點目前台灣西南部地區仍大量抽取地下水供應

灌溉養殖民生及工業用水若地下水遭受污染勢必嚴重影響該地區之水資源供需平

衡甚至對人體健康造成危害故地下水資源保育業已成為極重要之議題 研究目標地下水污染潛勢評估模式 DRASTIC 為美國環保署(US Environmental

Protection Agency)於 1985 年主導並與美國地下水協會共同合作所發展而成利用該模式評估區域之污染潛勢計算出之高污染潛勢區則代表該地區客觀上較易受到污染

DRASTIC 含水層脆弱度模式自發展以來經常被使用於評估地下水污染潛勢但此模式在應用上常因相關參數資料稀少易產生高度不確定性進而影響模式之評估結果因此本

研究應用指標為基礎之地理統計發展以機率為基礎之 DRASTIC 含水層脆弱度評估模式除估算地下水污染潛勢值外並評估其污染潛勢預測表現 研究方法DRASTIC 含水層脆弱度模式考慮七項水文地質參數以評估該地區污染

潛勢之程度分別為地下水位深度(D)淨補注量(R)含水層介質(A)土壤介質(S)地形(T)未飽和層影響(I)含水層水力傳導特性(C)七項參數本研究將此法實際應用於濁水溪沖積扇DRASTIC模式中之各參數分別使用三種選取方法(最大機率選取期望值選取傳統選取法)進行污染潛勢評估

結論研究結果顯示高污染潛勢區皆位於沖積扇之扇頂區土地利用型態以農業耕

種為主而中度污染潛勢則大多分佈於扇央地區無污染及低度風險污染大多分佈於沖積

扇西部沿海地區以及南部地區此外將前述三種方法之評估結果與近年來該地區地下水

硝酸鹽氮實際污染情形進行相關性分析Pearson 相關係數分別為 0310131 及 0071Spearman 相關係數則分別為 0460552 及 021再比較三種方法之污染潛勢預測能力預測高硝酸鹽氮濃度污染(超過 05mgL為門檻)其預測能力分別為 7575及 38由上述結果顯示本研究發展以機率為基礎含水層脆弱度評估模式較傳統評估結果更為優

異本研究成果可提供政府劃定地下水污染潛勢範圍以及制訂污染防治與土地使用管理策

略之參考建議未來可增加更多因子估算淨補注量時若能考慮更多可能影響參數如土

地利用型態雨量植被及土壤入滲係數等將使淨補注量估算更符合實際情況以提高

模式之準確性 Principal Investigator陳世楷助理教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

水資源工程與水利防災組

陳世楷

助理教授

E-2

參數因子 水文地質參數

地下水位深度 D(Depth to Water Table) 淨補注量 R(Net Recharge) 含水層介質 A(Aquifer Media) 土壤介質 S(Soil Media) 地形 T(Topography(slope))

未飽和層影響 I(Impact of the Vadose Zone) 水力傳導係數 C(Hydraulic Conductivity of the Aquifer)

DRASTIC參數 DRC之分數等級

D R C

百分比 門檻 分數等級(rating)

0-20 1 10 2

20-40 2 8 4

40-60 3 6 6

60-80 4 4 8

80-100 4+ 2 10

DRASTIC參數 SIA之分數等級

範 圍(range) 分數等級(rating)

礫石層 10

極粗粗中砂層 7

細及細砂層 4

粉砂泥及黏土層 1

(a)

(b)

(c)

DRASTIC 高污染潛勢與硝酸鹽氮超過05mgL 之比較(a) 各參數最大發生機率選取(b) 各參數期望值選取法(c)傳統選取法

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

A-1

低矮型 RC建築耐震補強研究 從 921集集大地震的震後勘災當中可以發現到低矮型的老舊中小學校舍遭受到地震

的嚴重摧殘半倒及全倒的情形在台灣中部比比皆是然而這些校舍遭受如此嚴重地毀損

其原因大都與結構物中的梁柱及牆的配置不當有關其中尤以鋼筋混凝土構架內部含有

部分牆體或因為窗台設置的需要而於柱旁置座窗台牆這類牆體的配置看似得當卻也間

接地使得同樓層當中有一部分的鋼筋混凝土柱之有效淨高度縮短勁度增加致使這類邊

界受到部分束制的柱子較一般柱更早發生破壞此即為短柱效應因此本研究希望探討短

柱破壞發生的臨界條件以及潛在發生短柱破壞的桿件應如何進行補強才能既安全又兼具

經濟性 研究目標探討短柱破壞發生的臨界條件及快速辨識潛在可能發生短柱破壞的桿件

並且驗證現今老舊校舍建築經常採用的補強方式是否有效其中較為常見的短柱補強工法

包含在緊鄰短柱旁新增部分磚造翼牆補強在緊鄰短柱旁新增部分 RC造翼牆補強以及構架邊柱增加圍束箍筋補強等工法

研究方法本研究設計製作 8座模擬實尺寸校舍的單層單跨鋼筋混凝土構架試體

其中包含 1座空構架試體4座填充不同高度台度磚牆構架試體以及 3座採用不同短柱補強方式之構架試體藉由 4 座填充不同高度台度磚牆構架試體的試驗結果探討構架邊柱在不同高寬比下短柱破壞發生的臨界條件及其成因爾後以邊柱高寬比等於 3之具短柱特性的鋼筋混凝土構架為原型執行三種不同方式之短柱補強並進行靜態的

反覆載重試驗以驗證三種補強工法之成效並且利用 ETABS進一步地建立能夠反映新增磚翼牆補強及新增 RC翼牆補強真實行為的結構數值模型以利現行的結構耐震能力詳細評估工作更臻完善

結論(1)當柱構件之淨高寬比大於或等於 4時可將其視為一般柱而淨高寬比遠小

於 4時則極可能發生短柱破壞(2)短柱破壞發生的臨界條件可經由估算磚牆的剪力強度以及邊柱的剪力強度來預測磚牆是否發生破壞進而確認是否發生短柱破壞(3) 在本研究實際試驗中發現到邊柱增設圍束箍筋補強其補強之新澆置的混凝土呈現整片剝

離的現象即說明了補強前後新舊混凝土間無法完全結合在一起共同抵抗外力因此不

建議採用此工法進行短柱補強(4)在構架邊柱新增磚翼牆或是新增 RC 翼牆都能有效提高構架的側向抗剪強度並且提高的強度差異不大此外新增磚翼牆似乎可延緩短

柱破壞的發生而新增 RC 翼牆則因為補強後構架整體勁度提高進而提早發生短柱破壞(5)經實際反覆載重試驗其補強成效及破壞模式發展綜合整體結構耐震行為的表現施工難易程度工程費用以及維護等考量本研究建議新增磚翼牆補強為較佳的方案

Principal Investigator張順益 特聘教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

張順益

特聘教授

A-2

潛在發生短柱破壞的位置以及成因

鋼筋混凝土構架設計圖說

8座實尺寸 RC構架試體試驗最終破壞情形

反覆載重試驗下 8座試體之容量曲線

A-3

FRP橋梁之設計開發研究 台灣為海島型國家鋼筋腐蝕問題嚴重尤其在臨海域附近之結構物頗為常見為達

到防治鋼筋鏽蝕問題降低後續維護所需之人力與物力為國內外先進國家現階段研究之

課題纖維強化高分子複合材料(Fiber Reinforced Plastic FRP)便為一很好的選擇由於 FRP 材料的抗電化學性抗腐蝕及質輕強度高等優點採用 FRP 棒取代傳統鋼筋可防止鋼筋混凝土結構物腐蝕另此外利用 FRP 輕量化的特性以 FRP構件替換橋梁上部結構可大幅減少靜載重而提升承載力且 FRP安裝簡易縮短建造工期大幅降低社會成本

研究目標利用 FRP 優越之耐蝕性可提高結構之耐久性延長使用壽命減少維護管

理所需的維修費用尤其在鹽害嚴重及沿海地區等嚴苛腐蝕環境下更為顯著目標希望

在土木工程上可因地制宜使用新材料 FRP棒取代傳統鋼筋及 FRP 橋面版甚至到建築結構物等使 FRP複合材料發揮其諸多優點為土木建材提供更好之選擇

應用實例

(1) 本研究團隊(土木系李有豐 老師研究室與建築系蔡仁惠 老師研究室)將 FRP 版構件的研究成果應用在國內首座 FRP複合材料人行棧道棧道位在陽明山國家公園二子坪遊憩區以 FRP梁版等構件完成長約 10公尺寬 12公尺FRP複合材料具有可設計性質量輕高強度耐腐蝕低熱傳導性與抗電氣性等優點相較傳統材料除造型多變施工方便快速外碳排放量與後續維護成本均可降低由國立臺北科技大學

土木系與建築系師生自力建造完成現場僅兩個工作天FRP 材料可抵抗陽明山國家公園高硫磺的環境初估可耐用 50年省下後續維修費用

(2) 本研究團在台南台江國家公園六孔管理站完成國內第一座 FRP複合材料人行棧橋人行棧橋之橋長約 8公尺寬 15公尺在現地施工時間約 5個工作天即完成組裝作業然後再以吊裝方式將 FRP橋安置完成台江國家公園六孔管理站處在臨海高氯離子環境而 FRP材料皆能適用這些特殊環境顯示 FRP複合材料在土木建築使用上實可發揮其材料優點並克服傳統建材之限制 結論 (1) 實驗過程中 FRP 的撓曲行為較大設計上需以撓曲控制進行設計並進

行強度檢核以達到舒適安全性的要求(2) 在 FRP版之有限元素數值模擬分析結果與實驗結果之誤差在 11 以內(3) 台江棧橋以有限元素計算結果顯示在設計載重條件下此橋梁最大變位僅約 35mm (4) 綜合本研究團隊實驗與分析之研究成果可供後續相關研究以及在實務設計與施工上參考

Principal Investigator李有豐 教授

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

李有豐

教授

A-4

W4times2-PC W4times2-PA W4times2-P2T

FRP梁-版結構系統試驗結果

梁的垂直位移( yu )等高線單位為 mm

內側梁的底部中央與頂部中央的垂直位

移( yu ))曲線單位為 mm

(a) 棧橋主體 (b) 週邊

人行棧橋主體及週邊示意圖

應用實例二 - 台江國家公園六孔管理站 FRP複合材料人行棧橋

A-5

鋼筋混凝土建築物耐震能力評估系統之補強

模組與視覺化展示功能開發 自 921集集大地震後結構耐震能力評估與結構補強一直是土木工程師的重要研究課

題近幾年國內學者積極參與相關研究已開發出可靠的耐震能力評估輔助分析軟體使

業界有可依循的方法與工具執行耐震能力詳細評估在耐震補強方面目前國內校舍常

用的補強工法如擴柱補強翼牆補強及增設鋼筋混凝土牆等主要以強度補強為主對

於校舍以外之其他既有建築物亦可依照結構系統特性採用韌性剪力補強的方式提昇

其耐震能力以達到耐震需求 研究目標本文彙整國內外常用的各種耐震補強工法建立結構非線性分析方法以

求取塑性鉸之特性作為側推分析或非線性動力歷時分析之依據並以物件導向程式語言

C將各種耐震補強工法之分析方法建構在鋼筋混凝土建築物耐震能力評估系統(SERCB)上

研究方法本研究將於 SERCB中建構的補強分析模組有鋼筋混凝土柱強度補強

鋼筋混凝土柱圍束補強柱鋼板包覆圍束補強柱增設翼牆補強及鋼斜撐構架補強工法的

補強分析模組其中在柱構件的部份又可分為矩型及圓形斷面的分析模組翼牆的部份則

也可分單側翼牆雙側翼牆並進一步將分析模組之分析結果與相關實驗結果進行比對

以確保本文所提之方法能有效掌握補強後構件的非線性行為 結論(1)本研究提出建立低矮型 RC牆之非線性行為分析方法並以等值斜撐簡化模

擬有助於實務上的結構分析(2)本研究建立補強後構件非線性行為的分析方法並建構SERCBWin2013程式以作為工程師補強分析的工具提升國內補強分析之效率及精確性(3)本研究開發視覺化展視功能視窗透用滑鼠於此視窗點選欲檢視之構件即可動態呈現所點選構件之分析資訊(4)目前針對各補強工法所完成之分析斷面型式共計 10餘種且提供使用者於補強分析時有更簡便的輸入視窗介面(5)在組成律部份本研究提供Kawashima 及 Mander 兩種混凝土組成律在鋼筋部份提供完全彈塑性之組成律但在同一斷面如有不同強度之鋼筋則可定義不同組成律參數(6)在翼牆分析時為考量工程實務的不同施工情況本論文特別針對三種常見的翼牆施工情形進行分析功能開發讓分

析結果更符合實際情況

Principal Investigator宋裕祺 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

宋裕祺

教授

A-6

外附式鋼斜撐框架之分析流程

外附式鋼框架補強試體之分析與比對

視覺化分析視窗

切片法

A

B

C

D E

Force

Deformation

鋼斜撐軸力塑性鉸

合成斷面M3塑性鉸

塑性鉸

A-7

地震防災管理系統建置之研究

台灣位處歐亞大陸版塊和菲律賓海版塊的交界屬環太平洋地震帶每年都會因版塊

間的相互擠壓而造成地震屬地震頻繁地帶為數眾多的既有交通設施及建築物將不可避

免的會遭受到強烈地震侵襲的威脅綜觀近數十年來的國內外地震災害構造物受害之實

例甚多在這些地震災害經驗中均顯示地震災害對社會所造成的衝擊與經濟損失是相

當嚴重而深遠

研究目標建構一套地震災損評估系統於地震發生前提供地震災害災損之境況模擬

據此擬定相關地震災害防救事項有效執行災害預防災害搶救事故處理災情勘察以

及善後處置復建等相關事宜並於地震發生時推估建築物倒塌及人員死傷等災害資訊

可於初期迅速採取緊急應變作為減少地震災害損失

研究方法以台灣 1990~2003年間地震規模超過 50之地震測站記錄為基礎針對台灣各強地動測站進行地表加速度衰減率之迴歸分析並將台灣國土網格化由各網格之鄰

近測站推估網格之 PGA 值以各網格內之公私有建築物及人口資料為基礎參考並修正TELES 之災損評估模式計算出特定地震作用下各網格之建築物倒塌數及人口傷亡數等資訊本研究使用物件導向技術進行系統開發整個系統以推估專案為中心包括推估

專案資料模型計算核心可擴充模組介面及視圖顯示等元件控管整個系統運作系

統實作將以Windows為作業平台使用NET Framework做為基礎應用程式的架構資料庫將使用 MySQL 為基礎GIS 地圖元件使用 MapWinGIS 元件分析成果將以視覺化輔以文字呈現

結論(1)本研究將全台灣進行國土網格化藉由推估所得各網格內之 PGA配合中

央氣象局對各震度所採用的對應色層並與中央氣象局所公布者進行比對以方便驗證地

震衰減律迴歸公式推估所得震度之準確性(2) 本文蒐集近 10萬 5千筆之地震資料針對全台 600餘個強地動觀測站進行加速度衰減律之參數迴歸場址效應已包含於各測站之迴歸分析成果中(3)本研究建立之地震防災管理系統使用物件導向技術進行開發並由豐富的資料庫將分析成果以視覺化輔以文字呈現不僅降低災損推估之繁雜步驟此成果亦可

供政府做為災前演練及災後初期迅速採取緊急應變作為之用(4) 本研究結合目前國內外之災損評估模式並藉由簡易明瞭之操作介面與容易擴充的架構使後續擴充較具彈性及

便利性(5)本研究開發之系統於分析完成後可藉由網頁公布及手機簡訊等方式通知防救災相關單位人員使其能於震後進行救災相關作業

Principal Investigator宋裕祺 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

宋裕祺

教授

A-8

中央氣象局公布之等震圖(左)與系統推估之等震圖比對包含全台灣之等震圖(中)及新北

市轄區內之等震圖(右)

新北市各區建築物橋梁損壞狀況分布圖

某座橋梁推估後對鄰近 5km10km半徑範圍內之脆弱度推估結果

A-9

樁基礎位於乾砂與飽和砂動力行為分析 與探討

臺灣處於環太平洋地震帶上橋梁安全時常遭受地震威脅以致橋梁因地震受損情況

發生加上部份跨河橋梁興建於地下水位較高之土壤當受延時長振幅大之地震時使

土壤排列更加緊密土壤中的水來不及排出造成孔隙水壓力上升有效應力逐漸遞減

且當有效應力降為零總應力等於孔隙水壓力時土壤即會呈現液體狀態致使容易形成

潰堤之現象或樁基礎之承載支撐力降低導致樁基礎所承受的側向力劇增或上部結構物產

生慣性力過大因此一旦橋梁位於發生液化之土壤對橋梁安全性之影響甚大造成橋

梁使用者生命財產安全受威脅之機率增加故考慮橋梁處於飽和土壤時安全性評估更顯

重要 研究目標橋梁位於發生液化之土壤對橋梁安全性之影響甚大造成橋梁使用者生

命財產安全受威脅之機率增加故考慮橋梁處於飽和土壤時安全性評估更顯重要本研

究擬針對橋梁樁基礎位於乾砂與飽和砂土中且承受地震力之作用探討橋梁位於兩種土

壤之受震反應 研究方法國家地震工程研究中心為探討樁基礎位於乾砂土壤及飽和砂土壤受地震力

作用之行為進行一系列相關之縮尺橋梁單樁試體砂箱實驗本研究藉此以 OpenSEES三維有限元素分析軟體將其橋墩基礎及土壤一併建立於分析模型中模擬樁基礎位於乾

砂與飽和砂土壤承受不同地震作用之反應且土壤楊氏係數以相對密度一層與兩層剪力

波速各別求取分析最後將實驗與分析結果進行比對 結論(1)工程師於設計時須注意飽和砂於位移加速度及樁身彎矩之反應皆較

乾砂大且以樁身彎矩最大值來看乾砂最大值會集中於樁身上方之位置而飽和砂則

會產生於中間之位置(2)樁基礎位於乾砂土壤並以三種土壤楊氏係數求解之方法進行分析以相對密度及一層剪力波速求解土壤楊氏係數之比對成果較佳而於飽和砂土壤模

擬分析時則以兩層剪力波速求解土壤楊氏係數之比對結果較佳(3)飽和砂分析之參數輸入互相具有關連性必須考慮多方面之參數如土壤之楊氏係數及滲透係數的改變

一般分析時難以考量隨時間變化而改變土壤性質因此產生具變異性之誤差模擬時應

盡可能考量實際狀態並涵蓋於模型中方可減少誤差之產生

Principal Investigator宋裕祺 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

宋裕祺

教授

A-10

雙軸向多層剪力試驗盒(NCREE) 大型霣砂器於剪力盒(NCREE)

考量土壤-結構互制之分析流程

質量塊相對位移比較 超額孔隙水壓力比較

樁身彎矩之準確百分比

A-11

壓電陶瓷智能感測器於混凝土結構 健康診斷之應用

利用壓電材料(piezoelectric material)為元件製成之智能感測器(sensor)具有許多實用上

之價值此智能感測器可用於監測混凝土早期強度發展結構內部應力量測結構受震或

受衝擊後之裂縫及損傷診斷等功能為一多功能之感測器壓電材料已廣泛被利用於光學

生醫光碟微機電D-RAM 等系統上諸多壓電材料製成之商用成品已經廣泛被運用於工程與日常生活中但壓電陶瓷材料於土木工程之應用則仍相當少於大型實際混凝土

結構上之應用則更待開發

研究目標壓電陶瓷材料主要特性為具有正反應及逆反應之機械能與電能轉移現象

利用壓電材料為元件製成之智能感測器具有許多實用上之價值此智能感測器可運用於監

測混凝土早期強度發展監測結構內部應力量測結構受衝擊檢測及結構震後損壞健康診

斷等功能本研究為利用壓電材料為元件製成之智能感測器預埋或後埋於鋼筋混凝土結構

中利用壓電材料可為致動器(actuator)及接受器(receiver)之特性發展壓電智能感測器於混凝土結構之許多監測與檢測實用技術

研究方法(1) 混凝土早期強度監測技術應用上為利用應力波傳遞基本理論於混凝

土圓柱試體中預埋兩個壓電智能感測器一為致動器及一為接受器藉由兩者間的應力波

傳遞探討壓電訊號與混凝土強度發展之關係(2)混凝土結構健康檢測應用為以多個壓電智能感測器埋於 RC 試體中利用試驗使結構逐漸產生損壞直到完全破壞於每一試驗利用埋設之感測器進行結構裂縫及損壞狀態檢測方式為利用一個感測器為致動器來產生

應力波其他感測器則當作接受器來接受應力波藉由所接受之應力波轉換的電壓變化來

判斷損壞狀態原理為當結構發生裂縫或破壞時其傳遞之能量將逐漸降低且能量降低

程度與損壞嚴重性具關聯性利用小波轉換於較窄頻寬與短歷時分析之優點進行接受器所

接受之應力訊號分析藉由訊號分析結果建立一損傷指標矩陣判斷結構之健康狀態

結論壓電陶瓷感測器運用於試驗室試驗與宜蘭牛鬥橋真實混凝土橋墩結構之損壞診

斷皆具有相當良好效果由數值分析結果來看不管是低頻或是高頻效果皆相當良好當

結構試體達到嚴重破壞時可從高低頻看出損壞指標有非常明顯的上升故壓電感測器

具有簡單便宜及具良好之結構損壞的診斷效果另由混凝土早期強度監測技術發展可

利用混凝土強度發展與壓電訊號關係公式取代部份傳統抗壓試驗

Principal Investigator廖文義 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

廖文義

教授

A-12

A-13

大屯國小忠棟校舍之耐震能力評估 有鑑於中小學校舍在 1999年集集(921)地震中受損嚴重教育部近年來積極推動台灣

地區中小學校舍之耐震補強為確保學童及教職員在地震中之生命安全台北市大屯國小

亦針對其忠棟校舍進行結構耐震能力評估有鑑於國內現有之建築物耐震能力評估法僅適

用於鋼筋混凝土構造而忠棟校舍為石造建築其韌性及抗拉強度較一般鋼筋混凝土建築

物為低因此無法以傳統模式評估該建築物之耐震能力 研究目標由於現有的耐震能力評估法中多未針對石造建築物提出確切之耐震評估方

式本研究中除參考美國聯邦緊急事務管理局所建議之建築物耐震能力分析法之外亦根

據現行建築物耐震設計規範之規定對忠棟校舍進行有限元素分析藉以評估該建築物在地

震中之安全性並作為補強規劃之參考

研究方法由於本建築物不具備完整的構架系統屋頂亦無剛性橫隔板因此無法

以傳統之構架模型分析本研究中除依建築物之實際配置狀況以有限元素模型進行模擬

之外並根據現行規範所提供之工址及震區參數以動力反應譜分析法評估建築物在設

計及最大考量地震中可能受到的地震力及構材之應力分布以評估忠棟校舍在地震力作

用下可能出現之破壞模式及對應之耐震能力 結論分析結果顯示忠棟校舍除在建築物短向地震力作用下石牆可能出現局部的面外

剪力破壞之外其抗剪能力大致良好惟牆體之面外抗彎能力嚴重不足加上缺乏韌性

在大地震中恐有崩塌之虞因此本棟校舍應儘速進行耐震補強以確保師生之生命安全 Principal Investigator黃昭勳 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

黃昭勳

副教授

A-14

大屯國小忠棟校舍

忠棟校舍在短向地震力作用下之（豎縫）面外剪應力分布

忠棟校舍在短向地震力作用下之豎縫面外撓曲應力分布

τmax = 034 MPa

σmax = 251 MPa

A-15

救災輕便橋新橋型之研究 台灣位居颱風與地震頻繁發生的地區橋梁常在地震或颱洪中損毀導致交通中斷

阻礙搶救與復原工作之進行如果能在短時間內進行輕便橋梁架設並可重複使用供

人車通行疏散災民及運送糧食物資必能降低天災對於社會經濟造成的傷害因此

開發強度高重量輕組裝快速之輕便橋梁技術對於我國的救災技術是非常重要的本

研究著重於發展新的橋型設計即使在偏遠災區由於道路狹小導致大型工程施工機具無

法進入時依然能在短時間內利用人力或半人力方式進行輕便橋梁架設並可收納且重

複使用 研究目標擬開發新的救災輕便橋型設計使其在不落墩的情況下能快速渡河完成架

設並將設計的救災輕便橋進行實際組裝確認新開發的救災輕便橋能在不落墩與有限

時間等限制下以人力方式完成 研究方法為達成此目標首先藉由回顧過去可動式橋梁的設計概念提出一個結合

傳統橋梁結構元件與機械機構的設計方案選擇簡易連桿組(linkages)所組成的機構作為新型橋梁的一部分來快速地擴展或收納橋塔與橋體再者利用橋塔橋體與繩索的結合以

剛體旋轉的方式來完成橋體架設接下來根據所完成的救災輕便橋設計成果建造一相同

尺寸之實體輕便橋實際測試是否能在有限時間內以人力方式完成橋梁的組裝與架設並

進行靜態與動態載重試驗檢核是否滿足設計標準並檢討分析模型的合理性 結論(1)簡易連桿組所組成的縮圖器機構可以快速地擴展與收納橋體與橋塔這樣

的設計可以減少現場組裝吊裝與架設橋體的時間及災區工址腹地空間之限制(2)所開發的救災輕便橋在自重與移動活載重作用下垂直向最大變位小於 AASHTO 人行陸橋設計準則之變位限制另外橋梁垂直向與橫向基本振動頻率皆大於 AASHTO 人行陸橋設計準則之要求避免共振與橫向不穩定的行為發生(3)研究成果可以提供國內設計顧問公司新的救災輕便橋設計思維與方法

Principal Investigator尹世洵 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

尹世洵

副教授

A-16

利用橋塔橋體與繩索的結合以單跨剛體旋轉的方式來完成輕便橋架設

輕便橋之分析模型

B-1

雙圓潛盾施工引致地表沉陷評估模擬

桃園國際機場聯外捷運系統設計考量潛盾隧道從三重端穿越淡水河床進入臺北市區因考慮地形及路權之限制路線線性等等因素及比較單圓雙孔傳統潛盾設計於淡水河下

必須施作三處安全逃生之連絡通道其連絡通道工程之施工風險高及造價昂貴採用雙圓

型潛盾隧道免作地中聯絡通道且對於隧道斷面積及周邊建物影響範圍較小及施工工期較

短等優點故臺灣首次引進雙圓型潛盾隧道 研究方法先進雙圓型潛盾工程及傳統單圓潛盾施工所引致地層變形影響其兩種潛盾地層變形影響因素甚多且極為相似為本研究重要之課題 利用 Plaxis 3D Tunnel套裝軟體探討軟體分析土壤釋放應力方法與經驗公式推估地表沉陷及潛盾隧道地表沉陷監測數值之間關係模擬實際案例為雙圓型潛盾開挖引致地

表沉陷變形情況期能藉由分析結果驗證 Plaxis 3D Tunnel應用於雙圓型潛盾隧道施工所引致地表沉陷分析之適用性並將其經驗傳承與分享 結論(1) DOT雙圓潛盾隧道施工引致之地表沉陷評估使用經驗方法以常態分佈曲線方程式來模擬沉陷槽其中因施工造成之〝土壤漏失率〞為主要變數之一相同地Plaxis 3D Tunnel分析 DOT潛盾隧道施工引致之地表沉陷分析應屬適用於模擬分析過程中設定〝土壤釋放應力〞為影響沉陷分析結果重要關鍵因素(2)本研究採用 Plaxis 3D Tunnel數值分析軟體評估 DOT 潛盾隧道施工引致之地表沉陷量研究隧道開挖橫斷面之地表沉陷槽以兩種經驗公式疊加法及等面積法分析顯示DOT 隧道沉陷槽之地表沉陷量寬度影響範圍較寬疊加法及等面積法所得之沉陷槽非常相近評估沉陷槽與沉陷觀測槽之趨勢

大致相同則評估之最大沉陷量與沉陷觀測點最大沉陷量有少許差異(3) 使用 Schmidt及WEI Gang經驗公式來模擬地表沉陷之縱向變形曲線分析與數值分析之成果及現場資料做比對結果顯示Schmidt 經驗公式所求得變位量占最大變位量之比值較為偏高表示 Schmidt經驗公式分析較為保守則WEI Gang經驗公式所求得變位量占最大變位量之比值較為偏低表示與現場監測資料及數值分析結果有顯著差異以兩種經驗公式來評估

其地表沉陷之縱向變形曲線其隧道中心之縱向地表沉陷量於隧道開挖面約 2倍直徑距離後沉陷量趨於收斂驗證其隧道開挖產生地表縱向變形理論 (4)有關地表沉陷之縱向變形曲線分析之 Schmidt及WEI Gang經驗公式期許後續學者能將 Schmidt及WEI Gang經驗公式深入研究與工程案例比較印證更準確預期其縱向變位量占最大變位量之比值

及地表沉陷之縱向變形曲線提高分析結果正確性並對數值分析成果將更具其信心 Principal Investigator陳水龍 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

陳水龍

教授

B-2

土層輸入參數與斷面繪製

隧道橫斷面沉陷槽 綜合比較

分析視窗與操作步驟

B-3

軟弱黏土層潛變引致之連續壁變形

摘要本研究係基於台北市軟弱黏土層深開挖完成且高品質觀測之施工案例考慮開挖工程常因時間延遲而引起較大之潛變量故採用依時性之土壤模型來模擬而分析結果與現

場連續壁變形背土側沉陷及支撐軸力之觀測值頗為吻合故選用作為進一步後續研究之

基準模型本研究總共以有限元素法進行了 48組不同模型來分析並將前述 48組之分析結果統計歸納後建議了考慮依時性之擋土壁最大變形與擋土系統勁度正規化公式擋土

壁最大潛變增量與擋土系統勁度之正規化公式以及擋土壁最大潛變速率與擋土系統勁度

之正規化公式本研究建議之簡化計算方法經與學者蒐集世界各地之 1百多筆觀測資料比對顯示於良好施工品質之深開挖工程可以得到不錯的預測結果根據上述建議之公式

可以簡單利用開挖深度及支撐系統勁度等基本條件評估軟弱黏土層開挖時可能引致之最

大壁體變形量及潛變量本文研究結果可以提供作為對日後類似工程規劃分析及設計時

之參考 結論 1 研究案例採用依時性分析擋土壁之最大側向變形分析值分別達觀測值之 103(西側連續壁)及 118(東側連續壁)分析結果與現場觀測之連續壁變形曲線亦極為吻合同時分析值最大地表沉陷量分別約為監測值之 96(西側地表)及 89(東側地表)兩者沉陷槽形狀相似支撐軸力與觀測值比較約在誤差plusmn30範圍之內顯示於軟弱黏土層進行深開挖適當考慮土壤之依時性效應可以得到接近觀測值之結果

2 連續壁總潛變率與擋土支撐勁度呈近似雙線性關係當 Sle1350時總潛變率與擋土支撐勁度 S 成自然對數線性反比關係當 Sgt1350 時總潛變率接近於定值 28當中連續壁之總潛變率最大約達 47最小值亦有 28故建議於軟弱黏土層進行深開挖工程宜適當考慮由土壤潛變引致之擋土壁潛變以避免低估了開挖變形量

3 後續參數之研究一系列依時性分析之連續壁最大側向變位量接近極大多數觀測值之最大值故將所有 FEM計算結果回歸後之簡化正規化公式應可以視為擋土壁採用連續壁時之近似最大包絡線該公式具備簡化計算之優點不須要經過複雜之 FEM模擬分析即可以評估擋土壁的可能最大變位量

4 最大潛變速率隨著開挖深度增加而變大同時最大潛變速率發生於最大開挖深度潛變速率與連續壁厚度成非線性反比正規化之最大潛變速率範圍約於 001 mmday~073mmday此結果與台北盆地案例之潛變速率觀測資料頗為接近

5 土壤潛變引致連續壁之總潛變率上限值最大約達 47潛變速率上限值最大約達073mmday 及潛變量之正規化(最大開挖深度與擋土支撐系統勁度之比)上限值約達2本研究建議之簡化之正規化公式透過利用開挖深度及支撐系統勁度等基本參數可以評估軟弱黏土層開挖時可能引致之最大壁體變形量及潛變量本研究結果可以提

供作為日後類似工程之參考

Principal Investigator陳水龍 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

陳水龍

教授

B-4

FEM計算結果與Clough and OrsquoRourke (1990)及觀測資料之比較

潛變率總潛變率與FEM計算之比較

0010203040

50607080

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δhmH

eData calculated from FEM Time-dependent resultsClough and OrsquoRourke (1990) line Observed data from Long (2001)-Diaphragm WallObserved data from Long (2001)-Sheet PileObserved data from Kung et al (2007)Observed data from Taipei case histories

Thick of diaphragm wall from 05m to 20mFactor of SafeAgainst BasalHeave

14

20

11 10 09

(a)

00

10

20

30

40

50

60

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δhmH

e

Data calculated from FEM Time-dependent resultsClough and OrsquoRourke (1990) line Observed data from Long (2001)-Diaphragm WallObserved data from Kung et al (2007)Observed data from Taipei case histories

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

Factor of SafeAgainst BasalHeave

14

20

11 10 09

30

(b)

δ Chmδ hm = -00025t + 025

δChmδhm = -00004t + 005

0

10

20

30

40

0 20 40 60 80

Elapesd Time (Days)

δC

hmδ

hm

HHe=019HHe=044HHe=065HHe=078HHe=100

(a)

Σδ Chmδ hm = -01Ln(S ) + 10

Σδ Chmδ hm = 028

0

10

20

30

40

50

60

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

ΣδC

hmδ

hm

Data calculated from FEM resultsObserved data from Ou et al (1998)Data from Lin et al (2002)

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

(b)

000

005

010

015

020

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δC

hmt

(cm

day

)

Proposed method for estimated by Eq 8Observed data from Ou et al (1998)HHe=019HHe=044HHe=065HHe=078HHe=100

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

00

02

04

06

08

10

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δC

hmH

e

Proposed method for estimated by Eq 9 Data calculated from FEM resultsObserved data from Ou et al (1998)Observed data from Finno et al (2002)Unpublished data

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

建議最大潛變速率計算方法與

FEM計算之正規化比較

建議正規化ΔδChmHe與S之計算

方法與觀測資料比較

B-5

既有連續壁改建之深開挖施工模式

在都市中建物多緊鄰地界線周圍幾乎緊貼鄰房及道路有地下連續壁的建物改建時

為避免拆除深基礎過程造成地盤下陷進而損壞鄰近道路及建物因此施工前必須謹慎

規劃在不損鄰的狀態下舊有地下連續壁深基礎的拆除其困難度比素地新建工程高出

許多所以舊有基礎的深開挖施工是一重要課題 研究目標

(1)建立舊有基礎深開挖的施工模式 (2)建立各種施工模式的施工規劃工項順序及施工流程的步驟

研究方法本文彙整歸納出四種深基礎開挖重建模式分別為 (1)新連續壁於舊連續壁外側 (2)新連續壁於舊連續壁內側 (3)新連續壁與舊連續壁交叉 (4)沿用舊連續壁並繼續向下設置新連續壁

本文針對上述四種模式的各種施工方法就土層地下水位新舊建物的

套圖地盤改良臨時擋土設施抽排水鄰房保護措施及監測點的位置加以

討論並進一步與實際的安全觀測資料相互比較施工流程以連續圖解方式表

達以供規劃設計與施工單位的選用參考或改進 結論

(1)新連續壁於舊連續壁外側只需施作一般淺導溝至原土層待新連續壁完成後再以明挖方式拆除舊連續壁若地質較軟弱可於導牆下方進行地盤改良以防止

新連續壁施作時坍孔 (2)新連續壁於舊連續壁內側可因業主設計分為利用舊連續壁作為外導牆將新設外導牆與舊連續壁以混凝土灌漿為一體及利用舊結構物樑柱設置永久撐牆三種

(3)新連續壁與舊連續壁交叉先於周圍進行地盤改良再利用全迴旋搖管機配合衝擊樁及錘式抓斗破除舊連續壁再以原土回填後才能將套管拔出或是於周圍進行

地盤改良後以明挖方式拆除舊有連續壁 (4)沿用舊連續壁並繼續向下設置新連續壁此模式可先於基地內及舊連續壁下方及內側進行地盤改良新連續壁緊貼舊連續壁施作上方則維持空打段以增加地下

室使用面積 收集數個工地之資料加以分析比對並以(2)新連續壁於舊外連續壁內側模式之

一代表性工地介紹

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-6

(1) (2) (3) (4)

四類深基礎拆除重建模式

新連續壁於舊連續壁內側之將新設外導牆與舊連續壁以混凝土灌漿為一體

B-7

高壓噴射灌漿品質管制與蒙地卡羅機率設計 二重管高壓噴射灌漿作業在壓力水層或者在地下室內進行鑽孔與灌漿作業時因為地

下水位高於鑽孔與灌漿作業場地高程為了避免在進行鑽孔與裝設灌漿管作業階段可能

造成湧水湧砂路面掏空或建築物傾斜的意外事件所以在地下室內進行灌漿作業時

利用筏基水箱來量測每公尺改良樁的排泥漿量除了能用來預警湧水與湧砂的潛在問題

再搭配上所量測到的排泥漿比重還可評估改良樁的平均樁直徑這就是在施工中的品質

管制其次施工中的改良樁若其四周緊鄰的改良樁愈多所量測到的排泥漿比重也會

愈大可見灌漿的順序也能影響改良樁的單位重與強度因此當灌漿的順序造成四周緊

鄰改良樁的數量愈多時則該灌漿的順序能提供最佳的改良樁的單位重與強度 研究目標為了在二重管高壓噴射灌漿的期間立即掌控設計樁徑是否達成同時防

止不正常的排泥導致附近地面的隆起與下陷有效掌握灌漿品質故以檢測的排泥漿比重

與排泥漿量去推估改良樁平均樁直徑是否達到工程設計的標準進而作為在施工時掌控

改良樁品質的一種管制手法 研究方法本次灌漿場地有準備一個已知長寬的筏基坑當作廢泥漿暫置區當排泥漿

排入暫置區內泥漿的液面逐漸升高等鑽桿提升完 1 m再量測液面上升後的高程將高程差乘以筏基底面積即為噴射灌注 1 m高程時的排泥漿量至於排泥漿單位重測量時機是在排泥漿量量測期間進行原則上量兩次盛取時將容器置於排泥軟管出口處盛取將

盛滿排泥漿的容器秤重扣除容器重後再除以容器之容積即為排泥漿之單位重之後將

所記錄的排泥漿量與灌漿量之比值還有排泥漿的單位重畫成機率分布曲線可發現兩者

皆為常態分布( Normal Distribution)其平均值加減 3倍的標準差可用來作為灌漿品質管理的上下限值而再以此兩者的 Distribution用蒙地卡羅原理來模擬便可得到改良樁直徑之機率分布曲線當周圍改良樁陸續完成在未灌漿的改良樁體四周噴射流能切削的土壤

體積逐漸減少依周圍完成支數不同有 6種可能狀況由排泥漿的單位重量測可發現周圍完成改良樁的支數愈多則後續改良樁的排泥漿單位重也愈大改良樁的品質也愈佳因

此可以設計出不同的施工順序若搭接改良樁的數量愈多則此工序所導致的高品質改良樁

的數量也愈多 結論 (1)當地下室發生湧水時其排泥漿量與灌漿量比值皆落在正常灌漿作業的管理

值之外這說明利用排泥漿量與灌漿量比值的管制圖可以有效預警湧水或湧砂的可能性

(2) 為了得到高品質的改良樁在編排灌漿順序時儘量使欲灌漿樁位的周圍有最多已完成的改良樁(3)未來可再蒐集更多 JSG灌漿相關案例將不同地區樁徑土層性質灌漿參數排泥漿比重及廢泥漿量單位量等數據製作資料庫及規範以提供後續灌漿時品

質管制的依循準則 Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-8

圖 1 排泥漿量量測 圖 2 排泥漿單位重量測

圖 3 排泥漿量體積比管制圖 圖 4 排泥漿單位重管制圖

圖 5 蒙地卡羅模擬模型

圖 6 搭接面積的六種邊界

圖 7 五種不同的設計灌漿順序

B-9

路堤下橋墩深基礎開挖工法比較與數值分析 為改善國道 1號五股至楊梅路段的交通壅塞國道新建工程局辦理「國道 1號五股至

楊梅段拓寬工程計畫」之新建工程其中泰山林口路段因為上邊坡側為地質敏感區域不

適開挖所以在下邊坡處進行橋墩基礎開挖基礎開挖工法共有三種分別為型鋼橫板條

擋土工法土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法 研究目標針對土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法彙整傾度管監測數據

觀察不同開挖階段之傾度管側向變位及側向變位速率研判邊坡潛在滑動面的位置進而

比較兩種工法於紅土卵礫石層中開挖之適用性以決定較佳開挖擋土工法其次以 3D有限元素軟體模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖過程以數值分析結果與傾度管監測數

據比對驗證進而研究傾度管監測警戒值與行動值之適用性 研究方法以非線性有限元素軟體(PLAXIS 3D)模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖

過程土壤應力-應變行為模擬採用莫爾庫倫組合律(Mohr-Coulomb constitutive model) 參數的選擇參考鑽探報告及室內土壤試驗土釘桿件採用樑元素模擬(Beam element)鋼線網噴凝土採用牆元素模擬(Wall element)土釘鋼線網噴凝土與土壤間均配置界面元素(Interface element)施工步驟模擬每一階開挖工序由傾度管監測數據比對驗證數值分析結果以及分析邊坡開挖前後之安全係數差異

結論(1)土釘逐階降挖擋土工法在第 6階開挖時可發現變位曲線在 65m處有明

顯的折點折點以上之線段斜率較小下部線段斜率較大由上邊坡路面產生的裂縫可

推估折點以上為邊坡滑動區隨著開挖深度增加折點沒有下移的趨勢也就是滑動面位

置不變滑動區域與影響範圍也沒增加(2)竹削井式擋土工法當井筒壁體開挖至第 10階時傾度管變位曲線產生折點推估折點位置可能位於傾度管 45m與 65m處折點上部線段斜率較小應為未來潛在滑動區但是隨著開挖至第 14 階時折點沒有下移的趨勢也就是潛在滑動面位置不變潛在滑動區域與影響範圍也不變加以基礎上邊坡處

之高速公路路面無裂縫產生研判滑動面並未形成(3)依據傾度管的變位開挖壁面的穩定性高速公路裂縫與滑動面的產生以及工期長短顯示在林口紅土卵礫石層中進行橋墩

基礎開挖較佳的擋土工法應為竹削井式擋土工法(4)監測邊坡潛在滑動面傾度管警戒值的訂定須更加嚴謹應不能造成高速公路路面產生裂縫才能有效且安全的預警工程事

故

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-10

土釘逐階降挖擋土工法開挖面平面圖 土釘逐階降挖過程傾度管之變位

土釘逐階降挖工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

竹削井式擋土工法開挖面平面圖 竹削井式擋土開挖過程傾度管之變位

折點

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

竹削井式擋土工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

2m 深

35m 深

45m 深

65m 深

13m 深

16m 深

Step1 Step2 Step3

Step4 Step5 竹削壁體開挖

井筒壁體開挖 Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

Step15

傾度管深度(m

)

B-11

機場跑道剛性鋪面之版底灌漿維護 剛性鋪面未受良好的維護方式下容易因版塊間的接縫密封性不足使地表水滲入造

成基底層潮濕積水在交通反覆載重作用下接縫發生唧水現象在版塊下方掏空孔洞

使版塊下方的承載力不均進而造成版塊的破裂損壞情形因跑滑道使用頻繁全面翻

修不切實際而且成本較高為了改善此類狀況進行剛性鋪面版底灌漿是最快速有效提

升版塊承載力延長版塊使用年限的方法 研究目標本研究主要以剛性鋪面狀況指數(PCI)版底灌漿灌漿量及灌漿壓力透地雷達

非破壞性檢測之結果進行分析研究研究目標包括 (1) 分析版底孔洞造成的鋪面損壞種類探討損壞種類與灌漿量之關係 (2) 分析版塊不同損壞程度及維護狀況對灌漿量之影響 (3) 鋪面損壞程度以鋪面狀況指數(PCI)加以量化探討鋪面狀況指數(PCI)評分與孔

洞及灌漿量之關係 研究方法針對機場跑滑道由孔洞造成的剛性鋪面破壞及版底灌漿量之關係研究探討在

與灌漿前後之透地雷達檢測結果驗證研究方法可區分為 (1) 剛性鋪面損壞(distress)程度調查

在透地雷達非破壞性檢測前先行調查版塊損壞程度並以ASTM提出的剛性鋪面狀況指數(PCI)評分方式記錄版塊狀況

(2) 剛性鋪面版底灌漿前非破壞性檢測 在灌漿前先行規劃透地雷達施測路徑並於灌漿前及灌漿後以透地雷達掃描剛性

鋪面版塊底下孔洞與積水的範圍 (3) 剛性鋪面版底灌漿

利用透地雷達於現地版塊所偵查之孔洞進行灌漿孔位佈設選用適當之機具與

監測系統以單環塞工法進行填充灌漿填塞版塊底下之孔洞 (4) 剛性鋪面版底灌漿後非破壞性檢測

在灌漿後以相同的施測路徑檢測確認鋪面下方孔洞與積水的範圍已確實填充

否則再進行補灌作業 (5) 分析調查資料與灌漿施工紀錄結果

探討版底灌漿量與鋪面狀況指數(PCI)評分之關係篩選因孔洞造成的損壞評分方式制定用於版底灌漿的鋪面狀況指數(PCI)並由鋪面狀況指數(PCI)評分預估其灌漿量

結論(1)以版底孔洞造成的鋪面損壞與灌漿量之關係提出與版底孔洞有關的剛性鋪面狀

況指數(PCI)評分方式(2)以不同損壞程度的剛性鋪面對灌漿量之影響提出用於剛性鋪面灌漿前的適當修護方式(3)建立剛性鋪面狀況指數(PCI)與版底灌漿量之分析方法並提出預估灌漿量的方法以提升灌漿之效率及精確性

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-12

灌漿管安裝 灌漿壓力及流量監測 版塊接縫溢漿即停止

圖 1 版底灌漿施工

圖 3 剛性鋪面狀況指數(PCI)與灌漿量之關係整合

圖 2 剛性鋪面與灌漿施工狀況記錄

灌漿前

灌漿後

補灌後

B-13

鋼筋混凝土簡支梁循環加載與數值分析 目前潛盾隧道環片大多由鋼筋與混凝土製作而成而監測系統皆於環片裝設背填與

二次灌漿完成後才裝設在環片內側無從得知環片在裝設背填與二次灌漿過程中環

片中的鋼筋與混凝土的初始應力因此如果無法得知初始應力狀態則環片之鋼筋與混

凝土用量設計很難判定是否保守或不保守若能從環片製作澆鑄與現場環片裝設過程中進

行量測即可掌握環片完整的應力歷史作為回饋設計的重要資料 研究目標利用埋設 SOFO光纖的簡支梁在循環載重時的鋼筋應變與梁撓度作為已知

解分析對象來驗證下列兩種分析方法一為以結構及鋼筋混凝土力學理論發展一套

MATLAB 數值分析模式模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力二為使用 FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型模擬簡支梁承受雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力

研究方法分成三部分第一部分將SOFO光纖感測器埋設於鋼筋混凝土簡支梁試

體內在試體製作過程中記錄蒸氣養生與水中養生過程鋼筋與混凝土的應變歷史並於

實驗室內進行雙點循環載重試驗紀錄鋼筋之應變過程第二部分利用結構與鋼筋混凝

土力學原理建立一套MATLAB數值分析模式(分成三種類型(1)忽略拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie (2)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie(3)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用真實的慣性矩Iexact)藉由給定之鋼筋與混凝土的組合率模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下簡支梁試體鋼筋與混凝土的應變與應力並比對簡支梁的載重-理論彎矩彎係與數值分析結果的載重-彎矩關係驗證力學理論數值分析模式的正確性第三部分使用FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型輸入MATLAB數值分析使用之鋼筋與混凝土的組合律模擬鋼筋混凝土簡支梁承受雙點循環加載擷取光纖感測器位置之模

擬結果將其模擬結果與實驗之光纖感測器量測結果和MATLAB數值分析結果進行比對探討力學數值分析的適用性

結論(一)本研究發展之數值分析模式沒有忽略拉力側混凝土之張力而且混凝

土試體開裂後採用真實的慣性矩Iexact進行力平衡分析不論簡支梁是否開裂載重-彎矩關係的數值分析解與理論解皆吻合證實本研究發展的力學理論數值分析模式之正

確性(二)數值分析結果之鋼筋應變與實驗之光纖感測器量測結果有差別後續使用FLAC 3D模擬輸入數值分析使用的組合率預期能得到與數值分析較相符之結果

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-14

光纖簡支梁試驗加載示意圖 雙點循環載重之光纖變形量量測結果

載重-彎矩(理論與數值分析)關係圖 載重與鋼筋應變及中立軸位置關係圖

鋼筋混凝土簡支梁斷面網格圖(FLAC 3D) 鋼筋混凝土簡支梁網格示意圖(FLAC 3D)

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

0100002000030000400005000060000700008000090000

100000110000120000130000140000

0 10002000300040005000600070008000900010000

彎矩

(kg-

cm)

載重 (kg)

理論彎矩

計算彎矩-

類型1

計算彎矩-

類型2

計算彎矩-

類型3

B-15

無人飛行戴具(UAV)航空攝影測量及雷射掃描儀(LiDAR)資料之整合與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞近

年來測量與空間資訊技術之發展日新月異於國土保安環境變遷監控防救災應變資

源探測保護等各方面的應用以及上述資訊的更新和資料的即時性成為重要需求因此

發展快速且低成本資料擷取平台乃成為各國遙感探測技術與測繪製圖發展的重要課題

遙測影像及航空測量除了軍事情報之外已普遍推廣到區域測量地質調查礦產探勘

農林設施土壤保育森林開發與土木工程之探查等工作上近年來因電腦視算能力的

提昇數位影像解晰度的提高相對應之攝影測量技術亦隨之澎渤發展 研究目標地震等天然災害的評估常須整合不同領域及技術如地形分析大地測

量遙測地理資訊系統及定年學等其中構造地形分析是斷層存在性及斷層活動性一個

最初步也最基礎的資訊與工具它能提供進行其他更精細的斷層調查分析前重要的參考

依據因此高精度地形資料的取得成為重要關鍵 研究方法1)針對地形資訊大量數據視覺運算等相關模組及程式的開發其中主要

集中於三維紅藍(或紅青)全彩立體影像及三維立體光柵影像之處理及製作2)數值地形資料應用於在地質上構造如斷層褶皺等構造的特徵分析構造活動性的探討等相

關技術的開發 結論無人飛行載具機動力強時效性快經費較廉及較寬鬆天氣條件即可操作的

優點等特性可取得災害地區即時清晰全面之中低空照片並作為後續分析災害原因

與災後整治之用以無人飛行載具進行航空攝影測量由地表特徵物的辨識再反求特徵

點的空間所在位置經由大量的特徵點的計算後即可建置大量三維座標（點雲）並同

時透過數位攝影機記錄取樣點顏色測量結果可以建構數位地表高程模型來精確記錄地貌

用於記錄地形變遷地圖製作或是產生地面模型此一精確的三維座標可做為土地建築

都市規劃自然地貌河床地形測量以及山坡監測等用途之應用另一方面台灣地區位

處高溫多雨的亞熱帶植生茂密地質露頭出露不易而新技術空載雷射掃描(Light Detection And Ranging LIDAR)的多重反射資訊經由濾除不同反射訊號後能獲得高解析度之數值地表模型(Digital Surface Model DSM)再經由資料處理進一步去除地表建物及植被等可得高解析度數值地形模型(Digital Elevation Model DEM)利用此一技術無論是人口密集的都會區或是叢林茂密的深山都可以找出許多被掩蓋或是現行數值地

形模型所無法分辨的細微地形變化這些微變化能提供更多科學證據並進相關分析與運

用

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-16

國道三號附近細部數值地形模型呈現其中可見高速公路上崩積區及呈點狀凸起零星

散佈之清運中大型機具

無人飛機拍攝陳有蘭溪附近區域影像之點雲建置成果

小林村附近地區山崩事件後之三維地形側視

B-17

山崩災害數值模擬相關程式開發與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞1999年台灣九二一集集地震（ML= 73 MW= 76）造成台灣地區二千四百餘人的死亡引發近萬個山崩民生經濟損失嚴重近年來因電腦運算能力的提昇結合野外觀察的結果

運用離散元素法等數值模型方法結合地震站之強地動訊號地表地下水文特徵以及

岩體及滑動面之材料性質等來模擬山崩行為從地震山崩之誘發啟動傳播至穩定

滑動及最後堆積停止階段等等hellip重建運動塊體的滑動過程 研究目標結合野外觀察及不同方法論所得概念運用自行開發之接觸動力離散元素

法及廣義地形下之淺水波模式來探討山崩區地形地貌岩體材料性質孔隙壓力滑

動面及原地面等摩擦性質等對山崩之誘發擴展及堆積過程之影響及山崩機制之探討 研究方法1)運用接觸動力離散元素法來模擬山崩的誘發與運動過程該方法基於顆

粒間的接觸面性質及顆粒群的相互碰撞時考量顆粒碰撞前後之動量變化回復係數及作

用力2)基於連體力學架構所發展而成的廣義地形下之淺水波模式所開發之程式(中研院郭志禹博士合作)亦運用於土石流流變率模擬藉由與現場堆積的量測值相比較來率定山崩地區之流變參數

結論岩體內之作用力的模擬是考慮相接觸顆粒之接觸點位置及接觸區域面積接

解點上之正向切向接觸力及抗彎矩並考慮原接解點或新接觸點接觸點之尖鋒及殘餘

強度等以上方法允許模擬破碎岩體內之凝聚力的 Mohr - Coulomb 行為最後再以GaussndashSeidel 非線性迭代之數值方法來簡化及加速程式之運算以計算每一時間序列上顆粒群體碰撞及接觸時的作用及行為相關程式已運用於國道三號九份二山小林村等地

滑土石流等山崩之象動歷程模擬金山地區之洪氾斷層錯動造成地盤下陷而引致海水

漫淹等相關的分析

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-18

山崩崩移發生前及發生瞬間顆粒間之接觸應力變化

小林村土石流情境模擬及崩積物堆積狀況

C-1

大陸政府採購市場與制度之研究 由於 WTO 的 GPA (政府採購協定) 簽署國家越來越多美加歐盟日韓等大部

分有經濟實力的國家多已簽署我國亦在 2009 年 7 月 15 日簽署生效而中國大陸亦於2007年提出加入 GPA申請目前相關談判已近尾聲近期內可望簽署根據 GPA的規定各國的政府採購市場必須互相開放且遵守公開公平等原則預計大陸簽署 GPA 後未來每年政府採購市場的金額將高達三十餘兆台幣由於市場規模極為龐大各國莫不競相投

入相關研究及輔導該國產業的競爭力企圖爭奪這塊大餅我國相對進入大陸市場較無語

言及文化等障礙相較於其他國家的競爭事實上我國產業已具備天時地利人和的有

利條件如何利用這些有利條件轉化成市場的競爭優勢實為迫不及待的課題而其中最

關鍵的因素就是是否能徹底熟悉大陸公共市場的遊戲規則精確的掌握各項規則的操作與

竅門且時效越早越好俾輔助我國的產業及早佈署掌握市場的先機這是本研究所致

力的主要目的 研究目標本研究目標可分為短中長期短期為比較兩岸政府採購制度與市場

分析研究臺灣產業進入大陸公共市場之策略及定期舉辦兩岸政府採購產官學研討會及

論壇中期為協助政府研擬相關政策成立兩岸公共市場產業輔導中心及協助我國產業

進入大陸公共市場長期為設立營造公會臺北科大政府採購市場研發與培訓中心使臺灣產業從兩岸走向國際

研究方法本研究在第一階段將針對大陸的政府採購制度進行全面的探討且將兩岸

採購法的差異做詳盡的比對同時也針對大陸的公共市場及產業文化進行深入的調查與

分析並彙整資深台商(協會)及兩岸專家的經驗以務實為導向俾使研究成果能精確有效的掌握大陸的公共市場第二階段將運用前階段的研究成果以營建產業為先建立

兩岸長期的交流平台積極訓練及輔導我國的產業能快速進入大陸公共市場的能力如

此階段的成果與時機成熟將在本校設立兩岸公共市場產業育成中心以提供長期的專

業輔導未來甚至可進一步考慮將服務範圍拓展至其他 GPA國家 結論由於此計畫為一個長期性研究因此下列結論僅為初期研究成果發生重大災

害需獲得緊急搶救資源時除正常既有採購契約可利用外亦可於正常之採購契約中針

對災害搶救項目可直接以開口契約方式預為因應另搶救能量需求異常龐大之重大災害緊

急搶救則可以特殊緊急採購方式因應兩岸採購法規均提供法源依據提供執行單位緊

急採購災害所需搶救資源比較兩岸之緊急採購制度並參照相關實務案例可發現各有

優缺點如何能截長補短應是兩岸所努力方向最後大概整理出兩項重點(1)兩岸採購相對於歐美國家仍處於起步階段還存在很多問題亟待完善如政府採購法不健全政府服

務類採購範圍和規模仍然較小等發達國家政府採購規模占 GDP的比例通常為 10兩岸占比水平與此相比仍有較大差別(2) 緊急採購之因應措施兩岸均有彈性因應作為針對 921 大地震莫拉克颱風（依據台灣地區ldquo採購法rdquo第 105 條）及四川汶川大地震甘肅省土石流災害（依據大陸政府ldquo採購法rdquo第 31 條）等相關單位均可快速進行救災工作因此相關緊急採購作為均能發揮功能提升整體救災復原效率 Principal Investigator王隆昌 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-2

中國各年度 GDP（單位億美元）

資料來源中華人民共和國國家統計局 httpwwwstatsgovcn2012年

各縣市綜合營造業分佈狀況 研究目標 資料來源本研究室繪製 資料來源本研究室繪製

家數

縣

市

C-3

預防式品管理論應用於公共工程之研究

近年來國家重大建設計畫密集推出如民營固網開放台電六輸變電計畫污水下水

道建設計畫及自來水更新等多項計畫以及埋設電力電信瓦斯自來水網路等等維生

管線使用道路埋設管線情形非常普遍然而國內隨著生活水平及教育程度的提昇以致

民眾意識抬頭對道路服務需求也跟著增加因此使得國內道路管理機關開始重視道路服

務品質的問題但卻常發生管線工程埋設後因道路回填不實或管線埋設未與路面齊平

造成路面不平的情況其施工品質優劣將是維持路面平整最重要的關鍵 本研究將預防式品質管理概念導入目前道路管線挖填工程品質管理中重新建置一套

施工品質管理機制依現況問題分析並研提對策提出於重要施工項目建立停檢點查驗

並依其重要程度設立不同等級專業人員負責查驗及相關檢查表落實專業人員的職責等施

工品質管理機制期能改善目前施工品質良莠不齊的情況 研究目標 本研究首先針對臺北市現行管線挖掘作業之抽查機制進行探討依據現

況問題分析結果檢討現行抽查機制的問題癥結導入防弊理論及預防品管的觀點建構

改良式抽查機制首先建立管線停檢點抽查作業消除非必要的挖掘降低抽查成本減少

開挖次數及減少用路人抱怨推動落實專業人員管制藉由二階段抽查作業篩選無停檢點

資料者納入品質抽查將廠商依品管能力分類無品質能力及限制挖掘者繳交代金(需含管理費等)由道路管理機關於各年度施工時納入施工研擬闢建管線挖掘品質管理系統其研擬一套以預防為主治療為輔具體可行的管理機制藉以提升抽查效益並有效改

善管線施工品質 研究方法針對本研究相關之文獻及臺北市管線挖掘品質管理現況進行回顧探討臺

北市道路挖掘埋設管線品質抽查管理之盲點導入防弊理論及預防式品管的觀點著重以

預防式管理為主治療為輔應變為備之原理藉由專家調查以及實例分析探討改良式抽

查機制之適用性並以回饋分析之方式修正本研究最後提出結論與建議 結論(1)強化製程品管停止靠檢驗達成品質一開始就製造出滿足需求品質的方式

來取代檢驗特別是落實停檢點抽查機制與績效管理(2)道路管理機關除輔導其做好品質外應針對其品質績效長期建立管理檔案長期掌握管線單位的完整資料績優者除於管

線會議公開表揚外應降低抽查比率甚至列入道路管理機關代辦施工之廠商優先名單績

劣者除於管線會議提出並公告於臺北市道路挖掘管理系統並增加抽差比率輔導施工品

質若仍無法改善經評定為無自主品管能力則由管理機關代收款施作且代收款應大幅提

升並收取管理費長期追蹤廠商績效管理績優廠商將持續其好品質績效差之廠商為避

免抽查之成本提高將自主性的導正其施工品質長期形成良性循環及自主品管之永續目

的創造永續管理的效益(3)重點式品管須由品管組織人員簽認除依權責分別由施工廠商之技師工地主任及品管人員負責簽認外監造單位亦應於現場會簽並通知道路管理

機關派員查核(4)闢建管線挖掘品質管理系統以二階段抽查機制可減少 80非必要抽挖件數降低抽查成本利用非破壞性檢測過濾有品質疑慮之案件代替道路品質抽查

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-4

未經篩選逕以破壞性檢測檢驗道路品質之機制改以善用成熟科技如透地雷達先與檢測隱

蔽部分可排除非必要之挖掘案件瀝青混凝土部分則以鑽心取樣檢驗如有品質疑慮再

以破壞性檢測驗證民眾較在意路面復舊品質更勝於隱蔽部分另增加非破壞性檢測項目

如以三米直規加驗人手孔周邊及瀝青混凝土新舊介面高低差(5)因已以二階段非破壞性檢驗過濾 80非必要抽挖件數如此可分階段增加抽查件數由原 15增加至 10長期以 100抽中不合格為目標大幅增加抽查效益

Principal Investigator王隆昌 教授研究室

戴明品管理論

項目 年度 抽查件數 不合格件數 不合格率

97 138 71 5145 98 629 187 2973 99 525 120 2286 合計 1292 378 2926

97~99年度臺北市管線查察不合格統計表

C-5

整合 RFID與 BIM於營建工地鋼構吊裝工程管控實務應用之研究

鋼構工程為鋼骨大樓最主要的工項之一其作業管理的良窳直接影響工程品質與成

本複雜之鋼結構工程可能包含上萬支構件每一構件經由製造運送檢查儲存

吊裝及驗收等流程都必須不斷進行確認並核對資料然而現行工地作業人員多以紙本

2D圖面及物料清單為溝通管理的工具因此常有構件不易確認效率緩慢誤判等問題尤其塔吊人員位於高樓作業時需同時進行安裝位置確認與吊塔操作不僅導致作業緩

慢且易增加作業風險 研究目標規劃整合BIM結合RFID技術導入營建工地鋼構吊裝工程管控之應用模式

建置 BIM-based RFID 鋼構工程物料資訊管理系統使其能提升鋼構作業管理效率減少塔吊作業之風險並進一步探討系統導入之效益與限制 研究方法鋼結構工程的作業流程包含工廠製造材料運送工地存放吊裝施工及

完工驗收等階段本研究所開發之系統導入應用包含「進場檢驗」「吊掛作業」「進度監

控」及「完工查驗」等作業管理其概念主要利用 BIM圖形化介面易於辨識之特性使人員能透過模型輕易掌握鋼構於建築空間位置並透過 RFID快速掃瞄辨識能力能迅速取得構件資訊減少人員辨識錯誤及負荷有助於高空塔吊作業之正確與安全並透過

BIM 模型顏色呈現方式能迅速掌握鋼構作業之進度本研究開發採用NET Framework技術以Microsoft SQL Server為資料庫系統並透過 ADONET作為資料溝通之技術模型本體採用 Revit 匯出之 DWF 檔案為主要檔案格式提供系統操作所需之樓層模型及構件視覺化資訊系統介面則以 VBNET開發視窗介面作業進行時能同時呈現系統資料庫資訊及模型呈現

結論(一)本研究整合 RFID 與 BIM 模型作為塔吊作業溝通之媒介高空與地面人員能以行動裝置同步取得構件及模型資訊可改善傳統 2D圖面與無線電溝通及描述不易之狀況(二)由於鋼構體積龐大且工地空間有限錯誤的堆置方式可能增加成本與導致風險工程師可藉由 BIM 樓層與位置資訊調控構件最佳的儲放位置與順序可提升吊裝

效率並降低風險(三)系統所採用之 BIM Model 由 Revit 模型先行匯出為 DWF格式檔案後再利用 API進行操作以避免原始模型遭任意修改且由於檔案格式較小可提升系統資料傳輸速度並改善作業效率(四)透過 BIM API 介面程式可控制模型旋轉並以適當角度呈現能協助塔吊人員迅速確認構件及安裝位置改善作業便利性及減少人員疲勞並且

提升作業安全本研究導入行動化通訊裝置及 BIM-RFID資訊化作業系統取代傳統紙本作業模式人員對資訊系統操作之熟悉度與良好的教育訓練為導入系統成敗之重要關鍵 Principal Investigator林祐正老師 研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

林祐正

副教授

C-6

使用者操作介面

RFID-BIM系統導入工地鋼構管控之應用

系統架構圖

鋼構進場檢驗及放置管理

地面工程師與塔吊人員同步顯示鋼構資訊

透過 BIM模型顏色管理作業進度

作業人員進行鋼構驗收

D-1

因應重大複合型災害物力動員調度機制 之研究

2011 年日本311 東北發生超乎預期之大規模地震所引發之複合型災害其救災物力

之動員調度也備受考驗借國外災害處理之經驗檢討台灣的法令組織整備作業程

序及案例期能提升我國面臨重大複合型災害時物力動員之時效性及完整性 研究目標彙整分析世界主要國家包括日本(日本東北地震)美國(卡翠納颶風)

中國大陸(四川地震)等遭逢重大災難時物力動員機制運作情形與關鍵議題檢討我國近年來莫拉克風災納莉風災921 地震等重大災害物力動員案例及現況設定一項重大複合式災害就我國現行物力動員機制進行情境分析研提我國因應重大災難物力動員機制

之具體建議 研究方法本研究案預擬之情境以國內發生機率雖不高但仍有可能發生且高於現

今地方政府在其地區災害防救計畫中所研擬的地震規模為本研究案之情境事件因此

設定為臺灣北部山腳斷層北延入海段發生芮氏規模七之地震錯動並引發最高浪高達三

公尺之海嘯此浪高比國科會所做研究報告之12公尺高但考慮311 東日本大地震之超乎預期的情況及複合型災害之組構以三公尺浪高之海嘯為模擬情境另伴隨核一廠因激

烈振動導致廠區設備受損造成第四級（Level 4）的輻射事故綜之本研究案預擬之複合型災害乃由地震海嘯核電廠輻射事故所構成並推估建物損壞人員傷亡收容

需求火災事件維生管線交通路網等之量化損害及修復進度以及海嘯淹水及輻射災

害避難收容下所需的物力調度其中以TELES 及本研究研擬方法為主要考量亦透過訪談方式針對公私部門物力動員調度權責相關之人員進行訪談以了解災防組織之實際

作為伴以調查焦點座談統計分析並總整研究發現研提我國因應重大災難物力

動員機制之具體建議 結論物力需求可分為物資及設施設備兩大類別物資方面包括飲用水糧食及民生

必需品緊急醫療救護所需之器材及藥品人命搜救之器材裝備等等本研究擬出隨時

間地點之量化數據提出物力動員調度之十三項重要課題與對策並具體提出短中長期

政策及機制改善之建議 Principal Investigator施邦築

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

施邦築

副教授

D-2

物力需求與災害發生時間關係圖

物力整及備動員運作流程圖

物力調度運作流流程圖

D-3

地工合成材料應用於呈層複合土壤 水質淨化系統之研究

臺灣發展生態工法迄今已十餘年初階段大都應用於河川及山坡地治理現今逐漸擴

展至社區或城市的應用並且與綠建築及節能減碳等議題相互結合目前國內的生活污

水大多經由污水下水道系統收集至污水處理廠處理然而因其造價高且工期長短期內

並無法達到全面普及鑑於此近年來國內開始採用現地自然淨化處理系統(NTS)解決此問題然此類系統卻常受限於較低的水力負荷率而導致阻塞本研究引入在日本發展十餘

年之呈層複合土壤系統(MSL)其實務案例詳圖 1 及圖 2由於水力負荷率較大且因系統可設置於地底下降低人為的干擾及維護管理的頻率有效的改善 NTS 缺點 MSL系統主要由土壤混合層(含土壤有機材料及包覆材)及透水層(PL)組合而成日本 SML係以麻布為包覆材但易受分解腐化而影響系統壽命本研究改採高耐久且品質穩定之地工

合成材料以提昇系統使用壽命 研究目標本研究嘗試採用地工合成材料替換 MSL 系統中包覆材藉由人造聚酯纖

維控制材料本身厚度開孔徑進行實驗過去地工合成材料較常使用在土木大地工程

多應用於河川護岸的保護以及山坡地的護坡工程材料本身具備排水沖蝕控制隔離

加勁及過濾hellip等功能鮮少使用於水質淨化之應用本研究透過地工合成材料替換日本之黃麻布包覆材除了可以達到較佳的水質淨化成效之外更有效延長MSL系統使用壽命另外本研究亦嚐試採用台灣現地常見的材料來取代日本的材料以達到落實技術本土化

之目的 研究方法首先進行「地工織物培殖微生物可行性初期實驗」(詳圖 3)目的為了解

地工合成材料能否能有效提供硝化菌生長附著而後採用自行研發之「MSL 室內實驗滲透過濾實驗儀」(詳圖 4)進行實驗共分為二個階段第一階段由黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)及厚不織布(I-C)進行實驗以了解不同纖維布之淨化效率第二階段則將三種纖維布以不同的水力負荷率進行試驗以了解污水停留時間與水質淨化效率間的關係

結論(1)本研究所使用之添加材均為台灣本土材料由試驗結果可知效果頗佳顯示

可達技術本土化之目標(2)在相同厚度下本研究採用地工合成材的確可以達到與黃麻布相同之水質淨化成效且較厚之地工合成材亦表現出較佳的成效(圖 5)(3)實驗發現地工合成材內部孔隙愈多愈能提供較多空間利於生物膜孳長提高淨化效果(4)水力負荷率只要能低於 5000Lm2day便可以有效達到水質淨化的成效(圖 6)(5)與人工濕地水質淨化系統相比MSL可以更小的面積和更省的成本較快速的達到水質淨化的成效由其對於磷的去除更為顯著

Principal Investigator何嘉浚 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

何嘉浚

助理教授

D-4

圖 1家庭生活污水處理案例 圖 2河川工程淨水案例

圖 3地工織物培殖生物菌實驗結果 圖 4 MSL室內實驗滲透過濾實驗儀

圖 5黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)與厚不織布(I-C)之實驗結果

圖 6 三種纖維布在水力承載負荷率 3000Lm2day之實驗結果

TP NH3-N

TP NH3-N

E-1

機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 地下水是極為重要的水資源之一相較於地表水而言地下水具有成本低廉水溫與

水量穩定水質良好及取用方便等多項優點目前台灣西南部地區仍大量抽取地下水供應

灌溉養殖民生及工業用水若地下水遭受污染勢必嚴重影響該地區之水資源供需平

衡甚至對人體健康造成危害故地下水資源保育業已成為極重要之議題 研究目標地下水污染潛勢評估模式 DRASTIC 為美國環保署(US Environmental

Protection Agency)於 1985 年主導並與美國地下水協會共同合作所發展而成利用該模式評估區域之污染潛勢計算出之高污染潛勢區則代表該地區客觀上較易受到污染

DRASTIC 含水層脆弱度模式自發展以來經常被使用於評估地下水污染潛勢但此模式在應用上常因相關參數資料稀少易產生高度不確定性進而影響模式之評估結果因此本

研究應用指標為基礎之地理統計發展以機率為基礎之 DRASTIC 含水層脆弱度評估模式除估算地下水污染潛勢值外並評估其污染潛勢預測表現 研究方法DRASTIC 含水層脆弱度模式考慮七項水文地質參數以評估該地區污染

潛勢之程度分別為地下水位深度(D)淨補注量(R)含水層介質(A)土壤介質(S)地形(T)未飽和層影響(I)含水層水力傳導特性(C)七項參數本研究將此法實際應用於濁水溪沖積扇DRASTIC模式中之各參數分別使用三種選取方法(最大機率選取期望值選取傳統選取法)進行污染潛勢評估

結論研究結果顯示高污染潛勢區皆位於沖積扇之扇頂區土地利用型態以農業耕

種為主而中度污染潛勢則大多分佈於扇央地區無污染及低度風險污染大多分佈於沖積

扇西部沿海地區以及南部地區此外將前述三種方法之評估結果與近年來該地區地下水

硝酸鹽氮實際污染情形進行相關性分析Pearson 相關係數分別為 0310131 及 0071Spearman 相關係數則分別為 0460552 及 021再比較三種方法之污染潛勢預測能力預測高硝酸鹽氮濃度污染(超過 05mgL為門檻)其預測能力分別為 7575及 38由上述結果顯示本研究發展以機率為基礎含水層脆弱度評估模式較傳統評估結果更為優

異本研究成果可提供政府劃定地下水污染潛勢範圍以及制訂污染防治與土地使用管理策

略之參考建議未來可增加更多因子估算淨補注量時若能考慮更多可能影響參數如土

地利用型態雨量植被及土壤入滲係數等將使淨補注量估算更符合實際情況以提高

模式之準確性 Principal Investigator陳世楷助理教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

水資源工程與水利防災組

陳世楷

助理教授

E-2

參數因子 水文地質參數

地下水位深度 D(Depth to Water Table) 淨補注量 R(Net Recharge) 含水層介質 A(Aquifer Media) 土壤介質 S(Soil Media) 地形 T(Topography(slope))

未飽和層影響 I(Impact of the Vadose Zone) 水力傳導係數 C(Hydraulic Conductivity of the Aquifer)

DRASTIC參數 DRC之分數等級

D R C

百分比 門檻 分數等級(rating)

0-20 1 10 2

20-40 2 8 4

40-60 3 6 6

60-80 4 4 8

80-100 4+ 2 10

DRASTIC參數 SIA之分數等級

範 圍(range) 分數等級(rating)

礫石層 10

極粗粗中砂層 7

細及細砂層 4

粉砂泥及黏土層 1

(a)

(b)

(c)

DRASTIC 高污染潛勢與硝酸鹽氮超過05mgL 之比較(a) 各參數最大發生機率選取(b) 各參數期望值選取法(c)傳統選取法

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

A-2

潛在發生短柱破壞的位置以及成因

鋼筋混凝土構架設計圖說

8座實尺寸 RC構架試體試驗最終破壞情形

反覆載重試驗下 8座試體之容量曲線

A-3

FRP橋梁之設計開發研究 台灣為海島型國家鋼筋腐蝕問題嚴重尤其在臨海域附近之結構物頗為常見為達

到防治鋼筋鏽蝕問題降低後續維護所需之人力與物力為國內外先進國家現階段研究之

課題纖維強化高分子複合材料(Fiber Reinforced Plastic FRP)便為一很好的選擇由於 FRP 材料的抗電化學性抗腐蝕及質輕強度高等優點採用 FRP 棒取代傳統鋼筋可防止鋼筋混凝土結構物腐蝕另此外利用 FRP 輕量化的特性以 FRP構件替換橋梁上部結構可大幅減少靜載重而提升承載力且 FRP安裝簡易縮短建造工期大幅降低社會成本

研究目標利用 FRP 優越之耐蝕性可提高結構之耐久性延長使用壽命減少維護管

理所需的維修費用尤其在鹽害嚴重及沿海地區等嚴苛腐蝕環境下更為顯著目標希望

在土木工程上可因地制宜使用新材料 FRP棒取代傳統鋼筋及 FRP 橋面版甚至到建築結構物等使 FRP複合材料發揮其諸多優點為土木建材提供更好之選擇

應用實例

(1) 本研究團隊(土木系李有豐 老師研究室與建築系蔡仁惠 老師研究室)將 FRP 版構件的研究成果應用在國內首座 FRP複合材料人行棧道棧道位在陽明山國家公園二子坪遊憩區以 FRP梁版等構件完成長約 10公尺寬 12公尺FRP複合材料具有可設計性質量輕高強度耐腐蝕低熱傳導性與抗電氣性等優點相較傳統材料除造型多變施工方便快速外碳排放量與後續維護成本均可降低由國立臺北科技大學

土木系與建築系師生自力建造完成現場僅兩個工作天FRP 材料可抵抗陽明山國家公園高硫磺的環境初估可耐用 50年省下後續維修費用

(2) 本研究團在台南台江國家公園六孔管理站完成國內第一座 FRP複合材料人行棧橋人行棧橋之橋長約 8公尺寬 15公尺在現地施工時間約 5個工作天即完成組裝作業然後再以吊裝方式將 FRP橋安置完成台江國家公園六孔管理站處在臨海高氯離子環境而 FRP材料皆能適用這些特殊環境顯示 FRP複合材料在土木建築使用上實可發揮其材料優點並克服傳統建材之限制 結論 (1) 實驗過程中 FRP 的撓曲行為較大設計上需以撓曲控制進行設計並進

行強度檢核以達到舒適安全性的要求(2) 在 FRP版之有限元素數值模擬分析結果與實驗結果之誤差在 11 以內(3) 台江棧橋以有限元素計算結果顯示在設計載重條件下此橋梁最大變位僅約 35mm (4) 綜合本研究團隊實驗與分析之研究成果可供後續相關研究以及在實務設計與施工上參考

Principal Investigator李有豐 教授

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

李有豐

教授

A-4

W4times2-PC W4times2-PA W4times2-P2T

FRP梁-版結構系統試驗結果

梁的垂直位移( yu )等高線單位為 mm

內側梁的底部中央與頂部中央的垂直位

移( yu ))曲線單位為 mm

(a) 棧橋主體 (b) 週邊

人行棧橋主體及週邊示意圖

應用實例二 - 台江國家公園六孔管理站 FRP複合材料人行棧橋

A-5

鋼筋混凝土建築物耐震能力評估系統之補強

模組與視覺化展示功能開發 自 921集集大地震後結構耐震能力評估與結構補強一直是土木工程師的重要研究課

題近幾年國內學者積極參與相關研究已開發出可靠的耐震能力評估輔助分析軟體使

業界有可依循的方法與工具執行耐震能力詳細評估在耐震補強方面目前國內校舍常

用的補強工法如擴柱補強翼牆補強及增設鋼筋混凝土牆等主要以強度補強為主對

於校舍以外之其他既有建築物亦可依照結構系統特性採用韌性剪力補強的方式提昇

其耐震能力以達到耐震需求 研究目標本文彙整國內外常用的各種耐震補強工法建立結構非線性分析方法以

求取塑性鉸之特性作為側推分析或非線性動力歷時分析之依據並以物件導向程式語言

C將各種耐震補強工法之分析方法建構在鋼筋混凝土建築物耐震能力評估系統(SERCB)上

研究方法本研究將於 SERCB中建構的補強分析模組有鋼筋混凝土柱強度補強

鋼筋混凝土柱圍束補強柱鋼板包覆圍束補強柱增設翼牆補強及鋼斜撐構架補強工法的

補強分析模組其中在柱構件的部份又可分為矩型及圓形斷面的分析模組翼牆的部份則

也可分單側翼牆雙側翼牆並進一步將分析模組之分析結果與相關實驗結果進行比對

以確保本文所提之方法能有效掌握補強後構件的非線性行為 結論(1)本研究提出建立低矮型 RC牆之非線性行為分析方法並以等值斜撐簡化模

擬有助於實務上的結構分析(2)本研究建立補強後構件非線性行為的分析方法並建構SERCBWin2013程式以作為工程師補強分析的工具提升國內補強分析之效率及精確性(3)本研究開發視覺化展視功能視窗透用滑鼠於此視窗點選欲檢視之構件即可動態呈現所點選構件之分析資訊(4)目前針對各補強工法所完成之分析斷面型式共計 10餘種且提供使用者於補強分析時有更簡便的輸入視窗介面(5)在組成律部份本研究提供Kawashima 及 Mander 兩種混凝土組成律在鋼筋部份提供完全彈塑性之組成律但在同一斷面如有不同強度之鋼筋則可定義不同組成律參數(6)在翼牆分析時為考量工程實務的不同施工情況本論文特別針對三種常見的翼牆施工情形進行分析功能開發讓分

析結果更符合實際情況

Principal Investigator宋裕祺 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

宋裕祺

教授

A-6

外附式鋼斜撐框架之分析流程

外附式鋼框架補強試體之分析與比對

視覺化分析視窗

切片法

A

B

C

D E

Force

Deformation

鋼斜撐軸力塑性鉸

合成斷面M3塑性鉸

塑性鉸

A-7

地震防災管理系統建置之研究

台灣位處歐亞大陸版塊和菲律賓海版塊的交界屬環太平洋地震帶每年都會因版塊

間的相互擠壓而造成地震屬地震頻繁地帶為數眾多的既有交通設施及建築物將不可避

免的會遭受到強烈地震侵襲的威脅綜觀近數十年來的國內外地震災害構造物受害之實

例甚多在這些地震災害經驗中均顯示地震災害對社會所造成的衝擊與經濟損失是相

當嚴重而深遠

研究目標建構一套地震災損評估系統於地震發生前提供地震災害災損之境況模擬

據此擬定相關地震災害防救事項有效執行災害預防災害搶救事故處理災情勘察以

及善後處置復建等相關事宜並於地震發生時推估建築物倒塌及人員死傷等災害資訊

可於初期迅速採取緊急應變作為減少地震災害損失

研究方法以台灣 1990~2003年間地震規模超過 50之地震測站記錄為基礎針對台灣各強地動測站進行地表加速度衰減率之迴歸分析並將台灣國土網格化由各網格之鄰

近測站推估網格之 PGA 值以各網格內之公私有建築物及人口資料為基礎參考並修正TELES 之災損評估模式計算出特定地震作用下各網格之建築物倒塌數及人口傷亡數等資訊本研究使用物件導向技術進行系統開發整個系統以推估專案為中心包括推估

專案資料模型計算核心可擴充模組介面及視圖顯示等元件控管整個系統運作系

統實作將以Windows為作業平台使用NET Framework做為基礎應用程式的架構資料庫將使用 MySQL 為基礎GIS 地圖元件使用 MapWinGIS 元件分析成果將以視覺化輔以文字呈現

結論(1)本研究將全台灣進行國土網格化藉由推估所得各網格內之 PGA配合中

央氣象局對各震度所採用的對應色層並與中央氣象局所公布者進行比對以方便驗證地

震衰減律迴歸公式推估所得震度之準確性(2) 本文蒐集近 10萬 5千筆之地震資料針對全台 600餘個強地動觀測站進行加速度衰減律之參數迴歸場址效應已包含於各測站之迴歸分析成果中(3)本研究建立之地震防災管理系統使用物件導向技術進行開發並由豐富的資料庫將分析成果以視覺化輔以文字呈現不僅降低災損推估之繁雜步驟此成果亦可

供政府做為災前演練及災後初期迅速採取緊急應變作為之用(4) 本研究結合目前國內外之災損評估模式並藉由簡易明瞭之操作介面與容易擴充的架構使後續擴充較具彈性及

便利性(5)本研究開發之系統於分析完成後可藉由網頁公布及手機簡訊等方式通知防救災相關單位人員使其能於震後進行救災相關作業

Principal Investigator宋裕祺 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

宋裕祺

教授

A-8

中央氣象局公布之等震圖(左)與系統推估之等震圖比對包含全台灣之等震圖(中)及新北

市轄區內之等震圖(右)

新北市各區建築物橋梁損壞狀況分布圖

某座橋梁推估後對鄰近 5km10km半徑範圍內之脆弱度推估結果

A-9

樁基礎位於乾砂與飽和砂動力行為分析 與探討

臺灣處於環太平洋地震帶上橋梁安全時常遭受地震威脅以致橋梁因地震受損情況

發生加上部份跨河橋梁興建於地下水位較高之土壤當受延時長振幅大之地震時使

土壤排列更加緊密土壤中的水來不及排出造成孔隙水壓力上升有效應力逐漸遞減

且當有效應力降為零總應力等於孔隙水壓力時土壤即會呈現液體狀態致使容易形成

潰堤之現象或樁基礎之承載支撐力降低導致樁基礎所承受的側向力劇增或上部結構物產

生慣性力過大因此一旦橋梁位於發生液化之土壤對橋梁安全性之影響甚大造成橋

梁使用者生命財產安全受威脅之機率增加故考慮橋梁處於飽和土壤時安全性評估更顯

重要 研究目標橋梁位於發生液化之土壤對橋梁安全性之影響甚大造成橋梁使用者生

命財產安全受威脅之機率增加故考慮橋梁處於飽和土壤時安全性評估更顯重要本研

究擬針對橋梁樁基礎位於乾砂與飽和砂土中且承受地震力之作用探討橋梁位於兩種土

壤之受震反應 研究方法國家地震工程研究中心為探討樁基礎位於乾砂土壤及飽和砂土壤受地震力

作用之行為進行一系列相關之縮尺橋梁單樁試體砂箱實驗本研究藉此以 OpenSEES三維有限元素分析軟體將其橋墩基礎及土壤一併建立於分析模型中模擬樁基礎位於乾

砂與飽和砂土壤承受不同地震作用之反應且土壤楊氏係數以相對密度一層與兩層剪力

波速各別求取分析最後將實驗與分析結果進行比對 結論(1)工程師於設計時須注意飽和砂於位移加速度及樁身彎矩之反應皆較

乾砂大且以樁身彎矩最大值來看乾砂最大值會集中於樁身上方之位置而飽和砂則

會產生於中間之位置(2)樁基礎位於乾砂土壤並以三種土壤楊氏係數求解之方法進行分析以相對密度及一層剪力波速求解土壤楊氏係數之比對成果較佳而於飽和砂土壤模

擬分析時則以兩層剪力波速求解土壤楊氏係數之比對結果較佳(3)飽和砂分析之參數輸入互相具有關連性必須考慮多方面之參數如土壤之楊氏係數及滲透係數的改變

一般分析時難以考量隨時間變化而改變土壤性質因此產生具變異性之誤差模擬時應

盡可能考量實際狀態並涵蓋於模型中方可減少誤差之產生

Principal Investigator宋裕祺 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

宋裕祺

教授

A-10

雙軸向多層剪力試驗盒(NCREE) 大型霣砂器於剪力盒(NCREE)

考量土壤-結構互制之分析流程

質量塊相對位移比較 超額孔隙水壓力比較

樁身彎矩之準確百分比

A-11

壓電陶瓷智能感測器於混凝土結構 健康診斷之應用

利用壓電材料(piezoelectric material)為元件製成之智能感測器(sensor)具有許多實用上

之價值此智能感測器可用於監測混凝土早期強度發展結構內部應力量測結構受震或

受衝擊後之裂縫及損傷診斷等功能為一多功能之感測器壓電材料已廣泛被利用於光學

生醫光碟微機電D-RAM 等系統上諸多壓電材料製成之商用成品已經廣泛被運用於工程與日常生活中但壓電陶瓷材料於土木工程之應用則仍相當少於大型實際混凝土

結構上之應用則更待開發

研究目標壓電陶瓷材料主要特性為具有正反應及逆反應之機械能與電能轉移現象

利用壓電材料為元件製成之智能感測器具有許多實用上之價值此智能感測器可運用於監

測混凝土早期強度發展監測結構內部應力量測結構受衝擊檢測及結構震後損壞健康診

斷等功能本研究為利用壓電材料為元件製成之智能感測器預埋或後埋於鋼筋混凝土結構

中利用壓電材料可為致動器(actuator)及接受器(receiver)之特性發展壓電智能感測器於混凝土結構之許多監測與檢測實用技術

研究方法(1) 混凝土早期強度監測技術應用上為利用應力波傳遞基本理論於混凝

土圓柱試體中預埋兩個壓電智能感測器一為致動器及一為接受器藉由兩者間的應力波

傳遞探討壓電訊號與混凝土強度發展之關係(2)混凝土結構健康檢測應用為以多個壓電智能感測器埋於 RC 試體中利用試驗使結構逐漸產生損壞直到完全破壞於每一試驗利用埋設之感測器進行結構裂縫及損壞狀態檢測方式為利用一個感測器為致動器來產生

應力波其他感測器則當作接受器來接受應力波藉由所接受之應力波轉換的電壓變化來

判斷損壞狀態原理為當結構發生裂縫或破壞時其傳遞之能量將逐漸降低且能量降低

程度與損壞嚴重性具關聯性利用小波轉換於較窄頻寬與短歷時分析之優點進行接受器所

接受之應力訊號分析藉由訊號分析結果建立一損傷指標矩陣判斷結構之健康狀態

結論壓電陶瓷感測器運用於試驗室試驗與宜蘭牛鬥橋真實混凝土橋墩結構之損壞診

斷皆具有相當良好效果由數值分析結果來看不管是低頻或是高頻效果皆相當良好當

結構試體達到嚴重破壞時可從高低頻看出損壞指標有非常明顯的上升故壓電感測器

具有簡單便宜及具良好之結構損壞的診斷效果另由混凝土早期強度監測技術發展可

利用混凝土強度發展與壓電訊號關係公式取代部份傳統抗壓試驗

Principal Investigator廖文義 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

廖文義

教授

A-12

A-13

大屯國小忠棟校舍之耐震能力評估 有鑑於中小學校舍在 1999年集集(921)地震中受損嚴重教育部近年來積極推動台灣

地區中小學校舍之耐震補強為確保學童及教職員在地震中之生命安全台北市大屯國小

亦針對其忠棟校舍進行結構耐震能力評估有鑑於國內現有之建築物耐震能力評估法僅適

用於鋼筋混凝土構造而忠棟校舍為石造建築其韌性及抗拉強度較一般鋼筋混凝土建築

物為低因此無法以傳統模式評估該建築物之耐震能力 研究目標由於現有的耐震能力評估法中多未針對石造建築物提出確切之耐震評估方

式本研究中除參考美國聯邦緊急事務管理局所建議之建築物耐震能力分析法之外亦根

據現行建築物耐震設計規範之規定對忠棟校舍進行有限元素分析藉以評估該建築物在地

震中之安全性並作為補強規劃之參考

研究方法由於本建築物不具備完整的構架系統屋頂亦無剛性橫隔板因此無法

以傳統之構架模型分析本研究中除依建築物之實際配置狀況以有限元素模型進行模擬

之外並根據現行規範所提供之工址及震區參數以動力反應譜分析法評估建築物在設

計及最大考量地震中可能受到的地震力及構材之應力分布以評估忠棟校舍在地震力作

用下可能出現之破壞模式及對應之耐震能力 結論分析結果顯示忠棟校舍除在建築物短向地震力作用下石牆可能出現局部的面外

剪力破壞之外其抗剪能力大致良好惟牆體之面外抗彎能力嚴重不足加上缺乏韌性

在大地震中恐有崩塌之虞因此本棟校舍應儘速進行耐震補強以確保師生之生命安全 Principal Investigator黃昭勳 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

黃昭勳

副教授

A-14

大屯國小忠棟校舍

忠棟校舍在短向地震力作用下之（豎縫）面外剪應力分布

忠棟校舍在短向地震力作用下之豎縫面外撓曲應力分布

τmax = 034 MPa

σmax = 251 MPa

A-15

救災輕便橋新橋型之研究 台灣位居颱風與地震頻繁發生的地區橋梁常在地震或颱洪中損毀導致交通中斷

阻礙搶救與復原工作之進行如果能在短時間內進行輕便橋梁架設並可重複使用供

人車通行疏散災民及運送糧食物資必能降低天災對於社會經濟造成的傷害因此

開發強度高重量輕組裝快速之輕便橋梁技術對於我國的救災技術是非常重要的本

研究著重於發展新的橋型設計即使在偏遠災區由於道路狹小導致大型工程施工機具無

法進入時依然能在短時間內利用人力或半人力方式進行輕便橋梁架設並可收納且重

複使用 研究目標擬開發新的救災輕便橋型設計使其在不落墩的情況下能快速渡河完成架

設並將設計的救災輕便橋進行實際組裝確認新開發的救災輕便橋能在不落墩與有限

時間等限制下以人力方式完成 研究方法為達成此目標首先藉由回顧過去可動式橋梁的設計概念提出一個結合

傳統橋梁結構元件與機械機構的設計方案選擇簡易連桿組(linkages)所組成的機構作為新型橋梁的一部分來快速地擴展或收納橋塔與橋體再者利用橋塔橋體與繩索的結合以

剛體旋轉的方式來完成橋體架設接下來根據所完成的救災輕便橋設計成果建造一相同

尺寸之實體輕便橋實際測試是否能在有限時間內以人力方式完成橋梁的組裝與架設並

進行靜態與動態載重試驗檢核是否滿足設計標準並檢討分析模型的合理性 結論(1)簡易連桿組所組成的縮圖器機構可以快速地擴展與收納橋體與橋塔這樣

的設計可以減少現場組裝吊裝與架設橋體的時間及災區工址腹地空間之限制(2)所開發的救災輕便橋在自重與移動活載重作用下垂直向最大變位小於 AASHTO 人行陸橋設計準則之變位限制另外橋梁垂直向與橫向基本振動頻率皆大於 AASHTO 人行陸橋設計準則之要求避免共振與橫向不穩定的行為發生(3)研究成果可以提供國內設計顧問公司新的救災輕便橋設計思維與方法

Principal Investigator尹世洵 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

尹世洵

副教授

A-16

利用橋塔橋體與繩索的結合以單跨剛體旋轉的方式來完成輕便橋架設

輕便橋之分析模型

B-1

雙圓潛盾施工引致地表沉陷評估模擬

桃園國際機場聯外捷運系統設計考量潛盾隧道從三重端穿越淡水河床進入臺北市區因考慮地形及路權之限制路線線性等等因素及比較單圓雙孔傳統潛盾設計於淡水河下

必須施作三處安全逃生之連絡通道其連絡通道工程之施工風險高及造價昂貴採用雙圓

型潛盾隧道免作地中聯絡通道且對於隧道斷面積及周邊建物影響範圍較小及施工工期較

短等優點故臺灣首次引進雙圓型潛盾隧道 研究方法先進雙圓型潛盾工程及傳統單圓潛盾施工所引致地層變形影響其兩種潛盾地層變形影響因素甚多且極為相似為本研究重要之課題 利用 Plaxis 3D Tunnel套裝軟體探討軟體分析土壤釋放應力方法與經驗公式推估地表沉陷及潛盾隧道地表沉陷監測數值之間關係模擬實際案例為雙圓型潛盾開挖引致地

表沉陷變形情況期能藉由分析結果驗證 Plaxis 3D Tunnel應用於雙圓型潛盾隧道施工所引致地表沉陷分析之適用性並將其經驗傳承與分享 結論(1) DOT雙圓潛盾隧道施工引致之地表沉陷評估使用經驗方法以常態分佈曲線方程式來模擬沉陷槽其中因施工造成之〝土壤漏失率〞為主要變數之一相同地Plaxis 3D Tunnel分析 DOT潛盾隧道施工引致之地表沉陷分析應屬適用於模擬分析過程中設定〝土壤釋放應力〞為影響沉陷分析結果重要關鍵因素(2)本研究採用 Plaxis 3D Tunnel數值分析軟體評估 DOT 潛盾隧道施工引致之地表沉陷量研究隧道開挖橫斷面之地表沉陷槽以兩種經驗公式疊加法及等面積法分析顯示DOT 隧道沉陷槽之地表沉陷量寬度影響範圍較寬疊加法及等面積法所得之沉陷槽非常相近評估沉陷槽與沉陷觀測槽之趨勢

大致相同則評估之最大沉陷量與沉陷觀測點最大沉陷量有少許差異(3) 使用 Schmidt及WEI Gang經驗公式來模擬地表沉陷之縱向變形曲線分析與數值分析之成果及現場資料做比對結果顯示Schmidt 經驗公式所求得變位量占最大變位量之比值較為偏高表示 Schmidt經驗公式分析較為保守則WEI Gang經驗公式所求得變位量占最大變位量之比值較為偏低表示與現場監測資料及數值分析結果有顯著差異以兩種經驗公式來評估

其地表沉陷之縱向變形曲線其隧道中心之縱向地表沉陷量於隧道開挖面約 2倍直徑距離後沉陷量趨於收斂驗證其隧道開挖產生地表縱向變形理論 (4)有關地表沉陷之縱向變形曲線分析之 Schmidt及WEI Gang經驗公式期許後續學者能將 Schmidt及WEI Gang經驗公式深入研究與工程案例比較印證更準確預期其縱向變位量占最大變位量之比值

及地表沉陷之縱向變形曲線提高分析結果正確性並對數值分析成果將更具其信心 Principal Investigator陳水龍 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

陳水龍

教授

B-2

土層輸入參數與斷面繪製

隧道橫斷面沉陷槽 綜合比較

分析視窗與操作步驟

B-3

軟弱黏土層潛變引致之連續壁變形

摘要本研究係基於台北市軟弱黏土層深開挖完成且高品質觀測之施工案例考慮開挖工程常因時間延遲而引起較大之潛變量故採用依時性之土壤模型來模擬而分析結果與現

場連續壁變形背土側沉陷及支撐軸力之觀測值頗為吻合故選用作為進一步後續研究之

基準模型本研究總共以有限元素法進行了 48組不同模型來分析並將前述 48組之分析結果統計歸納後建議了考慮依時性之擋土壁最大變形與擋土系統勁度正規化公式擋土

壁最大潛變增量與擋土系統勁度之正規化公式以及擋土壁最大潛變速率與擋土系統勁度

之正規化公式本研究建議之簡化計算方法經與學者蒐集世界各地之 1百多筆觀測資料比對顯示於良好施工品質之深開挖工程可以得到不錯的預測結果根據上述建議之公式

可以簡單利用開挖深度及支撐系統勁度等基本條件評估軟弱黏土層開挖時可能引致之最

大壁體變形量及潛變量本文研究結果可以提供作為對日後類似工程規劃分析及設計時

之參考 結論 1 研究案例採用依時性分析擋土壁之最大側向變形分析值分別達觀測值之 103(西側連續壁)及 118(東側連續壁)分析結果與現場觀測之連續壁變形曲線亦極為吻合同時分析值最大地表沉陷量分別約為監測值之 96(西側地表)及 89(東側地表)兩者沉陷槽形狀相似支撐軸力與觀測值比較約在誤差plusmn30範圍之內顯示於軟弱黏土層進行深開挖適當考慮土壤之依時性效應可以得到接近觀測值之結果

2 連續壁總潛變率與擋土支撐勁度呈近似雙線性關係當 Sle1350時總潛變率與擋土支撐勁度 S 成自然對數線性反比關係當 Sgt1350 時總潛變率接近於定值 28當中連續壁之總潛變率最大約達 47最小值亦有 28故建議於軟弱黏土層進行深開挖工程宜適當考慮由土壤潛變引致之擋土壁潛變以避免低估了開挖變形量

3 後續參數之研究一系列依時性分析之連續壁最大側向變位量接近極大多數觀測值之最大值故將所有 FEM計算結果回歸後之簡化正規化公式應可以視為擋土壁採用連續壁時之近似最大包絡線該公式具備簡化計算之優點不須要經過複雜之 FEM模擬分析即可以評估擋土壁的可能最大變位量

4 最大潛變速率隨著開挖深度增加而變大同時最大潛變速率發生於最大開挖深度潛變速率與連續壁厚度成非線性反比正規化之最大潛變速率範圍約於 001 mmday~073mmday此結果與台北盆地案例之潛變速率觀測資料頗為接近

5 土壤潛變引致連續壁之總潛變率上限值最大約達 47潛變速率上限值最大約達073mmday 及潛變量之正規化(最大開挖深度與擋土支撐系統勁度之比)上限值約達2本研究建議之簡化之正規化公式透過利用開挖深度及支撐系統勁度等基本參數可以評估軟弱黏土層開挖時可能引致之最大壁體變形量及潛變量本研究結果可以提

供作為日後類似工程之參考

Principal Investigator陳水龍 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

陳水龍

教授

B-4

FEM計算結果與Clough and OrsquoRourke (1990)及觀測資料之比較

潛變率總潛變率與FEM計算之比較

0010203040

50607080

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δhmH

eData calculated from FEM Time-dependent resultsClough and OrsquoRourke (1990) line Observed data from Long (2001)-Diaphragm WallObserved data from Long (2001)-Sheet PileObserved data from Kung et al (2007)Observed data from Taipei case histories

Thick of diaphragm wall from 05m to 20mFactor of SafeAgainst BasalHeave

14

20

11 10 09

(a)

00

10

20

30

40

50

60

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δhmH

e

Data calculated from FEM Time-dependent resultsClough and OrsquoRourke (1990) line Observed data from Long (2001)-Diaphragm WallObserved data from Kung et al (2007)Observed data from Taipei case histories

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

Factor of SafeAgainst BasalHeave

14

20

11 10 09

30

(b)

δ Chmδ hm = -00025t + 025

δChmδhm = -00004t + 005

0

10

20

30

40

0 20 40 60 80

Elapesd Time (Days)

δC

hmδ

hm

HHe=019HHe=044HHe=065HHe=078HHe=100

(a)

Σδ Chmδ hm = -01Ln(S ) + 10

Σδ Chmδ hm = 028

0

10

20

30

40

50

60

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

ΣδC

hmδ

hm

Data calculated from FEM resultsObserved data from Ou et al (1998)Data from Lin et al (2002)

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

(b)

000

005

010

015

020

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δC

hmt

(cm

day

)

Proposed method for estimated by Eq 8Observed data from Ou et al (1998)HHe=019HHe=044HHe=065HHe=078HHe=100

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

00

02

04

06

08

10

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δC

hmH

e

Proposed method for estimated by Eq 9 Data calculated from FEM resultsObserved data from Ou et al (1998)Observed data from Finno et al (2002)Unpublished data

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

建議最大潛變速率計算方法與

FEM計算之正規化比較

建議正規化ΔδChmHe與S之計算

方法與觀測資料比較

B-5

既有連續壁改建之深開挖施工模式

在都市中建物多緊鄰地界線周圍幾乎緊貼鄰房及道路有地下連續壁的建物改建時

為避免拆除深基礎過程造成地盤下陷進而損壞鄰近道路及建物因此施工前必須謹慎

規劃在不損鄰的狀態下舊有地下連續壁深基礎的拆除其困難度比素地新建工程高出

許多所以舊有基礎的深開挖施工是一重要課題 研究目標

(1)建立舊有基礎深開挖的施工模式 (2)建立各種施工模式的施工規劃工項順序及施工流程的步驟

研究方法本文彙整歸納出四種深基礎開挖重建模式分別為 (1)新連續壁於舊連續壁外側 (2)新連續壁於舊連續壁內側 (3)新連續壁與舊連續壁交叉 (4)沿用舊連續壁並繼續向下設置新連續壁

本文針對上述四種模式的各種施工方法就土層地下水位新舊建物的

套圖地盤改良臨時擋土設施抽排水鄰房保護措施及監測點的位置加以

討論並進一步與實際的安全觀測資料相互比較施工流程以連續圖解方式表

達以供規劃設計與施工單位的選用參考或改進 結論

(1)新連續壁於舊連續壁外側只需施作一般淺導溝至原土層待新連續壁完成後再以明挖方式拆除舊連續壁若地質較軟弱可於導牆下方進行地盤改良以防止

新連續壁施作時坍孔 (2)新連續壁於舊連續壁內側可因業主設計分為利用舊連續壁作為外導牆將新設外導牆與舊連續壁以混凝土灌漿為一體及利用舊結構物樑柱設置永久撐牆三種

(3)新連續壁與舊連續壁交叉先於周圍進行地盤改良再利用全迴旋搖管機配合衝擊樁及錘式抓斗破除舊連續壁再以原土回填後才能將套管拔出或是於周圍進行

地盤改良後以明挖方式拆除舊有連續壁 (4)沿用舊連續壁並繼續向下設置新連續壁此模式可先於基地內及舊連續壁下方及內側進行地盤改良新連續壁緊貼舊連續壁施作上方則維持空打段以增加地下

室使用面積 收集數個工地之資料加以分析比對並以(2)新連續壁於舊外連續壁內側模式之

一代表性工地介紹

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-6

(1) (2) (3) (4)

四類深基礎拆除重建模式

新連續壁於舊連續壁內側之將新設外導牆與舊連續壁以混凝土灌漿為一體

B-7

高壓噴射灌漿品質管制與蒙地卡羅機率設計 二重管高壓噴射灌漿作業在壓力水層或者在地下室內進行鑽孔與灌漿作業時因為地

下水位高於鑽孔與灌漿作業場地高程為了避免在進行鑽孔與裝設灌漿管作業階段可能

造成湧水湧砂路面掏空或建築物傾斜的意外事件所以在地下室內進行灌漿作業時

利用筏基水箱來量測每公尺改良樁的排泥漿量除了能用來預警湧水與湧砂的潛在問題

再搭配上所量測到的排泥漿比重還可評估改良樁的平均樁直徑這就是在施工中的品質

管制其次施工中的改良樁若其四周緊鄰的改良樁愈多所量測到的排泥漿比重也會

愈大可見灌漿的順序也能影響改良樁的單位重與強度因此當灌漿的順序造成四周緊

鄰改良樁的數量愈多時則該灌漿的順序能提供最佳的改良樁的單位重與強度 研究目標為了在二重管高壓噴射灌漿的期間立即掌控設計樁徑是否達成同時防

止不正常的排泥導致附近地面的隆起與下陷有效掌握灌漿品質故以檢測的排泥漿比重

與排泥漿量去推估改良樁平均樁直徑是否達到工程設計的標準進而作為在施工時掌控

改良樁品質的一種管制手法 研究方法本次灌漿場地有準備一個已知長寬的筏基坑當作廢泥漿暫置區當排泥漿

排入暫置區內泥漿的液面逐漸升高等鑽桿提升完 1 m再量測液面上升後的高程將高程差乘以筏基底面積即為噴射灌注 1 m高程時的排泥漿量至於排泥漿單位重測量時機是在排泥漿量量測期間進行原則上量兩次盛取時將容器置於排泥軟管出口處盛取將

盛滿排泥漿的容器秤重扣除容器重後再除以容器之容積即為排泥漿之單位重之後將

所記錄的排泥漿量與灌漿量之比值還有排泥漿的單位重畫成機率分布曲線可發現兩者

皆為常態分布( Normal Distribution)其平均值加減 3倍的標準差可用來作為灌漿品質管理的上下限值而再以此兩者的 Distribution用蒙地卡羅原理來模擬便可得到改良樁直徑之機率分布曲線當周圍改良樁陸續完成在未灌漿的改良樁體四周噴射流能切削的土壤

體積逐漸減少依周圍完成支數不同有 6種可能狀況由排泥漿的單位重量測可發現周圍完成改良樁的支數愈多則後續改良樁的排泥漿單位重也愈大改良樁的品質也愈佳因

此可以設計出不同的施工順序若搭接改良樁的數量愈多則此工序所導致的高品質改良樁

的數量也愈多 結論 (1)當地下室發生湧水時其排泥漿量與灌漿量比值皆落在正常灌漿作業的管理

值之外這說明利用排泥漿量與灌漿量比值的管制圖可以有效預警湧水或湧砂的可能性

(2) 為了得到高品質的改良樁在編排灌漿順序時儘量使欲灌漿樁位的周圍有最多已完成的改良樁(3)未來可再蒐集更多 JSG灌漿相關案例將不同地區樁徑土層性質灌漿參數排泥漿比重及廢泥漿量單位量等數據製作資料庫及規範以提供後續灌漿時品

質管制的依循準則 Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-8

圖 1 排泥漿量量測 圖 2 排泥漿單位重量測

圖 3 排泥漿量體積比管制圖 圖 4 排泥漿單位重管制圖

圖 5 蒙地卡羅模擬模型

圖 6 搭接面積的六種邊界

圖 7 五種不同的設計灌漿順序

B-9

路堤下橋墩深基礎開挖工法比較與數值分析 為改善國道 1號五股至楊梅路段的交通壅塞國道新建工程局辦理「國道 1號五股至

楊梅段拓寬工程計畫」之新建工程其中泰山林口路段因為上邊坡側為地質敏感區域不

適開挖所以在下邊坡處進行橋墩基礎開挖基礎開挖工法共有三種分別為型鋼橫板條

擋土工法土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法 研究目標針對土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法彙整傾度管監測數據

觀察不同開挖階段之傾度管側向變位及側向變位速率研判邊坡潛在滑動面的位置進而

比較兩種工法於紅土卵礫石層中開挖之適用性以決定較佳開挖擋土工法其次以 3D有限元素軟體模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖過程以數值分析結果與傾度管監測數

據比對驗證進而研究傾度管監測警戒值與行動值之適用性 研究方法以非線性有限元素軟體(PLAXIS 3D)模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖

過程土壤應力-應變行為模擬採用莫爾庫倫組合律(Mohr-Coulomb constitutive model) 參數的選擇參考鑽探報告及室內土壤試驗土釘桿件採用樑元素模擬(Beam element)鋼線網噴凝土採用牆元素模擬(Wall element)土釘鋼線網噴凝土與土壤間均配置界面元素(Interface element)施工步驟模擬每一階開挖工序由傾度管監測數據比對驗證數值分析結果以及分析邊坡開挖前後之安全係數差異

結論(1)土釘逐階降挖擋土工法在第 6階開挖時可發現變位曲線在 65m處有明

顯的折點折點以上之線段斜率較小下部線段斜率較大由上邊坡路面產生的裂縫可

推估折點以上為邊坡滑動區隨著開挖深度增加折點沒有下移的趨勢也就是滑動面位

置不變滑動區域與影響範圍也沒增加(2)竹削井式擋土工法當井筒壁體開挖至第 10階時傾度管變位曲線產生折點推估折點位置可能位於傾度管 45m與 65m處折點上部線段斜率較小應為未來潛在滑動區但是隨著開挖至第 14 階時折點沒有下移的趨勢也就是潛在滑動面位置不變潛在滑動區域與影響範圍也不變加以基礎上邊坡處

之高速公路路面無裂縫產生研判滑動面並未形成(3)依據傾度管的變位開挖壁面的穩定性高速公路裂縫與滑動面的產生以及工期長短顯示在林口紅土卵礫石層中進行橋墩

基礎開挖較佳的擋土工法應為竹削井式擋土工法(4)監測邊坡潛在滑動面傾度管警戒值的訂定須更加嚴謹應不能造成高速公路路面產生裂縫才能有效且安全的預警工程事

故

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-10

土釘逐階降挖擋土工法開挖面平面圖 土釘逐階降挖過程傾度管之變位

土釘逐階降挖工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

竹削井式擋土工法開挖面平面圖 竹削井式擋土開挖過程傾度管之變位

折點

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

竹削井式擋土工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

2m 深

35m 深

45m 深

65m 深

13m 深

16m 深

Step1 Step2 Step3

Step4 Step5 竹削壁體開挖

井筒壁體開挖 Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

Step15

傾度管深度(m

)

B-11

機場跑道剛性鋪面之版底灌漿維護 剛性鋪面未受良好的維護方式下容易因版塊間的接縫密封性不足使地表水滲入造

成基底層潮濕積水在交通反覆載重作用下接縫發生唧水現象在版塊下方掏空孔洞

使版塊下方的承載力不均進而造成版塊的破裂損壞情形因跑滑道使用頻繁全面翻

修不切實際而且成本較高為了改善此類狀況進行剛性鋪面版底灌漿是最快速有效提

升版塊承載力延長版塊使用年限的方法 研究目標本研究主要以剛性鋪面狀況指數(PCI)版底灌漿灌漿量及灌漿壓力透地雷達

非破壞性檢測之結果進行分析研究研究目標包括 (1) 分析版底孔洞造成的鋪面損壞種類探討損壞種類與灌漿量之關係 (2) 分析版塊不同損壞程度及維護狀況對灌漿量之影響 (3) 鋪面損壞程度以鋪面狀況指數(PCI)加以量化探討鋪面狀況指數(PCI)評分與孔

洞及灌漿量之關係 研究方法針對機場跑滑道由孔洞造成的剛性鋪面破壞及版底灌漿量之關係研究探討在

與灌漿前後之透地雷達檢測結果驗證研究方法可區分為 (1) 剛性鋪面損壞(distress)程度調查

在透地雷達非破壞性檢測前先行調查版塊損壞程度並以ASTM提出的剛性鋪面狀況指數(PCI)評分方式記錄版塊狀況

(2) 剛性鋪面版底灌漿前非破壞性檢測 在灌漿前先行規劃透地雷達施測路徑並於灌漿前及灌漿後以透地雷達掃描剛性

鋪面版塊底下孔洞與積水的範圍 (3) 剛性鋪面版底灌漿

利用透地雷達於現地版塊所偵查之孔洞進行灌漿孔位佈設選用適當之機具與

監測系統以單環塞工法進行填充灌漿填塞版塊底下之孔洞 (4) 剛性鋪面版底灌漿後非破壞性檢測

在灌漿後以相同的施測路徑檢測確認鋪面下方孔洞與積水的範圍已確實填充

否則再進行補灌作業 (5) 分析調查資料與灌漿施工紀錄結果

探討版底灌漿量與鋪面狀況指數(PCI)評分之關係篩選因孔洞造成的損壞評分方式制定用於版底灌漿的鋪面狀況指數(PCI)並由鋪面狀況指數(PCI)評分預估其灌漿量

結論(1)以版底孔洞造成的鋪面損壞與灌漿量之關係提出與版底孔洞有關的剛性鋪面狀

況指數(PCI)評分方式(2)以不同損壞程度的剛性鋪面對灌漿量之影響提出用於剛性鋪面灌漿前的適當修護方式(3)建立剛性鋪面狀況指數(PCI)與版底灌漿量之分析方法並提出預估灌漿量的方法以提升灌漿之效率及精確性

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-12

灌漿管安裝 灌漿壓力及流量監測 版塊接縫溢漿即停止

圖 1 版底灌漿施工

圖 3 剛性鋪面狀況指數(PCI)與灌漿量之關係整合

圖 2 剛性鋪面與灌漿施工狀況記錄

灌漿前

灌漿後

補灌後

B-13

鋼筋混凝土簡支梁循環加載與數值分析 目前潛盾隧道環片大多由鋼筋與混凝土製作而成而監測系統皆於環片裝設背填與

二次灌漿完成後才裝設在環片內側無從得知環片在裝設背填與二次灌漿過程中環

片中的鋼筋與混凝土的初始應力因此如果無法得知初始應力狀態則環片之鋼筋與混

凝土用量設計很難判定是否保守或不保守若能從環片製作澆鑄與現場環片裝設過程中進

行量測即可掌握環片完整的應力歷史作為回饋設計的重要資料 研究目標利用埋設 SOFO光纖的簡支梁在循環載重時的鋼筋應變與梁撓度作為已知

解分析對象來驗證下列兩種分析方法一為以結構及鋼筋混凝土力學理論發展一套

MATLAB 數值分析模式模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力二為使用 FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型模擬簡支梁承受雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力

研究方法分成三部分第一部分將SOFO光纖感測器埋設於鋼筋混凝土簡支梁試

體內在試體製作過程中記錄蒸氣養生與水中養生過程鋼筋與混凝土的應變歷史並於

實驗室內進行雙點循環載重試驗紀錄鋼筋之應變過程第二部分利用結構與鋼筋混凝

土力學原理建立一套MATLAB數值分析模式(分成三種類型(1)忽略拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie (2)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie(3)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用真實的慣性矩Iexact)藉由給定之鋼筋與混凝土的組合率模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下簡支梁試體鋼筋與混凝土的應變與應力並比對簡支梁的載重-理論彎矩彎係與數值分析結果的載重-彎矩關係驗證力學理論數值分析模式的正確性第三部分使用FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型輸入MATLAB數值分析使用之鋼筋與混凝土的組合律模擬鋼筋混凝土簡支梁承受雙點循環加載擷取光纖感測器位置之模

擬結果將其模擬結果與實驗之光纖感測器量測結果和MATLAB數值分析結果進行比對探討力學數值分析的適用性

結論(一)本研究發展之數值分析模式沒有忽略拉力側混凝土之張力而且混凝

土試體開裂後採用真實的慣性矩Iexact進行力平衡分析不論簡支梁是否開裂載重-彎矩關係的數值分析解與理論解皆吻合證實本研究發展的力學理論數值分析模式之正

確性(二)數值分析結果之鋼筋應變與實驗之光纖感測器量測結果有差別後續使用FLAC 3D模擬輸入數值分析使用的組合率預期能得到與數值分析較相符之結果

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-14

光纖簡支梁試驗加載示意圖 雙點循環載重之光纖變形量量測結果

載重-彎矩(理論與數值分析)關係圖 載重與鋼筋應變及中立軸位置關係圖

鋼筋混凝土簡支梁斷面網格圖(FLAC 3D) 鋼筋混凝土簡支梁網格示意圖(FLAC 3D)

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

0100002000030000400005000060000700008000090000

100000110000120000130000140000

0 10002000300040005000600070008000900010000

彎矩

(kg-

cm)

載重 (kg)

理論彎矩

計算彎矩-

類型1

計算彎矩-

類型2

計算彎矩-

類型3

B-15

無人飛行戴具(UAV)航空攝影測量及雷射掃描儀(LiDAR)資料之整合與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞近

年來測量與空間資訊技術之發展日新月異於國土保安環境變遷監控防救災應變資

源探測保護等各方面的應用以及上述資訊的更新和資料的即時性成為重要需求因此

發展快速且低成本資料擷取平台乃成為各國遙感探測技術與測繪製圖發展的重要課題

遙測影像及航空測量除了軍事情報之外已普遍推廣到區域測量地質調查礦產探勘

農林設施土壤保育森林開發與土木工程之探查等工作上近年來因電腦視算能力的

提昇數位影像解晰度的提高相對應之攝影測量技術亦隨之澎渤發展 研究目標地震等天然災害的評估常須整合不同領域及技術如地形分析大地測

量遙測地理資訊系統及定年學等其中構造地形分析是斷層存在性及斷層活動性一個

最初步也最基礎的資訊與工具它能提供進行其他更精細的斷層調查分析前重要的參考

依據因此高精度地形資料的取得成為重要關鍵 研究方法1)針對地形資訊大量數據視覺運算等相關模組及程式的開發其中主要

集中於三維紅藍(或紅青)全彩立體影像及三維立體光柵影像之處理及製作2)數值地形資料應用於在地質上構造如斷層褶皺等構造的特徵分析構造活動性的探討等相

關技術的開發 結論無人飛行載具機動力強時效性快經費較廉及較寬鬆天氣條件即可操作的

優點等特性可取得災害地區即時清晰全面之中低空照片並作為後續分析災害原因

與災後整治之用以無人飛行載具進行航空攝影測量由地表特徵物的辨識再反求特徵

點的空間所在位置經由大量的特徵點的計算後即可建置大量三維座標（點雲）並同

時透過數位攝影機記錄取樣點顏色測量結果可以建構數位地表高程模型來精確記錄地貌

用於記錄地形變遷地圖製作或是產生地面模型此一精確的三維座標可做為土地建築

都市規劃自然地貌河床地形測量以及山坡監測等用途之應用另一方面台灣地區位

處高溫多雨的亞熱帶植生茂密地質露頭出露不易而新技術空載雷射掃描(Light Detection And Ranging LIDAR)的多重反射資訊經由濾除不同反射訊號後能獲得高解析度之數值地表模型(Digital Surface Model DSM)再經由資料處理進一步去除地表建物及植被等可得高解析度數值地形模型(Digital Elevation Model DEM)利用此一技術無論是人口密集的都會區或是叢林茂密的深山都可以找出許多被掩蓋或是現行數值地

形模型所無法分辨的細微地形變化這些微變化能提供更多科學證據並進相關分析與運

用

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-16

國道三號附近細部數值地形模型呈現其中可見高速公路上崩積區及呈點狀凸起零星

散佈之清運中大型機具

無人飛機拍攝陳有蘭溪附近區域影像之點雲建置成果

小林村附近地區山崩事件後之三維地形側視

B-17

山崩災害數值模擬相關程式開發與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞1999年台灣九二一集集地震（ML= 73 MW= 76）造成台灣地區二千四百餘人的死亡引發近萬個山崩民生經濟損失嚴重近年來因電腦運算能力的提昇結合野外觀察的結果

運用離散元素法等數值模型方法結合地震站之強地動訊號地表地下水文特徵以及

岩體及滑動面之材料性質等來模擬山崩行為從地震山崩之誘發啟動傳播至穩定

滑動及最後堆積停止階段等等hellip重建運動塊體的滑動過程 研究目標結合野外觀察及不同方法論所得概念運用自行開發之接觸動力離散元素

法及廣義地形下之淺水波模式來探討山崩區地形地貌岩體材料性質孔隙壓力滑

動面及原地面等摩擦性質等對山崩之誘發擴展及堆積過程之影響及山崩機制之探討 研究方法1)運用接觸動力離散元素法來模擬山崩的誘發與運動過程該方法基於顆

粒間的接觸面性質及顆粒群的相互碰撞時考量顆粒碰撞前後之動量變化回復係數及作

用力2)基於連體力學架構所發展而成的廣義地形下之淺水波模式所開發之程式(中研院郭志禹博士合作)亦運用於土石流流變率模擬藉由與現場堆積的量測值相比較來率定山崩地區之流變參數

結論岩體內之作用力的模擬是考慮相接觸顆粒之接觸點位置及接觸區域面積接

解點上之正向切向接觸力及抗彎矩並考慮原接解點或新接觸點接觸點之尖鋒及殘餘

強度等以上方法允許模擬破碎岩體內之凝聚力的 Mohr - Coulomb 行為最後再以GaussndashSeidel 非線性迭代之數值方法來簡化及加速程式之運算以計算每一時間序列上顆粒群體碰撞及接觸時的作用及行為相關程式已運用於國道三號九份二山小林村等地

滑土石流等山崩之象動歷程模擬金山地區之洪氾斷層錯動造成地盤下陷而引致海水

漫淹等相關的分析

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-18

山崩崩移發生前及發生瞬間顆粒間之接觸應力變化

小林村土石流情境模擬及崩積物堆積狀況

C-1

大陸政府採購市場與制度之研究 由於 WTO 的 GPA (政府採購協定) 簽署國家越來越多美加歐盟日韓等大部

分有經濟實力的國家多已簽署我國亦在 2009 年 7 月 15 日簽署生效而中國大陸亦於2007年提出加入 GPA申請目前相關談判已近尾聲近期內可望簽署根據 GPA的規定各國的政府採購市場必須互相開放且遵守公開公平等原則預計大陸簽署 GPA 後未來每年政府採購市場的金額將高達三十餘兆台幣由於市場規模極為龐大各國莫不競相投

入相關研究及輔導該國產業的競爭力企圖爭奪這塊大餅我國相對進入大陸市場較無語

言及文化等障礙相較於其他國家的競爭事實上我國產業已具備天時地利人和的有

利條件如何利用這些有利條件轉化成市場的競爭優勢實為迫不及待的課題而其中最

關鍵的因素就是是否能徹底熟悉大陸公共市場的遊戲規則精確的掌握各項規則的操作與

竅門且時效越早越好俾輔助我國的產業及早佈署掌握市場的先機這是本研究所致

力的主要目的 研究目標本研究目標可分為短中長期短期為比較兩岸政府採購制度與市場

分析研究臺灣產業進入大陸公共市場之策略及定期舉辦兩岸政府採購產官學研討會及

論壇中期為協助政府研擬相關政策成立兩岸公共市場產業輔導中心及協助我國產業

進入大陸公共市場長期為設立營造公會臺北科大政府採購市場研發與培訓中心使臺灣產業從兩岸走向國際

研究方法本研究在第一階段將針對大陸的政府採購制度進行全面的探討且將兩岸

採購法的差異做詳盡的比對同時也針對大陸的公共市場及產業文化進行深入的調查與

分析並彙整資深台商(協會)及兩岸專家的經驗以務實為導向俾使研究成果能精確有效的掌握大陸的公共市場第二階段將運用前階段的研究成果以營建產業為先建立

兩岸長期的交流平台積極訓練及輔導我國的產業能快速進入大陸公共市場的能力如

此階段的成果與時機成熟將在本校設立兩岸公共市場產業育成中心以提供長期的專

業輔導未來甚至可進一步考慮將服務範圍拓展至其他 GPA國家 結論由於此計畫為一個長期性研究因此下列結論僅為初期研究成果發生重大災

害需獲得緊急搶救資源時除正常既有採購契約可利用外亦可於正常之採購契約中針

對災害搶救項目可直接以開口契約方式預為因應另搶救能量需求異常龐大之重大災害緊

急搶救則可以特殊緊急採購方式因應兩岸採購法規均提供法源依據提供執行單位緊

急採購災害所需搶救資源比較兩岸之緊急採購制度並參照相關實務案例可發現各有

優缺點如何能截長補短應是兩岸所努力方向最後大概整理出兩項重點(1)兩岸採購相對於歐美國家仍處於起步階段還存在很多問題亟待完善如政府採購法不健全政府服

務類採購範圍和規模仍然較小等發達國家政府採購規模占 GDP的比例通常為 10兩岸占比水平與此相比仍有較大差別(2) 緊急採購之因應措施兩岸均有彈性因應作為針對 921 大地震莫拉克颱風（依據台灣地區ldquo採購法rdquo第 105 條）及四川汶川大地震甘肅省土石流災害（依據大陸政府ldquo採購法rdquo第 31 條）等相關單位均可快速進行救災工作因此相關緊急採購作為均能發揮功能提升整體救災復原效率 Principal Investigator王隆昌 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-2

中國各年度 GDP（單位億美元）

資料來源中華人民共和國國家統計局 httpwwwstatsgovcn2012年

各縣市綜合營造業分佈狀況 研究目標 資料來源本研究室繪製 資料來源本研究室繪製

家數

縣

市

C-3

預防式品管理論應用於公共工程之研究

近年來國家重大建設計畫密集推出如民營固網開放台電六輸變電計畫污水下水

道建設計畫及自來水更新等多項計畫以及埋設電力電信瓦斯自來水網路等等維生

管線使用道路埋設管線情形非常普遍然而國內隨著生活水平及教育程度的提昇以致

民眾意識抬頭對道路服務需求也跟著增加因此使得國內道路管理機關開始重視道路服

務品質的問題但卻常發生管線工程埋設後因道路回填不實或管線埋設未與路面齊平

造成路面不平的情況其施工品質優劣將是維持路面平整最重要的關鍵 本研究將預防式品質管理概念導入目前道路管線挖填工程品質管理中重新建置一套

施工品質管理機制依現況問題分析並研提對策提出於重要施工項目建立停檢點查驗

並依其重要程度設立不同等級專業人員負責查驗及相關檢查表落實專業人員的職責等施

工品質管理機制期能改善目前施工品質良莠不齊的情況 研究目標 本研究首先針對臺北市現行管線挖掘作業之抽查機制進行探討依據現

況問題分析結果檢討現行抽查機制的問題癥結導入防弊理論及預防品管的觀點建構

改良式抽查機制首先建立管線停檢點抽查作業消除非必要的挖掘降低抽查成本減少

開挖次數及減少用路人抱怨推動落實專業人員管制藉由二階段抽查作業篩選無停檢點

資料者納入品質抽查將廠商依品管能力分類無品質能力及限制挖掘者繳交代金(需含管理費等)由道路管理機關於各年度施工時納入施工研擬闢建管線挖掘品質管理系統其研擬一套以預防為主治療為輔具體可行的管理機制藉以提升抽查效益並有效改

善管線施工品質 研究方法針對本研究相關之文獻及臺北市管線挖掘品質管理現況進行回顧探討臺

北市道路挖掘埋設管線品質抽查管理之盲點導入防弊理論及預防式品管的觀點著重以

預防式管理為主治療為輔應變為備之原理藉由專家調查以及實例分析探討改良式抽

查機制之適用性並以回饋分析之方式修正本研究最後提出結論與建議 結論(1)強化製程品管停止靠檢驗達成品質一開始就製造出滿足需求品質的方式

來取代檢驗特別是落實停檢點抽查機制與績效管理(2)道路管理機關除輔導其做好品質外應針對其品質績效長期建立管理檔案長期掌握管線單位的完整資料績優者除於管

線會議公開表揚外應降低抽查比率甚至列入道路管理機關代辦施工之廠商優先名單績

劣者除於管線會議提出並公告於臺北市道路挖掘管理系統並增加抽差比率輔導施工品

質若仍無法改善經評定為無自主品管能力則由管理機關代收款施作且代收款應大幅提

升並收取管理費長期追蹤廠商績效管理績優廠商將持續其好品質績效差之廠商為避

免抽查之成本提高將自主性的導正其施工品質長期形成良性循環及自主品管之永續目

的創造永續管理的效益(3)重點式品管須由品管組織人員簽認除依權責分別由施工廠商之技師工地主任及品管人員負責簽認外監造單位亦應於現場會簽並通知道路管理

機關派員查核(4)闢建管線挖掘品質管理系統以二階段抽查機制可減少 80非必要抽挖件數降低抽查成本利用非破壞性檢測過濾有品質疑慮之案件代替道路品質抽查

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-4

未經篩選逕以破壞性檢測檢驗道路品質之機制改以善用成熟科技如透地雷達先與檢測隱

蔽部分可排除非必要之挖掘案件瀝青混凝土部分則以鑽心取樣檢驗如有品質疑慮再

以破壞性檢測驗證民眾較在意路面復舊品質更勝於隱蔽部分另增加非破壞性檢測項目

如以三米直規加驗人手孔周邊及瀝青混凝土新舊介面高低差(5)因已以二階段非破壞性檢驗過濾 80非必要抽挖件數如此可分階段增加抽查件數由原 15增加至 10長期以 100抽中不合格為目標大幅增加抽查效益

Principal Investigator王隆昌 教授研究室

戴明品管理論

項目 年度 抽查件數 不合格件數 不合格率

97 138 71 5145 98 629 187 2973 99 525 120 2286 合計 1292 378 2926

97~99年度臺北市管線查察不合格統計表

C-5

整合 RFID與 BIM於營建工地鋼構吊裝工程管控實務應用之研究

鋼構工程為鋼骨大樓最主要的工項之一其作業管理的良窳直接影響工程品質與成

本複雜之鋼結構工程可能包含上萬支構件每一構件經由製造運送檢查儲存

吊裝及驗收等流程都必須不斷進行確認並核對資料然而現行工地作業人員多以紙本

2D圖面及物料清單為溝通管理的工具因此常有構件不易確認效率緩慢誤判等問題尤其塔吊人員位於高樓作業時需同時進行安裝位置確認與吊塔操作不僅導致作業緩

慢且易增加作業風險 研究目標規劃整合BIM結合RFID技術導入營建工地鋼構吊裝工程管控之應用模式

建置 BIM-based RFID 鋼構工程物料資訊管理系統使其能提升鋼構作業管理效率減少塔吊作業之風險並進一步探討系統導入之效益與限制 研究方法鋼結構工程的作業流程包含工廠製造材料運送工地存放吊裝施工及

完工驗收等階段本研究所開發之系統導入應用包含「進場檢驗」「吊掛作業」「進度監

控」及「完工查驗」等作業管理其概念主要利用 BIM圖形化介面易於辨識之特性使人員能透過模型輕易掌握鋼構於建築空間位置並透過 RFID快速掃瞄辨識能力能迅速取得構件資訊減少人員辨識錯誤及負荷有助於高空塔吊作業之正確與安全並透過

BIM 模型顏色呈現方式能迅速掌握鋼構作業之進度本研究開發採用NET Framework技術以Microsoft SQL Server為資料庫系統並透過 ADONET作為資料溝通之技術模型本體採用 Revit 匯出之 DWF 檔案為主要檔案格式提供系統操作所需之樓層模型及構件視覺化資訊系統介面則以 VBNET開發視窗介面作業進行時能同時呈現系統資料庫資訊及模型呈現

結論(一)本研究整合 RFID 與 BIM 模型作為塔吊作業溝通之媒介高空與地面人員能以行動裝置同步取得構件及模型資訊可改善傳統 2D圖面與無線電溝通及描述不易之狀況(二)由於鋼構體積龐大且工地空間有限錯誤的堆置方式可能增加成本與導致風險工程師可藉由 BIM 樓層與位置資訊調控構件最佳的儲放位置與順序可提升吊裝

效率並降低風險(三)系統所採用之 BIM Model 由 Revit 模型先行匯出為 DWF格式檔案後再利用 API進行操作以避免原始模型遭任意修改且由於檔案格式較小可提升系統資料傳輸速度並改善作業效率(四)透過 BIM API 介面程式可控制模型旋轉並以適當角度呈現能協助塔吊人員迅速確認構件及安裝位置改善作業便利性及減少人員疲勞並且

提升作業安全本研究導入行動化通訊裝置及 BIM-RFID資訊化作業系統取代傳統紙本作業模式人員對資訊系統操作之熟悉度與良好的教育訓練為導入系統成敗之重要關鍵 Principal Investigator林祐正老師 研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

林祐正

副教授

C-6

使用者操作介面

RFID-BIM系統導入工地鋼構管控之應用

系統架構圖

鋼構進場檢驗及放置管理

地面工程師與塔吊人員同步顯示鋼構資訊

透過 BIM模型顏色管理作業進度

作業人員進行鋼構驗收

D-1

因應重大複合型災害物力動員調度機制 之研究

2011 年日本311 東北發生超乎預期之大規模地震所引發之複合型災害其救災物力

之動員調度也備受考驗借國外災害處理之經驗檢討台灣的法令組織整備作業程

序及案例期能提升我國面臨重大複合型災害時物力動員之時效性及完整性 研究目標彙整分析世界主要國家包括日本(日本東北地震)美國(卡翠納颶風)

中國大陸(四川地震)等遭逢重大災難時物力動員機制運作情形與關鍵議題檢討我國近年來莫拉克風災納莉風災921 地震等重大災害物力動員案例及現況設定一項重大複合式災害就我國現行物力動員機制進行情境分析研提我國因應重大災難物力動員機制

之具體建議 研究方法本研究案預擬之情境以國內發生機率雖不高但仍有可能發生且高於現

今地方政府在其地區災害防救計畫中所研擬的地震規模為本研究案之情境事件因此

設定為臺灣北部山腳斷層北延入海段發生芮氏規模七之地震錯動並引發最高浪高達三

公尺之海嘯此浪高比國科會所做研究報告之12公尺高但考慮311 東日本大地震之超乎預期的情況及複合型災害之組構以三公尺浪高之海嘯為模擬情境另伴隨核一廠因激

烈振動導致廠區設備受損造成第四級（Level 4）的輻射事故綜之本研究案預擬之複合型災害乃由地震海嘯核電廠輻射事故所構成並推估建物損壞人員傷亡收容

需求火災事件維生管線交通路網等之量化損害及修復進度以及海嘯淹水及輻射災

害避難收容下所需的物力調度其中以TELES 及本研究研擬方法為主要考量亦透過訪談方式針對公私部門物力動員調度權責相關之人員進行訪談以了解災防組織之實際

作為伴以調查焦點座談統計分析並總整研究發現研提我國因應重大災難物力

動員機制之具體建議 結論物力需求可分為物資及設施設備兩大類別物資方面包括飲用水糧食及民生

必需品緊急醫療救護所需之器材及藥品人命搜救之器材裝備等等本研究擬出隨時

間地點之量化數據提出物力動員調度之十三項重要課題與對策並具體提出短中長期

政策及機制改善之建議 Principal Investigator施邦築

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

施邦築

副教授

D-2

物力需求與災害發生時間關係圖

物力整及備動員運作流程圖

物力調度運作流流程圖

D-3

地工合成材料應用於呈層複合土壤 水質淨化系統之研究

臺灣發展生態工法迄今已十餘年初階段大都應用於河川及山坡地治理現今逐漸擴

展至社區或城市的應用並且與綠建築及節能減碳等議題相互結合目前國內的生活污

水大多經由污水下水道系統收集至污水處理廠處理然而因其造價高且工期長短期內

並無法達到全面普及鑑於此近年來國內開始採用現地自然淨化處理系統(NTS)解決此問題然此類系統卻常受限於較低的水力負荷率而導致阻塞本研究引入在日本發展十餘

年之呈層複合土壤系統(MSL)其實務案例詳圖 1 及圖 2由於水力負荷率較大且因系統可設置於地底下降低人為的干擾及維護管理的頻率有效的改善 NTS 缺點 MSL系統主要由土壤混合層(含土壤有機材料及包覆材)及透水層(PL)組合而成日本 SML係以麻布為包覆材但易受分解腐化而影響系統壽命本研究改採高耐久且品質穩定之地工

合成材料以提昇系統使用壽命 研究目標本研究嘗試採用地工合成材料替換 MSL 系統中包覆材藉由人造聚酯纖

維控制材料本身厚度開孔徑進行實驗過去地工合成材料較常使用在土木大地工程

多應用於河川護岸的保護以及山坡地的護坡工程材料本身具備排水沖蝕控制隔離

加勁及過濾hellip等功能鮮少使用於水質淨化之應用本研究透過地工合成材料替換日本之黃麻布包覆材除了可以達到較佳的水質淨化成效之外更有效延長MSL系統使用壽命另外本研究亦嚐試採用台灣現地常見的材料來取代日本的材料以達到落實技術本土化

之目的 研究方法首先進行「地工織物培殖微生物可行性初期實驗」(詳圖 3)目的為了解

地工合成材料能否能有效提供硝化菌生長附著而後採用自行研發之「MSL 室內實驗滲透過濾實驗儀」(詳圖 4)進行實驗共分為二個階段第一階段由黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)及厚不織布(I-C)進行實驗以了解不同纖維布之淨化效率第二階段則將三種纖維布以不同的水力負荷率進行試驗以了解污水停留時間與水質淨化效率間的關係

結論(1)本研究所使用之添加材均為台灣本土材料由試驗結果可知效果頗佳顯示

可達技術本土化之目標(2)在相同厚度下本研究採用地工合成材的確可以達到與黃麻布相同之水質淨化成效且較厚之地工合成材亦表現出較佳的成效(圖 5)(3)實驗發現地工合成材內部孔隙愈多愈能提供較多空間利於生物膜孳長提高淨化效果(4)水力負荷率只要能低於 5000Lm2day便可以有效達到水質淨化的成效(圖 6)(5)與人工濕地水質淨化系統相比MSL可以更小的面積和更省的成本較快速的達到水質淨化的成效由其對於磷的去除更為顯著

Principal Investigator何嘉浚 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

何嘉浚

助理教授

D-4

圖 1家庭生活污水處理案例 圖 2河川工程淨水案例

圖 3地工織物培殖生物菌實驗結果 圖 4 MSL室內實驗滲透過濾實驗儀

圖 5黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)與厚不織布(I-C)之實驗結果

圖 6 三種纖維布在水力承載負荷率 3000Lm2day之實驗結果

TP NH3-N

TP NH3-N

E-1

機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 地下水是極為重要的水資源之一相較於地表水而言地下水具有成本低廉水溫與

水量穩定水質良好及取用方便等多項優點目前台灣西南部地區仍大量抽取地下水供應

灌溉養殖民生及工業用水若地下水遭受污染勢必嚴重影響該地區之水資源供需平

衡甚至對人體健康造成危害故地下水資源保育業已成為極重要之議題 研究目標地下水污染潛勢評估模式 DRASTIC 為美國環保署(US Environmental

Protection Agency)於 1985 年主導並與美國地下水協會共同合作所發展而成利用該模式評估區域之污染潛勢計算出之高污染潛勢區則代表該地區客觀上較易受到污染

DRASTIC 含水層脆弱度模式自發展以來經常被使用於評估地下水污染潛勢但此模式在應用上常因相關參數資料稀少易產生高度不確定性進而影響模式之評估結果因此本

研究應用指標為基礎之地理統計發展以機率為基礎之 DRASTIC 含水層脆弱度評估模式除估算地下水污染潛勢值外並評估其污染潛勢預測表現 研究方法DRASTIC 含水層脆弱度模式考慮七項水文地質參數以評估該地區污染

潛勢之程度分別為地下水位深度(D)淨補注量(R)含水層介質(A)土壤介質(S)地形(T)未飽和層影響(I)含水層水力傳導特性(C)七項參數本研究將此法實際應用於濁水溪沖積扇DRASTIC模式中之各參數分別使用三種選取方法(最大機率選取期望值選取傳統選取法)進行污染潛勢評估

結論研究結果顯示高污染潛勢區皆位於沖積扇之扇頂區土地利用型態以農業耕

種為主而中度污染潛勢則大多分佈於扇央地區無污染及低度風險污染大多分佈於沖積

扇西部沿海地區以及南部地區此外將前述三種方法之評估結果與近年來該地區地下水

硝酸鹽氮實際污染情形進行相關性分析Pearson 相關係數分別為 0310131 及 0071Spearman 相關係數則分別為 0460552 及 021再比較三種方法之污染潛勢預測能力預測高硝酸鹽氮濃度污染(超過 05mgL為門檻)其預測能力分別為 7575及 38由上述結果顯示本研究發展以機率為基礎含水層脆弱度評估模式較傳統評估結果更為優

異本研究成果可提供政府劃定地下水污染潛勢範圍以及制訂污染防治與土地使用管理策

略之參考建議未來可增加更多因子估算淨補注量時若能考慮更多可能影響參數如土

地利用型態雨量植被及土壤入滲係數等將使淨補注量估算更符合實際情況以提高

模式之準確性 Principal Investigator陳世楷助理教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

水資源工程與水利防災組

陳世楷

助理教授

E-2

參數因子 水文地質參數

地下水位深度 D(Depth to Water Table) 淨補注量 R(Net Recharge) 含水層介質 A(Aquifer Media) 土壤介質 S(Soil Media) 地形 T(Topography(slope))

未飽和層影響 I(Impact of the Vadose Zone) 水力傳導係數 C(Hydraulic Conductivity of the Aquifer)

DRASTIC參數 DRC之分數等級

D R C

百分比 門檻 分數等級(rating)

0-20 1 10 2

20-40 2 8 4

40-60 3 6 6

60-80 4 4 8

80-100 4+ 2 10

DRASTIC參數 SIA之分數等級

範 圍(range) 分數等級(rating)

礫石層 10

極粗粗中砂層 7

細及細砂層 4

粉砂泥及黏土層 1

(a)

(b)

(c)

DRASTIC 高污染潛勢與硝酸鹽氮超過05mgL 之比較(a) 各參數最大發生機率選取(b) 各參數期望值選取法(c)傳統選取法

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

A-3

FRP橋梁之設計開發研究 台灣為海島型國家鋼筋腐蝕問題嚴重尤其在臨海域附近之結構物頗為常見為達

到防治鋼筋鏽蝕問題降低後續維護所需之人力與物力為國內外先進國家現階段研究之

課題纖維強化高分子複合材料(Fiber Reinforced Plastic FRP)便為一很好的選擇由於 FRP 材料的抗電化學性抗腐蝕及質輕強度高等優點採用 FRP 棒取代傳統鋼筋可防止鋼筋混凝土結構物腐蝕另此外利用 FRP 輕量化的特性以 FRP構件替換橋梁上部結構可大幅減少靜載重而提升承載力且 FRP安裝簡易縮短建造工期大幅降低社會成本

研究目標利用 FRP 優越之耐蝕性可提高結構之耐久性延長使用壽命減少維護管

理所需的維修費用尤其在鹽害嚴重及沿海地區等嚴苛腐蝕環境下更為顯著目標希望

在土木工程上可因地制宜使用新材料 FRP棒取代傳統鋼筋及 FRP 橋面版甚至到建築結構物等使 FRP複合材料發揮其諸多優點為土木建材提供更好之選擇

應用實例

(1) 本研究團隊(土木系李有豐 老師研究室與建築系蔡仁惠 老師研究室)將 FRP 版構件的研究成果應用在國內首座 FRP複合材料人行棧道棧道位在陽明山國家公園二子坪遊憩區以 FRP梁版等構件完成長約 10公尺寬 12公尺FRP複合材料具有可設計性質量輕高強度耐腐蝕低熱傳導性與抗電氣性等優點相較傳統材料除造型多變施工方便快速外碳排放量與後續維護成本均可降低由國立臺北科技大學

土木系與建築系師生自力建造完成現場僅兩個工作天FRP 材料可抵抗陽明山國家公園高硫磺的環境初估可耐用 50年省下後續維修費用

(2) 本研究團在台南台江國家公園六孔管理站完成國內第一座 FRP複合材料人行棧橋人行棧橋之橋長約 8公尺寬 15公尺在現地施工時間約 5個工作天即完成組裝作業然後再以吊裝方式將 FRP橋安置完成台江國家公園六孔管理站處在臨海高氯離子環境而 FRP材料皆能適用這些特殊環境顯示 FRP複合材料在土木建築使用上實可發揮其材料優點並克服傳統建材之限制 結論 (1) 實驗過程中 FRP 的撓曲行為較大設計上需以撓曲控制進行設計並進

行強度檢核以達到舒適安全性的要求(2) 在 FRP版之有限元素數值模擬分析結果與實驗結果之誤差在 11 以內(3) 台江棧橋以有限元素計算結果顯示在設計載重條件下此橋梁最大變位僅約 35mm (4) 綜合本研究團隊實驗與分析之研究成果可供後續相關研究以及在實務設計與施工上參考

Principal Investigator李有豐 教授

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

李有豐

教授

A-4

W4times2-PC W4times2-PA W4times2-P2T

FRP梁-版結構系統試驗結果

梁的垂直位移( yu )等高線單位為 mm

內側梁的底部中央與頂部中央的垂直位

移( yu ))曲線單位為 mm

(a) 棧橋主體 (b) 週邊

人行棧橋主體及週邊示意圖

應用實例二 - 台江國家公園六孔管理站 FRP複合材料人行棧橋

A-5

鋼筋混凝土建築物耐震能力評估系統之補強

模組與視覺化展示功能開發 自 921集集大地震後結構耐震能力評估與結構補強一直是土木工程師的重要研究課

題近幾年國內學者積極參與相關研究已開發出可靠的耐震能力評估輔助分析軟體使

業界有可依循的方法與工具執行耐震能力詳細評估在耐震補強方面目前國內校舍常

用的補強工法如擴柱補強翼牆補強及增設鋼筋混凝土牆等主要以強度補強為主對

於校舍以外之其他既有建築物亦可依照結構系統特性採用韌性剪力補強的方式提昇

其耐震能力以達到耐震需求 研究目標本文彙整國內外常用的各種耐震補強工法建立結構非線性分析方法以

求取塑性鉸之特性作為側推分析或非線性動力歷時分析之依據並以物件導向程式語言

C將各種耐震補強工法之分析方法建構在鋼筋混凝土建築物耐震能力評估系統(SERCB)上

研究方法本研究將於 SERCB中建構的補強分析模組有鋼筋混凝土柱強度補強

鋼筋混凝土柱圍束補強柱鋼板包覆圍束補強柱增設翼牆補強及鋼斜撐構架補強工法的

補強分析模組其中在柱構件的部份又可分為矩型及圓形斷面的分析模組翼牆的部份則

也可分單側翼牆雙側翼牆並進一步將分析模組之分析結果與相關實驗結果進行比對

以確保本文所提之方法能有效掌握補強後構件的非線性行為 結論(1)本研究提出建立低矮型 RC牆之非線性行為分析方法並以等值斜撐簡化模

擬有助於實務上的結構分析(2)本研究建立補強後構件非線性行為的分析方法並建構SERCBWin2013程式以作為工程師補強分析的工具提升國內補強分析之效率及精確性(3)本研究開發視覺化展視功能視窗透用滑鼠於此視窗點選欲檢視之構件即可動態呈現所點選構件之分析資訊(4)目前針對各補強工法所完成之分析斷面型式共計 10餘種且提供使用者於補強分析時有更簡便的輸入視窗介面(5)在組成律部份本研究提供Kawashima 及 Mander 兩種混凝土組成律在鋼筋部份提供完全彈塑性之組成律但在同一斷面如有不同強度之鋼筋則可定義不同組成律參數(6)在翼牆分析時為考量工程實務的不同施工情況本論文特別針對三種常見的翼牆施工情形進行分析功能開發讓分

析結果更符合實際情況

Principal Investigator宋裕祺 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

宋裕祺

教授

A-6

外附式鋼斜撐框架之分析流程

外附式鋼框架補強試體之分析與比對

視覺化分析視窗

切片法

A

B

C

D E

Force

Deformation

鋼斜撐軸力塑性鉸

合成斷面M3塑性鉸

塑性鉸

A-7

地震防災管理系統建置之研究

台灣位處歐亞大陸版塊和菲律賓海版塊的交界屬環太平洋地震帶每年都會因版塊

間的相互擠壓而造成地震屬地震頻繁地帶為數眾多的既有交通設施及建築物將不可避

免的會遭受到強烈地震侵襲的威脅綜觀近數十年來的國內外地震災害構造物受害之實

例甚多在這些地震災害經驗中均顯示地震災害對社會所造成的衝擊與經濟損失是相

當嚴重而深遠

研究目標建構一套地震災損評估系統於地震發生前提供地震災害災損之境況模擬

據此擬定相關地震災害防救事項有效執行災害預防災害搶救事故處理災情勘察以

及善後處置復建等相關事宜並於地震發生時推估建築物倒塌及人員死傷等災害資訊

可於初期迅速採取緊急應變作為減少地震災害損失

研究方法以台灣 1990~2003年間地震規模超過 50之地震測站記錄為基礎針對台灣各強地動測站進行地表加速度衰減率之迴歸分析並將台灣國土網格化由各網格之鄰

近測站推估網格之 PGA 值以各網格內之公私有建築物及人口資料為基礎參考並修正TELES 之災損評估模式計算出特定地震作用下各網格之建築物倒塌數及人口傷亡數等資訊本研究使用物件導向技術進行系統開發整個系統以推估專案為中心包括推估

專案資料模型計算核心可擴充模組介面及視圖顯示等元件控管整個系統運作系

統實作將以Windows為作業平台使用NET Framework做為基礎應用程式的架構資料庫將使用 MySQL 為基礎GIS 地圖元件使用 MapWinGIS 元件分析成果將以視覺化輔以文字呈現

結論(1)本研究將全台灣進行國土網格化藉由推估所得各網格內之 PGA配合中

央氣象局對各震度所採用的對應色層並與中央氣象局所公布者進行比對以方便驗證地

震衰減律迴歸公式推估所得震度之準確性(2) 本文蒐集近 10萬 5千筆之地震資料針對全台 600餘個強地動觀測站進行加速度衰減律之參數迴歸場址效應已包含於各測站之迴歸分析成果中(3)本研究建立之地震防災管理系統使用物件導向技術進行開發並由豐富的資料庫將分析成果以視覺化輔以文字呈現不僅降低災損推估之繁雜步驟此成果亦可

供政府做為災前演練及災後初期迅速採取緊急應變作為之用(4) 本研究結合目前國內外之災損評估模式並藉由簡易明瞭之操作介面與容易擴充的架構使後續擴充較具彈性及

便利性(5)本研究開發之系統於分析完成後可藉由網頁公布及手機簡訊等方式通知防救災相關單位人員使其能於震後進行救災相關作業

Principal Investigator宋裕祺 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

宋裕祺

教授

A-8

中央氣象局公布之等震圖(左)與系統推估之等震圖比對包含全台灣之等震圖(中)及新北

市轄區內之等震圖(右)

新北市各區建築物橋梁損壞狀況分布圖

某座橋梁推估後對鄰近 5km10km半徑範圍內之脆弱度推估結果

A-9

樁基礎位於乾砂與飽和砂動力行為分析 與探討

臺灣處於環太平洋地震帶上橋梁安全時常遭受地震威脅以致橋梁因地震受損情況

發生加上部份跨河橋梁興建於地下水位較高之土壤當受延時長振幅大之地震時使

土壤排列更加緊密土壤中的水來不及排出造成孔隙水壓力上升有效應力逐漸遞減

且當有效應力降為零總應力等於孔隙水壓力時土壤即會呈現液體狀態致使容易形成

潰堤之現象或樁基礎之承載支撐力降低導致樁基礎所承受的側向力劇增或上部結構物產

生慣性力過大因此一旦橋梁位於發生液化之土壤對橋梁安全性之影響甚大造成橋

梁使用者生命財產安全受威脅之機率增加故考慮橋梁處於飽和土壤時安全性評估更顯

重要 研究目標橋梁位於發生液化之土壤對橋梁安全性之影響甚大造成橋梁使用者生

命財產安全受威脅之機率增加故考慮橋梁處於飽和土壤時安全性評估更顯重要本研

究擬針對橋梁樁基礎位於乾砂與飽和砂土中且承受地震力之作用探討橋梁位於兩種土

壤之受震反應 研究方法國家地震工程研究中心為探討樁基礎位於乾砂土壤及飽和砂土壤受地震力

作用之行為進行一系列相關之縮尺橋梁單樁試體砂箱實驗本研究藉此以 OpenSEES三維有限元素分析軟體將其橋墩基礎及土壤一併建立於分析模型中模擬樁基礎位於乾

砂與飽和砂土壤承受不同地震作用之反應且土壤楊氏係數以相對密度一層與兩層剪力

波速各別求取分析最後將實驗與分析結果進行比對 結論(1)工程師於設計時須注意飽和砂於位移加速度及樁身彎矩之反應皆較

乾砂大且以樁身彎矩最大值來看乾砂最大值會集中於樁身上方之位置而飽和砂則

會產生於中間之位置(2)樁基礎位於乾砂土壤並以三種土壤楊氏係數求解之方法進行分析以相對密度及一層剪力波速求解土壤楊氏係數之比對成果較佳而於飽和砂土壤模

擬分析時則以兩層剪力波速求解土壤楊氏係數之比對結果較佳(3)飽和砂分析之參數輸入互相具有關連性必須考慮多方面之參數如土壤之楊氏係數及滲透係數的改變

一般分析時難以考量隨時間變化而改變土壤性質因此產生具變異性之誤差模擬時應

盡可能考量實際狀態並涵蓋於模型中方可減少誤差之產生

Principal Investigator宋裕祺 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

宋裕祺

教授

A-10

雙軸向多層剪力試驗盒(NCREE) 大型霣砂器於剪力盒(NCREE)

考量土壤-結構互制之分析流程

質量塊相對位移比較 超額孔隙水壓力比較

樁身彎矩之準確百分比

A-11

壓電陶瓷智能感測器於混凝土結構 健康診斷之應用

利用壓電材料(piezoelectric material)為元件製成之智能感測器(sensor)具有許多實用上

之價值此智能感測器可用於監測混凝土早期強度發展結構內部應力量測結構受震或

受衝擊後之裂縫及損傷診斷等功能為一多功能之感測器壓電材料已廣泛被利用於光學

生醫光碟微機電D-RAM 等系統上諸多壓電材料製成之商用成品已經廣泛被運用於工程與日常生活中但壓電陶瓷材料於土木工程之應用則仍相當少於大型實際混凝土

結構上之應用則更待開發

研究目標壓電陶瓷材料主要特性為具有正反應及逆反應之機械能與電能轉移現象

利用壓電材料為元件製成之智能感測器具有許多實用上之價值此智能感測器可運用於監

測混凝土早期強度發展監測結構內部應力量測結構受衝擊檢測及結構震後損壞健康診

斷等功能本研究為利用壓電材料為元件製成之智能感測器預埋或後埋於鋼筋混凝土結構

中利用壓電材料可為致動器(actuator)及接受器(receiver)之特性發展壓電智能感測器於混凝土結構之許多監測與檢測實用技術

研究方法(1) 混凝土早期強度監測技術應用上為利用應力波傳遞基本理論於混凝

土圓柱試體中預埋兩個壓電智能感測器一為致動器及一為接受器藉由兩者間的應力波

傳遞探討壓電訊號與混凝土強度發展之關係(2)混凝土結構健康檢測應用為以多個壓電智能感測器埋於 RC 試體中利用試驗使結構逐漸產生損壞直到完全破壞於每一試驗利用埋設之感測器進行結構裂縫及損壞狀態檢測方式為利用一個感測器為致動器來產生

應力波其他感測器則當作接受器來接受應力波藉由所接受之應力波轉換的電壓變化來

判斷損壞狀態原理為當結構發生裂縫或破壞時其傳遞之能量將逐漸降低且能量降低

程度與損壞嚴重性具關聯性利用小波轉換於較窄頻寬與短歷時分析之優點進行接受器所

接受之應力訊號分析藉由訊號分析結果建立一損傷指標矩陣判斷結構之健康狀態

結論壓電陶瓷感測器運用於試驗室試驗與宜蘭牛鬥橋真實混凝土橋墩結構之損壞診

斷皆具有相當良好效果由數值分析結果來看不管是低頻或是高頻效果皆相當良好當

結構試體達到嚴重破壞時可從高低頻看出損壞指標有非常明顯的上升故壓電感測器

具有簡單便宜及具良好之結構損壞的診斷效果另由混凝土早期強度監測技術發展可

利用混凝土強度發展與壓電訊號關係公式取代部份傳統抗壓試驗

Principal Investigator廖文義 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

廖文義

教授

A-12

A-13

大屯國小忠棟校舍之耐震能力評估 有鑑於中小學校舍在 1999年集集(921)地震中受損嚴重教育部近年來積極推動台灣

地區中小學校舍之耐震補強為確保學童及教職員在地震中之生命安全台北市大屯國小

亦針對其忠棟校舍進行結構耐震能力評估有鑑於國內現有之建築物耐震能力評估法僅適

用於鋼筋混凝土構造而忠棟校舍為石造建築其韌性及抗拉強度較一般鋼筋混凝土建築

物為低因此無法以傳統模式評估該建築物之耐震能力 研究目標由於現有的耐震能力評估法中多未針對石造建築物提出確切之耐震評估方

式本研究中除參考美國聯邦緊急事務管理局所建議之建築物耐震能力分析法之外亦根

據現行建築物耐震設計規範之規定對忠棟校舍進行有限元素分析藉以評估該建築物在地

震中之安全性並作為補強規劃之參考

研究方法由於本建築物不具備完整的構架系統屋頂亦無剛性橫隔板因此無法

以傳統之構架模型分析本研究中除依建築物之實際配置狀況以有限元素模型進行模擬

之外並根據現行規範所提供之工址及震區參數以動力反應譜分析法評估建築物在設

計及最大考量地震中可能受到的地震力及構材之應力分布以評估忠棟校舍在地震力作

用下可能出現之破壞模式及對應之耐震能力 結論分析結果顯示忠棟校舍除在建築物短向地震力作用下石牆可能出現局部的面外

剪力破壞之外其抗剪能力大致良好惟牆體之面外抗彎能力嚴重不足加上缺乏韌性

在大地震中恐有崩塌之虞因此本棟校舍應儘速進行耐震補強以確保師生之生命安全 Principal Investigator黃昭勳 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

黃昭勳

副教授

A-14

大屯國小忠棟校舍

忠棟校舍在短向地震力作用下之（豎縫）面外剪應力分布

忠棟校舍在短向地震力作用下之豎縫面外撓曲應力分布

τmax = 034 MPa

σmax = 251 MPa

A-15

救災輕便橋新橋型之研究 台灣位居颱風與地震頻繁發生的地區橋梁常在地震或颱洪中損毀導致交通中斷

阻礙搶救與復原工作之進行如果能在短時間內進行輕便橋梁架設並可重複使用供

人車通行疏散災民及運送糧食物資必能降低天災對於社會經濟造成的傷害因此

開發強度高重量輕組裝快速之輕便橋梁技術對於我國的救災技術是非常重要的本

研究著重於發展新的橋型設計即使在偏遠災區由於道路狹小導致大型工程施工機具無

法進入時依然能在短時間內利用人力或半人力方式進行輕便橋梁架設並可收納且重

複使用 研究目標擬開發新的救災輕便橋型設計使其在不落墩的情況下能快速渡河完成架

設並將設計的救災輕便橋進行實際組裝確認新開發的救災輕便橋能在不落墩與有限

時間等限制下以人力方式完成 研究方法為達成此目標首先藉由回顧過去可動式橋梁的設計概念提出一個結合

傳統橋梁結構元件與機械機構的設計方案選擇簡易連桿組(linkages)所組成的機構作為新型橋梁的一部分來快速地擴展或收納橋塔與橋體再者利用橋塔橋體與繩索的結合以

剛體旋轉的方式來完成橋體架設接下來根據所完成的救災輕便橋設計成果建造一相同

尺寸之實體輕便橋實際測試是否能在有限時間內以人力方式完成橋梁的組裝與架設並

進行靜態與動態載重試驗檢核是否滿足設計標準並檢討分析模型的合理性 結論(1)簡易連桿組所組成的縮圖器機構可以快速地擴展與收納橋體與橋塔這樣

的設計可以減少現場組裝吊裝與架設橋體的時間及災區工址腹地空間之限制(2)所開發的救災輕便橋在自重與移動活載重作用下垂直向最大變位小於 AASHTO 人行陸橋設計準則之變位限制另外橋梁垂直向與橫向基本振動頻率皆大於 AASHTO 人行陸橋設計準則之要求避免共振與橫向不穩定的行為發生(3)研究成果可以提供國內設計顧問公司新的救災輕便橋設計思維與方法

Principal Investigator尹世洵 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

尹世洵

副教授

A-16

利用橋塔橋體與繩索的結合以單跨剛體旋轉的方式來完成輕便橋架設

輕便橋之分析模型

B-1

雙圓潛盾施工引致地表沉陷評估模擬

桃園國際機場聯外捷運系統設計考量潛盾隧道從三重端穿越淡水河床進入臺北市區因考慮地形及路權之限制路線線性等等因素及比較單圓雙孔傳統潛盾設計於淡水河下

必須施作三處安全逃生之連絡通道其連絡通道工程之施工風險高及造價昂貴採用雙圓

型潛盾隧道免作地中聯絡通道且對於隧道斷面積及周邊建物影響範圍較小及施工工期較

短等優點故臺灣首次引進雙圓型潛盾隧道 研究方法先進雙圓型潛盾工程及傳統單圓潛盾施工所引致地層變形影響其兩種潛盾地層變形影響因素甚多且極為相似為本研究重要之課題 利用 Plaxis 3D Tunnel套裝軟體探討軟體分析土壤釋放應力方法與經驗公式推估地表沉陷及潛盾隧道地表沉陷監測數值之間關係模擬實際案例為雙圓型潛盾開挖引致地

表沉陷變形情況期能藉由分析結果驗證 Plaxis 3D Tunnel應用於雙圓型潛盾隧道施工所引致地表沉陷分析之適用性並將其經驗傳承與分享 結論(1) DOT雙圓潛盾隧道施工引致之地表沉陷評估使用經驗方法以常態分佈曲線方程式來模擬沉陷槽其中因施工造成之〝土壤漏失率〞為主要變數之一相同地Plaxis 3D Tunnel分析 DOT潛盾隧道施工引致之地表沉陷分析應屬適用於模擬分析過程中設定〝土壤釋放應力〞為影響沉陷分析結果重要關鍵因素(2)本研究採用 Plaxis 3D Tunnel數值分析軟體評估 DOT 潛盾隧道施工引致之地表沉陷量研究隧道開挖橫斷面之地表沉陷槽以兩種經驗公式疊加法及等面積法分析顯示DOT 隧道沉陷槽之地表沉陷量寬度影響範圍較寬疊加法及等面積法所得之沉陷槽非常相近評估沉陷槽與沉陷觀測槽之趨勢

大致相同則評估之最大沉陷量與沉陷觀測點最大沉陷量有少許差異(3) 使用 Schmidt及WEI Gang經驗公式來模擬地表沉陷之縱向變形曲線分析與數值分析之成果及現場資料做比對結果顯示Schmidt 經驗公式所求得變位量占最大變位量之比值較為偏高表示 Schmidt經驗公式分析較為保守則WEI Gang經驗公式所求得變位量占最大變位量之比值較為偏低表示與現場監測資料及數值分析結果有顯著差異以兩種經驗公式來評估

其地表沉陷之縱向變形曲線其隧道中心之縱向地表沉陷量於隧道開挖面約 2倍直徑距離後沉陷量趨於收斂驗證其隧道開挖產生地表縱向變形理論 (4)有關地表沉陷之縱向變形曲線分析之 Schmidt及WEI Gang經驗公式期許後續學者能將 Schmidt及WEI Gang經驗公式深入研究與工程案例比較印證更準確預期其縱向變位量占最大變位量之比值

及地表沉陷之縱向變形曲線提高分析結果正確性並對數值分析成果將更具其信心 Principal Investigator陳水龍 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

陳水龍

教授

B-2

土層輸入參數與斷面繪製

隧道橫斷面沉陷槽 綜合比較

分析視窗與操作步驟

B-3

軟弱黏土層潛變引致之連續壁變形

摘要本研究係基於台北市軟弱黏土層深開挖完成且高品質觀測之施工案例考慮開挖工程常因時間延遲而引起較大之潛變量故採用依時性之土壤模型來模擬而分析結果與現

場連續壁變形背土側沉陷及支撐軸力之觀測值頗為吻合故選用作為進一步後續研究之

基準模型本研究總共以有限元素法進行了 48組不同模型來分析並將前述 48組之分析結果統計歸納後建議了考慮依時性之擋土壁最大變形與擋土系統勁度正規化公式擋土

壁最大潛變增量與擋土系統勁度之正規化公式以及擋土壁最大潛變速率與擋土系統勁度

之正規化公式本研究建議之簡化計算方法經與學者蒐集世界各地之 1百多筆觀測資料比對顯示於良好施工品質之深開挖工程可以得到不錯的預測結果根據上述建議之公式

可以簡單利用開挖深度及支撐系統勁度等基本條件評估軟弱黏土層開挖時可能引致之最

大壁體變形量及潛變量本文研究結果可以提供作為對日後類似工程規劃分析及設計時

之參考 結論 1 研究案例採用依時性分析擋土壁之最大側向變形分析值分別達觀測值之 103(西側連續壁)及 118(東側連續壁)分析結果與現場觀測之連續壁變形曲線亦極為吻合同時分析值最大地表沉陷量分別約為監測值之 96(西側地表)及 89(東側地表)兩者沉陷槽形狀相似支撐軸力與觀測值比較約在誤差plusmn30範圍之內顯示於軟弱黏土層進行深開挖適當考慮土壤之依時性效應可以得到接近觀測值之結果

2 連續壁總潛變率與擋土支撐勁度呈近似雙線性關係當 Sle1350時總潛變率與擋土支撐勁度 S 成自然對數線性反比關係當 Sgt1350 時總潛變率接近於定值 28當中連續壁之總潛變率最大約達 47最小值亦有 28故建議於軟弱黏土層進行深開挖工程宜適當考慮由土壤潛變引致之擋土壁潛變以避免低估了開挖變形量

3 後續參數之研究一系列依時性分析之連續壁最大側向變位量接近極大多數觀測值之最大值故將所有 FEM計算結果回歸後之簡化正規化公式應可以視為擋土壁採用連續壁時之近似最大包絡線該公式具備簡化計算之優點不須要經過複雜之 FEM模擬分析即可以評估擋土壁的可能最大變位量

4 最大潛變速率隨著開挖深度增加而變大同時最大潛變速率發生於最大開挖深度潛變速率與連續壁厚度成非線性反比正規化之最大潛變速率範圍約於 001 mmday~073mmday此結果與台北盆地案例之潛變速率觀測資料頗為接近

5 土壤潛變引致連續壁之總潛變率上限值最大約達 47潛變速率上限值最大約達073mmday 及潛變量之正規化(最大開挖深度與擋土支撐系統勁度之比)上限值約達2本研究建議之簡化之正規化公式透過利用開挖深度及支撐系統勁度等基本參數可以評估軟弱黏土層開挖時可能引致之最大壁體變形量及潛變量本研究結果可以提

供作為日後類似工程之參考

Principal Investigator陳水龍 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

陳水龍

教授

B-4

FEM計算結果與Clough and OrsquoRourke (1990)及觀測資料之比較

潛變率總潛變率與FEM計算之比較

0010203040

50607080

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δhmH

eData calculated from FEM Time-dependent resultsClough and OrsquoRourke (1990) line Observed data from Long (2001)-Diaphragm WallObserved data from Long (2001)-Sheet PileObserved data from Kung et al (2007)Observed data from Taipei case histories

Thick of diaphragm wall from 05m to 20mFactor of SafeAgainst BasalHeave

14

20

11 10 09

(a)

00

10

20

30

40

50

60

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δhmH

e

Data calculated from FEM Time-dependent resultsClough and OrsquoRourke (1990) line Observed data from Long (2001)-Diaphragm WallObserved data from Kung et al (2007)Observed data from Taipei case histories

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

Factor of SafeAgainst BasalHeave

14

20

11 10 09

30

(b)

δ Chmδ hm = -00025t + 025

δChmδhm = -00004t + 005

0

10

20

30

40

0 20 40 60 80

Elapesd Time (Days)

δC

hmδ

hm

HHe=019HHe=044HHe=065HHe=078HHe=100

(a)

Σδ Chmδ hm = -01Ln(S ) + 10

Σδ Chmδ hm = 028

0

10

20

30

40

50

60

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

ΣδC

hmδ

hm

Data calculated from FEM resultsObserved data from Ou et al (1998)Data from Lin et al (2002)

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

(b)

000

005

010

015

020

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δC

hmt

(cm

day

)

Proposed method for estimated by Eq 8Observed data from Ou et al (1998)HHe=019HHe=044HHe=065HHe=078HHe=100

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

00

02

04

06

08

10

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δC

hmH

e

Proposed method for estimated by Eq 9 Data calculated from FEM resultsObserved data from Ou et al (1998)Observed data from Finno et al (2002)Unpublished data

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

建議最大潛變速率計算方法與

FEM計算之正規化比較

建議正規化ΔδChmHe與S之計算

方法與觀測資料比較

B-5

既有連續壁改建之深開挖施工模式

在都市中建物多緊鄰地界線周圍幾乎緊貼鄰房及道路有地下連續壁的建物改建時

為避免拆除深基礎過程造成地盤下陷進而損壞鄰近道路及建物因此施工前必須謹慎

規劃在不損鄰的狀態下舊有地下連續壁深基礎的拆除其困難度比素地新建工程高出

許多所以舊有基礎的深開挖施工是一重要課題 研究目標

(1)建立舊有基礎深開挖的施工模式 (2)建立各種施工模式的施工規劃工項順序及施工流程的步驟

研究方法本文彙整歸納出四種深基礎開挖重建模式分別為 (1)新連續壁於舊連續壁外側 (2)新連續壁於舊連續壁內側 (3)新連續壁與舊連續壁交叉 (4)沿用舊連續壁並繼續向下設置新連續壁

本文針對上述四種模式的各種施工方法就土層地下水位新舊建物的

套圖地盤改良臨時擋土設施抽排水鄰房保護措施及監測點的位置加以

討論並進一步與實際的安全觀測資料相互比較施工流程以連續圖解方式表

達以供規劃設計與施工單位的選用參考或改進 結論

(1)新連續壁於舊連續壁外側只需施作一般淺導溝至原土層待新連續壁完成後再以明挖方式拆除舊連續壁若地質較軟弱可於導牆下方進行地盤改良以防止

新連續壁施作時坍孔 (2)新連續壁於舊連續壁內側可因業主設計分為利用舊連續壁作為外導牆將新設外導牆與舊連續壁以混凝土灌漿為一體及利用舊結構物樑柱設置永久撐牆三種

(3)新連續壁與舊連續壁交叉先於周圍進行地盤改良再利用全迴旋搖管機配合衝擊樁及錘式抓斗破除舊連續壁再以原土回填後才能將套管拔出或是於周圍進行

地盤改良後以明挖方式拆除舊有連續壁 (4)沿用舊連續壁並繼續向下設置新連續壁此模式可先於基地內及舊連續壁下方及內側進行地盤改良新連續壁緊貼舊連續壁施作上方則維持空打段以增加地下

室使用面積 收集數個工地之資料加以分析比對並以(2)新連續壁於舊外連續壁內側模式之

一代表性工地介紹

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-6

(1) (2) (3) (4)

四類深基礎拆除重建模式

新連續壁於舊連續壁內側之將新設外導牆與舊連續壁以混凝土灌漿為一體

B-7

高壓噴射灌漿品質管制與蒙地卡羅機率設計 二重管高壓噴射灌漿作業在壓力水層或者在地下室內進行鑽孔與灌漿作業時因為地

下水位高於鑽孔與灌漿作業場地高程為了避免在進行鑽孔與裝設灌漿管作業階段可能

造成湧水湧砂路面掏空或建築物傾斜的意外事件所以在地下室內進行灌漿作業時

利用筏基水箱來量測每公尺改良樁的排泥漿量除了能用來預警湧水與湧砂的潛在問題

再搭配上所量測到的排泥漿比重還可評估改良樁的平均樁直徑這就是在施工中的品質

管制其次施工中的改良樁若其四周緊鄰的改良樁愈多所量測到的排泥漿比重也會

愈大可見灌漿的順序也能影響改良樁的單位重與強度因此當灌漿的順序造成四周緊

鄰改良樁的數量愈多時則該灌漿的順序能提供最佳的改良樁的單位重與強度 研究目標為了在二重管高壓噴射灌漿的期間立即掌控設計樁徑是否達成同時防

止不正常的排泥導致附近地面的隆起與下陷有效掌握灌漿品質故以檢測的排泥漿比重

與排泥漿量去推估改良樁平均樁直徑是否達到工程設計的標準進而作為在施工時掌控

改良樁品質的一種管制手法 研究方法本次灌漿場地有準備一個已知長寬的筏基坑當作廢泥漿暫置區當排泥漿

排入暫置區內泥漿的液面逐漸升高等鑽桿提升完 1 m再量測液面上升後的高程將高程差乘以筏基底面積即為噴射灌注 1 m高程時的排泥漿量至於排泥漿單位重測量時機是在排泥漿量量測期間進行原則上量兩次盛取時將容器置於排泥軟管出口處盛取將

盛滿排泥漿的容器秤重扣除容器重後再除以容器之容積即為排泥漿之單位重之後將

所記錄的排泥漿量與灌漿量之比值還有排泥漿的單位重畫成機率分布曲線可發現兩者

皆為常態分布( Normal Distribution)其平均值加減 3倍的標準差可用來作為灌漿品質管理的上下限值而再以此兩者的 Distribution用蒙地卡羅原理來模擬便可得到改良樁直徑之機率分布曲線當周圍改良樁陸續完成在未灌漿的改良樁體四周噴射流能切削的土壤

體積逐漸減少依周圍完成支數不同有 6種可能狀況由排泥漿的單位重量測可發現周圍完成改良樁的支數愈多則後續改良樁的排泥漿單位重也愈大改良樁的品質也愈佳因

此可以設計出不同的施工順序若搭接改良樁的數量愈多則此工序所導致的高品質改良樁

的數量也愈多 結論 (1)當地下室發生湧水時其排泥漿量與灌漿量比值皆落在正常灌漿作業的管理

值之外這說明利用排泥漿量與灌漿量比值的管制圖可以有效預警湧水或湧砂的可能性

(2) 為了得到高品質的改良樁在編排灌漿順序時儘量使欲灌漿樁位的周圍有最多已完成的改良樁(3)未來可再蒐集更多 JSG灌漿相關案例將不同地區樁徑土層性質灌漿參數排泥漿比重及廢泥漿量單位量等數據製作資料庫及規範以提供後續灌漿時品

質管制的依循準則 Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-8

圖 1 排泥漿量量測 圖 2 排泥漿單位重量測

圖 3 排泥漿量體積比管制圖 圖 4 排泥漿單位重管制圖

圖 5 蒙地卡羅模擬模型

圖 6 搭接面積的六種邊界

圖 7 五種不同的設計灌漿順序

B-9

路堤下橋墩深基礎開挖工法比較與數值分析 為改善國道 1號五股至楊梅路段的交通壅塞國道新建工程局辦理「國道 1號五股至

楊梅段拓寬工程計畫」之新建工程其中泰山林口路段因為上邊坡側為地質敏感區域不

適開挖所以在下邊坡處進行橋墩基礎開挖基礎開挖工法共有三種分別為型鋼橫板條

擋土工法土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法 研究目標針對土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法彙整傾度管監測數據

觀察不同開挖階段之傾度管側向變位及側向變位速率研判邊坡潛在滑動面的位置進而

比較兩種工法於紅土卵礫石層中開挖之適用性以決定較佳開挖擋土工法其次以 3D有限元素軟體模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖過程以數值分析結果與傾度管監測數

據比對驗證進而研究傾度管監測警戒值與行動值之適用性 研究方法以非線性有限元素軟體(PLAXIS 3D)模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖

過程土壤應力-應變行為模擬採用莫爾庫倫組合律(Mohr-Coulomb constitutive model) 參數的選擇參考鑽探報告及室內土壤試驗土釘桿件採用樑元素模擬(Beam element)鋼線網噴凝土採用牆元素模擬(Wall element)土釘鋼線網噴凝土與土壤間均配置界面元素(Interface element)施工步驟模擬每一階開挖工序由傾度管監測數據比對驗證數值分析結果以及分析邊坡開挖前後之安全係數差異

結論(1)土釘逐階降挖擋土工法在第 6階開挖時可發現變位曲線在 65m處有明

顯的折點折點以上之線段斜率較小下部線段斜率較大由上邊坡路面產生的裂縫可

推估折點以上為邊坡滑動區隨著開挖深度增加折點沒有下移的趨勢也就是滑動面位

置不變滑動區域與影響範圍也沒增加(2)竹削井式擋土工法當井筒壁體開挖至第 10階時傾度管變位曲線產生折點推估折點位置可能位於傾度管 45m與 65m處折點上部線段斜率較小應為未來潛在滑動區但是隨著開挖至第 14 階時折點沒有下移的趨勢也就是潛在滑動面位置不變潛在滑動區域與影響範圍也不變加以基礎上邊坡處

之高速公路路面無裂縫產生研判滑動面並未形成(3)依據傾度管的變位開挖壁面的穩定性高速公路裂縫與滑動面的產生以及工期長短顯示在林口紅土卵礫石層中進行橋墩

基礎開挖較佳的擋土工法應為竹削井式擋土工法(4)監測邊坡潛在滑動面傾度管警戒值的訂定須更加嚴謹應不能造成高速公路路面產生裂縫才能有效且安全的預警工程事

故

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-10

土釘逐階降挖擋土工法開挖面平面圖 土釘逐階降挖過程傾度管之變位

土釘逐階降挖工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

竹削井式擋土工法開挖面平面圖 竹削井式擋土開挖過程傾度管之變位

折點

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

竹削井式擋土工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

2m 深

35m 深

45m 深

65m 深

13m 深

16m 深

Step1 Step2 Step3

Step4 Step5 竹削壁體開挖

井筒壁體開挖 Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

Step15

傾度管深度(m

)

B-11

機場跑道剛性鋪面之版底灌漿維護 剛性鋪面未受良好的維護方式下容易因版塊間的接縫密封性不足使地表水滲入造

成基底層潮濕積水在交通反覆載重作用下接縫發生唧水現象在版塊下方掏空孔洞

使版塊下方的承載力不均進而造成版塊的破裂損壞情形因跑滑道使用頻繁全面翻

修不切實際而且成本較高為了改善此類狀況進行剛性鋪面版底灌漿是最快速有效提

升版塊承載力延長版塊使用年限的方法 研究目標本研究主要以剛性鋪面狀況指數(PCI)版底灌漿灌漿量及灌漿壓力透地雷達

非破壞性檢測之結果進行分析研究研究目標包括 (1) 分析版底孔洞造成的鋪面損壞種類探討損壞種類與灌漿量之關係 (2) 分析版塊不同損壞程度及維護狀況對灌漿量之影響 (3) 鋪面損壞程度以鋪面狀況指數(PCI)加以量化探討鋪面狀況指數(PCI)評分與孔

洞及灌漿量之關係 研究方法針對機場跑滑道由孔洞造成的剛性鋪面破壞及版底灌漿量之關係研究探討在

與灌漿前後之透地雷達檢測結果驗證研究方法可區分為 (1) 剛性鋪面損壞(distress)程度調查

在透地雷達非破壞性檢測前先行調查版塊損壞程度並以ASTM提出的剛性鋪面狀況指數(PCI)評分方式記錄版塊狀況

(2) 剛性鋪面版底灌漿前非破壞性檢測 在灌漿前先行規劃透地雷達施測路徑並於灌漿前及灌漿後以透地雷達掃描剛性

鋪面版塊底下孔洞與積水的範圍 (3) 剛性鋪面版底灌漿

利用透地雷達於現地版塊所偵查之孔洞進行灌漿孔位佈設選用適當之機具與

監測系統以單環塞工法進行填充灌漿填塞版塊底下之孔洞 (4) 剛性鋪面版底灌漿後非破壞性檢測

在灌漿後以相同的施測路徑檢測確認鋪面下方孔洞與積水的範圍已確實填充

否則再進行補灌作業 (5) 分析調查資料與灌漿施工紀錄結果

探討版底灌漿量與鋪面狀況指數(PCI)評分之關係篩選因孔洞造成的損壞評分方式制定用於版底灌漿的鋪面狀況指數(PCI)並由鋪面狀況指數(PCI)評分預估其灌漿量

結論(1)以版底孔洞造成的鋪面損壞與灌漿量之關係提出與版底孔洞有關的剛性鋪面狀

況指數(PCI)評分方式(2)以不同損壞程度的剛性鋪面對灌漿量之影響提出用於剛性鋪面灌漿前的適當修護方式(3)建立剛性鋪面狀況指數(PCI)與版底灌漿量之分析方法並提出預估灌漿量的方法以提升灌漿之效率及精確性

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-12

灌漿管安裝 灌漿壓力及流量監測 版塊接縫溢漿即停止

圖 1 版底灌漿施工

圖 3 剛性鋪面狀況指數(PCI)與灌漿量之關係整合

圖 2 剛性鋪面與灌漿施工狀況記錄

灌漿前

灌漿後

補灌後

B-13

鋼筋混凝土簡支梁循環加載與數值分析 目前潛盾隧道環片大多由鋼筋與混凝土製作而成而監測系統皆於環片裝設背填與

二次灌漿完成後才裝設在環片內側無從得知環片在裝設背填與二次灌漿過程中環

片中的鋼筋與混凝土的初始應力因此如果無法得知初始應力狀態則環片之鋼筋與混

凝土用量設計很難判定是否保守或不保守若能從環片製作澆鑄與現場環片裝設過程中進

行量測即可掌握環片完整的應力歷史作為回饋設計的重要資料 研究目標利用埋設 SOFO光纖的簡支梁在循環載重時的鋼筋應變與梁撓度作為已知

解分析對象來驗證下列兩種分析方法一為以結構及鋼筋混凝土力學理論發展一套

MATLAB 數值分析模式模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力二為使用 FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型模擬簡支梁承受雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力

研究方法分成三部分第一部分將SOFO光纖感測器埋設於鋼筋混凝土簡支梁試

體內在試體製作過程中記錄蒸氣養生與水中養生過程鋼筋與混凝土的應變歷史並於

實驗室內進行雙點循環載重試驗紀錄鋼筋之應變過程第二部分利用結構與鋼筋混凝

土力學原理建立一套MATLAB數值分析模式(分成三種類型(1)忽略拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie (2)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie(3)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用真實的慣性矩Iexact)藉由給定之鋼筋與混凝土的組合率模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下簡支梁試體鋼筋與混凝土的應變與應力並比對簡支梁的載重-理論彎矩彎係與數值分析結果的載重-彎矩關係驗證力學理論數值分析模式的正確性第三部分使用FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型輸入MATLAB數值分析使用之鋼筋與混凝土的組合律模擬鋼筋混凝土簡支梁承受雙點循環加載擷取光纖感測器位置之模

擬結果將其模擬結果與實驗之光纖感測器量測結果和MATLAB數值分析結果進行比對探討力學數值分析的適用性

結論(一)本研究發展之數值分析模式沒有忽略拉力側混凝土之張力而且混凝

土試體開裂後採用真實的慣性矩Iexact進行力平衡分析不論簡支梁是否開裂載重-彎矩關係的數值分析解與理論解皆吻合證實本研究發展的力學理論數值分析模式之正

確性(二)數值分析結果之鋼筋應變與實驗之光纖感測器量測結果有差別後續使用FLAC 3D模擬輸入數值分析使用的組合率預期能得到與數值分析較相符之結果

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-14

光纖簡支梁試驗加載示意圖 雙點循環載重之光纖變形量量測結果

載重-彎矩(理論與數值分析)關係圖 載重與鋼筋應變及中立軸位置關係圖

鋼筋混凝土簡支梁斷面網格圖(FLAC 3D) 鋼筋混凝土簡支梁網格示意圖(FLAC 3D)

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

0100002000030000400005000060000700008000090000

100000110000120000130000140000

0 10002000300040005000600070008000900010000

彎矩

(kg-

cm)

載重 (kg)

理論彎矩

計算彎矩-

類型1

計算彎矩-

類型2

計算彎矩-

類型3

B-15

無人飛行戴具(UAV)航空攝影測量及雷射掃描儀(LiDAR)資料之整合與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞近

年來測量與空間資訊技術之發展日新月異於國土保安環境變遷監控防救災應變資

源探測保護等各方面的應用以及上述資訊的更新和資料的即時性成為重要需求因此

發展快速且低成本資料擷取平台乃成為各國遙感探測技術與測繪製圖發展的重要課題

遙測影像及航空測量除了軍事情報之外已普遍推廣到區域測量地質調查礦產探勘

農林設施土壤保育森林開發與土木工程之探查等工作上近年來因電腦視算能力的

提昇數位影像解晰度的提高相對應之攝影測量技術亦隨之澎渤發展 研究目標地震等天然災害的評估常須整合不同領域及技術如地形分析大地測

量遙測地理資訊系統及定年學等其中構造地形分析是斷層存在性及斷層活動性一個

最初步也最基礎的資訊與工具它能提供進行其他更精細的斷層調查分析前重要的參考

依據因此高精度地形資料的取得成為重要關鍵 研究方法1)針對地形資訊大量數據視覺運算等相關模組及程式的開發其中主要

集中於三維紅藍(或紅青)全彩立體影像及三維立體光柵影像之處理及製作2)數值地形資料應用於在地質上構造如斷層褶皺等構造的特徵分析構造活動性的探討等相

關技術的開發 結論無人飛行載具機動力強時效性快經費較廉及較寬鬆天氣條件即可操作的

優點等特性可取得災害地區即時清晰全面之中低空照片並作為後續分析災害原因

與災後整治之用以無人飛行載具進行航空攝影測量由地表特徵物的辨識再反求特徵

點的空間所在位置經由大量的特徵點的計算後即可建置大量三維座標（點雲）並同

時透過數位攝影機記錄取樣點顏色測量結果可以建構數位地表高程模型來精確記錄地貌

用於記錄地形變遷地圖製作或是產生地面模型此一精確的三維座標可做為土地建築

都市規劃自然地貌河床地形測量以及山坡監測等用途之應用另一方面台灣地區位

處高溫多雨的亞熱帶植生茂密地質露頭出露不易而新技術空載雷射掃描(Light Detection And Ranging LIDAR)的多重反射資訊經由濾除不同反射訊號後能獲得高解析度之數值地表模型(Digital Surface Model DSM)再經由資料處理進一步去除地表建物及植被等可得高解析度數值地形模型(Digital Elevation Model DEM)利用此一技術無論是人口密集的都會區或是叢林茂密的深山都可以找出許多被掩蓋或是現行數值地

形模型所無法分辨的細微地形變化這些微變化能提供更多科學證據並進相關分析與運

用

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-16

國道三號附近細部數值地形模型呈現其中可見高速公路上崩積區及呈點狀凸起零星

散佈之清運中大型機具

無人飛機拍攝陳有蘭溪附近區域影像之點雲建置成果

小林村附近地區山崩事件後之三維地形側視

B-17

山崩災害數值模擬相關程式開發與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞1999年台灣九二一集集地震（ML= 73 MW= 76）造成台灣地區二千四百餘人的死亡引發近萬個山崩民生經濟損失嚴重近年來因電腦運算能力的提昇結合野外觀察的結果

運用離散元素法等數值模型方法結合地震站之強地動訊號地表地下水文特徵以及

岩體及滑動面之材料性質等來模擬山崩行為從地震山崩之誘發啟動傳播至穩定

滑動及最後堆積停止階段等等hellip重建運動塊體的滑動過程 研究目標結合野外觀察及不同方法論所得概念運用自行開發之接觸動力離散元素

法及廣義地形下之淺水波模式來探討山崩區地形地貌岩體材料性質孔隙壓力滑

動面及原地面等摩擦性質等對山崩之誘發擴展及堆積過程之影響及山崩機制之探討 研究方法1)運用接觸動力離散元素法來模擬山崩的誘發與運動過程該方法基於顆

粒間的接觸面性質及顆粒群的相互碰撞時考量顆粒碰撞前後之動量變化回復係數及作

用力2)基於連體力學架構所發展而成的廣義地形下之淺水波模式所開發之程式(中研院郭志禹博士合作)亦運用於土石流流變率模擬藉由與現場堆積的量測值相比較來率定山崩地區之流變參數

結論岩體內之作用力的模擬是考慮相接觸顆粒之接觸點位置及接觸區域面積接

解點上之正向切向接觸力及抗彎矩並考慮原接解點或新接觸點接觸點之尖鋒及殘餘

強度等以上方法允許模擬破碎岩體內之凝聚力的 Mohr - Coulomb 行為最後再以GaussndashSeidel 非線性迭代之數值方法來簡化及加速程式之運算以計算每一時間序列上顆粒群體碰撞及接觸時的作用及行為相關程式已運用於國道三號九份二山小林村等地

滑土石流等山崩之象動歷程模擬金山地區之洪氾斷層錯動造成地盤下陷而引致海水

漫淹等相關的分析

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-18

山崩崩移發生前及發生瞬間顆粒間之接觸應力變化

小林村土石流情境模擬及崩積物堆積狀況

C-1

大陸政府採購市場與制度之研究 由於 WTO 的 GPA (政府採購協定) 簽署國家越來越多美加歐盟日韓等大部

分有經濟實力的國家多已簽署我國亦在 2009 年 7 月 15 日簽署生效而中國大陸亦於2007年提出加入 GPA申請目前相關談判已近尾聲近期內可望簽署根據 GPA的規定各國的政府採購市場必須互相開放且遵守公開公平等原則預計大陸簽署 GPA 後未來每年政府採購市場的金額將高達三十餘兆台幣由於市場規模極為龐大各國莫不競相投

入相關研究及輔導該國產業的競爭力企圖爭奪這塊大餅我國相對進入大陸市場較無語

言及文化等障礙相較於其他國家的競爭事實上我國產業已具備天時地利人和的有

利條件如何利用這些有利條件轉化成市場的競爭優勢實為迫不及待的課題而其中最

關鍵的因素就是是否能徹底熟悉大陸公共市場的遊戲規則精確的掌握各項規則的操作與

竅門且時效越早越好俾輔助我國的產業及早佈署掌握市場的先機這是本研究所致

力的主要目的 研究目標本研究目標可分為短中長期短期為比較兩岸政府採購制度與市場

分析研究臺灣產業進入大陸公共市場之策略及定期舉辦兩岸政府採購產官學研討會及

論壇中期為協助政府研擬相關政策成立兩岸公共市場產業輔導中心及協助我國產業

進入大陸公共市場長期為設立營造公會臺北科大政府採購市場研發與培訓中心使臺灣產業從兩岸走向國際

研究方法本研究在第一階段將針對大陸的政府採購制度進行全面的探討且將兩岸

採購法的差異做詳盡的比對同時也針對大陸的公共市場及產業文化進行深入的調查與

分析並彙整資深台商(協會)及兩岸專家的經驗以務實為導向俾使研究成果能精確有效的掌握大陸的公共市場第二階段將運用前階段的研究成果以營建產業為先建立

兩岸長期的交流平台積極訓練及輔導我國的產業能快速進入大陸公共市場的能力如

此階段的成果與時機成熟將在本校設立兩岸公共市場產業育成中心以提供長期的專

業輔導未來甚至可進一步考慮將服務範圍拓展至其他 GPA國家 結論由於此計畫為一個長期性研究因此下列結論僅為初期研究成果發生重大災

害需獲得緊急搶救資源時除正常既有採購契約可利用外亦可於正常之採購契約中針

對災害搶救項目可直接以開口契約方式預為因應另搶救能量需求異常龐大之重大災害緊

急搶救則可以特殊緊急採購方式因應兩岸採購法規均提供法源依據提供執行單位緊

急採購災害所需搶救資源比較兩岸之緊急採購制度並參照相關實務案例可發現各有

優缺點如何能截長補短應是兩岸所努力方向最後大概整理出兩項重點(1)兩岸採購相對於歐美國家仍處於起步階段還存在很多問題亟待完善如政府採購法不健全政府服

務類採購範圍和規模仍然較小等發達國家政府採購規模占 GDP的比例通常為 10兩岸占比水平與此相比仍有較大差別(2) 緊急採購之因應措施兩岸均有彈性因應作為針對 921 大地震莫拉克颱風（依據台灣地區ldquo採購法rdquo第 105 條）及四川汶川大地震甘肅省土石流災害（依據大陸政府ldquo採購法rdquo第 31 條）等相關單位均可快速進行救災工作因此相關緊急採購作為均能發揮功能提升整體救災復原效率 Principal Investigator王隆昌 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-2

中國各年度 GDP（單位億美元）

資料來源中華人民共和國國家統計局 httpwwwstatsgovcn2012年

各縣市綜合營造業分佈狀況 研究目標 資料來源本研究室繪製 資料來源本研究室繪製

家數

縣

市

C-3

預防式品管理論應用於公共工程之研究

近年來國家重大建設計畫密集推出如民營固網開放台電六輸變電計畫污水下水

道建設計畫及自來水更新等多項計畫以及埋設電力電信瓦斯自來水網路等等維生

管線使用道路埋設管線情形非常普遍然而國內隨著生活水平及教育程度的提昇以致

民眾意識抬頭對道路服務需求也跟著增加因此使得國內道路管理機關開始重視道路服

務品質的問題但卻常發生管線工程埋設後因道路回填不實或管線埋設未與路面齊平

造成路面不平的情況其施工品質優劣將是維持路面平整最重要的關鍵 本研究將預防式品質管理概念導入目前道路管線挖填工程品質管理中重新建置一套

施工品質管理機制依現況問題分析並研提對策提出於重要施工項目建立停檢點查驗

並依其重要程度設立不同等級專業人員負責查驗及相關檢查表落實專業人員的職責等施

工品質管理機制期能改善目前施工品質良莠不齊的情況 研究目標 本研究首先針對臺北市現行管線挖掘作業之抽查機制進行探討依據現

況問題分析結果檢討現行抽查機制的問題癥結導入防弊理論及預防品管的觀點建構

改良式抽查機制首先建立管線停檢點抽查作業消除非必要的挖掘降低抽查成本減少

開挖次數及減少用路人抱怨推動落實專業人員管制藉由二階段抽查作業篩選無停檢點

資料者納入品質抽查將廠商依品管能力分類無品質能力及限制挖掘者繳交代金(需含管理費等)由道路管理機關於各年度施工時納入施工研擬闢建管線挖掘品質管理系統其研擬一套以預防為主治療為輔具體可行的管理機制藉以提升抽查效益並有效改

善管線施工品質 研究方法針對本研究相關之文獻及臺北市管線挖掘品質管理現況進行回顧探討臺

北市道路挖掘埋設管線品質抽查管理之盲點導入防弊理論及預防式品管的觀點著重以

預防式管理為主治療為輔應變為備之原理藉由專家調查以及實例分析探討改良式抽

查機制之適用性並以回饋分析之方式修正本研究最後提出結論與建議 結論(1)強化製程品管停止靠檢驗達成品質一開始就製造出滿足需求品質的方式

來取代檢驗特別是落實停檢點抽查機制與績效管理(2)道路管理機關除輔導其做好品質外應針對其品質績效長期建立管理檔案長期掌握管線單位的完整資料績優者除於管

線會議公開表揚外應降低抽查比率甚至列入道路管理機關代辦施工之廠商優先名單績

劣者除於管線會議提出並公告於臺北市道路挖掘管理系統並增加抽差比率輔導施工品

質若仍無法改善經評定為無自主品管能力則由管理機關代收款施作且代收款應大幅提

升並收取管理費長期追蹤廠商績效管理績優廠商將持續其好品質績效差之廠商為避

免抽查之成本提高將自主性的導正其施工品質長期形成良性循環及自主品管之永續目

的創造永續管理的效益(3)重點式品管須由品管組織人員簽認除依權責分別由施工廠商之技師工地主任及品管人員負責簽認外監造單位亦應於現場會簽並通知道路管理

機關派員查核(4)闢建管線挖掘品質管理系統以二階段抽查機制可減少 80非必要抽挖件數降低抽查成本利用非破壞性檢測過濾有品質疑慮之案件代替道路品質抽查

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-4

未經篩選逕以破壞性檢測檢驗道路品質之機制改以善用成熟科技如透地雷達先與檢測隱

蔽部分可排除非必要之挖掘案件瀝青混凝土部分則以鑽心取樣檢驗如有品質疑慮再

以破壞性檢測驗證民眾較在意路面復舊品質更勝於隱蔽部分另增加非破壞性檢測項目

如以三米直規加驗人手孔周邊及瀝青混凝土新舊介面高低差(5)因已以二階段非破壞性檢驗過濾 80非必要抽挖件數如此可分階段增加抽查件數由原 15增加至 10長期以 100抽中不合格為目標大幅增加抽查效益

Principal Investigator王隆昌 教授研究室

戴明品管理論

項目 年度 抽查件數 不合格件數 不合格率

97 138 71 5145 98 629 187 2973 99 525 120 2286 合計 1292 378 2926

97~99年度臺北市管線查察不合格統計表

C-5

整合 RFID與 BIM於營建工地鋼構吊裝工程管控實務應用之研究

鋼構工程為鋼骨大樓最主要的工項之一其作業管理的良窳直接影響工程品質與成

本複雜之鋼結構工程可能包含上萬支構件每一構件經由製造運送檢查儲存

吊裝及驗收等流程都必須不斷進行確認並核對資料然而現行工地作業人員多以紙本

2D圖面及物料清單為溝通管理的工具因此常有構件不易確認效率緩慢誤判等問題尤其塔吊人員位於高樓作業時需同時進行安裝位置確認與吊塔操作不僅導致作業緩

慢且易增加作業風險 研究目標規劃整合BIM結合RFID技術導入營建工地鋼構吊裝工程管控之應用模式

建置 BIM-based RFID 鋼構工程物料資訊管理系統使其能提升鋼構作業管理效率減少塔吊作業之風險並進一步探討系統導入之效益與限制 研究方法鋼結構工程的作業流程包含工廠製造材料運送工地存放吊裝施工及

完工驗收等階段本研究所開發之系統導入應用包含「進場檢驗」「吊掛作業」「進度監

控」及「完工查驗」等作業管理其概念主要利用 BIM圖形化介面易於辨識之特性使人員能透過模型輕易掌握鋼構於建築空間位置並透過 RFID快速掃瞄辨識能力能迅速取得構件資訊減少人員辨識錯誤及負荷有助於高空塔吊作業之正確與安全並透過

BIM 模型顏色呈現方式能迅速掌握鋼構作業之進度本研究開發採用NET Framework技術以Microsoft SQL Server為資料庫系統並透過 ADONET作為資料溝通之技術模型本體採用 Revit 匯出之 DWF 檔案為主要檔案格式提供系統操作所需之樓層模型及構件視覺化資訊系統介面則以 VBNET開發視窗介面作業進行時能同時呈現系統資料庫資訊及模型呈現

結論(一)本研究整合 RFID 與 BIM 模型作為塔吊作業溝通之媒介高空與地面人員能以行動裝置同步取得構件及模型資訊可改善傳統 2D圖面與無線電溝通及描述不易之狀況(二)由於鋼構體積龐大且工地空間有限錯誤的堆置方式可能增加成本與導致風險工程師可藉由 BIM 樓層與位置資訊調控構件最佳的儲放位置與順序可提升吊裝

效率並降低風險(三)系統所採用之 BIM Model 由 Revit 模型先行匯出為 DWF格式檔案後再利用 API進行操作以避免原始模型遭任意修改且由於檔案格式較小可提升系統資料傳輸速度並改善作業效率(四)透過 BIM API 介面程式可控制模型旋轉並以適當角度呈現能協助塔吊人員迅速確認構件及安裝位置改善作業便利性及減少人員疲勞並且

提升作業安全本研究導入行動化通訊裝置及 BIM-RFID資訊化作業系統取代傳統紙本作業模式人員對資訊系統操作之熟悉度與良好的教育訓練為導入系統成敗之重要關鍵 Principal Investigator林祐正老師 研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

林祐正

副教授

C-6

使用者操作介面

RFID-BIM系統導入工地鋼構管控之應用

系統架構圖

鋼構進場檢驗及放置管理

地面工程師與塔吊人員同步顯示鋼構資訊

透過 BIM模型顏色管理作業進度

作業人員進行鋼構驗收

D-1

因應重大複合型災害物力動員調度機制 之研究

2011 年日本311 東北發生超乎預期之大規模地震所引發之複合型災害其救災物力

之動員調度也備受考驗借國外災害處理之經驗檢討台灣的法令組織整備作業程

序及案例期能提升我國面臨重大複合型災害時物力動員之時效性及完整性 研究目標彙整分析世界主要國家包括日本(日本東北地震)美國(卡翠納颶風)

中國大陸(四川地震)等遭逢重大災難時物力動員機制運作情形與關鍵議題檢討我國近年來莫拉克風災納莉風災921 地震等重大災害物力動員案例及現況設定一項重大複合式災害就我國現行物力動員機制進行情境分析研提我國因應重大災難物力動員機制

之具體建議 研究方法本研究案預擬之情境以國內發生機率雖不高但仍有可能發生且高於現

今地方政府在其地區災害防救計畫中所研擬的地震規模為本研究案之情境事件因此

設定為臺灣北部山腳斷層北延入海段發生芮氏規模七之地震錯動並引發最高浪高達三

公尺之海嘯此浪高比國科會所做研究報告之12公尺高但考慮311 東日本大地震之超乎預期的情況及複合型災害之組構以三公尺浪高之海嘯為模擬情境另伴隨核一廠因激

烈振動導致廠區設備受損造成第四級（Level 4）的輻射事故綜之本研究案預擬之複合型災害乃由地震海嘯核電廠輻射事故所構成並推估建物損壞人員傷亡收容

需求火災事件維生管線交通路網等之量化損害及修復進度以及海嘯淹水及輻射災

害避難收容下所需的物力調度其中以TELES 及本研究研擬方法為主要考量亦透過訪談方式針對公私部門物力動員調度權責相關之人員進行訪談以了解災防組織之實際

作為伴以調查焦點座談統計分析並總整研究發現研提我國因應重大災難物力

動員機制之具體建議 結論物力需求可分為物資及設施設備兩大類別物資方面包括飲用水糧食及民生

必需品緊急醫療救護所需之器材及藥品人命搜救之器材裝備等等本研究擬出隨時

間地點之量化數據提出物力動員調度之十三項重要課題與對策並具體提出短中長期

政策及機制改善之建議 Principal Investigator施邦築

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

施邦築

副教授

D-2

物力需求與災害發生時間關係圖

物力整及備動員運作流程圖

物力調度運作流流程圖

D-3

地工合成材料應用於呈層複合土壤 水質淨化系統之研究

臺灣發展生態工法迄今已十餘年初階段大都應用於河川及山坡地治理現今逐漸擴

展至社區或城市的應用並且與綠建築及節能減碳等議題相互結合目前國內的生活污

水大多經由污水下水道系統收集至污水處理廠處理然而因其造價高且工期長短期內

並無法達到全面普及鑑於此近年來國內開始採用現地自然淨化處理系統(NTS)解決此問題然此類系統卻常受限於較低的水力負荷率而導致阻塞本研究引入在日本發展十餘

年之呈層複合土壤系統(MSL)其實務案例詳圖 1 及圖 2由於水力負荷率較大且因系統可設置於地底下降低人為的干擾及維護管理的頻率有效的改善 NTS 缺點 MSL系統主要由土壤混合層(含土壤有機材料及包覆材)及透水層(PL)組合而成日本 SML係以麻布為包覆材但易受分解腐化而影響系統壽命本研究改採高耐久且品質穩定之地工

合成材料以提昇系統使用壽命 研究目標本研究嘗試採用地工合成材料替換 MSL 系統中包覆材藉由人造聚酯纖

維控制材料本身厚度開孔徑進行實驗過去地工合成材料較常使用在土木大地工程

多應用於河川護岸的保護以及山坡地的護坡工程材料本身具備排水沖蝕控制隔離

加勁及過濾hellip等功能鮮少使用於水質淨化之應用本研究透過地工合成材料替換日本之黃麻布包覆材除了可以達到較佳的水質淨化成效之外更有效延長MSL系統使用壽命另外本研究亦嚐試採用台灣現地常見的材料來取代日本的材料以達到落實技術本土化

之目的 研究方法首先進行「地工織物培殖微生物可行性初期實驗」(詳圖 3)目的為了解

地工合成材料能否能有效提供硝化菌生長附著而後採用自行研發之「MSL 室內實驗滲透過濾實驗儀」(詳圖 4)進行實驗共分為二個階段第一階段由黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)及厚不織布(I-C)進行實驗以了解不同纖維布之淨化效率第二階段則將三種纖維布以不同的水力負荷率進行試驗以了解污水停留時間與水質淨化效率間的關係

結論(1)本研究所使用之添加材均為台灣本土材料由試驗結果可知效果頗佳顯示

可達技術本土化之目標(2)在相同厚度下本研究採用地工合成材的確可以達到與黃麻布相同之水質淨化成效且較厚之地工合成材亦表現出較佳的成效(圖 5)(3)實驗發現地工合成材內部孔隙愈多愈能提供較多空間利於生物膜孳長提高淨化效果(4)水力負荷率只要能低於 5000Lm2day便可以有效達到水質淨化的成效(圖 6)(5)與人工濕地水質淨化系統相比MSL可以更小的面積和更省的成本較快速的達到水質淨化的成效由其對於磷的去除更為顯著

Principal Investigator何嘉浚 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

何嘉浚

助理教授

D-4

圖 1家庭生活污水處理案例 圖 2河川工程淨水案例

圖 3地工織物培殖生物菌實驗結果 圖 4 MSL室內實驗滲透過濾實驗儀

圖 5黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)與厚不織布(I-C)之實驗結果

圖 6 三種纖維布在水力承載負荷率 3000Lm2day之實驗結果

TP NH3-N

TP NH3-N

E-1

機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 地下水是極為重要的水資源之一相較於地表水而言地下水具有成本低廉水溫與

水量穩定水質良好及取用方便等多項優點目前台灣西南部地區仍大量抽取地下水供應

灌溉養殖民生及工業用水若地下水遭受污染勢必嚴重影響該地區之水資源供需平

衡甚至對人體健康造成危害故地下水資源保育業已成為極重要之議題 研究目標地下水污染潛勢評估模式 DRASTIC 為美國環保署(US Environmental

Protection Agency)於 1985 年主導並與美國地下水協會共同合作所發展而成利用該模式評估區域之污染潛勢計算出之高污染潛勢區則代表該地區客觀上較易受到污染

DRASTIC 含水層脆弱度模式自發展以來經常被使用於評估地下水污染潛勢但此模式在應用上常因相關參數資料稀少易產生高度不確定性進而影響模式之評估結果因此本

研究應用指標為基礎之地理統計發展以機率為基礎之 DRASTIC 含水層脆弱度評估模式除估算地下水污染潛勢值外並評估其污染潛勢預測表現 研究方法DRASTIC 含水層脆弱度模式考慮七項水文地質參數以評估該地區污染

潛勢之程度分別為地下水位深度(D)淨補注量(R)含水層介質(A)土壤介質(S)地形(T)未飽和層影響(I)含水層水力傳導特性(C)七項參數本研究將此法實際應用於濁水溪沖積扇DRASTIC模式中之各參數分別使用三種選取方法(最大機率選取期望值選取傳統選取法)進行污染潛勢評估

結論研究結果顯示高污染潛勢區皆位於沖積扇之扇頂區土地利用型態以農業耕

種為主而中度污染潛勢則大多分佈於扇央地區無污染及低度風險污染大多分佈於沖積

扇西部沿海地區以及南部地區此外將前述三種方法之評估結果與近年來該地區地下水

硝酸鹽氮實際污染情形進行相關性分析Pearson 相關係數分別為 0310131 及 0071Spearman 相關係數則分別為 0460552 及 021再比較三種方法之污染潛勢預測能力預測高硝酸鹽氮濃度污染(超過 05mgL為門檻)其預測能力分別為 7575及 38由上述結果顯示本研究發展以機率為基礎含水層脆弱度評估模式較傳統評估結果更為優

異本研究成果可提供政府劃定地下水污染潛勢範圍以及制訂污染防治與土地使用管理策

略之參考建議未來可增加更多因子估算淨補注量時若能考慮更多可能影響參數如土

地利用型態雨量植被及土壤入滲係數等將使淨補注量估算更符合實際情況以提高

模式之準確性 Principal Investigator陳世楷助理教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

水資源工程與水利防災組

陳世楷

助理教授

E-2

參數因子 水文地質參數

地下水位深度 D(Depth to Water Table) 淨補注量 R(Net Recharge) 含水層介質 A(Aquifer Media) 土壤介質 S(Soil Media) 地形 T(Topography(slope))

未飽和層影響 I(Impact of the Vadose Zone) 水力傳導係數 C(Hydraulic Conductivity of the Aquifer)

DRASTIC參數 DRC之分數等級

D R C

百分比 門檻 分數等級(rating)

0-20 1 10 2

20-40 2 8 4

40-60 3 6 6

60-80 4 4 8

80-100 4+ 2 10

DRASTIC參數 SIA之分數等級

範 圍(range) 分數等級(rating)

礫石層 10

極粗粗中砂層 7

細及細砂層 4

粉砂泥及黏土層 1

(a)

(b)

(c)

DRASTIC 高污染潛勢與硝酸鹽氮超過05mgL 之比較(a) 各參數最大發生機率選取(b) 各參數期望值選取法(c)傳統選取法

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

A-4

W4times2-PC W4times2-PA W4times2-P2T

FRP梁-版結構系統試驗結果

梁的垂直位移( yu )等高線單位為 mm

內側梁的底部中央與頂部中央的垂直位

移( yu ))曲線單位為 mm

(a) 棧橋主體 (b) 週邊

人行棧橋主體及週邊示意圖

應用實例二 - 台江國家公園六孔管理站 FRP複合材料人行棧橋

A-5

鋼筋混凝土建築物耐震能力評估系統之補強

模組與視覺化展示功能開發 自 921集集大地震後結構耐震能力評估與結構補強一直是土木工程師的重要研究課

題近幾年國內學者積極參與相關研究已開發出可靠的耐震能力評估輔助分析軟體使

業界有可依循的方法與工具執行耐震能力詳細評估在耐震補強方面目前國內校舍常

用的補強工法如擴柱補強翼牆補強及增設鋼筋混凝土牆等主要以強度補強為主對

於校舍以外之其他既有建築物亦可依照結構系統特性採用韌性剪力補強的方式提昇

其耐震能力以達到耐震需求 研究目標本文彙整國內外常用的各種耐震補強工法建立結構非線性分析方法以

求取塑性鉸之特性作為側推分析或非線性動力歷時分析之依據並以物件導向程式語言

C將各種耐震補強工法之分析方法建構在鋼筋混凝土建築物耐震能力評估系統(SERCB)上

研究方法本研究將於 SERCB中建構的補強分析模組有鋼筋混凝土柱強度補強

鋼筋混凝土柱圍束補強柱鋼板包覆圍束補強柱增設翼牆補強及鋼斜撐構架補強工法的

補強分析模組其中在柱構件的部份又可分為矩型及圓形斷面的分析模組翼牆的部份則

也可分單側翼牆雙側翼牆並進一步將分析模組之分析結果與相關實驗結果進行比對

以確保本文所提之方法能有效掌握補強後構件的非線性行為 結論(1)本研究提出建立低矮型 RC牆之非線性行為分析方法並以等值斜撐簡化模

擬有助於實務上的結構分析(2)本研究建立補強後構件非線性行為的分析方法並建構SERCBWin2013程式以作為工程師補強分析的工具提升國內補強分析之效率及精確性(3)本研究開發視覺化展視功能視窗透用滑鼠於此視窗點選欲檢視之構件即可動態呈現所點選構件之分析資訊(4)目前針對各補強工法所完成之分析斷面型式共計 10餘種且提供使用者於補強分析時有更簡便的輸入視窗介面(5)在組成律部份本研究提供Kawashima 及 Mander 兩種混凝土組成律在鋼筋部份提供完全彈塑性之組成律但在同一斷面如有不同強度之鋼筋則可定義不同組成律參數(6)在翼牆分析時為考量工程實務的不同施工情況本論文特別針對三種常見的翼牆施工情形進行分析功能開發讓分

析結果更符合實際情況

Principal Investigator宋裕祺 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

宋裕祺

教授

A-6

外附式鋼斜撐框架之分析流程

外附式鋼框架補強試體之分析與比對

視覺化分析視窗

切片法

A

B

C

D E

Force

Deformation

鋼斜撐軸力塑性鉸

合成斷面M3塑性鉸

塑性鉸

A-7

地震防災管理系統建置之研究

台灣位處歐亞大陸版塊和菲律賓海版塊的交界屬環太平洋地震帶每年都會因版塊

間的相互擠壓而造成地震屬地震頻繁地帶為數眾多的既有交通設施及建築物將不可避

免的會遭受到強烈地震侵襲的威脅綜觀近數十年來的國內外地震災害構造物受害之實

例甚多在這些地震災害經驗中均顯示地震災害對社會所造成的衝擊與經濟損失是相

當嚴重而深遠

研究目標建構一套地震災損評估系統於地震發生前提供地震災害災損之境況模擬

據此擬定相關地震災害防救事項有效執行災害預防災害搶救事故處理災情勘察以

及善後處置復建等相關事宜並於地震發生時推估建築物倒塌及人員死傷等災害資訊

可於初期迅速採取緊急應變作為減少地震災害損失

研究方法以台灣 1990~2003年間地震規模超過 50之地震測站記錄為基礎針對台灣各強地動測站進行地表加速度衰減率之迴歸分析並將台灣國土網格化由各網格之鄰

近測站推估網格之 PGA 值以各網格內之公私有建築物及人口資料為基礎參考並修正TELES 之災損評估模式計算出特定地震作用下各網格之建築物倒塌數及人口傷亡數等資訊本研究使用物件導向技術進行系統開發整個系統以推估專案為中心包括推估

專案資料模型計算核心可擴充模組介面及視圖顯示等元件控管整個系統運作系

統實作將以Windows為作業平台使用NET Framework做為基礎應用程式的架構資料庫將使用 MySQL 為基礎GIS 地圖元件使用 MapWinGIS 元件分析成果將以視覺化輔以文字呈現

結論(1)本研究將全台灣進行國土網格化藉由推估所得各網格內之 PGA配合中

央氣象局對各震度所採用的對應色層並與中央氣象局所公布者進行比對以方便驗證地

震衰減律迴歸公式推估所得震度之準確性(2) 本文蒐集近 10萬 5千筆之地震資料針對全台 600餘個強地動觀測站進行加速度衰減律之參數迴歸場址效應已包含於各測站之迴歸分析成果中(3)本研究建立之地震防災管理系統使用物件導向技術進行開發並由豐富的資料庫將分析成果以視覺化輔以文字呈現不僅降低災損推估之繁雜步驟此成果亦可

供政府做為災前演練及災後初期迅速採取緊急應變作為之用(4) 本研究結合目前國內外之災損評估模式並藉由簡易明瞭之操作介面與容易擴充的架構使後續擴充較具彈性及

便利性(5)本研究開發之系統於分析完成後可藉由網頁公布及手機簡訊等方式通知防救災相關單位人員使其能於震後進行救災相關作業

Principal Investigator宋裕祺 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

宋裕祺

教授

A-8

中央氣象局公布之等震圖(左)與系統推估之等震圖比對包含全台灣之等震圖(中)及新北

市轄區內之等震圖(右)

新北市各區建築物橋梁損壞狀況分布圖

某座橋梁推估後對鄰近 5km10km半徑範圍內之脆弱度推估結果

A-9

樁基礎位於乾砂與飽和砂動力行為分析 與探討

臺灣處於環太平洋地震帶上橋梁安全時常遭受地震威脅以致橋梁因地震受損情況

發生加上部份跨河橋梁興建於地下水位較高之土壤當受延時長振幅大之地震時使

土壤排列更加緊密土壤中的水來不及排出造成孔隙水壓力上升有效應力逐漸遞減

且當有效應力降為零總應力等於孔隙水壓力時土壤即會呈現液體狀態致使容易形成

潰堤之現象或樁基礎之承載支撐力降低導致樁基礎所承受的側向力劇增或上部結構物產

生慣性力過大因此一旦橋梁位於發生液化之土壤對橋梁安全性之影響甚大造成橋

梁使用者生命財產安全受威脅之機率增加故考慮橋梁處於飽和土壤時安全性評估更顯

重要 研究目標橋梁位於發生液化之土壤對橋梁安全性之影響甚大造成橋梁使用者生

命財產安全受威脅之機率增加故考慮橋梁處於飽和土壤時安全性評估更顯重要本研

究擬針對橋梁樁基礎位於乾砂與飽和砂土中且承受地震力之作用探討橋梁位於兩種土

壤之受震反應 研究方法國家地震工程研究中心為探討樁基礎位於乾砂土壤及飽和砂土壤受地震力

作用之行為進行一系列相關之縮尺橋梁單樁試體砂箱實驗本研究藉此以 OpenSEES三維有限元素分析軟體將其橋墩基礎及土壤一併建立於分析模型中模擬樁基礎位於乾

砂與飽和砂土壤承受不同地震作用之反應且土壤楊氏係數以相對密度一層與兩層剪力

波速各別求取分析最後將實驗與分析結果進行比對 結論(1)工程師於設計時須注意飽和砂於位移加速度及樁身彎矩之反應皆較

乾砂大且以樁身彎矩最大值來看乾砂最大值會集中於樁身上方之位置而飽和砂則

會產生於中間之位置(2)樁基礎位於乾砂土壤並以三種土壤楊氏係數求解之方法進行分析以相對密度及一層剪力波速求解土壤楊氏係數之比對成果較佳而於飽和砂土壤模

擬分析時則以兩層剪力波速求解土壤楊氏係數之比對結果較佳(3)飽和砂分析之參數輸入互相具有關連性必須考慮多方面之參數如土壤之楊氏係數及滲透係數的改變

一般分析時難以考量隨時間變化而改變土壤性質因此產生具變異性之誤差模擬時應

盡可能考量實際狀態並涵蓋於模型中方可減少誤差之產生

Principal Investigator宋裕祺 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

宋裕祺

教授

A-10

雙軸向多層剪力試驗盒(NCREE) 大型霣砂器於剪力盒(NCREE)

考量土壤-結構互制之分析流程

質量塊相對位移比較 超額孔隙水壓力比較

樁身彎矩之準確百分比

A-11

壓電陶瓷智能感測器於混凝土結構 健康診斷之應用

利用壓電材料(piezoelectric material)為元件製成之智能感測器(sensor)具有許多實用上

之價值此智能感測器可用於監測混凝土早期強度發展結構內部應力量測結構受震或

受衝擊後之裂縫及損傷診斷等功能為一多功能之感測器壓電材料已廣泛被利用於光學

生醫光碟微機電D-RAM 等系統上諸多壓電材料製成之商用成品已經廣泛被運用於工程與日常生活中但壓電陶瓷材料於土木工程之應用則仍相當少於大型實際混凝土

結構上之應用則更待開發

研究目標壓電陶瓷材料主要特性為具有正反應及逆反應之機械能與電能轉移現象

利用壓電材料為元件製成之智能感測器具有許多實用上之價值此智能感測器可運用於監

測混凝土早期強度發展監測結構內部應力量測結構受衝擊檢測及結構震後損壞健康診

斷等功能本研究為利用壓電材料為元件製成之智能感測器預埋或後埋於鋼筋混凝土結構

中利用壓電材料可為致動器(actuator)及接受器(receiver)之特性發展壓電智能感測器於混凝土結構之許多監測與檢測實用技術

研究方法(1) 混凝土早期強度監測技術應用上為利用應力波傳遞基本理論於混凝

土圓柱試體中預埋兩個壓電智能感測器一為致動器及一為接受器藉由兩者間的應力波

傳遞探討壓電訊號與混凝土強度發展之關係(2)混凝土結構健康檢測應用為以多個壓電智能感測器埋於 RC 試體中利用試驗使結構逐漸產生損壞直到完全破壞於每一試驗利用埋設之感測器進行結構裂縫及損壞狀態檢測方式為利用一個感測器為致動器來產生

應力波其他感測器則當作接受器來接受應力波藉由所接受之應力波轉換的電壓變化來

判斷損壞狀態原理為當結構發生裂縫或破壞時其傳遞之能量將逐漸降低且能量降低

程度與損壞嚴重性具關聯性利用小波轉換於較窄頻寬與短歷時分析之優點進行接受器所

接受之應力訊號分析藉由訊號分析結果建立一損傷指標矩陣判斷結構之健康狀態

結論壓電陶瓷感測器運用於試驗室試驗與宜蘭牛鬥橋真實混凝土橋墩結構之損壞診

斷皆具有相當良好效果由數值分析結果來看不管是低頻或是高頻效果皆相當良好當

結構試體達到嚴重破壞時可從高低頻看出損壞指標有非常明顯的上升故壓電感測器

具有簡單便宜及具良好之結構損壞的診斷效果另由混凝土早期強度監測技術發展可

利用混凝土強度發展與壓電訊號關係公式取代部份傳統抗壓試驗

Principal Investigator廖文義 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

廖文義

教授

A-12

A-13

大屯國小忠棟校舍之耐震能力評估 有鑑於中小學校舍在 1999年集集(921)地震中受損嚴重教育部近年來積極推動台灣

地區中小學校舍之耐震補強為確保學童及教職員在地震中之生命安全台北市大屯國小

亦針對其忠棟校舍進行結構耐震能力評估有鑑於國內現有之建築物耐震能力評估法僅適

用於鋼筋混凝土構造而忠棟校舍為石造建築其韌性及抗拉強度較一般鋼筋混凝土建築

物為低因此無法以傳統模式評估該建築物之耐震能力 研究目標由於現有的耐震能力評估法中多未針對石造建築物提出確切之耐震評估方

式本研究中除參考美國聯邦緊急事務管理局所建議之建築物耐震能力分析法之外亦根

據現行建築物耐震設計規範之規定對忠棟校舍進行有限元素分析藉以評估該建築物在地

震中之安全性並作為補強規劃之參考

研究方法由於本建築物不具備完整的構架系統屋頂亦無剛性橫隔板因此無法

以傳統之構架模型分析本研究中除依建築物之實際配置狀況以有限元素模型進行模擬

之外並根據現行規範所提供之工址及震區參數以動力反應譜分析法評估建築物在設

計及最大考量地震中可能受到的地震力及構材之應力分布以評估忠棟校舍在地震力作

用下可能出現之破壞模式及對應之耐震能力 結論分析結果顯示忠棟校舍除在建築物短向地震力作用下石牆可能出現局部的面外

剪力破壞之外其抗剪能力大致良好惟牆體之面外抗彎能力嚴重不足加上缺乏韌性

在大地震中恐有崩塌之虞因此本棟校舍應儘速進行耐震補強以確保師生之生命安全 Principal Investigator黃昭勳 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

黃昭勳

副教授

A-14

大屯國小忠棟校舍

忠棟校舍在短向地震力作用下之（豎縫）面外剪應力分布

忠棟校舍在短向地震力作用下之豎縫面外撓曲應力分布

τmax = 034 MPa

σmax = 251 MPa

A-15

救災輕便橋新橋型之研究 台灣位居颱風與地震頻繁發生的地區橋梁常在地震或颱洪中損毀導致交通中斷

阻礙搶救與復原工作之進行如果能在短時間內進行輕便橋梁架設並可重複使用供

人車通行疏散災民及運送糧食物資必能降低天災對於社會經濟造成的傷害因此

開發強度高重量輕組裝快速之輕便橋梁技術對於我國的救災技術是非常重要的本

研究著重於發展新的橋型設計即使在偏遠災區由於道路狹小導致大型工程施工機具無

法進入時依然能在短時間內利用人力或半人力方式進行輕便橋梁架設並可收納且重

複使用 研究目標擬開發新的救災輕便橋型設計使其在不落墩的情況下能快速渡河完成架

設並將設計的救災輕便橋進行實際組裝確認新開發的救災輕便橋能在不落墩與有限

時間等限制下以人力方式完成 研究方法為達成此目標首先藉由回顧過去可動式橋梁的設計概念提出一個結合

傳統橋梁結構元件與機械機構的設計方案選擇簡易連桿組(linkages)所組成的機構作為新型橋梁的一部分來快速地擴展或收納橋塔與橋體再者利用橋塔橋體與繩索的結合以

剛體旋轉的方式來完成橋體架設接下來根據所完成的救災輕便橋設計成果建造一相同

尺寸之實體輕便橋實際測試是否能在有限時間內以人力方式完成橋梁的組裝與架設並

進行靜態與動態載重試驗檢核是否滿足設計標準並檢討分析模型的合理性 結論(1)簡易連桿組所組成的縮圖器機構可以快速地擴展與收納橋體與橋塔這樣

的設計可以減少現場組裝吊裝與架設橋體的時間及災區工址腹地空間之限制(2)所開發的救災輕便橋在自重與移動活載重作用下垂直向最大變位小於 AASHTO 人行陸橋設計準則之變位限制另外橋梁垂直向與橫向基本振動頻率皆大於 AASHTO 人行陸橋設計準則之要求避免共振與橫向不穩定的行為發生(3)研究成果可以提供國內設計顧問公司新的救災輕便橋設計思維與方法

Principal Investigator尹世洵 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

尹世洵

副教授

A-16

利用橋塔橋體與繩索的結合以單跨剛體旋轉的方式來完成輕便橋架設

輕便橋之分析模型

B-1

雙圓潛盾施工引致地表沉陷評估模擬

桃園國際機場聯外捷運系統設計考量潛盾隧道從三重端穿越淡水河床進入臺北市區因考慮地形及路權之限制路線線性等等因素及比較單圓雙孔傳統潛盾設計於淡水河下

必須施作三處安全逃生之連絡通道其連絡通道工程之施工風險高及造價昂貴採用雙圓

型潛盾隧道免作地中聯絡通道且對於隧道斷面積及周邊建物影響範圍較小及施工工期較

短等優點故臺灣首次引進雙圓型潛盾隧道 研究方法先進雙圓型潛盾工程及傳統單圓潛盾施工所引致地層變形影響其兩種潛盾地層變形影響因素甚多且極為相似為本研究重要之課題 利用 Plaxis 3D Tunnel套裝軟體探討軟體分析土壤釋放應力方法與經驗公式推估地表沉陷及潛盾隧道地表沉陷監測數值之間關係模擬實際案例為雙圓型潛盾開挖引致地

表沉陷變形情況期能藉由分析結果驗證 Plaxis 3D Tunnel應用於雙圓型潛盾隧道施工所引致地表沉陷分析之適用性並將其經驗傳承與分享 結論(1) DOT雙圓潛盾隧道施工引致之地表沉陷評估使用經驗方法以常態分佈曲線方程式來模擬沉陷槽其中因施工造成之〝土壤漏失率〞為主要變數之一相同地Plaxis 3D Tunnel分析 DOT潛盾隧道施工引致之地表沉陷分析應屬適用於模擬分析過程中設定〝土壤釋放應力〞為影響沉陷分析結果重要關鍵因素(2)本研究採用 Plaxis 3D Tunnel數值分析軟體評估 DOT 潛盾隧道施工引致之地表沉陷量研究隧道開挖橫斷面之地表沉陷槽以兩種經驗公式疊加法及等面積法分析顯示DOT 隧道沉陷槽之地表沉陷量寬度影響範圍較寬疊加法及等面積法所得之沉陷槽非常相近評估沉陷槽與沉陷觀測槽之趨勢

大致相同則評估之最大沉陷量與沉陷觀測點最大沉陷量有少許差異(3) 使用 Schmidt及WEI Gang經驗公式來模擬地表沉陷之縱向變形曲線分析與數值分析之成果及現場資料做比對結果顯示Schmidt 經驗公式所求得變位量占最大變位量之比值較為偏高表示 Schmidt經驗公式分析較為保守則WEI Gang經驗公式所求得變位量占最大變位量之比值較為偏低表示與現場監測資料及數值分析結果有顯著差異以兩種經驗公式來評估

其地表沉陷之縱向變形曲線其隧道中心之縱向地表沉陷量於隧道開挖面約 2倍直徑距離後沉陷量趨於收斂驗證其隧道開挖產生地表縱向變形理論 (4)有關地表沉陷之縱向變形曲線分析之 Schmidt及WEI Gang經驗公式期許後續學者能將 Schmidt及WEI Gang經驗公式深入研究與工程案例比較印證更準確預期其縱向變位量占最大變位量之比值

及地表沉陷之縱向變形曲線提高分析結果正確性並對數值分析成果將更具其信心 Principal Investigator陳水龍 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

陳水龍

教授

B-2

土層輸入參數與斷面繪製

隧道橫斷面沉陷槽 綜合比較

分析視窗與操作步驟

B-3

軟弱黏土層潛變引致之連續壁變形

摘要本研究係基於台北市軟弱黏土層深開挖完成且高品質觀測之施工案例考慮開挖工程常因時間延遲而引起較大之潛變量故採用依時性之土壤模型來模擬而分析結果與現

場連續壁變形背土側沉陷及支撐軸力之觀測值頗為吻合故選用作為進一步後續研究之

基準模型本研究總共以有限元素法進行了 48組不同模型來分析並將前述 48組之分析結果統計歸納後建議了考慮依時性之擋土壁最大變形與擋土系統勁度正規化公式擋土

壁最大潛變增量與擋土系統勁度之正規化公式以及擋土壁最大潛變速率與擋土系統勁度

之正規化公式本研究建議之簡化計算方法經與學者蒐集世界各地之 1百多筆觀測資料比對顯示於良好施工品質之深開挖工程可以得到不錯的預測結果根據上述建議之公式

可以簡單利用開挖深度及支撐系統勁度等基本條件評估軟弱黏土層開挖時可能引致之最

大壁體變形量及潛變量本文研究結果可以提供作為對日後類似工程規劃分析及設計時

之參考 結論 1 研究案例採用依時性分析擋土壁之最大側向變形分析值分別達觀測值之 103(西側連續壁)及 118(東側連續壁)分析結果與現場觀測之連續壁變形曲線亦極為吻合同時分析值最大地表沉陷量分別約為監測值之 96(西側地表)及 89(東側地表)兩者沉陷槽形狀相似支撐軸力與觀測值比較約在誤差plusmn30範圍之內顯示於軟弱黏土層進行深開挖適當考慮土壤之依時性效應可以得到接近觀測值之結果

2 連續壁總潛變率與擋土支撐勁度呈近似雙線性關係當 Sle1350時總潛變率與擋土支撐勁度 S 成自然對數線性反比關係當 Sgt1350 時總潛變率接近於定值 28當中連續壁之總潛變率最大約達 47最小值亦有 28故建議於軟弱黏土層進行深開挖工程宜適當考慮由土壤潛變引致之擋土壁潛變以避免低估了開挖變形量

3 後續參數之研究一系列依時性分析之連續壁最大側向變位量接近極大多數觀測值之最大值故將所有 FEM計算結果回歸後之簡化正規化公式應可以視為擋土壁採用連續壁時之近似最大包絡線該公式具備簡化計算之優點不須要經過複雜之 FEM模擬分析即可以評估擋土壁的可能最大變位量

4 最大潛變速率隨著開挖深度增加而變大同時最大潛變速率發生於最大開挖深度潛變速率與連續壁厚度成非線性反比正規化之最大潛變速率範圍約於 001 mmday~073mmday此結果與台北盆地案例之潛變速率觀測資料頗為接近

5 土壤潛變引致連續壁之總潛變率上限值最大約達 47潛變速率上限值最大約達073mmday 及潛變量之正規化(最大開挖深度與擋土支撐系統勁度之比)上限值約達2本研究建議之簡化之正規化公式透過利用開挖深度及支撐系統勁度等基本參數可以評估軟弱黏土層開挖時可能引致之最大壁體變形量及潛變量本研究結果可以提

供作為日後類似工程之參考

Principal Investigator陳水龍 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

陳水龍

教授

B-4

FEM計算結果與Clough and OrsquoRourke (1990)及觀測資料之比較

潛變率總潛變率與FEM計算之比較

0010203040

50607080

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δhmH

eData calculated from FEM Time-dependent resultsClough and OrsquoRourke (1990) line Observed data from Long (2001)-Diaphragm WallObserved data from Long (2001)-Sheet PileObserved data from Kung et al (2007)Observed data from Taipei case histories

Thick of diaphragm wall from 05m to 20mFactor of SafeAgainst BasalHeave

14

20

11 10 09

(a)

00

10

20

30

40

50

60

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δhmH

e

Data calculated from FEM Time-dependent resultsClough and OrsquoRourke (1990) line Observed data from Long (2001)-Diaphragm WallObserved data from Kung et al (2007)Observed data from Taipei case histories

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

Factor of SafeAgainst BasalHeave

14

20

11 10 09

30

(b)

δ Chmδ hm = -00025t + 025

δChmδhm = -00004t + 005

0

10

20

30

40

0 20 40 60 80

Elapesd Time (Days)

δC

hmδ

hm

HHe=019HHe=044HHe=065HHe=078HHe=100

(a)

Σδ Chmδ hm = -01Ln(S ) + 10

Σδ Chmδ hm = 028

0

10

20

30

40

50

60

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

ΣδC

hmδ

hm

Data calculated from FEM resultsObserved data from Ou et al (1998)Data from Lin et al (2002)

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

(b)

000

005

010

015

020

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δC

hmt

(cm

day

)

Proposed method for estimated by Eq 8Observed data from Ou et al (1998)HHe=019HHe=044HHe=065HHe=078HHe=100

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

00

02

04

06

08

10

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δC

hmH

e

Proposed method for estimated by Eq 9 Data calculated from FEM resultsObserved data from Ou et al (1998)Observed data from Finno et al (2002)Unpublished data

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

建議最大潛變速率計算方法與

FEM計算之正規化比較

建議正規化ΔδChmHe與S之計算

方法與觀測資料比較

B-5

既有連續壁改建之深開挖施工模式

在都市中建物多緊鄰地界線周圍幾乎緊貼鄰房及道路有地下連續壁的建物改建時

為避免拆除深基礎過程造成地盤下陷進而損壞鄰近道路及建物因此施工前必須謹慎

規劃在不損鄰的狀態下舊有地下連續壁深基礎的拆除其困難度比素地新建工程高出

許多所以舊有基礎的深開挖施工是一重要課題 研究目標

(1)建立舊有基礎深開挖的施工模式 (2)建立各種施工模式的施工規劃工項順序及施工流程的步驟

研究方法本文彙整歸納出四種深基礎開挖重建模式分別為 (1)新連續壁於舊連續壁外側 (2)新連續壁於舊連續壁內側 (3)新連續壁與舊連續壁交叉 (4)沿用舊連續壁並繼續向下設置新連續壁

本文針對上述四種模式的各種施工方法就土層地下水位新舊建物的

套圖地盤改良臨時擋土設施抽排水鄰房保護措施及監測點的位置加以

討論並進一步與實際的安全觀測資料相互比較施工流程以連續圖解方式表

達以供規劃設計與施工單位的選用參考或改進 結論

(1)新連續壁於舊連續壁外側只需施作一般淺導溝至原土層待新連續壁完成後再以明挖方式拆除舊連續壁若地質較軟弱可於導牆下方進行地盤改良以防止

新連續壁施作時坍孔 (2)新連續壁於舊連續壁內側可因業主設計分為利用舊連續壁作為外導牆將新設外導牆與舊連續壁以混凝土灌漿為一體及利用舊結構物樑柱設置永久撐牆三種

(3)新連續壁與舊連續壁交叉先於周圍進行地盤改良再利用全迴旋搖管機配合衝擊樁及錘式抓斗破除舊連續壁再以原土回填後才能將套管拔出或是於周圍進行

地盤改良後以明挖方式拆除舊有連續壁 (4)沿用舊連續壁並繼續向下設置新連續壁此模式可先於基地內及舊連續壁下方及內側進行地盤改良新連續壁緊貼舊連續壁施作上方則維持空打段以增加地下

室使用面積 收集數個工地之資料加以分析比對並以(2)新連續壁於舊外連續壁內側模式之

一代表性工地介紹

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-6

(1) (2) (3) (4)

四類深基礎拆除重建模式

新連續壁於舊連續壁內側之將新設外導牆與舊連續壁以混凝土灌漿為一體

B-7

高壓噴射灌漿品質管制與蒙地卡羅機率設計 二重管高壓噴射灌漿作業在壓力水層或者在地下室內進行鑽孔與灌漿作業時因為地

下水位高於鑽孔與灌漿作業場地高程為了避免在進行鑽孔與裝設灌漿管作業階段可能

造成湧水湧砂路面掏空或建築物傾斜的意外事件所以在地下室內進行灌漿作業時

利用筏基水箱來量測每公尺改良樁的排泥漿量除了能用來預警湧水與湧砂的潛在問題

再搭配上所量測到的排泥漿比重還可評估改良樁的平均樁直徑這就是在施工中的品質

管制其次施工中的改良樁若其四周緊鄰的改良樁愈多所量測到的排泥漿比重也會

愈大可見灌漿的順序也能影響改良樁的單位重與強度因此當灌漿的順序造成四周緊

鄰改良樁的數量愈多時則該灌漿的順序能提供最佳的改良樁的單位重與強度 研究目標為了在二重管高壓噴射灌漿的期間立即掌控設計樁徑是否達成同時防

止不正常的排泥導致附近地面的隆起與下陷有效掌握灌漿品質故以檢測的排泥漿比重

與排泥漿量去推估改良樁平均樁直徑是否達到工程設計的標準進而作為在施工時掌控

改良樁品質的一種管制手法 研究方法本次灌漿場地有準備一個已知長寬的筏基坑當作廢泥漿暫置區當排泥漿

排入暫置區內泥漿的液面逐漸升高等鑽桿提升完 1 m再量測液面上升後的高程將高程差乘以筏基底面積即為噴射灌注 1 m高程時的排泥漿量至於排泥漿單位重測量時機是在排泥漿量量測期間進行原則上量兩次盛取時將容器置於排泥軟管出口處盛取將

盛滿排泥漿的容器秤重扣除容器重後再除以容器之容積即為排泥漿之單位重之後將

所記錄的排泥漿量與灌漿量之比值還有排泥漿的單位重畫成機率分布曲線可發現兩者

皆為常態分布( Normal Distribution)其平均值加減 3倍的標準差可用來作為灌漿品質管理的上下限值而再以此兩者的 Distribution用蒙地卡羅原理來模擬便可得到改良樁直徑之機率分布曲線當周圍改良樁陸續完成在未灌漿的改良樁體四周噴射流能切削的土壤

體積逐漸減少依周圍完成支數不同有 6種可能狀況由排泥漿的單位重量測可發現周圍完成改良樁的支數愈多則後續改良樁的排泥漿單位重也愈大改良樁的品質也愈佳因

此可以設計出不同的施工順序若搭接改良樁的數量愈多則此工序所導致的高品質改良樁

的數量也愈多 結論 (1)當地下室發生湧水時其排泥漿量與灌漿量比值皆落在正常灌漿作業的管理

值之外這說明利用排泥漿量與灌漿量比值的管制圖可以有效預警湧水或湧砂的可能性

(2) 為了得到高品質的改良樁在編排灌漿順序時儘量使欲灌漿樁位的周圍有最多已完成的改良樁(3)未來可再蒐集更多 JSG灌漿相關案例將不同地區樁徑土層性質灌漿參數排泥漿比重及廢泥漿量單位量等數據製作資料庫及規範以提供後續灌漿時品

質管制的依循準則 Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-8

圖 1 排泥漿量量測 圖 2 排泥漿單位重量測

圖 3 排泥漿量體積比管制圖 圖 4 排泥漿單位重管制圖

圖 5 蒙地卡羅模擬模型

圖 6 搭接面積的六種邊界

圖 7 五種不同的設計灌漿順序

B-9

路堤下橋墩深基礎開挖工法比較與數值分析 為改善國道 1號五股至楊梅路段的交通壅塞國道新建工程局辦理「國道 1號五股至

楊梅段拓寬工程計畫」之新建工程其中泰山林口路段因為上邊坡側為地質敏感區域不

適開挖所以在下邊坡處進行橋墩基礎開挖基礎開挖工法共有三種分別為型鋼橫板條

擋土工法土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法 研究目標針對土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法彙整傾度管監測數據

觀察不同開挖階段之傾度管側向變位及側向變位速率研判邊坡潛在滑動面的位置進而

比較兩種工法於紅土卵礫石層中開挖之適用性以決定較佳開挖擋土工法其次以 3D有限元素軟體模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖過程以數值分析結果與傾度管監測數

據比對驗證進而研究傾度管監測警戒值與行動值之適用性 研究方法以非線性有限元素軟體(PLAXIS 3D)模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖

過程土壤應力-應變行為模擬採用莫爾庫倫組合律(Mohr-Coulomb constitutive model) 參數的選擇參考鑽探報告及室內土壤試驗土釘桿件採用樑元素模擬(Beam element)鋼線網噴凝土採用牆元素模擬(Wall element)土釘鋼線網噴凝土與土壤間均配置界面元素(Interface element)施工步驟模擬每一階開挖工序由傾度管監測數據比對驗證數值分析結果以及分析邊坡開挖前後之安全係數差異

結論(1)土釘逐階降挖擋土工法在第 6階開挖時可發現變位曲線在 65m處有明

顯的折點折點以上之線段斜率較小下部線段斜率較大由上邊坡路面產生的裂縫可

推估折點以上為邊坡滑動區隨著開挖深度增加折點沒有下移的趨勢也就是滑動面位

置不變滑動區域與影響範圍也沒增加(2)竹削井式擋土工法當井筒壁體開挖至第 10階時傾度管變位曲線產生折點推估折點位置可能位於傾度管 45m與 65m處折點上部線段斜率較小應為未來潛在滑動區但是隨著開挖至第 14 階時折點沒有下移的趨勢也就是潛在滑動面位置不變潛在滑動區域與影響範圍也不變加以基礎上邊坡處

之高速公路路面無裂縫產生研判滑動面並未形成(3)依據傾度管的變位開挖壁面的穩定性高速公路裂縫與滑動面的產生以及工期長短顯示在林口紅土卵礫石層中進行橋墩

基礎開挖較佳的擋土工法應為竹削井式擋土工法(4)監測邊坡潛在滑動面傾度管警戒值的訂定須更加嚴謹應不能造成高速公路路面產生裂縫才能有效且安全的預警工程事

故

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-10

土釘逐階降挖擋土工法開挖面平面圖 土釘逐階降挖過程傾度管之變位

土釘逐階降挖工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

竹削井式擋土工法開挖面平面圖 竹削井式擋土開挖過程傾度管之變位

折點

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

竹削井式擋土工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

2m 深

35m 深

45m 深

65m 深

13m 深

16m 深

Step1 Step2 Step3

Step4 Step5 竹削壁體開挖

井筒壁體開挖 Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

Step15

傾度管深度(m

)

B-11

機場跑道剛性鋪面之版底灌漿維護 剛性鋪面未受良好的維護方式下容易因版塊間的接縫密封性不足使地表水滲入造

成基底層潮濕積水在交通反覆載重作用下接縫發生唧水現象在版塊下方掏空孔洞

使版塊下方的承載力不均進而造成版塊的破裂損壞情形因跑滑道使用頻繁全面翻

修不切實際而且成本較高為了改善此類狀況進行剛性鋪面版底灌漿是最快速有效提

升版塊承載力延長版塊使用年限的方法 研究目標本研究主要以剛性鋪面狀況指數(PCI)版底灌漿灌漿量及灌漿壓力透地雷達

非破壞性檢測之結果進行分析研究研究目標包括 (1) 分析版底孔洞造成的鋪面損壞種類探討損壞種類與灌漿量之關係 (2) 分析版塊不同損壞程度及維護狀況對灌漿量之影響 (3) 鋪面損壞程度以鋪面狀況指數(PCI)加以量化探討鋪面狀況指數(PCI)評分與孔

洞及灌漿量之關係 研究方法針對機場跑滑道由孔洞造成的剛性鋪面破壞及版底灌漿量之關係研究探討在

與灌漿前後之透地雷達檢測結果驗證研究方法可區分為 (1) 剛性鋪面損壞(distress)程度調查

在透地雷達非破壞性檢測前先行調查版塊損壞程度並以ASTM提出的剛性鋪面狀況指數(PCI)評分方式記錄版塊狀況

(2) 剛性鋪面版底灌漿前非破壞性檢測 在灌漿前先行規劃透地雷達施測路徑並於灌漿前及灌漿後以透地雷達掃描剛性

鋪面版塊底下孔洞與積水的範圍 (3) 剛性鋪面版底灌漿

利用透地雷達於現地版塊所偵查之孔洞進行灌漿孔位佈設選用適當之機具與

監測系統以單環塞工法進行填充灌漿填塞版塊底下之孔洞 (4) 剛性鋪面版底灌漿後非破壞性檢測

在灌漿後以相同的施測路徑檢測確認鋪面下方孔洞與積水的範圍已確實填充

否則再進行補灌作業 (5) 分析調查資料與灌漿施工紀錄結果

探討版底灌漿量與鋪面狀況指數(PCI)評分之關係篩選因孔洞造成的損壞評分方式制定用於版底灌漿的鋪面狀況指數(PCI)並由鋪面狀況指數(PCI)評分預估其灌漿量

結論(1)以版底孔洞造成的鋪面損壞與灌漿量之關係提出與版底孔洞有關的剛性鋪面狀

況指數(PCI)評分方式(2)以不同損壞程度的剛性鋪面對灌漿量之影響提出用於剛性鋪面灌漿前的適當修護方式(3)建立剛性鋪面狀況指數(PCI)與版底灌漿量之分析方法並提出預估灌漿量的方法以提升灌漿之效率及精確性

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-12

灌漿管安裝 灌漿壓力及流量監測 版塊接縫溢漿即停止

圖 1 版底灌漿施工

圖 3 剛性鋪面狀況指數(PCI)與灌漿量之關係整合

圖 2 剛性鋪面與灌漿施工狀況記錄

灌漿前

灌漿後

補灌後

B-13

鋼筋混凝土簡支梁循環加載與數值分析 目前潛盾隧道環片大多由鋼筋與混凝土製作而成而監測系統皆於環片裝設背填與

二次灌漿完成後才裝設在環片內側無從得知環片在裝設背填與二次灌漿過程中環

片中的鋼筋與混凝土的初始應力因此如果無法得知初始應力狀態則環片之鋼筋與混

凝土用量設計很難判定是否保守或不保守若能從環片製作澆鑄與現場環片裝設過程中進

行量測即可掌握環片完整的應力歷史作為回饋設計的重要資料 研究目標利用埋設 SOFO光纖的簡支梁在循環載重時的鋼筋應變與梁撓度作為已知

解分析對象來驗證下列兩種分析方法一為以結構及鋼筋混凝土力學理論發展一套

MATLAB 數值分析模式模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力二為使用 FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型模擬簡支梁承受雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力

研究方法分成三部分第一部分將SOFO光纖感測器埋設於鋼筋混凝土簡支梁試

體內在試體製作過程中記錄蒸氣養生與水中養生過程鋼筋與混凝土的應變歷史並於

實驗室內進行雙點循環載重試驗紀錄鋼筋之應變過程第二部分利用結構與鋼筋混凝

土力學原理建立一套MATLAB數值分析模式(分成三種類型(1)忽略拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie (2)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie(3)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用真實的慣性矩Iexact)藉由給定之鋼筋與混凝土的組合率模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下簡支梁試體鋼筋與混凝土的應變與應力並比對簡支梁的載重-理論彎矩彎係與數值分析結果的載重-彎矩關係驗證力學理論數值分析模式的正確性第三部分使用FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型輸入MATLAB數值分析使用之鋼筋與混凝土的組合律模擬鋼筋混凝土簡支梁承受雙點循環加載擷取光纖感測器位置之模

擬結果將其模擬結果與實驗之光纖感測器量測結果和MATLAB數值分析結果進行比對探討力學數值分析的適用性

結論(一)本研究發展之數值分析模式沒有忽略拉力側混凝土之張力而且混凝

土試體開裂後採用真實的慣性矩Iexact進行力平衡分析不論簡支梁是否開裂載重-彎矩關係的數值分析解與理論解皆吻合證實本研究發展的力學理論數值分析模式之正

確性(二)數值分析結果之鋼筋應變與實驗之光纖感測器量測結果有差別後續使用FLAC 3D模擬輸入數值分析使用的組合率預期能得到與數值分析較相符之結果

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-14

光纖簡支梁試驗加載示意圖 雙點循環載重之光纖變形量量測結果

載重-彎矩(理論與數值分析)關係圖 載重與鋼筋應變及中立軸位置關係圖

鋼筋混凝土簡支梁斷面網格圖(FLAC 3D) 鋼筋混凝土簡支梁網格示意圖(FLAC 3D)

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

0100002000030000400005000060000700008000090000

100000110000120000130000140000

0 10002000300040005000600070008000900010000

彎矩

(kg-

cm)

載重 (kg)

理論彎矩

計算彎矩-

類型1

計算彎矩-

類型2

計算彎矩-

類型3

B-15

無人飛行戴具(UAV)航空攝影測量及雷射掃描儀(LiDAR)資料之整合與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞近

年來測量與空間資訊技術之發展日新月異於國土保安環境變遷監控防救災應變資

源探測保護等各方面的應用以及上述資訊的更新和資料的即時性成為重要需求因此

發展快速且低成本資料擷取平台乃成為各國遙感探測技術與測繪製圖發展的重要課題

遙測影像及航空測量除了軍事情報之外已普遍推廣到區域測量地質調查礦產探勘

農林設施土壤保育森林開發與土木工程之探查等工作上近年來因電腦視算能力的

提昇數位影像解晰度的提高相對應之攝影測量技術亦隨之澎渤發展 研究目標地震等天然災害的評估常須整合不同領域及技術如地形分析大地測

量遙測地理資訊系統及定年學等其中構造地形分析是斷層存在性及斷層活動性一個

最初步也最基礎的資訊與工具它能提供進行其他更精細的斷層調查分析前重要的參考

依據因此高精度地形資料的取得成為重要關鍵 研究方法1)針對地形資訊大量數據視覺運算等相關模組及程式的開發其中主要

集中於三維紅藍(或紅青)全彩立體影像及三維立體光柵影像之處理及製作2)數值地形資料應用於在地質上構造如斷層褶皺等構造的特徵分析構造活動性的探討等相

關技術的開發 結論無人飛行載具機動力強時效性快經費較廉及較寬鬆天氣條件即可操作的

優點等特性可取得災害地區即時清晰全面之中低空照片並作為後續分析災害原因

與災後整治之用以無人飛行載具進行航空攝影測量由地表特徵物的辨識再反求特徵

點的空間所在位置經由大量的特徵點的計算後即可建置大量三維座標（點雲）並同

時透過數位攝影機記錄取樣點顏色測量結果可以建構數位地表高程模型來精確記錄地貌

用於記錄地形變遷地圖製作或是產生地面模型此一精確的三維座標可做為土地建築

都市規劃自然地貌河床地形測量以及山坡監測等用途之應用另一方面台灣地區位

處高溫多雨的亞熱帶植生茂密地質露頭出露不易而新技術空載雷射掃描(Light Detection And Ranging LIDAR)的多重反射資訊經由濾除不同反射訊號後能獲得高解析度之數值地表模型(Digital Surface Model DSM)再經由資料處理進一步去除地表建物及植被等可得高解析度數值地形模型(Digital Elevation Model DEM)利用此一技術無論是人口密集的都會區或是叢林茂密的深山都可以找出許多被掩蓋或是現行數值地

形模型所無法分辨的細微地形變化這些微變化能提供更多科學證據並進相關分析與運

用

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-16

國道三號附近細部數值地形模型呈現其中可見高速公路上崩積區及呈點狀凸起零星

散佈之清運中大型機具

無人飛機拍攝陳有蘭溪附近區域影像之點雲建置成果

小林村附近地區山崩事件後之三維地形側視

B-17

山崩災害數值模擬相關程式開發與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞1999年台灣九二一集集地震（ML= 73 MW= 76）造成台灣地區二千四百餘人的死亡引發近萬個山崩民生經濟損失嚴重近年來因電腦運算能力的提昇結合野外觀察的結果

運用離散元素法等數值模型方法結合地震站之強地動訊號地表地下水文特徵以及

岩體及滑動面之材料性質等來模擬山崩行為從地震山崩之誘發啟動傳播至穩定

滑動及最後堆積停止階段等等hellip重建運動塊體的滑動過程 研究目標結合野外觀察及不同方法論所得概念運用自行開發之接觸動力離散元素

法及廣義地形下之淺水波模式來探討山崩區地形地貌岩體材料性質孔隙壓力滑

動面及原地面等摩擦性質等對山崩之誘發擴展及堆積過程之影響及山崩機制之探討 研究方法1)運用接觸動力離散元素法來模擬山崩的誘發與運動過程該方法基於顆

粒間的接觸面性質及顆粒群的相互碰撞時考量顆粒碰撞前後之動量變化回復係數及作

用力2)基於連體力學架構所發展而成的廣義地形下之淺水波模式所開發之程式(中研院郭志禹博士合作)亦運用於土石流流變率模擬藉由與現場堆積的量測值相比較來率定山崩地區之流變參數

結論岩體內之作用力的模擬是考慮相接觸顆粒之接觸點位置及接觸區域面積接

解點上之正向切向接觸力及抗彎矩並考慮原接解點或新接觸點接觸點之尖鋒及殘餘

強度等以上方法允許模擬破碎岩體內之凝聚力的 Mohr - Coulomb 行為最後再以GaussndashSeidel 非線性迭代之數值方法來簡化及加速程式之運算以計算每一時間序列上顆粒群體碰撞及接觸時的作用及行為相關程式已運用於國道三號九份二山小林村等地

滑土石流等山崩之象動歷程模擬金山地區之洪氾斷層錯動造成地盤下陷而引致海水

漫淹等相關的分析

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-18

山崩崩移發生前及發生瞬間顆粒間之接觸應力變化

小林村土石流情境模擬及崩積物堆積狀況

C-1

大陸政府採購市場與制度之研究 由於 WTO 的 GPA (政府採購協定) 簽署國家越來越多美加歐盟日韓等大部

分有經濟實力的國家多已簽署我國亦在 2009 年 7 月 15 日簽署生效而中國大陸亦於2007年提出加入 GPA申請目前相關談判已近尾聲近期內可望簽署根據 GPA的規定各國的政府採購市場必須互相開放且遵守公開公平等原則預計大陸簽署 GPA 後未來每年政府採購市場的金額將高達三十餘兆台幣由於市場規模極為龐大各國莫不競相投

入相關研究及輔導該國產業的競爭力企圖爭奪這塊大餅我國相對進入大陸市場較無語

言及文化等障礙相較於其他國家的競爭事實上我國產業已具備天時地利人和的有

利條件如何利用這些有利條件轉化成市場的競爭優勢實為迫不及待的課題而其中最

關鍵的因素就是是否能徹底熟悉大陸公共市場的遊戲規則精確的掌握各項規則的操作與

竅門且時效越早越好俾輔助我國的產業及早佈署掌握市場的先機這是本研究所致

力的主要目的 研究目標本研究目標可分為短中長期短期為比較兩岸政府採購制度與市場

分析研究臺灣產業進入大陸公共市場之策略及定期舉辦兩岸政府採購產官學研討會及

論壇中期為協助政府研擬相關政策成立兩岸公共市場產業輔導中心及協助我國產業

進入大陸公共市場長期為設立營造公會臺北科大政府採購市場研發與培訓中心使臺灣產業從兩岸走向國際

研究方法本研究在第一階段將針對大陸的政府採購制度進行全面的探討且將兩岸

採購法的差異做詳盡的比對同時也針對大陸的公共市場及產業文化進行深入的調查與

分析並彙整資深台商(協會)及兩岸專家的經驗以務實為導向俾使研究成果能精確有效的掌握大陸的公共市場第二階段將運用前階段的研究成果以營建產業為先建立

兩岸長期的交流平台積極訓練及輔導我國的產業能快速進入大陸公共市場的能力如

此階段的成果與時機成熟將在本校設立兩岸公共市場產業育成中心以提供長期的專

業輔導未來甚至可進一步考慮將服務範圍拓展至其他 GPA國家 結論由於此計畫為一個長期性研究因此下列結論僅為初期研究成果發生重大災

害需獲得緊急搶救資源時除正常既有採購契約可利用外亦可於正常之採購契約中針

對災害搶救項目可直接以開口契約方式預為因應另搶救能量需求異常龐大之重大災害緊

急搶救則可以特殊緊急採購方式因應兩岸採購法規均提供法源依據提供執行單位緊

急採購災害所需搶救資源比較兩岸之緊急採購制度並參照相關實務案例可發現各有

優缺點如何能截長補短應是兩岸所努力方向最後大概整理出兩項重點(1)兩岸採購相對於歐美國家仍處於起步階段還存在很多問題亟待完善如政府採購法不健全政府服

務類採購範圍和規模仍然較小等發達國家政府採購規模占 GDP的比例通常為 10兩岸占比水平與此相比仍有較大差別(2) 緊急採購之因應措施兩岸均有彈性因應作為針對 921 大地震莫拉克颱風（依據台灣地區ldquo採購法rdquo第 105 條）及四川汶川大地震甘肅省土石流災害（依據大陸政府ldquo採購法rdquo第 31 條）等相關單位均可快速進行救災工作因此相關緊急採購作為均能發揮功能提升整體救災復原效率 Principal Investigator王隆昌 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-2

中國各年度 GDP（單位億美元）

資料來源中華人民共和國國家統計局 httpwwwstatsgovcn2012年

各縣市綜合營造業分佈狀況 研究目標 資料來源本研究室繪製 資料來源本研究室繪製

家數

縣

市

C-3

預防式品管理論應用於公共工程之研究

近年來國家重大建設計畫密集推出如民營固網開放台電六輸變電計畫污水下水

道建設計畫及自來水更新等多項計畫以及埋設電力電信瓦斯自來水網路等等維生

管線使用道路埋設管線情形非常普遍然而國內隨著生活水平及教育程度的提昇以致

民眾意識抬頭對道路服務需求也跟著增加因此使得國內道路管理機關開始重視道路服

務品質的問題但卻常發生管線工程埋設後因道路回填不實或管線埋設未與路面齊平

造成路面不平的情況其施工品質優劣將是維持路面平整最重要的關鍵 本研究將預防式品質管理概念導入目前道路管線挖填工程品質管理中重新建置一套

施工品質管理機制依現況問題分析並研提對策提出於重要施工項目建立停檢點查驗

並依其重要程度設立不同等級專業人員負責查驗及相關檢查表落實專業人員的職責等施

工品質管理機制期能改善目前施工品質良莠不齊的情況 研究目標 本研究首先針對臺北市現行管線挖掘作業之抽查機制進行探討依據現

況問題分析結果檢討現行抽查機制的問題癥結導入防弊理論及預防品管的觀點建構

改良式抽查機制首先建立管線停檢點抽查作業消除非必要的挖掘降低抽查成本減少

開挖次數及減少用路人抱怨推動落實專業人員管制藉由二階段抽查作業篩選無停檢點

資料者納入品質抽查將廠商依品管能力分類無品質能力及限制挖掘者繳交代金(需含管理費等)由道路管理機關於各年度施工時納入施工研擬闢建管線挖掘品質管理系統其研擬一套以預防為主治療為輔具體可行的管理機制藉以提升抽查效益並有效改

善管線施工品質 研究方法針對本研究相關之文獻及臺北市管線挖掘品質管理現況進行回顧探討臺

北市道路挖掘埋設管線品質抽查管理之盲點導入防弊理論及預防式品管的觀點著重以

預防式管理為主治療為輔應變為備之原理藉由專家調查以及實例分析探討改良式抽

查機制之適用性並以回饋分析之方式修正本研究最後提出結論與建議 結論(1)強化製程品管停止靠檢驗達成品質一開始就製造出滿足需求品質的方式

來取代檢驗特別是落實停檢點抽查機制與績效管理(2)道路管理機關除輔導其做好品質外應針對其品質績效長期建立管理檔案長期掌握管線單位的完整資料績優者除於管

線會議公開表揚外應降低抽查比率甚至列入道路管理機關代辦施工之廠商優先名單績

劣者除於管線會議提出並公告於臺北市道路挖掘管理系統並增加抽差比率輔導施工品

質若仍無法改善經評定為無自主品管能力則由管理機關代收款施作且代收款應大幅提

升並收取管理費長期追蹤廠商績效管理績優廠商將持續其好品質績效差之廠商為避

免抽查之成本提高將自主性的導正其施工品質長期形成良性循環及自主品管之永續目

的創造永續管理的效益(3)重點式品管須由品管組織人員簽認除依權責分別由施工廠商之技師工地主任及品管人員負責簽認外監造單位亦應於現場會簽並通知道路管理

機關派員查核(4)闢建管線挖掘品質管理系統以二階段抽查機制可減少 80非必要抽挖件數降低抽查成本利用非破壞性檢測過濾有品質疑慮之案件代替道路品質抽查

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-4

未經篩選逕以破壞性檢測檢驗道路品質之機制改以善用成熟科技如透地雷達先與檢測隱

蔽部分可排除非必要之挖掘案件瀝青混凝土部分則以鑽心取樣檢驗如有品質疑慮再

以破壞性檢測驗證民眾較在意路面復舊品質更勝於隱蔽部分另增加非破壞性檢測項目

如以三米直規加驗人手孔周邊及瀝青混凝土新舊介面高低差(5)因已以二階段非破壞性檢驗過濾 80非必要抽挖件數如此可分階段增加抽查件數由原 15增加至 10長期以 100抽中不合格為目標大幅增加抽查效益

Principal Investigator王隆昌 教授研究室

戴明品管理論

項目 年度 抽查件數 不合格件數 不合格率

97 138 71 5145 98 629 187 2973 99 525 120 2286 合計 1292 378 2926

97~99年度臺北市管線查察不合格統計表

C-5

整合 RFID與 BIM於營建工地鋼構吊裝工程管控實務應用之研究

鋼構工程為鋼骨大樓最主要的工項之一其作業管理的良窳直接影響工程品質與成

本複雜之鋼結構工程可能包含上萬支構件每一構件經由製造運送檢查儲存

吊裝及驗收等流程都必須不斷進行確認並核對資料然而現行工地作業人員多以紙本

2D圖面及物料清單為溝通管理的工具因此常有構件不易確認效率緩慢誤判等問題尤其塔吊人員位於高樓作業時需同時進行安裝位置確認與吊塔操作不僅導致作業緩

慢且易增加作業風險 研究目標規劃整合BIM結合RFID技術導入營建工地鋼構吊裝工程管控之應用模式

建置 BIM-based RFID 鋼構工程物料資訊管理系統使其能提升鋼構作業管理效率減少塔吊作業之風險並進一步探討系統導入之效益與限制 研究方法鋼結構工程的作業流程包含工廠製造材料運送工地存放吊裝施工及

完工驗收等階段本研究所開發之系統導入應用包含「進場檢驗」「吊掛作業」「進度監

控」及「完工查驗」等作業管理其概念主要利用 BIM圖形化介面易於辨識之特性使人員能透過模型輕易掌握鋼構於建築空間位置並透過 RFID快速掃瞄辨識能力能迅速取得構件資訊減少人員辨識錯誤及負荷有助於高空塔吊作業之正確與安全並透過

BIM 模型顏色呈現方式能迅速掌握鋼構作業之進度本研究開發採用NET Framework技術以Microsoft SQL Server為資料庫系統並透過 ADONET作為資料溝通之技術模型本體採用 Revit 匯出之 DWF 檔案為主要檔案格式提供系統操作所需之樓層模型及構件視覺化資訊系統介面則以 VBNET開發視窗介面作業進行時能同時呈現系統資料庫資訊及模型呈現

結論(一)本研究整合 RFID 與 BIM 模型作為塔吊作業溝通之媒介高空與地面人員能以行動裝置同步取得構件及模型資訊可改善傳統 2D圖面與無線電溝通及描述不易之狀況(二)由於鋼構體積龐大且工地空間有限錯誤的堆置方式可能增加成本與導致風險工程師可藉由 BIM 樓層與位置資訊調控構件最佳的儲放位置與順序可提升吊裝

效率並降低風險(三)系統所採用之 BIM Model 由 Revit 模型先行匯出為 DWF格式檔案後再利用 API進行操作以避免原始模型遭任意修改且由於檔案格式較小可提升系統資料傳輸速度並改善作業效率(四)透過 BIM API 介面程式可控制模型旋轉並以適當角度呈現能協助塔吊人員迅速確認構件及安裝位置改善作業便利性及減少人員疲勞並且

提升作業安全本研究導入行動化通訊裝置及 BIM-RFID資訊化作業系統取代傳統紙本作業模式人員對資訊系統操作之熟悉度與良好的教育訓練為導入系統成敗之重要關鍵 Principal Investigator林祐正老師 研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

林祐正

副教授

C-6

使用者操作介面

RFID-BIM系統導入工地鋼構管控之應用

系統架構圖

鋼構進場檢驗及放置管理

地面工程師與塔吊人員同步顯示鋼構資訊

透過 BIM模型顏色管理作業進度

作業人員進行鋼構驗收

D-1

因應重大複合型災害物力動員調度機制 之研究

2011 年日本311 東北發生超乎預期之大規模地震所引發之複合型災害其救災物力

之動員調度也備受考驗借國外災害處理之經驗檢討台灣的法令組織整備作業程

序及案例期能提升我國面臨重大複合型災害時物力動員之時效性及完整性 研究目標彙整分析世界主要國家包括日本(日本東北地震)美國(卡翠納颶風)

中國大陸(四川地震)等遭逢重大災難時物力動員機制運作情形與關鍵議題檢討我國近年來莫拉克風災納莉風災921 地震等重大災害物力動員案例及現況設定一項重大複合式災害就我國現行物力動員機制進行情境分析研提我國因應重大災難物力動員機制

之具體建議 研究方法本研究案預擬之情境以國內發生機率雖不高但仍有可能發生且高於現

今地方政府在其地區災害防救計畫中所研擬的地震規模為本研究案之情境事件因此

設定為臺灣北部山腳斷層北延入海段發生芮氏規模七之地震錯動並引發最高浪高達三

公尺之海嘯此浪高比國科會所做研究報告之12公尺高但考慮311 東日本大地震之超乎預期的情況及複合型災害之組構以三公尺浪高之海嘯為模擬情境另伴隨核一廠因激

烈振動導致廠區設備受損造成第四級（Level 4）的輻射事故綜之本研究案預擬之複合型災害乃由地震海嘯核電廠輻射事故所構成並推估建物損壞人員傷亡收容

需求火災事件維生管線交通路網等之量化損害及修復進度以及海嘯淹水及輻射災

害避難收容下所需的物力調度其中以TELES 及本研究研擬方法為主要考量亦透過訪談方式針對公私部門物力動員調度權責相關之人員進行訪談以了解災防組織之實際

作為伴以調查焦點座談統計分析並總整研究發現研提我國因應重大災難物力

動員機制之具體建議 結論物力需求可分為物資及設施設備兩大類別物資方面包括飲用水糧食及民生

必需品緊急醫療救護所需之器材及藥品人命搜救之器材裝備等等本研究擬出隨時

間地點之量化數據提出物力動員調度之十三項重要課題與對策並具體提出短中長期

政策及機制改善之建議 Principal Investigator施邦築

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

施邦築

副教授

D-2

物力需求與災害發生時間關係圖

物力整及備動員運作流程圖

物力調度運作流流程圖

D-3

地工合成材料應用於呈層複合土壤 水質淨化系統之研究

臺灣發展生態工法迄今已十餘年初階段大都應用於河川及山坡地治理現今逐漸擴

展至社區或城市的應用並且與綠建築及節能減碳等議題相互結合目前國內的生活污

水大多經由污水下水道系統收集至污水處理廠處理然而因其造價高且工期長短期內

並無法達到全面普及鑑於此近年來國內開始採用現地自然淨化處理系統(NTS)解決此問題然此類系統卻常受限於較低的水力負荷率而導致阻塞本研究引入在日本發展十餘

年之呈層複合土壤系統(MSL)其實務案例詳圖 1 及圖 2由於水力負荷率較大且因系統可設置於地底下降低人為的干擾及維護管理的頻率有效的改善 NTS 缺點 MSL系統主要由土壤混合層(含土壤有機材料及包覆材)及透水層(PL)組合而成日本 SML係以麻布為包覆材但易受分解腐化而影響系統壽命本研究改採高耐久且品質穩定之地工

合成材料以提昇系統使用壽命 研究目標本研究嘗試採用地工合成材料替換 MSL 系統中包覆材藉由人造聚酯纖

維控制材料本身厚度開孔徑進行實驗過去地工合成材料較常使用在土木大地工程

多應用於河川護岸的保護以及山坡地的護坡工程材料本身具備排水沖蝕控制隔離

加勁及過濾hellip等功能鮮少使用於水質淨化之應用本研究透過地工合成材料替換日本之黃麻布包覆材除了可以達到較佳的水質淨化成效之外更有效延長MSL系統使用壽命另外本研究亦嚐試採用台灣現地常見的材料來取代日本的材料以達到落實技術本土化

之目的 研究方法首先進行「地工織物培殖微生物可行性初期實驗」(詳圖 3)目的為了解

地工合成材料能否能有效提供硝化菌生長附著而後採用自行研發之「MSL 室內實驗滲透過濾實驗儀」(詳圖 4)進行實驗共分為二個階段第一階段由黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)及厚不織布(I-C)進行實驗以了解不同纖維布之淨化效率第二階段則將三種纖維布以不同的水力負荷率進行試驗以了解污水停留時間與水質淨化效率間的關係

結論(1)本研究所使用之添加材均為台灣本土材料由試驗結果可知效果頗佳顯示

可達技術本土化之目標(2)在相同厚度下本研究採用地工合成材的確可以達到與黃麻布相同之水質淨化成效且較厚之地工合成材亦表現出較佳的成效(圖 5)(3)實驗發現地工合成材內部孔隙愈多愈能提供較多空間利於生物膜孳長提高淨化效果(4)水力負荷率只要能低於 5000Lm2day便可以有效達到水質淨化的成效(圖 6)(5)與人工濕地水質淨化系統相比MSL可以更小的面積和更省的成本較快速的達到水質淨化的成效由其對於磷的去除更為顯著

Principal Investigator何嘉浚 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

何嘉浚

助理教授

D-4

圖 1家庭生活污水處理案例 圖 2河川工程淨水案例

圖 3地工織物培殖生物菌實驗結果 圖 4 MSL室內實驗滲透過濾實驗儀

圖 5黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)與厚不織布(I-C)之實驗結果

圖 6 三種纖維布在水力承載負荷率 3000Lm2day之實驗結果

TP NH3-N

TP NH3-N

E-1

機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 地下水是極為重要的水資源之一相較於地表水而言地下水具有成本低廉水溫與

水量穩定水質良好及取用方便等多項優點目前台灣西南部地區仍大量抽取地下水供應

灌溉養殖民生及工業用水若地下水遭受污染勢必嚴重影響該地區之水資源供需平

衡甚至對人體健康造成危害故地下水資源保育業已成為極重要之議題 研究目標地下水污染潛勢評估模式 DRASTIC 為美國環保署(US Environmental

Protection Agency)於 1985 年主導並與美國地下水協會共同合作所發展而成利用該模式評估區域之污染潛勢計算出之高污染潛勢區則代表該地區客觀上較易受到污染

DRASTIC 含水層脆弱度模式自發展以來經常被使用於評估地下水污染潛勢但此模式在應用上常因相關參數資料稀少易產生高度不確定性進而影響模式之評估結果因此本

研究應用指標為基礎之地理統計發展以機率為基礎之 DRASTIC 含水層脆弱度評估模式除估算地下水污染潛勢值外並評估其污染潛勢預測表現 研究方法DRASTIC 含水層脆弱度模式考慮七項水文地質參數以評估該地區污染

潛勢之程度分別為地下水位深度(D)淨補注量(R)含水層介質(A)土壤介質(S)地形(T)未飽和層影響(I)含水層水力傳導特性(C)七項參數本研究將此法實際應用於濁水溪沖積扇DRASTIC模式中之各參數分別使用三種選取方法(最大機率選取期望值選取傳統選取法)進行污染潛勢評估

結論研究結果顯示高污染潛勢區皆位於沖積扇之扇頂區土地利用型態以農業耕

種為主而中度污染潛勢則大多分佈於扇央地區無污染及低度風險污染大多分佈於沖積

扇西部沿海地區以及南部地區此外將前述三種方法之評估結果與近年來該地區地下水

硝酸鹽氮實際污染情形進行相關性分析Pearson 相關係數分別為 0310131 及 0071Spearman 相關係數則分別為 0460552 及 021再比較三種方法之污染潛勢預測能力預測高硝酸鹽氮濃度污染(超過 05mgL為門檻)其預測能力分別為 7575及 38由上述結果顯示本研究發展以機率為基礎含水層脆弱度評估模式較傳統評估結果更為優

異本研究成果可提供政府劃定地下水污染潛勢範圍以及制訂污染防治與土地使用管理策

略之參考建議未來可增加更多因子估算淨補注量時若能考慮更多可能影響參數如土

地利用型態雨量植被及土壤入滲係數等將使淨補注量估算更符合實際情況以提高

模式之準確性 Principal Investigator陳世楷助理教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

水資源工程與水利防災組

陳世楷

助理教授

E-2

參數因子 水文地質參數

地下水位深度 D(Depth to Water Table) 淨補注量 R(Net Recharge) 含水層介質 A(Aquifer Media) 土壤介質 S(Soil Media) 地形 T(Topography(slope))

未飽和層影響 I(Impact of the Vadose Zone) 水力傳導係數 C(Hydraulic Conductivity of the Aquifer)

DRASTIC參數 DRC之分數等級

D R C

百分比 門檻 分數等級(rating)

0-20 1 10 2

20-40 2 8 4

40-60 3 6 6

60-80 4 4 8

80-100 4+ 2 10

DRASTIC參數 SIA之分數等級

範 圍(range) 分數等級(rating)

礫石層 10

極粗粗中砂層 7

細及細砂層 4

粉砂泥及黏土層 1

(a)

(b)

(c)

DRASTIC 高污染潛勢與硝酸鹽氮超過05mgL 之比較(a) 各參數最大發生機率選取(b) 各參數期望值選取法(c)傳統選取法

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

A-5

鋼筋混凝土建築物耐震能力評估系統之補強

模組與視覺化展示功能開發 自 921集集大地震後結構耐震能力評估與結構補強一直是土木工程師的重要研究課

題近幾年國內學者積極參與相關研究已開發出可靠的耐震能力評估輔助分析軟體使

業界有可依循的方法與工具執行耐震能力詳細評估在耐震補強方面目前國內校舍常

用的補強工法如擴柱補強翼牆補強及增設鋼筋混凝土牆等主要以強度補強為主對

於校舍以外之其他既有建築物亦可依照結構系統特性採用韌性剪力補強的方式提昇

其耐震能力以達到耐震需求 研究目標本文彙整國內外常用的各種耐震補強工法建立結構非線性分析方法以

求取塑性鉸之特性作為側推分析或非線性動力歷時分析之依據並以物件導向程式語言

C將各種耐震補強工法之分析方法建構在鋼筋混凝土建築物耐震能力評估系統(SERCB)上

研究方法本研究將於 SERCB中建構的補強分析模組有鋼筋混凝土柱強度補強

鋼筋混凝土柱圍束補強柱鋼板包覆圍束補強柱增設翼牆補強及鋼斜撐構架補強工法的

補強分析模組其中在柱構件的部份又可分為矩型及圓形斷面的分析模組翼牆的部份則

也可分單側翼牆雙側翼牆並進一步將分析模組之分析結果與相關實驗結果進行比對

以確保本文所提之方法能有效掌握補強後構件的非線性行為 結論(1)本研究提出建立低矮型 RC牆之非線性行為分析方法並以等值斜撐簡化模

擬有助於實務上的結構分析(2)本研究建立補強後構件非線性行為的分析方法並建構SERCBWin2013程式以作為工程師補強分析的工具提升國內補強分析之效率及精確性(3)本研究開發視覺化展視功能視窗透用滑鼠於此視窗點選欲檢視之構件即可動態呈現所點選構件之分析資訊(4)目前針對各補強工法所完成之分析斷面型式共計 10餘種且提供使用者於補強分析時有更簡便的輸入視窗介面(5)在組成律部份本研究提供Kawashima 及 Mander 兩種混凝土組成律在鋼筋部份提供完全彈塑性之組成律但在同一斷面如有不同強度之鋼筋則可定義不同組成律參數(6)在翼牆分析時為考量工程實務的不同施工情況本論文特別針對三種常見的翼牆施工情形進行分析功能開發讓分

析結果更符合實際情況

Principal Investigator宋裕祺 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

宋裕祺

教授

A-6

外附式鋼斜撐框架之分析流程

外附式鋼框架補強試體之分析與比對

視覺化分析視窗

切片法

A

B

C

D E

Force

Deformation

鋼斜撐軸力塑性鉸

合成斷面M3塑性鉸

塑性鉸

A-7

地震防災管理系統建置之研究

台灣位處歐亞大陸版塊和菲律賓海版塊的交界屬環太平洋地震帶每年都會因版塊

間的相互擠壓而造成地震屬地震頻繁地帶為數眾多的既有交通設施及建築物將不可避

免的會遭受到強烈地震侵襲的威脅綜觀近數十年來的國內外地震災害構造物受害之實

例甚多在這些地震災害經驗中均顯示地震災害對社會所造成的衝擊與經濟損失是相

當嚴重而深遠

研究目標建構一套地震災損評估系統於地震發生前提供地震災害災損之境況模擬

據此擬定相關地震災害防救事項有效執行災害預防災害搶救事故處理災情勘察以

及善後處置復建等相關事宜並於地震發生時推估建築物倒塌及人員死傷等災害資訊

可於初期迅速採取緊急應變作為減少地震災害損失

研究方法以台灣 1990~2003年間地震規模超過 50之地震測站記錄為基礎針對台灣各強地動測站進行地表加速度衰減率之迴歸分析並將台灣國土網格化由各網格之鄰

近測站推估網格之 PGA 值以各網格內之公私有建築物及人口資料為基礎參考並修正TELES 之災損評估模式計算出特定地震作用下各網格之建築物倒塌數及人口傷亡數等資訊本研究使用物件導向技術進行系統開發整個系統以推估專案為中心包括推估

專案資料模型計算核心可擴充模組介面及視圖顯示等元件控管整個系統運作系

統實作將以Windows為作業平台使用NET Framework做為基礎應用程式的架構資料庫將使用 MySQL 為基礎GIS 地圖元件使用 MapWinGIS 元件分析成果將以視覺化輔以文字呈現

結論(1)本研究將全台灣進行國土網格化藉由推估所得各網格內之 PGA配合中

央氣象局對各震度所採用的對應色層並與中央氣象局所公布者進行比對以方便驗證地

震衰減律迴歸公式推估所得震度之準確性(2) 本文蒐集近 10萬 5千筆之地震資料針對全台 600餘個強地動觀測站進行加速度衰減律之參數迴歸場址效應已包含於各測站之迴歸分析成果中(3)本研究建立之地震防災管理系統使用物件導向技術進行開發並由豐富的資料庫將分析成果以視覺化輔以文字呈現不僅降低災損推估之繁雜步驟此成果亦可

供政府做為災前演練及災後初期迅速採取緊急應變作為之用(4) 本研究結合目前國內外之災損評估模式並藉由簡易明瞭之操作介面與容易擴充的架構使後續擴充較具彈性及

便利性(5)本研究開發之系統於分析完成後可藉由網頁公布及手機簡訊等方式通知防救災相關單位人員使其能於震後進行救災相關作業

Principal Investigator宋裕祺 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

宋裕祺

教授

A-8

中央氣象局公布之等震圖(左)與系統推估之等震圖比對包含全台灣之等震圖(中)及新北

市轄區內之等震圖(右)

新北市各區建築物橋梁損壞狀況分布圖

某座橋梁推估後對鄰近 5km10km半徑範圍內之脆弱度推估結果

A-9

樁基礎位於乾砂與飽和砂動力行為分析 與探討

臺灣處於環太平洋地震帶上橋梁安全時常遭受地震威脅以致橋梁因地震受損情況

發生加上部份跨河橋梁興建於地下水位較高之土壤當受延時長振幅大之地震時使

土壤排列更加緊密土壤中的水來不及排出造成孔隙水壓力上升有效應力逐漸遞減

且當有效應力降為零總應力等於孔隙水壓力時土壤即會呈現液體狀態致使容易形成

潰堤之現象或樁基礎之承載支撐力降低導致樁基礎所承受的側向力劇增或上部結構物產

生慣性力過大因此一旦橋梁位於發生液化之土壤對橋梁安全性之影響甚大造成橋

梁使用者生命財產安全受威脅之機率增加故考慮橋梁處於飽和土壤時安全性評估更顯

重要 研究目標橋梁位於發生液化之土壤對橋梁安全性之影響甚大造成橋梁使用者生

命財產安全受威脅之機率增加故考慮橋梁處於飽和土壤時安全性評估更顯重要本研

究擬針對橋梁樁基礎位於乾砂與飽和砂土中且承受地震力之作用探討橋梁位於兩種土

壤之受震反應 研究方法國家地震工程研究中心為探討樁基礎位於乾砂土壤及飽和砂土壤受地震力

作用之行為進行一系列相關之縮尺橋梁單樁試體砂箱實驗本研究藉此以 OpenSEES三維有限元素分析軟體將其橋墩基礎及土壤一併建立於分析模型中模擬樁基礎位於乾

砂與飽和砂土壤承受不同地震作用之反應且土壤楊氏係數以相對密度一層與兩層剪力

波速各別求取分析最後將實驗與分析結果進行比對 結論(1)工程師於設計時須注意飽和砂於位移加速度及樁身彎矩之反應皆較

乾砂大且以樁身彎矩最大值來看乾砂最大值會集中於樁身上方之位置而飽和砂則

會產生於中間之位置(2)樁基礎位於乾砂土壤並以三種土壤楊氏係數求解之方法進行分析以相對密度及一層剪力波速求解土壤楊氏係數之比對成果較佳而於飽和砂土壤模

擬分析時則以兩層剪力波速求解土壤楊氏係數之比對結果較佳(3)飽和砂分析之參數輸入互相具有關連性必須考慮多方面之參數如土壤之楊氏係數及滲透係數的改變

一般分析時難以考量隨時間變化而改變土壤性質因此產生具變異性之誤差模擬時應

盡可能考量實際狀態並涵蓋於模型中方可減少誤差之產生

Principal Investigator宋裕祺 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

宋裕祺

教授

A-10

雙軸向多層剪力試驗盒(NCREE) 大型霣砂器於剪力盒(NCREE)

考量土壤-結構互制之分析流程

質量塊相對位移比較 超額孔隙水壓力比較

樁身彎矩之準確百分比

A-11

壓電陶瓷智能感測器於混凝土結構 健康診斷之應用

利用壓電材料(piezoelectric material)為元件製成之智能感測器(sensor)具有許多實用上

之價值此智能感測器可用於監測混凝土早期強度發展結構內部應力量測結構受震或

受衝擊後之裂縫及損傷診斷等功能為一多功能之感測器壓電材料已廣泛被利用於光學

生醫光碟微機電D-RAM 等系統上諸多壓電材料製成之商用成品已經廣泛被運用於工程與日常生活中但壓電陶瓷材料於土木工程之應用則仍相當少於大型實際混凝土

結構上之應用則更待開發

研究目標壓電陶瓷材料主要特性為具有正反應及逆反應之機械能與電能轉移現象

利用壓電材料為元件製成之智能感測器具有許多實用上之價值此智能感測器可運用於監

測混凝土早期強度發展監測結構內部應力量測結構受衝擊檢測及結構震後損壞健康診

斷等功能本研究為利用壓電材料為元件製成之智能感測器預埋或後埋於鋼筋混凝土結構

中利用壓電材料可為致動器(actuator)及接受器(receiver)之特性發展壓電智能感測器於混凝土結構之許多監測與檢測實用技術

研究方法(1) 混凝土早期強度監測技術應用上為利用應力波傳遞基本理論於混凝

土圓柱試體中預埋兩個壓電智能感測器一為致動器及一為接受器藉由兩者間的應力波

傳遞探討壓電訊號與混凝土強度發展之關係(2)混凝土結構健康檢測應用為以多個壓電智能感測器埋於 RC 試體中利用試驗使結構逐漸產生損壞直到完全破壞於每一試驗利用埋設之感測器進行結構裂縫及損壞狀態檢測方式為利用一個感測器為致動器來產生

應力波其他感測器則當作接受器來接受應力波藉由所接受之應力波轉換的電壓變化來

判斷損壞狀態原理為當結構發生裂縫或破壞時其傳遞之能量將逐漸降低且能量降低

程度與損壞嚴重性具關聯性利用小波轉換於較窄頻寬與短歷時分析之優點進行接受器所

接受之應力訊號分析藉由訊號分析結果建立一損傷指標矩陣判斷結構之健康狀態

結論壓電陶瓷感測器運用於試驗室試驗與宜蘭牛鬥橋真實混凝土橋墩結構之損壞診

斷皆具有相當良好效果由數值分析結果來看不管是低頻或是高頻效果皆相當良好當

結構試體達到嚴重破壞時可從高低頻看出損壞指標有非常明顯的上升故壓電感測器

具有簡單便宜及具良好之結構損壞的診斷效果另由混凝土早期強度監測技術發展可

利用混凝土強度發展與壓電訊號關係公式取代部份傳統抗壓試驗

Principal Investigator廖文義 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

廖文義

教授

A-12

A-13

大屯國小忠棟校舍之耐震能力評估 有鑑於中小學校舍在 1999年集集(921)地震中受損嚴重教育部近年來積極推動台灣

地區中小學校舍之耐震補強為確保學童及教職員在地震中之生命安全台北市大屯國小

亦針對其忠棟校舍進行結構耐震能力評估有鑑於國內現有之建築物耐震能力評估法僅適

用於鋼筋混凝土構造而忠棟校舍為石造建築其韌性及抗拉強度較一般鋼筋混凝土建築

物為低因此無法以傳統模式評估該建築物之耐震能力 研究目標由於現有的耐震能力評估法中多未針對石造建築物提出確切之耐震評估方

式本研究中除參考美國聯邦緊急事務管理局所建議之建築物耐震能力分析法之外亦根

據現行建築物耐震設計規範之規定對忠棟校舍進行有限元素分析藉以評估該建築物在地

震中之安全性並作為補強規劃之參考

研究方法由於本建築物不具備完整的構架系統屋頂亦無剛性橫隔板因此無法

以傳統之構架模型分析本研究中除依建築物之實際配置狀況以有限元素模型進行模擬

之外並根據現行規範所提供之工址及震區參數以動力反應譜分析法評估建築物在設

計及最大考量地震中可能受到的地震力及構材之應力分布以評估忠棟校舍在地震力作

用下可能出現之破壞模式及對應之耐震能力 結論分析結果顯示忠棟校舍除在建築物短向地震力作用下石牆可能出現局部的面外

剪力破壞之外其抗剪能力大致良好惟牆體之面外抗彎能力嚴重不足加上缺乏韌性

在大地震中恐有崩塌之虞因此本棟校舍應儘速進行耐震補強以確保師生之生命安全 Principal Investigator黃昭勳 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

黃昭勳

副教授

A-14

大屯國小忠棟校舍

忠棟校舍在短向地震力作用下之（豎縫）面外剪應力分布

忠棟校舍在短向地震力作用下之豎縫面外撓曲應力分布

τmax = 034 MPa

σmax = 251 MPa

A-15

救災輕便橋新橋型之研究 台灣位居颱風與地震頻繁發生的地區橋梁常在地震或颱洪中損毀導致交通中斷

阻礙搶救與復原工作之進行如果能在短時間內進行輕便橋梁架設並可重複使用供

人車通行疏散災民及運送糧食物資必能降低天災對於社會經濟造成的傷害因此

開發強度高重量輕組裝快速之輕便橋梁技術對於我國的救災技術是非常重要的本

研究著重於發展新的橋型設計即使在偏遠災區由於道路狹小導致大型工程施工機具無

法進入時依然能在短時間內利用人力或半人力方式進行輕便橋梁架設並可收納且重

複使用 研究目標擬開發新的救災輕便橋型設計使其在不落墩的情況下能快速渡河完成架

設並將設計的救災輕便橋進行實際組裝確認新開發的救災輕便橋能在不落墩與有限

時間等限制下以人力方式完成 研究方法為達成此目標首先藉由回顧過去可動式橋梁的設計概念提出一個結合

傳統橋梁結構元件與機械機構的設計方案選擇簡易連桿組(linkages)所組成的機構作為新型橋梁的一部分來快速地擴展或收納橋塔與橋體再者利用橋塔橋體與繩索的結合以

剛體旋轉的方式來完成橋體架設接下來根據所完成的救災輕便橋設計成果建造一相同

尺寸之實體輕便橋實際測試是否能在有限時間內以人力方式完成橋梁的組裝與架設並

進行靜態與動態載重試驗檢核是否滿足設計標準並檢討分析模型的合理性 結論(1)簡易連桿組所組成的縮圖器機構可以快速地擴展與收納橋體與橋塔這樣

的設計可以減少現場組裝吊裝與架設橋體的時間及災區工址腹地空間之限制(2)所開發的救災輕便橋在自重與移動活載重作用下垂直向最大變位小於 AASHTO 人行陸橋設計準則之變位限制另外橋梁垂直向與橫向基本振動頻率皆大於 AASHTO 人行陸橋設計準則之要求避免共振與橫向不穩定的行為發生(3)研究成果可以提供國內設計顧問公司新的救災輕便橋設計思維與方法

Principal Investigator尹世洵 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

尹世洵

副教授

A-16

利用橋塔橋體與繩索的結合以單跨剛體旋轉的方式來完成輕便橋架設

輕便橋之分析模型

B-1

雙圓潛盾施工引致地表沉陷評估模擬

桃園國際機場聯外捷運系統設計考量潛盾隧道從三重端穿越淡水河床進入臺北市區因考慮地形及路權之限制路線線性等等因素及比較單圓雙孔傳統潛盾設計於淡水河下

必須施作三處安全逃生之連絡通道其連絡通道工程之施工風險高及造價昂貴採用雙圓

型潛盾隧道免作地中聯絡通道且對於隧道斷面積及周邊建物影響範圍較小及施工工期較

短等優點故臺灣首次引進雙圓型潛盾隧道 研究方法先進雙圓型潛盾工程及傳統單圓潛盾施工所引致地層變形影響其兩種潛盾地層變形影響因素甚多且極為相似為本研究重要之課題 利用 Plaxis 3D Tunnel套裝軟體探討軟體分析土壤釋放應力方法與經驗公式推估地表沉陷及潛盾隧道地表沉陷監測數值之間關係模擬實際案例為雙圓型潛盾開挖引致地

表沉陷變形情況期能藉由分析結果驗證 Plaxis 3D Tunnel應用於雙圓型潛盾隧道施工所引致地表沉陷分析之適用性並將其經驗傳承與分享 結論(1) DOT雙圓潛盾隧道施工引致之地表沉陷評估使用經驗方法以常態分佈曲線方程式來模擬沉陷槽其中因施工造成之〝土壤漏失率〞為主要變數之一相同地Plaxis 3D Tunnel分析 DOT潛盾隧道施工引致之地表沉陷分析應屬適用於模擬分析過程中設定〝土壤釋放應力〞為影響沉陷分析結果重要關鍵因素(2)本研究採用 Plaxis 3D Tunnel數值分析軟體評估 DOT 潛盾隧道施工引致之地表沉陷量研究隧道開挖橫斷面之地表沉陷槽以兩種經驗公式疊加法及等面積法分析顯示DOT 隧道沉陷槽之地表沉陷量寬度影響範圍較寬疊加法及等面積法所得之沉陷槽非常相近評估沉陷槽與沉陷觀測槽之趨勢

大致相同則評估之最大沉陷量與沉陷觀測點最大沉陷量有少許差異(3) 使用 Schmidt及WEI Gang經驗公式來模擬地表沉陷之縱向變形曲線分析與數值分析之成果及現場資料做比對結果顯示Schmidt 經驗公式所求得變位量占最大變位量之比值較為偏高表示 Schmidt經驗公式分析較為保守則WEI Gang經驗公式所求得變位量占最大變位量之比值較為偏低表示與現場監測資料及數值分析結果有顯著差異以兩種經驗公式來評估

其地表沉陷之縱向變形曲線其隧道中心之縱向地表沉陷量於隧道開挖面約 2倍直徑距離後沉陷量趨於收斂驗證其隧道開挖產生地表縱向變形理論 (4)有關地表沉陷之縱向變形曲線分析之 Schmidt及WEI Gang經驗公式期許後續學者能將 Schmidt及WEI Gang經驗公式深入研究與工程案例比較印證更準確預期其縱向變位量占最大變位量之比值

及地表沉陷之縱向變形曲線提高分析結果正確性並對數值分析成果將更具其信心 Principal Investigator陳水龍 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

陳水龍

教授

B-2

土層輸入參數與斷面繪製

隧道橫斷面沉陷槽 綜合比較

分析視窗與操作步驟

B-3

軟弱黏土層潛變引致之連續壁變形

摘要本研究係基於台北市軟弱黏土層深開挖完成且高品質觀測之施工案例考慮開挖工程常因時間延遲而引起較大之潛變量故採用依時性之土壤模型來模擬而分析結果與現

場連續壁變形背土側沉陷及支撐軸力之觀測值頗為吻合故選用作為進一步後續研究之

基準模型本研究總共以有限元素法進行了 48組不同模型來分析並將前述 48組之分析結果統計歸納後建議了考慮依時性之擋土壁最大變形與擋土系統勁度正規化公式擋土

壁最大潛變增量與擋土系統勁度之正規化公式以及擋土壁最大潛變速率與擋土系統勁度

之正規化公式本研究建議之簡化計算方法經與學者蒐集世界各地之 1百多筆觀測資料比對顯示於良好施工品質之深開挖工程可以得到不錯的預測結果根據上述建議之公式

可以簡單利用開挖深度及支撐系統勁度等基本條件評估軟弱黏土層開挖時可能引致之最

大壁體變形量及潛變量本文研究結果可以提供作為對日後類似工程規劃分析及設計時

之參考 結論 1 研究案例採用依時性分析擋土壁之最大側向變形分析值分別達觀測值之 103(西側連續壁)及 118(東側連續壁)分析結果與現場觀測之連續壁變形曲線亦極為吻合同時分析值最大地表沉陷量分別約為監測值之 96(西側地表)及 89(東側地表)兩者沉陷槽形狀相似支撐軸力與觀測值比較約在誤差plusmn30範圍之內顯示於軟弱黏土層進行深開挖適當考慮土壤之依時性效應可以得到接近觀測值之結果

2 連續壁總潛變率與擋土支撐勁度呈近似雙線性關係當 Sle1350時總潛變率與擋土支撐勁度 S 成自然對數線性反比關係當 Sgt1350 時總潛變率接近於定值 28當中連續壁之總潛變率最大約達 47最小值亦有 28故建議於軟弱黏土層進行深開挖工程宜適當考慮由土壤潛變引致之擋土壁潛變以避免低估了開挖變形量

3 後續參數之研究一系列依時性分析之連續壁最大側向變位量接近極大多數觀測值之最大值故將所有 FEM計算結果回歸後之簡化正規化公式應可以視為擋土壁採用連續壁時之近似最大包絡線該公式具備簡化計算之優點不須要經過複雜之 FEM模擬分析即可以評估擋土壁的可能最大變位量

4 最大潛變速率隨著開挖深度增加而變大同時最大潛變速率發生於最大開挖深度潛變速率與連續壁厚度成非線性反比正規化之最大潛變速率範圍約於 001 mmday~073mmday此結果與台北盆地案例之潛變速率觀測資料頗為接近

5 土壤潛變引致連續壁之總潛變率上限值最大約達 47潛變速率上限值最大約達073mmday 及潛變量之正規化(最大開挖深度與擋土支撐系統勁度之比)上限值約達2本研究建議之簡化之正規化公式透過利用開挖深度及支撐系統勁度等基本參數可以評估軟弱黏土層開挖時可能引致之最大壁體變形量及潛變量本研究結果可以提

供作為日後類似工程之參考

Principal Investigator陳水龍 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

陳水龍

教授

B-4

FEM計算結果與Clough and OrsquoRourke (1990)及觀測資料之比較

潛變率總潛變率與FEM計算之比較

0010203040

50607080

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δhmH

eData calculated from FEM Time-dependent resultsClough and OrsquoRourke (1990) line Observed data from Long (2001)-Diaphragm WallObserved data from Long (2001)-Sheet PileObserved data from Kung et al (2007)Observed data from Taipei case histories

Thick of diaphragm wall from 05m to 20mFactor of SafeAgainst BasalHeave

14

20

11 10 09

(a)

00

10

20

30

40

50

60

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δhmH

e

Data calculated from FEM Time-dependent resultsClough and OrsquoRourke (1990) line Observed data from Long (2001)-Diaphragm WallObserved data from Kung et al (2007)Observed data from Taipei case histories

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

Factor of SafeAgainst BasalHeave

14

20

11 10 09

30

(b)

δ Chmδ hm = -00025t + 025

δChmδhm = -00004t + 005

0

10

20

30

40

0 20 40 60 80

Elapesd Time (Days)

δC

hmδ

hm

HHe=019HHe=044HHe=065HHe=078HHe=100

(a)

Σδ Chmδ hm = -01Ln(S ) + 10

Σδ Chmδ hm = 028

0

10

20

30

40

50

60

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

ΣδC

hmδ

hm

Data calculated from FEM resultsObserved data from Ou et al (1998)Data from Lin et al (2002)

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

(b)

000

005

010

015

020

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δC

hmt

(cm

day

)

Proposed method for estimated by Eq 8Observed data from Ou et al (1998)HHe=019HHe=044HHe=065HHe=078HHe=100

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

00

02

04

06

08

10

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δC

hmH

e

Proposed method for estimated by Eq 9 Data calculated from FEM resultsObserved data from Ou et al (1998)Observed data from Finno et al (2002)Unpublished data

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

建議最大潛變速率計算方法與

FEM計算之正規化比較

建議正規化ΔδChmHe與S之計算

方法與觀測資料比較

B-5

既有連續壁改建之深開挖施工模式

在都市中建物多緊鄰地界線周圍幾乎緊貼鄰房及道路有地下連續壁的建物改建時

為避免拆除深基礎過程造成地盤下陷進而損壞鄰近道路及建物因此施工前必須謹慎

規劃在不損鄰的狀態下舊有地下連續壁深基礎的拆除其困難度比素地新建工程高出

許多所以舊有基礎的深開挖施工是一重要課題 研究目標

(1)建立舊有基礎深開挖的施工模式 (2)建立各種施工模式的施工規劃工項順序及施工流程的步驟

研究方法本文彙整歸納出四種深基礎開挖重建模式分別為 (1)新連續壁於舊連續壁外側 (2)新連續壁於舊連續壁內側 (3)新連續壁與舊連續壁交叉 (4)沿用舊連續壁並繼續向下設置新連續壁

本文針對上述四種模式的各種施工方法就土層地下水位新舊建物的

套圖地盤改良臨時擋土設施抽排水鄰房保護措施及監測點的位置加以

討論並進一步與實際的安全觀測資料相互比較施工流程以連續圖解方式表

達以供規劃設計與施工單位的選用參考或改進 結論

(1)新連續壁於舊連續壁外側只需施作一般淺導溝至原土層待新連續壁完成後再以明挖方式拆除舊連續壁若地質較軟弱可於導牆下方進行地盤改良以防止

新連續壁施作時坍孔 (2)新連續壁於舊連續壁內側可因業主設計分為利用舊連續壁作為外導牆將新設外導牆與舊連續壁以混凝土灌漿為一體及利用舊結構物樑柱設置永久撐牆三種

(3)新連續壁與舊連續壁交叉先於周圍進行地盤改良再利用全迴旋搖管機配合衝擊樁及錘式抓斗破除舊連續壁再以原土回填後才能將套管拔出或是於周圍進行

地盤改良後以明挖方式拆除舊有連續壁 (4)沿用舊連續壁並繼續向下設置新連續壁此模式可先於基地內及舊連續壁下方及內側進行地盤改良新連續壁緊貼舊連續壁施作上方則維持空打段以增加地下

室使用面積 收集數個工地之資料加以分析比對並以(2)新連續壁於舊外連續壁內側模式之

一代表性工地介紹

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-6

(1) (2) (3) (4)

四類深基礎拆除重建模式

新連續壁於舊連續壁內側之將新設外導牆與舊連續壁以混凝土灌漿為一體

B-7

高壓噴射灌漿品質管制與蒙地卡羅機率設計 二重管高壓噴射灌漿作業在壓力水層或者在地下室內進行鑽孔與灌漿作業時因為地

下水位高於鑽孔與灌漿作業場地高程為了避免在進行鑽孔與裝設灌漿管作業階段可能

造成湧水湧砂路面掏空或建築物傾斜的意外事件所以在地下室內進行灌漿作業時

利用筏基水箱來量測每公尺改良樁的排泥漿量除了能用來預警湧水與湧砂的潛在問題

再搭配上所量測到的排泥漿比重還可評估改良樁的平均樁直徑這就是在施工中的品質

管制其次施工中的改良樁若其四周緊鄰的改良樁愈多所量測到的排泥漿比重也會

愈大可見灌漿的順序也能影響改良樁的單位重與強度因此當灌漿的順序造成四周緊

鄰改良樁的數量愈多時則該灌漿的順序能提供最佳的改良樁的單位重與強度 研究目標為了在二重管高壓噴射灌漿的期間立即掌控設計樁徑是否達成同時防

止不正常的排泥導致附近地面的隆起與下陷有效掌握灌漿品質故以檢測的排泥漿比重

與排泥漿量去推估改良樁平均樁直徑是否達到工程設計的標準進而作為在施工時掌控

改良樁品質的一種管制手法 研究方法本次灌漿場地有準備一個已知長寬的筏基坑當作廢泥漿暫置區當排泥漿

排入暫置區內泥漿的液面逐漸升高等鑽桿提升完 1 m再量測液面上升後的高程將高程差乘以筏基底面積即為噴射灌注 1 m高程時的排泥漿量至於排泥漿單位重測量時機是在排泥漿量量測期間進行原則上量兩次盛取時將容器置於排泥軟管出口處盛取將

盛滿排泥漿的容器秤重扣除容器重後再除以容器之容積即為排泥漿之單位重之後將

所記錄的排泥漿量與灌漿量之比值還有排泥漿的單位重畫成機率分布曲線可發現兩者

皆為常態分布( Normal Distribution)其平均值加減 3倍的標準差可用來作為灌漿品質管理的上下限值而再以此兩者的 Distribution用蒙地卡羅原理來模擬便可得到改良樁直徑之機率分布曲線當周圍改良樁陸續完成在未灌漿的改良樁體四周噴射流能切削的土壤

體積逐漸減少依周圍完成支數不同有 6種可能狀況由排泥漿的單位重量測可發現周圍完成改良樁的支數愈多則後續改良樁的排泥漿單位重也愈大改良樁的品質也愈佳因

此可以設計出不同的施工順序若搭接改良樁的數量愈多則此工序所導致的高品質改良樁

的數量也愈多 結論 (1)當地下室發生湧水時其排泥漿量與灌漿量比值皆落在正常灌漿作業的管理

值之外這說明利用排泥漿量與灌漿量比值的管制圖可以有效預警湧水或湧砂的可能性

(2) 為了得到高品質的改良樁在編排灌漿順序時儘量使欲灌漿樁位的周圍有最多已完成的改良樁(3)未來可再蒐集更多 JSG灌漿相關案例將不同地區樁徑土層性質灌漿參數排泥漿比重及廢泥漿量單位量等數據製作資料庫及規範以提供後續灌漿時品

質管制的依循準則 Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-8

圖 1 排泥漿量量測 圖 2 排泥漿單位重量測

圖 3 排泥漿量體積比管制圖 圖 4 排泥漿單位重管制圖

圖 5 蒙地卡羅模擬模型

圖 6 搭接面積的六種邊界

圖 7 五種不同的設計灌漿順序

B-9

路堤下橋墩深基礎開挖工法比較與數值分析 為改善國道 1號五股至楊梅路段的交通壅塞國道新建工程局辦理「國道 1號五股至

楊梅段拓寬工程計畫」之新建工程其中泰山林口路段因為上邊坡側為地質敏感區域不

適開挖所以在下邊坡處進行橋墩基礎開挖基礎開挖工法共有三種分別為型鋼橫板條

擋土工法土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法 研究目標針對土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法彙整傾度管監測數據

觀察不同開挖階段之傾度管側向變位及側向變位速率研判邊坡潛在滑動面的位置進而

比較兩種工法於紅土卵礫石層中開挖之適用性以決定較佳開挖擋土工法其次以 3D有限元素軟體模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖過程以數值分析結果與傾度管監測數

據比對驗證進而研究傾度管監測警戒值與行動值之適用性 研究方法以非線性有限元素軟體(PLAXIS 3D)模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖

過程土壤應力-應變行為模擬採用莫爾庫倫組合律(Mohr-Coulomb constitutive model) 參數的選擇參考鑽探報告及室內土壤試驗土釘桿件採用樑元素模擬(Beam element)鋼線網噴凝土採用牆元素模擬(Wall element)土釘鋼線網噴凝土與土壤間均配置界面元素(Interface element)施工步驟模擬每一階開挖工序由傾度管監測數據比對驗證數值分析結果以及分析邊坡開挖前後之安全係數差異

結論(1)土釘逐階降挖擋土工法在第 6階開挖時可發現變位曲線在 65m處有明

顯的折點折點以上之線段斜率較小下部線段斜率較大由上邊坡路面產生的裂縫可

推估折點以上為邊坡滑動區隨著開挖深度增加折點沒有下移的趨勢也就是滑動面位

置不變滑動區域與影響範圍也沒增加(2)竹削井式擋土工法當井筒壁體開挖至第 10階時傾度管變位曲線產生折點推估折點位置可能位於傾度管 45m與 65m處折點上部線段斜率較小應為未來潛在滑動區但是隨著開挖至第 14 階時折點沒有下移的趨勢也就是潛在滑動面位置不變潛在滑動區域與影響範圍也不變加以基礎上邊坡處

之高速公路路面無裂縫產生研判滑動面並未形成(3)依據傾度管的變位開挖壁面的穩定性高速公路裂縫與滑動面的產生以及工期長短顯示在林口紅土卵礫石層中進行橋墩

基礎開挖較佳的擋土工法應為竹削井式擋土工法(4)監測邊坡潛在滑動面傾度管警戒值的訂定須更加嚴謹應不能造成高速公路路面產生裂縫才能有效且安全的預警工程事

故

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-10

土釘逐階降挖擋土工法開挖面平面圖 土釘逐階降挖過程傾度管之變位

土釘逐階降挖工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

竹削井式擋土工法開挖面平面圖 竹削井式擋土開挖過程傾度管之變位

折點

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

竹削井式擋土工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

2m 深

35m 深

45m 深

65m 深

13m 深

16m 深

Step1 Step2 Step3

Step4 Step5 竹削壁體開挖

井筒壁體開挖 Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

Step15

傾度管深度(m

)

B-11

機場跑道剛性鋪面之版底灌漿維護 剛性鋪面未受良好的維護方式下容易因版塊間的接縫密封性不足使地表水滲入造

成基底層潮濕積水在交通反覆載重作用下接縫發生唧水現象在版塊下方掏空孔洞

使版塊下方的承載力不均進而造成版塊的破裂損壞情形因跑滑道使用頻繁全面翻

修不切實際而且成本較高為了改善此類狀況進行剛性鋪面版底灌漿是最快速有效提

升版塊承載力延長版塊使用年限的方法 研究目標本研究主要以剛性鋪面狀況指數(PCI)版底灌漿灌漿量及灌漿壓力透地雷達

非破壞性檢測之結果進行分析研究研究目標包括 (1) 分析版底孔洞造成的鋪面損壞種類探討損壞種類與灌漿量之關係 (2) 分析版塊不同損壞程度及維護狀況對灌漿量之影響 (3) 鋪面損壞程度以鋪面狀況指數(PCI)加以量化探討鋪面狀況指數(PCI)評分與孔

洞及灌漿量之關係 研究方法針對機場跑滑道由孔洞造成的剛性鋪面破壞及版底灌漿量之關係研究探討在

與灌漿前後之透地雷達檢測結果驗證研究方法可區分為 (1) 剛性鋪面損壞(distress)程度調查

在透地雷達非破壞性檢測前先行調查版塊損壞程度並以ASTM提出的剛性鋪面狀況指數(PCI)評分方式記錄版塊狀況

(2) 剛性鋪面版底灌漿前非破壞性檢測 在灌漿前先行規劃透地雷達施測路徑並於灌漿前及灌漿後以透地雷達掃描剛性

鋪面版塊底下孔洞與積水的範圍 (3) 剛性鋪面版底灌漿

利用透地雷達於現地版塊所偵查之孔洞進行灌漿孔位佈設選用適當之機具與

監測系統以單環塞工法進行填充灌漿填塞版塊底下之孔洞 (4) 剛性鋪面版底灌漿後非破壞性檢測

在灌漿後以相同的施測路徑檢測確認鋪面下方孔洞與積水的範圍已確實填充

否則再進行補灌作業 (5) 分析調查資料與灌漿施工紀錄結果

探討版底灌漿量與鋪面狀況指數(PCI)評分之關係篩選因孔洞造成的損壞評分方式制定用於版底灌漿的鋪面狀況指數(PCI)並由鋪面狀況指數(PCI)評分預估其灌漿量

結論(1)以版底孔洞造成的鋪面損壞與灌漿量之關係提出與版底孔洞有關的剛性鋪面狀

況指數(PCI)評分方式(2)以不同損壞程度的剛性鋪面對灌漿量之影響提出用於剛性鋪面灌漿前的適當修護方式(3)建立剛性鋪面狀況指數(PCI)與版底灌漿量之分析方法並提出預估灌漿量的方法以提升灌漿之效率及精確性

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-12

灌漿管安裝 灌漿壓力及流量監測 版塊接縫溢漿即停止

圖 1 版底灌漿施工

圖 3 剛性鋪面狀況指數(PCI)與灌漿量之關係整合

圖 2 剛性鋪面與灌漿施工狀況記錄

灌漿前

灌漿後

補灌後

B-13

鋼筋混凝土簡支梁循環加載與數值分析 目前潛盾隧道環片大多由鋼筋與混凝土製作而成而監測系統皆於環片裝設背填與

二次灌漿完成後才裝設在環片內側無從得知環片在裝設背填與二次灌漿過程中環

片中的鋼筋與混凝土的初始應力因此如果無法得知初始應力狀態則環片之鋼筋與混

凝土用量設計很難判定是否保守或不保守若能從環片製作澆鑄與現場環片裝設過程中進

行量測即可掌握環片完整的應力歷史作為回饋設計的重要資料 研究目標利用埋設 SOFO光纖的簡支梁在循環載重時的鋼筋應變與梁撓度作為已知

解分析對象來驗證下列兩種分析方法一為以結構及鋼筋混凝土力學理論發展一套

MATLAB 數值分析模式模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力二為使用 FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型模擬簡支梁承受雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力

研究方法分成三部分第一部分將SOFO光纖感測器埋設於鋼筋混凝土簡支梁試

體內在試體製作過程中記錄蒸氣養生與水中養生過程鋼筋與混凝土的應變歷史並於

實驗室內進行雙點循環載重試驗紀錄鋼筋之應變過程第二部分利用結構與鋼筋混凝

土力學原理建立一套MATLAB數值分析模式(分成三種類型(1)忽略拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie (2)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie(3)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用真實的慣性矩Iexact)藉由給定之鋼筋與混凝土的組合率模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下簡支梁試體鋼筋與混凝土的應變與應力並比對簡支梁的載重-理論彎矩彎係與數值分析結果的載重-彎矩關係驗證力學理論數值分析模式的正確性第三部分使用FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型輸入MATLAB數值分析使用之鋼筋與混凝土的組合律模擬鋼筋混凝土簡支梁承受雙點循環加載擷取光纖感測器位置之模

擬結果將其模擬結果與實驗之光纖感測器量測結果和MATLAB數值分析結果進行比對探討力學數值分析的適用性

結論(一)本研究發展之數值分析模式沒有忽略拉力側混凝土之張力而且混凝

土試體開裂後採用真實的慣性矩Iexact進行力平衡分析不論簡支梁是否開裂載重-彎矩關係的數值分析解與理論解皆吻合證實本研究發展的力學理論數值分析模式之正

確性(二)數值分析結果之鋼筋應變與實驗之光纖感測器量測結果有差別後續使用FLAC 3D模擬輸入數值分析使用的組合率預期能得到與數值分析較相符之結果

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-14

光纖簡支梁試驗加載示意圖 雙點循環載重之光纖變形量量測結果

載重-彎矩(理論與數值分析)關係圖 載重與鋼筋應變及中立軸位置關係圖

鋼筋混凝土簡支梁斷面網格圖(FLAC 3D) 鋼筋混凝土簡支梁網格示意圖(FLAC 3D)

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

0100002000030000400005000060000700008000090000

100000110000120000130000140000

0 10002000300040005000600070008000900010000

彎矩

(kg-

cm)

載重 (kg)

理論彎矩

計算彎矩-

類型1

計算彎矩-

類型2

計算彎矩-

類型3

B-15

無人飛行戴具(UAV)航空攝影測量及雷射掃描儀(LiDAR)資料之整合與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞近

年來測量與空間資訊技術之發展日新月異於國土保安環境變遷監控防救災應變資

源探測保護等各方面的應用以及上述資訊的更新和資料的即時性成為重要需求因此

發展快速且低成本資料擷取平台乃成為各國遙感探測技術與測繪製圖發展的重要課題

遙測影像及航空測量除了軍事情報之外已普遍推廣到區域測量地質調查礦產探勘

農林設施土壤保育森林開發與土木工程之探查等工作上近年來因電腦視算能力的

提昇數位影像解晰度的提高相對應之攝影測量技術亦隨之澎渤發展 研究目標地震等天然災害的評估常須整合不同領域及技術如地形分析大地測

量遙測地理資訊系統及定年學等其中構造地形分析是斷層存在性及斷層活動性一個

最初步也最基礎的資訊與工具它能提供進行其他更精細的斷層調查分析前重要的參考

依據因此高精度地形資料的取得成為重要關鍵 研究方法1)針對地形資訊大量數據視覺運算等相關模組及程式的開發其中主要

集中於三維紅藍(或紅青)全彩立體影像及三維立體光柵影像之處理及製作2)數值地形資料應用於在地質上構造如斷層褶皺等構造的特徵分析構造活動性的探討等相

關技術的開發 結論無人飛行載具機動力強時效性快經費較廉及較寬鬆天氣條件即可操作的

優點等特性可取得災害地區即時清晰全面之中低空照片並作為後續分析災害原因

與災後整治之用以無人飛行載具進行航空攝影測量由地表特徵物的辨識再反求特徵

點的空間所在位置經由大量的特徵點的計算後即可建置大量三維座標（點雲）並同

時透過數位攝影機記錄取樣點顏色測量結果可以建構數位地表高程模型來精確記錄地貌

用於記錄地形變遷地圖製作或是產生地面模型此一精確的三維座標可做為土地建築

都市規劃自然地貌河床地形測量以及山坡監測等用途之應用另一方面台灣地區位

處高溫多雨的亞熱帶植生茂密地質露頭出露不易而新技術空載雷射掃描(Light Detection And Ranging LIDAR)的多重反射資訊經由濾除不同反射訊號後能獲得高解析度之數值地表模型(Digital Surface Model DSM)再經由資料處理進一步去除地表建物及植被等可得高解析度數值地形模型(Digital Elevation Model DEM)利用此一技術無論是人口密集的都會區或是叢林茂密的深山都可以找出許多被掩蓋或是現行數值地

形模型所無法分辨的細微地形變化這些微變化能提供更多科學證據並進相關分析與運

用

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-16

國道三號附近細部數值地形模型呈現其中可見高速公路上崩積區及呈點狀凸起零星

散佈之清運中大型機具

無人飛機拍攝陳有蘭溪附近區域影像之點雲建置成果

小林村附近地區山崩事件後之三維地形側視

B-17

山崩災害數值模擬相關程式開發與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞1999年台灣九二一集集地震（ML= 73 MW= 76）造成台灣地區二千四百餘人的死亡引發近萬個山崩民生經濟損失嚴重近年來因電腦運算能力的提昇結合野外觀察的結果

運用離散元素法等數值模型方法結合地震站之強地動訊號地表地下水文特徵以及

岩體及滑動面之材料性質等來模擬山崩行為從地震山崩之誘發啟動傳播至穩定

滑動及最後堆積停止階段等等hellip重建運動塊體的滑動過程 研究目標結合野外觀察及不同方法論所得概念運用自行開發之接觸動力離散元素

法及廣義地形下之淺水波模式來探討山崩區地形地貌岩體材料性質孔隙壓力滑

動面及原地面等摩擦性質等對山崩之誘發擴展及堆積過程之影響及山崩機制之探討 研究方法1)運用接觸動力離散元素法來模擬山崩的誘發與運動過程該方法基於顆

粒間的接觸面性質及顆粒群的相互碰撞時考量顆粒碰撞前後之動量變化回復係數及作

用力2)基於連體力學架構所發展而成的廣義地形下之淺水波模式所開發之程式(中研院郭志禹博士合作)亦運用於土石流流變率模擬藉由與現場堆積的量測值相比較來率定山崩地區之流變參數

結論岩體內之作用力的模擬是考慮相接觸顆粒之接觸點位置及接觸區域面積接

解點上之正向切向接觸力及抗彎矩並考慮原接解點或新接觸點接觸點之尖鋒及殘餘

強度等以上方法允許模擬破碎岩體內之凝聚力的 Mohr - Coulomb 行為最後再以GaussndashSeidel 非線性迭代之數值方法來簡化及加速程式之運算以計算每一時間序列上顆粒群體碰撞及接觸時的作用及行為相關程式已運用於國道三號九份二山小林村等地

滑土石流等山崩之象動歷程模擬金山地區之洪氾斷層錯動造成地盤下陷而引致海水

漫淹等相關的分析

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-18

山崩崩移發生前及發生瞬間顆粒間之接觸應力變化

小林村土石流情境模擬及崩積物堆積狀況

C-1

大陸政府採購市場與制度之研究 由於 WTO 的 GPA (政府採購協定) 簽署國家越來越多美加歐盟日韓等大部

分有經濟實力的國家多已簽署我國亦在 2009 年 7 月 15 日簽署生效而中國大陸亦於2007年提出加入 GPA申請目前相關談判已近尾聲近期內可望簽署根據 GPA的規定各國的政府採購市場必須互相開放且遵守公開公平等原則預計大陸簽署 GPA 後未來每年政府採購市場的金額將高達三十餘兆台幣由於市場規模極為龐大各國莫不競相投

入相關研究及輔導該國產業的競爭力企圖爭奪這塊大餅我國相對進入大陸市場較無語

言及文化等障礙相較於其他國家的競爭事實上我國產業已具備天時地利人和的有

利條件如何利用這些有利條件轉化成市場的競爭優勢實為迫不及待的課題而其中最

關鍵的因素就是是否能徹底熟悉大陸公共市場的遊戲規則精確的掌握各項規則的操作與

竅門且時效越早越好俾輔助我國的產業及早佈署掌握市場的先機這是本研究所致

力的主要目的 研究目標本研究目標可分為短中長期短期為比較兩岸政府採購制度與市場

分析研究臺灣產業進入大陸公共市場之策略及定期舉辦兩岸政府採購產官學研討會及

論壇中期為協助政府研擬相關政策成立兩岸公共市場產業輔導中心及協助我國產業

進入大陸公共市場長期為設立營造公會臺北科大政府採購市場研發與培訓中心使臺灣產業從兩岸走向國際

研究方法本研究在第一階段將針對大陸的政府採購制度進行全面的探討且將兩岸

採購法的差異做詳盡的比對同時也針對大陸的公共市場及產業文化進行深入的調查與

分析並彙整資深台商(協會)及兩岸專家的經驗以務實為導向俾使研究成果能精確有效的掌握大陸的公共市場第二階段將運用前階段的研究成果以營建產業為先建立

兩岸長期的交流平台積極訓練及輔導我國的產業能快速進入大陸公共市場的能力如

此階段的成果與時機成熟將在本校設立兩岸公共市場產業育成中心以提供長期的專

業輔導未來甚至可進一步考慮將服務範圍拓展至其他 GPA國家 結論由於此計畫為一個長期性研究因此下列結論僅為初期研究成果發生重大災

害需獲得緊急搶救資源時除正常既有採購契約可利用外亦可於正常之採購契約中針

對災害搶救項目可直接以開口契約方式預為因應另搶救能量需求異常龐大之重大災害緊

急搶救則可以特殊緊急採購方式因應兩岸採購法規均提供法源依據提供執行單位緊

急採購災害所需搶救資源比較兩岸之緊急採購制度並參照相關實務案例可發現各有

優缺點如何能截長補短應是兩岸所努力方向最後大概整理出兩項重點(1)兩岸採購相對於歐美國家仍處於起步階段還存在很多問題亟待完善如政府採購法不健全政府服

務類採購範圍和規模仍然較小等發達國家政府採購規模占 GDP的比例通常為 10兩岸占比水平與此相比仍有較大差別(2) 緊急採購之因應措施兩岸均有彈性因應作為針對 921 大地震莫拉克颱風（依據台灣地區ldquo採購法rdquo第 105 條）及四川汶川大地震甘肅省土石流災害（依據大陸政府ldquo採購法rdquo第 31 條）等相關單位均可快速進行救災工作因此相關緊急採購作為均能發揮功能提升整體救災復原效率 Principal Investigator王隆昌 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-2

中國各年度 GDP（單位億美元）

資料來源中華人民共和國國家統計局 httpwwwstatsgovcn2012年

各縣市綜合營造業分佈狀況 研究目標 資料來源本研究室繪製 資料來源本研究室繪製

家數

縣

市

C-3

預防式品管理論應用於公共工程之研究

近年來國家重大建設計畫密集推出如民營固網開放台電六輸變電計畫污水下水

道建設計畫及自來水更新等多項計畫以及埋設電力電信瓦斯自來水網路等等維生

管線使用道路埋設管線情形非常普遍然而國內隨著生活水平及教育程度的提昇以致

民眾意識抬頭對道路服務需求也跟著增加因此使得國內道路管理機關開始重視道路服

務品質的問題但卻常發生管線工程埋設後因道路回填不實或管線埋設未與路面齊平

造成路面不平的情況其施工品質優劣將是維持路面平整最重要的關鍵 本研究將預防式品質管理概念導入目前道路管線挖填工程品質管理中重新建置一套

施工品質管理機制依現況問題分析並研提對策提出於重要施工項目建立停檢點查驗

並依其重要程度設立不同等級專業人員負責查驗及相關檢查表落實專業人員的職責等施

工品質管理機制期能改善目前施工品質良莠不齊的情況 研究目標 本研究首先針對臺北市現行管線挖掘作業之抽查機制進行探討依據現

況問題分析結果檢討現行抽查機制的問題癥結導入防弊理論及預防品管的觀點建構

改良式抽查機制首先建立管線停檢點抽查作業消除非必要的挖掘降低抽查成本減少

開挖次數及減少用路人抱怨推動落實專業人員管制藉由二階段抽查作業篩選無停檢點

資料者納入品質抽查將廠商依品管能力分類無品質能力及限制挖掘者繳交代金(需含管理費等)由道路管理機關於各年度施工時納入施工研擬闢建管線挖掘品質管理系統其研擬一套以預防為主治療為輔具體可行的管理機制藉以提升抽查效益並有效改

善管線施工品質 研究方法針對本研究相關之文獻及臺北市管線挖掘品質管理現況進行回顧探討臺

北市道路挖掘埋設管線品質抽查管理之盲點導入防弊理論及預防式品管的觀點著重以

預防式管理為主治療為輔應變為備之原理藉由專家調查以及實例分析探討改良式抽

查機制之適用性並以回饋分析之方式修正本研究最後提出結論與建議 結論(1)強化製程品管停止靠檢驗達成品質一開始就製造出滿足需求品質的方式

來取代檢驗特別是落實停檢點抽查機制與績效管理(2)道路管理機關除輔導其做好品質外應針對其品質績效長期建立管理檔案長期掌握管線單位的完整資料績優者除於管

線會議公開表揚外應降低抽查比率甚至列入道路管理機關代辦施工之廠商優先名單績

劣者除於管線會議提出並公告於臺北市道路挖掘管理系統並增加抽差比率輔導施工品

質若仍無法改善經評定為無自主品管能力則由管理機關代收款施作且代收款應大幅提

升並收取管理費長期追蹤廠商績效管理績優廠商將持續其好品質績效差之廠商為避

免抽查之成本提高將自主性的導正其施工品質長期形成良性循環及自主品管之永續目

的創造永續管理的效益(3)重點式品管須由品管組織人員簽認除依權責分別由施工廠商之技師工地主任及品管人員負責簽認外監造單位亦應於現場會簽並通知道路管理

機關派員查核(4)闢建管線挖掘品質管理系統以二階段抽查機制可減少 80非必要抽挖件數降低抽查成本利用非破壞性檢測過濾有品質疑慮之案件代替道路品質抽查

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-4

未經篩選逕以破壞性檢測檢驗道路品質之機制改以善用成熟科技如透地雷達先與檢測隱

蔽部分可排除非必要之挖掘案件瀝青混凝土部分則以鑽心取樣檢驗如有品質疑慮再

以破壞性檢測驗證民眾較在意路面復舊品質更勝於隱蔽部分另增加非破壞性檢測項目

如以三米直規加驗人手孔周邊及瀝青混凝土新舊介面高低差(5)因已以二階段非破壞性檢驗過濾 80非必要抽挖件數如此可分階段增加抽查件數由原 15增加至 10長期以 100抽中不合格為目標大幅增加抽查效益

Principal Investigator王隆昌 教授研究室

戴明品管理論

項目 年度 抽查件數 不合格件數 不合格率

97 138 71 5145 98 629 187 2973 99 525 120 2286 合計 1292 378 2926

97~99年度臺北市管線查察不合格統計表

C-5

整合 RFID與 BIM於營建工地鋼構吊裝工程管控實務應用之研究

鋼構工程為鋼骨大樓最主要的工項之一其作業管理的良窳直接影響工程品質與成

本複雜之鋼結構工程可能包含上萬支構件每一構件經由製造運送檢查儲存

吊裝及驗收等流程都必須不斷進行確認並核對資料然而現行工地作業人員多以紙本

2D圖面及物料清單為溝通管理的工具因此常有構件不易確認效率緩慢誤判等問題尤其塔吊人員位於高樓作業時需同時進行安裝位置確認與吊塔操作不僅導致作業緩

慢且易增加作業風險 研究目標規劃整合BIM結合RFID技術導入營建工地鋼構吊裝工程管控之應用模式

建置 BIM-based RFID 鋼構工程物料資訊管理系統使其能提升鋼構作業管理效率減少塔吊作業之風險並進一步探討系統導入之效益與限制 研究方法鋼結構工程的作業流程包含工廠製造材料運送工地存放吊裝施工及

完工驗收等階段本研究所開發之系統導入應用包含「進場檢驗」「吊掛作業」「進度監

控」及「完工查驗」等作業管理其概念主要利用 BIM圖形化介面易於辨識之特性使人員能透過模型輕易掌握鋼構於建築空間位置並透過 RFID快速掃瞄辨識能力能迅速取得構件資訊減少人員辨識錯誤及負荷有助於高空塔吊作業之正確與安全並透過

BIM 模型顏色呈現方式能迅速掌握鋼構作業之進度本研究開發採用NET Framework技術以Microsoft SQL Server為資料庫系統並透過 ADONET作為資料溝通之技術模型本體採用 Revit 匯出之 DWF 檔案為主要檔案格式提供系統操作所需之樓層模型及構件視覺化資訊系統介面則以 VBNET開發視窗介面作業進行時能同時呈現系統資料庫資訊及模型呈現

結論(一)本研究整合 RFID 與 BIM 模型作為塔吊作業溝通之媒介高空與地面人員能以行動裝置同步取得構件及模型資訊可改善傳統 2D圖面與無線電溝通及描述不易之狀況(二)由於鋼構體積龐大且工地空間有限錯誤的堆置方式可能增加成本與導致風險工程師可藉由 BIM 樓層與位置資訊調控構件最佳的儲放位置與順序可提升吊裝

效率並降低風險(三)系統所採用之 BIM Model 由 Revit 模型先行匯出為 DWF格式檔案後再利用 API進行操作以避免原始模型遭任意修改且由於檔案格式較小可提升系統資料傳輸速度並改善作業效率(四)透過 BIM API 介面程式可控制模型旋轉並以適當角度呈現能協助塔吊人員迅速確認構件及安裝位置改善作業便利性及減少人員疲勞並且

提升作業安全本研究導入行動化通訊裝置及 BIM-RFID資訊化作業系統取代傳統紙本作業模式人員對資訊系統操作之熟悉度與良好的教育訓練為導入系統成敗之重要關鍵 Principal Investigator林祐正老師 研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

林祐正

副教授

C-6

使用者操作介面

RFID-BIM系統導入工地鋼構管控之應用

系統架構圖

鋼構進場檢驗及放置管理

地面工程師與塔吊人員同步顯示鋼構資訊

透過 BIM模型顏色管理作業進度

作業人員進行鋼構驗收

D-1

因應重大複合型災害物力動員調度機制 之研究

2011 年日本311 東北發生超乎預期之大規模地震所引發之複合型災害其救災物力

之動員調度也備受考驗借國外災害處理之經驗檢討台灣的法令組織整備作業程

序及案例期能提升我國面臨重大複合型災害時物力動員之時效性及完整性 研究目標彙整分析世界主要國家包括日本(日本東北地震)美國(卡翠納颶風)

中國大陸(四川地震)等遭逢重大災難時物力動員機制運作情形與關鍵議題檢討我國近年來莫拉克風災納莉風災921 地震等重大災害物力動員案例及現況設定一項重大複合式災害就我國現行物力動員機制進行情境分析研提我國因應重大災難物力動員機制

之具體建議 研究方法本研究案預擬之情境以國內發生機率雖不高但仍有可能發生且高於現

今地方政府在其地區災害防救計畫中所研擬的地震規模為本研究案之情境事件因此

設定為臺灣北部山腳斷層北延入海段發生芮氏規模七之地震錯動並引發最高浪高達三

公尺之海嘯此浪高比國科會所做研究報告之12公尺高但考慮311 東日本大地震之超乎預期的情況及複合型災害之組構以三公尺浪高之海嘯為模擬情境另伴隨核一廠因激

烈振動導致廠區設備受損造成第四級（Level 4）的輻射事故綜之本研究案預擬之複合型災害乃由地震海嘯核電廠輻射事故所構成並推估建物損壞人員傷亡收容

需求火災事件維生管線交通路網等之量化損害及修復進度以及海嘯淹水及輻射災

害避難收容下所需的物力調度其中以TELES 及本研究研擬方法為主要考量亦透過訪談方式針對公私部門物力動員調度權責相關之人員進行訪談以了解災防組織之實際

作為伴以調查焦點座談統計分析並總整研究發現研提我國因應重大災難物力

動員機制之具體建議 結論物力需求可分為物資及設施設備兩大類別物資方面包括飲用水糧食及民生

必需品緊急醫療救護所需之器材及藥品人命搜救之器材裝備等等本研究擬出隨時

間地點之量化數據提出物力動員調度之十三項重要課題與對策並具體提出短中長期

政策及機制改善之建議 Principal Investigator施邦築

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

施邦築

副教授

D-2

物力需求與災害發生時間關係圖

物力整及備動員運作流程圖

物力調度運作流流程圖

D-3

地工合成材料應用於呈層複合土壤 水質淨化系統之研究

臺灣發展生態工法迄今已十餘年初階段大都應用於河川及山坡地治理現今逐漸擴

展至社區或城市的應用並且與綠建築及節能減碳等議題相互結合目前國內的生活污

水大多經由污水下水道系統收集至污水處理廠處理然而因其造價高且工期長短期內

並無法達到全面普及鑑於此近年來國內開始採用現地自然淨化處理系統(NTS)解決此問題然此類系統卻常受限於較低的水力負荷率而導致阻塞本研究引入在日本發展十餘

年之呈層複合土壤系統(MSL)其實務案例詳圖 1 及圖 2由於水力負荷率較大且因系統可設置於地底下降低人為的干擾及維護管理的頻率有效的改善 NTS 缺點 MSL系統主要由土壤混合層(含土壤有機材料及包覆材)及透水層(PL)組合而成日本 SML係以麻布為包覆材但易受分解腐化而影響系統壽命本研究改採高耐久且品質穩定之地工

合成材料以提昇系統使用壽命 研究目標本研究嘗試採用地工合成材料替換 MSL 系統中包覆材藉由人造聚酯纖

維控制材料本身厚度開孔徑進行實驗過去地工合成材料較常使用在土木大地工程

多應用於河川護岸的保護以及山坡地的護坡工程材料本身具備排水沖蝕控制隔離

加勁及過濾hellip等功能鮮少使用於水質淨化之應用本研究透過地工合成材料替換日本之黃麻布包覆材除了可以達到較佳的水質淨化成效之外更有效延長MSL系統使用壽命另外本研究亦嚐試採用台灣現地常見的材料來取代日本的材料以達到落實技術本土化

之目的 研究方法首先進行「地工織物培殖微生物可行性初期實驗」(詳圖 3)目的為了解

地工合成材料能否能有效提供硝化菌生長附著而後採用自行研發之「MSL 室內實驗滲透過濾實驗儀」(詳圖 4)進行實驗共分為二個階段第一階段由黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)及厚不織布(I-C)進行實驗以了解不同纖維布之淨化效率第二階段則將三種纖維布以不同的水力負荷率進行試驗以了解污水停留時間與水質淨化效率間的關係

結論(1)本研究所使用之添加材均為台灣本土材料由試驗結果可知效果頗佳顯示

可達技術本土化之目標(2)在相同厚度下本研究採用地工合成材的確可以達到與黃麻布相同之水質淨化成效且較厚之地工合成材亦表現出較佳的成效(圖 5)(3)實驗發現地工合成材內部孔隙愈多愈能提供較多空間利於生物膜孳長提高淨化效果(4)水力負荷率只要能低於 5000Lm2day便可以有效達到水質淨化的成效(圖 6)(5)與人工濕地水質淨化系統相比MSL可以更小的面積和更省的成本較快速的達到水質淨化的成效由其對於磷的去除更為顯著

Principal Investigator何嘉浚 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

何嘉浚

助理教授

D-4

圖 1家庭生活污水處理案例 圖 2河川工程淨水案例

圖 3地工織物培殖生物菌實驗結果 圖 4 MSL室內實驗滲透過濾實驗儀

圖 5黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)與厚不織布(I-C)之實驗結果

圖 6 三種纖維布在水力承載負荷率 3000Lm2day之實驗結果

TP NH3-N

TP NH3-N

E-1

機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 地下水是極為重要的水資源之一相較於地表水而言地下水具有成本低廉水溫與

水量穩定水質良好及取用方便等多項優點目前台灣西南部地區仍大量抽取地下水供應

灌溉養殖民生及工業用水若地下水遭受污染勢必嚴重影響該地區之水資源供需平

衡甚至對人體健康造成危害故地下水資源保育業已成為極重要之議題 研究目標地下水污染潛勢評估模式 DRASTIC 為美國環保署(US Environmental

Protection Agency)於 1985 年主導並與美國地下水協會共同合作所發展而成利用該模式評估區域之污染潛勢計算出之高污染潛勢區則代表該地區客觀上較易受到污染

DRASTIC 含水層脆弱度模式自發展以來經常被使用於評估地下水污染潛勢但此模式在應用上常因相關參數資料稀少易產生高度不確定性進而影響模式之評估結果因此本

研究應用指標為基礎之地理統計發展以機率為基礎之 DRASTIC 含水層脆弱度評估模式除估算地下水污染潛勢值外並評估其污染潛勢預測表現 研究方法DRASTIC 含水層脆弱度模式考慮七項水文地質參數以評估該地區污染

潛勢之程度分別為地下水位深度(D)淨補注量(R)含水層介質(A)土壤介質(S)地形(T)未飽和層影響(I)含水層水力傳導特性(C)七項參數本研究將此法實際應用於濁水溪沖積扇DRASTIC模式中之各參數分別使用三種選取方法(最大機率選取期望值選取傳統選取法)進行污染潛勢評估

結論研究結果顯示高污染潛勢區皆位於沖積扇之扇頂區土地利用型態以農業耕

種為主而中度污染潛勢則大多分佈於扇央地區無污染及低度風險污染大多分佈於沖積

扇西部沿海地區以及南部地區此外將前述三種方法之評估結果與近年來該地區地下水

硝酸鹽氮實際污染情形進行相關性分析Pearson 相關係數分別為 0310131 及 0071Spearman 相關係數則分別為 0460552 及 021再比較三種方法之污染潛勢預測能力預測高硝酸鹽氮濃度污染(超過 05mgL為門檻)其預測能力分別為 7575及 38由上述結果顯示本研究發展以機率為基礎含水層脆弱度評估模式較傳統評估結果更為優

異本研究成果可提供政府劃定地下水污染潛勢範圍以及制訂污染防治與土地使用管理策

略之參考建議未來可增加更多因子估算淨補注量時若能考慮更多可能影響參數如土

地利用型態雨量植被及土壤入滲係數等將使淨補注量估算更符合實際情況以提高

模式之準確性 Principal Investigator陳世楷助理教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

水資源工程與水利防災組

陳世楷

助理教授

E-2

參數因子 水文地質參數

地下水位深度 D(Depth to Water Table) 淨補注量 R(Net Recharge) 含水層介質 A(Aquifer Media) 土壤介質 S(Soil Media) 地形 T(Topography(slope))

未飽和層影響 I(Impact of the Vadose Zone) 水力傳導係數 C(Hydraulic Conductivity of the Aquifer)

DRASTIC參數 DRC之分數等級

D R C

百分比 門檻 分數等級(rating)

0-20 1 10 2

20-40 2 8 4

40-60 3 6 6

60-80 4 4 8

80-100 4+ 2 10

DRASTIC參數 SIA之分數等級

範 圍(range) 分數等級(rating)

礫石層 10

極粗粗中砂層 7

細及細砂層 4

粉砂泥及黏土層 1

(a)

(b)

(c)

DRASTIC 高污染潛勢與硝酸鹽氮超過05mgL 之比較(a) 各參數最大發生機率選取(b) 各參數期望值選取法(c)傳統選取法

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

A-6

外附式鋼斜撐框架之分析流程

外附式鋼框架補強試體之分析與比對

視覺化分析視窗

切片法

A

B

C

D E

Force

Deformation

鋼斜撐軸力塑性鉸

合成斷面M3塑性鉸

塑性鉸

A-7

地震防災管理系統建置之研究

台灣位處歐亞大陸版塊和菲律賓海版塊的交界屬環太平洋地震帶每年都會因版塊

間的相互擠壓而造成地震屬地震頻繁地帶為數眾多的既有交通設施及建築物將不可避

免的會遭受到強烈地震侵襲的威脅綜觀近數十年來的國內外地震災害構造物受害之實

例甚多在這些地震災害經驗中均顯示地震災害對社會所造成的衝擊與經濟損失是相

當嚴重而深遠

研究目標建構一套地震災損評估系統於地震發生前提供地震災害災損之境況模擬

據此擬定相關地震災害防救事項有效執行災害預防災害搶救事故處理災情勘察以

及善後處置復建等相關事宜並於地震發生時推估建築物倒塌及人員死傷等災害資訊

可於初期迅速採取緊急應變作為減少地震災害損失

研究方法以台灣 1990~2003年間地震規模超過 50之地震測站記錄為基礎針對台灣各強地動測站進行地表加速度衰減率之迴歸分析並將台灣國土網格化由各網格之鄰

近測站推估網格之 PGA 值以各網格內之公私有建築物及人口資料為基礎參考並修正TELES 之災損評估模式計算出特定地震作用下各網格之建築物倒塌數及人口傷亡數等資訊本研究使用物件導向技術進行系統開發整個系統以推估專案為中心包括推估

專案資料模型計算核心可擴充模組介面及視圖顯示等元件控管整個系統運作系

統實作將以Windows為作業平台使用NET Framework做為基礎應用程式的架構資料庫將使用 MySQL 為基礎GIS 地圖元件使用 MapWinGIS 元件分析成果將以視覺化輔以文字呈現

結論(1)本研究將全台灣進行國土網格化藉由推估所得各網格內之 PGA配合中

央氣象局對各震度所採用的對應色層並與中央氣象局所公布者進行比對以方便驗證地

震衰減律迴歸公式推估所得震度之準確性(2) 本文蒐集近 10萬 5千筆之地震資料針對全台 600餘個強地動觀測站進行加速度衰減律之參數迴歸場址效應已包含於各測站之迴歸分析成果中(3)本研究建立之地震防災管理系統使用物件導向技術進行開發並由豐富的資料庫將分析成果以視覺化輔以文字呈現不僅降低災損推估之繁雜步驟此成果亦可

供政府做為災前演練及災後初期迅速採取緊急應變作為之用(4) 本研究結合目前國內外之災損評估模式並藉由簡易明瞭之操作介面與容易擴充的架構使後續擴充較具彈性及

便利性(5)本研究開發之系統於分析完成後可藉由網頁公布及手機簡訊等方式通知防救災相關單位人員使其能於震後進行救災相關作業

Principal Investigator宋裕祺 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

宋裕祺

教授

A-8

中央氣象局公布之等震圖(左)與系統推估之等震圖比對包含全台灣之等震圖(中)及新北

市轄區內之等震圖(右)

新北市各區建築物橋梁損壞狀況分布圖

某座橋梁推估後對鄰近 5km10km半徑範圍內之脆弱度推估結果

A-9

樁基礎位於乾砂與飽和砂動力行為分析 與探討

臺灣處於環太平洋地震帶上橋梁安全時常遭受地震威脅以致橋梁因地震受損情況

發生加上部份跨河橋梁興建於地下水位較高之土壤當受延時長振幅大之地震時使

土壤排列更加緊密土壤中的水來不及排出造成孔隙水壓力上升有效應力逐漸遞減

且當有效應力降為零總應力等於孔隙水壓力時土壤即會呈現液體狀態致使容易形成

潰堤之現象或樁基礎之承載支撐力降低導致樁基礎所承受的側向力劇增或上部結構物產

生慣性力過大因此一旦橋梁位於發生液化之土壤對橋梁安全性之影響甚大造成橋

梁使用者生命財產安全受威脅之機率增加故考慮橋梁處於飽和土壤時安全性評估更顯

重要 研究目標橋梁位於發生液化之土壤對橋梁安全性之影響甚大造成橋梁使用者生

命財產安全受威脅之機率增加故考慮橋梁處於飽和土壤時安全性評估更顯重要本研

究擬針對橋梁樁基礎位於乾砂與飽和砂土中且承受地震力之作用探討橋梁位於兩種土

壤之受震反應 研究方法國家地震工程研究中心為探討樁基礎位於乾砂土壤及飽和砂土壤受地震力

作用之行為進行一系列相關之縮尺橋梁單樁試體砂箱實驗本研究藉此以 OpenSEES三維有限元素分析軟體將其橋墩基礎及土壤一併建立於分析模型中模擬樁基礎位於乾

砂與飽和砂土壤承受不同地震作用之反應且土壤楊氏係數以相對密度一層與兩層剪力

波速各別求取分析最後將實驗與分析結果進行比對 結論(1)工程師於設計時須注意飽和砂於位移加速度及樁身彎矩之反應皆較

乾砂大且以樁身彎矩最大值來看乾砂最大值會集中於樁身上方之位置而飽和砂則

會產生於中間之位置(2)樁基礎位於乾砂土壤並以三種土壤楊氏係數求解之方法進行分析以相對密度及一層剪力波速求解土壤楊氏係數之比對成果較佳而於飽和砂土壤模

擬分析時則以兩層剪力波速求解土壤楊氏係數之比對結果較佳(3)飽和砂分析之參數輸入互相具有關連性必須考慮多方面之參數如土壤之楊氏係數及滲透係數的改變

一般分析時難以考量隨時間變化而改變土壤性質因此產生具變異性之誤差模擬時應

盡可能考量實際狀態並涵蓋於模型中方可減少誤差之產生

Principal Investigator宋裕祺 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

宋裕祺

教授

A-10

雙軸向多層剪力試驗盒(NCREE) 大型霣砂器於剪力盒(NCREE)

考量土壤-結構互制之分析流程

質量塊相對位移比較 超額孔隙水壓力比較

樁身彎矩之準確百分比

A-11

壓電陶瓷智能感測器於混凝土結構 健康診斷之應用

利用壓電材料(piezoelectric material)為元件製成之智能感測器(sensor)具有許多實用上

之價值此智能感測器可用於監測混凝土早期強度發展結構內部應力量測結構受震或

受衝擊後之裂縫及損傷診斷等功能為一多功能之感測器壓電材料已廣泛被利用於光學

生醫光碟微機電D-RAM 等系統上諸多壓電材料製成之商用成品已經廣泛被運用於工程與日常生活中但壓電陶瓷材料於土木工程之應用則仍相當少於大型實際混凝土

結構上之應用則更待開發

研究目標壓電陶瓷材料主要特性為具有正反應及逆反應之機械能與電能轉移現象

利用壓電材料為元件製成之智能感測器具有許多實用上之價值此智能感測器可運用於監

測混凝土早期強度發展監測結構內部應力量測結構受衝擊檢測及結構震後損壞健康診

斷等功能本研究為利用壓電材料為元件製成之智能感測器預埋或後埋於鋼筋混凝土結構

中利用壓電材料可為致動器(actuator)及接受器(receiver)之特性發展壓電智能感測器於混凝土結構之許多監測與檢測實用技術

研究方法(1) 混凝土早期強度監測技術應用上為利用應力波傳遞基本理論於混凝

土圓柱試體中預埋兩個壓電智能感測器一為致動器及一為接受器藉由兩者間的應力波

傳遞探討壓電訊號與混凝土強度發展之關係(2)混凝土結構健康檢測應用為以多個壓電智能感測器埋於 RC 試體中利用試驗使結構逐漸產生損壞直到完全破壞於每一試驗利用埋設之感測器進行結構裂縫及損壞狀態檢測方式為利用一個感測器為致動器來產生

應力波其他感測器則當作接受器來接受應力波藉由所接受之應力波轉換的電壓變化來

判斷損壞狀態原理為當結構發生裂縫或破壞時其傳遞之能量將逐漸降低且能量降低

程度與損壞嚴重性具關聯性利用小波轉換於較窄頻寬與短歷時分析之優點進行接受器所

接受之應力訊號分析藉由訊號分析結果建立一損傷指標矩陣判斷結構之健康狀態

結論壓電陶瓷感測器運用於試驗室試驗與宜蘭牛鬥橋真實混凝土橋墩結構之損壞診

斷皆具有相當良好效果由數值分析結果來看不管是低頻或是高頻效果皆相當良好當

結構試體達到嚴重破壞時可從高低頻看出損壞指標有非常明顯的上升故壓電感測器

具有簡單便宜及具良好之結構損壞的診斷效果另由混凝土早期強度監測技術發展可

利用混凝土強度發展與壓電訊號關係公式取代部份傳統抗壓試驗

Principal Investigator廖文義 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

廖文義

教授

A-12

A-13

大屯國小忠棟校舍之耐震能力評估 有鑑於中小學校舍在 1999年集集(921)地震中受損嚴重教育部近年來積極推動台灣

地區中小學校舍之耐震補強為確保學童及教職員在地震中之生命安全台北市大屯國小

亦針對其忠棟校舍進行結構耐震能力評估有鑑於國內現有之建築物耐震能力評估法僅適

用於鋼筋混凝土構造而忠棟校舍為石造建築其韌性及抗拉強度較一般鋼筋混凝土建築

物為低因此無法以傳統模式評估該建築物之耐震能力 研究目標由於現有的耐震能力評估法中多未針對石造建築物提出確切之耐震評估方

式本研究中除參考美國聯邦緊急事務管理局所建議之建築物耐震能力分析法之外亦根

據現行建築物耐震設計規範之規定對忠棟校舍進行有限元素分析藉以評估該建築物在地

震中之安全性並作為補強規劃之參考

研究方法由於本建築物不具備完整的構架系統屋頂亦無剛性橫隔板因此無法

以傳統之構架模型分析本研究中除依建築物之實際配置狀況以有限元素模型進行模擬

之外並根據現行規範所提供之工址及震區參數以動力反應譜分析法評估建築物在設

計及最大考量地震中可能受到的地震力及構材之應力分布以評估忠棟校舍在地震力作

用下可能出現之破壞模式及對應之耐震能力 結論分析結果顯示忠棟校舍除在建築物短向地震力作用下石牆可能出現局部的面外

剪力破壞之外其抗剪能力大致良好惟牆體之面外抗彎能力嚴重不足加上缺乏韌性

在大地震中恐有崩塌之虞因此本棟校舍應儘速進行耐震補強以確保師生之生命安全 Principal Investigator黃昭勳 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

黃昭勳

副教授

A-14

大屯國小忠棟校舍

忠棟校舍在短向地震力作用下之（豎縫）面外剪應力分布

忠棟校舍在短向地震力作用下之豎縫面外撓曲應力分布

τmax = 034 MPa

σmax = 251 MPa

A-15

救災輕便橋新橋型之研究 台灣位居颱風與地震頻繁發生的地區橋梁常在地震或颱洪中損毀導致交通中斷

阻礙搶救與復原工作之進行如果能在短時間內進行輕便橋梁架設並可重複使用供

人車通行疏散災民及運送糧食物資必能降低天災對於社會經濟造成的傷害因此

開發強度高重量輕組裝快速之輕便橋梁技術對於我國的救災技術是非常重要的本

研究著重於發展新的橋型設計即使在偏遠災區由於道路狹小導致大型工程施工機具無

法進入時依然能在短時間內利用人力或半人力方式進行輕便橋梁架設並可收納且重

複使用 研究目標擬開發新的救災輕便橋型設計使其在不落墩的情況下能快速渡河完成架

設並將設計的救災輕便橋進行實際組裝確認新開發的救災輕便橋能在不落墩與有限

時間等限制下以人力方式完成 研究方法為達成此目標首先藉由回顧過去可動式橋梁的設計概念提出一個結合

傳統橋梁結構元件與機械機構的設計方案選擇簡易連桿組(linkages)所組成的機構作為新型橋梁的一部分來快速地擴展或收納橋塔與橋體再者利用橋塔橋體與繩索的結合以

剛體旋轉的方式來完成橋體架設接下來根據所完成的救災輕便橋設計成果建造一相同

尺寸之實體輕便橋實際測試是否能在有限時間內以人力方式完成橋梁的組裝與架設並

進行靜態與動態載重試驗檢核是否滿足設計標準並檢討分析模型的合理性 結論(1)簡易連桿組所組成的縮圖器機構可以快速地擴展與收納橋體與橋塔這樣

的設計可以減少現場組裝吊裝與架設橋體的時間及災區工址腹地空間之限制(2)所開發的救災輕便橋在自重與移動活載重作用下垂直向最大變位小於 AASHTO 人行陸橋設計準則之變位限制另外橋梁垂直向與橫向基本振動頻率皆大於 AASHTO 人行陸橋設計準則之要求避免共振與橫向不穩定的行為發生(3)研究成果可以提供國內設計顧問公司新的救災輕便橋設計思維與方法

Principal Investigator尹世洵 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

尹世洵

副教授

A-16

利用橋塔橋體與繩索的結合以單跨剛體旋轉的方式來完成輕便橋架設

輕便橋之分析模型

B-1

雙圓潛盾施工引致地表沉陷評估模擬

桃園國際機場聯外捷運系統設計考量潛盾隧道從三重端穿越淡水河床進入臺北市區因考慮地形及路權之限制路線線性等等因素及比較單圓雙孔傳統潛盾設計於淡水河下

必須施作三處安全逃生之連絡通道其連絡通道工程之施工風險高及造價昂貴採用雙圓

型潛盾隧道免作地中聯絡通道且對於隧道斷面積及周邊建物影響範圍較小及施工工期較

短等優點故臺灣首次引進雙圓型潛盾隧道 研究方法先進雙圓型潛盾工程及傳統單圓潛盾施工所引致地層變形影響其兩種潛盾地層變形影響因素甚多且極為相似為本研究重要之課題 利用 Plaxis 3D Tunnel套裝軟體探討軟體分析土壤釋放應力方法與經驗公式推估地表沉陷及潛盾隧道地表沉陷監測數值之間關係模擬實際案例為雙圓型潛盾開挖引致地

表沉陷變形情況期能藉由分析結果驗證 Plaxis 3D Tunnel應用於雙圓型潛盾隧道施工所引致地表沉陷分析之適用性並將其經驗傳承與分享 結論(1) DOT雙圓潛盾隧道施工引致之地表沉陷評估使用經驗方法以常態分佈曲線方程式來模擬沉陷槽其中因施工造成之〝土壤漏失率〞為主要變數之一相同地Plaxis 3D Tunnel分析 DOT潛盾隧道施工引致之地表沉陷分析應屬適用於模擬分析過程中設定〝土壤釋放應力〞為影響沉陷分析結果重要關鍵因素(2)本研究採用 Plaxis 3D Tunnel數值分析軟體評估 DOT 潛盾隧道施工引致之地表沉陷量研究隧道開挖橫斷面之地表沉陷槽以兩種經驗公式疊加法及等面積法分析顯示DOT 隧道沉陷槽之地表沉陷量寬度影響範圍較寬疊加法及等面積法所得之沉陷槽非常相近評估沉陷槽與沉陷觀測槽之趨勢

大致相同則評估之最大沉陷量與沉陷觀測點最大沉陷量有少許差異(3) 使用 Schmidt及WEI Gang經驗公式來模擬地表沉陷之縱向變形曲線分析與數值分析之成果及現場資料做比對結果顯示Schmidt 經驗公式所求得變位量占最大變位量之比值較為偏高表示 Schmidt經驗公式分析較為保守則WEI Gang經驗公式所求得變位量占最大變位量之比值較為偏低表示與現場監測資料及數值分析結果有顯著差異以兩種經驗公式來評估

其地表沉陷之縱向變形曲線其隧道中心之縱向地表沉陷量於隧道開挖面約 2倍直徑距離後沉陷量趨於收斂驗證其隧道開挖產生地表縱向變形理論 (4)有關地表沉陷之縱向變形曲線分析之 Schmidt及WEI Gang經驗公式期許後續學者能將 Schmidt及WEI Gang經驗公式深入研究與工程案例比較印證更準確預期其縱向變位量占最大變位量之比值

及地表沉陷之縱向變形曲線提高分析結果正確性並對數值分析成果將更具其信心 Principal Investigator陳水龍 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

陳水龍

教授

B-2

土層輸入參數與斷面繪製

隧道橫斷面沉陷槽 綜合比較

分析視窗與操作步驟

B-3

軟弱黏土層潛變引致之連續壁變形

摘要本研究係基於台北市軟弱黏土層深開挖完成且高品質觀測之施工案例考慮開挖工程常因時間延遲而引起較大之潛變量故採用依時性之土壤模型來模擬而分析結果與現

場連續壁變形背土側沉陷及支撐軸力之觀測值頗為吻合故選用作為進一步後續研究之

基準模型本研究總共以有限元素法進行了 48組不同模型來分析並將前述 48組之分析結果統計歸納後建議了考慮依時性之擋土壁最大變形與擋土系統勁度正規化公式擋土

壁最大潛變增量與擋土系統勁度之正規化公式以及擋土壁最大潛變速率與擋土系統勁度

之正規化公式本研究建議之簡化計算方法經與學者蒐集世界各地之 1百多筆觀測資料比對顯示於良好施工品質之深開挖工程可以得到不錯的預測結果根據上述建議之公式

可以簡單利用開挖深度及支撐系統勁度等基本條件評估軟弱黏土層開挖時可能引致之最

大壁體變形量及潛變量本文研究結果可以提供作為對日後類似工程規劃分析及設計時

之參考 結論 1 研究案例採用依時性分析擋土壁之最大側向變形分析值分別達觀測值之 103(西側連續壁)及 118(東側連續壁)分析結果與現場觀測之連續壁變形曲線亦極為吻合同時分析值最大地表沉陷量分別約為監測值之 96(西側地表)及 89(東側地表)兩者沉陷槽形狀相似支撐軸力與觀測值比較約在誤差plusmn30範圍之內顯示於軟弱黏土層進行深開挖適當考慮土壤之依時性效應可以得到接近觀測值之結果

2 連續壁總潛變率與擋土支撐勁度呈近似雙線性關係當 Sle1350時總潛變率與擋土支撐勁度 S 成自然對數線性反比關係當 Sgt1350 時總潛變率接近於定值 28當中連續壁之總潛變率最大約達 47最小值亦有 28故建議於軟弱黏土層進行深開挖工程宜適當考慮由土壤潛變引致之擋土壁潛變以避免低估了開挖變形量

3 後續參數之研究一系列依時性分析之連續壁最大側向變位量接近極大多數觀測值之最大值故將所有 FEM計算結果回歸後之簡化正規化公式應可以視為擋土壁採用連續壁時之近似最大包絡線該公式具備簡化計算之優點不須要經過複雜之 FEM模擬分析即可以評估擋土壁的可能最大變位量

4 最大潛變速率隨著開挖深度增加而變大同時最大潛變速率發生於最大開挖深度潛變速率與連續壁厚度成非線性反比正規化之最大潛變速率範圍約於 001 mmday~073mmday此結果與台北盆地案例之潛變速率觀測資料頗為接近

5 土壤潛變引致連續壁之總潛變率上限值最大約達 47潛變速率上限值最大約達073mmday 及潛變量之正規化(最大開挖深度與擋土支撐系統勁度之比)上限值約達2本研究建議之簡化之正規化公式透過利用開挖深度及支撐系統勁度等基本參數可以評估軟弱黏土層開挖時可能引致之最大壁體變形量及潛變量本研究結果可以提

供作為日後類似工程之參考

Principal Investigator陳水龍 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

陳水龍

教授

B-4

FEM計算結果與Clough and OrsquoRourke (1990)及觀測資料之比較

潛變率總潛變率與FEM計算之比較

0010203040

50607080

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δhmH

eData calculated from FEM Time-dependent resultsClough and OrsquoRourke (1990) line Observed data from Long (2001)-Diaphragm WallObserved data from Long (2001)-Sheet PileObserved data from Kung et al (2007)Observed data from Taipei case histories

Thick of diaphragm wall from 05m to 20mFactor of SafeAgainst BasalHeave

14

20

11 10 09

(a)

00

10

20

30

40

50

60

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δhmH

e

Data calculated from FEM Time-dependent resultsClough and OrsquoRourke (1990) line Observed data from Long (2001)-Diaphragm WallObserved data from Kung et al (2007)Observed data from Taipei case histories

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

Factor of SafeAgainst BasalHeave

14

20

11 10 09

30

(b)

δ Chmδ hm = -00025t + 025

δChmδhm = -00004t + 005

0

10

20

30

40

0 20 40 60 80

Elapesd Time (Days)

δC

hmδ

hm

HHe=019HHe=044HHe=065HHe=078HHe=100

(a)

Σδ Chmδ hm = -01Ln(S ) + 10

Σδ Chmδ hm = 028

0

10

20

30

40

50

60

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

ΣδC

hmδ

hm

Data calculated from FEM resultsObserved data from Ou et al (1998)Data from Lin et al (2002)

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

(b)

000

005

010

015

020

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δC

hmt

(cm

day

)

Proposed method for estimated by Eq 8Observed data from Ou et al (1998)HHe=019HHe=044HHe=065HHe=078HHe=100

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

00

02

04

06

08

10

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δC

hmH

e

Proposed method for estimated by Eq 9 Data calculated from FEM resultsObserved data from Ou et al (1998)Observed data from Finno et al (2002)Unpublished data

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

建議最大潛變速率計算方法與

FEM計算之正規化比較

建議正規化ΔδChmHe與S之計算

方法與觀測資料比較

B-5

既有連續壁改建之深開挖施工模式

在都市中建物多緊鄰地界線周圍幾乎緊貼鄰房及道路有地下連續壁的建物改建時

為避免拆除深基礎過程造成地盤下陷進而損壞鄰近道路及建物因此施工前必須謹慎

規劃在不損鄰的狀態下舊有地下連續壁深基礎的拆除其困難度比素地新建工程高出

許多所以舊有基礎的深開挖施工是一重要課題 研究目標

(1)建立舊有基礎深開挖的施工模式 (2)建立各種施工模式的施工規劃工項順序及施工流程的步驟

研究方法本文彙整歸納出四種深基礎開挖重建模式分別為 (1)新連續壁於舊連續壁外側 (2)新連續壁於舊連續壁內側 (3)新連續壁與舊連續壁交叉 (4)沿用舊連續壁並繼續向下設置新連續壁

本文針對上述四種模式的各種施工方法就土層地下水位新舊建物的

套圖地盤改良臨時擋土設施抽排水鄰房保護措施及監測點的位置加以

討論並進一步與實際的安全觀測資料相互比較施工流程以連續圖解方式表

達以供規劃設計與施工單位的選用參考或改進 結論

(1)新連續壁於舊連續壁外側只需施作一般淺導溝至原土層待新連續壁完成後再以明挖方式拆除舊連續壁若地質較軟弱可於導牆下方進行地盤改良以防止

新連續壁施作時坍孔 (2)新連續壁於舊連續壁內側可因業主設計分為利用舊連續壁作為外導牆將新設外導牆與舊連續壁以混凝土灌漿為一體及利用舊結構物樑柱設置永久撐牆三種

(3)新連續壁與舊連續壁交叉先於周圍進行地盤改良再利用全迴旋搖管機配合衝擊樁及錘式抓斗破除舊連續壁再以原土回填後才能將套管拔出或是於周圍進行

地盤改良後以明挖方式拆除舊有連續壁 (4)沿用舊連續壁並繼續向下設置新連續壁此模式可先於基地內及舊連續壁下方及內側進行地盤改良新連續壁緊貼舊連續壁施作上方則維持空打段以增加地下

室使用面積 收集數個工地之資料加以分析比對並以(2)新連續壁於舊外連續壁內側模式之

一代表性工地介紹

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-6

(1) (2) (3) (4)

四類深基礎拆除重建模式

新連續壁於舊連續壁內側之將新設外導牆與舊連續壁以混凝土灌漿為一體

B-7

高壓噴射灌漿品質管制與蒙地卡羅機率設計 二重管高壓噴射灌漿作業在壓力水層或者在地下室內進行鑽孔與灌漿作業時因為地

下水位高於鑽孔與灌漿作業場地高程為了避免在進行鑽孔與裝設灌漿管作業階段可能

造成湧水湧砂路面掏空或建築物傾斜的意外事件所以在地下室內進行灌漿作業時

利用筏基水箱來量測每公尺改良樁的排泥漿量除了能用來預警湧水與湧砂的潛在問題

再搭配上所量測到的排泥漿比重還可評估改良樁的平均樁直徑這就是在施工中的品質

管制其次施工中的改良樁若其四周緊鄰的改良樁愈多所量測到的排泥漿比重也會

愈大可見灌漿的順序也能影響改良樁的單位重與強度因此當灌漿的順序造成四周緊

鄰改良樁的數量愈多時則該灌漿的順序能提供最佳的改良樁的單位重與強度 研究目標為了在二重管高壓噴射灌漿的期間立即掌控設計樁徑是否達成同時防

止不正常的排泥導致附近地面的隆起與下陷有效掌握灌漿品質故以檢測的排泥漿比重

與排泥漿量去推估改良樁平均樁直徑是否達到工程設計的標準進而作為在施工時掌控

改良樁品質的一種管制手法 研究方法本次灌漿場地有準備一個已知長寬的筏基坑當作廢泥漿暫置區當排泥漿

排入暫置區內泥漿的液面逐漸升高等鑽桿提升完 1 m再量測液面上升後的高程將高程差乘以筏基底面積即為噴射灌注 1 m高程時的排泥漿量至於排泥漿單位重測量時機是在排泥漿量量測期間進行原則上量兩次盛取時將容器置於排泥軟管出口處盛取將

盛滿排泥漿的容器秤重扣除容器重後再除以容器之容積即為排泥漿之單位重之後將

所記錄的排泥漿量與灌漿量之比值還有排泥漿的單位重畫成機率分布曲線可發現兩者

皆為常態分布( Normal Distribution)其平均值加減 3倍的標準差可用來作為灌漿品質管理的上下限值而再以此兩者的 Distribution用蒙地卡羅原理來模擬便可得到改良樁直徑之機率分布曲線當周圍改良樁陸續完成在未灌漿的改良樁體四周噴射流能切削的土壤

體積逐漸減少依周圍完成支數不同有 6種可能狀況由排泥漿的單位重量測可發現周圍完成改良樁的支數愈多則後續改良樁的排泥漿單位重也愈大改良樁的品質也愈佳因

此可以設計出不同的施工順序若搭接改良樁的數量愈多則此工序所導致的高品質改良樁

的數量也愈多 結論 (1)當地下室發生湧水時其排泥漿量與灌漿量比值皆落在正常灌漿作業的管理

值之外這說明利用排泥漿量與灌漿量比值的管制圖可以有效預警湧水或湧砂的可能性

(2) 為了得到高品質的改良樁在編排灌漿順序時儘量使欲灌漿樁位的周圍有最多已完成的改良樁(3)未來可再蒐集更多 JSG灌漿相關案例將不同地區樁徑土層性質灌漿參數排泥漿比重及廢泥漿量單位量等數據製作資料庫及規範以提供後續灌漿時品

質管制的依循準則 Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-8

圖 1 排泥漿量量測 圖 2 排泥漿單位重量測

圖 3 排泥漿量體積比管制圖 圖 4 排泥漿單位重管制圖

圖 5 蒙地卡羅模擬模型

圖 6 搭接面積的六種邊界

圖 7 五種不同的設計灌漿順序

B-9

路堤下橋墩深基礎開挖工法比較與數值分析 為改善國道 1號五股至楊梅路段的交通壅塞國道新建工程局辦理「國道 1號五股至

楊梅段拓寬工程計畫」之新建工程其中泰山林口路段因為上邊坡側為地質敏感區域不

適開挖所以在下邊坡處進行橋墩基礎開挖基礎開挖工法共有三種分別為型鋼橫板條

擋土工法土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法 研究目標針對土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法彙整傾度管監測數據

觀察不同開挖階段之傾度管側向變位及側向變位速率研判邊坡潛在滑動面的位置進而

比較兩種工法於紅土卵礫石層中開挖之適用性以決定較佳開挖擋土工法其次以 3D有限元素軟體模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖過程以數值分析結果與傾度管監測數

據比對驗證進而研究傾度管監測警戒值與行動值之適用性 研究方法以非線性有限元素軟體(PLAXIS 3D)模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖

過程土壤應力-應變行為模擬採用莫爾庫倫組合律(Mohr-Coulomb constitutive model) 參數的選擇參考鑽探報告及室內土壤試驗土釘桿件採用樑元素模擬(Beam element)鋼線網噴凝土採用牆元素模擬(Wall element)土釘鋼線網噴凝土與土壤間均配置界面元素(Interface element)施工步驟模擬每一階開挖工序由傾度管監測數據比對驗證數值分析結果以及分析邊坡開挖前後之安全係數差異

結論(1)土釘逐階降挖擋土工法在第 6階開挖時可發現變位曲線在 65m處有明

顯的折點折點以上之線段斜率較小下部線段斜率較大由上邊坡路面產生的裂縫可

推估折點以上為邊坡滑動區隨著開挖深度增加折點沒有下移的趨勢也就是滑動面位

置不變滑動區域與影響範圍也沒增加(2)竹削井式擋土工法當井筒壁體開挖至第 10階時傾度管變位曲線產生折點推估折點位置可能位於傾度管 45m與 65m處折點上部線段斜率較小應為未來潛在滑動區但是隨著開挖至第 14 階時折點沒有下移的趨勢也就是潛在滑動面位置不變潛在滑動區域與影響範圍也不變加以基礎上邊坡處

之高速公路路面無裂縫產生研判滑動面並未形成(3)依據傾度管的變位開挖壁面的穩定性高速公路裂縫與滑動面的產生以及工期長短顯示在林口紅土卵礫石層中進行橋墩

基礎開挖較佳的擋土工法應為竹削井式擋土工法(4)監測邊坡潛在滑動面傾度管警戒值的訂定須更加嚴謹應不能造成高速公路路面產生裂縫才能有效且安全的預警工程事

故

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-10

土釘逐階降挖擋土工法開挖面平面圖 土釘逐階降挖過程傾度管之變位

土釘逐階降挖工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

竹削井式擋土工法開挖面平面圖 竹削井式擋土開挖過程傾度管之變位

折點

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

竹削井式擋土工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

2m 深

35m 深

45m 深

65m 深

13m 深

16m 深

Step1 Step2 Step3

Step4 Step5 竹削壁體開挖

井筒壁體開挖 Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

Step15

傾度管深度(m

)

B-11

機場跑道剛性鋪面之版底灌漿維護 剛性鋪面未受良好的維護方式下容易因版塊間的接縫密封性不足使地表水滲入造

成基底層潮濕積水在交通反覆載重作用下接縫發生唧水現象在版塊下方掏空孔洞

使版塊下方的承載力不均進而造成版塊的破裂損壞情形因跑滑道使用頻繁全面翻

修不切實際而且成本較高為了改善此類狀況進行剛性鋪面版底灌漿是最快速有效提

升版塊承載力延長版塊使用年限的方法 研究目標本研究主要以剛性鋪面狀況指數(PCI)版底灌漿灌漿量及灌漿壓力透地雷達

非破壞性檢測之結果進行分析研究研究目標包括 (1) 分析版底孔洞造成的鋪面損壞種類探討損壞種類與灌漿量之關係 (2) 分析版塊不同損壞程度及維護狀況對灌漿量之影響 (3) 鋪面損壞程度以鋪面狀況指數(PCI)加以量化探討鋪面狀況指數(PCI)評分與孔

洞及灌漿量之關係 研究方法針對機場跑滑道由孔洞造成的剛性鋪面破壞及版底灌漿量之關係研究探討在

與灌漿前後之透地雷達檢測結果驗證研究方法可區分為 (1) 剛性鋪面損壞(distress)程度調查

在透地雷達非破壞性檢測前先行調查版塊損壞程度並以ASTM提出的剛性鋪面狀況指數(PCI)評分方式記錄版塊狀況

(2) 剛性鋪面版底灌漿前非破壞性檢測 在灌漿前先行規劃透地雷達施測路徑並於灌漿前及灌漿後以透地雷達掃描剛性

鋪面版塊底下孔洞與積水的範圍 (3) 剛性鋪面版底灌漿

利用透地雷達於現地版塊所偵查之孔洞進行灌漿孔位佈設選用適當之機具與

監測系統以單環塞工法進行填充灌漿填塞版塊底下之孔洞 (4) 剛性鋪面版底灌漿後非破壞性檢測

在灌漿後以相同的施測路徑檢測確認鋪面下方孔洞與積水的範圍已確實填充

否則再進行補灌作業 (5) 分析調查資料與灌漿施工紀錄結果

探討版底灌漿量與鋪面狀況指數(PCI)評分之關係篩選因孔洞造成的損壞評分方式制定用於版底灌漿的鋪面狀況指數(PCI)並由鋪面狀況指數(PCI)評分預估其灌漿量

結論(1)以版底孔洞造成的鋪面損壞與灌漿量之關係提出與版底孔洞有關的剛性鋪面狀

況指數(PCI)評分方式(2)以不同損壞程度的剛性鋪面對灌漿量之影響提出用於剛性鋪面灌漿前的適當修護方式(3)建立剛性鋪面狀況指數(PCI)與版底灌漿量之分析方法並提出預估灌漿量的方法以提升灌漿之效率及精確性

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-12

灌漿管安裝 灌漿壓力及流量監測 版塊接縫溢漿即停止

圖 1 版底灌漿施工

圖 3 剛性鋪面狀況指數(PCI)與灌漿量之關係整合

圖 2 剛性鋪面與灌漿施工狀況記錄

灌漿前

灌漿後

補灌後

B-13

鋼筋混凝土簡支梁循環加載與數值分析 目前潛盾隧道環片大多由鋼筋與混凝土製作而成而監測系統皆於環片裝設背填與

二次灌漿完成後才裝設在環片內側無從得知環片在裝設背填與二次灌漿過程中環

片中的鋼筋與混凝土的初始應力因此如果無法得知初始應力狀態則環片之鋼筋與混

凝土用量設計很難判定是否保守或不保守若能從環片製作澆鑄與現場環片裝設過程中進

行量測即可掌握環片完整的應力歷史作為回饋設計的重要資料 研究目標利用埋設 SOFO光纖的簡支梁在循環載重時的鋼筋應變與梁撓度作為已知

解分析對象來驗證下列兩種分析方法一為以結構及鋼筋混凝土力學理論發展一套

MATLAB 數值分析模式模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力二為使用 FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型模擬簡支梁承受雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力

研究方法分成三部分第一部分將SOFO光纖感測器埋設於鋼筋混凝土簡支梁試

體內在試體製作過程中記錄蒸氣養生與水中養生過程鋼筋與混凝土的應變歷史並於

實驗室內進行雙點循環載重試驗紀錄鋼筋之應變過程第二部分利用結構與鋼筋混凝

土力學原理建立一套MATLAB數值分析模式(分成三種類型(1)忽略拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie (2)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie(3)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用真實的慣性矩Iexact)藉由給定之鋼筋與混凝土的組合率模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下簡支梁試體鋼筋與混凝土的應變與應力並比對簡支梁的載重-理論彎矩彎係與數值分析結果的載重-彎矩關係驗證力學理論數值分析模式的正確性第三部分使用FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型輸入MATLAB數值分析使用之鋼筋與混凝土的組合律模擬鋼筋混凝土簡支梁承受雙點循環加載擷取光纖感測器位置之模

擬結果將其模擬結果與實驗之光纖感測器量測結果和MATLAB數值分析結果進行比對探討力學數值分析的適用性

結論(一)本研究發展之數值分析模式沒有忽略拉力側混凝土之張力而且混凝

土試體開裂後採用真實的慣性矩Iexact進行力平衡分析不論簡支梁是否開裂載重-彎矩關係的數值分析解與理論解皆吻合證實本研究發展的力學理論數值分析模式之正

確性(二)數值分析結果之鋼筋應變與實驗之光纖感測器量測結果有差別後續使用FLAC 3D模擬輸入數值分析使用的組合率預期能得到與數值分析較相符之結果

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-14

光纖簡支梁試驗加載示意圖 雙點循環載重之光纖變形量量測結果

載重-彎矩(理論與數值分析)關係圖 載重與鋼筋應變及中立軸位置關係圖

鋼筋混凝土簡支梁斷面網格圖(FLAC 3D) 鋼筋混凝土簡支梁網格示意圖(FLAC 3D)

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

0100002000030000400005000060000700008000090000

100000110000120000130000140000

0 10002000300040005000600070008000900010000

彎矩

(kg-

cm)

載重 (kg)

理論彎矩

計算彎矩-

類型1

計算彎矩-

類型2

計算彎矩-

類型3

B-15

無人飛行戴具(UAV)航空攝影測量及雷射掃描儀(LiDAR)資料之整合與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞近

年來測量與空間資訊技術之發展日新月異於國土保安環境變遷監控防救災應變資

源探測保護等各方面的應用以及上述資訊的更新和資料的即時性成為重要需求因此

發展快速且低成本資料擷取平台乃成為各國遙感探測技術與測繪製圖發展的重要課題

遙測影像及航空測量除了軍事情報之外已普遍推廣到區域測量地質調查礦產探勘

農林設施土壤保育森林開發與土木工程之探查等工作上近年來因電腦視算能力的

提昇數位影像解晰度的提高相對應之攝影測量技術亦隨之澎渤發展 研究目標地震等天然災害的評估常須整合不同領域及技術如地形分析大地測

量遙測地理資訊系統及定年學等其中構造地形分析是斷層存在性及斷層活動性一個

最初步也最基礎的資訊與工具它能提供進行其他更精細的斷層調查分析前重要的參考

依據因此高精度地形資料的取得成為重要關鍵 研究方法1)針對地形資訊大量數據視覺運算等相關模組及程式的開發其中主要

集中於三維紅藍(或紅青)全彩立體影像及三維立體光柵影像之處理及製作2)數值地形資料應用於在地質上構造如斷層褶皺等構造的特徵分析構造活動性的探討等相

關技術的開發 結論無人飛行載具機動力強時效性快經費較廉及較寬鬆天氣條件即可操作的

優點等特性可取得災害地區即時清晰全面之中低空照片並作為後續分析災害原因

與災後整治之用以無人飛行載具進行航空攝影測量由地表特徵物的辨識再反求特徵

點的空間所在位置經由大量的特徵點的計算後即可建置大量三維座標（點雲）並同

時透過數位攝影機記錄取樣點顏色測量結果可以建構數位地表高程模型來精確記錄地貌

用於記錄地形變遷地圖製作或是產生地面模型此一精確的三維座標可做為土地建築

都市規劃自然地貌河床地形測量以及山坡監測等用途之應用另一方面台灣地區位

處高溫多雨的亞熱帶植生茂密地質露頭出露不易而新技術空載雷射掃描(Light Detection And Ranging LIDAR)的多重反射資訊經由濾除不同反射訊號後能獲得高解析度之數值地表模型(Digital Surface Model DSM)再經由資料處理進一步去除地表建物及植被等可得高解析度數值地形模型(Digital Elevation Model DEM)利用此一技術無論是人口密集的都會區或是叢林茂密的深山都可以找出許多被掩蓋或是現行數值地

形模型所無法分辨的細微地形變化這些微變化能提供更多科學證據並進相關分析與運

用

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-16

國道三號附近細部數值地形模型呈現其中可見高速公路上崩積區及呈點狀凸起零星

散佈之清運中大型機具

無人飛機拍攝陳有蘭溪附近區域影像之點雲建置成果

小林村附近地區山崩事件後之三維地形側視

B-17

山崩災害數值模擬相關程式開發與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞1999年台灣九二一集集地震（ML= 73 MW= 76）造成台灣地區二千四百餘人的死亡引發近萬個山崩民生經濟損失嚴重近年來因電腦運算能力的提昇結合野外觀察的結果

運用離散元素法等數值模型方法結合地震站之強地動訊號地表地下水文特徵以及

岩體及滑動面之材料性質等來模擬山崩行為從地震山崩之誘發啟動傳播至穩定

滑動及最後堆積停止階段等等hellip重建運動塊體的滑動過程 研究目標結合野外觀察及不同方法論所得概念運用自行開發之接觸動力離散元素

法及廣義地形下之淺水波模式來探討山崩區地形地貌岩體材料性質孔隙壓力滑

動面及原地面等摩擦性質等對山崩之誘發擴展及堆積過程之影響及山崩機制之探討 研究方法1)運用接觸動力離散元素法來模擬山崩的誘發與運動過程該方法基於顆

粒間的接觸面性質及顆粒群的相互碰撞時考量顆粒碰撞前後之動量變化回復係數及作

用力2)基於連體力學架構所發展而成的廣義地形下之淺水波模式所開發之程式(中研院郭志禹博士合作)亦運用於土石流流變率模擬藉由與現場堆積的量測值相比較來率定山崩地區之流變參數

結論岩體內之作用力的模擬是考慮相接觸顆粒之接觸點位置及接觸區域面積接

解點上之正向切向接觸力及抗彎矩並考慮原接解點或新接觸點接觸點之尖鋒及殘餘

強度等以上方法允許模擬破碎岩體內之凝聚力的 Mohr - Coulomb 行為最後再以GaussndashSeidel 非線性迭代之數值方法來簡化及加速程式之運算以計算每一時間序列上顆粒群體碰撞及接觸時的作用及行為相關程式已運用於國道三號九份二山小林村等地

滑土石流等山崩之象動歷程模擬金山地區之洪氾斷層錯動造成地盤下陷而引致海水

漫淹等相關的分析

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-18

山崩崩移發生前及發生瞬間顆粒間之接觸應力變化

小林村土石流情境模擬及崩積物堆積狀況

C-1

大陸政府採購市場與制度之研究 由於 WTO 的 GPA (政府採購協定) 簽署國家越來越多美加歐盟日韓等大部

分有經濟實力的國家多已簽署我國亦在 2009 年 7 月 15 日簽署生效而中國大陸亦於2007年提出加入 GPA申請目前相關談判已近尾聲近期內可望簽署根據 GPA的規定各國的政府採購市場必須互相開放且遵守公開公平等原則預計大陸簽署 GPA 後未來每年政府採購市場的金額將高達三十餘兆台幣由於市場規模極為龐大各國莫不競相投

入相關研究及輔導該國產業的競爭力企圖爭奪這塊大餅我國相對進入大陸市場較無語

言及文化等障礙相較於其他國家的競爭事實上我國產業已具備天時地利人和的有

利條件如何利用這些有利條件轉化成市場的競爭優勢實為迫不及待的課題而其中最

關鍵的因素就是是否能徹底熟悉大陸公共市場的遊戲規則精確的掌握各項規則的操作與

竅門且時效越早越好俾輔助我國的產業及早佈署掌握市場的先機這是本研究所致

力的主要目的 研究目標本研究目標可分為短中長期短期為比較兩岸政府採購制度與市場

分析研究臺灣產業進入大陸公共市場之策略及定期舉辦兩岸政府採購產官學研討會及

論壇中期為協助政府研擬相關政策成立兩岸公共市場產業輔導中心及協助我國產業

進入大陸公共市場長期為設立營造公會臺北科大政府採購市場研發與培訓中心使臺灣產業從兩岸走向國際

研究方法本研究在第一階段將針對大陸的政府採購制度進行全面的探討且將兩岸

採購法的差異做詳盡的比對同時也針對大陸的公共市場及產業文化進行深入的調查與

分析並彙整資深台商(協會)及兩岸專家的經驗以務實為導向俾使研究成果能精確有效的掌握大陸的公共市場第二階段將運用前階段的研究成果以營建產業為先建立

兩岸長期的交流平台積極訓練及輔導我國的產業能快速進入大陸公共市場的能力如

此階段的成果與時機成熟將在本校設立兩岸公共市場產業育成中心以提供長期的專

業輔導未來甚至可進一步考慮將服務範圍拓展至其他 GPA國家 結論由於此計畫為一個長期性研究因此下列結論僅為初期研究成果發生重大災

害需獲得緊急搶救資源時除正常既有採購契約可利用外亦可於正常之採購契約中針

對災害搶救項目可直接以開口契約方式預為因應另搶救能量需求異常龐大之重大災害緊

急搶救則可以特殊緊急採購方式因應兩岸採購法規均提供法源依據提供執行單位緊

急採購災害所需搶救資源比較兩岸之緊急採購制度並參照相關實務案例可發現各有

優缺點如何能截長補短應是兩岸所努力方向最後大概整理出兩項重點(1)兩岸採購相對於歐美國家仍處於起步階段還存在很多問題亟待完善如政府採購法不健全政府服

務類採購範圍和規模仍然較小等發達國家政府採購規模占 GDP的比例通常為 10兩岸占比水平與此相比仍有較大差別(2) 緊急採購之因應措施兩岸均有彈性因應作為針對 921 大地震莫拉克颱風（依據台灣地區ldquo採購法rdquo第 105 條）及四川汶川大地震甘肅省土石流災害（依據大陸政府ldquo採購法rdquo第 31 條）等相關單位均可快速進行救災工作因此相關緊急採購作為均能發揮功能提升整體救災復原效率 Principal Investigator王隆昌 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-2

中國各年度 GDP（單位億美元）

資料來源中華人民共和國國家統計局 httpwwwstatsgovcn2012年

各縣市綜合營造業分佈狀況 研究目標 資料來源本研究室繪製 資料來源本研究室繪製

家數

縣

市

C-3

預防式品管理論應用於公共工程之研究

近年來國家重大建設計畫密集推出如民營固網開放台電六輸變電計畫污水下水

道建設計畫及自來水更新等多項計畫以及埋設電力電信瓦斯自來水網路等等維生

管線使用道路埋設管線情形非常普遍然而國內隨著生活水平及教育程度的提昇以致

民眾意識抬頭對道路服務需求也跟著增加因此使得國內道路管理機關開始重視道路服

務品質的問題但卻常發生管線工程埋設後因道路回填不實或管線埋設未與路面齊平

造成路面不平的情況其施工品質優劣將是維持路面平整最重要的關鍵 本研究將預防式品質管理概念導入目前道路管線挖填工程品質管理中重新建置一套

施工品質管理機制依現況問題分析並研提對策提出於重要施工項目建立停檢點查驗

並依其重要程度設立不同等級專業人員負責查驗及相關檢查表落實專業人員的職責等施

工品質管理機制期能改善目前施工品質良莠不齊的情況 研究目標 本研究首先針對臺北市現行管線挖掘作業之抽查機制進行探討依據現

況問題分析結果檢討現行抽查機制的問題癥結導入防弊理論及預防品管的觀點建構

改良式抽查機制首先建立管線停檢點抽查作業消除非必要的挖掘降低抽查成本減少

開挖次數及減少用路人抱怨推動落實專業人員管制藉由二階段抽查作業篩選無停檢點

資料者納入品質抽查將廠商依品管能力分類無品質能力及限制挖掘者繳交代金(需含管理費等)由道路管理機關於各年度施工時納入施工研擬闢建管線挖掘品質管理系統其研擬一套以預防為主治療為輔具體可行的管理機制藉以提升抽查效益並有效改

善管線施工品質 研究方法針對本研究相關之文獻及臺北市管線挖掘品質管理現況進行回顧探討臺

北市道路挖掘埋設管線品質抽查管理之盲點導入防弊理論及預防式品管的觀點著重以

預防式管理為主治療為輔應變為備之原理藉由專家調查以及實例分析探討改良式抽

查機制之適用性並以回饋分析之方式修正本研究最後提出結論與建議 結論(1)強化製程品管停止靠檢驗達成品質一開始就製造出滿足需求品質的方式

來取代檢驗特別是落實停檢點抽查機制與績效管理(2)道路管理機關除輔導其做好品質外應針對其品質績效長期建立管理檔案長期掌握管線單位的完整資料績優者除於管

線會議公開表揚外應降低抽查比率甚至列入道路管理機關代辦施工之廠商優先名單績

劣者除於管線會議提出並公告於臺北市道路挖掘管理系統並增加抽差比率輔導施工品

質若仍無法改善經評定為無自主品管能力則由管理機關代收款施作且代收款應大幅提

升並收取管理費長期追蹤廠商績效管理績優廠商將持續其好品質績效差之廠商為避

免抽查之成本提高將自主性的導正其施工品質長期形成良性循環及自主品管之永續目

的創造永續管理的效益(3)重點式品管須由品管組織人員簽認除依權責分別由施工廠商之技師工地主任及品管人員負責簽認外監造單位亦應於現場會簽並通知道路管理

機關派員查核(4)闢建管線挖掘品質管理系統以二階段抽查機制可減少 80非必要抽挖件數降低抽查成本利用非破壞性檢測過濾有品質疑慮之案件代替道路品質抽查

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-4

未經篩選逕以破壞性檢測檢驗道路品質之機制改以善用成熟科技如透地雷達先與檢測隱

蔽部分可排除非必要之挖掘案件瀝青混凝土部分則以鑽心取樣檢驗如有品質疑慮再

以破壞性檢測驗證民眾較在意路面復舊品質更勝於隱蔽部分另增加非破壞性檢測項目

如以三米直規加驗人手孔周邊及瀝青混凝土新舊介面高低差(5)因已以二階段非破壞性檢驗過濾 80非必要抽挖件數如此可分階段增加抽查件數由原 15增加至 10長期以 100抽中不合格為目標大幅增加抽查效益

Principal Investigator王隆昌 教授研究室

戴明品管理論

項目 年度 抽查件數 不合格件數 不合格率

97 138 71 5145 98 629 187 2973 99 525 120 2286 合計 1292 378 2926

97~99年度臺北市管線查察不合格統計表

C-5

整合 RFID與 BIM於營建工地鋼構吊裝工程管控實務應用之研究

鋼構工程為鋼骨大樓最主要的工項之一其作業管理的良窳直接影響工程品質與成

本複雜之鋼結構工程可能包含上萬支構件每一構件經由製造運送檢查儲存

吊裝及驗收等流程都必須不斷進行確認並核對資料然而現行工地作業人員多以紙本

2D圖面及物料清單為溝通管理的工具因此常有構件不易確認效率緩慢誤判等問題尤其塔吊人員位於高樓作業時需同時進行安裝位置確認與吊塔操作不僅導致作業緩

慢且易增加作業風險 研究目標規劃整合BIM結合RFID技術導入營建工地鋼構吊裝工程管控之應用模式

建置 BIM-based RFID 鋼構工程物料資訊管理系統使其能提升鋼構作業管理效率減少塔吊作業之風險並進一步探討系統導入之效益與限制 研究方法鋼結構工程的作業流程包含工廠製造材料運送工地存放吊裝施工及

完工驗收等階段本研究所開發之系統導入應用包含「進場檢驗」「吊掛作業」「進度監

控」及「完工查驗」等作業管理其概念主要利用 BIM圖形化介面易於辨識之特性使人員能透過模型輕易掌握鋼構於建築空間位置並透過 RFID快速掃瞄辨識能力能迅速取得構件資訊減少人員辨識錯誤及負荷有助於高空塔吊作業之正確與安全並透過

BIM 模型顏色呈現方式能迅速掌握鋼構作業之進度本研究開發採用NET Framework技術以Microsoft SQL Server為資料庫系統並透過 ADONET作為資料溝通之技術模型本體採用 Revit 匯出之 DWF 檔案為主要檔案格式提供系統操作所需之樓層模型及構件視覺化資訊系統介面則以 VBNET開發視窗介面作業進行時能同時呈現系統資料庫資訊及模型呈現

結論(一)本研究整合 RFID 與 BIM 模型作為塔吊作業溝通之媒介高空與地面人員能以行動裝置同步取得構件及模型資訊可改善傳統 2D圖面與無線電溝通及描述不易之狀況(二)由於鋼構體積龐大且工地空間有限錯誤的堆置方式可能增加成本與導致風險工程師可藉由 BIM 樓層與位置資訊調控構件最佳的儲放位置與順序可提升吊裝

效率並降低風險(三)系統所採用之 BIM Model 由 Revit 模型先行匯出為 DWF格式檔案後再利用 API進行操作以避免原始模型遭任意修改且由於檔案格式較小可提升系統資料傳輸速度並改善作業效率(四)透過 BIM API 介面程式可控制模型旋轉並以適當角度呈現能協助塔吊人員迅速確認構件及安裝位置改善作業便利性及減少人員疲勞並且

提升作業安全本研究導入行動化通訊裝置及 BIM-RFID資訊化作業系統取代傳統紙本作業模式人員對資訊系統操作之熟悉度與良好的教育訓練為導入系統成敗之重要關鍵 Principal Investigator林祐正老師 研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

林祐正

副教授

C-6

使用者操作介面

RFID-BIM系統導入工地鋼構管控之應用

系統架構圖

鋼構進場檢驗及放置管理

地面工程師與塔吊人員同步顯示鋼構資訊

透過 BIM模型顏色管理作業進度

作業人員進行鋼構驗收

D-1

因應重大複合型災害物力動員調度機制 之研究

2011 年日本311 東北發生超乎預期之大規模地震所引發之複合型災害其救災物力

之動員調度也備受考驗借國外災害處理之經驗檢討台灣的法令組織整備作業程

序及案例期能提升我國面臨重大複合型災害時物力動員之時效性及完整性 研究目標彙整分析世界主要國家包括日本(日本東北地震)美國(卡翠納颶風)

中國大陸(四川地震)等遭逢重大災難時物力動員機制運作情形與關鍵議題檢討我國近年來莫拉克風災納莉風災921 地震等重大災害物力動員案例及現況設定一項重大複合式災害就我國現行物力動員機制進行情境分析研提我國因應重大災難物力動員機制

之具體建議 研究方法本研究案預擬之情境以國內發生機率雖不高但仍有可能發生且高於現

今地方政府在其地區災害防救計畫中所研擬的地震規模為本研究案之情境事件因此

設定為臺灣北部山腳斷層北延入海段發生芮氏規模七之地震錯動並引發最高浪高達三

公尺之海嘯此浪高比國科會所做研究報告之12公尺高但考慮311 東日本大地震之超乎預期的情況及複合型災害之組構以三公尺浪高之海嘯為模擬情境另伴隨核一廠因激

烈振動導致廠區設備受損造成第四級（Level 4）的輻射事故綜之本研究案預擬之複合型災害乃由地震海嘯核電廠輻射事故所構成並推估建物損壞人員傷亡收容

需求火災事件維生管線交通路網等之量化損害及修復進度以及海嘯淹水及輻射災

害避難收容下所需的物力調度其中以TELES 及本研究研擬方法為主要考量亦透過訪談方式針對公私部門物力動員調度權責相關之人員進行訪談以了解災防組織之實際

作為伴以調查焦點座談統計分析並總整研究發現研提我國因應重大災難物力

動員機制之具體建議 結論物力需求可分為物資及設施設備兩大類別物資方面包括飲用水糧食及民生

必需品緊急醫療救護所需之器材及藥品人命搜救之器材裝備等等本研究擬出隨時

間地點之量化數據提出物力動員調度之十三項重要課題與對策並具體提出短中長期

政策及機制改善之建議 Principal Investigator施邦築

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

施邦築

副教授

D-2

物力需求與災害發生時間關係圖

物力整及備動員運作流程圖

物力調度運作流流程圖

D-3

地工合成材料應用於呈層複合土壤 水質淨化系統之研究

臺灣發展生態工法迄今已十餘年初階段大都應用於河川及山坡地治理現今逐漸擴

展至社區或城市的應用並且與綠建築及節能減碳等議題相互結合目前國內的生活污

水大多經由污水下水道系統收集至污水處理廠處理然而因其造價高且工期長短期內

並無法達到全面普及鑑於此近年來國內開始採用現地自然淨化處理系統(NTS)解決此問題然此類系統卻常受限於較低的水力負荷率而導致阻塞本研究引入在日本發展十餘

年之呈層複合土壤系統(MSL)其實務案例詳圖 1 及圖 2由於水力負荷率較大且因系統可設置於地底下降低人為的干擾及維護管理的頻率有效的改善 NTS 缺點 MSL系統主要由土壤混合層(含土壤有機材料及包覆材)及透水層(PL)組合而成日本 SML係以麻布為包覆材但易受分解腐化而影響系統壽命本研究改採高耐久且品質穩定之地工

合成材料以提昇系統使用壽命 研究目標本研究嘗試採用地工合成材料替換 MSL 系統中包覆材藉由人造聚酯纖

維控制材料本身厚度開孔徑進行實驗過去地工合成材料較常使用在土木大地工程

多應用於河川護岸的保護以及山坡地的護坡工程材料本身具備排水沖蝕控制隔離

加勁及過濾hellip等功能鮮少使用於水質淨化之應用本研究透過地工合成材料替換日本之黃麻布包覆材除了可以達到較佳的水質淨化成效之外更有效延長MSL系統使用壽命另外本研究亦嚐試採用台灣現地常見的材料來取代日本的材料以達到落實技術本土化

之目的 研究方法首先進行「地工織物培殖微生物可行性初期實驗」(詳圖 3)目的為了解

地工合成材料能否能有效提供硝化菌生長附著而後採用自行研發之「MSL 室內實驗滲透過濾實驗儀」(詳圖 4)進行實驗共分為二個階段第一階段由黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)及厚不織布(I-C)進行實驗以了解不同纖維布之淨化效率第二階段則將三種纖維布以不同的水力負荷率進行試驗以了解污水停留時間與水質淨化效率間的關係

結論(1)本研究所使用之添加材均為台灣本土材料由試驗結果可知效果頗佳顯示

可達技術本土化之目標(2)在相同厚度下本研究採用地工合成材的確可以達到與黃麻布相同之水質淨化成效且較厚之地工合成材亦表現出較佳的成效(圖 5)(3)實驗發現地工合成材內部孔隙愈多愈能提供較多空間利於生物膜孳長提高淨化效果(4)水力負荷率只要能低於 5000Lm2day便可以有效達到水質淨化的成效(圖 6)(5)與人工濕地水質淨化系統相比MSL可以更小的面積和更省的成本較快速的達到水質淨化的成效由其對於磷的去除更為顯著

Principal Investigator何嘉浚 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

何嘉浚

助理教授

D-4

圖 1家庭生活污水處理案例 圖 2河川工程淨水案例

圖 3地工織物培殖生物菌實驗結果 圖 4 MSL室內實驗滲透過濾實驗儀

圖 5黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)與厚不織布(I-C)之實驗結果

圖 6 三種纖維布在水力承載負荷率 3000Lm2day之實驗結果

TP NH3-N

TP NH3-N

E-1

機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 地下水是極為重要的水資源之一相較於地表水而言地下水具有成本低廉水溫與

水量穩定水質良好及取用方便等多項優點目前台灣西南部地區仍大量抽取地下水供應

灌溉養殖民生及工業用水若地下水遭受污染勢必嚴重影響該地區之水資源供需平

衡甚至對人體健康造成危害故地下水資源保育業已成為極重要之議題 研究目標地下水污染潛勢評估模式 DRASTIC 為美國環保署(US Environmental

Protection Agency)於 1985 年主導並與美國地下水協會共同合作所發展而成利用該模式評估區域之污染潛勢計算出之高污染潛勢區則代表該地區客觀上較易受到污染

DRASTIC 含水層脆弱度模式自發展以來經常被使用於評估地下水污染潛勢但此模式在應用上常因相關參數資料稀少易產生高度不確定性進而影響模式之評估結果因此本

研究應用指標為基礎之地理統計發展以機率為基礎之 DRASTIC 含水層脆弱度評估模式除估算地下水污染潛勢值外並評估其污染潛勢預測表現 研究方法DRASTIC 含水層脆弱度模式考慮七項水文地質參數以評估該地區污染

潛勢之程度分別為地下水位深度(D)淨補注量(R)含水層介質(A)土壤介質(S)地形(T)未飽和層影響(I)含水層水力傳導特性(C)七項參數本研究將此法實際應用於濁水溪沖積扇DRASTIC模式中之各參數分別使用三種選取方法(最大機率選取期望值選取傳統選取法)進行污染潛勢評估

結論研究結果顯示高污染潛勢區皆位於沖積扇之扇頂區土地利用型態以農業耕

種為主而中度污染潛勢則大多分佈於扇央地區無污染及低度風險污染大多分佈於沖積

扇西部沿海地區以及南部地區此外將前述三種方法之評估結果與近年來該地區地下水

硝酸鹽氮實際污染情形進行相關性分析Pearson 相關係數分別為 0310131 及 0071Spearman 相關係數則分別為 0460552 及 021再比較三種方法之污染潛勢預測能力預測高硝酸鹽氮濃度污染(超過 05mgL為門檻)其預測能力分別為 7575及 38由上述結果顯示本研究發展以機率為基礎含水層脆弱度評估模式較傳統評估結果更為優

異本研究成果可提供政府劃定地下水污染潛勢範圍以及制訂污染防治與土地使用管理策

略之參考建議未來可增加更多因子估算淨補注量時若能考慮更多可能影響參數如土

地利用型態雨量植被及土壤入滲係數等將使淨補注量估算更符合實際情況以提高

模式之準確性 Principal Investigator陳世楷助理教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

水資源工程與水利防災組

陳世楷

助理教授

E-2

參數因子 水文地質參數

地下水位深度 D(Depth to Water Table) 淨補注量 R(Net Recharge) 含水層介質 A(Aquifer Media) 土壤介質 S(Soil Media) 地形 T(Topography(slope))

未飽和層影響 I(Impact of the Vadose Zone) 水力傳導係數 C(Hydraulic Conductivity of the Aquifer)

DRASTIC參數 DRC之分數等級

D R C

百分比 門檻 分數等級(rating)

0-20 1 10 2

20-40 2 8 4

40-60 3 6 6

60-80 4 4 8

80-100 4+ 2 10

DRASTIC參數 SIA之分數等級

範 圍(range) 分數等級(rating)

礫石層 10

極粗粗中砂層 7

細及細砂層 4

粉砂泥及黏土層 1

(a)

(b)

(c)

DRASTIC 高污染潛勢與硝酸鹽氮超過05mgL 之比較(a) 各參數最大發生機率選取(b) 各參數期望值選取法(c)傳統選取法

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

A-7

地震防災管理系統建置之研究

台灣位處歐亞大陸版塊和菲律賓海版塊的交界屬環太平洋地震帶每年都會因版塊

間的相互擠壓而造成地震屬地震頻繁地帶為數眾多的既有交通設施及建築物將不可避

免的會遭受到強烈地震侵襲的威脅綜觀近數十年來的國內外地震災害構造物受害之實

例甚多在這些地震災害經驗中均顯示地震災害對社會所造成的衝擊與經濟損失是相

當嚴重而深遠

研究目標建構一套地震災損評估系統於地震發生前提供地震災害災損之境況模擬

據此擬定相關地震災害防救事項有效執行災害預防災害搶救事故處理災情勘察以

及善後處置復建等相關事宜並於地震發生時推估建築物倒塌及人員死傷等災害資訊

可於初期迅速採取緊急應變作為減少地震災害損失

研究方法以台灣 1990~2003年間地震規模超過 50之地震測站記錄為基礎針對台灣各強地動測站進行地表加速度衰減率之迴歸分析並將台灣國土網格化由各網格之鄰

近測站推估網格之 PGA 值以各網格內之公私有建築物及人口資料為基礎參考並修正TELES 之災損評估模式計算出特定地震作用下各網格之建築物倒塌數及人口傷亡數等資訊本研究使用物件導向技術進行系統開發整個系統以推估專案為中心包括推估

專案資料模型計算核心可擴充模組介面及視圖顯示等元件控管整個系統運作系

統實作將以Windows為作業平台使用NET Framework做為基礎應用程式的架構資料庫將使用 MySQL 為基礎GIS 地圖元件使用 MapWinGIS 元件分析成果將以視覺化輔以文字呈現

結論(1)本研究將全台灣進行國土網格化藉由推估所得各網格內之 PGA配合中

央氣象局對各震度所採用的對應色層並與中央氣象局所公布者進行比對以方便驗證地

震衰減律迴歸公式推估所得震度之準確性(2) 本文蒐集近 10萬 5千筆之地震資料針對全台 600餘個強地動觀測站進行加速度衰減律之參數迴歸場址效應已包含於各測站之迴歸分析成果中(3)本研究建立之地震防災管理系統使用物件導向技術進行開發並由豐富的資料庫將分析成果以視覺化輔以文字呈現不僅降低災損推估之繁雜步驟此成果亦可

供政府做為災前演練及災後初期迅速採取緊急應變作為之用(4) 本研究結合目前國內外之災損評估模式並藉由簡易明瞭之操作介面與容易擴充的架構使後續擴充較具彈性及

便利性(5)本研究開發之系統於分析完成後可藉由網頁公布及手機簡訊等方式通知防救災相關單位人員使其能於震後進行救災相關作業

Principal Investigator宋裕祺 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

宋裕祺

教授

A-8

中央氣象局公布之等震圖(左)與系統推估之等震圖比對包含全台灣之等震圖(中)及新北

市轄區內之等震圖(右)

新北市各區建築物橋梁損壞狀況分布圖

某座橋梁推估後對鄰近 5km10km半徑範圍內之脆弱度推估結果

A-9

樁基礎位於乾砂與飽和砂動力行為分析 與探討

臺灣處於環太平洋地震帶上橋梁安全時常遭受地震威脅以致橋梁因地震受損情況

發生加上部份跨河橋梁興建於地下水位較高之土壤當受延時長振幅大之地震時使

土壤排列更加緊密土壤中的水來不及排出造成孔隙水壓力上升有效應力逐漸遞減

且當有效應力降為零總應力等於孔隙水壓力時土壤即會呈現液體狀態致使容易形成

潰堤之現象或樁基礎之承載支撐力降低導致樁基礎所承受的側向力劇增或上部結構物產

生慣性力過大因此一旦橋梁位於發生液化之土壤對橋梁安全性之影響甚大造成橋

梁使用者生命財產安全受威脅之機率增加故考慮橋梁處於飽和土壤時安全性評估更顯

重要 研究目標橋梁位於發生液化之土壤對橋梁安全性之影響甚大造成橋梁使用者生

命財產安全受威脅之機率增加故考慮橋梁處於飽和土壤時安全性評估更顯重要本研

究擬針對橋梁樁基礎位於乾砂與飽和砂土中且承受地震力之作用探討橋梁位於兩種土

壤之受震反應 研究方法國家地震工程研究中心為探討樁基礎位於乾砂土壤及飽和砂土壤受地震力

作用之行為進行一系列相關之縮尺橋梁單樁試體砂箱實驗本研究藉此以 OpenSEES三維有限元素分析軟體將其橋墩基礎及土壤一併建立於分析模型中模擬樁基礎位於乾

砂與飽和砂土壤承受不同地震作用之反應且土壤楊氏係數以相對密度一層與兩層剪力

波速各別求取分析最後將實驗與分析結果進行比對 結論(1)工程師於設計時須注意飽和砂於位移加速度及樁身彎矩之反應皆較

乾砂大且以樁身彎矩最大值來看乾砂最大值會集中於樁身上方之位置而飽和砂則

會產生於中間之位置(2)樁基礎位於乾砂土壤並以三種土壤楊氏係數求解之方法進行分析以相對密度及一層剪力波速求解土壤楊氏係數之比對成果較佳而於飽和砂土壤模

擬分析時則以兩層剪力波速求解土壤楊氏係數之比對結果較佳(3)飽和砂分析之參數輸入互相具有關連性必須考慮多方面之參數如土壤之楊氏係數及滲透係數的改變

一般分析時難以考量隨時間變化而改變土壤性質因此產生具變異性之誤差模擬時應

盡可能考量實際狀態並涵蓋於模型中方可減少誤差之產生

Principal Investigator宋裕祺 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

宋裕祺

教授

A-10

雙軸向多層剪力試驗盒(NCREE) 大型霣砂器於剪力盒(NCREE)

考量土壤-結構互制之分析流程

質量塊相對位移比較 超額孔隙水壓力比較

樁身彎矩之準確百分比

A-11

壓電陶瓷智能感測器於混凝土結構 健康診斷之應用

利用壓電材料(piezoelectric material)為元件製成之智能感測器(sensor)具有許多實用上

之價值此智能感測器可用於監測混凝土早期強度發展結構內部應力量測結構受震或

受衝擊後之裂縫及損傷診斷等功能為一多功能之感測器壓電材料已廣泛被利用於光學

生醫光碟微機電D-RAM 等系統上諸多壓電材料製成之商用成品已經廣泛被運用於工程與日常生活中但壓電陶瓷材料於土木工程之應用則仍相當少於大型實際混凝土

結構上之應用則更待開發

研究目標壓電陶瓷材料主要特性為具有正反應及逆反應之機械能與電能轉移現象

利用壓電材料為元件製成之智能感測器具有許多實用上之價值此智能感測器可運用於監

測混凝土早期強度發展監測結構內部應力量測結構受衝擊檢測及結構震後損壞健康診

斷等功能本研究為利用壓電材料為元件製成之智能感測器預埋或後埋於鋼筋混凝土結構

中利用壓電材料可為致動器(actuator)及接受器(receiver)之特性發展壓電智能感測器於混凝土結構之許多監測與檢測實用技術

研究方法(1) 混凝土早期強度監測技術應用上為利用應力波傳遞基本理論於混凝

土圓柱試體中預埋兩個壓電智能感測器一為致動器及一為接受器藉由兩者間的應力波

傳遞探討壓電訊號與混凝土強度發展之關係(2)混凝土結構健康檢測應用為以多個壓電智能感測器埋於 RC 試體中利用試驗使結構逐漸產生損壞直到完全破壞於每一試驗利用埋設之感測器進行結構裂縫及損壞狀態檢測方式為利用一個感測器為致動器來產生

應力波其他感測器則當作接受器來接受應力波藉由所接受之應力波轉換的電壓變化來

判斷損壞狀態原理為當結構發生裂縫或破壞時其傳遞之能量將逐漸降低且能量降低

程度與損壞嚴重性具關聯性利用小波轉換於較窄頻寬與短歷時分析之優點進行接受器所

接受之應力訊號分析藉由訊號分析結果建立一損傷指標矩陣判斷結構之健康狀態

結論壓電陶瓷感測器運用於試驗室試驗與宜蘭牛鬥橋真實混凝土橋墩結構之損壞診

斷皆具有相當良好效果由數值分析結果來看不管是低頻或是高頻效果皆相當良好當

結構試體達到嚴重破壞時可從高低頻看出損壞指標有非常明顯的上升故壓電感測器

具有簡單便宜及具良好之結構損壞的診斷效果另由混凝土早期強度監測技術發展可

利用混凝土強度發展與壓電訊號關係公式取代部份傳統抗壓試驗

Principal Investigator廖文義 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

廖文義

教授

A-12

A-13

大屯國小忠棟校舍之耐震能力評估 有鑑於中小學校舍在 1999年集集(921)地震中受損嚴重教育部近年來積極推動台灣

地區中小學校舍之耐震補強為確保學童及教職員在地震中之生命安全台北市大屯國小

亦針對其忠棟校舍進行結構耐震能力評估有鑑於國內現有之建築物耐震能力評估法僅適

用於鋼筋混凝土構造而忠棟校舍為石造建築其韌性及抗拉強度較一般鋼筋混凝土建築

物為低因此無法以傳統模式評估該建築物之耐震能力 研究目標由於現有的耐震能力評估法中多未針對石造建築物提出確切之耐震評估方

式本研究中除參考美國聯邦緊急事務管理局所建議之建築物耐震能力分析法之外亦根

據現行建築物耐震設計規範之規定對忠棟校舍進行有限元素分析藉以評估該建築物在地

震中之安全性並作為補強規劃之參考

研究方法由於本建築物不具備完整的構架系統屋頂亦無剛性橫隔板因此無法

以傳統之構架模型分析本研究中除依建築物之實際配置狀況以有限元素模型進行模擬

之外並根據現行規範所提供之工址及震區參數以動力反應譜分析法評估建築物在設

計及最大考量地震中可能受到的地震力及構材之應力分布以評估忠棟校舍在地震力作

用下可能出現之破壞模式及對應之耐震能力 結論分析結果顯示忠棟校舍除在建築物短向地震力作用下石牆可能出現局部的面外

剪力破壞之外其抗剪能力大致良好惟牆體之面外抗彎能力嚴重不足加上缺乏韌性

在大地震中恐有崩塌之虞因此本棟校舍應儘速進行耐震補強以確保師生之生命安全 Principal Investigator黃昭勳 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

黃昭勳

副教授

A-14

大屯國小忠棟校舍

忠棟校舍在短向地震力作用下之（豎縫）面外剪應力分布

忠棟校舍在短向地震力作用下之豎縫面外撓曲應力分布

τmax = 034 MPa

σmax = 251 MPa

A-15

救災輕便橋新橋型之研究 台灣位居颱風與地震頻繁發生的地區橋梁常在地震或颱洪中損毀導致交通中斷

阻礙搶救與復原工作之進行如果能在短時間內進行輕便橋梁架設並可重複使用供

人車通行疏散災民及運送糧食物資必能降低天災對於社會經濟造成的傷害因此

開發強度高重量輕組裝快速之輕便橋梁技術對於我國的救災技術是非常重要的本

研究著重於發展新的橋型設計即使在偏遠災區由於道路狹小導致大型工程施工機具無

法進入時依然能在短時間內利用人力或半人力方式進行輕便橋梁架設並可收納且重

複使用 研究目標擬開發新的救災輕便橋型設計使其在不落墩的情況下能快速渡河完成架

設並將設計的救災輕便橋進行實際組裝確認新開發的救災輕便橋能在不落墩與有限

時間等限制下以人力方式完成 研究方法為達成此目標首先藉由回顧過去可動式橋梁的設計概念提出一個結合

傳統橋梁結構元件與機械機構的設計方案選擇簡易連桿組(linkages)所組成的機構作為新型橋梁的一部分來快速地擴展或收納橋塔與橋體再者利用橋塔橋體與繩索的結合以

剛體旋轉的方式來完成橋體架設接下來根據所完成的救災輕便橋設計成果建造一相同

尺寸之實體輕便橋實際測試是否能在有限時間內以人力方式完成橋梁的組裝與架設並

進行靜態與動態載重試驗檢核是否滿足設計標準並檢討分析模型的合理性 結論(1)簡易連桿組所組成的縮圖器機構可以快速地擴展與收納橋體與橋塔這樣

的設計可以減少現場組裝吊裝與架設橋體的時間及災區工址腹地空間之限制(2)所開發的救災輕便橋在自重與移動活載重作用下垂直向最大變位小於 AASHTO 人行陸橋設計準則之變位限制另外橋梁垂直向與橫向基本振動頻率皆大於 AASHTO 人行陸橋設計準則之要求避免共振與橫向不穩定的行為發生(3)研究成果可以提供國內設計顧問公司新的救災輕便橋設計思維與方法

Principal Investigator尹世洵 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

尹世洵

副教授

A-16

利用橋塔橋體與繩索的結合以單跨剛體旋轉的方式來完成輕便橋架設

輕便橋之分析模型

B-1

雙圓潛盾施工引致地表沉陷評估模擬

桃園國際機場聯外捷運系統設計考量潛盾隧道從三重端穿越淡水河床進入臺北市區因考慮地形及路權之限制路線線性等等因素及比較單圓雙孔傳統潛盾設計於淡水河下

必須施作三處安全逃生之連絡通道其連絡通道工程之施工風險高及造價昂貴採用雙圓

型潛盾隧道免作地中聯絡通道且對於隧道斷面積及周邊建物影響範圍較小及施工工期較

短等優點故臺灣首次引進雙圓型潛盾隧道 研究方法先進雙圓型潛盾工程及傳統單圓潛盾施工所引致地層變形影響其兩種潛盾地層變形影響因素甚多且極為相似為本研究重要之課題 利用 Plaxis 3D Tunnel套裝軟體探討軟體分析土壤釋放應力方法與經驗公式推估地表沉陷及潛盾隧道地表沉陷監測數值之間關係模擬實際案例為雙圓型潛盾開挖引致地

表沉陷變形情況期能藉由分析結果驗證 Plaxis 3D Tunnel應用於雙圓型潛盾隧道施工所引致地表沉陷分析之適用性並將其經驗傳承與分享 結論(1) DOT雙圓潛盾隧道施工引致之地表沉陷評估使用經驗方法以常態分佈曲線方程式來模擬沉陷槽其中因施工造成之〝土壤漏失率〞為主要變數之一相同地Plaxis 3D Tunnel分析 DOT潛盾隧道施工引致之地表沉陷分析應屬適用於模擬分析過程中設定〝土壤釋放應力〞為影響沉陷分析結果重要關鍵因素(2)本研究採用 Plaxis 3D Tunnel數值分析軟體評估 DOT 潛盾隧道施工引致之地表沉陷量研究隧道開挖橫斷面之地表沉陷槽以兩種經驗公式疊加法及等面積法分析顯示DOT 隧道沉陷槽之地表沉陷量寬度影響範圍較寬疊加法及等面積法所得之沉陷槽非常相近評估沉陷槽與沉陷觀測槽之趨勢

大致相同則評估之最大沉陷量與沉陷觀測點最大沉陷量有少許差異(3) 使用 Schmidt及WEI Gang經驗公式來模擬地表沉陷之縱向變形曲線分析與數值分析之成果及現場資料做比對結果顯示Schmidt 經驗公式所求得變位量占最大變位量之比值較為偏高表示 Schmidt經驗公式分析較為保守則WEI Gang經驗公式所求得變位量占最大變位量之比值較為偏低表示與現場監測資料及數值分析結果有顯著差異以兩種經驗公式來評估

其地表沉陷之縱向變形曲線其隧道中心之縱向地表沉陷量於隧道開挖面約 2倍直徑距離後沉陷量趨於收斂驗證其隧道開挖產生地表縱向變形理論 (4)有關地表沉陷之縱向變形曲線分析之 Schmidt及WEI Gang經驗公式期許後續學者能將 Schmidt及WEI Gang經驗公式深入研究與工程案例比較印證更準確預期其縱向變位量占最大變位量之比值

及地表沉陷之縱向變形曲線提高分析結果正確性並對數值分析成果將更具其信心 Principal Investigator陳水龍 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

陳水龍

教授

B-2

土層輸入參數與斷面繪製

隧道橫斷面沉陷槽 綜合比較

分析視窗與操作步驟

B-3

軟弱黏土層潛變引致之連續壁變形

摘要本研究係基於台北市軟弱黏土層深開挖完成且高品質觀測之施工案例考慮開挖工程常因時間延遲而引起較大之潛變量故採用依時性之土壤模型來模擬而分析結果與現

場連續壁變形背土側沉陷及支撐軸力之觀測值頗為吻合故選用作為進一步後續研究之

基準模型本研究總共以有限元素法進行了 48組不同模型來分析並將前述 48組之分析結果統計歸納後建議了考慮依時性之擋土壁最大變形與擋土系統勁度正規化公式擋土

壁最大潛變增量與擋土系統勁度之正規化公式以及擋土壁最大潛變速率與擋土系統勁度

之正規化公式本研究建議之簡化計算方法經與學者蒐集世界各地之 1百多筆觀測資料比對顯示於良好施工品質之深開挖工程可以得到不錯的預測結果根據上述建議之公式

可以簡單利用開挖深度及支撐系統勁度等基本條件評估軟弱黏土層開挖時可能引致之最

大壁體變形量及潛變量本文研究結果可以提供作為對日後類似工程規劃分析及設計時

之參考 結論 1 研究案例採用依時性分析擋土壁之最大側向變形分析值分別達觀測值之 103(西側連續壁)及 118(東側連續壁)分析結果與現場觀測之連續壁變形曲線亦極為吻合同時分析值最大地表沉陷量分別約為監測值之 96(西側地表)及 89(東側地表)兩者沉陷槽形狀相似支撐軸力與觀測值比較約在誤差plusmn30範圍之內顯示於軟弱黏土層進行深開挖適當考慮土壤之依時性效應可以得到接近觀測值之結果

2 連續壁總潛變率與擋土支撐勁度呈近似雙線性關係當 Sle1350時總潛變率與擋土支撐勁度 S 成自然對數線性反比關係當 Sgt1350 時總潛變率接近於定值 28當中連續壁之總潛變率最大約達 47最小值亦有 28故建議於軟弱黏土層進行深開挖工程宜適當考慮由土壤潛變引致之擋土壁潛變以避免低估了開挖變形量

3 後續參數之研究一系列依時性分析之連續壁最大側向變位量接近極大多數觀測值之最大值故將所有 FEM計算結果回歸後之簡化正規化公式應可以視為擋土壁採用連續壁時之近似最大包絡線該公式具備簡化計算之優點不須要經過複雜之 FEM模擬分析即可以評估擋土壁的可能最大變位量

4 最大潛變速率隨著開挖深度增加而變大同時最大潛變速率發生於最大開挖深度潛變速率與連續壁厚度成非線性反比正規化之最大潛變速率範圍約於 001 mmday~073mmday此結果與台北盆地案例之潛變速率觀測資料頗為接近

5 土壤潛變引致連續壁之總潛變率上限值最大約達 47潛變速率上限值最大約達073mmday 及潛變量之正規化(最大開挖深度與擋土支撐系統勁度之比)上限值約達2本研究建議之簡化之正規化公式透過利用開挖深度及支撐系統勁度等基本參數可以評估軟弱黏土層開挖時可能引致之最大壁體變形量及潛變量本研究結果可以提

供作為日後類似工程之參考

Principal Investigator陳水龍 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

陳水龍

教授

B-4

FEM計算結果與Clough and OrsquoRourke (1990)及觀測資料之比較

潛變率總潛變率與FEM計算之比較

0010203040

50607080

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δhmH

eData calculated from FEM Time-dependent resultsClough and OrsquoRourke (1990) line Observed data from Long (2001)-Diaphragm WallObserved data from Long (2001)-Sheet PileObserved data from Kung et al (2007)Observed data from Taipei case histories

Thick of diaphragm wall from 05m to 20mFactor of SafeAgainst BasalHeave

14

20

11 10 09

(a)

00

10

20

30

40

50

60

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δhmH

e

Data calculated from FEM Time-dependent resultsClough and OrsquoRourke (1990) line Observed data from Long (2001)-Diaphragm WallObserved data from Kung et al (2007)Observed data from Taipei case histories

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

Factor of SafeAgainst BasalHeave

14

20

11 10 09

30

(b)

δ Chmδ hm = -00025t + 025

δChmδhm = -00004t + 005

0

10

20

30

40

0 20 40 60 80

Elapesd Time (Days)

δC

hmδ

hm

HHe=019HHe=044HHe=065HHe=078HHe=100

(a)

Σδ Chmδ hm = -01Ln(S ) + 10

Σδ Chmδ hm = 028

0

10

20

30

40

50

60

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

ΣδC

hmδ

hm

Data calculated from FEM resultsObserved data from Ou et al (1998)Data from Lin et al (2002)

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

(b)

000

005

010

015

020

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δC

hmt

(cm

day

)

Proposed method for estimated by Eq 8Observed data from Ou et al (1998)HHe=019HHe=044HHe=065HHe=078HHe=100

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

00

02

04

06

08

10

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δC

hmH

e

Proposed method for estimated by Eq 9 Data calculated from FEM resultsObserved data from Ou et al (1998)Observed data from Finno et al (2002)Unpublished data

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

建議最大潛變速率計算方法與

FEM計算之正規化比較

建議正規化ΔδChmHe與S之計算

方法與觀測資料比較

B-5

既有連續壁改建之深開挖施工模式

在都市中建物多緊鄰地界線周圍幾乎緊貼鄰房及道路有地下連續壁的建物改建時

為避免拆除深基礎過程造成地盤下陷進而損壞鄰近道路及建物因此施工前必須謹慎

規劃在不損鄰的狀態下舊有地下連續壁深基礎的拆除其困難度比素地新建工程高出

許多所以舊有基礎的深開挖施工是一重要課題 研究目標

(1)建立舊有基礎深開挖的施工模式 (2)建立各種施工模式的施工規劃工項順序及施工流程的步驟

研究方法本文彙整歸納出四種深基礎開挖重建模式分別為 (1)新連續壁於舊連續壁外側 (2)新連續壁於舊連續壁內側 (3)新連續壁與舊連續壁交叉 (4)沿用舊連續壁並繼續向下設置新連續壁

本文針對上述四種模式的各種施工方法就土層地下水位新舊建物的

套圖地盤改良臨時擋土設施抽排水鄰房保護措施及監測點的位置加以

討論並進一步與實際的安全觀測資料相互比較施工流程以連續圖解方式表

達以供規劃設計與施工單位的選用參考或改進 結論

(1)新連續壁於舊連續壁外側只需施作一般淺導溝至原土層待新連續壁完成後再以明挖方式拆除舊連續壁若地質較軟弱可於導牆下方進行地盤改良以防止

新連續壁施作時坍孔 (2)新連續壁於舊連續壁內側可因業主設計分為利用舊連續壁作為外導牆將新設外導牆與舊連續壁以混凝土灌漿為一體及利用舊結構物樑柱設置永久撐牆三種

(3)新連續壁與舊連續壁交叉先於周圍進行地盤改良再利用全迴旋搖管機配合衝擊樁及錘式抓斗破除舊連續壁再以原土回填後才能將套管拔出或是於周圍進行

地盤改良後以明挖方式拆除舊有連續壁 (4)沿用舊連續壁並繼續向下設置新連續壁此模式可先於基地內及舊連續壁下方及內側進行地盤改良新連續壁緊貼舊連續壁施作上方則維持空打段以增加地下

室使用面積 收集數個工地之資料加以分析比對並以(2)新連續壁於舊外連續壁內側模式之

一代表性工地介紹

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-6

(1) (2) (3) (4)

四類深基礎拆除重建模式

新連續壁於舊連續壁內側之將新設外導牆與舊連續壁以混凝土灌漿為一體

B-7

高壓噴射灌漿品質管制與蒙地卡羅機率設計 二重管高壓噴射灌漿作業在壓力水層或者在地下室內進行鑽孔與灌漿作業時因為地

下水位高於鑽孔與灌漿作業場地高程為了避免在進行鑽孔與裝設灌漿管作業階段可能

造成湧水湧砂路面掏空或建築物傾斜的意外事件所以在地下室內進行灌漿作業時

利用筏基水箱來量測每公尺改良樁的排泥漿量除了能用來預警湧水與湧砂的潛在問題

再搭配上所量測到的排泥漿比重還可評估改良樁的平均樁直徑這就是在施工中的品質

管制其次施工中的改良樁若其四周緊鄰的改良樁愈多所量測到的排泥漿比重也會

愈大可見灌漿的順序也能影響改良樁的單位重與強度因此當灌漿的順序造成四周緊

鄰改良樁的數量愈多時則該灌漿的順序能提供最佳的改良樁的單位重與強度 研究目標為了在二重管高壓噴射灌漿的期間立即掌控設計樁徑是否達成同時防

止不正常的排泥導致附近地面的隆起與下陷有效掌握灌漿品質故以檢測的排泥漿比重

與排泥漿量去推估改良樁平均樁直徑是否達到工程設計的標準進而作為在施工時掌控

改良樁品質的一種管制手法 研究方法本次灌漿場地有準備一個已知長寬的筏基坑當作廢泥漿暫置區當排泥漿

排入暫置區內泥漿的液面逐漸升高等鑽桿提升完 1 m再量測液面上升後的高程將高程差乘以筏基底面積即為噴射灌注 1 m高程時的排泥漿量至於排泥漿單位重測量時機是在排泥漿量量測期間進行原則上量兩次盛取時將容器置於排泥軟管出口處盛取將

盛滿排泥漿的容器秤重扣除容器重後再除以容器之容積即為排泥漿之單位重之後將

所記錄的排泥漿量與灌漿量之比值還有排泥漿的單位重畫成機率分布曲線可發現兩者

皆為常態分布( Normal Distribution)其平均值加減 3倍的標準差可用來作為灌漿品質管理的上下限值而再以此兩者的 Distribution用蒙地卡羅原理來模擬便可得到改良樁直徑之機率分布曲線當周圍改良樁陸續完成在未灌漿的改良樁體四周噴射流能切削的土壤

體積逐漸減少依周圍完成支數不同有 6種可能狀況由排泥漿的單位重量測可發現周圍完成改良樁的支數愈多則後續改良樁的排泥漿單位重也愈大改良樁的品質也愈佳因

此可以設計出不同的施工順序若搭接改良樁的數量愈多則此工序所導致的高品質改良樁

的數量也愈多 結論 (1)當地下室發生湧水時其排泥漿量與灌漿量比值皆落在正常灌漿作業的管理

值之外這說明利用排泥漿量與灌漿量比值的管制圖可以有效預警湧水或湧砂的可能性

(2) 為了得到高品質的改良樁在編排灌漿順序時儘量使欲灌漿樁位的周圍有最多已完成的改良樁(3)未來可再蒐集更多 JSG灌漿相關案例將不同地區樁徑土層性質灌漿參數排泥漿比重及廢泥漿量單位量等數據製作資料庫及規範以提供後續灌漿時品

質管制的依循準則 Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-8

圖 1 排泥漿量量測 圖 2 排泥漿單位重量測

圖 3 排泥漿量體積比管制圖 圖 4 排泥漿單位重管制圖

圖 5 蒙地卡羅模擬模型

圖 6 搭接面積的六種邊界

圖 7 五種不同的設計灌漿順序

B-9

路堤下橋墩深基礎開挖工法比較與數值分析 為改善國道 1號五股至楊梅路段的交通壅塞國道新建工程局辦理「國道 1號五股至

楊梅段拓寬工程計畫」之新建工程其中泰山林口路段因為上邊坡側為地質敏感區域不

適開挖所以在下邊坡處進行橋墩基礎開挖基礎開挖工法共有三種分別為型鋼橫板條

擋土工法土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法 研究目標針對土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法彙整傾度管監測數據

觀察不同開挖階段之傾度管側向變位及側向變位速率研判邊坡潛在滑動面的位置進而

比較兩種工法於紅土卵礫石層中開挖之適用性以決定較佳開挖擋土工法其次以 3D有限元素軟體模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖過程以數值分析結果與傾度管監測數

據比對驗證進而研究傾度管監測警戒值與行動值之適用性 研究方法以非線性有限元素軟體(PLAXIS 3D)模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖

過程土壤應力-應變行為模擬採用莫爾庫倫組合律(Mohr-Coulomb constitutive model) 參數的選擇參考鑽探報告及室內土壤試驗土釘桿件採用樑元素模擬(Beam element)鋼線網噴凝土採用牆元素模擬(Wall element)土釘鋼線網噴凝土與土壤間均配置界面元素(Interface element)施工步驟模擬每一階開挖工序由傾度管監測數據比對驗證數值分析結果以及分析邊坡開挖前後之安全係數差異

結論(1)土釘逐階降挖擋土工法在第 6階開挖時可發現變位曲線在 65m處有明

顯的折點折點以上之線段斜率較小下部線段斜率較大由上邊坡路面產生的裂縫可

推估折點以上為邊坡滑動區隨著開挖深度增加折點沒有下移的趨勢也就是滑動面位

置不變滑動區域與影響範圍也沒增加(2)竹削井式擋土工法當井筒壁體開挖至第 10階時傾度管變位曲線產生折點推估折點位置可能位於傾度管 45m與 65m處折點上部線段斜率較小應為未來潛在滑動區但是隨著開挖至第 14 階時折點沒有下移的趨勢也就是潛在滑動面位置不變潛在滑動區域與影響範圍也不變加以基礎上邊坡處

之高速公路路面無裂縫產生研判滑動面並未形成(3)依據傾度管的變位開挖壁面的穩定性高速公路裂縫與滑動面的產生以及工期長短顯示在林口紅土卵礫石層中進行橋墩

基礎開挖較佳的擋土工法應為竹削井式擋土工法(4)監測邊坡潛在滑動面傾度管警戒值的訂定須更加嚴謹應不能造成高速公路路面產生裂縫才能有效且安全的預警工程事

故

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-10

土釘逐階降挖擋土工法開挖面平面圖 土釘逐階降挖過程傾度管之變位

土釘逐階降挖工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

竹削井式擋土工法開挖面平面圖 竹削井式擋土開挖過程傾度管之變位

折點

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

竹削井式擋土工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

2m 深

35m 深

45m 深

65m 深

13m 深

16m 深

Step1 Step2 Step3

Step4 Step5 竹削壁體開挖

井筒壁體開挖 Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

Step15

傾度管深度(m

)

B-11

機場跑道剛性鋪面之版底灌漿維護 剛性鋪面未受良好的維護方式下容易因版塊間的接縫密封性不足使地表水滲入造

成基底層潮濕積水在交通反覆載重作用下接縫發生唧水現象在版塊下方掏空孔洞

使版塊下方的承載力不均進而造成版塊的破裂損壞情形因跑滑道使用頻繁全面翻

修不切實際而且成本較高為了改善此類狀況進行剛性鋪面版底灌漿是最快速有效提

升版塊承載力延長版塊使用年限的方法 研究目標本研究主要以剛性鋪面狀況指數(PCI)版底灌漿灌漿量及灌漿壓力透地雷達

非破壞性檢測之結果進行分析研究研究目標包括 (1) 分析版底孔洞造成的鋪面損壞種類探討損壞種類與灌漿量之關係 (2) 分析版塊不同損壞程度及維護狀況對灌漿量之影響 (3) 鋪面損壞程度以鋪面狀況指數(PCI)加以量化探討鋪面狀況指數(PCI)評分與孔

洞及灌漿量之關係 研究方法針對機場跑滑道由孔洞造成的剛性鋪面破壞及版底灌漿量之關係研究探討在

與灌漿前後之透地雷達檢測結果驗證研究方法可區分為 (1) 剛性鋪面損壞(distress)程度調查

在透地雷達非破壞性檢測前先行調查版塊損壞程度並以ASTM提出的剛性鋪面狀況指數(PCI)評分方式記錄版塊狀況

(2) 剛性鋪面版底灌漿前非破壞性檢測 在灌漿前先行規劃透地雷達施測路徑並於灌漿前及灌漿後以透地雷達掃描剛性

鋪面版塊底下孔洞與積水的範圍 (3) 剛性鋪面版底灌漿

利用透地雷達於現地版塊所偵查之孔洞進行灌漿孔位佈設選用適當之機具與

監測系統以單環塞工法進行填充灌漿填塞版塊底下之孔洞 (4) 剛性鋪面版底灌漿後非破壞性檢測

在灌漿後以相同的施測路徑檢測確認鋪面下方孔洞與積水的範圍已確實填充

否則再進行補灌作業 (5) 分析調查資料與灌漿施工紀錄結果

探討版底灌漿量與鋪面狀況指數(PCI)評分之關係篩選因孔洞造成的損壞評分方式制定用於版底灌漿的鋪面狀況指數(PCI)並由鋪面狀況指數(PCI)評分預估其灌漿量

結論(1)以版底孔洞造成的鋪面損壞與灌漿量之關係提出與版底孔洞有關的剛性鋪面狀

況指數(PCI)評分方式(2)以不同損壞程度的剛性鋪面對灌漿量之影響提出用於剛性鋪面灌漿前的適當修護方式(3)建立剛性鋪面狀況指數(PCI)與版底灌漿量之分析方法並提出預估灌漿量的方法以提升灌漿之效率及精確性

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-12

灌漿管安裝 灌漿壓力及流量監測 版塊接縫溢漿即停止

圖 1 版底灌漿施工

圖 3 剛性鋪面狀況指數(PCI)與灌漿量之關係整合

圖 2 剛性鋪面與灌漿施工狀況記錄

灌漿前

灌漿後

補灌後

B-13

鋼筋混凝土簡支梁循環加載與數值分析 目前潛盾隧道環片大多由鋼筋與混凝土製作而成而監測系統皆於環片裝設背填與

二次灌漿完成後才裝設在環片內側無從得知環片在裝設背填與二次灌漿過程中環

片中的鋼筋與混凝土的初始應力因此如果無法得知初始應力狀態則環片之鋼筋與混

凝土用量設計很難判定是否保守或不保守若能從環片製作澆鑄與現場環片裝設過程中進

行量測即可掌握環片完整的應力歷史作為回饋設計的重要資料 研究目標利用埋設 SOFO光纖的簡支梁在循環載重時的鋼筋應變與梁撓度作為已知

解分析對象來驗證下列兩種分析方法一為以結構及鋼筋混凝土力學理論發展一套

MATLAB 數值分析模式模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力二為使用 FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型模擬簡支梁承受雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力

研究方法分成三部分第一部分將SOFO光纖感測器埋設於鋼筋混凝土簡支梁試

體內在試體製作過程中記錄蒸氣養生與水中養生過程鋼筋與混凝土的應變歷史並於

實驗室內進行雙點循環載重試驗紀錄鋼筋之應變過程第二部分利用結構與鋼筋混凝

土力學原理建立一套MATLAB數值分析模式(分成三種類型(1)忽略拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie (2)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie(3)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用真實的慣性矩Iexact)藉由給定之鋼筋與混凝土的組合率模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下簡支梁試體鋼筋與混凝土的應變與應力並比對簡支梁的載重-理論彎矩彎係與數值分析結果的載重-彎矩關係驗證力學理論數值分析模式的正確性第三部分使用FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型輸入MATLAB數值分析使用之鋼筋與混凝土的組合律模擬鋼筋混凝土簡支梁承受雙點循環加載擷取光纖感測器位置之模

擬結果將其模擬結果與實驗之光纖感測器量測結果和MATLAB數值分析結果進行比對探討力學數值分析的適用性

結論(一)本研究發展之數值分析模式沒有忽略拉力側混凝土之張力而且混凝

土試體開裂後採用真實的慣性矩Iexact進行力平衡分析不論簡支梁是否開裂載重-彎矩關係的數值分析解與理論解皆吻合證實本研究發展的力學理論數值分析模式之正

確性(二)數值分析結果之鋼筋應變與實驗之光纖感測器量測結果有差別後續使用FLAC 3D模擬輸入數值分析使用的組合率預期能得到與數值分析較相符之結果

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-14

光纖簡支梁試驗加載示意圖 雙點循環載重之光纖變形量量測結果

載重-彎矩(理論與數值分析)關係圖 載重與鋼筋應變及中立軸位置關係圖

鋼筋混凝土簡支梁斷面網格圖(FLAC 3D) 鋼筋混凝土簡支梁網格示意圖(FLAC 3D)

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

0100002000030000400005000060000700008000090000

100000110000120000130000140000

0 10002000300040005000600070008000900010000

彎矩

(kg-

cm)

載重 (kg)

理論彎矩

計算彎矩-

類型1

計算彎矩-

類型2

計算彎矩-

類型3

B-15

無人飛行戴具(UAV)航空攝影測量及雷射掃描儀(LiDAR)資料之整合與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞近

年來測量與空間資訊技術之發展日新月異於國土保安環境變遷監控防救災應變資

源探測保護等各方面的應用以及上述資訊的更新和資料的即時性成為重要需求因此

發展快速且低成本資料擷取平台乃成為各國遙感探測技術與測繪製圖發展的重要課題

遙測影像及航空測量除了軍事情報之外已普遍推廣到區域測量地質調查礦產探勘

農林設施土壤保育森林開發與土木工程之探查等工作上近年來因電腦視算能力的

提昇數位影像解晰度的提高相對應之攝影測量技術亦隨之澎渤發展 研究目標地震等天然災害的評估常須整合不同領域及技術如地形分析大地測

量遙測地理資訊系統及定年學等其中構造地形分析是斷層存在性及斷層活動性一個

最初步也最基礎的資訊與工具它能提供進行其他更精細的斷層調查分析前重要的參考

依據因此高精度地形資料的取得成為重要關鍵 研究方法1)針對地形資訊大量數據視覺運算等相關模組及程式的開發其中主要

集中於三維紅藍(或紅青)全彩立體影像及三維立體光柵影像之處理及製作2)數值地形資料應用於在地質上構造如斷層褶皺等構造的特徵分析構造活動性的探討等相

關技術的開發 結論無人飛行載具機動力強時效性快經費較廉及較寬鬆天氣條件即可操作的

優點等特性可取得災害地區即時清晰全面之中低空照片並作為後續分析災害原因

與災後整治之用以無人飛行載具進行航空攝影測量由地表特徵物的辨識再反求特徵

點的空間所在位置經由大量的特徵點的計算後即可建置大量三維座標（點雲）並同

時透過數位攝影機記錄取樣點顏色測量結果可以建構數位地表高程模型來精確記錄地貌

用於記錄地形變遷地圖製作或是產生地面模型此一精確的三維座標可做為土地建築

都市規劃自然地貌河床地形測量以及山坡監測等用途之應用另一方面台灣地區位

處高溫多雨的亞熱帶植生茂密地質露頭出露不易而新技術空載雷射掃描(Light Detection And Ranging LIDAR)的多重反射資訊經由濾除不同反射訊號後能獲得高解析度之數值地表模型(Digital Surface Model DSM)再經由資料處理進一步去除地表建物及植被等可得高解析度數值地形模型(Digital Elevation Model DEM)利用此一技術無論是人口密集的都會區或是叢林茂密的深山都可以找出許多被掩蓋或是現行數值地

形模型所無法分辨的細微地形變化這些微變化能提供更多科學證據並進相關分析與運

用

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-16

國道三號附近細部數值地形模型呈現其中可見高速公路上崩積區及呈點狀凸起零星

散佈之清運中大型機具

無人飛機拍攝陳有蘭溪附近區域影像之點雲建置成果

小林村附近地區山崩事件後之三維地形側視

B-17

山崩災害數值模擬相關程式開發與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞1999年台灣九二一集集地震（ML= 73 MW= 76）造成台灣地區二千四百餘人的死亡引發近萬個山崩民生經濟損失嚴重近年來因電腦運算能力的提昇結合野外觀察的結果

運用離散元素法等數值模型方法結合地震站之強地動訊號地表地下水文特徵以及

岩體及滑動面之材料性質等來模擬山崩行為從地震山崩之誘發啟動傳播至穩定

滑動及最後堆積停止階段等等hellip重建運動塊體的滑動過程 研究目標結合野外觀察及不同方法論所得概念運用自行開發之接觸動力離散元素

法及廣義地形下之淺水波模式來探討山崩區地形地貌岩體材料性質孔隙壓力滑

動面及原地面等摩擦性質等對山崩之誘發擴展及堆積過程之影響及山崩機制之探討 研究方法1)運用接觸動力離散元素法來模擬山崩的誘發與運動過程該方法基於顆

粒間的接觸面性質及顆粒群的相互碰撞時考量顆粒碰撞前後之動量變化回復係數及作

用力2)基於連體力學架構所發展而成的廣義地形下之淺水波模式所開發之程式(中研院郭志禹博士合作)亦運用於土石流流變率模擬藉由與現場堆積的量測值相比較來率定山崩地區之流變參數

結論岩體內之作用力的模擬是考慮相接觸顆粒之接觸點位置及接觸區域面積接

解點上之正向切向接觸力及抗彎矩並考慮原接解點或新接觸點接觸點之尖鋒及殘餘

強度等以上方法允許模擬破碎岩體內之凝聚力的 Mohr - Coulomb 行為最後再以GaussndashSeidel 非線性迭代之數值方法來簡化及加速程式之運算以計算每一時間序列上顆粒群體碰撞及接觸時的作用及行為相關程式已運用於國道三號九份二山小林村等地

滑土石流等山崩之象動歷程模擬金山地區之洪氾斷層錯動造成地盤下陷而引致海水

漫淹等相關的分析

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-18

山崩崩移發生前及發生瞬間顆粒間之接觸應力變化

小林村土石流情境模擬及崩積物堆積狀況

C-1

大陸政府採購市場與制度之研究 由於 WTO 的 GPA (政府採購協定) 簽署國家越來越多美加歐盟日韓等大部

分有經濟實力的國家多已簽署我國亦在 2009 年 7 月 15 日簽署生效而中國大陸亦於2007年提出加入 GPA申請目前相關談判已近尾聲近期內可望簽署根據 GPA的規定各國的政府採購市場必須互相開放且遵守公開公平等原則預計大陸簽署 GPA 後未來每年政府採購市場的金額將高達三十餘兆台幣由於市場規模極為龐大各國莫不競相投

入相關研究及輔導該國產業的競爭力企圖爭奪這塊大餅我國相對進入大陸市場較無語

言及文化等障礙相較於其他國家的競爭事實上我國產業已具備天時地利人和的有

利條件如何利用這些有利條件轉化成市場的競爭優勢實為迫不及待的課題而其中最

關鍵的因素就是是否能徹底熟悉大陸公共市場的遊戲規則精確的掌握各項規則的操作與

竅門且時效越早越好俾輔助我國的產業及早佈署掌握市場的先機這是本研究所致

力的主要目的 研究目標本研究目標可分為短中長期短期為比較兩岸政府採購制度與市場

分析研究臺灣產業進入大陸公共市場之策略及定期舉辦兩岸政府採購產官學研討會及

論壇中期為協助政府研擬相關政策成立兩岸公共市場產業輔導中心及協助我國產業

進入大陸公共市場長期為設立營造公會臺北科大政府採購市場研發與培訓中心使臺灣產業從兩岸走向國際

研究方法本研究在第一階段將針對大陸的政府採購制度進行全面的探討且將兩岸

採購法的差異做詳盡的比對同時也針對大陸的公共市場及產業文化進行深入的調查與

分析並彙整資深台商(協會)及兩岸專家的經驗以務實為導向俾使研究成果能精確有效的掌握大陸的公共市場第二階段將運用前階段的研究成果以營建產業為先建立

兩岸長期的交流平台積極訓練及輔導我國的產業能快速進入大陸公共市場的能力如

此階段的成果與時機成熟將在本校設立兩岸公共市場產業育成中心以提供長期的專

業輔導未來甚至可進一步考慮將服務範圍拓展至其他 GPA國家 結論由於此計畫為一個長期性研究因此下列結論僅為初期研究成果發生重大災

害需獲得緊急搶救資源時除正常既有採購契約可利用外亦可於正常之採購契約中針

對災害搶救項目可直接以開口契約方式預為因應另搶救能量需求異常龐大之重大災害緊

急搶救則可以特殊緊急採購方式因應兩岸採購法規均提供法源依據提供執行單位緊

急採購災害所需搶救資源比較兩岸之緊急採購制度並參照相關實務案例可發現各有

優缺點如何能截長補短應是兩岸所努力方向最後大概整理出兩項重點(1)兩岸採購相對於歐美國家仍處於起步階段還存在很多問題亟待完善如政府採購法不健全政府服

務類採購範圍和規模仍然較小等發達國家政府採購規模占 GDP的比例通常為 10兩岸占比水平與此相比仍有較大差別(2) 緊急採購之因應措施兩岸均有彈性因應作為針對 921 大地震莫拉克颱風（依據台灣地區ldquo採購法rdquo第 105 條）及四川汶川大地震甘肅省土石流災害（依據大陸政府ldquo採購法rdquo第 31 條）等相關單位均可快速進行救災工作因此相關緊急採購作為均能發揮功能提升整體救災復原效率 Principal Investigator王隆昌 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-2

中國各年度 GDP（單位億美元）

資料來源中華人民共和國國家統計局 httpwwwstatsgovcn2012年

各縣市綜合營造業分佈狀況 研究目標 資料來源本研究室繪製 資料來源本研究室繪製

家數

縣

市

C-3

預防式品管理論應用於公共工程之研究

近年來國家重大建設計畫密集推出如民營固網開放台電六輸變電計畫污水下水

道建設計畫及自來水更新等多項計畫以及埋設電力電信瓦斯自來水網路等等維生

管線使用道路埋設管線情形非常普遍然而國內隨著生活水平及教育程度的提昇以致

民眾意識抬頭對道路服務需求也跟著增加因此使得國內道路管理機關開始重視道路服

務品質的問題但卻常發生管線工程埋設後因道路回填不實或管線埋設未與路面齊平

造成路面不平的情況其施工品質優劣將是維持路面平整最重要的關鍵 本研究將預防式品質管理概念導入目前道路管線挖填工程品質管理中重新建置一套

施工品質管理機制依現況問題分析並研提對策提出於重要施工項目建立停檢點查驗

並依其重要程度設立不同等級專業人員負責查驗及相關檢查表落實專業人員的職責等施

工品質管理機制期能改善目前施工品質良莠不齊的情況 研究目標 本研究首先針對臺北市現行管線挖掘作業之抽查機制進行探討依據現

況問題分析結果檢討現行抽查機制的問題癥結導入防弊理論及預防品管的觀點建構

改良式抽查機制首先建立管線停檢點抽查作業消除非必要的挖掘降低抽查成本減少

開挖次數及減少用路人抱怨推動落實專業人員管制藉由二階段抽查作業篩選無停檢點

資料者納入品質抽查將廠商依品管能力分類無品質能力及限制挖掘者繳交代金(需含管理費等)由道路管理機關於各年度施工時納入施工研擬闢建管線挖掘品質管理系統其研擬一套以預防為主治療為輔具體可行的管理機制藉以提升抽查效益並有效改

善管線施工品質 研究方法針對本研究相關之文獻及臺北市管線挖掘品質管理現況進行回顧探討臺

北市道路挖掘埋設管線品質抽查管理之盲點導入防弊理論及預防式品管的觀點著重以

預防式管理為主治療為輔應變為備之原理藉由專家調查以及實例分析探討改良式抽

查機制之適用性並以回饋分析之方式修正本研究最後提出結論與建議 結論(1)強化製程品管停止靠檢驗達成品質一開始就製造出滿足需求品質的方式

來取代檢驗特別是落實停檢點抽查機制與績效管理(2)道路管理機關除輔導其做好品質外應針對其品質績效長期建立管理檔案長期掌握管線單位的完整資料績優者除於管

線會議公開表揚外應降低抽查比率甚至列入道路管理機關代辦施工之廠商優先名單績

劣者除於管線會議提出並公告於臺北市道路挖掘管理系統並增加抽差比率輔導施工品

質若仍無法改善經評定為無自主品管能力則由管理機關代收款施作且代收款應大幅提

升並收取管理費長期追蹤廠商績效管理績優廠商將持續其好品質績效差之廠商為避

免抽查之成本提高將自主性的導正其施工品質長期形成良性循環及自主品管之永續目

的創造永續管理的效益(3)重點式品管須由品管組織人員簽認除依權責分別由施工廠商之技師工地主任及品管人員負責簽認外監造單位亦應於現場會簽並通知道路管理

機關派員查核(4)闢建管線挖掘品質管理系統以二階段抽查機制可減少 80非必要抽挖件數降低抽查成本利用非破壞性檢測過濾有品質疑慮之案件代替道路品質抽查

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-4

未經篩選逕以破壞性檢測檢驗道路品質之機制改以善用成熟科技如透地雷達先與檢測隱

蔽部分可排除非必要之挖掘案件瀝青混凝土部分則以鑽心取樣檢驗如有品質疑慮再

以破壞性檢測驗證民眾較在意路面復舊品質更勝於隱蔽部分另增加非破壞性檢測項目

如以三米直規加驗人手孔周邊及瀝青混凝土新舊介面高低差(5)因已以二階段非破壞性檢驗過濾 80非必要抽挖件數如此可分階段增加抽查件數由原 15增加至 10長期以 100抽中不合格為目標大幅增加抽查效益

Principal Investigator王隆昌 教授研究室

戴明品管理論

項目 年度 抽查件數 不合格件數 不合格率

97 138 71 5145 98 629 187 2973 99 525 120 2286 合計 1292 378 2926

97~99年度臺北市管線查察不合格統計表

C-5

整合 RFID與 BIM於營建工地鋼構吊裝工程管控實務應用之研究

鋼構工程為鋼骨大樓最主要的工項之一其作業管理的良窳直接影響工程品質與成

本複雜之鋼結構工程可能包含上萬支構件每一構件經由製造運送檢查儲存

吊裝及驗收等流程都必須不斷進行確認並核對資料然而現行工地作業人員多以紙本

2D圖面及物料清單為溝通管理的工具因此常有構件不易確認效率緩慢誤判等問題尤其塔吊人員位於高樓作業時需同時進行安裝位置確認與吊塔操作不僅導致作業緩

慢且易增加作業風險 研究目標規劃整合BIM結合RFID技術導入營建工地鋼構吊裝工程管控之應用模式

建置 BIM-based RFID 鋼構工程物料資訊管理系統使其能提升鋼構作業管理效率減少塔吊作業之風險並進一步探討系統導入之效益與限制 研究方法鋼結構工程的作業流程包含工廠製造材料運送工地存放吊裝施工及

完工驗收等階段本研究所開發之系統導入應用包含「進場檢驗」「吊掛作業」「進度監

控」及「完工查驗」等作業管理其概念主要利用 BIM圖形化介面易於辨識之特性使人員能透過模型輕易掌握鋼構於建築空間位置並透過 RFID快速掃瞄辨識能力能迅速取得構件資訊減少人員辨識錯誤及負荷有助於高空塔吊作業之正確與安全並透過

BIM 模型顏色呈現方式能迅速掌握鋼構作業之進度本研究開發採用NET Framework技術以Microsoft SQL Server為資料庫系統並透過 ADONET作為資料溝通之技術模型本體採用 Revit 匯出之 DWF 檔案為主要檔案格式提供系統操作所需之樓層模型及構件視覺化資訊系統介面則以 VBNET開發視窗介面作業進行時能同時呈現系統資料庫資訊及模型呈現

結論(一)本研究整合 RFID 與 BIM 模型作為塔吊作業溝通之媒介高空與地面人員能以行動裝置同步取得構件及模型資訊可改善傳統 2D圖面與無線電溝通及描述不易之狀況(二)由於鋼構體積龐大且工地空間有限錯誤的堆置方式可能增加成本與導致風險工程師可藉由 BIM 樓層與位置資訊調控構件最佳的儲放位置與順序可提升吊裝

效率並降低風險(三)系統所採用之 BIM Model 由 Revit 模型先行匯出為 DWF格式檔案後再利用 API進行操作以避免原始模型遭任意修改且由於檔案格式較小可提升系統資料傳輸速度並改善作業效率(四)透過 BIM API 介面程式可控制模型旋轉並以適當角度呈現能協助塔吊人員迅速確認構件及安裝位置改善作業便利性及減少人員疲勞並且

提升作業安全本研究導入行動化通訊裝置及 BIM-RFID資訊化作業系統取代傳統紙本作業模式人員對資訊系統操作之熟悉度與良好的教育訓練為導入系統成敗之重要關鍵 Principal Investigator林祐正老師 研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

林祐正

副教授

C-6

使用者操作介面

RFID-BIM系統導入工地鋼構管控之應用

系統架構圖

鋼構進場檢驗及放置管理

地面工程師與塔吊人員同步顯示鋼構資訊

透過 BIM模型顏色管理作業進度

作業人員進行鋼構驗收

D-1

因應重大複合型災害物力動員調度機制 之研究

2011 年日本311 東北發生超乎預期之大規模地震所引發之複合型災害其救災物力

之動員調度也備受考驗借國外災害處理之經驗檢討台灣的法令組織整備作業程

序及案例期能提升我國面臨重大複合型災害時物力動員之時效性及完整性 研究目標彙整分析世界主要國家包括日本(日本東北地震)美國(卡翠納颶風)

中國大陸(四川地震)等遭逢重大災難時物力動員機制運作情形與關鍵議題檢討我國近年來莫拉克風災納莉風災921 地震等重大災害物力動員案例及現況設定一項重大複合式災害就我國現行物力動員機制進行情境分析研提我國因應重大災難物力動員機制

之具體建議 研究方法本研究案預擬之情境以國內發生機率雖不高但仍有可能發生且高於現

今地方政府在其地區災害防救計畫中所研擬的地震規模為本研究案之情境事件因此

設定為臺灣北部山腳斷層北延入海段發生芮氏規模七之地震錯動並引發最高浪高達三

公尺之海嘯此浪高比國科會所做研究報告之12公尺高但考慮311 東日本大地震之超乎預期的情況及複合型災害之組構以三公尺浪高之海嘯為模擬情境另伴隨核一廠因激

烈振動導致廠區設備受損造成第四級（Level 4）的輻射事故綜之本研究案預擬之複合型災害乃由地震海嘯核電廠輻射事故所構成並推估建物損壞人員傷亡收容

需求火災事件維生管線交通路網等之量化損害及修復進度以及海嘯淹水及輻射災

害避難收容下所需的物力調度其中以TELES 及本研究研擬方法為主要考量亦透過訪談方式針對公私部門物力動員調度權責相關之人員進行訪談以了解災防組織之實際

作為伴以調查焦點座談統計分析並總整研究發現研提我國因應重大災難物力

動員機制之具體建議 結論物力需求可分為物資及設施設備兩大類別物資方面包括飲用水糧食及民生

必需品緊急醫療救護所需之器材及藥品人命搜救之器材裝備等等本研究擬出隨時

間地點之量化數據提出物力動員調度之十三項重要課題與對策並具體提出短中長期

政策及機制改善之建議 Principal Investigator施邦築

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

施邦築

副教授

D-2

物力需求與災害發生時間關係圖

物力整及備動員運作流程圖

物力調度運作流流程圖

D-3

地工合成材料應用於呈層複合土壤 水質淨化系統之研究

臺灣發展生態工法迄今已十餘年初階段大都應用於河川及山坡地治理現今逐漸擴

展至社區或城市的應用並且與綠建築及節能減碳等議題相互結合目前國內的生活污

水大多經由污水下水道系統收集至污水處理廠處理然而因其造價高且工期長短期內

並無法達到全面普及鑑於此近年來國內開始採用現地自然淨化處理系統(NTS)解決此問題然此類系統卻常受限於較低的水力負荷率而導致阻塞本研究引入在日本發展十餘

年之呈層複合土壤系統(MSL)其實務案例詳圖 1 及圖 2由於水力負荷率較大且因系統可設置於地底下降低人為的干擾及維護管理的頻率有效的改善 NTS 缺點 MSL系統主要由土壤混合層(含土壤有機材料及包覆材)及透水層(PL)組合而成日本 SML係以麻布為包覆材但易受分解腐化而影響系統壽命本研究改採高耐久且品質穩定之地工

合成材料以提昇系統使用壽命 研究目標本研究嘗試採用地工合成材料替換 MSL 系統中包覆材藉由人造聚酯纖

維控制材料本身厚度開孔徑進行實驗過去地工合成材料較常使用在土木大地工程

多應用於河川護岸的保護以及山坡地的護坡工程材料本身具備排水沖蝕控制隔離

加勁及過濾hellip等功能鮮少使用於水質淨化之應用本研究透過地工合成材料替換日本之黃麻布包覆材除了可以達到較佳的水質淨化成效之外更有效延長MSL系統使用壽命另外本研究亦嚐試採用台灣現地常見的材料來取代日本的材料以達到落實技術本土化

之目的 研究方法首先進行「地工織物培殖微生物可行性初期實驗」(詳圖 3)目的為了解

地工合成材料能否能有效提供硝化菌生長附著而後採用自行研發之「MSL 室內實驗滲透過濾實驗儀」(詳圖 4)進行實驗共分為二個階段第一階段由黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)及厚不織布(I-C)進行實驗以了解不同纖維布之淨化效率第二階段則將三種纖維布以不同的水力負荷率進行試驗以了解污水停留時間與水質淨化效率間的關係

結論(1)本研究所使用之添加材均為台灣本土材料由試驗結果可知效果頗佳顯示

可達技術本土化之目標(2)在相同厚度下本研究採用地工合成材的確可以達到與黃麻布相同之水質淨化成效且較厚之地工合成材亦表現出較佳的成效(圖 5)(3)實驗發現地工合成材內部孔隙愈多愈能提供較多空間利於生物膜孳長提高淨化效果(4)水力負荷率只要能低於 5000Lm2day便可以有效達到水質淨化的成效(圖 6)(5)與人工濕地水質淨化系統相比MSL可以更小的面積和更省的成本較快速的達到水質淨化的成效由其對於磷的去除更為顯著

Principal Investigator何嘉浚 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

何嘉浚

助理教授

D-4

圖 1家庭生活污水處理案例 圖 2河川工程淨水案例

圖 3地工織物培殖生物菌實驗結果 圖 4 MSL室內實驗滲透過濾實驗儀

圖 5黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)與厚不織布(I-C)之實驗結果

圖 6 三種纖維布在水力承載負荷率 3000Lm2day之實驗結果

TP NH3-N

TP NH3-N

E-1

機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 地下水是極為重要的水資源之一相較於地表水而言地下水具有成本低廉水溫與

水量穩定水質良好及取用方便等多項優點目前台灣西南部地區仍大量抽取地下水供應

灌溉養殖民生及工業用水若地下水遭受污染勢必嚴重影響該地區之水資源供需平

衡甚至對人體健康造成危害故地下水資源保育業已成為極重要之議題 研究目標地下水污染潛勢評估模式 DRASTIC 為美國環保署(US Environmental

Protection Agency)於 1985 年主導並與美國地下水協會共同合作所發展而成利用該模式評估區域之污染潛勢計算出之高污染潛勢區則代表該地區客觀上較易受到污染

DRASTIC 含水層脆弱度模式自發展以來經常被使用於評估地下水污染潛勢但此模式在應用上常因相關參數資料稀少易產生高度不確定性進而影響模式之評估結果因此本

研究應用指標為基礎之地理統計發展以機率為基礎之 DRASTIC 含水層脆弱度評估模式除估算地下水污染潛勢值外並評估其污染潛勢預測表現 研究方法DRASTIC 含水層脆弱度模式考慮七項水文地質參數以評估該地區污染

潛勢之程度分別為地下水位深度(D)淨補注量(R)含水層介質(A)土壤介質(S)地形(T)未飽和層影響(I)含水層水力傳導特性(C)七項參數本研究將此法實際應用於濁水溪沖積扇DRASTIC模式中之各參數分別使用三種選取方法(最大機率選取期望值選取傳統選取法)進行污染潛勢評估

結論研究結果顯示高污染潛勢區皆位於沖積扇之扇頂區土地利用型態以農業耕

種為主而中度污染潛勢則大多分佈於扇央地區無污染及低度風險污染大多分佈於沖積

扇西部沿海地區以及南部地區此外將前述三種方法之評估結果與近年來該地區地下水

硝酸鹽氮實際污染情形進行相關性分析Pearson 相關係數分別為 0310131 及 0071Spearman 相關係數則分別為 0460552 及 021再比較三種方法之污染潛勢預測能力預測高硝酸鹽氮濃度污染(超過 05mgL為門檻)其預測能力分別為 7575及 38由上述結果顯示本研究發展以機率為基礎含水層脆弱度評估模式較傳統評估結果更為優

異本研究成果可提供政府劃定地下水污染潛勢範圍以及制訂污染防治與土地使用管理策

略之參考建議未來可增加更多因子估算淨補注量時若能考慮更多可能影響參數如土

地利用型態雨量植被及土壤入滲係數等將使淨補注量估算更符合實際情況以提高

模式之準確性 Principal Investigator陳世楷助理教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

水資源工程與水利防災組

陳世楷

助理教授

E-2

參數因子 水文地質參數

地下水位深度 D(Depth to Water Table) 淨補注量 R(Net Recharge) 含水層介質 A(Aquifer Media) 土壤介質 S(Soil Media) 地形 T(Topography(slope))

未飽和層影響 I(Impact of the Vadose Zone) 水力傳導係數 C(Hydraulic Conductivity of the Aquifer)

DRASTIC參數 DRC之分數等級

D R C

百分比 門檻 分數等級(rating)

0-20 1 10 2

20-40 2 8 4

40-60 3 6 6

60-80 4 4 8

80-100 4+ 2 10

DRASTIC參數 SIA之分數等級

範 圍(range) 分數等級(rating)

礫石層 10

極粗粗中砂層 7

細及細砂層 4

粉砂泥及黏土層 1

(a)

(b)

(c)

DRASTIC 高污染潛勢與硝酸鹽氮超過05mgL 之比較(a) 各參數最大發生機率選取(b) 各參數期望值選取法(c)傳統選取法

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

A-8

中央氣象局公布之等震圖(左)與系統推估之等震圖比對包含全台灣之等震圖(中)及新北

市轄區內之等震圖(右)

新北市各區建築物橋梁損壞狀況分布圖

某座橋梁推估後對鄰近 5km10km半徑範圍內之脆弱度推估結果

A-9

樁基礎位於乾砂與飽和砂動力行為分析 與探討

臺灣處於環太平洋地震帶上橋梁安全時常遭受地震威脅以致橋梁因地震受損情況

發生加上部份跨河橋梁興建於地下水位較高之土壤當受延時長振幅大之地震時使

土壤排列更加緊密土壤中的水來不及排出造成孔隙水壓力上升有效應力逐漸遞減

且當有效應力降為零總應力等於孔隙水壓力時土壤即會呈現液體狀態致使容易形成

潰堤之現象或樁基礎之承載支撐力降低導致樁基礎所承受的側向力劇增或上部結構物產

生慣性力過大因此一旦橋梁位於發生液化之土壤對橋梁安全性之影響甚大造成橋

梁使用者生命財產安全受威脅之機率增加故考慮橋梁處於飽和土壤時安全性評估更顯

重要 研究目標橋梁位於發生液化之土壤對橋梁安全性之影響甚大造成橋梁使用者生

命財產安全受威脅之機率增加故考慮橋梁處於飽和土壤時安全性評估更顯重要本研

究擬針對橋梁樁基礎位於乾砂與飽和砂土中且承受地震力之作用探討橋梁位於兩種土

壤之受震反應 研究方法國家地震工程研究中心為探討樁基礎位於乾砂土壤及飽和砂土壤受地震力

作用之行為進行一系列相關之縮尺橋梁單樁試體砂箱實驗本研究藉此以 OpenSEES三維有限元素分析軟體將其橋墩基礎及土壤一併建立於分析模型中模擬樁基礎位於乾

砂與飽和砂土壤承受不同地震作用之反應且土壤楊氏係數以相對密度一層與兩層剪力

波速各別求取分析最後將實驗與分析結果進行比對 結論(1)工程師於設計時須注意飽和砂於位移加速度及樁身彎矩之反應皆較

乾砂大且以樁身彎矩最大值來看乾砂最大值會集中於樁身上方之位置而飽和砂則

會產生於中間之位置(2)樁基礎位於乾砂土壤並以三種土壤楊氏係數求解之方法進行分析以相對密度及一層剪力波速求解土壤楊氏係數之比對成果較佳而於飽和砂土壤模

擬分析時則以兩層剪力波速求解土壤楊氏係數之比對結果較佳(3)飽和砂分析之參數輸入互相具有關連性必須考慮多方面之參數如土壤之楊氏係數及滲透係數的改變

一般分析時難以考量隨時間變化而改變土壤性質因此產生具變異性之誤差模擬時應

盡可能考量實際狀態並涵蓋於模型中方可減少誤差之產生

Principal Investigator宋裕祺 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

宋裕祺

教授

A-10

雙軸向多層剪力試驗盒(NCREE) 大型霣砂器於剪力盒(NCREE)

考量土壤-結構互制之分析流程

質量塊相對位移比較 超額孔隙水壓力比較

樁身彎矩之準確百分比

A-11

壓電陶瓷智能感測器於混凝土結構 健康診斷之應用

利用壓電材料(piezoelectric material)為元件製成之智能感測器(sensor)具有許多實用上

之價值此智能感測器可用於監測混凝土早期強度發展結構內部應力量測結構受震或

受衝擊後之裂縫及損傷診斷等功能為一多功能之感測器壓電材料已廣泛被利用於光學

生醫光碟微機電D-RAM 等系統上諸多壓電材料製成之商用成品已經廣泛被運用於工程與日常生活中但壓電陶瓷材料於土木工程之應用則仍相當少於大型實際混凝土

結構上之應用則更待開發

研究目標壓電陶瓷材料主要特性為具有正反應及逆反應之機械能與電能轉移現象

利用壓電材料為元件製成之智能感測器具有許多實用上之價值此智能感測器可運用於監

測混凝土早期強度發展監測結構內部應力量測結構受衝擊檢測及結構震後損壞健康診

斷等功能本研究為利用壓電材料為元件製成之智能感測器預埋或後埋於鋼筋混凝土結構

中利用壓電材料可為致動器(actuator)及接受器(receiver)之特性發展壓電智能感測器於混凝土結構之許多監測與檢測實用技術

研究方法(1) 混凝土早期強度監測技術應用上為利用應力波傳遞基本理論於混凝

土圓柱試體中預埋兩個壓電智能感測器一為致動器及一為接受器藉由兩者間的應力波

傳遞探討壓電訊號與混凝土強度發展之關係(2)混凝土結構健康檢測應用為以多個壓電智能感測器埋於 RC 試體中利用試驗使結構逐漸產生損壞直到完全破壞於每一試驗利用埋設之感測器進行結構裂縫及損壞狀態檢測方式為利用一個感測器為致動器來產生

應力波其他感測器則當作接受器來接受應力波藉由所接受之應力波轉換的電壓變化來

判斷損壞狀態原理為當結構發生裂縫或破壞時其傳遞之能量將逐漸降低且能量降低

程度與損壞嚴重性具關聯性利用小波轉換於較窄頻寬與短歷時分析之優點進行接受器所

接受之應力訊號分析藉由訊號分析結果建立一損傷指標矩陣判斷結構之健康狀態

結論壓電陶瓷感測器運用於試驗室試驗與宜蘭牛鬥橋真實混凝土橋墩結構之損壞診

斷皆具有相當良好效果由數值分析結果來看不管是低頻或是高頻效果皆相當良好當

結構試體達到嚴重破壞時可從高低頻看出損壞指標有非常明顯的上升故壓電感測器

具有簡單便宜及具良好之結構損壞的診斷效果另由混凝土早期強度監測技術發展可

利用混凝土強度發展與壓電訊號關係公式取代部份傳統抗壓試驗

Principal Investigator廖文義 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

廖文義

教授

A-12

A-13

大屯國小忠棟校舍之耐震能力評估 有鑑於中小學校舍在 1999年集集(921)地震中受損嚴重教育部近年來積極推動台灣

地區中小學校舍之耐震補強為確保學童及教職員在地震中之生命安全台北市大屯國小

亦針對其忠棟校舍進行結構耐震能力評估有鑑於國內現有之建築物耐震能力評估法僅適

用於鋼筋混凝土構造而忠棟校舍為石造建築其韌性及抗拉強度較一般鋼筋混凝土建築

物為低因此無法以傳統模式評估該建築物之耐震能力 研究目標由於現有的耐震能力評估法中多未針對石造建築物提出確切之耐震評估方

式本研究中除參考美國聯邦緊急事務管理局所建議之建築物耐震能力分析法之外亦根

據現行建築物耐震設計規範之規定對忠棟校舍進行有限元素分析藉以評估該建築物在地

震中之安全性並作為補強規劃之參考

研究方法由於本建築物不具備完整的構架系統屋頂亦無剛性橫隔板因此無法

以傳統之構架模型分析本研究中除依建築物之實際配置狀況以有限元素模型進行模擬

之外並根據現行規範所提供之工址及震區參數以動力反應譜分析法評估建築物在設

計及最大考量地震中可能受到的地震力及構材之應力分布以評估忠棟校舍在地震力作

用下可能出現之破壞模式及對應之耐震能力 結論分析結果顯示忠棟校舍除在建築物短向地震力作用下石牆可能出現局部的面外

剪力破壞之外其抗剪能力大致良好惟牆體之面外抗彎能力嚴重不足加上缺乏韌性

在大地震中恐有崩塌之虞因此本棟校舍應儘速進行耐震補強以確保師生之生命安全 Principal Investigator黃昭勳 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

黃昭勳

副教授

A-14

大屯國小忠棟校舍

忠棟校舍在短向地震力作用下之（豎縫）面外剪應力分布

忠棟校舍在短向地震力作用下之豎縫面外撓曲應力分布

τmax = 034 MPa

σmax = 251 MPa

A-15

救災輕便橋新橋型之研究 台灣位居颱風與地震頻繁發生的地區橋梁常在地震或颱洪中損毀導致交通中斷

阻礙搶救與復原工作之進行如果能在短時間內進行輕便橋梁架設並可重複使用供

人車通行疏散災民及運送糧食物資必能降低天災對於社會經濟造成的傷害因此

開發強度高重量輕組裝快速之輕便橋梁技術對於我國的救災技術是非常重要的本

研究著重於發展新的橋型設計即使在偏遠災區由於道路狹小導致大型工程施工機具無

法進入時依然能在短時間內利用人力或半人力方式進行輕便橋梁架設並可收納且重

複使用 研究目標擬開發新的救災輕便橋型設計使其在不落墩的情況下能快速渡河完成架

設並將設計的救災輕便橋進行實際組裝確認新開發的救災輕便橋能在不落墩與有限

時間等限制下以人力方式完成 研究方法為達成此目標首先藉由回顧過去可動式橋梁的設計概念提出一個結合

傳統橋梁結構元件與機械機構的設計方案選擇簡易連桿組(linkages)所組成的機構作為新型橋梁的一部分來快速地擴展或收納橋塔與橋體再者利用橋塔橋體與繩索的結合以

剛體旋轉的方式來完成橋體架設接下來根據所完成的救災輕便橋設計成果建造一相同

尺寸之實體輕便橋實際測試是否能在有限時間內以人力方式完成橋梁的組裝與架設並

進行靜態與動態載重試驗檢核是否滿足設計標準並檢討分析模型的合理性 結論(1)簡易連桿組所組成的縮圖器機構可以快速地擴展與收納橋體與橋塔這樣

的設計可以減少現場組裝吊裝與架設橋體的時間及災區工址腹地空間之限制(2)所開發的救災輕便橋在自重與移動活載重作用下垂直向最大變位小於 AASHTO 人行陸橋設計準則之變位限制另外橋梁垂直向與橫向基本振動頻率皆大於 AASHTO 人行陸橋設計準則之要求避免共振與橫向不穩定的行為發生(3)研究成果可以提供國內設計顧問公司新的救災輕便橋設計思維與方法

Principal Investigator尹世洵 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

尹世洵

副教授

A-16

利用橋塔橋體與繩索的結合以單跨剛體旋轉的方式來完成輕便橋架設

輕便橋之分析模型

B-1

雙圓潛盾施工引致地表沉陷評估模擬

桃園國際機場聯外捷運系統設計考量潛盾隧道從三重端穿越淡水河床進入臺北市區因考慮地形及路權之限制路線線性等等因素及比較單圓雙孔傳統潛盾設計於淡水河下

必須施作三處安全逃生之連絡通道其連絡通道工程之施工風險高及造價昂貴採用雙圓

型潛盾隧道免作地中聯絡通道且對於隧道斷面積及周邊建物影響範圍較小及施工工期較

短等優點故臺灣首次引進雙圓型潛盾隧道 研究方法先進雙圓型潛盾工程及傳統單圓潛盾施工所引致地層變形影響其兩種潛盾地層變形影響因素甚多且極為相似為本研究重要之課題 利用 Plaxis 3D Tunnel套裝軟體探討軟體分析土壤釋放應力方法與經驗公式推估地表沉陷及潛盾隧道地表沉陷監測數值之間關係模擬實際案例為雙圓型潛盾開挖引致地

表沉陷變形情況期能藉由分析結果驗證 Plaxis 3D Tunnel應用於雙圓型潛盾隧道施工所引致地表沉陷分析之適用性並將其經驗傳承與分享 結論(1) DOT雙圓潛盾隧道施工引致之地表沉陷評估使用經驗方法以常態分佈曲線方程式來模擬沉陷槽其中因施工造成之〝土壤漏失率〞為主要變數之一相同地Plaxis 3D Tunnel分析 DOT潛盾隧道施工引致之地表沉陷分析應屬適用於模擬分析過程中設定〝土壤釋放應力〞為影響沉陷分析結果重要關鍵因素(2)本研究採用 Plaxis 3D Tunnel數值分析軟體評估 DOT 潛盾隧道施工引致之地表沉陷量研究隧道開挖橫斷面之地表沉陷槽以兩種經驗公式疊加法及等面積法分析顯示DOT 隧道沉陷槽之地表沉陷量寬度影響範圍較寬疊加法及等面積法所得之沉陷槽非常相近評估沉陷槽與沉陷觀測槽之趨勢

大致相同則評估之最大沉陷量與沉陷觀測點最大沉陷量有少許差異(3) 使用 Schmidt及WEI Gang經驗公式來模擬地表沉陷之縱向變形曲線分析與數值分析之成果及現場資料做比對結果顯示Schmidt 經驗公式所求得變位量占最大變位量之比值較為偏高表示 Schmidt經驗公式分析較為保守則WEI Gang經驗公式所求得變位量占最大變位量之比值較為偏低表示與現場監測資料及數值分析結果有顯著差異以兩種經驗公式來評估

其地表沉陷之縱向變形曲線其隧道中心之縱向地表沉陷量於隧道開挖面約 2倍直徑距離後沉陷量趨於收斂驗證其隧道開挖產生地表縱向變形理論 (4)有關地表沉陷之縱向變形曲線分析之 Schmidt及WEI Gang經驗公式期許後續學者能將 Schmidt及WEI Gang經驗公式深入研究與工程案例比較印證更準確預期其縱向變位量占最大變位量之比值

及地表沉陷之縱向變形曲線提高分析結果正確性並對數值分析成果將更具其信心 Principal Investigator陳水龍 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

陳水龍

教授

B-2

土層輸入參數與斷面繪製

隧道橫斷面沉陷槽 綜合比較

分析視窗與操作步驟

B-3

軟弱黏土層潛變引致之連續壁變形

摘要本研究係基於台北市軟弱黏土層深開挖完成且高品質觀測之施工案例考慮開挖工程常因時間延遲而引起較大之潛變量故採用依時性之土壤模型來模擬而分析結果與現

場連續壁變形背土側沉陷及支撐軸力之觀測值頗為吻合故選用作為進一步後續研究之

基準模型本研究總共以有限元素法進行了 48組不同模型來分析並將前述 48組之分析結果統計歸納後建議了考慮依時性之擋土壁最大變形與擋土系統勁度正規化公式擋土

壁最大潛變增量與擋土系統勁度之正規化公式以及擋土壁最大潛變速率與擋土系統勁度

之正規化公式本研究建議之簡化計算方法經與學者蒐集世界各地之 1百多筆觀測資料比對顯示於良好施工品質之深開挖工程可以得到不錯的預測結果根據上述建議之公式

可以簡單利用開挖深度及支撐系統勁度等基本條件評估軟弱黏土層開挖時可能引致之最

大壁體變形量及潛變量本文研究結果可以提供作為對日後類似工程規劃分析及設計時

之參考 結論 1 研究案例採用依時性分析擋土壁之最大側向變形分析值分別達觀測值之 103(西側連續壁)及 118(東側連續壁)分析結果與現場觀測之連續壁變形曲線亦極為吻合同時分析值最大地表沉陷量分別約為監測值之 96(西側地表)及 89(東側地表)兩者沉陷槽形狀相似支撐軸力與觀測值比較約在誤差plusmn30範圍之內顯示於軟弱黏土層進行深開挖適當考慮土壤之依時性效應可以得到接近觀測值之結果

2 連續壁總潛變率與擋土支撐勁度呈近似雙線性關係當 Sle1350時總潛變率與擋土支撐勁度 S 成自然對數線性反比關係當 Sgt1350 時總潛變率接近於定值 28當中連續壁之總潛變率最大約達 47最小值亦有 28故建議於軟弱黏土層進行深開挖工程宜適當考慮由土壤潛變引致之擋土壁潛變以避免低估了開挖變形量

3 後續參數之研究一系列依時性分析之連續壁最大側向變位量接近極大多數觀測值之最大值故將所有 FEM計算結果回歸後之簡化正規化公式應可以視為擋土壁採用連續壁時之近似最大包絡線該公式具備簡化計算之優點不須要經過複雜之 FEM模擬分析即可以評估擋土壁的可能最大變位量

4 最大潛變速率隨著開挖深度增加而變大同時最大潛變速率發生於最大開挖深度潛變速率與連續壁厚度成非線性反比正規化之最大潛變速率範圍約於 001 mmday~073mmday此結果與台北盆地案例之潛變速率觀測資料頗為接近

5 土壤潛變引致連續壁之總潛變率上限值最大約達 47潛變速率上限值最大約達073mmday 及潛變量之正規化(最大開挖深度與擋土支撐系統勁度之比)上限值約達2本研究建議之簡化之正規化公式透過利用開挖深度及支撐系統勁度等基本參數可以評估軟弱黏土層開挖時可能引致之最大壁體變形量及潛變量本研究結果可以提

供作為日後類似工程之參考

Principal Investigator陳水龍 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

陳水龍

教授

B-4

FEM計算結果與Clough and OrsquoRourke (1990)及觀測資料之比較

潛變率總潛變率與FEM計算之比較

0010203040

50607080

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δhmH

eData calculated from FEM Time-dependent resultsClough and OrsquoRourke (1990) line Observed data from Long (2001)-Diaphragm WallObserved data from Long (2001)-Sheet PileObserved data from Kung et al (2007)Observed data from Taipei case histories

Thick of diaphragm wall from 05m to 20mFactor of SafeAgainst BasalHeave

14

20

11 10 09

(a)

00

10

20

30

40

50

60

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δhmH

e

Data calculated from FEM Time-dependent resultsClough and OrsquoRourke (1990) line Observed data from Long (2001)-Diaphragm WallObserved data from Kung et al (2007)Observed data from Taipei case histories

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

Factor of SafeAgainst BasalHeave

14

20

11 10 09

30

(b)

δ Chmδ hm = -00025t + 025

δChmδhm = -00004t + 005

0

10

20

30

40

0 20 40 60 80

Elapesd Time (Days)

δC

hmδ

hm

HHe=019HHe=044HHe=065HHe=078HHe=100

(a)

Σδ Chmδ hm = -01Ln(S ) + 10

Σδ Chmδ hm = 028

0

10

20

30

40

50

60

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

ΣδC

hmδ

hm

Data calculated from FEM resultsObserved data from Ou et al (1998)Data from Lin et al (2002)

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

(b)

000

005

010

015

020

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δC

hmt

(cm

day

)

Proposed method for estimated by Eq 8Observed data from Ou et al (1998)HHe=019HHe=044HHe=065HHe=078HHe=100

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

00

02

04

06

08

10

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δC

hmH

e

Proposed method for estimated by Eq 9 Data calculated from FEM resultsObserved data from Ou et al (1998)Observed data from Finno et al (2002)Unpublished data

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

建議最大潛變速率計算方法與

FEM計算之正規化比較

建議正規化ΔδChmHe與S之計算

方法與觀測資料比較

B-5

既有連續壁改建之深開挖施工模式

在都市中建物多緊鄰地界線周圍幾乎緊貼鄰房及道路有地下連續壁的建物改建時

為避免拆除深基礎過程造成地盤下陷進而損壞鄰近道路及建物因此施工前必須謹慎

規劃在不損鄰的狀態下舊有地下連續壁深基礎的拆除其困難度比素地新建工程高出

許多所以舊有基礎的深開挖施工是一重要課題 研究目標

(1)建立舊有基礎深開挖的施工模式 (2)建立各種施工模式的施工規劃工項順序及施工流程的步驟

研究方法本文彙整歸納出四種深基礎開挖重建模式分別為 (1)新連續壁於舊連續壁外側 (2)新連續壁於舊連續壁內側 (3)新連續壁與舊連續壁交叉 (4)沿用舊連續壁並繼續向下設置新連續壁

本文針對上述四種模式的各種施工方法就土層地下水位新舊建物的

套圖地盤改良臨時擋土設施抽排水鄰房保護措施及監測點的位置加以

討論並進一步與實際的安全觀測資料相互比較施工流程以連續圖解方式表

達以供規劃設計與施工單位的選用參考或改進 結論

(1)新連續壁於舊連續壁外側只需施作一般淺導溝至原土層待新連續壁完成後再以明挖方式拆除舊連續壁若地質較軟弱可於導牆下方進行地盤改良以防止

新連續壁施作時坍孔 (2)新連續壁於舊連續壁內側可因業主設計分為利用舊連續壁作為外導牆將新設外導牆與舊連續壁以混凝土灌漿為一體及利用舊結構物樑柱設置永久撐牆三種

(3)新連續壁與舊連續壁交叉先於周圍進行地盤改良再利用全迴旋搖管機配合衝擊樁及錘式抓斗破除舊連續壁再以原土回填後才能將套管拔出或是於周圍進行

地盤改良後以明挖方式拆除舊有連續壁 (4)沿用舊連續壁並繼續向下設置新連續壁此模式可先於基地內及舊連續壁下方及內側進行地盤改良新連續壁緊貼舊連續壁施作上方則維持空打段以增加地下

室使用面積 收集數個工地之資料加以分析比對並以(2)新連續壁於舊外連續壁內側模式之

一代表性工地介紹

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-6

(1) (2) (3) (4)

四類深基礎拆除重建模式

新連續壁於舊連續壁內側之將新設外導牆與舊連續壁以混凝土灌漿為一體

B-7

高壓噴射灌漿品質管制與蒙地卡羅機率設計 二重管高壓噴射灌漿作業在壓力水層或者在地下室內進行鑽孔與灌漿作業時因為地

下水位高於鑽孔與灌漿作業場地高程為了避免在進行鑽孔與裝設灌漿管作業階段可能

造成湧水湧砂路面掏空或建築物傾斜的意外事件所以在地下室內進行灌漿作業時

利用筏基水箱來量測每公尺改良樁的排泥漿量除了能用來預警湧水與湧砂的潛在問題

再搭配上所量測到的排泥漿比重還可評估改良樁的平均樁直徑這就是在施工中的品質

管制其次施工中的改良樁若其四周緊鄰的改良樁愈多所量測到的排泥漿比重也會

愈大可見灌漿的順序也能影響改良樁的單位重與強度因此當灌漿的順序造成四周緊

鄰改良樁的數量愈多時則該灌漿的順序能提供最佳的改良樁的單位重與強度 研究目標為了在二重管高壓噴射灌漿的期間立即掌控設計樁徑是否達成同時防

止不正常的排泥導致附近地面的隆起與下陷有效掌握灌漿品質故以檢測的排泥漿比重

與排泥漿量去推估改良樁平均樁直徑是否達到工程設計的標準進而作為在施工時掌控

改良樁品質的一種管制手法 研究方法本次灌漿場地有準備一個已知長寬的筏基坑當作廢泥漿暫置區當排泥漿

排入暫置區內泥漿的液面逐漸升高等鑽桿提升完 1 m再量測液面上升後的高程將高程差乘以筏基底面積即為噴射灌注 1 m高程時的排泥漿量至於排泥漿單位重測量時機是在排泥漿量量測期間進行原則上量兩次盛取時將容器置於排泥軟管出口處盛取將

盛滿排泥漿的容器秤重扣除容器重後再除以容器之容積即為排泥漿之單位重之後將

所記錄的排泥漿量與灌漿量之比值還有排泥漿的單位重畫成機率分布曲線可發現兩者

皆為常態分布( Normal Distribution)其平均值加減 3倍的標準差可用來作為灌漿品質管理的上下限值而再以此兩者的 Distribution用蒙地卡羅原理來模擬便可得到改良樁直徑之機率分布曲線當周圍改良樁陸續完成在未灌漿的改良樁體四周噴射流能切削的土壤

體積逐漸減少依周圍完成支數不同有 6種可能狀況由排泥漿的單位重量測可發現周圍完成改良樁的支數愈多則後續改良樁的排泥漿單位重也愈大改良樁的品質也愈佳因

此可以設計出不同的施工順序若搭接改良樁的數量愈多則此工序所導致的高品質改良樁

的數量也愈多 結論 (1)當地下室發生湧水時其排泥漿量與灌漿量比值皆落在正常灌漿作業的管理

值之外這說明利用排泥漿量與灌漿量比值的管制圖可以有效預警湧水或湧砂的可能性

(2) 為了得到高品質的改良樁在編排灌漿順序時儘量使欲灌漿樁位的周圍有最多已完成的改良樁(3)未來可再蒐集更多 JSG灌漿相關案例將不同地區樁徑土層性質灌漿參數排泥漿比重及廢泥漿量單位量等數據製作資料庫及規範以提供後續灌漿時品

質管制的依循準則 Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-8

圖 1 排泥漿量量測 圖 2 排泥漿單位重量測

圖 3 排泥漿量體積比管制圖 圖 4 排泥漿單位重管制圖

圖 5 蒙地卡羅模擬模型

圖 6 搭接面積的六種邊界

圖 7 五種不同的設計灌漿順序

B-9

路堤下橋墩深基礎開挖工法比較與數值分析 為改善國道 1號五股至楊梅路段的交通壅塞國道新建工程局辦理「國道 1號五股至

楊梅段拓寬工程計畫」之新建工程其中泰山林口路段因為上邊坡側為地質敏感區域不

適開挖所以在下邊坡處進行橋墩基礎開挖基礎開挖工法共有三種分別為型鋼橫板條

擋土工法土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法 研究目標針對土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法彙整傾度管監測數據

觀察不同開挖階段之傾度管側向變位及側向變位速率研判邊坡潛在滑動面的位置進而

比較兩種工法於紅土卵礫石層中開挖之適用性以決定較佳開挖擋土工法其次以 3D有限元素軟體模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖過程以數值分析結果與傾度管監測數

據比對驗證進而研究傾度管監測警戒值與行動值之適用性 研究方法以非線性有限元素軟體(PLAXIS 3D)模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖

過程土壤應力-應變行為模擬採用莫爾庫倫組合律(Mohr-Coulomb constitutive model) 參數的選擇參考鑽探報告及室內土壤試驗土釘桿件採用樑元素模擬(Beam element)鋼線網噴凝土採用牆元素模擬(Wall element)土釘鋼線網噴凝土與土壤間均配置界面元素(Interface element)施工步驟模擬每一階開挖工序由傾度管監測數據比對驗證數值分析結果以及分析邊坡開挖前後之安全係數差異

結論(1)土釘逐階降挖擋土工法在第 6階開挖時可發現變位曲線在 65m處有明

顯的折點折點以上之線段斜率較小下部線段斜率較大由上邊坡路面產生的裂縫可

推估折點以上為邊坡滑動區隨著開挖深度增加折點沒有下移的趨勢也就是滑動面位

置不變滑動區域與影響範圍也沒增加(2)竹削井式擋土工法當井筒壁體開挖至第 10階時傾度管變位曲線產生折點推估折點位置可能位於傾度管 45m與 65m處折點上部線段斜率較小應為未來潛在滑動區但是隨著開挖至第 14 階時折點沒有下移的趨勢也就是潛在滑動面位置不變潛在滑動區域與影響範圍也不變加以基礎上邊坡處

之高速公路路面無裂縫產生研判滑動面並未形成(3)依據傾度管的變位開挖壁面的穩定性高速公路裂縫與滑動面的產生以及工期長短顯示在林口紅土卵礫石層中進行橋墩

基礎開挖較佳的擋土工法應為竹削井式擋土工法(4)監測邊坡潛在滑動面傾度管警戒值的訂定須更加嚴謹應不能造成高速公路路面產生裂縫才能有效且安全的預警工程事

故

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-10

土釘逐階降挖擋土工法開挖面平面圖 土釘逐階降挖過程傾度管之變位

土釘逐階降挖工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

竹削井式擋土工法開挖面平面圖 竹削井式擋土開挖過程傾度管之變位

折點

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

竹削井式擋土工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

2m 深

35m 深

45m 深

65m 深

13m 深

16m 深

Step1 Step2 Step3

Step4 Step5 竹削壁體開挖

井筒壁體開挖 Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

Step15

傾度管深度(m

)

B-11

機場跑道剛性鋪面之版底灌漿維護 剛性鋪面未受良好的維護方式下容易因版塊間的接縫密封性不足使地表水滲入造

成基底層潮濕積水在交通反覆載重作用下接縫發生唧水現象在版塊下方掏空孔洞

使版塊下方的承載力不均進而造成版塊的破裂損壞情形因跑滑道使用頻繁全面翻

修不切實際而且成本較高為了改善此類狀況進行剛性鋪面版底灌漿是最快速有效提

升版塊承載力延長版塊使用年限的方法 研究目標本研究主要以剛性鋪面狀況指數(PCI)版底灌漿灌漿量及灌漿壓力透地雷達

非破壞性檢測之結果進行分析研究研究目標包括 (1) 分析版底孔洞造成的鋪面損壞種類探討損壞種類與灌漿量之關係 (2) 分析版塊不同損壞程度及維護狀況對灌漿量之影響 (3) 鋪面損壞程度以鋪面狀況指數(PCI)加以量化探討鋪面狀況指數(PCI)評分與孔

洞及灌漿量之關係 研究方法針對機場跑滑道由孔洞造成的剛性鋪面破壞及版底灌漿量之關係研究探討在

與灌漿前後之透地雷達檢測結果驗證研究方法可區分為 (1) 剛性鋪面損壞(distress)程度調查

在透地雷達非破壞性檢測前先行調查版塊損壞程度並以ASTM提出的剛性鋪面狀況指數(PCI)評分方式記錄版塊狀況

(2) 剛性鋪面版底灌漿前非破壞性檢測 在灌漿前先行規劃透地雷達施測路徑並於灌漿前及灌漿後以透地雷達掃描剛性

鋪面版塊底下孔洞與積水的範圍 (3) 剛性鋪面版底灌漿

利用透地雷達於現地版塊所偵查之孔洞進行灌漿孔位佈設選用適當之機具與

監測系統以單環塞工法進行填充灌漿填塞版塊底下之孔洞 (4) 剛性鋪面版底灌漿後非破壞性檢測

在灌漿後以相同的施測路徑檢測確認鋪面下方孔洞與積水的範圍已確實填充

否則再進行補灌作業 (5) 分析調查資料與灌漿施工紀錄結果

探討版底灌漿量與鋪面狀況指數(PCI)評分之關係篩選因孔洞造成的損壞評分方式制定用於版底灌漿的鋪面狀況指數(PCI)並由鋪面狀況指數(PCI)評分預估其灌漿量

結論(1)以版底孔洞造成的鋪面損壞與灌漿量之關係提出與版底孔洞有關的剛性鋪面狀

況指數(PCI)評分方式(2)以不同損壞程度的剛性鋪面對灌漿量之影響提出用於剛性鋪面灌漿前的適當修護方式(3)建立剛性鋪面狀況指數(PCI)與版底灌漿量之分析方法並提出預估灌漿量的方法以提升灌漿之效率及精確性

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-12

灌漿管安裝 灌漿壓力及流量監測 版塊接縫溢漿即停止

圖 1 版底灌漿施工

圖 3 剛性鋪面狀況指數(PCI)與灌漿量之關係整合

圖 2 剛性鋪面與灌漿施工狀況記錄

灌漿前

灌漿後

補灌後

B-13

鋼筋混凝土簡支梁循環加載與數值分析 目前潛盾隧道環片大多由鋼筋與混凝土製作而成而監測系統皆於環片裝設背填與

二次灌漿完成後才裝設在環片內側無從得知環片在裝設背填與二次灌漿過程中環

片中的鋼筋與混凝土的初始應力因此如果無法得知初始應力狀態則環片之鋼筋與混

凝土用量設計很難判定是否保守或不保守若能從環片製作澆鑄與現場環片裝設過程中進

行量測即可掌握環片完整的應力歷史作為回饋設計的重要資料 研究目標利用埋設 SOFO光纖的簡支梁在循環載重時的鋼筋應變與梁撓度作為已知

解分析對象來驗證下列兩種分析方法一為以結構及鋼筋混凝土力學理論發展一套

MATLAB 數值分析模式模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力二為使用 FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型模擬簡支梁承受雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力

研究方法分成三部分第一部分將SOFO光纖感測器埋設於鋼筋混凝土簡支梁試

體內在試體製作過程中記錄蒸氣養生與水中養生過程鋼筋與混凝土的應變歷史並於

實驗室內進行雙點循環載重試驗紀錄鋼筋之應變過程第二部分利用結構與鋼筋混凝

土力學原理建立一套MATLAB數值分析模式(分成三種類型(1)忽略拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie (2)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie(3)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用真實的慣性矩Iexact)藉由給定之鋼筋與混凝土的組合率模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下簡支梁試體鋼筋與混凝土的應變與應力並比對簡支梁的載重-理論彎矩彎係與數值分析結果的載重-彎矩關係驗證力學理論數值分析模式的正確性第三部分使用FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型輸入MATLAB數值分析使用之鋼筋與混凝土的組合律模擬鋼筋混凝土簡支梁承受雙點循環加載擷取光纖感測器位置之模

擬結果將其模擬結果與實驗之光纖感測器量測結果和MATLAB數值分析結果進行比對探討力學數值分析的適用性

結論(一)本研究發展之數值分析模式沒有忽略拉力側混凝土之張力而且混凝

土試體開裂後採用真實的慣性矩Iexact進行力平衡分析不論簡支梁是否開裂載重-彎矩關係的數值分析解與理論解皆吻合證實本研究發展的力學理論數值分析模式之正

確性(二)數值分析結果之鋼筋應變與實驗之光纖感測器量測結果有差別後續使用FLAC 3D模擬輸入數值分析使用的組合率預期能得到與數值分析較相符之結果

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-14

光纖簡支梁試驗加載示意圖 雙點循環載重之光纖變形量量測結果

載重-彎矩(理論與數值分析)關係圖 載重與鋼筋應變及中立軸位置關係圖

鋼筋混凝土簡支梁斷面網格圖(FLAC 3D) 鋼筋混凝土簡支梁網格示意圖(FLAC 3D)

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

0100002000030000400005000060000700008000090000

100000110000120000130000140000

0 10002000300040005000600070008000900010000

彎矩

(kg-

cm)

載重 (kg)

理論彎矩

計算彎矩-

類型1

計算彎矩-

類型2

計算彎矩-

類型3

B-15

無人飛行戴具(UAV)航空攝影測量及雷射掃描儀(LiDAR)資料之整合與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞近

年來測量與空間資訊技術之發展日新月異於國土保安環境變遷監控防救災應變資

源探測保護等各方面的應用以及上述資訊的更新和資料的即時性成為重要需求因此

發展快速且低成本資料擷取平台乃成為各國遙感探測技術與測繪製圖發展的重要課題

遙測影像及航空測量除了軍事情報之外已普遍推廣到區域測量地質調查礦產探勘

農林設施土壤保育森林開發與土木工程之探查等工作上近年來因電腦視算能力的

提昇數位影像解晰度的提高相對應之攝影測量技術亦隨之澎渤發展 研究目標地震等天然災害的評估常須整合不同領域及技術如地形分析大地測

量遙測地理資訊系統及定年學等其中構造地形分析是斷層存在性及斷層活動性一個

最初步也最基礎的資訊與工具它能提供進行其他更精細的斷層調查分析前重要的參考

依據因此高精度地形資料的取得成為重要關鍵 研究方法1)針對地形資訊大量數據視覺運算等相關模組及程式的開發其中主要

集中於三維紅藍(或紅青)全彩立體影像及三維立體光柵影像之處理及製作2)數值地形資料應用於在地質上構造如斷層褶皺等構造的特徵分析構造活動性的探討等相

關技術的開發 結論無人飛行載具機動力強時效性快經費較廉及較寬鬆天氣條件即可操作的

優點等特性可取得災害地區即時清晰全面之中低空照片並作為後續分析災害原因

與災後整治之用以無人飛行載具進行航空攝影測量由地表特徵物的辨識再反求特徵

點的空間所在位置經由大量的特徵點的計算後即可建置大量三維座標（點雲）並同

時透過數位攝影機記錄取樣點顏色測量結果可以建構數位地表高程模型來精確記錄地貌

用於記錄地形變遷地圖製作或是產生地面模型此一精確的三維座標可做為土地建築

都市規劃自然地貌河床地形測量以及山坡監測等用途之應用另一方面台灣地區位

處高溫多雨的亞熱帶植生茂密地質露頭出露不易而新技術空載雷射掃描(Light Detection And Ranging LIDAR)的多重反射資訊經由濾除不同反射訊號後能獲得高解析度之數值地表模型(Digital Surface Model DSM)再經由資料處理進一步去除地表建物及植被等可得高解析度數值地形模型(Digital Elevation Model DEM)利用此一技術無論是人口密集的都會區或是叢林茂密的深山都可以找出許多被掩蓋或是現行數值地

形模型所無法分辨的細微地形變化這些微變化能提供更多科學證據並進相關分析與運

用

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-16

國道三號附近細部數值地形模型呈現其中可見高速公路上崩積區及呈點狀凸起零星

散佈之清運中大型機具

無人飛機拍攝陳有蘭溪附近區域影像之點雲建置成果

小林村附近地區山崩事件後之三維地形側視

B-17

山崩災害數值模擬相關程式開發與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞1999年台灣九二一集集地震（ML= 73 MW= 76）造成台灣地區二千四百餘人的死亡引發近萬個山崩民生經濟損失嚴重近年來因電腦運算能力的提昇結合野外觀察的結果

運用離散元素法等數值模型方法結合地震站之強地動訊號地表地下水文特徵以及

岩體及滑動面之材料性質等來模擬山崩行為從地震山崩之誘發啟動傳播至穩定

滑動及最後堆積停止階段等等hellip重建運動塊體的滑動過程 研究目標結合野外觀察及不同方法論所得概念運用自行開發之接觸動力離散元素

法及廣義地形下之淺水波模式來探討山崩區地形地貌岩體材料性質孔隙壓力滑

動面及原地面等摩擦性質等對山崩之誘發擴展及堆積過程之影響及山崩機制之探討 研究方法1)運用接觸動力離散元素法來模擬山崩的誘發與運動過程該方法基於顆

粒間的接觸面性質及顆粒群的相互碰撞時考量顆粒碰撞前後之動量變化回復係數及作

用力2)基於連體力學架構所發展而成的廣義地形下之淺水波模式所開發之程式(中研院郭志禹博士合作)亦運用於土石流流變率模擬藉由與現場堆積的量測值相比較來率定山崩地區之流變參數

結論岩體內之作用力的模擬是考慮相接觸顆粒之接觸點位置及接觸區域面積接

解點上之正向切向接觸力及抗彎矩並考慮原接解點或新接觸點接觸點之尖鋒及殘餘

強度等以上方法允許模擬破碎岩體內之凝聚力的 Mohr - Coulomb 行為最後再以GaussndashSeidel 非線性迭代之數值方法來簡化及加速程式之運算以計算每一時間序列上顆粒群體碰撞及接觸時的作用及行為相關程式已運用於國道三號九份二山小林村等地

滑土石流等山崩之象動歷程模擬金山地區之洪氾斷層錯動造成地盤下陷而引致海水

漫淹等相關的分析

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-18

山崩崩移發生前及發生瞬間顆粒間之接觸應力變化

小林村土石流情境模擬及崩積物堆積狀況

C-1

大陸政府採購市場與制度之研究 由於 WTO 的 GPA (政府採購協定) 簽署國家越來越多美加歐盟日韓等大部

分有經濟實力的國家多已簽署我國亦在 2009 年 7 月 15 日簽署生效而中國大陸亦於2007年提出加入 GPA申請目前相關談判已近尾聲近期內可望簽署根據 GPA的規定各國的政府採購市場必須互相開放且遵守公開公平等原則預計大陸簽署 GPA 後未來每年政府採購市場的金額將高達三十餘兆台幣由於市場規模極為龐大各國莫不競相投

入相關研究及輔導該國產業的競爭力企圖爭奪這塊大餅我國相對進入大陸市場較無語

言及文化等障礙相較於其他國家的競爭事實上我國產業已具備天時地利人和的有

利條件如何利用這些有利條件轉化成市場的競爭優勢實為迫不及待的課題而其中最

關鍵的因素就是是否能徹底熟悉大陸公共市場的遊戲規則精確的掌握各項規則的操作與

竅門且時效越早越好俾輔助我國的產業及早佈署掌握市場的先機這是本研究所致

力的主要目的 研究目標本研究目標可分為短中長期短期為比較兩岸政府採購制度與市場

分析研究臺灣產業進入大陸公共市場之策略及定期舉辦兩岸政府採購產官學研討會及

論壇中期為協助政府研擬相關政策成立兩岸公共市場產業輔導中心及協助我國產業

進入大陸公共市場長期為設立營造公會臺北科大政府採購市場研發與培訓中心使臺灣產業從兩岸走向國際

研究方法本研究在第一階段將針對大陸的政府採購制度進行全面的探討且將兩岸

採購法的差異做詳盡的比對同時也針對大陸的公共市場及產業文化進行深入的調查與

分析並彙整資深台商(協會)及兩岸專家的經驗以務實為導向俾使研究成果能精確有效的掌握大陸的公共市場第二階段將運用前階段的研究成果以營建產業為先建立

兩岸長期的交流平台積極訓練及輔導我國的產業能快速進入大陸公共市場的能力如

此階段的成果與時機成熟將在本校設立兩岸公共市場產業育成中心以提供長期的專

業輔導未來甚至可進一步考慮將服務範圍拓展至其他 GPA國家 結論由於此計畫為一個長期性研究因此下列結論僅為初期研究成果發生重大災

害需獲得緊急搶救資源時除正常既有採購契約可利用外亦可於正常之採購契約中針

對災害搶救項目可直接以開口契約方式預為因應另搶救能量需求異常龐大之重大災害緊

急搶救則可以特殊緊急採購方式因應兩岸採購法規均提供法源依據提供執行單位緊

急採購災害所需搶救資源比較兩岸之緊急採購制度並參照相關實務案例可發現各有

優缺點如何能截長補短應是兩岸所努力方向最後大概整理出兩項重點(1)兩岸採購相對於歐美國家仍處於起步階段還存在很多問題亟待完善如政府採購法不健全政府服

務類採購範圍和規模仍然較小等發達國家政府採購規模占 GDP的比例通常為 10兩岸占比水平與此相比仍有較大差別(2) 緊急採購之因應措施兩岸均有彈性因應作為針對 921 大地震莫拉克颱風（依據台灣地區ldquo採購法rdquo第 105 條）及四川汶川大地震甘肅省土石流災害（依據大陸政府ldquo採購法rdquo第 31 條）等相關單位均可快速進行救災工作因此相關緊急採購作為均能發揮功能提升整體救災復原效率 Principal Investigator王隆昌 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-2

中國各年度 GDP（單位億美元）

資料來源中華人民共和國國家統計局 httpwwwstatsgovcn2012年

各縣市綜合營造業分佈狀況 研究目標 資料來源本研究室繪製 資料來源本研究室繪製

家數

縣

市

C-3

預防式品管理論應用於公共工程之研究

近年來國家重大建設計畫密集推出如民營固網開放台電六輸變電計畫污水下水

道建設計畫及自來水更新等多項計畫以及埋設電力電信瓦斯自來水網路等等維生

管線使用道路埋設管線情形非常普遍然而國內隨著生活水平及教育程度的提昇以致

民眾意識抬頭對道路服務需求也跟著增加因此使得國內道路管理機關開始重視道路服

務品質的問題但卻常發生管線工程埋設後因道路回填不實或管線埋設未與路面齊平

造成路面不平的情況其施工品質優劣將是維持路面平整最重要的關鍵 本研究將預防式品質管理概念導入目前道路管線挖填工程品質管理中重新建置一套

施工品質管理機制依現況問題分析並研提對策提出於重要施工項目建立停檢點查驗

並依其重要程度設立不同等級專業人員負責查驗及相關檢查表落實專業人員的職責等施

工品質管理機制期能改善目前施工品質良莠不齊的情況 研究目標 本研究首先針對臺北市現行管線挖掘作業之抽查機制進行探討依據現

況問題分析結果檢討現行抽查機制的問題癥結導入防弊理論及預防品管的觀點建構

改良式抽查機制首先建立管線停檢點抽查作業消除非必要的挖掘降低抽查成本減少

開挖次數及減少用路人抱怨推動落實專業人員管制藉由二階段抽查作業篩選無停檢點

資料者納入品質抽查將廠商依品管能力分類無品質能力及限制挖掘者繳交代金(需含管理費等)由道路管理機關於各年度施工時納入施工研擬闢建管線挖掘品質管理系統其研擬一套以預防為主治療為輔具體可行的管理機制藉以提升抽查效益並有效改

善管線施工品質 研究方法針對本研究相關之文獻及臺北市管線挖掘品質管理現況進行回顧探討臺

北市道路挖掘埋設管線品質抽查管理之盲點導入防弊理論及預防式品管的觀點著重以

預防式管理為主治療為輔應變為備之原理藉由專家調查以及實例分析探討改良式抽

查機制之適用性並以回饋分析之方式修正本研究最後提出結論與建議 結論(1)強化製程品管停止靠檢驗達成品質一開始就製造出滿足需求品質的方式

來取代檢驗特別是落實停檢點抽查機制與績效管理(2)道路管理機關除輔導其做好品質外應針對其品質績效長期建立管理檔案長期掌握管線單位的完整資料績優者除於管

線會議公開表揚外應降低抽查比率甚至列入道路管理機關代辦施工之廠商優先名單績

劣者除於管線會議提出並公告於臺北市道路挖掘管理系統並增加抽差比率輔導施工品

質若仍無法改善經評定為無自主品管能力則由管理機關代收款施作且代收款應大幅提

升並收取管理費長期追蹤廠商績效管理績優廠商將持續其好品質績效差之廠商為避

免抽查之成本提高將自主性的導正其施工品質長期形成良性循環及自主品管之永續目

的創造永續管理的效益(3)重點式品管須由品管組織人員簽認除依權責分別由施工廠商之技師工地主任及品管人員負責簽認外監造單位亦應於現場會簽並通知道路管理

機關派員查核(4)闢建管線挖掘品質管理系統以二階段抽查機制可減少 80非必要抽挖件數降低抽查成本利用非破壞性檢測過濾有品質疑慮之案件代替道路品質抽查

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-4

未經篩選逕以破壞性檢測檢驗道路品質之機制改以善用成熟科技如透地雷達先與檢測隱

蔽部分可排除非必要之挖掘案件瀝青混凝土部分則以鑽心取樣檢驗如有品質疑慮再

以破壞性檢測驗證民眾較在意路面復舊品質更勝於隱蔽部分另增加非破壞性檢測項目

如以三米直規加驗人手孔周邊及瀝青混凝土新舊介面高低差(5)因已以二階段非破壞性檢驗過濾 80非必要抽挖件數如此可分階段增加抽查件數由原 15增加至 10長期以 100抽中不合格為目標大幅增加抽查效益

Principal Investigator王隆昌 教授研究室

戴明品管理論

項目 年度 抽查件數 不合格件數 不合格率

97 138 71 5145 98 629 187 2973 99 525 120 2286 合計 1292 378 2926

97~99年度臺北市管線查察不合格統計表

C-5

整合 RFID與 BIM於營建工地鋼構吊裝工程管控實務應用之研究

鋼構工程為鋼骨大樓最主要的工項之一其作業管理的良窳直接影響工程品質與成

本複雜之鋼結構工程可能包含上萬支構件每一構件經由製造運送檢查儲存

吊裝及驗收等流程都必須不斷進行確認並核對資料然而現行工地作業人員多以紙本

2D圖面及物料清單為溝通管理的工具因此常有構件不易確認效率緩慢誤判等問題尤其塔吊人員位於高樓作業時需同時進行安裝位置確認與吊塔操作不僅導致作業緩

慢且易增加作業風險 研究目標規劃整合BIM結合RFID技術導入營建工地鋼構吊裝工程管控之應用模式

建置 BIM-based RFID 鋼構工程物料資訊管理系統使其能提升鋼構作業管理效率減少塔吊作業之風險並進一步探討系統導入之效益與限制 研究方法鋼結構工程的作業流程包含工廠製造材料運送工地存放吊裝施工及

完工驗收等階段本研究所開發之系統導入應用包含「進場檢驗」「吊掛作業」「進度監

控」及「完工查驗」等作業管理其概念主要利用 BIM圖形化介面易於辨識之特性使人員能透過模型輕易掌握鋼構於建築空間位置並透過 RFID快速掃瞄辨識能力能迅速取得構件資訊減少人員辨識錯誤及負荷有助於高空塔吊作業之正確與安全並透過

BIM 模型顏色呈現方式能迅速掌握鋼構作業之進度本研究開發採用NET Framework技術以Microsoft SQL Server為資料庫系統並透過 ADONET作為資料溝通之技術模型本體採用 Revit 匯出之 DWF 檔案為主要檔案格式提供系統操作所需之樓層模型及構件視覺化資訊系統介面則以 VBNET開發視窗介面作業進行時能同時呈現系統資料庫資訊及模型呈現

結論(一)本研究整合 RFID 與 BIM 模型作為塔吊作業溝通之媒介高空與地面人員能以行動裝置同步取得構件及模型資訊可改善傳統 2D圖面與無線電溝通及描述不易之狀況(二)由於鋼構體積龐大且工地空間有限錯誤的堆置方式可能增加成本與導致風險工程師可藉由 BIM 樓層與位置資訊調控構件最佳的儲放位置與順序可提升吊裝

效率並降低風險(三)系統所採用之 BIM Model 由 Revit 模型先行匯出為 DWF格式檔案後再利用 API進行操作以避免原始模型遭任意修改且由於檔案格式較小可提升系統資料傳輸速度並改善作業效率(四)透過 BIM API 介面程式可控制模型旋轉並以適當角度呈現能協助塔吊人員迅速確認構件及安裝位置改善作業便利性及減少人員疲勞並且

提升作業安全本研究導入行動化通訊裝置及 BIM-RFID資訊化作業系統取代傳統紙本作業模式人員對資訊系統操作之熟悉度與良好的教育訓練為導入系統成敗之重要關鍵 Principal Investigator林祐正老師 研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

林祐正

副教授

C-6

使用者操作介面

RFID-BIM系統導入工地鋼構管控之應用

系統架構圖

鋼構進場檢驗及放置管理

地面工程師與塔吊人員同步顯示鋼構資訊

透過 BIM模型顏色管理作業進度

作業人員進行鋼構驗收

D-1

因應重大複合型災害物力動員調度機制 之研究

2011 年日本311 東北發生超乎預期之大規模地震所引發之複合型災害其救災物力

之動員調度也備受考驗借國外災害處理之經驗檢討台灣的法令組織整備作業程

序及案例期能提升我國面臨重大複合型災害時物力動員之時效性及完整性 研究目標彙整分析世界主要國家包括日本(日本東北地震)美國(卡翠納颶風)

中國大陸(四川地震)等遭逢重大災難時物力動員機制運作情形與關鍵議題檢討我國近年來莫拉克風災納莉風災921 地震等重大災害物力動員案例及現況設定一項重大複合式災害就我國現行物力動員機制進行情境分析研提我國因應重大災難物力動員機制

之具體建議 研究方法本研究案預擬之情境以國內發生機率雖不高但仍有可能發生且高於現

今地方政府在其地區災害防救計畫中所研擬的地震規模為本研究案之情境事件因此

設定為臺灣北部山腳斷層北延入海段發生芮氏規模七之地震錯動並引發最高浪高達三

公尺之海嘯此浪高比國科會所做研究報告之12公尺高但考慮311 東日本大地震之超乎預期的情況及複合型災害之組構以三公尺浪高之海嘯為模擬情境另伴隨核一廠因激

烈振動導致廠區設備受損造成第四級（Level 4）的輻射事故綜之本研究案預擬之複合型災害乃由地震海嘯核電廠輻射事故所構成並推估建物損壞人員傷亡收容

需求火災事件維生管線交通路網等之量化損害及修復進度以及海嘯淹水及輻射災

害避難收容下所需的物力調度其中以TELES 及本研究研擬方法為主要考量亦透過訪談方式針對公私部門物力動員調度權責相關之人員進行訪談以了解災防組織之實際

作為伴以調查焦點座談統計分析並總整研究發現研提我國因應重大災難物力

動員機制之具體建議 結論物力需求可分為物資及設施設備兩大類別物資方面包括飲用水糧食及民生

必需品緊急醫療救護所需之器材及藥品人命搜救之器材裝備等等本研究擬出隨時

間地點之量化數據提出物力動員調度之十三項重要課題與對策並具體提出短中長期

政策及機制改善之建議 Principal Investigator施邦築

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

施邦築

副教授

D-2

物力需求與災害發生時間關係圖

物力整及備動員運作流程圖

物力調度運作流流程圖

D-3

地工合成材料應用於呈層複合土壤 水質淨化系統之研究

臺灣發展生態工法迄今已十餘年初階段大都應用於河川及山坡地治理現今逐漸擴

展至社區或城市的應用並且與綠建築及節能減碳等議題相互結合目前國內的生活污

水大多經由污水下水道系統收集至污水處理廠處理然而因其造價高且工期長短期內

並無法達到全面普及鑑於此近年來國內開始採用現地自然淨化處理系統(NTS)解決此問題然此類系統卻常受限於較低的水力負荷率而導致阻塞本研究引入在日本發展十餘

年之呈層複合土壤系統(MSL)其實務案例詳圖 1 及圖 2由於水力負荷率較大且因系統可設置於地底下降低人為的干擾及維護管理的頻率有效的改善 NTS 缺點 MSL系統主要由土壤混合層(含土壤有機材料及包覆材)及透水層(PL)組合而成日本 SML係以麻布為包覆材但易受分解腐化而影響系統壽命本研究改採高耐久且品質穩定之地工

合成材料以提昇系統使用壽命 研究目標本研究嘗試採用地工合成材料替換 MSL 系統中包覆材藉由人造聚酯纖

維控制材料本身厚度開孔徑進行實驗過去地工合成材料較常使用在土木大地工程

多應用於河川護岸的保護以及山坡地的護坡工程材料本身具備排水沖蝕控制隔離

加勁及過濾hellip等功能鮮少使用於水質淨化之應用本研究透過地工合成材料替換日本之黃麻布包覆材除了可以達到較佳的水質淨化成效之外更有效延長MSL系統使用壽命另外本研究亦嚐試採用台灣現地常見的材料來取代日本的材料以達到落實技術本土化

之目的 研究方法首先進行「地工織物培殖微生物可行性初期實驗」(詳圖 3)目的為了解

地工合成材料能否能有效提供硝化菌生長附著而後採用自行研發之「MSL 室內實驗滲透過濾實驗儀」(詳圖 4)進行實驗共分為二個階段第一階段由黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)及厚不織布(I-C)進行實驗以了解不同纖維布之淨化效率第二階段則將三種纖維布以不同的水力負荷率進行試驗以了解污水停留時間與水質淨化效率間的關係

結論(1)本研究所使用之添加材均為台灣本土材料由試驗結果可知效果頗佳顯示

可達技術本土化之目標(2)在相同厚度下本研究採用地工合成材的確可以達到與黃麻布相同之水質淨化成效且較厚之地工合成材亦表現出較佳的成效(圖 5)(3)實驗發現地工合成材內部孔隙愈多愈能提供較多空間利於生物膜孳長提高淨化效果(4)水力負荷率只要能低於 5000Lm2day便可以有效達到水質淨化的成效(圖 6)(5)與人工濕地水質淨化系統相比MSL可以更小的面積和更省的成本較快速的達到水質淨化的成效由其對於磷的去除更為顯著

Principal Investigator何嘉浚 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

何嘉浚

助理教授

D-4

圖 1家庭生活污水處理案例 圖 2河川工程淨水案例

圖 3地工織物培殖生物菌實驗結果 圖 4 MSL室內實驗滲透過濾實驗儀

圖 5黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)與厚不織布(I-C)之實驗結果

圖 6 三種纖維布在水力承載負荷率 3000Lm2day之實驗結果

TP NH3-N

TP NH3-N

E-1

機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 地下水是極為重要的水資源之一相較於地表水而言地下水具有成本低廉水溫與

水量穩定水質良好及取用方便等多項優點目前台灣西南部地區仍大量抽取地下水供應

灌溉養殖民生及工業用水若地下水遭受污染勢必嚴重影響該地區之水資源供需平

衡甚至對人體健康造成危害故地下水資源保育業已成為極重要之議題 研究目標地下水污染潛勢評估模式 DRASTIC 為美國環保署(US Environmental

Protection Agency)於 1985 年主導並與美國地下水協會共同合作所發展而成利用該模式評估區域之污染潛勢計算出之高污染潛勢區則代表該地區客觀上較易受到污染

DRASTIC 含水層脆弱度模式自發展以來經常被使用於評估地下水污染潛勢但此模式在應用上常因相關參數資料稀少易產生高度不確定性進而影響模式之評估結果因此本

研究應用指標為基礎之地理統計發展以機率為基礎之 DRASTIC 含水層脆弱度評估模式除估算地下水污染潛勢值外並評估其污染潛勢預測表現 研究方法DRASTIC 含水層脆弱度模式考慮七項水文地質參數以評估該地區污染

潛勢之程度分別為地下水位深度(D)淨補注量(R)含水層介質(A)土壤介質(S)地形(T)未飽和層影響(I)含水層水力傳導特性(C)七項參數本研究將此法實際應用於濁水溪沖積扇DRASTIC模式中之各參數分別使用三種選取方法(最大機率選取期望值選取傳統選取法)進行污染潛勢評估

結論研究結果顯示高污染潛勢區皆位於沖積扇之扇頂區土地利用型態以農業耕

種為主而中度污染潛勢則大多分佈於扇央地區無污染及低度風險污染大多分佈於沖積

扇西部沿海地區以及南部地區此外將前述三種方法之評估結果與近年來該地區地下水

硝酸鹽氮實際污染情形進行相關性分析Pearson 相關係數分別為 0310131 及 0071Spearman 相關係數則分別為 0460552 及 021再比較三種方法之污染潛勢預測能力預測高硝酸鹽氮濃度污染(超過 05mgL為門檻)其預測能力分別為 7575及 38由上述結果顯示本研究發展以機率為基礎含水層脆弱度評估模式較傳統評估結果更為優

異本研究成果可提供政府劃定地下水污染潛勢範圍以及制訂污染防治與土地使用管理策

略之參考建議未來可增加更多因子估算淨補注量時若能考慮更多可能影響參數如土

地利用型態雨量植被及土壤入滲係數等將使淨補注量估算更符合實際情況以提高

模式之準確性 Principal Investigator陳世楷助理教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

水資源工程與水利防災組

陳世楷

助理教授

E-2

參數因子 水文地質參數

地下水位深度 D(Depth to Water Table) 淨補注量 R(Net Recharge) 含水層介質 A(Aquifer Media) 土壤介質 S(Soil Media) 地形 T(Topography(slope))

未飽和層影響 I(Impact of the Vadose Zone) 水力傳導係數 C(Hydraulic Conductivity of the Aquifer)

DRASTIC參數 DRC之分數等級

D R C

百分比 門檻 分數等級(rating)

0-20 1 10 2

20-40 2 8 4

40-60 3 6 6

60-80 4 4 8

80-100 4+ 2 10

DRASTIC參數 SIA之分數等級

範 圍(range) 分數等級(rating)

礫石層 10

極粗粗中砂層 7

細及細砂層 4

粉砂泥及黏土層 1

(a)

(b)

(c)

DRASTIC 高污染潛勢與硝酸鹽氮超過05mgL 之比較(a) 各參數最大發生機率選取(b) 各參數期望值選取法(c)傳統選取法

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

A-9

樁基礎位於乾砂與飽和砂動力行為分析 與探討

臺灣處於環太平洋地震帶上橋梁安全時常遭受地震威脅以致橋梁因地震受損情況

發生加上部份跨河橋梁興建於地下水位較高之土壤當受延時長振幅大之地震時使

土壤排列更加緊密土壤中的水來不及排出造成孔隙水壓力上升有效應力逐漸遞減

且當有效應力降為零總應力等於孔隙水壓力時土壤即會呈現液體狀態致使容易形成

潰堤之現象或樁基礎之承載支撐力降低導致樁基礎所承受的側向力劇增或上部結構物產

生慣性力過大因此一旦橋梁位於發生液化之土壤對橋梁安全性之影響甚大造成橋

梁使用者生命財產安全受威脅之機率增加故考慮橋梁處於飽和土壤時安全性評估更顯

重要 研究目標橋梁位於發生液化之土壤對橋梁安全性之影響甚大造成橋梁使用者生

命財產安全受威脅之機率增加故考慮橋梁處於飽和土壤時安全性評估更顯重要本研

究擬針對橋梁樁基礎位於乾砂與飽和砂土中且承受地震力之作用探討橋梁位於兩種土

壤之受震反應 研究方法國家地震工程研究中心為探討樁基礎位於乾砂土壤及飽和砂土壤受地震力

作用之行為進行一系列相關之縮尺橋梁單樁試體砂箱實驗本研究藉此以 OpenSEES三維有限元素分析軟體將其橋墩基礎及土壤一併建立於分析模型中模擬樁基礎位於乾

砂與飽和砂土壤承受不同地震作用之反應且土壤楊氏係數以相對密度一層與兩層剪力

波速各別求取分析最後將實驗與分析結果進行比對 結論(1)工程師於設計時須注意飽和砂於位移加速度及樁身彎矩之反應皆較

乾砂大且以樁身彎矩最大值來看乾砂最大值會集中於樁身上方之位置而飽和砂則

會產生於中間之位置(2)樁基礎位於乾砂土壤並以三種土壤楊氏係數求解之方法進行分析以相對密度及一層剪力波速求解土壤楊氏係數之比對成果較佳而於飽和砂土壤模

擬分析時則以兩層剪力波速求解土壤楊氏係數之比對結果較佳(3)飽和砂分析之參數輸入互相具有關連性必須考慮多方面之參數如土壤之楊氏係數及滲透係數的改變

一般分析時難以考量隨時間變化而改變土壤性質因此產生具變異性之誤差模擬時應

盡可能考量實際狀態並涵蓋於模型中方可減少誤差之產生

Principal Investigator宋裕祺 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

宋裕祺

教授

A-10

雙軸向多層剪力試驗盒(NCREE) 大型霣砂器於剪力盒(NCREE)

考量土壤-結構互制之分析流程

質量塊相對位移比較 超額孔隙水壓力比較

樁身彎矩之準確百分比

A-11

壓電陶瓷智能感測器於混凝土結構 健康診斷之應用

利用壓電材料(piezoelectric material)為元件製成之智能感測器(sensor)具有許多實用上

之價值此智能感測器可用於監測混凝土早期強度發展結構內部應力量測結構受震或

受衝擊後之裂縫及損傷診斷等功能為一多功能之感測器壓電材料已廣泛被利用於光學

生醫光碟微機電D-RAM 等系統上諸多壓電材料製成之商用成品已經廣泛被運用於工程與日常生活中但壓電陶瓷材料於土木工程之應用則仍相當少於大型實際混凝土

結構上之應用則更待開發

研究目標壓電陶瓷材料主要特性為具有正反應及逆反應之機械能與電能轉移現象

利用壓電材料為元件製成之智能感測器具有許多實用上之價值此智能感測器可運用於監

測混凝土早期強度發展監測結構內部應力量測結構受衝擊檢測及結構震後損壞健康診

斷等功能本研究為利用壓電材料為元件製成之智能感測器預埋或後埋於鋼筋混凝土結構

中利用壓電材料可為致動器(actuator)及接受器(receiver)之特性發展壓電智能感測器於混凝土結構之許多監測與檢測實用技術

研究方法(1) 混凝土早期強度監測技術應用上為利用應力波傳遞基本理論於混凝

土圓柱試體中預埋兩個壓電智能感測器一為致動器及一為接受器藉由兩者間的應力波

傳遞探討壓電訊號與混凝土強度發展之關係(2)混凝土結構健康檢測應用為以多個壓電智能感測器埋於 RC 試體中利用試驗使結構逐漸產生損壞直到完全破壞於每一試驗利用埋設之感測器進行結構裂縫及損壞狀態檢測方式為利用一個感測器為致動器來產生

應力波其他感測器則當作接受器來接受應力波藉由所接受之應力波轉換的電壓變化來

判斷損壞狀態原理為當結構發生裂縫或破壞時其傳遞之能量將逐漸降低且能量降低

程度與損壞嚴重性具關聯性利用小波轉換於較窄頻寬與短歷時分析之優點進行接受器所

接受之應力訊號分析藉由訊號分析結果建立一損傷指標矩陣判斷結構之健康狀態

結論壓電陶瓷感測器運用於試驗室試驗與宜蘭牛鬥橋真實混凝土橋墩結構之損壞診

斷皆具有相當良好效果由數值分析結果來看不管是低頻或是高頻效果皆相當良好當

結構試體達到嚴重破壞時可從高低頻看出損壞指標有非常明顯的上升故壓電感測器

具有簡單便宜及具良好之結構損壞的診斷效果另由混凝土早期強度監測技術發展可

利用混凝土強度發展與壓電訊號關係公式取代部份傳統抗壓試驗

Principal Investigator廖文義 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

廖文義

教授

A-12

A-13

大屯國小忠棟校舍之耐震能力評估 有鑑於中小學校舍在 1999年集集(921)地震中受損嚴重教育部近年來積極推動台灣

地區中小學校舍之耐震補強為確保學童及教職員在地震中之生命安全台北市大屯國小

亦針對其忠棟校舍進行結構耐震能力評估有鑑於國內現有之建築物耐震能力評估法僅適

用於鋼筋混凝土構造而忠棟校舍為石造建築其韌性及抗拉強度較一般鋼筋混凝土建築

物為低因此無法以傳統模式評估該建築物之耐震能力 研究目標由於現有的耐震能力評估法中多未針對石造建築物提出確切之耐震評估方

式本研究中除參考美國聯邦緊急事務管理局所建議之建築物耐震能力分析法之外亦根

據現行建築物耐震設計規範之規定對忠棟校舍進行有限元素分析藉以評估該建築物在地

震中之安全性並作為補強規劃之參考

研究方法由於本建築物不具備完整的構架系統屋頂亦無剛性橫隔板因此無法

以傳統之構架模型分析本研究中除依建築物之實際配置狀況以有限元素模型進行模擬

之外並根據現行規範所提供之工址及震區參數以動力反應譜分析法評估建築物在設

計及最大考量地震中可能受到的地震力及構材之應力分布以評估忠棟校舍在地震力作

用下可能出現之破壞模式及對應之耐震能力 結論分析結果顯示忠棟校舍除在建築物短向地震力作用下石牆可能出現局部的面外

剪力破壞之外其抗剪能力大致良好惟牆體之面外抗彎能力嚴重不足加上缺乏韌性

在大地震中恐有崩塌之虞因此本棟校舍應儘速進行耐震補強以確保師生之生命安全 Principal Investigator黃昭勳 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

黃昭勳

副教授

A-14

大屯國小忠棟校舍

忠棟校舍在短向地震力作用下之（豎縫）面外剪應力分布

忠棟校舍在短向地震力作用下之豎縫面外撓曲應力分布

τmax = 034 MPa

σmax = 251 MPa

A-15

救災輕便橋新橋型之研究 台灣位居颱風與地震頻繁發生的地區橋梁常在地震或颱洪中損毀導致交通中斷

阻礙搶救與復原工作之進行如果能在短時間內進行輕便橋梁架設並可重複使用供

人車通行疏散災民及運送糧食物資必能降低天災對於社會經濟造成的傷害因此

開發強度高重量輕組裝快速之輕便橋梁技術對於我國的救災技術是非常重要的本

研究著重於發展新的橋型設計即使在偏遠災區由於道路狹小導致大型工程施工機具無

法進入時依然能在短時間內利用人力或半人力方式進行輕便橋梁架設並可收納且重

複使用 研究目標擬開發新的救災輕便橋型設計使其在不落墩的情況下能快速渡河完成架

設並將設計的救災輕便橋進行實際組裝確認新開發的救災輕便橋能在不落墩與有限

時間等限制下以人力方式完成 研究方法為達成此目標首先藉由回顧過去可動式橋梁的設計概念提出一個結合

傳統橋梁結構元件與機械機構的設計方案選擇簡易連桿組(linkages)所組成的機構作為新型橋梁的一部分來快速地擴展或收納橋塔與橋體再者利用橋塔橋體與繩索的結合以

剛體旋轉的方式來完成橋體架設接下來根據所完成的救災輕便橋設計成果建造一相同

尺寸之實體輕便橋實際測試是否能在有限時間內以人力方式完成橋梁的組裝與架設並

進行靜態與動態載重試驗檢核是否滿足設計標準並檢討分析模型的合理性 結論(1)簡易連桿組所組成的縮圖器機構可以快速地擴展與收納橋體與橋塔這樣

的設計可以減少現場組裝吊裝與架設橋體的時間及災區工址腹地空間之限制(2)所開發的救災輕便橋在自重與移動活載重作用下垂直向最大變位小於 AASHTO 人行陸橋設計準則之變位限制另外橋梁垂直向與橫向基本振動頻率皆大於 AASHTO 人行陸橋設計準則之要求避免共振與橫向不穩定的行為發生(3)研究成果可以提供國內設計顧問公司新的救災輕便橋設計思維與方法

Principal Investigator尹世洵 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

尹世洵

副教授

A-16

利用橋塔橋體與繩索的結合以單跨剛體旋轉的方式來完成輕便橋架設

輕便橋之分析模型

B-1

雙圓潛盾施工引致地表沉陷評估模擬

桃園國際機場聯外捷運系統設計考量潛盾隧道從三重端穿越淡水河床進入臺北市區因考慮地形及路權之限制路線線性等等因素及比較單圓雙孔傳統潛盾設計於淡水河下

必須施作三處安全逃生之連絡通道其連絡通道工程之施工風險高及造價昂貴採用雙圓

型潛盾隧道免作地中聯絡通道且對於隧道斷面積及周邊建物影響範圍較小及施工工期較

短等優點故臺灣首次引進雙圓型潛盾隧道 研究方法先進雙圓型潛盾工程及傳統單圓潛盾施工所引致地層變形影響其兩種潛盾地層變形影響因素甚多且極為相似為本研究重要之課題 利用 Plaxis 3D Tunnel套裝軟體探討軟體分析土壤釋放應力方法與經驗公式推估地表沉陷及潛盾隧道地表沉陷監測數值之間關係模擬實際案例為雙圓型潛盾開挖引致地

表沉陷變形情況期能藉由分析結果驗證 Plaxis 3D Tunnel應用於雙圓型潛盾隧道施工所引致地表沉陷分析之適用性並將其經驗傳承與分享 結論(1) DOT雙圓潛盾隧道施工引致之地表沉陷評估使用經驗方法以常態分佈曲線方程式來模擬沉陷槽其中因施工造成之〝土壤漏失率〞為主要變數之一相同地Plaxis 3D Tunnel分析 DOT潛盾隧道施工引致之地表沉陷分析應屬適用於模擬分析過程中設定〝土壤釋放應力〞為影響沉陷分析結果重要關鍵因素(2)本研究採用 Plaxis 3D Tunnel數值分析軟體評估 DOT 潛盾隧道施工引致之地表沉陷量研究隧道開挖橫斷面之地表沉陷槽以兩種經驗公式疊加法及等面積法分析顯示DOT 隧道沉陷槽之地表沉陷量寬度影響範圍較寬疊加法及等面積法所得之沉陷槽非常相近評估沉陷槽與沉陷觀測槽之趨勢

大致相同則評估之最大沉陷量與沉陷觀測點最大沉陷量有少許差異(3) 使用 Schmidt及WEI Gang經驗公式來模擬地表沉陷之縱向變形曲線分析與數值分析之成果及現場資料做比對結果顯示Schmidt 經驗公式所求得變位量占最大變位量之比值較為偏高表示 Schmidt經驗公式分析較為保守則WEI Gang經驗公式所求得變位量占最大變位量之比值較為偏低表示與現場監測資料及數值分析結果有顯著差異以兩種經驗公式來評估

其地表沉陷之縱向變形曲線其隧道中心之縱向地表沉陷量於隧道開挖面約 2倍直徑距離後沉陷量趨於收斂驗證其隧道開挖產生地表縱向變形理論 (4)有關地表沉陷之縱向變形曲線分析之 Schmidt及WEI Gang經驗公式期許後續學者能將 Schmidt及WEI Gang經驗公式深入研究與工程案例比較印證更準確預期其縱向變位量占最大變位量之比值

及地表沉陷之縱向變形曲線提高分析結果正確性並對數值分析成果將更具其信心 Principal Investigator陳水龍 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

陳水龍

教授

B-2

土層輸入參數與斷面繪製

隧道橫斷面沉陷槽 綜合比較

分析視窗與操作步驟

B-3

軟弱黏土層潛變引致之連續壁變形

摘要本研究係基於台北市軟弱黏土層深開挖完成且高品質觀測之施工案例考慮開挖工程常因時間延遲而引起較大之潛變量故採用依時性之土壤模型來模擬而分析結果與現

場連續壁變形背土側沉陷及支撐軸力之觀測值頗為吻合故選用作為進一步後續研究之

基準模型本研究總共以有限元素法進行了 48組不同模型來分析並將前述 48組之分析結果統計歸納後建議了考慮依時性之擋土壁最大變形與擋土系統勁度正規化公式擋土

壁最大潛變增量與擋土系統勁度之正規化公式以及擋土壁最大潛變速率與擋土系統勁度

之正規化公式本研究建議之簡化計算方法經與學者蒐集世界各地之 1百多筆觀測資料比對顯示於良好施工品質之深開挖工程可以得到不錯的預測結果根據上述建議之公式

可以簡單利用開挖深度及支撐系統勁度等基本條件評估軟弱黏土層開挖時可能引致之最

大壁體變形量及潛變量本文研究結果可以提供作為對日後類似工程規劃分析及設計時

之參考 結論 1 研究案例採用依時性分析擋土壁之最大側向變形分析值分別達觀測值之 103(西側連續壁)及 118(東側連續壁)分析結果與現場觀測之連續壁變形曲線亦極為吻合同時分析值最大地表沉陷量分別約為監測值之 96(西側地表)及 89(東側地表)兩者沉陷槽形狀相似支撐軸力與觀測值比較約在誤差plusmn30範圍之內顯示於軟弱黏土層進行深開挖適當考慮土壤之依時性效應可以得到接近觀測值之結果

2 連續壁總潛變率與擋土支撐勁度呈近似雙線性關係當 Sle1350時總潛變率與擋土支撐勁度 S 成自然對數線性反比關係當 Sgt1350 時總潛變率接近於定值 28當中連續壁之總潛變率最大約達 47最小值亦有 28故建議於軟弱黏土層進行深開挖工程宜適當考慮由土壤潛變引致之擋土壁潛變以避免低估了開挖變形量

3 後續參數之研究一系列依時性分析之連續壁最大側向變位量接近極大多數觀測值之最大值故將所有 FEM計算結果回歸後之簡化正規化公式應可以視為擋土壁採用連續壁時之近似最大包絡線該公式具備簡化計算之優點不須要經過複雜之 FEM模擬分析即可以評估擋土壁的可能最大變位量

4 最大潛變速率隨著開挖深度增加而變大同時最大潛變速率發生於最大開挖深度潛變速率與連續壁厚度成非線性反比正規化之最大潛變速率範圍約於 001 mmday~073mmday此結果與台北盆地案例之潛變速率觀測資料頗為接近

5 土壤潛變引致連續壁之總潛變率上限值最大約達 47潛變速率上限值最大約達073mmday 及潛變量之正規化(最大開挖深度與擋土支撐系統勁度之比)上限值約達2本研究建議之簡化之正規化公式透過利用開挖深度及支撐系統勁度等基本參數可以評估軟弱黏土層開挖時可能引致之最大壁體變形量及潛變量本研究結果可以提

供作為日後類似工程之參考

Principal Investigator陳水龍 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

陳水龍

教授

B-4

FEM計算結果與Clough and OrsquoRourke (1990)及觀測資料之比較

潛變率總潛變率與FEM計算之比較

0010203040

50607080

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δhmH

eData calculated from FEM Time-dependent resultsClough and OrsquoRourke (1990) line Observed data from Long (2001)-Diaphragm WallObserved data from Long (2001)-Sheet PileObserved data from Kung et al (2007)Observed data from Taipei case histories

Thick of diaphragm wall from 05m to 20mFactor of SafeAgainst BasalHeave

14

20

11 10 09

(a)

00

10

20

30

40

50

60

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δhmH

e

Data calculated from FEM Time-dependent resultsClough and OrsquoRourke (1990) line Observed data from Long (2001)-Diaphragm WallObserved data from Kung et al (2007)Observed data from Taipei case histories

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

Factor of SafeAgainst BasalHeave

14

20

11 10 09

30

(b)

δ Chmδ hm = -00025t + 025

δChmδhm = -00004t + 005

0

10

20

30

40

0 20 40 60 80

Elapesd Time (Days)

δC

hmδ

hm

HHe=019HHe=044HHe=065HHe=078HHe=100

(a)

Σδ Chmδ hm = -01Ln(S ) + 10

Σδ Chmδ hm = 028

0

10

20

30

40

50

60

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

ΣδC

hmδ

hm

Data calculated from FEM resultsObserved data from Ou et al (1998)Data from Lin et al (2002)

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

(b)

000

005

010

015

020

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δC

hmt

(cm

day

)

Proposed method for estimated by Eq 8Observed data from Ou et al (1998)HHe=019HHe=044HHe=065HHe=078HHe=100

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

00

02

04

06

08

10

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δC

hmH

e

Proposed method for estimated by Eq 9 Data calculated from FEM resultsObserved data from Ou et al (1998)Observed data from Finno et al (2002)Unpublished data

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

建議最大潛變速率計算方法與

FEM計算之正規化比較

建議正規化ΔδChmHe與S之計算

方法與觀測資料比較

B-5

既有連續壁改建之深開挖施工模式

在都市中建物多緊鄰地界線周圍幾乎緊貼鄰房及道路有地下連續壁的建物改建時

為避免拆除深基礎過程造成地盤下陷進而損壞鄰近道路及建物因此施工前必須謹慎

規劃在不損鄰的狀態下舊有地下連續壁深基礎的拆除其困難度比素地新建工程高出

許多所以舊有基礎的深開挖施工是一重要課題 研究目標

(1)建立舊有基礎深開挖的施工模式 (2)建立各種施工模式的施工規劃工項順序及施工流程的步驟

研究方法本文彙整歸納出四種深基礎開挖重建模式分別為 (1)新連續壁於舊連續壁外側 (2)新連續壁於舊連續壁內側 (3)新連續壁與舊連續壁交叉 (4)沿用舊連續壁並繼續向下設置新連續壁

本文針對上述四種模式的各種施工方法就土層地下水位新舊建物的

套圖地盤改良臨時擋土設施抽排水鄰房保護措施及監測點的位置加以

討論並進一步與實際的安全觀測資料相互比較施工流程以連續圖解方式表

達以供規劃設計與施工單位的選用參考或改進 結論

(1)新連續壁於舊連續壁外側只需施作一般淺導溝至原土層待新連續壁完成後再以明挖方式拆除舊連續壁若地質較軟弱可於導牆下方進行地盤改良以防止

新連續壁施作時坍孔 (2)新連續壁於舊連續壁內側可因業主設計分為利用舊連續壁作為外導牆將新設外導牆與舊連續壁以混凝土灌漿為一體及利用舊結構物樑柱設置永久撐牆三種

(3)新連續壁與舊連續壁交叉先於周圍進行地盤改良再利用全迴旋搖管機配合衝擊樁及錘式抓斗破除舊連續壁再以原土回填後才能將套管拔出或是於周圍進行

地盤改良後以明挖方式拆除舊有連續壁 (4)沿用舊連續壁並繼續向下設置新連續壁此模式可先於基地內及舊連續壁下方及內側進行地盤改良新連續壁緊貼舊連續壁施作上方則維持空打段以增加地下

室使用面積 收集數個工地之資料加以分析比對並以(2)新連續壁於舊外連續壁內側模式之

一代表性工地介紹

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-6

(1) (2) (3) (4)

四類深基礎拆除重建模式

新連續壁於舊連續壁內側之將新設外導牆與舊連續壁以混凝土灌漿為一體

B-7

高壓噴射灌漿品質管制與蒙地卡羅機率設計 二重管高壓噴射灌漿作業在壓力水層或者在地下室內進行鑽孔與灌漿作業時因為地

下水位高於鑽孔與灌漿作業場地高程為了避免在進行鑽孔與裝設灌漿管作業階段可能

造成湧水湧砂路面掏空或建築物傾斜的意外事件所以在地下室內進行灌漿作業時

利用筏基水箱來量測每公尺改良樁的排泥漿量除了能用來預警湧水與湧砂的潛在問題

再搭配上所量測到的排泥漿比重還可評估改良樁的平均樁直徑這就是在施工中的品質

管制其次施工中的改良樁若其四周緊鄰的改良樁愈多所量測到的排泥漿比重也會

愈大可見灌漿的順序也能影響改良樁的單位重與強度因此當灌漿的順序造成四周緊

鄰改良樁的數量愈多時則該灌漿的順序能提供最佳的改良樁的單位重與強度 研究目標為了在二重管高壓噴射灌漿的期間立即掌控設計樁徑是否達成同時防

止不正常的排泥導致附近地面的隆起與下陷有效掌握灌漿品質故以檢測的排泥漿比重

與排泥漿量去推估改良樁平均樁直徑是否達到工程設計的標準進而作為在施工時掌控

改良樁品質的一種管制手法 研究方法本次灌漿場地有準備一個已知長寬的筏基坑當作廢泥漿暫置區當排泥漿

排入暫置區內泥漿的液面逐漸升高等鑽桿提升完 1 m再量測液面上升後的高程將高程差乘以筏基底面積即為噴射灌注 1 m高程時的排泥漿量至於排泥漿單位重測量時機是在排泥漿量量測期間進行原則上量兩次盛取時將容器置於排泥軟管出口處盛取將

盛滿排泥漿的容器秤重扣除容器重後再除以容器之容積即為排泥漿之單位重之後將

所記錄的排泥漿量與灌漿量之比值還有排泥漿的單位重畫成機率分布曲線可發現兩者

皆為常態分布( Normal Distribution)其平均值加減 3倍的標準差可用來作為灌漿品質管理的上下限值而再以此兩者的 Distribution用蒙地卡羅原理來模擬便可得到改良樁直徑之機率分布曲線當周圍改良樁陸續完成在未灌漿的改良樁體四周噴射流能切削的土壤

體積逐漸減少依周圍完成支數不同有 6種可能狀況由排泥漿的單位重量測可發現周圍完成改良樁的支數愈多則後續改良樁的排泥漿單位重也愈大改良樁的品質也愈佳因

此可以設計出不同的施工順序若搭接改良樁的數量愈多則此工序所導致的高品質改良樁

的數量也愈多 結論 (1)當地下室發生湧水時其排泥漿量與灌漿量比值皆落在正常灌漿作業的管理

值之外這說明利用排泥漿量與灌漿量比值的管制圖可以有效預警湧水或湧砂的可能性

(2) 為了得到高品質的改良樁在編排灌漿順序時儘量使欲灌漿樁位的周圍有最多已完成的改良樁(3)未來可再蒐集更多 JSG灌漿相關案例將不同地區樁徑土層性質灌漿參數排泥漿比重及廢泥漿量單位量等數據製作資料庫及規範以提供後續灌漿時品

質管制的依循準則 Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-8

圖 1 排泥漿量量測 圖 2 排泥漿單位重量測

圖 3 排泥漿量體積比管制圖 圖 4 排泥漿單位重管制圖

圖 5 蒙地卡羅模擬模型

圖 6 搭接面積的六種邊界

圖 7 五種不同的設計灌漿順序

B-9

路堤下橋墩深基礎開挖工法比較與數值分析 為改善國道 1號五股至楊梅路段的交通壅塞國道新建工程局辦理「國道 1號五股至

楊梅段拓寬工程計畫」之新建工程其中泰山林口路段因為上邊坡側為地質敏感區域不

適開挖所以在下邊坡處進行橋墩基礎開挖基礎開挖工法共有三種分別為型鋼橫板條

擋土工法土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法 研究目標針對土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法彙整傾度管監測數據

觀察不同開挖階段之傾度管側向變位及側向變位速率研判邊坡潛在滑動面的位置進而

比較兩種工法於紅土卵礫石層中開挖之適用性以決定較佳開挖擋土工法其次以 3D有限元素軟體模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖過程以數值分析結果與傾度管監測數

據比對驗證進而研究傾度管監測警戒值與行動值之適用性 研究方法以非線性有限元素軟體(PLAXIS 3D)模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖

過程土壤應力-應變行為模擬採用莫爾庫倫組合律(Mohr-Coulomb constitutive model) 參數的選擇參考鑽探報告及室內土壤試驗土釘桿件採用樑元素模擬(Beam element)鋼線網噴凝土採用牆元素模擬(Wall element)土釘鋼線網噴凝土與土壤間均配置界面元素(Interface element)施工步驟模擬每一階開挖工序由傾度管監測數據比對驗證數值分析結果以及分析邊坡開挖前後之安全係數差異

結論(1)土釘逐階降挖擋土工法在第 6階開挖時可發現變位曲線在 65m處有明

顯的折點折點以上之線段斜率較小下部線段斜率較大由上邊坡路面產生的裂縫可

推估折點以上為邊坡滑動區隨著開挖深度增加折點沒有下移的趨勢也就是滑動面位

置不變滑動區域與影響範圍也沒增加(2)竹削井式擋土工法當井筒壁體開挖至第 10階時傾度管變位曲線產生折點推估折點位置可能位於傾度管 45m與 65m處折點上部線段斜率較小應為未來潛在滑動區但是隨著開挖至第 14 階時折點沒有下移的趨勢也就是潛在滑動面位置不變潛在滑動區域與影響範圍也不變加以基礎上邊坡處

之高速公路路面無裂縫產生研判滑動面並未形成(3)依據傾度管的變位開挖壁面的穩定性高速公路裂縫與滑動面的產生以及工期長短顯示在林口紅土卵礫石層中進行橋墩

基礎開挖較佳的擋土工法應為竹削井式擋土工法(4)監測邊坡潛在滑動面傾度管警戒值的訂定須更加嚴謹應不能造成高速公路路面產生裂縫才能有效且安全的預警工程事

故

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-10

土釘逐階降挖擋土工法開挖面平面圖 土釘逐階降挖過程傾度管之變位

土釘逐階降挖工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

竹削井式擋土工法開挖面平面圖 竹削井式擋土開挖過程傾度管之變位

折點

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

竹削井式擋土工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

2m 深

35m 深

45m 深

65m 深

13m 深

16m 深

Step1 Step2 Step3

Step4 Step5 竹削壁體開挖

井筒壁體開挖 Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

Step15

傾度管深度(m

)

B-11

機場跑道剛性鋪面之版底灌漿維護 剛性鋪面未受良好的維護方式下容易因版塊間的接縫密封性不足使地表水滲入造

成基底層潮濕積水在交通反覆載重作用下接縫發生唧水現象在版塊下方掏空孔洞

使版塊下方的承載力不均進而造成版塊的破裂損壞情形因跑滑道使用頻繁全面翻

修不切實際而且成本較高為了改善此類狀況進行剛性鋪面版底灌漿是最快速有效提

升版塊承載力延長版塊使用年限的方法 研究目標本研究主要以剛性鋪面狀況指數(PCI)版底灌漿灌漿量及灌漿壓力透地雷達

非破壞性檢測之結果進行分析研究研究目標包括 (1) 分析版底孔洞造成的鋪面損壞種類探討損壞種類與灌漿量之關係 (2) 分析版塊不同損壞程度及維護狀況對灌漿量之影響 (3) 鋪面損壞程度以鋪面狀況指數(PCI)加以量化探討鋪面狀況指數(PCI)評分與孔

洞及灌漿量之關係 研究方法針對機場跑滑道由孔洞造成的剛性鋪面破壞及版底灌漿量之關係研究探討在

與灌漿前後之透地雷達檢測結果驗證研究方法可區分為 (1) 剛性鋪面損壞(distress)程度調查

在透地雷達非破壞性檢測前先行調查版塊損壞程度並以ASTM提出的剛性鋪面狀況指數(PCI)評分方式記錄版塊狀況

(2) 剛性鋪面版底灌漿前非破壞性檢測 在灌漿前先行規劃透地雷達施測路徑並於灌漿前及灌漿後以透地雷達掃描剛性

鋪面版塊底下孔洞與積水的範圍 (3) 剛性鋪面版底灌漿

利用透地雷達於現地版塊所偵查之孔洞進行灌漿孔位佈設選用適當之機具與

監測系統以單環塞工法進行填充灌漿填塞版塊底下之孔洞 (4) 剛性鋪面版底灌漿後非破壞性檢測

在灌漿後以相同的施測路徑檢測確認鋪面下方孔洞與積水的範圍已確實填充

否則再進行補灌作業 (5) 分析調查資料與灌漿施工紀錄結果

探討版底灌漿量與鋪面狀況指數(PCI)評分之關係篩選因孔洞造成的損壞評分方式制定用於版底灌漿的鋪面狀況指數(PCI)並由鋪面狀況指數(PCI)評分預估其灌漿量

結論(1)以版底孔洞造成的鋪面損壞與灌漿量之關係提出與版底孔洞有關的剛性鋪面狀

況指數(PCI)評分方式(2)以不同損壞程度的剛性鋪面對灌漿量之影響提出用於剛性鋪面灌漿前的適當修護方式(3)建立剛性鋪面狀況指數(PCI)與版底灌漿量之分析方法並提出預估灌漿量的方法以提升灌漿之效率及精確性

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-12

灌漿管安裝 灌漿壓力及流量監測 版塊接縫溢漿即停止

圖 1 版底灌漿施工

圖 3 剛性鋪面狀況指數(PCI)與灌漿量之關係整合

圖 2 剛性鋪面與灌漿施工狀況記錄

灌漿前

灌漿後

補灌後

B-13

鋼筋混凝土簡支梁循環加載與數值分析 目前潛盾隧道環片大多由鋼筋與混凝土製作而成而監測系統皆於環片裝設背填與

二次灌漿完成後才裝設在環片內側無從得知環片在裝設背填與二次灌漿過程中環

片中的鋼筋與混凝土的初始應力因此如果無法得知初始應力狀態則環片之鋼筋與混

凝土用量設計很難判定是否保守或不保守若能從環片製作澆鑄與現場環片裝設過程中進

行量測即可掌握環片完整的應力歷史作為回饋設計的重要資料 研究目標利用埋設 SOFO光纖的簡支梁在循環載重時的鋼筋應變與梁撓度作為已知

解分析對象來驗證下列兩種分析方法一為以結構及鋼筋混凝土力學理論發展一套

MATLAB 數值分析模式模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力二為使用 FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型模擬簡支梁承受雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力

研究方法分成三部分第一部分將SOFO光纖感測器埋設於鋼筋混凝土簡支梁試

體內在試體製作過程中記錄蒸氣養生與水中養生過程鋼筋與混凝土的應變歷史並於

實驗室內進行雙點循環載重試驗紀錄鋼筋之應變過程第二部分利用結構與鋼筋混凝

土力學原理建立一套MATLAB數值分析模式(分成三種類型(1)忽略拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie (2)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie(3)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用真實的慣性矩Iexact)藉由給定之鋼筋與混凝土的組合率模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下簡支梁試體鋼筋與混凝土的應變與應力並比對簡支梁的載重-理論彎矩彎係與數值分析結果的載重-彎矩關係驗證力學理論數值分析模式的正確性第三部分使用FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型輸入MATLAB數值分析使用之鋼筋與混凝土的組合律模擬鋼筋混凝土簡支梁承受雙點循環加載擷取光纖感測器位置之模

擬結果將其模擬結果與實驗之光纖感測器量測結果和MATLAB數值分析結果進行比對探討力學數值分析的適用性

結論(一)本研究發展之數值分析模式沒有忽略拉力側混凝土之張力而且混凝

土試體開裂後採用真實的慣性矩Iexact進行力平衡分析不論簡支梁是否開裂載重-彎矩關係的數值分析解與理論解皆吻合證實本研究發展的力學理論數值分析模式之正

確性(二)數值分析結果之鋼筋應變與實驗之光纖感測器量測結果有差別後續使用FLAC 3D模擬輸入數值分析使用的組合率預期能得到與數值分析較相符之結果

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-14

光纖簡支梁試驗加載示意圖 雙點循環載重之光纖變形量量測結果

載重-彎矩(理論與數值分析)關係圖 載重與鋼筋應變及中立軸位置關係圖

鋼筋混凝土簡支梁斷面網格圖(FLAC 3D) 鋼筋混凝土簡支梁網格示意圖(FLAC 3D)

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

0100002000030000400005000060000700008000090000

100000110000120000130000140000

0 10002000300040005000600070008000900010000

彎矩

(kg-

cm)

載重 (kg)

理論彎矩

計算彎矩-

類型1

計算彎矩-

類型2

計算彎矩-

類型3

B-15

無人飛行戴具(UAV)航空攝影測量及雷射掃描儀(LiDAR)資料之整合與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞近

年來測量與空間資訊技術之發展日新月異於國土保安環境變遷監控防救災應變資

源探測保護等各方面的應用以及上述資訊的更新和資料的即時性成為重要需求因此

發展快速且低成本資料擷取平台乃成為各國遙感探測技術與測繪製圖發展的重要課題

遙測影像及航空測量除了軍事情報之外已普遍推廣到區域測量地質調查礦產探勘

農林設施土壤保育森林開發與土木工程之探查等工作上近年來因電腦視算能力的

提昇數位影像解晰度的提高相對應之攝影測量技術亦隨之澎渤發展 研究目標地震等天然災害的評估常須整合不同領域及技術如地形分析大地測

量遙測地理資訊系統及定年學等其中構造地形分析是斷層存在性及斷層活動性一個

最初步也最基礎的資訊與工具它能提供進行其他更精細的斷層調查分析前重要的參考

依據因此高精度地形資料的取得成為重要關鍵 研究方法1)針對地形資訊大量數據視覺運算等相關模組及程式的開發其中主要

集中於三維紅藍(或紅青)全彩立體影像及三維立體光柵影像之處理及製作2)數值地形資料應用於在地質上構造如斷層褶皺等構造的特徵分析構造活動性的探討等相

關技術的開發 結論無人飛行載具機動力強時效性快經費較廉及較寬鬆天氣條件即可操作的

優點等特性可取得災害地區即時清晰全面之中低空照片並作為後續分析災害原因

與災後整治之用以無人飛行載具進行航空攝影測量由地表特徵物的辨識再反求特徵

點的空間所在位置經由大量的特徵點的計算後即可建置大量三維座標（點雲）並同

時透過數位攝影機記錄取樣點顏色測量結果可以建構數位地表高程模型來精確記錄地貌

用於記錄地形變遷地圖製作或是產生地面模型此一精確的三維座標可做為土地建築

都市規劃自然地貌河床地形測量以及山坡監測等用途之應用另一方面台灣地區位

處高溫多雨的亞熱帶植生茂密地質露頭出露不易而新技術空載雷射掃描(Light Detection And Ranging LIDAR)的多重反射資訊經由濾除不同反射訊號後能獲得高解析度之數值地表模型(Digital Surface Model DSM)再經由資料處理進一步去除地表建物及植被等可得高解析度數值地形模型(Digital Elevation Model DEM)利用此一技術無論是人口密集的都會區或是叢林茂密的深山都可以找出許多被掩蓋或是現行數值地

形模型所無法分辨的細微地形變化這些微變化能提供更多科學證據並進相關分析與運

用

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-16

國道三號附近細部數值地形模型呈現其中可見高速公路上崩積區及呈點狀凸起零星

散佈之清運中大型機具

無人飛機拍攝陳有蘭溪附近區域影像之點雲建置成果

小林村附近地區山崩事件後之三維地形側視

B-17

山崩災害數值模擬相關程式開發與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞1999年台灣九二一集集地震（ML= 73 MW= 76）造成台灣地區二千四百餘人的死亡引發近萬個山崩民生經濟損失嚴重近年來因電腦運算能力的提昇結合野外觀察的結果

運用離散元素法等數值模型方法結合地震站之強地動訊號地表地下水文特徵以及

岩體及滑動面之材料性質等來模擬山崩行為從地震山崩之誘發啟動傳播至穩定

滑動及最後堆積停止階段等等hellip重建運動塊體的滑動過程 研究目標結合野外觀察及不同方法論所得概念運用自行開發之接觸動力離散元素

法及廣義地形下之淺水波模式來探討山崩區地形地貌岩體材料性質孔隙壓力滑

動面及原地面等摩擦性質等對山崩之誘發擴展及堆積過程之影響及山崩機制之探討 研究方法1)運用接觸動力離散元素法來模擬山崩的誘發與運動過程該方法基於顆

粒間的接觸面性質及顆粒群的相互碰撞時考量顆粒碰撞前後之動量變化回復係數及作

用力2)基於連體力學架構所發展而成的廣義地形下之淺水波模式所開發之程式(中研院郭志禹博士合作)亦運用於土石流流變率模擬藉由與現場堆積的量測值相比較來率定山崩地區之流變參數

結論岩體內之作用力的模擬是考慮相接觸顆粒之接觸點位置及接觸區域面積接

解點上之正向切向接觸力及抗彎矩並考慮原接解點或新接觸點接觸點之尖鋒及殘餘

強度等以上方法允許模擬破碎岩體內之凝聚力的 Mohr - Coulomb 行為最後再以GaussndashSeidel 非線性迭代之數值方法來簡化及加速程式之運算以計算每一時間序列上顆粒群體碰撞及接觸時的作用及行為相關程式已運用於國道三號九份二山小林村等地

滑土石流等山崩之象動歷程模擬金山地區之洪氾斷層錯動造成地盤下陷而引致海水

漫淹等相關的分析

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-18

山崩崩移發生前及發生瞬間顆粒間之接觸應力變化

小林村土石流情境模擬及崩積物堆積狀況

C-1

大陸政府採購市場與制度之研究 由於 WTO 的 GPA (政府採購協定) 簽署國家越來越多美加歐盟日韓等大部

分有經濟實力的國家多已簽署我國亦在 2009 年 7 月 15 日簽署生效而中國大陸亦於2007年提出加入 GPA申請目前相關談判已近尾聲近期內可望簽署根據 GPA的規定各國的政府採購市場必須互相開放且遵守公開公平等原則預計大陸簽署 GPA 後未來每年政府採購市場的金額將高達三十餘兆台幣由於市場規模極為龐大各國莫不競相投

入相關研究及輔導該國產業的競爭力企圖爭奪這塊大餅我國相對進入大陸市場較無語

言及文化等障礙相較於其他國家的競爭事實上我國產業已具備天時地利人和的有

利條件如何利用這些有利條件轉化成市場的競爭優勢實為迫不及待的課題而其中最

關鍵的因素就是是否能徹底熟悉大陸公共市場的遊戲規則精確的掌握各項規則的操作與

竅門且時效越早越好俾輔助我國的產業及早佈署掌握市場的先機這是本研究所致

力的主要目的 研究目標本研究目標可分為短中長期短期為比較兩岸政府採購制度與市場

分析研究臺灣產業進入大陸公共市場之策略及定期舉辦兩岸政府採購產官學研討會及

論壇中期為協助政府研擬相關政策成立兩岸公共市場產業輔導中心及協助我國產業

進入大陸公共市場長期為設立營造公會臺北科大政府採購市場研發與培訓中心使臺灣產業從兩岸走向國際

研究方法本研究在第一階段將針對大陸的政府採購制度進行全面的探討且將兩岸

採購法的差異做詳盡的比對同時也針對大陸的公共市場及產業文化進行深入的調查與

分析並彙整資深台商(協會)及兩岸專家的經驗以務實為導向俾使研究成果能精確有效的掌握大陸的公共市場第二階段將運用前階段的研究成果以營建產業為先建立

兩岸長期的交流平台積極訓練及輔導我國的產業能快速進入大陸公共市場的能力如

此階段的成果與時機成熟將在本校設立兩岸公共市場產業育成中心以提供長期的專

業輔導未來甚至可進一步考慮將服務範圍拓展至其他 GPA國家 結論由於此計畫為一個長期性研究因此下列結論僅為初期研究成果發生重大災

害需獲得緊急搶救資源時除正常既有採購契約可利用外亦可於正常之採購契約中針

對災害搶救項目可直接以開口契約方式預為因應另搶救能量需求異常龐大之重大災害緊

急搶救則可以特殊緊急採購方式因應兩岸採購法規均提供法源依據提供執行單位緊

急採購災害所需搶救資源比較兩岸之緊急採購制度並參照相關實務案例可發現各有

優缺點如何能截長補短應是兩岸所努力方向最後大概整理出兩項重點(1)兩岸採購相對於歐美國家仍處於起步階段還存在很多問題亟待完善如政府採購法不健全政府服

務類採購範圍和規模仍然較小等發達國家政府採購規模占 GDP的比例通常為 10兩岸占比水平與此相比仍有較大差別(2) 緊急採購之因應措施兩岸均有彈性因應作為針對 921 大地震莫拉克颱風（依據台灣地區ldquo採購法rdquo第 105 條）及四川汶川大地震甘肅省土石流災害（依據大陸政府ldquo採購法rdquo第 31 條）等相關單位均可快速進行救災工作因此相關緊急採購作為均能發揮功能提升整體救災復原效率 Principal Investigator王隆昌 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-2

中國各年度 GDP（單位億美元）

資料來源中華人民共和國國家統計局 httpwwwstatsgovcn2012年

各縣市綜合營造業分佈狀況 研究目標 資料來源本研究室繪製 資料來源本研究室繪製

家數

縣

市

C-3

預防式品管理論應用於公共工程之研究

近年來國家重大建設計畫密集推出如民營固網開放台電六輸變電計畫污水下水

道建設計畫及自來水更新等多項計畫以及埋設電力電信瓦斯自來水網路等等維生

管線使用道路埋設管線情形非常普遍然而國內隨著生活水平及教育程度的提昇以致

民眾意識抬頭對道路服務需求也跟著增加因此使得國內道路管理機關開始重視道路服

務品質的問題但卻常發生管線工程埋設後因道路回填不實或管線埋設未與路面齊平

造成路面不平的情況其施工品質優劣將是維持路面平整最重要的關鍵 本研究將預防式品質管理概念導入目前道路管線挖填工程品質管理中重新建置一套

施工品質管理機制依現況問題分析並研提對策提出於重要施工項目建立停檢點查驗

並依其重要程度設立不同等級專業人員負責查驗及相關檢查表落實專業人員的職責等施

工品質管理機制期能改善目前施工品質良莠不齊的情況 研究目標 本研究首先針對臺北市現行管線挖掘作業之抽查機制進行探討依據現

況問題分析結果檢討現行抽查機制的問題癥結導入防弊理論及預防品管的觀點建構

改良式抽查機制首先建立管線停檢點抽查作業消除非必要的挖掘降低抽查成本減少

開挖次數及減少用路人抱怨推動落實專業人員管制藉由二階段抽查作業篩選無停檢點

資料者納入品質抽查將廠商依品管能力分類無品質能力及限制挖掘者繳交代金(需含管理費等)由道路管理機關於各年度施工時納入施工研擬闢建管線挖掘品質管理系統其研擬一套以預防為主治療為輔具體可行的管理機制藉以提升抽查效益並有效改

善管線施工品質 研究方法針對本研究相關之文獻及臺北市管線挖掘品質管理現況進行回顧探討臺

北市道路挖掘埋設管線品質抽查管理之盲點導入防弊理論及預防式品管的觀點著重以

預防式管理為主治療為輔應變為備之原理藉由專家調查以及實例分析探討改良式抽

查機制之適用性並以回饋分析之方式修正本研究最後提出結論與建議 結論(1)強化製程品管停止靠檢驗達成品質一開始就製造出滿足需求品質的方式

來取代檢驗特別是落實停檢點抽查機制與績效管理(2)道路管理機關除輔導其做好品質外應針對其品質績效長期建立管理檔案長期掌握管線單位的完整資料績優者除於管

線會議公開表揚外應降低抽查比率甚至列入道路管理機關代辦施工之廠商優先名單績

劣者除於管線會議提出並公告於臺北市道路挖掘管理系統並增加抽差比率輔導施工品

質若仍無法改善經評定為無自主品管能力則由管理機關代收款施作且代收款應大幅提

升並收取管理費長期追蹤廠商績效管理績優廠商將持續其好品質績效差之廠商為避

免抽查之成本提高將自主性的導正其施工品質長期形成良性循環及自主品管之永續目

的創造永續管理的效益(3)重點式品管須由品管組織人員簽認除依權責分別由施工廠商之技師工地主任及品管人員負責簽認外監造單位亦應於現場會簽並通知道路管理

機關派員查核(4)闢建管線挖掘品質管理系統以二階段抽查機制可減少 80非必要抽挖件數降低抽查成本利用非破壞性檢測過濾有品質疑慮之案件代替道路品質抽查

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-4

未經篩選逕以破壞性檢測檢驗道路品質之機制改以善用成熟科技如透地雷達先與檢測隱

蔽部分可排除非必要之挖掘案件瀝青混凝土部分則以鑽心取樣檢驗如有品質疑慮再

以破壞性檢測驗證民眾較在意路面復舊品質更勝於隱蔽部分另增加非破壞性檢測項目

如以三米直規加驗人手孔周邊及瀝青混凝土新舊介面高低差(5)因已以二階段非破壞性檢驗過濾 80非必要抽挖件數如此可分階段增加抽查件數由原 15增加至 10長期以 100抽中不合格為目標大幅增加抽查效益

Principal Investigator王隆昌 教授研究室

戴明品管理論

項目 年度 抽查件數 不合格件數 不合格率

97 138 71 5145 98 629 187 2973 99 525 120 2286 合計 1292 378 2926

97~99年度臺北市管線查察不合格統計表

C-5

整合 RFID與 BIM於營建工地鋼構吊裝工程管控實務應用之研究

鋼構工程為鋼骨大樓最主要的工項之一其作業管理的良窳直接影響工程品質與成

本複雜之鋼結構工程可能包含上萬支構件每一構件經由製造運送檢查儲存

吊裝及驗收等流程都必須不斷進行確認並核對資料然而現行工地作業人員多以紙本

2D圖面及物料清單為溝通管理的工具因此常有構件不易確認效率緩慢誤判等問題尤其塔吊人員位於高樓作業時需同時進行安裝位置確認與吊塔操作不僅導致作業緩

慢且易增加作業風險 研究目標規劃整合BIM結合RFID技術導入營建工地鋼構吊裝工程管控之應用模式

建置 BIM-based RFID 鋼構工程物料資訊管理系統使其能提升鋼構作業管理效率減少塔吊作業之風險並進一步探討系統導入之效益與限制 研究方法鋼結構工程的作業流程包含工廠製造材料運送工地存放吊裝施工及

完工驗收等階段本研究所開發之系統導入應用包含「進場檢驗」「吊掛作業」「進度監

控」及「完工查驗」等作業管理其概念主要利用 BIM圖形化介面易於辨識之特性使人員能透過模型輕易掌握鋼構於建築空間位置並透過 RFID快速掃瞄辨識能力能迅速取得構件資訊減少人員辨識錯誤及負荷有助於高空塔吊作業之正確與安全並透過

BIM 模型顏色呈現方式能迅速掌握鋼構作業之進度本研究開發採用NET Framework技術以Microsoft SQL Server為資料庫系統並透過 ADONET作為資料溝通之技術模型本體採用 Revit 匯出之 DWF 檔案為主要檔案格式提供系統操作所需之樓層模型及構件視覺化資訊系統介面則以 VBNET開發視窗介面作業進行時能同時呈現系統資料庫資訊及模型呈現

結論(一)本研究整合 RFID 與 BIM 模型作為塔吊作業溝通之媒介高空與地面人員能以行動裝置同步取得構件及模型資訊可改善傳統 2D圖面與無線電溝通及描述不易之狀況(二)由於鋼構體積龐大且工地空間有限錯誤的堆置方式可能增加成本與導致風險工程師可藉由 BIM 樓層與位置資訊調控構件最佳的儲放位置與順序可提升吊裝

效率並降低風險(三)系統所採用之 BIM Model 由 Revit 模型先行匯出為 DWF格式檔案後再利用 API進行操作以避免原始模型遭任意修改且由於檔案格式較小可提升系統資料傳輸速度並改善作業效率(四)透過 BIM API 介面程式可控制模型旋轉並以適當角度呈現能協助塔吊人員迅速確認構件及安裝位置改善作業便利性及減少人員疲勞並且

提升作業安全本研究導入行動化通訊裝置及 BIM-RFID資訊化作業系統取代傳統紙本作業模式人員對資訊系統操作之熟悉度與良好的教育訓練為導入系統成敗之重要關鍵 Principal Investigator林祐正老師 研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

林祐正

副教授

C-6

使用者操作介面

RFID-BIM系統導入工地鋼構管控之應用

系統架構圖

鋼構進場檢驗及放置管理

地面工程師與塔吊人員同步顯示鋼構資訊

透過 BIM模型顏色管理作業進度

作業人員進行鋼構驗收

D-1

因應重大複合型災害物力動員調度機制 之研究

2011 年日本311 東北發生超乎預期之大規模地震所引發之複合型災害其救災物力

之動員調度也備受考驗借國外災害處理之經驗檢討台灣的法令組織整備作業程

序及案例期能提升我國面臨重大複合型災害時物力動員之時效性及完整性 研究目標彙整分析世界主要國家包括日本(日本東北地震)美國(卡翠納颶風)

中國大陸(四川地震)等遭逢重大災難時物力動員機制運作情形與關鍵議題檢討我國近年來莫拉克風災納莉風災921 地震等重大災害物力動員案例及現況設定一項重大複合式災害就我國現行物力動員機制進行情境分析研提我國因應重大災難物力動員機制

之具體建議 研究方法本研究案預擬之情境以國內發生機率雖不高但仍有可能發生且高於現

今地方政府在其地區災害防救計畫中所研擬的地震規模為本研究案之情境事件因此

設定為臺灣北部山腳斷層北延入海段發生芮氏規模七之地震錯動並引發最高浪高達三

公尺之海嘯此浪高比國科會所做研究報告之12公尺高但考慮311 東日本大地震之超乎預期的情況及複合型災害之組構以三公尺浪高之海嘯為模擬情境另伴隨核一廠因激

烈振動導致廠區設備受損造成第四級（Level 4）的輻射事故綜之本研究案預擬之複合型災害乃由地震海嘯核電廠輻射事故所構成並推估建物損壞人員傷亡收容

需求火災事件維生管線交通路網等之量化損害及修復進度以及海嘯淹水及輻射災

害避難收容下所需的物力調度其中以TELES 及本研究研擬方法為主要考量亦透過訪談方式針對公私部門物力動員調度權責相關之人員進行訪談以了解災防組織之實際

作為伴以調查焦點座談統計分析並總整研究發現研提我國因應重大災難物力

動員機制之具體建議 結論物力需求可分為物資及設施設備兩大類別物資方面包括飲用水糧食及民生

必需品緊急醫療救護所需之器材及藥品人命搜救之器材裝備等等本研究擬出隨時

間地點之量化數據提出物力動員調度之十三項重要課題與對策並具體提出短中長期

政策及機制改善之建議 Principal Investigator施邦築

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

施邦築

副教授

D-2

物力需求與災害發生時間關係圖

物力整及備動員運作流程圖

物力調度運作流流程圖

D-3

地工合成材料應用於呈層複合土壤 水質淨化系統之研究

臺灣發展生態工法迄今已十餘年初階段大都應用於河川及山坡地治理現今逐漸擴

展至社區或城市的應用並且與綠建築及節能減碳等議題相互結合目前國內的生活污

水大多經由污水下水道系統收集至污水處理廠處理然而因其造價高且工期長短期內

並無法達到全面普及鑑於此近年來國內開始採用現地自然淨化處理系統(NTS)解決此問題然此類系統卻常受限於較低的水力負荷率而導致阻塞本研究引入在日本發展十餘

年之呈層複合土壤系統(MSL)其實務案例詳圖 1 及圖 2由於水力負荷率較大且因系統可設置於地底下降低人為的干擾及維護管理的頻率有效的改善 NTS 缺點 MSL系統主要由土壤混合層(含土壤有機材料及包覆材)及透水層(PL)組合而成日本 SML係以麻布為包覆材但易受分解腐化而影響系統壽命本研究改採高耐久且品質穩定之地工

合成材料以提昇系統使用壽命 研究目標本研究嘗試採用地工合成材料替換 MSL 系統中包覆材藉由人造聚酯纖

維控制材料本身厚度開孔徑進行實驗過去地工合成材料較常使用在土木大地工程

多應用於河川護岸的保護以及山坡地的護坡工程材料本身具備排水沖蝕控制隔離

加勁及過濾hellip等功能鮮少使用於水質淨化之應用本研究透過地工合成材料替換日本之黃麻布包覆材除了可以達到較佳的水質淨化成效之外更有效延長MSL系統使用壽命另外本研究亦嚐試採用台灣現地常見的材料來取代日本的材料以達到落實技術本土化

之目的 研究方法首先進行「地工織物培殖微生物可行性初期實驗」(詳圖 3)目的為了解

地工合成材料能否能有效提供硝化菌生長附著而後採用自行研發之「MSL 室內實驗滲透過濾實驗儀」(詳圖 4)進行實驗共分為二個階段第一階段由黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)及厚不織布(I-C)進行實驗以了解不同纖維布之淨化效率第二階段則將三種纖維布以不同的水力負荷率進行試驗以了解污水停留時間與水質淨化效率間的關係

結論(1)本研究所使用之添加材均為台灣本土材料由試驗結果可知效果頗佳顯示

可達技術本土化之目標(2)在相同厚度下本研究採用地工合成材的確可以達到與黃麻布相同之水質淨化成效且較厚之地工合成材亦表現出較佳的成效(圖 5)(3)實驗發現地工合成材內部孔隙愈多愈能提供較多空間利於生物膜孳長提高淨化效果(4)水力負荷率只要能低於 5000Lm2day便可以有效達到水質淨化的成效(圖 6)(5)與人工濕地水質淨化系統相比MSL可以更小的面積和更省的成本較快速的達到水質淨化的成效由其對於磷的去除更為顯著

Principal Investigator何嘉浚 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

何嘉浚

助理教授

D-4

圖 1家庭生活污水處理案例 圖 2河川工程淨水案例

圖 3地工織物培殖生物菌實驗結果 圖 4 MSL室內實驗滲透過濾實驗儀

圖 5黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)與厚不織布(I-C)之實驗結果

圖 6 三種纖維布在水力承載負荷率 3000Lm2day之實驗結果

TP NH3-N

TP NH3-N

E-1

機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 地下水是極為重要的水資源之一相較於地表水而言地下水具有成本低廉水溫與

水量穩定水質良好及取用方便等多項優點目前台灣西南部地區仍大量抽取地下水供應

灌溉養殖民生及工業用水若地下水遭受污染勢必嚴重影響該地區之水資源供需平

衡甚至對人體健康造成危害故地下水資源保育業已成為極重要之議題 研究目標地下水污染潛勢評估模式 DRASTIC 為美國環保署(US Environmental

Protection Agency)於 1985 年主導並與美國地下水協會共同合作所發展而成利用該模式評估區域之污染潛勢計算出之高污染潛勢區則代表該地區客觀上較易受到污染

DRASTIC 含水層脆弱度模式自發展以來經常被使用於評估地下水污染潛勢但此模式在應用上常因相關參數資料稀少易產生高度不確定性進而影響模式之評估結果因此本

研究應用指標為基礎之地理統計發展以機率為基礎之 DRASTIC 含水層脆弱度評估模式除估算地下水污染潛勢值外並評估其污染潛勢預測表現 研究方法DRASTIC 含水層脆弱度模式考慮七項水文地質參數以評估該地區污染

潛勢之程度分別為地下水位深度(D)淨補注量(R)含水層介質(A)土壤介質(S)地形(T)未飽和層影響(I)含水層水力傳導特性(C)七項參數本研究將此法實際應用於濁水溪沖積扇DRASTIC模式中之各參數分別使用三種選取方法(最大機率選取期望值選取傳統選取法)進行污染潛勢評估

結論研究結果顯示高污染潛勢區皆位於沖積扇之扇頂區土地利用型態以農業耕

種為主而中度污染潛勢則大多分佈於扇央地區無污染及低度風險污染大多分佈於沖積

扇西部沿海地區以及南部地區此外將前述三種方法之評估結果與近年來該地區地下水

硝酸鹽氮實際污染情形進行相關性分析Pearson 相關係數分別為 0310131 及 0071Spearman 相關係數則分別為 0460552 及 021再比較三種方法之污染潛勢預測能力預測高硝酸鹽氮濃度污染(超過 05mgL為門檻)其預測能力分別為 7575及 38由上述結果顯示本研究發展以機率為基礎含水層脆弱度評估模式較傳統評估結果更為優

異本研究成果可提供政府劃定地下水污染潛勢範圍以及制訂污染防治與土地使用管理策

略之參考建議未來可增加更多因子估算淨補注量時若能考慮更多可能影響參數如土

地利用型態雨量植被及土壤入滲係數等將使淨補注量估算更符合實際情況以提高

模式之準確性 Principal Investigator陳世楷助理教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

水資源工程與水利防災組

陳世楷

助理教授

E-2

參數因子 水文地質參數

地下水位深度 D(Depth to Water Table) 淨補注量 R(Net Recharge) 含水層介質 A(Aquifer Media) 土壤介質 S(Soil Media) 地形 T(Topography(slope))

未飽和層影響 I(Impact of the Vadose Zone) 水力傳導係數 C(Hydraulic Conductivity of the Aquifer)

DRASTIC參數 DRC之分數等級

D R C

百分比 門檻 分數等級(rating)

0-20 1 10 2

20-40 2 8 4

40-60 3 6 6

60-80 4 4 8

80-100 4+ 2 10

DRASTIC參數 SIA之分數等級

範 圍(range) 分數等級(rating)

礫石層 10

極粗粗中砂層 7

細及細砂層 4

粉砂泥及黏土層 1

(a)

(b)

(c)

DRASTIC 高污染潛勢與硝酸鹽氮超過05mgL 之比較(a) 各參數最大發生機率選取(b) 各參數期望值選取法(c)傳統選取法

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

A-10

雙軸向多層剪力試驗盒(NCREE) 大型霣砂器於剪力盒(NCREE)

考量土壤-結構互制之分析流程

質量塊相對位移比較 超額孔隙水壓力比較

樁身彎矩之準確百分比

A-11

壓電陶瓷智能感測器於混凝土結構 健康診斷之應用

利用壓電材料(piezoelectric material)為元件製成之智能感測器(sensor)具有許多實用上

之價值此智能感測器可用於監測混凝土早期強度發展結構內部應力量測結構受震或

受衝擊後之裂縫及損傷診斷等功能為一多功能之感測器壓電材料已廣泛被利用於光學

生醫光碟微機電D-RAM 等系統上諸多壓電材料製成之商用成品已經廣泛被運用於工程與日常生活中但壓電陶瓷材料於土木工程之應用則仍相當少於大型實際混凝土

結構上之應用則更待開發

研究目標壓電陶瓷材料主要特性為具有正反應及逆反應之機械能與電能轉移現象

利用壓電材料為元件製成之智能感測器具有許多實用上之價值此智能感測器可運用於監

測混凝土早期強度發展監測結構內部應力量測結構受衝擊檢測及結構震後損壞健康診

斷等功能本研究為利用壓電材料為元件製成之智能感測器預埋或後埋於鋼筋混凝土結構

中利用壓電材料可為致動器(actuator)及接受器(receiver)之特性發展壓電智能感測器於混凝土結構之許多監測與檢測實用技術

研究方法(1) 混凝土早期強度監測技術應用上為利用應力波傳遞基本理論於混凝

土圓柱試體中預埋兩個壓電智能感測器一為致動器及一為接受器藉由兩者間的應力波

傳遞探討壓電訊號與混凝土強度發展之關係(2)混凝土結構健康檢測應用為以多個壓電智能感測器埋於 RC 試體中利用試驗使結構逐漸產生損壞直到完全破壞於每一試驗利用埋設之感測器進行結構裂縫及損壞狀態檢測方式為利用一個感測器為致動器來產生

應力波其他感測器則當作接受器來接受應力波藉由所接受之應力波轉換的電壓變化來

判斷損壞狀態原理為當結構發生裂縫或破壞時其傳遞之能量將逐漸降低且能量降低

程度與損壞嚴重性具關聯性利用小波轉換於較窄頻寬與短歷時分析之優點進行接受器所

接受之應力訊號分析藉由訊號分析結果建立一損傷指標矩陣判斷結構之健康狀態

結論壓電陶瓷感測器運用於試驗室試驗與宜蘭牛鬥橋真實混凝土橋墩結構之損壞診

斷皆具有相當良好效果由數值分析結果來看不管是低頻或是高頻效果皆相當良好當

結構試體達到嚴重破壞時可從高低頻看出損壞指標有非常明顯的上升故壓電感測器

具有簡單便宜及具良好之結構損壞的診斷效果另由混凝土早期強度監測技術發展可

利用混凝土強度發展與壓電訊號關係公式取代部份傳統抗壓試驗

Principal Investigator廖文義 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

廖文義

教授

A-12

A-13

大屯國小忠棟校舍之耐震能力評估 有鑑於中小學校舍在 1999年集集(921)地震中受損嚴重教育部近年來積極推動台灣

地區中小學校舍之耐震補強為確保學童及教職員在地震中之生命安全台北市大屯國小

亦針對其忠棟校舍進行結構耐震能力評估有鑑於國內現有之建築物耐震能力評估法僅適

用於鋼筋混凝土構造而忠棟校舍為石造建築其韌性及抗拉強度較一般鋼筋混凝土建築

物為低因此無法以傳統模式評估該建築物之耐震能力 研究目標由於現有的耐震能力評估法中多未針對石造建築物提出確切之耐震評估方

式本研究中除參考美國聯邦緊急事務管理局所建議之建築物耐震能力分析法之外亦根

據現行建築物耐震設計規範之規定對忠棟校舍進行有限元素分析藉以評估該建築物在地

震中之安全性並作為補強規劃之參考

研究方法由於本建築物不具備完整的構架系統屋頂亦無剛性橫隔板因此無法

以傳統之構架模型分析本研究中除依建築物之實際配置狀況以有限元素模型進行模擬

之外並根據現行規範所提供之工址及震區參數以動力反應譜分析法評估建築物在設

計及最大考量地震中可能受到的地震力及構材之應力分布以評估忠棟校舍在地震力作

用下可能出現之破壞模式及對應之耐震能力 結論分析結果顯示忠棟校舍除在建築物短向地震力作用下石牆可能出現局部的面外

剪力破壞之外其抗剪能力大致良好惟牆體之面外抗彎能力嚴重不足加上缺乏韌性

在大地震中恐有崩塌之虞因此本棟校舍應儘速進行耐震補強以確保師生之生命安全 Principal Investigator黃昭勳 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

黃昭勳

副教授

A-14

大屯國小忠棟校舍

忠棟校舍在短向地震力作用下之（豎縫）面外剪應力分布

忠棟校舍在短向地震力作用下之豎縫面外撓曲應力分布

τmax = 034 MPa

σmax = 251 MPa

A-15

救災輕便橋新橋型之研究 台灣位居颱風與地震頻繁發生的地區橋梁常在地震或颱洪中損毀導致交通中斷

阻礙搶救與復原工作之進行如果能在短時間內進行輕便橋梁架設並可重複使用供

人車通行疏散災民及運送糧食物資必能降低天災對於社會經濟造成的傷害因此

開發強度高重量輕組裝快速之輕便橋梁技術對於我國的救災技術是非常重要的本

研究著重於發展新的橋型設計即使在偏遠災區由於道路狹小導致大型工程施工機具無

法進入時依然能在短時間內利用人力或半人力方式進行輕便橋梁架設並可收納且重

複使用 研究目標擬開發新的救災輕便橋型設計使其在不落墩的情況下能快速渡河完成架

設並將設計的救災輕便橋進行實際組裝確認新開發的救災輕便橋能在不落墩與有限

時間等限制下以人力方式完成 研究方法為達成此目標首先藉由回顧過去可動式橋梁的設計概念提出一個結合

傳統橋梁結構元件與機械機構的設計方案選擇簡易連桿組(linkages)所組成的機構作為新型橋梁的一部分來快速地擴展或收納橋塔與橋體再者利用橋塔橋體與繩索的結合以

剛體旋轉的方式來完成橋體架設接下來根據所完成的救災輕便橋設計成果建造一相同

尺寸之實體輕便橋實際測試是否能在有限時間內以人力方式完成橋梁的組裝與架設並

進行靜態與動態載重試驗檢核是否滿足設計標準並檢討分析模型的合理性 結論(1)簡易連桿組所組成的縮圖器機構可以快速地擴展與收納橋體與橋塔這樣

的設計可以減少現場組裝吊裝與架設橋體的時間及災區工址腹地空間之限制(2)所開發的救災輕便橋在自重與移動活載重作用下垂直向最大變位小於 AASHTO 人行陸橋設計準則之變位限制另外橋梁垂直向與橫向基本振動頻率皆大於 AASHTO 人行陸橋設計準則之要求避免共振與橫向不穩定的行為發生(3)研究成果可以提供國內設計顧問公司新的救災輕便橋設計思維與方法

Principal Investigator尹世洵 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

尹世洵

副教授

A-16

利用橋塔橋體與繩索的結合以單跨剛體旋轉的方式來完成輕便橋架設

輕便橋之分析模型

B-1

雙圓潛盾施工引致地表沉陷評估模擬

桃園國際機場聯外捷運系統設計考量潛盾隧道從三重端穿越淡水河床進入臺北市區因考慮地形及路權之限制路線線性等等因素及比較單圓雙孔傳統潛盾設計於淡水河下

必須施作三處安全逃生之連絡通道其連絡通道工程之施工風險高及造價昂貴採用雙圓

型潛盾隧道免作地中聯絡通道且對於隧道斷面積及周邊建物影響範圍較小及施工工期較

短等優點故臺灣首次引進雙圓型潛盾隧道 研究方法先進雙圓型潛盾工程及傳統單圓潛盾施工所引致地層變形影響其兩種潛盾地層變形影響因素甚多且極為相似為本研究重要之課題 利用 Plaxis 3D Tunnel套裝軟體探討軟體分析土壤釋放應力方法與經驗公式推估地表沉陷及潛盾隧道地表沉陷監測數值之間關係模擬實際案例為雙圓型潛盾開挖引致地

表沉陷變形情況期能藉由分析結果驗證 Plaxis 3D Tunnel應用於雙圓型潛盾隧道施工所引致地表沉陷分析之適用性並將其經驗傳承與分享 結論(1) DOT雙圓潛盾隧道施工引致之地表沉陷評估使用經驗方法以常態分佈曲線方程式來模擬沉陷槽其中因施工造成之〝土壤漏失率〞為主要變數之一相同地Plaxis 3D Tunnel分析 DOT潛盾隧道施工引致之地表沉陷分析應屬適用於模擬分析過程中設定〝土壤釋放應力〞為影響沉陷分析結果重要關鍵因素(2)本研究採用 Plaxis 3D Tunnel數值分析軟體評估 DOT 潛盾隧道施工引致之地表沉陷量研究隧道開挖橫斷面之地表沉陷槽以兩種經驗公式疊加法及等面積法分析顯示DOT 隧道沉陷槽之地表沉陷量寬度影響範圍較寬疊加法及等面積法所得之沉陷槽非常相近評估沉陷槽與沉陷觀測槽之趨勢

大致相同則評估之最大沉陷量與沉陷觀測點最大沉陷量有少許差異(3) 使用 Schmidt及WEI Gang經驗公式來模擬地表沉陷之縱向變形曲線分析與數值分析之成果及現場資料做比對結果顯示Schmidt 經驗公式所求得變位量占最大變位量之比值較為偏高表示 Schmidt經驗公式分析較為保守則WEI Gang經驗公式所求得變位量占最大變位量之比值較為偏低表示與現場監測資料及數值分析結果有顯著差異以兩種經驗公式來評估

其地表沉陷之縱向變形曲線其隧道中心之縱向地表沉陷量於隧道開挖面約 2倍直徑距離後沉陷量趨於收斂驗證其隧道開挖產生地表縱向變形理論 (4)有關地表沉陷之縱向變形曲線分析之 Schmidt及WEI Gang經驗公式期許後續學者能將 Schmidt及WEI Gang經驗公式深入研究與工程案例比較印證更準確預期其縱向變位量占最大變位量之比值

及地表沉陷之縱向變形曲線提高分析結果正確性並對數值分析成果將更具其信心 Principal Investigator陳水龍 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

陳水龍

教授

B-2

土層輸入參數與斷面繪製

隧道橫斷面沉陷槽 綜合比較

分析視窗與操作步驟

B-3

軟弱黏土層潛變引致之連續壁變形

摘要本研究係基於台北市軟弱黏土層深開挖完成且高品質觀測之施工案例考慮開挖工程常因時間延遲而引起較大之潛變量故採用依時性之土壤模型來模擬而分析結果與現

場連續壁變形背土側沉陷及支撐軸力之觀測值頗為吻合故選用作為進一步後續研究之

基準模型本研究總共以有限元素法進行了 48組不同模型來分析並將前述 48組之分析結果統計歸納後建議了考慮依時性之擋土壁最大變形與擋土系統勁度正規化公式擋土

壁最大潛變增量與擋土系統勁度之正規化公式以及擋土壁最大潛變速率與擋土系統勁度

之正規化公式本研究建議之簡化計算方法經與學者蒐集世界各地之 1百多筆觀測資料比對顯示於良好施工品質之深開挖工程可以得到不錯的預測結果根據上述建議之公式

可以簡單利用開挖深度及支撐系統勁度等基本條件評估軟弱黏土層開挖時可能引致之最

大壁體變形量及潛變量本文研究結果可以提供作為對日後類似工程規劃分析及設計時

之參考 結論 1 研究案例採用依時性分析擋土壁之最大側向變形分析值分別達觀測值之 103(西側連續壁)及 118(東側連續壁)分析結果與現場觀測之連續壁變形曲線亦極為吻合同時分析值最大地表沉陷量分別約為監測值之 96(西側地表)及 89(東側地表)兩者沉陷槽形狀相似支撐軸力與觀測值比較約在誤差plusmn30範圍之內顯示於軟弱黏土層進行深開挖適當考慮土壤之依時性效應可以得到接近觀測值之結果

2 連續壁總潛變率與擋土支撐勁度呈近似雙線性關係當 Sle1350時總潛變率與擋土支撐勁度 S 成自然對數線性反比關係當 Sgt1350 時總潛變率接近於定值 28當中連續壁之總潛變率最大約達 47最小值亦有 28故建議於軟弱黏土層進行深開挖工程宜適當考慮由土壤潛變引致之擋土壁潛變以避免低估了開挖變形量

3 後續參數之研究一系列依時性分析之連續壁最大側向變位量接近極大多數觀測值之最大值故將所有 FEM計算結果回歸後之簡化正規化公式應可以視為擋土壁採用連續壁時之近似最大包絡線該公式具備簡化計算之優點不須要經過複雜之 FEM模擬分析即可以評估擋土壁的可能最大變位量

4 最大潛變速率隨著開挖深度增加而變大同時最大潛變速率發生於最大開挖深度潛變速率與連續壁厚度成非線性反比正規化之最大潛變速率範圍約於 001 mmday~073mmday此結果與台北盆地案例之潛變速率觀測資料頗為接近

5 土壤潛變引致連續壁之總潛變率上限值最大約達 47潛變速率上限值最大約達073mmday 及潛變量之正規化(最大開挖深度與擋土支撐系統勁度之比)上限值約達2本研究建議之簡化之正規化公式透過利用開挖深度及支撐系統勁度等基本參數可以評估軟弱黏土層開挖時可能引致之最大壁體變形量及潛變量本研究結果可以提

供作為日後類似工程之參考

Principal Investigator陳水龍 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

陳水龍

教授

B-4

FEM計算結果與Clough and OrsquoRourke (1990)及觀測資料之比較

潛變率總潛變率與FEM計算之比較

0010203040

50607080

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δhmH

eData calculated from FEM Time-dependent resultsClough and OrsquoRourke (1990) line Observed data from Long (2001)-Diaphragm WallObserved data from Long (2001)-Sheet PileObserved data from Kung et al (2007)Observed data from Taipei case histories

Thick of diaphragm wall from 05m to 20mFactor of SafeAgainst BasalHeave

14

20

11 10 09

(a)

00

10

20

30

40

50

60

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δhmH

e

Data calculated from FEM Time-dependent resultsClough and OrsquoRourke (1990) line Observed data from Long (2001)-Diaphragm WallObserved data from Kung et al (2007)Observed data from Taipei case histories

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

Factor of SafeAgainst BasalHeave

14

20

11 10 09

30

(b)

δ Chmδ hm = -00025t + 025

δChmδhm = -00004t + 005

0

10

20

30

40

0 20 40 60 80

Elapesd Time (Days)

δC

hmδ

hm

HHe=019HHe=044HHe=065HHe=078HHe=100

(a)

Σδ Chmδ hm = -01Ln(S ) + 10

Σδ Chmδ hm = 028

0

10

20

30

40

50

60

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

ΣδC

hmδ

hm

Data calculated from FEM resultsObserved data from Ou et al (1998)Data from Lin et al (2002)

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

(b)

000

005

010

015

020

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δC

hmt

(cm

day

)

Proposed method for estimated by Eq 8Observed data from Ou et al (1998)HHe=019HHe=044HHe=065HHe=078HHe=100

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

00

02

04

06

08

10

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δC

hmH

e

Proposed method for estimated by Eq 9 Data calculated from FEM resultsObserved data from Ou et al (1998)Observed data from Finno et al (2002)Unpublished data

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

建議最大潛變速率計算方法與

FEM計算之正規化比較

建議正規化ΔδChmHe與S之計算

方法與觀測資料比較

B-5

既有連續壁改建之深開挖施工模式

在都市中建物多緊鄰地界線周圍幾乎緊貼鄰房及道路有地下連續壁的建物改建時

為避免拆除深基礎過程造成地盤下陷進而損壞鄰近道路及建物因此施工前必須謹慎

規劃在不損鄰的狀態下舊有地下連續壁深基礎的拆除其困難度比素地新建工程高出

許多所以舊有基礎的深開挖施工是一重要課題 研究目標

(1)建立舊有基礎深開挖的施工模式 (2)建立各種施工模式的施工規劃工項順序及施工流程的步驟

研究方法本文彙整歸納出四種深基礎開挖重建模式分別為 (1)新連續壁於舊連續壁外側 (2)新連續壁於舊連續壁內側 (3)新連續壁與舊連續壁交叉 (4)沿用舊連續壁並繼續向下設置新連續壁

本文針對上述四種模式的各種施工方法就土層地下水位新舊建物的

套圖地盤改良臨時擋土設施抽排水鄰房保護措施及監測點的位置加以

討論並進一步與實際的安全觀測資料相互比較施工流程以連續圖解方式表

達以供規劃設計與施工單位的選用參考或改進 結論

(1)新連續壁於舊連續壁外側只需施作一般淺導溝至原土層待新連續壁完成後再以明挖方式拆除舊連續壁若地質較軟弱可於導牆下方進行地盤改良以防止

新連續壁施作時坍孔 (2)新連續壁於舊連續壁內側可因業主設計分為利用舊連續壁作為外導牆將新設外導牆與舊連續壁以混凝土灌漿為一體及利用舊結構物樑柱設置永久撐牆三種

(3)新連續壁與舊連續壁交叉先於周圍進行地盤改良再利用全迴旋搖管機配合衝擊樁及錘式抓斗破除舊連續壁再以原土回填後才能將套管拔出或是於周圍進行

地盤改良後以明挖方式拆除舊有連續壁 (4)沿用舊連續壁並繼續向下設置新連續壁此模式可先於基地內及舊連續壁下方及內側進行地盤改良新連續壁緊貼舊連續壁施作上方則維持空打段以增加地下

室使用面積 收集數個工地之資料加以分析比對並以(2)新連續壁於舊外連續壁內側模式之

一代表性工地介紹

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-6

(1) (2) (3) (4)

四類深基礎拆除重建模式

新連續壁於舊連續壁內側之將新設外導牆與舊連續壁以混凝土灌漿為一體

B-7

高壓噴射灌漿品質管制與蒙地卡羅機率設計 二重管高壓噴射灌漿作業在壓力水層或者在地下室內進行鑽孔與灌漿作業時因為地

下水位高於鑽孔與灌漿作業場地高程為了避免在進行鑽孔與裝設灌漿管作業階段可能

造成湧水湧砂路面掏空或建築物傾斜的意外事件所以在地下室內進行灌漿作業時

利用筏基水箱來量測每公尺改良樁的排泥漿量除了能用來預警湧水與湧砂的潛在問題

再搭配上所量測到的排泥漿比重還可評估改良樁的平均樁直徑這就是在施工中的品質

管制其次施工中的改良樁若其四周緊鄰的改良樁愈多所量測到的排泥漿比重也會

愈大可見灌漿的順序也能影響改良樁的單位重與強度因此當灌漿的順序造成四周緊

鄰改良樁的數量愈多時則該灌漿的順序能提供最佳的改良樁的單位重與強度 研究目標為了在二重管高壓噴射灌漿的期間立即掌控設計樁徑是否達成同時防

止不正常的排泥導致附近地面的隆起與下陷有效掌握灌漿品質故以檢測的排泥漿比重

與排泥漿量去推估改良樁平均樁直徑是否達到工程設計的標準進而作為在施工時掌控

改良樁品質的一種管制手法 研究方法本次灌漿場地有準備一個已知長寬的筏基坑當作廢泥漿暫置區當排泥漿

排入暫置區內泥漿的液面逐漸升高等鑽桿提升完 1 m再量測液面上升後的高程將高程差乘以筏基底面積即為噴射灌注 1 m高程時的排泥漿量至於排泥漿單位重測量時機是在排泥漿量量測期間進行原則上量兩次盛取時將容器置於排泥軟管出口處盛取將

盛滿排泥漿的容器秤重扣除容器重後再除以容器之容積即為排泥漿之單位重之後將

所記錄的排泥漿量與灌漿量之比值還有排泥漿的單位重畫成機率分布曲線可發現兩者

皆為常態分布( Normal Distribution)其平均值加減 3倍的標準差可用來作為灌漿品質管理的上下限值而再以此兩者的 Distribution用蒙地卡羅原理來模擬便可得到改良樁直徑之機率分布曲線當周圍改良樁陸續完成在未灌漿的改良樁體四周噴射流能切削的土壤

體積逐漸減少依周圍完成支數不同有 6種可能狀況由排泥漿的單位重量測可發現周圍完成改良樁的支數愈多則後續改良樁的排泥漿單位重也愈大改良樁的品質也愈佳因

此可以設計出不同的施工順序若搭接改良樁的數量愈多則此工序所導致的高品質改良樁

的數量也愈多 結論 (1)當地下室發生湧水時其排泥漿量與灌漿量比值皆落在正常灌漿作業的管理

值之外這說明利用排泥漿量與灌漿量比值的管制圖可以有效預警湧水或湧砂的可能性

(2) 為了得到高品質的改良樁在編排灌漿順序時儘量使欲灌漿樁位的周圍有最多已完成的改良樁(3)未來可再蒐集更多 JSG灌漿相關案例將不同地區樁徑土層性質灌漿參數排泥漿比重及廢泥漿量單位量等數據製作資料庫及規範以提供後續灌漿時品

質管制的依循準則 Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-8

圖 1 排泥漿量量測 圖 2 排泥漿單位重量測

圖 3 排泥漿量體積比管制圖 圖 4 排泥漿單位重管制圖

圖 5 蒙地卡羅模擬模型

圖 6 搭接面積的六種邊界

圖 7 五種不同的設計灌漿順序

B-9

路堤下橋墩深基礎開挖工法比較與數值分析 為改善國道 1號五股至楊梅路段的交通壅塞國道新建工程局辦理「國道 1號五股至

楊梅段拓寬工程計畫」之新建工程其中泰山林口路段因為上邊坡側為地質敏感區域不

適開挖所以在下邊坡處進行橋墩基礎開挖基礎開挖工法共有三種分別為型鋼橫板條

擋土工法土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法 研究目標針對土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法彙整傾度管監測數據

觀察不同開挖階段之傾度管側向變位及側向變位速率研判邊坡潛在滑動面的位置進而

比較兩種工法於紅土卵礫石層中開挖之適用性以決定較佳開挖擋土工法其次以 3D有限元素軟體模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖過程以數值分析結果與傾度管監測數

據比對驗證進而研究傾度管監測警戒值與行動值之適用性 研究方法以非線性有限元素軟體(PLAXIS 3D)模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖

過程土壤應力-應變行為模擬採用莫爾庫倫組合律(Mohr-Coulomb constitutive model) 參數的選擇參考鑽探報告及室內土壤試驗土釘桿件採用樑元素模擬(Beam element)鋼線網噴凝土採用牆元素模擬(Wall element)土釘鋼線網噴凝土與土壤間均配置界面元素(Interface element)施工步驟模擬每一階開挖工序由傾度管監測數據比對驗證數值分析結果以及分析邊坡開挖前後之安全係數差異

結論(1)土釘逐階降挖擋土工法在第 6階開挖時可發現變位曲線在 65m處有明

顯的折點折點以上之線段斜率較小下部線段斜率較大由上邊坡路面產生的裂縫可

推估折點以上為邊坡滑動區隨著開挖深度增加折點沒有下移的趨勢也就是滑動面位

置不變滑動區域與影響範圍也沒增加(2)竹削井式擋土工法當井筒壁體開挖至第 10階時傾度管變位曲線產生折點推估折點位置可能位於傾度管 45m與 65m處折點上部線段斜率較小應為未來潛在滑動區但是隨著開挖至第 14 階時折點沒有下移的趨勢也就是潛在滑動面位置不變潛在滑動區域與影響範圍也不變加以基礎上邊坡處

之高速公路路面無裂縫產生研判滑動面並未形成(3)依據傾度管的變位開挖壁面的穩定性高速公路裂縫與滑動面的產生以及工期長短顯示在林口紅土卵礫石層中進行橋墩

基礎開挖較佳的擋土工法應為竹削井式擋土工法(4)監測邊坡潛在滑動面傾度管警戒值的訂定須更加嚴謹應不能造成高速公路路面產生裂縫才能有效且安全的預警工程事

故

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-10

土釘逐階降挖擋土工法開挖面平面圖 土釘逐階降挖過程傾度管之變位

土釘逐階降挖工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

竹削井式擋土工法開挖面平面圖 竹削井式擋土開挖過程傾度管之變位

折點

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

竹削井式擋土工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

2m 深

35m 深

45m 深

65m 深

13m 深

16m 深

Step1 Step2 Step3

Step4 Step5 竹削壁體開挖

井筒壁體開挖 Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

Step15

傾度管深度(m

)

B-11

機場跑道剛性鋪面之版底灌漿維護 剛性鋪面未受良好的維護方式下容易因版塊間的接縫密封性不足使地表水滲入造

成基底層潮濕積水在交通反覆載重作用下接縫發生唧水現象在版塊下方掏空孔洞

使版塊下方的承載力不均進而造成版塊的破裂損壞情形因跑滑道使用頻繁全面翻

修不切實際而且成本較高為了改善此類狀況進行剛性鋪面版底灌漿是最快速有效提

升版塊承載力延長版塊使用年限的方法 研究目標本研究主要以剛性鋪面狀況指數(PCI)版底灌漿灌漿量及灌漿壓力透地雷達

非破壞性檢測之結果進行分析研究研究目標包括 (1) 分析版底孔洞造成的鋪面損壞種類探討損壞種類與灌漿量之關係 (2) 分析版塊不同損壞程度及維護狀況對灌漿量之影響 (3) 鋪面損壞程度以鋪面狀況指數(PCI)加以量化探討鋪面狀況指數(PCI)評分與孔

洞及灌漿量之關係 研究方法針對機場跑滑道由孔洞造成的剛性鋪面破壞及版底灌漿量之關係研究探討在

與灌漿前後之透地雷達檢測結果驗證研究方法可區分為 (1) 剛性鋪面損壞(distress)程度調查

在透地雷達非破壞性檢測前先行調查版塊損壞程度並以ASTM提出的剛性鋪面狀況指數(PCI)評分方式記錄版塊狀況

(2) 剛性鋪面版底灌漿前非破壞性檢測 在灌漿前先行規劃透地雷達施測路徑並於灌漿前及灌漿後以透地雷達掃描剛性

鋪面版塊底下孔洞與積水的範圍 (3) 剛性鋪面版底灌漿

利用透地雷達於現地版塊所偵查之孔洞進行灌漿孔位佈設選用適當之機具與

監測系統以單環塞工法進行填充灌漿填塞版塊底下之孔洞 (4) 剛性鋪面版底灌漿後非破壞性檢測

在灌漿後以相同的施測路徑檢測確認鋪面下方孔洞與積水的範圍已確實填充

否則再進行補灌作業 (5) 分析調查資料與灌漿施工紀錄結果

探討版底灌漿量與鋪面狀況指數(PCI)評分之關係篩選因孔洞造成的損壞評分方式制定用於版底灌漿的鋪面狀況指數(PCI)並由鋪面狀況指數(PCI)評分預估其灌漿量

結論(1)以版底孔洞造成的鋪面損壞與灌漿量之關係提出與版底孔洞有關的剛性鋪面狀

況指數(PCI)評分方式(2)以不同損壞程度的剛性鋪面對灌漿量之影響提出用於剛性鋪面灌漿前的適當修護方式(3)建立剛性鋪面狀況指數(PCI)與版底灌漿量之分析方法並提出預估灌漿量的方法以提升灌漿之效率及精確性

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-12

灌漿管安裝 灌漿壓力及流量監測 版塊接縫溢漿即停止

圖 1 版底灌漿施工

圖 3 剛性鋪面狀況指數(PCI)與灌漿量之關係整合

圖 2 剛性鋪面與灌漿施工狀況記錄

灌漿前

灌漿後

補灌後

B-13

鋼筋混凝土簡支梁循環加載與數值分析 目前潛盾隧道環片大多由鋼筋與混凝土製作而成而監測系統皆於環片裝設背填與

二次灌漿完成後才裝設在環片內側無從得知環片在裝設背填與二次灌漿過程中環

片中的鋼筋與混凝土的初始應力因此如果無法得知初始應力狀態則環片之鋼筋與混

凝土用量設計很難判定是否保守或不保守若能從環片製作澆鑄與現場環片裝設過程中進

行量測即可掌握環片完整的應力歷史作為回饋設計的重要資料 研究目標利用埋設 SOFO光纖的簡支梁在循環載重時的鋼筋應變與梁撓度作為已知

解分析對象來驗證下列兩種分析方法一為以結構及鋼筋混凝土力學理論發展一套

MATLAB 數值分析模式模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力二為使用 FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型模擬簡支梁承受雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力

研究方法分成三部分第一部分將SOFO光纖感測器埋設於鋼筋混凝土簡支梁試

體內在試體製作過程中記錄蒸氣養生與水中養生過程鋼筋與混凝土的應變歷史並於

實驗室內進行雙點循環載重試驗紀錄鋼筋之應變過程第二部分利用結構與鋼筋混凝

土力學原理建立一套MATLAB數值分析模式(分成三種類型(1)忽略拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie (2)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie(3)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用真實的慣性矩Iexact)藉由給定之鋼筋與混凝土的組合率模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下簡支梁試體鋼筋與混凝土的應變與應力並比對簡支梁的載重-理論彎矩彎係與數值分析結果的載重-彎矩關係驗證力學理論數值分析模式的正確性第三部分使用FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型輸入MATLAB數值分析使用之鋼筋與混凝土的組合律模擬鋼筋混凝土簡支梁承受雙點循環加載擷取光纖感測器位置之模

擬結果將其模擬結果與實驗之光纖感測器量測結果和MATLAB數值分析結果進行比對探討力學數值分析的適用性

結論(一)本研究發展之數值分析模式沒有忽略拉力側混凝土之張力而且混凝

土試體開裂後採用真實的慣性矩Iexact進行力平衡分析不論簡支梁是否開裂載重-彎矩關係的數值分析解與理論解皆吻合證實本研究發展的力學理論數值分析模式之正

確性(二)數值分析結果之鋼筋應變與實驗之光纖感測器量測結果有差別後續使用FLAC 3D模擬輸入數值分析使用的組合率預期能得到與數值分析較相符之結果

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-14

光纖簡支梁試驗加載示意圖 雙點循環載重之光纖變形量量測結果

載重-彎矩(理論與數值分析)關係圖 載重與鋼筋應變及中立軸位置關係圖

鋼筋混凝土簡支梁斷面網格圖(FLAC 3D) 鋼筋混凝土簡支梁網格示意圖(FLAC 3D)

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

0100002000030000400005000060000700008000090000

100000110000120000130000140000

0 10002000300040005000600070008000900010000

彎矩

(kg-

cm)

載重 (kg)

理論彎矩

計算彎矩-

類型1

計算彎矩-

類型2

計算彎矩-

類型3

B-15

無人飛行戴具(UAV)航空攝影測量及雷射掃描儀(LiDAR)資料之整合與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞近

年來測量與空間資訊技術之發展日新月異於國土保安環境變遷監控防救災應變資

源探測保護等各方面的應用以及上述資訊的更新和資料的即時性成為重要需求因此

發展快速且低成本資料擷取平台乃成為各國遙感探測技術與測繪製圖發展的重要課題

遙測影像及航空測量除了軍事情報之外已普遍推廣到區域測量地質調查礦產探勘

農林設施土壤保育森林開發與土木工程之探查等工作上近年來因電腦視算能力的

提昇數位影像解晰度的提高相對應之攝影測量技術亦隨之澎渤發展 研究目標地震等天然災害的評估常須整合不同領域及技術如地形分析大地測

量遙測地理資訊系統及定年學等其中構造地形分析是斷層存在性及斷層活動性一個

最初步也最基礎的資訊與工具它能提供進行其他更精細的斷層調查分析前重要的參考

依據因此高精度地形資料的取得成為重要關鍵 研究方法1)針對地形資訊大量數據視覺運算等相關模組及程式的開發其中主要

集中於三維紅藍(或紅青)全彩立體影像及三維立體光柵影像之處理及製作2)數值地形資料應用於在地質上構造如斷層褶皺等構造的特徵分析構造活動性的探討等相

關技術的開發 結論無人飛行載具機動力強時效性快經費較廉及較寬鬆天氣條件即可操作的

優點等特性可取得災害地區即時清晰全面之中低空照片並作為後續分析災害原因

與災後整治之用以無人飛行載具進行航空攝影測量由地表特徵物的辨識再反求特徵

點的空間所在位置經由大量的特徵點的計算後即可建置大量三維座標（點雲）並同

時透過數位攝影機記錄取樣點顏色測量結果可以建構數位地表高程模型來精確記錄地貌

用於記錄地形變遷地圖製作或是產生地面模型此一精確的三維座標可做為土地建築

都市規劃自然地貌河床地形測量以及山坡監測等用途之應用另一方面台灣地區位

處高溫多雨的亞熱帶植生茂密地質露頭出露不易而新技術空載雷射掃描(Light Detection And Ranging LIDAR)的多重反射資訊經由濾除不同反射訊號後能獲得高解析度之數值地表模型(Digital Surface Model DSM)再經由資料處理進一步去除地表建物及植被等可得高解析度數值地形模型(Digital Elevation Model DEM)利用此一技術無論是人口密集的都會區或是叢林茂密的深山都可以找出許多被掩蓋或是現行數值地

形模型所無法分辨的細微地形變化這些微變化能提供更多科學證據並進相關分析與運

用

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-16

國道三號附近細部數值地形模型呈現其中可見高速公路上崩積區及呈點狀凸起零星

散佈之清運中大型機具

無人飛機拍攝陳有蘭溪附近區域影像之點雲建置成果

小林村附近地區山崩事件後之三維地形側視

B-17

山崩災害數值模擬相關程式開發與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞1999年台灣九二一集集地震（ML= 73 MW= 76）造成台灣地區二千四百餘人的死亡引發近萬個山崩民生經濟損失嚴重近年來因電腦運算能力的提昇結合野外觀察的結果

運用離散元素法等數值模型方法結合地震站之強地動訊號地表地下水文特徵以及

岩體及滑動面之材料性質等來模擬山崩行為從地震山崩之誘發啟動傳播至穩定

滑動及最後堆積停止階段等等hellip重建運動塊體的滑動過程 研究目標結合野外觀察及不同方法論所得概念運用自行開發之接觸動力離散元素

法及廣義地形下之淺水波模式來探討山崩區地形地貌岩體材料性質孔隙壓力滑

動面及原地面等摩擦性質等對山崩之誘發擴展及堆積過程之影響及山崩機制之探討 研究方法1)運用接觸動力離散元素法來模擬山崩的誘發與運動過程該方法基於顆

粒間的接觸面性質及顆粒群的相互碰撞時考量顆粒碰撞前後之動量變化回復係數及作

用力2)基於連體力學架構所發展而成的廣義地形下之淺水波模式所開發之程式(中研院郭志禹博士合作)亦運用於土石流流變率模擬藉由與現場堆積的量測值相比較來率定山崩地區之流變參數

結論岩體內之作用力的模擬是考慮相接觸顆粒之接觸點位置及接觸區域面積接

解點上之正向切向接觸力及抗彎矩並考慮原接解點或新接觸點接觸點之尖鋒及殘餘

強度等以上方法允許模擬破碎岩體內之凝聚力的 Mohr - Coulomb 行為最後再以GaussndashSeidel 非線性迭代之數值方法來簡化及加速程式之運算以計算每一時間序列上顆粒群體碰撞及接觸時的作用及行為相關程式已運用於國道三號九份二山小林村等地

滑土石流等山崩之象動歷程模擬金山地區之洪氾斷層錯動造成地盤下陷而引致海水

漫淹等相關的分析

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-18

山崩崩移發生前及發生瞬間顆粒間之接觸應力變化

小林村土石流情境模擬及崩積物堆積狀況

C-1

大陸政府採購市場與制度之研究 由於 WTO 的 GPA (政府採購協定) 簽署國家越來越多美加歐盟日韓等大部

分有經濟實力的國家多已簽署我國亦在 2009 年 7 月 15 日簽署生效而中國大陸亦於2007年提出加入 GPA申請目前相關談判已近尾聲近期內可望簽署根據 GPA的規定各國的政府採購市場必須互相開放且遵守公開公平等原則預計大陸簽署 GPA 後未來每年政府採購市場的金額將高達三十餘兆台幣由於市場規模極為龐大各國莫不競相投

入相關研究及輔導該國產業的競爭力企圖爭奪這塊大餅我國相對進入大陸市場較無語

言及文化等障礙相較於其他國家的競爭事實上我國產業已具備天時地利人和的有

利條件如何利用這些有利條件轉化成市場的競爭優勢實為迫不及待的課題而其中最

關鍵的因素就是是否能徹底熟悉大陸公共市場的遊戲規則精確的掌握各項規則的操作與

竅門且時效越早越好俾輔助我國的產業及早佈署掌握市場的先機這是本研究所致

力的主要目的 研究目標本研究目標可分為短中長期短期為比較兩岸政府採購制度與市場

分析研究臺灣產業進入大陸公共市場之策略及定期舉辦兩岸政府採購產官學研討會及

論壇中期為協助政府研擬相關政策成立兩岸公共市場產業輔導中心及協助我國產業

進入大陸公共市場長期為設立營造公會臺北科大政府採購市場研發與培訓中心使臺灣產業從兩岸走向國際

研究方法本研究在第一階段將針對大陸的政府採購制度進行全面的探討且將兩岸

採購法的差異做詳盡的比對同時也針對大陸的公共市場及產業文化進行深入的調查與

分析並彙整資深台商(協會)及兩岸專家的經驗以務實為導向俾使研究成果能精確有效的掌握大陸的公共市場第二階段將運用前階段的研究成果以營建產業為先建立

兩岸長期的交流平台積極訓練及輔導我國的產業能快速進入大陸公共市場的能力如

此階段的成果與時機成熟將在本校設立兩岸公共市場產業育成中心以提供長期的專

業輔導未來甚至可進一步考慮將服務範圍拓展至其他 GPA國家 結論由於此計畫為一個長期性研究因此下列結論僅為初期研究成果發生重大災

害需獲得緊急搶救資源時除正常既有採購契約可利用外亦可於正常之採購契約中針

對災害搶救項目可直接以開口契約方式預為因應另搶救能量需求異常龐大之重大災害緊

急搶救則可以特殊緊急採購方式因應兩岸採購法規均提供法源依據提供執行單位緊

急採購災害所需搶救資源比較兩岸之緊急採購制度並參照相關實務案例可發現各有

優缺點如何能截長補短應是兩岸所努力方向最後大概整理出兩項重點(1)兩岸採購相對於歐美國家仍處於起步階段還存在很多問題亟待完善如政府採購法不健全政府服

務類採購範圍和規模仍然較小等發達國家政府採購規模占 GDP的比例通常為 10兩岸占比水平與此相比仍有較大差別(2) 緊急採購之因應措施兩岸均有彈性因應作為針對 921 大地震莫拉克颱風（依據台灣地區ldquo採購法rdquo第 105 條）及四川汶川大地震甘肅省土石流災害（依據大陸政府ldquo採購法rdquo第 31 條）等相關單位均可快速進行救災工作因此相關緊急採購作為均能發揮功能提升整體救災復原效率 Principal Investigator王隆昌 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-2

中國各年度 GDP（單位億美元）

資料來源中華人民共和國國家統計局 httpwwwstatsgovcn2012年

各縣市綜合營造業分佈狀況 研究目標 資料來源本研究室繪製 資料來源本研究室繪製

家數

縣

市

C-3

預防式品管理論應用於公共工程之研究

近年來國家重大建設計畫密集推出如民營固網開放台電六輸變電計畫污水下水

道建設計畫及自來水更新等多項計畫以及埋設電力電信瓦斯自來水網路等等維生

管線使用道路埋設管線情形非常普遍然而國內隨著生活水平及教育程度的提昇以致

民眾意識抬頭對道路服務需求也跟著增加因此使得國內道路管理機關開始重視道路服

務品質的問題但卻常發生管線工程埋設後因道路回填不實或管線埋設未與路面齊平

造成路面不平的情況其施工品質優劣將是維持路面平整最重要的關鍵 本研究將預防式品質管理概念導入目前道路管線挖填工程品質管理中重新建置一套

施工品質管理機制依現況問題分析並研提對策提出於重要施工項目建立停檢點查驗

並依其重要程度設立不同等級專業人員負責查驗及相關檢查表落實專業人員的職責等施

工品質管理機制期能改善目前施工品質良莠不齊的情況 研究目標 本研究首先針對臺北市現行管線挖掘作業之抽查機制進行探討依據現

況問題分析結果檢討現行抽查機制的問題癥結導入防弊理論及預防品管的觀點建構

改良式抽查機制首先建立管線停檢點抽查作業消除非必要的挖掘降低抽查成本減少

開挖次數及減少用路人抱怨推動落實專業人員管制藉由二階段抽查作業篩選無停檢點

資料者納入品質抽查將廠商依品管能力分類無品質能力及限制挖掘者繳交代金(需含管理費等)由道路管理機關於各年度施工時納入施工研擬闢建管線挖掘品質管理系統其研擬一套以預防為主治療為輔具體可行的管理機制藉以提升抽查效益並有效改

善管線施工品質 研究方法針對本研究相關之文獻及臺北市管線挖掘品質管理現況進行回顧探討臺

北市道路挖掘埋設管線品質抽查管理之盲點導入防弊理論及預防式品管的觀點著重以

預防式管理為主治療為輔應變為備之原理藉由專家調查以及實例分析探討改良式抽

查機制之適用性並以回饋分析之方式修正本研究最後提出結論與建議 結論(1)強化製程品管停止靠檢驗達成品質一開始就製造出滿足需求品質的方式

來取代檢驗特別是落實停檢點抽查機制與績效管理(2)道路管理機關除輔導其做好品質外應針對其品質績效長期建立管理檔案長期掌握管線單位的完整資料績優者除於管

線會議公開表揚外應降低抽查比率甚至列入道路管理機關代辦施工之廠商優先名單績

劣者除於管線會議提出並公告於臺北市道路挖掘管理系統並增加抽差比率輔導施工品

質若仍無法改善經評定為無自主品管能力則由管理機關代收款施作且代收款應大幅提

升並收取管理費長期追蹤廠商績效管理績優廠商將持續其好品質績效差之廠商為避

免抽查之成本提高將自主性的導正其施工品質長期形成良性循環及自主品管之永續目

的創造永續管理的效益(3)重點式品管須由品管組織人員簽認除依權責分別由施工廠商之技師工地主任及品管人員負責簽認外監造單位亦應於現場會簽並通知道路管理

機關派員查核(4)闢建管線挖掘品質管理系統以二階段抽查機制可減少 80非必要抽挖件數降低抽查成本利用非破壞性檢測過濾有品質疑慮之案件代替道路品質抽查

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-4

未經篩選逕以破壞性檢測檢驗道路品質之機制改以善用成熟科技如透地雷達先與檢測隱

蔽部分可排除非必要之挖掘案件瀝青混凝土部分則以鑽心取樣檢驗如有品質疑慮再

以破壞性檢測驗證民眾較在意路面復舊品質更勝於隱蔽部分另增加非破壞性檢測項目

如以三米直規加驗人手孔周邊及瀝青混凝土新舊介面高低差(5)因已以二階段非破壞性檢驗過濾 80非必要抽挖件數如此可分階段增加抽查件數由原 15增加至 10長期以 100抽中不合格為目標大幅增加抽查效益

Principal Investigator王隆昌 教授研究室

戴明品管理論

項目 年度 抽查件數 不合格件數 不合格率

97 138 71 5145 98 629 187 2973 99 525 120 2286 合計 1292 378 2926

97~99年度臺北市管線查察不合格統計表

C-5

整合 RFID與 BIM於營建工地鋼構吊裝工程管控實務應用之研究

鋼構工程為鋼骨大樓最主要的工項之一其作業管理的良窳直接影響工程品質與成

本複雜之鋼結構工程可能包含上萬支構件每一構件經由製造運送檢查儲存

吊裝及驗收等流程都必須不斷進行確認並核對資料然而現行工地作業人員多以紙本

2D圖面及物料清單為溝通管理的工具因此常有構件不易確認效率緩慢誤判等問題尤其塔吊人員位於高樓作業時需同時進行安裝位置確認與吊塔操作不僅導致作業緩

慢且易增加作業風險 研究目標規劃整合BIM結合RFID技術導入營建工地鋼構吊裝工程管控之應用模式

建置 BIM-based RFID 鋼構工程物料資訊管理系統使其能提升鋼構作業管理效率減少塔吊作業之風險並進一步探討系統導入之效益與限制 研究方法鋼結構工程的作業流程包含工廠製造材料運送工地存放吊裝施工及

完工驗收等階段本研究所開發之系統導入應用包含「進場檢驗」「吊掛作業」「進度監

控」及「完工查驗」等作業管理其概念主要利用 BIM圖形化介面易於辨識之特性使人員能透過模型輕易掌握鋼構於建築空間位置並透過 RFID快速掃瞄辨識能力能迅速取得構件資訊減少人員辨識錯誤及負荷有助於高空塔吊作業之正確與安全並透過

BIM 模型顏色呈現方式能迅速掌握鋼構作業之進度本研究開發採用NET Framework技術以Microsoft SQL Server為資料庫系統並透過 ADONET作為資料溝通之技術模型本體採用 Revit 匯出之 DWF 檔案為主要檔案格式提供系統操作所需之樓層模型及構件視覺化資訊系統介面則以 VBNET開發視窗介面作業進行時能同時呈現系統資料庫資訊及模型呈現

結論(一)本研究整合 RFID 與 BIM 模型作為塔吊作業溝通之媒介高空與地面人員能以行動裝置同步取得構件及模型資訊可改善傳統 2D圖面與無線電溝通及描述不易之狀況(二)由於鋼構體積龐大且工地空間有限錯誤的堆置方式可能增加成本與導致風險工程師可藉由 BIM 樓層與位置資訊調控構件最佳的儲放位置與順序可提升吊裝

效率並降低風險(三)系統所採用之 BIM Model 由 Revit 模型先行匯出為 DWF格式檔案後再利用 API進行操作以避免原始模型遭任意修改且由於檔案格式較小可提升系統資料傳輸速度並改善作業效率(四)透過 BIM API 介面程式可控制模型旋轉並以適當角度呈現能協助塔吊人員迅速確認構件及安裝位置改善作業便利性及減少人員疲勞並且

提升作業安全本研究導入行動化通訊裝置及 BIM-RFID資訊化作業系統取代傳統紙本作業模式人員對資訊系統操作之熟悉度與良好的教育訓練為導入系統成敗之重要關鍵 Principal Investigator林祐正老師 研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

林祐正

副教授

C-6

使用者操作介面

RFID-BIM系統導入工地鋼構管控之應用

系統架構圖

鋼構進場檢驗及放置管理

地面工程師與塔吊人員同步顯示鋼構資訊

透過 BIM模型顏色管理作業進度

作業人員進行鋼構驗收

D-1

因應重大複合型災害物力動員調度機制 之研究

2011 年日本311 東北發生超乎預期之大規模地震所引發之複合型災害其救災物力

之動員調度也備受考驗借國外災害處理之經驗檢討台灣的法令組織整備作業程

序及案例期能提升我國面臨重大複合型災害時物力動員之時效性及完整性 研究目標彙整分析世界主要國家包括日本(日本東北地震)美國(卡翠納颶風)

中國大陸(四川地震)等遭逢重大災難時物力動員機制運作情形與關鍵議題檢討我國近年來莫拉克風災納莉風災921 地震等重大災害物力動員案例及現況設定一項重大複合式災害就我國現行物力動員機制進行情境分析研提我國因應重大災難物力動員機制

之具體建議 研究方法本研究案預擬之情境以國內發生機率雖不高但仍有可能發生且高於現

今地方政府在其地區災害防救計畫中所研擬的地震規模為本研究案之情境事件因此

設定為臺灣北部山腳斷層北延入海段發生芮氏規模七之地震錯動並引發最高浪高達三

公尺之海嘯此浪高比國科會所做研究報告之12公尺高但考慮311 東日本大地震之超乎預期的情況及複合型災害之組構以三公尺浪高之海嘯為模擬情境另伴隨核一廠因激

烈振動導致廠區設備受損造成第四級（Level 4）的輻射事故綜之本研究案預擬之複合型災害乃由地震海嘯核電廠輻射事故所構成並推估建物損壞人員傷亡收容

需求火災事件維生管線交通路網等之量化損害及修復進度以及海嘯淹水及輻射災

害避難收容下所需的物力調度其中以TELES 及本研究研擬方法為主要考量亦透過訪談方式針對公私部門物力動員調度權責相關之人員進行訪談以了解災防組織之實際

作為伴以調查焦點座談統計分析並總整研究發現研提我國因應重大災難物力

動員機制之具體建議 結論物力需求可分為物資及設施設備兩大類別物資方面包括飲用水糧食及民生

必需品緊急醫療救護所需之器材及藥品人命搜救之器材裝備等等本研究擬出隨時

間地點之量化數據提出物力動員調度之十三項重要課題與對策並具體提出短中長期

政策及機制改善之建議 Principal Investigator施邦築

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

施邦築

副教授

D-2

物力需求與災害發生時間關係圖

物力整及備動員運作流程圖

物力調度運作流流程圖

D-3

地工合成材料應用於呈層複合土壤 水質淨化系統之研究

臺灣發展生態工法迄今已十餘年初階段大都應用於河川及山坡地治理現今逐漸擴

展至社區或城市的應用並且與綠建築及節能減碳等議題相互結合目前國內的生活污

水大多經由污水下水道系統收集至污水處理廠處理然而因其造價高且工期長短期內

並無法達到全面普及鑑於此近年來國內開始採用現地自然淨化處理系統(NTS)解決此問題然此類系統卻常受限於較低的水力負荷率而導致阻塞本研究引入在日本發展十餘

年之呈層複合土壤系統(MSL)其實務案例詳圖 1 及圖 2由於水力負荷率較大且因系統可設置於地底下降低人為的干擾及維護管理的頻率有效的改善 NTS 缺點 MSL系統主要由土壤混合層(含土壤有機材料及包覆材)及透水層(PL)組合而成日本 SML係以麻布為包覆材但易受分解腐化而影響系統壽命本研究改採高耐久且品質穩定之地工

合成材料以提昇系統使用壽命 研究目標本研究嘗試採用地工合成材料替換 MSL 系統中包覆材藉由人造聚酯纖

維控制材料本身厚度開孔徑進行實驗過去地工合成材料較常使用在土木大地工程

多應用於河川護岸的保護以及山坡地的護坡工程材料本身具備排水沖蝕控制隔離

加勁及過濾hellip等功能鮮少使用於水質淨化之應用本研究透過地工合成材料替換日本之黃麻布包覆材除了可以達到較佳的水質淨化成效之外更有效延長MSL系統使用壽命另外本研究亦嚐試採用台灣現地常見的材料來取代日本的材料以達到落實技術本土化

之目的 研究方法首先進行「地工織物培殖微生物可行性初期實驗」(詳圖 3)目的為了解

地工合成材料能否能有效提供硝化菌生長附著而後採用自行研發之「MSL 室內實驗滲透過濾實驗儀」(詳圖 4)進行實驗共分為二個階段第一階段由黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)及厚不織布(I-C)進行實驗以了解不同纖維布之淨化效率第二階段則將三種纖維布以不同的水力負荷率進行試驗以了解污水停留時間與水質淨化效率間的關係

結論(1)本研究所使用之添加材均為台灣本土材料由試驗結果可知效果頗佳顯示

可達技術本土化之目標(2)在相同厚度下本研究採用地工合成材的確可以達到與黃麻布相同之水質淨化成效且較厚之地工合成材亦表現出較佳的成效(圖 5)(3)實驗發現地工合成材內部孔隙愈多愈能提供較多空間利於生物膜孳長提高淨化效果(4)水力負荷率只要能低於 5000Lm2day便可以有效達到水質淨化的成效(圖 6)(5)與人工濕地水質淨化系統相比MSL可以更小的面積和更省的成本較快速的達到水質淨化的成效由其對於磷的去除更為顯著

Principal Investigator何嘉浚 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

何嘉浚

助理教授

D-4

圖 1家庭生活污水處理案例 圖 2河川工程淨水案例

圖 3地工織物培殖生物菌實驗結果 圖 4 MSL室內實驗滲透過濾實驗儀

圖 5黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)與厚不織布(I-C)之實驗結果

圖 6 三種纖維布在水力承載負荷率 3000Lm2day之實驗結果

TP NH3-N

TP NH3-N

E-1

機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 地下水是極為重要的水資源之一相較於地表水而言地下水具有成本低廉水溫與

水量穩定水質良好及取用方便等多項優點目前台灣西南部地區仍大量抽取地下水供應

灌溉養殖民生及工業用水若地下水遭受污染勢必嚴重影響該地區之水資源供需平

衡甚至對人體健康造成危害故地下水資源保育業已成為極重要之議題 研究目標地下水污染潛勢評估模式 DRASTIC 為美國環保署(US Environmental

Protection Agency)於 1985 年主導並與美國地下水協會共同合作所發展而成利用該模式評估區域之污染潛勢計算出之高污染潛勢區則代表該地區客觀上較易受到污染

DRASTIC 含水層脆弱度模式自發展以來經常被使用於評估地下水污染潛勢但此模式在應用上常因相關參數資料稀少易產生高度不確定性進而影響模式之評估結果因此本

研究應用指標為基礎之地理統計發展以機率為基礎之 DRASTIC 含水層脆弱度評估模式除估算地下水污染潛勢值外並評估其污染潛勢預測表現 研究方法DRASTIC 含水層脆弱度模式考慮七項水文地質參數以評估該地區污染

潛勢之程度分別為地下水位深度(D)淨補注量(R)含水層介質(A)土壤介質(S)地形(T)未飽和層影響(I)含水層水力傳導特性(C)七項參數本研究將此法實際應用於濁水溪沖積扇DRASTIC模式中之各參數分別使用三種選取方法(最大機率選取期望值選取傳統選取法)進行污染潛勢評估

結論研究結果顯示高污染潛勢區皆位於沖積扇之扇頂區土地利用型態以農業耕

種為主而中度污染潛勢則大多分佈於扇央地區無污染及低度風險污染大多分佈於沖積

扇西部沿海地區以及南部地區此外將前述三種方法之評估結果與近年來該地區地下水

硝酸鹽氮實際污染情形進行相關性分析Pearson 相關係數分別為 0310131 及 0071Spearman 相關係數則分別為 0460552 及 021再比較三種方法之污染潛勢預測能力預測高硝酸鹽氮濃度污染(超過 05mgL為門檻)其預測能力分別為 7575及 38由上述結果顯示本研究發展以機率為基礎含水層脆弱度評估模式較傳統評估結果更為優

異本研究成果可提供政府劃定地下水污染潛勢範圍以及制訂污染防治與土地使用管理策

略之參考建議未來可增加更多因子估算淨補注量時若能考慮更多可能影響參數如土

地利用型態雨量植被及土壤入滲係數等將使淨補注量估算更符合實際情況以提高

模式之準確性 Principal Investigator陳世楷助理教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

水資源工程與水利防災組

陳世楷

助理教授

E-2

參數因子 水文地質參數

地下水位深度 D(Depth to Water Table) 淨補注量 R(Net Recharge) 含水層介質 A(Aquifer Media) 土壤介質 S(Soil Media) 地形 T(Topography(slope))

未飽和層影響 I(Impact of the Vadose Zone) 水力傳導係數 C(Hydraulic Conductivity of the Aquifer)

DRASTIC參數 DRC之分數等級

D R C

百分比 門檻 分數等級(rating)

0-20 1 10 2

20-40 2 8 4

40-60 3 6 6

60-80 4 4 8

80-100 4+ 2 10

DRASTIC參數 SIA之分數等級

範 圍(range) 分數等級(rating)

礫石層 10

極粗粗中砂層 7

細及細砂層 4

粉砂泥及黏土層 1

(a)

(b)

(c)

DRASTIC 高污染潛勢與硝酸鹽氮超過05mgL 之比較(a) 各參數最大發生機率選取(b) 各參數期望值選取法(c)傳統選取法

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

A-11

壓電陶瓷智能感測器於混凝土結構 健康診斷之應用

利用壓電材料(piezoelectric material)為元件製成之智能感測器(sensor)具有許多實用上

之價值此智能感測器可用於監測混凝土早期強度發展結構內部應力量測結構受震或

受衝擊後之裂縫及損傷診斷等功能為一多功能之感測器壓電材料已廣泛被利用於光學

生醫光碟微機電D-RAM 等系統上諸多壓電材料製成之商用成品已經廣泛被運用於工程與日常生活中但壓電陶瓷材料於土木工程之應用則仍相當少於大型實際混凝土

結構上之應用則更待開發

研究目標壓電陶瓷材料主要特性為具有正反應及逆反應之機械能與電能轉移現象

利用壓電材料為元件製成之智能感測器具有許多實用上之價值此智能感測器可運用於監

測混凝土早期強度發展監測結構內部應力量測結構受衝擊檢測及結構震後損壞健康診

斷等功能本研究為利用壓電材料為元件製成之智能感測器預埋或後埋於鋼筋混凝土結構

中利用壓電材料可為致動器(actuator)及接受器(receiver)之特性發展壓電智能感測器於混凝土結構之許多監測與檢測實用技術

研究方法(1) 混凝土早期強度監測技術應用上為利用應力波傳遞基本理論於混凝

土圓柱試體中預埋兩個壓電智能感測器一為致動器及一為接受器藉由兩者間的應力波

傳遞探討壓電訊號與混凝土強度發展之關係(2)混凝土結構健康檢測應用為以多個壓電智能感測器埋於 RC 試體中利用試驗使結構逐漸產生損壞直到完全破壞於每一試驗利用埋設之感測器進行結構裂縫及損壞狀態檢測方式為利用一個感測器為致動器來產生

應力波其他感測器則當作接受器來接受應力波藉由所接受之應力波轉換的電壓變化來

判斷損壞狀態原理為當結構發生裂縫或破壞時其傳遞之能量將逐漸降低且能量降低

程度與損壞嚴重性具關聯性利用小波轉換於較窄頻寬與短歷時分析之優點進行接受器所

接受之應力訊號分析藉由訊號分析結果建立一損傷指標矩陣判斷結構之健康狀態

結論壓電陶瓷感測器運用於試驗室試驗與宜蘭牛鬥橋真實混凝土橋墩結構之損壞診

斷皆具有相當良好效果由數值分析結果來看不管是低頻或是高頻效果皆相當良好當

結構試體達到嚴重破壞時可從高低頻看出損壞指標有非常明顯的上升故壓電感測器

具有簡單便宜及具良好之結構損壞的診斷效果另由混凝土早期強度監測技術發展可

利用混凝土強度發展與壓電訊號關係公式取代部份傳統抗壓試驗

Principal Investigator廖文義 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

廖文義

教授

A-12

A-13

大屯國小忠棟校舍之耐震能力評估 有鑑於中小學校舍在 1999年集集(921)地震中受損嚴重教育部近年來積極推動台灣

地區中小學校舍之耐震補強為確保學童及教職員在地震中之生命安全台北市大屯國小

亦針對其忠棟校舍進行結構耐震能力評估有鑑於國內現有之建築物耐震能力評估法僅適

用於鋼筋混凝土構造而忠棟校舍為石造建築其韌性及抗拉強度較一般鋼筋混凝土建築

物為低因此無法以傳統模式評估該建築物之耐震能力 研究目標由於現有的耐震能力評估法中多未針對石造建築物提出確切之耐震評估方

式本研究中除參考美國聯邦緊急事務管理局所建議之建築物耐震能力分析法之外亦根

據現行建築物耐震設計規範之規定對忠棟校舍進行有限元素分析藉以評估該建築物在地

震中之安全性並作為補強規劃之參考

研究方法由於本建築物不具備完整的構架系統屋頂亦無剛性橫隔板因此無法

以傳統之構架模型分析本研究中除依建築物之實際配置狀況以有限元素模型進行模擬

之外並根據現行規範所提供之工址及震區參數以動力反應譜分析法評估建築物在設

計及最大考量地震中可能受到的地震力及構材之應力分布以評估忠棟校舍在地震力作

用下可能出現之破壞模式及對應之耐震能力 結論分析結果顯示忠棟校舍除在建築物短向地震力作用下石牆可能出現局部的面外

剪力破壞之外其抗剪能力大致良好惟牆體之面外抗彎能力嚴重不足加上缺乏韌性

在大地震中恐有崩塌之虞因此本棟校舍應儘速進行耐震補強以確保師生之生命安全 Principal Investigator黃昭勳 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

黃昭勳

副教授

A-14

大屯國小忠棟校舍

忠棟校舍在短向地震力作用下之（豎縫）面外剪應力分布

忠棟校舍在短向地震力作用下之豎縫面外撓曲應力分布

τmax = 034 MPa

σmax = 251 MPa

A-15

救災輕便橋新橋型之研究 台灣位居颱風與地震頻繁發生的地區橋梁常在地震或颱洪中損毀導致交通中斷

阻礙搶救與復原工作之進行如果能在短時間內進行輕便橋梁架設並可重複使用供

人車通行疏散災民及運送糧食物資必能降低天災對於社會經濟造成的傷害因此

開發強度高重量輕組裝快速之輕便橋梁技術對於我國的救災技術是非常重要的本

研究著重於發展新的橋型設計即使在偏遠災區由於道路狹小導致大型工程施工機具無

法進入時依然能在短時間內利用人力或半人力方式進行輕便橋梁架設並可收納且重

複使用 研究目標擬開發新的救災輕便橋型設計使其在不落墩的情況下能快速渡河完成架

設並將設計的救災輕便橋進行實際組裝確認新開發的救災輕便橋能在不落墩與有限

時間等限制下以人力方式完成 研究方法為達成此目標首先藉由回顧過去可動式橋梁的設計概念提出一個結合

傳統橋梁結構元件與機械機構的設計方案選擇簡易連桿組(linkages)所組成的機構作為新型橋梁的一部分來快速地擴展或收納橋塔與橋體再者利用橋塔橋體與繩索的結合以

剛體旋轉的方式來完成橋體架設接下來根據所完成的救災輕便橋設計成果建造一相同

尺寸之實體輕便橋實際測試是否能在有限時間內以人力方式完成橋梁的組裝與架設並

進行靜態與動態載重試驗檢核是否滿足設計標準並檢討分析模型的合理性 結論(1)簡易連桿組所組成的縮圖器機構可以快速地擴展與收納橋體與橋塔這樣

的設計可以減少現場組裝吊裝與架設橋體的時間及災區工址腹地空間之限制(2)所開發的救災輕便橋在自重與移動活載重作用下垂直向最大變位小於 AASHTO 人行陸橋設計準則之變位限制另外橋梁垂直向與橫向基本振動頻率皆大於 AASHTO 人行陸橋設計準則之要求避免共振與橫向不穩定的行為發生(3)研究成果可以提供國內設計顧問公司新的救災輕便橋設計思維與方法

Principal Investigator尹世洵 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

尹世洵

副教授

A-16

利用橋塔橋體與繩索的結合以單跨剛體旋轉的方式來完成輕便橋架設

輕便橋之分析模型

B-1

雙圓潛盾施工引致地表沉陷評估模擬

桃園國際機場聯外捷運系統設計考量潛盾隧道從三重端穿越淡水河床進入臺北市區因考慮地形及路權之限制路線線性等等因素及比較單圓雙孔傳統潛盾設計於淡水河下

必須施作三處安全逃生之連絡通道其連絡通道工程之施工風險高及造價昂貴採用雙圓

型潛盾隧道免作地中聯絡通道且對於隧道斷面積及周邊建物影響範圍較小及施工工期較

短等優點故臺灣首次引進雙圓型潛盾隧道 研究方法先進雙圓型潛盾工程及傳統單圓潛盾施工所引致地層變形影響其兩種潛盾地層變形影響因素甚多且極為相似為本研究重要之課題 利用 Plaxis 3D Tunnel套裝軟體探討軟體分析土壤釋放應力方法與經驗公式推估地表沉陷及潛盾隧道地表沉陷監測數值之間關係模擬實際案例為雙圓型潛盾開挖引致地

表沉陷變形情況期能藉由分析結果驗證 Plaxis 3D Tunnel應用於雙圓型潛盾隧道施工所引致地表沉陷分析之適用性並將其經驗傳承與分享 結論(1) DOT雙圓潛盾隧道施工引致之地表沉陷評估使用經驗方法以常態分佈曲線方程式來模擬沉陷槽其中因施工造成之〝土壤漏失率〞為主要變數之一相同地Plaxis 3D Tunnel分析 DOT潛盾隧道施工引致之地表沉陷分析應屬適用於模擬分析過程中設定〝土壤釋放應力〞為影響沉陷分析結果重要關鍵因素(2)本研究採用 Plaxis 3D Tunnel數值分析軟體評估 DOT 潛盾隧道施工引致之地表沉陷量研究隧道開挖橫斷面之地表沉陷槽以兩種經驗公式疊加法及等面積法分析顯示DOT 隧道沉陷槽之地表沉陷量寬度影響範圍較寬疊加法及等面積法所得之沉陷槽非常相近評估沉陷槽與沉陷觀測槽之趨勢

大致相同則評估之最大沉陷量與沉陷觀測點最大沉陷量有少許差異(3) 使用 Schmidt及WEI Gang經驗公式來模擬地表沉陷之縱向變形曲線分析與數值分析之成果及現場資料做比對結果顯示Schmidt 經驗公式所求得變位量占最大變位量之比值較為偏高表示 Schmidt經驗公式分析較為保守則WEI Gang經驗公式所求得變位量占最大變位量之比值較為偏低表示與現場監測資料及數值分析結果有顯著差異以兩種經驗公式來評估

其地表沉陷之縱向變形曲線其隧道中心之縱向地表沉陷量於隧道開挖面約 2倍直徑距離後沉陷量趨於收斂驗證其隧道開挖產生地表縱向變形理論 (4)有關地表沉陷之縱向變形曲線分析之 Schmidt及WEI Gang經驗公式期許後續學者能將 Schmidt及WEI Gang經驗公式深入研究與工程案例比較印證更準確預期其縱向變位量占最大變位量之比值

及地表沉陷之縱向變形曲線提高分析結果正確性並對數值分析成果將更具其信心 Principal Investigator陳水龍 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

陳水龍

教授

B-2

土層輸入參數與斷面繪製

隧道橫斷面沉陷槽 綜合比較

分析視窗與操作步驟

B-3

軟弱黏土層潛變引致之連續壁變形

摘要本研究係基於台北市軟弱黏土層深開挖完成且高品質觀測之施工案例考慮開挖工程常因時間延遲而引起較大之潛變量故採用依時性之土壤模型來模擬而分析結果與現

場連續壁變形背土側沉陷及支撐軸力之觀測值頗為吻合故選用作為進一步後續研究之

基準模型本研究總共以有限元素法進行了 48組不同模型來分析並將前述 48組之分析結果統計歸納後建議了考慮依時性之擋土壁最大變形與擋土系統勁度正規化公式擋土

壁最大潛變增量與擋土系統勁度之正規化公式以及擋土壁最大潛變速率與擋土系統勁度

之正規化公式本研究建議之簡化計算方法經與學者蒐集世界各地之 1百多筆觀測資料比對顯示於良好施工品質之深開挖工程可以得到不錯的預測結果根據上述建議之公式

可以簡單利用開挖深度及支撐系統勁度等基本條件評估軟弱黏土層開挖時可能引致之最

大壁體變形量及潛變量本文研究結果可以提供作為對日後類似工程規劃分析及設計時

之參考 結論 1 研究案例採用依時性分析擋土壁之最大側向變形分析值分別達觀測值之 103(西側連續壁)及 118(東側連續壁)分析結果與現場觀測之連續壁變形曲線亦極為吻合同時分析值最大地表沉陷量分別約為監測值之 96(西側地表)及 89(東側地表)兩者沉陷槽形狀相似支撐軸力與觀測值比較約在誤差plusmn30範圍之內顯示於軟弱黏土層進行深開挖適當考慮土壤之依時性效應可以得到接近觀測值之結果

2 連續壁總潛變率與擋土支撐勁度呈近似雙線性關係當 Sle1350時總潛變率與擋土支撐勁度 S 成自然對數線性反比關係當 Sgt1350 時總潛變率接近於定值 28當中連續壁之總潛變率最大約達 47最小值亦有 28故建議於軟弱黏土層進行深開挖工程宜適當考慮由土壤潛變引致之擋土壁潛變以避免低估了開挖變形量

3 後續參數之研究一系列依時性分析之連續壁最大側向變位量接近極大多數觀測值之最大值故將所有 FEM計算結果回歸後之簡化正規化公式應可以視為擋土壁採用連續壁時之近似最大包絡線該公式具備簡化計算之優點不須要經過複雜之 FEM模擬分析即可以評估擋土壁的可能最大變位量

4 最大潛變速率隨著開挖深度增加而變大同時最大潛變速率發生於最大開挖深度潛變速率與連續壁厚度成非線性反比正規化之最大潛變速率範圍約於 001 mmday~073mmday此結果與台北盆地案例之潛變速率觀測資料頗為接近

5 土壤潛變引致連續壁之總潛變率上限值最大約達 47潛變速率上限值最大約達073mmday 及潛變量之正規化(最大開挖深度與擋土支撐系統勁度之比)上限值約達2本研究建議之簡化之正規化公式透過利用開挖深度及支撐系統勁度等基本參數可以評估軟弱黏土層開挖時可能引致之最大壁體變形量及潛變量本研究結果可以提

供作為日後類似工程之參考

Principal Investigator陳水龍 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

陳水龍

教授

B-4

FEM計算結果與Clough and OrsquoRourke (1990)及觀測資料之比較

潛變率總潛變率與FEM計算之比較

0010203040

50607080

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δhmH

eData calculated from FEM Time-dependent resultsClough and OrsquoRourke (1990) line Observed data from Long (2001)-Diaphragm WallObserved data from Long (2001)-Sheet PileObserved data from Kung et al (2007)Observed data from Taipei case histories

Thick of diaphragm wall from 05m to 20mFactor of SafeAgainst BasalHeave

14

20

11 10 09

(a)

00

10

20

30

40

50

60

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δhmH

e

Data calculated from FEM Time-dependent resultsClough and OrsquoRourke (1990) line Observed data from Long (2001)-Diaphragm WallObserved data from Kung et al (2007)Observed data from Taipei case histories

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

Factor of SafeAgainst BasalHeave

14

20

11 10 09

30

(b)

δ Chmδ hm = -00025t + 025

δChmδhm = -00004t + 005

0

10

20

30

40

0 20 40 60 80

Elapesd Time (Days)

δC

hmδ

hm

HHe=019HHe=044HHe=065HHe=078HHe=100

(a)

Σδ Chmδ hm = -01Ln(S ) + 10

Σδ Chmδ hm = 028

0

10

20

30

40

50

60

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

ΣδC

hmδ

hm

Data calculated from FEM resultsObserved data from Ou et al (1998)Data from Lin et al (2002)

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

(b)

000

005

010

015

020

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δC

hmt

(cm

day

)

Proposed method for estimated by Eq 8Observed data from Ou et al (1998)HHe=019HHe=044HHe=065HHe=078HHe=100

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

00

02

04

06

08

10

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δC

hmH

e

Proposed method for estimated by Eq 9 Data calculated from FEM resultsObserved data from Ou et al (1998)Observed data from Finno et al (2002)Unpublished data

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

建議最大潛變速率計算方法與

FEM計算之正規化比較

建議正規化ΔδChmHe與S之計算

方法與觀測資料比較

B-5

既有連續壁改建之深開挖施工模式

在都市中建物多緊鄰地界線周圍幾乎緊貼鄰房及道路有地下連續壁的建物改建時

為避免拆除深基礎過程造成地盤下陷進而損壞鄰近道路及建物因此施工前必須謹慎

規劃在不損鄰的狀態下舊有地下連續壁深基礎的拆除其困難度比素地新建工程高出

許多所以舊有基礎的深開挖施工是一重要課題 研究目標

(1)建立舊有基礎深開挖的施工模式 (2)建立各種施工模式的施工規劃工項順序及施工流程的步驟

研究方法本文彙整歸納出四種深基礎開挖重建模式分別為 (1)新連續壁於舊連續壁外側 (2)新連續壁於舊連續壁內側 (3)新連續壁與舊連續壁交叉 (4)沿用舊連續壁並繼續向下設置新連續壁

本文針對上述四種模式的各種施工方法就土層地下水位新舊建物的

套圖地盤改良臨時擋土設施抽排水鄰房保護措施及監測點的位置加以

討論並進一步與實際的安全觀測資料相互比較施工流程以連續圖解方式表

達以供規劃設計與施工單位的選用參考或改進 結論

(1)新連續壁於舊連續壁外側只需施作一般淺導溝至原土層待新連續壁完成後再以明挖方式拆除舊連續壁若地質較軟弱可於導牆下方進行地盤改良以防止

新連續壁施作時坍孔 (2)新連續壁於舊連續壁內側可因業主設計分為利用舊連續壁作為外導牆將新設外導牆與舊連續壁以混凝土灌漿為一體及利用舊結構物樑柱設置永久撐牆三種

(3)新連續壁與舊連續壁交叉先於周圍進行地盤改良再利用全迴旋搖管機配合衝擊樁及錘式抓斗破除舊連續壁再以原土回填後才能將套管拔出或是於周圍進行

地盤改良後以明挖方式拆除舊有連續壁 (4)沿用舊連續壁並繼續向下設置新連續壁此模式可先於基地內及舊連續壁下方及內側進行地盤改良新連續壁緊貼舊連續壁施作上方則維持空打段以增加地下

室使用面積 收集數個工地之資料加以分析比對並以(2)新連續壁於舊外連續壁內側模式之

一代表性工地介紹

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-6

(1) (2) (3) (4)

四類深基礎拆除重建模式

新連續壁於舊連續壁內側之將新設外導牆與舊連續壁以混凝土灌漿為一體

B-7

高壓噴射灌漿品質管制與蒙地卡羅機率設計 二重管高壓噴射灌漿作業在壓力水層或者在地下室內進行鑽孔與灌漿作業時因為地

下水位高於鑽孔與灌漿作業場地高程為了避免在進行鑽孔與裝設灌漿管作業階段可能

造成湧水湧砂路面掏空或建築物傾斜的意外事件所以在地下室內進行灌漿作業時

利用筏基水箱來量測每公尺改良樁的排泥漿量除了能用來預警湧水與湧砂的潛在問題

再搭配上所量測到的排泥漿比重還可評估改良樁的平均樁直徑這就是在施工中的品質

管制其次施工中的改良樁若其四周緊鄰的改良樁愈多所量測到的排泥漿比重也會

愈大可見灌漿的順序也能影響改良樁的單位重與強度因此當灌漿的順序造成四周緊

鄰改良樁的數量愈多時則該灌漿的順序能提供最佳的改良樁的單位重與強度 研究目標為了在二重管高壓噴射灌漿的期間立即掌控設計樁徑是否達成同時防

止不正常的排泥導致附近地面的隆起與下陷有效掌握灌漿品質故以檢測的排泥漿比重

與排泥漿量去推估改良樁平均樁直徑是否達到工程設計的標準進而作為在施工時掌控

改良樁品質的一種管制手法 研究方法本次灌漿場地有準備一個已知長寬的筏基坑當作廢泥漿暫置區當排泥漿

排入暫置區內泥漿的液面逐漸升高等鑽桿提升完 1 m再量測液面上升後的高程將高程差乘以筏基底面積即為噴射灌注 1 m高程時的排泥漿量至於排泥漿單位重測量時機是在排泥漿量量測期間進行原則上量兩次盛取時將容器置於排泥軟管出口處盛取將

盛滿排泥漿的容器秤重扣除容器重後再除以容器之容積即為排泥漿之單位重之後將

所記錄的排泥漿量與灌漿量之比值還有排泥漿的單位重畫成機率分布曲線可發現兩者

皆為常態分布( Normal Distribution)其平均值加減 3倍的標準差可用來作為灌漿品質管理的上下限值而再以此兩者的 Distribution用蒙地卡羅原理來模擬便可得到改良樁直徑之機率分布曲線當周圍改良樁陸續完成在未灌漿的改良樁體四周噴射流能切削的土壤

體積逐漸減少依周圍完成支數不同有 6種可能狀況由排泥漿的單位重量測可發現周圍完成改良樁的支數愈多則後續改良樁的排泥漿單位重也愈大改良樁的品質也愈佳因

此可以設計出不同的施工順序若搭接改良樁的數量愈多則此工序所導致的高品質改良樁

的數量也愈多 結論 (1)當地下室發生湧水時其排泥漿量與灌漿量比值皆落在正常灌漿作業的管理

值之外這說明利用排泥漿量與灌漿量比值的管制圖可以有效預警湧水或湧砂的可能性

(2) 為了得到高品質的改良樁在編排灌漿順序時儘量使欲灌漿樁位的周圍有最多已完成的改良樁(3)未來可再蒐集更多 JSG灌漿相關案例將不同地區樁徑土層性質灌漿參數排泥漿比重及廢泥漿量單位量等數據製作資料庫及規範以提供後續灌漿時品

質管制的依循準則 Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-8

圖 1 排泥漿量量測 圖 2 排泥漿單位重量測

圖 3 排泥漿量體積比管制圖 圖 4 排泥漿單位重管制圖

圖 5 蒙地卡羅模擬模型

圖 6 搭接面積的六種邊界

圖 7 五種不同的設計灌漿順序

B-9

路堤下橋墩深基礎開挖工法比較與數值分析 為改善國道 1號五股至楊梅路段的交通壅塞國道新建工程局辦理「國道 1號五股至

楊梅段拓寬工程計畫」之新建工程其中泰山林口路段因為上邊坡側為地質敏感區域不

適開挖所以在下邊坡處進行橋墩基礎開挖基礎開挖工法共有三種分別為型鋼橫板條

擋土工法土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法 研究目標針對土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法彙整傾度管監測數據

觀察不同開挖階段之傾度管側向變位及側向變位速率研判邊坡潛在滑動面的位置進而

比較兩種工法於紅土卵礫石層中開挖之適用性以決定較佳開挖擋土工法其次以 3D有限元素軟體模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖過程以數值分析結果與傾度管監測數

據比對驗證進而研究傾度管監測警戒值與行動值之適用性 研究方法以非線性有限元素軟體(PLAXIS 3D)模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖

過程土壤應力-應變行為模擬採用莫爾庫倫組合律(Mohr-Coulomb constitutive model) 參數的選擇參考鑽探報告及室內土壤試驗土釘桿件採用樑元素模擬(Beam element)鋼線網噴凝土採用牆元素模擬(Wall element)土釘鋼線網噴凝土與土壤間均配置界面元素(Interface element)施工步驟模擬每一階開挖工序由傾度管監測數據比對驗證數值分析結果以及分析邊坡開挖前後之安全係數差異

結論(1)土釘逐階降挖擋土工法在第 6階開挖時可發現變位曲線在 65m處有明

顯的折點折點以上之線段斜率較小下部線段斜率較大由上邊坡路面產生的裂縫可

推估折點以上為邊坡滑動區隨著開挖深度增加折點沒有下移的趨勢也就是滑動面位

置不變滑動區域與影響範圍也沒增加(2)竹削井式擋土工法當井筒壁體開挖至第 10階時傾度管變位曲線產生折點推估折點位置可能位於傾度管 45m與 65m處折點上部線段斜率較小應為未來潛在滑動區但是隨著開挖至第 14 階時折點沒有下移的趨勢也就是潛在滑動面位置不變潛在滑動區域與影響範圍也不變加以基礎上邊坡處

之高速公路路面無裂縫產生研判滑動面並未形成(3)依據傾度管的變位開挖壁面的穩定性高速公路裂縫與滑動面的產生以及工期長短顯示在林口紅土卵礫石層中進行橋墩

基礎開挖較佳的擋土工法應為竹削井式擋土工法(4)監測邊坡潛在滑動面傾度管警戒值的訂定須更加嚴謹應不能造成高速公路路面產生裂縫才能有效且安全的預警工程事

故

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-10

土釘逐階降挖擋土工法開挖面平面圖 土釘逐階降挖過程傾度管之變位

土釘逐階降挖工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

竹削井式擋土工法開挖面平面圖 竹削井式擋土開挖過程傾度管之變位

折點

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

竹削井式擋土工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

2m 深

35m 深

45m 深

65m 深

13m 深

16m 深

Step1 Step2 Step3

Step4 Step5 竹削壁體開挖

井筒壁體開挖 Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

Step15

傾度管深度(m

)

B-11

機場跑道剛性鋪面之版底灌漿維護 剛性鋪面未受良好的維護方式下容易因版塊間的接縫密封性不足使地表水滲入造

成基底層潮濕積水在交通反覆載重作用下接縫發生唧水現象在版塊下方掏空孔洞

使版塊下方的承載力不均進而造成版塊的破裂損壞情形因跑滑道使用頻繁全面翻

修不切實際而且成本較高為了改善此類狀況進行剛性鋪面版底灌漿是最快速有效提

升版塊承載力延長版塊使用年限的方法 研究目標本研究主要以剛性鋪面狀況指數(PCI)版底灌漿灌漿量及灌漿壓力透地雷達

非破壞性檢測之結果進行分析研究研究目標包括 (1) 分析版底孔洞造成的鋪面損壞種類探討損壞種類與灌漿量之關係 (2) 分析版塊不同損壞程度及維護狀況對灌漿量之影響 (3) 鋪面損壞程度以鋪面狀況指數(PCI)加以量化探討鋪面狀況指數(PCI)評分與孔

洞及灌漿量之關係 研究方法針對機場跑滑道由孔洞造成的剛性鋪面破壞及版底灌漿量之關係研究探討在

與灌漿前後之透地雷達檢測結果驗證研究方法可區分為 (1) 剛性鋪面損壞(distress)程度調查

在透地雷達非破壞性檢測前先行調查版塊損壞程度並以ASTM提出的剛性鋪面狀況指數(PCI)評分方式記錄版塊狀況

(2) 剛性鋪面版底灌漿前非破壞性檢測 在灌漿前先行規劃透地雷達施測路徑並於灌漿前及灌漿後以透地雷達掃描剛性

鋪面版塊底下孔洞與積水的範圍 (3) 剛性鋪面版底灌漿

利用透地雷達於現地版塊所偵查之孔洞進行灌漿孔位佈設選用適當之機具與

監測系統以單環塞工法進行填充灌漿填塞版塊底下之孔洞 (4) 剛性鋪面版底灌漿後非破壞性檢測

在灌漿後以相同的施測路徑檢測確認鋪面下方孔洞與積水的範圍已確實填充

否則再進行補灌作業 (5) 分析調查資料與灌漿施工紀錄結果

探討版底灌漿量與鋪面狀況指數(PCI)評分之關係篩選因孔洞造成的損壞評分方式制定用於版底灌漿的鋪面狀況指數(PCI)並由鋪面狀況指數(PCI)評分預估其灌漿量

結論(1)以版底孔洞造成的鋪面損壞與灌漿量之關係提出與版底孔洞有關的剛性鋪面狀

況指數(PCI)評分方式(2)以不同損壞程度的剛性鋪面對灌漿量之影響提出用於剛性鋪面灌漿前的適當修護方式(3)建立剛性鋪面狀況指數(PCI)與版底灌漿量之分析方法並提出預估灌漿量的方法以提升灌漿之效率及精確性

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-12

灌漿管安裝 灌漿壓力及流量監測 版塊接縫溢漿即停止

圖 1 版底灌漿施工

圖 3 剛性鋪面狀況指數(PCI)與灌漿量之關係整合

圖 2 剛性鋪面與灌漿施工狀況記錄

灌漿前

灌漿後

補灌後

B-13

鋼筋混凝土簡支梁循環加載與數值分析 目前潛盾隧道環片大多由鋼筋與混凝土製作而成而監測系統皆於環片裝設背填與

二次灌漿完成後才裝設在環片內側無從得知環片在裝設背填與二次灌漿過程中環

片中的鋼筋與混凝土的初始應力因此如果無法得知初始應力狀態則環片之鋼筋與混

凝土用量設計很難判定是否保守或不保守若能從環片製作澆鑄與現場環片裝設過程中進

行量測即可掌握環片完整的應力歷史作為回饋設計的重要資料 研究目標利用埋設 SOFO光纖的簡支梁在循環載重時的鋼筋應變與梁撓度作為已知

解分析對象來驗證下列兩種分析方法一為以結構及鋼筋混凝土力學理論發展一套

MATLAB 數值分析模式模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力二為使用 FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型模擬簡支梁承受雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力

研究方法分成三部分第一部分將SOFO光纖感測器埋設於鋼筋混凝土簡支梁試

體內在試體製作過程中記錄蒸氣養生與水中養生過程鋼筋與混凝土的應變歷史並於

實驗室內進行雙點循環載重試驗紀錄鋼筋之應變過程第二部分利用結構與鋼筋混凝

土力學原理建立一套MATLAB數值分析模式(分成三種類型(1)忽略拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie (2)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie(3)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用真實的慣性矩Iexact)藉由給定之鋼筋與混凝土的組合率模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下簡支梁試體鋼筋與混凝土的應變與應力並比對簡支梁的載重-理論彎矩彎係與數值分析結果的載重-彎矩關係驗證力學理論數值分析模式的正確性第三部分使用FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型輸入MATLAB數值分析使用之鋼筋與混凝土的組合律模擬鋼筋混凝土簡支梁承受雙點循環加載擷取光纖感測器位置之模

擬結果將其模擬結果與實驗之光纖感測器量測結果和MATLAB數值分析結果進行比對探討力學數值分析的適用性

結論(一)本研究發展之數值分析模式沒有忽略拉力側混凝土之張力而且混凝

土試體開裂後採用真實的慣性矩Iexact進行力平衡分析不論簡支梁是否開裂載重-彎矩關係的數值分析解與理論解皆吻合證實本研究發展的力學理論數值分析模式之正

確性(二)數值分析結果之鋼筋應變與實驗之光纖感測器量測結果有差別後續使用FLAC 3D模擬輸入數值分析使用的組合率預期能得到與數值分析較相符之結果

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-14

光纖簡支梁試驗加載示意圖 雙點循環載重之光纖變形量量測結果

載重-彎矩(理論與數值分析)關係圖 載重與鋼筋應變及中立軸位置關係圖

鋼筋混凝土簡支梁斷面網格圖(FLAC 3D) 鋼筋混凝土簡支梁網格示意圖(FLAC 3D)

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

0100002000030000400005000060000700008000090000

100000110000120000130000140000

0 10002000300040005000600070008000900010000

彎矩

(kg-

cm)

載重 (kg)

理論彎矩

計算彎矩-

類型1

計算彎矩-

類型2

計算彎矩-

類型3

B-15

無人飛行戴具(UAV)航空攝影測量及雷射掃描儀(LiDAR)資料之整合與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞近

年來測量與空間資訊技術之發展日新月異於國土保安環境變遷監控防救災應變資

源探測保護等各方面的應用以及上述資訊的更新和資料的即時性成為重要需求因此

發展快速且低成本資料擷取平台乃成為各國遙感探測技術與測繪製圖發展的重要課題

遙測影像及航空測量除了軍事情報之外已普遍推廣到區域測量地質調查礦產探勘

農林設施土壤保育森林開發與土木工程之探查等工作上近年來因電腦視算能力的

提昇數位影像解晰度的提高相對應之攝影測量技術亦隨之澎渤發展 研究目標地震等天然災害的評估常須整合不同領域及技術如地形分析大地測

量遙測地理資訊系統及定年學等其中構造地形分析是斷層存在性及斷層活動性一個

最初步也最基礎的資訊與工具它能提供進行其他更精細的斷層調查分析前重要的參考

依據因此高精度地形資料的取得成為重要關鍵 研究方法1)針對地形資訊大量數據視覺運算等相關模組及程式的開發其中主要

集中於三維紅藍(或紅青)全彩立體影像及三維立體光柵影像之處理及製作2)數值地形資料應用於在地質上構造如斷層褶皺等構造的特徵分析構造活動性的探討等相

關技術的開發 結論無人飛行載具機動力強時效性快經費較廉及較寬鬆天氣條件即可操作的

優點等特性可取得災害地區即時清晰全面之中低空照片並作為後續分析災害原因

與災後整治之用以無人飛行載具進行航空攝影測量由地表特徵物的辨識再反求特徵

點的空間所在位置經由大量的特徵點的計算後即可建置大量三維座標（點雲）並同

時透過數位攝影機記錄取樣點顏色測量結果可以建構數位地表高程模型來精確記錄地貌

用於記錄地形變遷地圖製作或是產生地面模型此一精確的三維座標可做為土地建築

都市規劃自然地貌河床地形測量以及山坡監測等用途之應用另一方面台灣地區位

處高溫多雨的亞熱帶植生茂密地質露頭出露不易而新技術空載雷射掃描(Light Detection And Ranging LIDAR)的多重反射資訊經由濾除不同反射訊號後能獲得高解析度之數值地表模型(Digital Surface Model DSM)再經由資料處理進一步去除地表建物及植被等可得高解析度數值地形模型(Digital Elevation Model DEM)利用此一技術無論是人口密集的都會區或是叢林茂密的深山都可以找出許多被掩蓋或是現行數值地

形模型所無法分辨的細微地形變化這些微變化能提供更多科學證據並進相關分析與運

用

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-16

國道三號附近細部數值地形模型呈現其中可見高速公路上崩積區及呈點狀凸起零星

散佈之清運中大型機具

無人飛機拍攝陳有蘭溪附近區域影像之點雲建置成果

小林村附近地區山崩事件後之三維地形側視

B-17

山崩災害數值模擬相關程式開發與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞1999年台灣九二一集集地震（ML= 73 MW= 76）造成台灣地區二千四百餘人的死亡引發近萬個山崩民生經濟損失嚴重近年來因電腦運算能力的提昇結合野外觀察的結果

運用離散元素法等數值模型方法結合地震站之強地動訊號地表地下水文特徵以及

岩體及滑動面之材料性質等來模擬山崩行為從地震山崩之誘發啟動傳播至穩定

滑動及最後堆積停止階段等等hellip重建運動塊體的滑動過程 研究目標結合野外觀察及不同方法論所得概念運用自行開發之接觸動力離散元素

法及廣義地形下之淺水波模式來探討山崩區地形地貌岩體材料性質孔隙壓力滑

動面及原地面等摩擦性質等對山崩之誘發擴展及堆積過程之影響及山崩機制之探討 研究方法1)運用接觸動力離散元素法來模擬山崩的誘發與運動過程該方法基於顆

粒間的接觸面性質及顆粒群的相互碰撞時考量顆粒碰撞前後之動量變化回復係數及作

用力2)基於連體力學架構所發展而成的廣義地形下之淺水波模式所開發之程式(中研院郭志禹博士合作)亦運用於土石流流變率模擬藉由與現場堆積的量測值相比較來率定山崩地區之流變參數

結論岩體內之作用力的模擬是考慮相接觸顆粒之接觸點位置及接觸區域面積接

解點上之正向切向接觸力及抗彎矩並考慮原接解點或新接觸點接觸點之尖鋒及殘餘

強度等以上方法允許模擬破碎岩體內之凝聚力的 Mohr - Coulomb 行為最後再以GaussndashSeidel 非線性迭代之數值方法來簡化及加速程式之運算以計算每一時間序列上顆粒群體碰撞及接觸時的作用及行為相關程式已運用於國道三號九份二山小林村等地

滑土石流等山崩之象動歷程模擬金山地區之洪氾斷層錯動造成地盤下陷而引致海水

漫淹等相關的分析

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-18

山崩崩移發生前及發生瞬間顆粒間之接觸應力變化

小林村土石流情境模擬及崩積物堆積狀況

C-1

大陸政府採購市場與制度之研究 由於 WTO 的 GPA (政府採購協定) 簽署國家越來越多美加歐盟日韓等大部

分有經濟實力的國家多已簽署我國亦在 2009 年 7 月 15 日簽署生效而中國大陸亦於2007年提出加入 GPA申請目前相關談判已近尾聲近期內可望簽署根據 GPA的規定各國的政府採購市場必須互相開放且遵守公開公平等原則預計大陸簽署 GPA 後未來每年政府採購市場的金額將高達三十餘兆台幣由於市場規模極為龐大各國莫不競相投

入相關研究及輔導該國產業的競爭力企圖爭奪這塊大餅我國相對進入大陸市場較無語

言及文化等障礙相較於其他國家的競爭事實上我國產業已具備天時地利人和的有

利條件如何利用這些有利條件轉化成市場的競爭優勢實為迫不及待的課題而其中最

關鍵的因素就是是否能徹底熟悉大陸公共市場的遊戲規則精確的掌握各項規則的操作與

竅門且時效越早越好俾輔助我國的產業及早佈署掌握市場的先機這是本研究所致

力的主要目的 研究目標本研究目標可分為短中長期短期為比較兩岸政府採購制度與市場

分析研究臺灣產業進入大陸公共市場之策略及定期舉辦兩岸政府採購產官學研討會及

論壇中期為協助政府研擬相關政策成立兩岸公共市場產業輔導中心及協助我國產業

進入大陸公共市場長期為設立營造公會臺北科大政府採購市場研發與培訓中心使臺灣產業從兩岸走向國際

研究方法本研究在第一階段將針對大陸的政府採購制度進行全面的探討且將兩岸

採購法的差異做詳盡的比對同時也針對大陸的公共市場及產業文化進行深入的調查與

分析並彙整資深台商(協會)及兩岸專家的經驗以務實為導向俾使研究成果能精確有效的掌握大陸的公共市場第二階段將運用前階段的研究成果以營建產業為先建立

兩岸長期的交流平台積極訓練及輔導我國的產業能快速進入大陸公共市場的能力如

此階段的成果與時機成熟將在本校設立兩岸公共市場產業育成中心以提供長期的專

業輔導未來甚至可進一步考慮將服務範圍拓展至其他 GPA國家 結論由於此計畫為一個長期性研究因此下列結論僅為初期研究成果發生重大災

害需獲得緊急搶救資源時除正常既有採購契約可利用外亦可於正常之採購契約中針

對災害搶救項目可直接以開口契約方式預為因應另搶救能量需求異常龐大之重大災害緊

急搶救則可以特殊緊急採購方式因應兩岸採購法規均提供法源依據提供執行單位緊

急採購災害所需搶救資源比較兩岸之緊急採購制度並參照相關實務案例可發現各有

優缺點如何能截長補短應是兩岸所努力方向最後大概整理出兩項重點(1)兩岸採購相對於歐美國家仍處於起步階段還存在很多問題亟待完善如政府採購法不健全政府服

務類採購範圍和規模仍然較小等發達國家政府採購規模占 GDP的比例通常為 10兩岸占比水平與此相比仍有較大差別(2) 緊急採購之因應措施兩岸均有彈性因應作為針對 921 大地震莫拉克颱風（依據台灣地區ldquo採購法rdquo第 105 條）及四川汶川大地震甘肅省土石流災害（依據大陸政府ldquo採購法rdquo第 31 條）等相關單位均可快速進行救災工作因此相關緊急採購作為均能發揮功能提升整體救災復原效率 Principal Investigator王隆昌 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-2

中國各年度 GDP（單位億美元）

資料來源中華人民共和國國家統計局 httpwwwstatsgovcn2012年

各縣市綜合營造業分佈狀況 研究目標 資料來源本研究室繪製 資料來源本研究室繪製

家數

縣

市

C-3

預防式品管理論應用於公共工程之研究

近年來國家重大建設計畫密集推出如民營固網開放台電六輸變電計畫污水下水

道建設計畫及自來水更新等多項計畫以及埋設電力電信瓦斯自來水網路等等維生

管線使用道路埋設管線情形非常普遍然而國內隨著生活水平及教育程度的提昇以致

民眾意識抬頭對道路服務需求也跟著增加因此使得國內道路管理機關開始重視道路服

務品質的問題但卻常發生管線工程埋設後因道路回填不實或管線埋設未與路面齊平

造成路面不平的情況其施工品質優劣將是維持路面平整最重要的關鍵 本研究將預防式品質管理概念導入目前道路管線挖填工程品質管理中重新建置一套

施工品質管理機制依現況問題分析並研提對策提出於重要施工項目建立停檢點查驗

並依其重要程度設立不同等級專業人員負責查驗及相關檢查表落實專業人員的職責等施

工品質管理機制期能改善目前施工品質良莠不齊的情況 研究目標 本研究首先針對臺北市現行管線挖掘作業之抽查機制進行探討依據現

況問題分析結果檢討現行抽查機制的問題癥結導入防弊理論及預防品管的觀點建構

改良式抽查機制首先建立管線停檢點抽查作業消除非必要的挖掘降低抽查成本減少

開挖次數及減少用路人抱怨推動落實專業人員管制藉由二階段抽查作業篩選無停檢點

資料者納入品質抽查將廠商依品管能力分類無品質能力及限制挖掘者繳交代金(需含管理費等)由道路管理機關於各年度施工時納入施工研擬闢建管線挖掘品質管理系統其研擬一套以預防為主治療為輔具體可行的管理機制藉以提升抽查效益並有效改

善管線施工品質 研究方法針對本研究相關之文獻及臺北市管線挖掘品質管理現況進行回顧探討臺

北市道路挖掘埋設管線品質抽查管理之盲點導入防弊理論及預防式品管的觀點著重以

預防式管理為主治療為輔應變為備之原理藉由專家調查以及實例分析探討改良式抽

查機制之適用性並以回饋分析之方式修正本研究最後提出結論與建議 結論(1)強化製程品管停止靠檢驗達成品質一開始就製造出滿足需求品質的方式

來取代檢驗特別是落實停檢點抽查機制與績效管理(2)道路管理機關除輔導其做好品質外應針對其品質績效長期建立管理檔案長期掌握管線單位的完整資料績優者除於管

線會議公開表揚外應降低抽查比率甚至列入道路管理機關代辦施工之廠商優先名單績

劣者除於管線會議提出並公告於臺北市道路挖掘管理系統並增加抽差比率輔導施工品

質若仍無法改善經評定為無自主品管能力則由管理機關代收款施作且代收款應大幅提

升並收取管理費長期追蹤廠商績效管理績優廠商將持續其好品質績效差之廠商為避

免抽查之成本提高將自主性的導正其施工品質長期形成良性循環及自主品管之永續目

的創造永續管理的效益(3)重點式品管須由品管組織人員簽認除依權責分別由施工廠商之技師工地主任及品管人員負責簽認外監造單位亦應於現場會簽並通知道路管理

機關派員查核(4)闢建管線挖掘品質管理系統以二階段抽查機制可減少 80非必要抽挖件數降低抽查成本利用非破壞性檢測過濾有品質疑慮之案件代替道路品質抽查

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-4

未經篩選逕以破壞性檢測檢驗道路品質之機制改以善用成熟科技如透地雷達先與檢測隱

蔽部分可排除非必要之挖掘案件瀝青混凝土部分則以鑽心取樣檢驗如有品質疑慮再

以破壞性檢測驗證民眾較在意路面復舊品質更勝於隱蔽部分另增加非破壞性檢測項目

如以三米直規加驗人手孔周邊及瀝青混凝土新舊介面高低差(5)因已以二階段非破壞性檢驗過濾 80非必要抽挖件數如此可分階段增加抽查件數由原 15增加至 10長期以 100抽中不合格為目標大幅增加抽查效益

Principal Investigator王隆昌 教授研究室

戴明品管理論

項目 年度 抽查件數 不合格件數 不合格率

97 138 71 5145 98 629 187 2973 99 525 120 2286 合計 1292 378 2926

97~99年度臺北市管線查察不合格統計表

C-5

整合 RFID與 BIM於營建工地鋼構吊裝工程管控實務應用之研究

鋼構工程為鋼骨大樓最主要的工項之一其作業管理的良窳直接影響工程品質與成

本複雜之鋼結構工程可能包含上萬支構件每一構件經由製造運送檢查儲存

吊裝及驗收等流程都必須不斷進行確認並核對資料然而現行工地作業人員多以紙本

2D圖面及物料清單為溝通管理的工具因此常有構件不易確認效率緩慢誤判等問題尤其塔吊人員位於高樓作業時需同時進行安裝位置確認與吊塔操作不僅導致作業緩

慢且易增加作業風險 研究目標規劃整合BIM結合RFID技術導入營建工地鋼構吊裝工程管控之應用模式

建置 BIM-based RFID 鋼構工程物料資訊管理系統使其能提升鋼構作業管理效率減少塔吊作業之風險並進一步探討系統導入之效益與限制 研究方法鋼結構工程的作業流程包含工廠製造材料運送工地存放吊裝施工及

完工驗收等階段本研究所開發之系統導入應用包含「進場檢驗」「吊掛作業」「進度監

控」及「完工查驗」等作業管理其概念主要利用 BIM圖形化介面易於辨識之特性使人員能透過模型輕易掌握鋼構於建築空間位置並透過 RFID快速掃瞄辨識能力能迅速取得構件資訊減少人員辨識錯誤及負荷有助於高空塔吊作業之正確與安全並透過

BIM 模型顏色呈現方式能迅速掌握鋼構作業之進度本研究開發採用NET Framework技術以Microsoft SQL Server為資料庫系統並透過 ADONET作為資料溝通之技術模型本體採用 Revit 匯出之 DWF 檔案為主要檔案格式提供系統操作所需之樓層模型及構件視覺化資訊系統介面則以 VBNET開發視窗介面作業進行時能同時呈現系統資料庫資訊及模型呈現

結論(一)本研究整合 RFID 與 BIM 模型作為塔吊作業溝通之媒介高空與地面人員能以行動裝置同步取得構件及模型資訊可改善傳統 2D圖面與無線電溝通及描述不易之狀況(二)由於鋼構體積龐大且工地空間有限錯誤的堆置方式可能增加成本與導致風險工程師可藉由 BIM 樓層與位置資訊調控構件最佳的儲放位置與順序可提升吊裝

效率並降低風險(三)系統所採用之 BIM Model 由 Revit 模型先行匯出為 DWF格式檔案後再利用 API進行操作以避免原始模型遭任意修改且由於檔案格式較小可提升系統資料傳輸速度並改善作業效率(四)透過 BIM API 介面程式可控制模型旋轉並以適當角度呈現能協助塔吊人員迅速確認構件及安裝位置改善作業便利性及減少人員疲勞並且

提升作業安全本研究導入行動化通訊裝置及 BIM-RFID資訊化作業系統取代傳統紙本作業模式人員對資訊系統操作之熟悉度與良好的教育訓練為導入系統成敗之重要關鍵 Principal Investigator林祐正老師 研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

林祐正

副教授

C-6

使用者操作介面

RFID-BIM系統導入工地鋼構管控之應用

系統架構圖

鋼構進場檢驗及放置管理

地面工程師與塔吊人員同步顯示鋼構資訊

透過 BIM模型顏色管理作業進度

作業人員進行鋼構驗收

D-1

因應重大複合型災害物力動員調度機制 之研究

2011 年日本311 東北發生超乎預期之大規模地震所引發之複合型災害其救災物力

之動員調度也備受考驗借國外災害處理之經驗檢討台灣的法令組織整備作業程

序及案例期能提升我國面臨重大複合型災害時物力動員之時效性及完整性 研究目標彙整分析世界主要國家包括日本(日本東北地震)美國(卡翠納颶風)

中國大陸(四川地震)等遭逢重大災難時物力動員機制運作情形與關鍵議題檢討我國近年來莫拉克風災納莉風災921 地震等重大災害物力動員案例及現況設定一項重大複合式災害就我國現行物力動員機制進行情境分析研提我國因應重大災難物力動員機制

之具體建議 研究方法本研究案預擬之情境以國內發生機率雖不高但仍有可能發生且高於現

今地方政府在其地區災害防救計畫中所研擬的地震規模為本研究案之情境事件因此

設定為臺灣北部山腳斷層北延入海段發生芮氏規模七之地震錯動並引發最高浪高達三

公尺之海嘯此浪高比國科會所做研究報告之12公尺高但考慮311 東日本大地震之超乎預期的情況及複合型災害之組構以三公尺浪高之海嘯為模擬情境另伴隨核一廠因激

烈振動導致廠區設備受損造成第四級（Level 4）的輻射事故綜之本研究案預擬之複合型災害乃由地震海嘯核電廠輻射事故所構成並推估建物損壞人員傷亡收容

需求火災事件維生管線交通路網等之量化損害及修復進度以及海嘯淹水及輻射災

害避難收容下所需的物力調度其中以TELES 及本研究研擬方法為主要考量亦透過訪談方式針對公私部門物力動員調度權責相關之人員進行訪談以了解災防組織之實際

作為伴以調查焦點座談統計分析並總整研究發現研提我國因應重大災難物力

動員機制之具體建議 結論物力需求可分為物資及設施設備兩大類別物資方面包括飲用水糧食及民生

必需品緊急醫療救護所需之器材及藥品人命搜救之器材裝備等等本研究擬出隨時

間地點之量化數據提出物力動員調度之十三項重要課題與對策並具體提出短中長期

政策及機制改善之建議 Principal Investigator施邦築

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

施邦築

副教授

D-2

物力需求與災害發生時間關係圖

物力整及備動員運作流程圖

物力調度運作流流程圖

D-3

地工合成材料應用於呈層複合土壤 水質淨化系統之研究

臺灣發展生態工法迄今已十餘年初階段大都應用於河川及山坡地治理現今逐漸擴

展至社區或城市的應用並且與綠建築及節能減碳等議題相互結合目前國內的生活污

水大多經由污水下水道系統收集至污水處理廠處理然而因其造價高且工期長短期內

並無法達到全面普及鑑於此近年來國內開始採用現地自然淨化處理系統(NTS)解決此問題然此類系統卻常受限於較低的水力負荷率而導致阻塞本研究引入在日本發展十餘

年之呈層複合土壤系統(MSL)其實務案例詳圖 1 及圖 2由於水力負荷率較大且因系統可設置於地底下降低人為的干擾及維護管理的頻率有效的改善 NTS 缺點 MSL系統主要由土壤混合層(含土壤有機材料及包覆材)及透水層(PL)組合而成日本 SML係以麻布為包覆材但易受分解腐化而影響系統壽命本研究改採高耐久且品質穩定之地工

合成材料以提昇系統使用壽命 研究目標本研究嘗試採用地工合成材料替換 MSL 系統中包覆材藉由人造聚酯纖

維控制材料本身厚度開孔徑進行實驗過去地工合成材料較常使用在土木大地工程

多應用於河川護岸的保護以及山坡地的護坡工程材料本身具備排水沖蝕控制隔離

加勁及過濾hellip等功能鮮少使用於水質淨化之應用本研究透過地工合成材料替換日本之黃麻布包覆材除了可以達到較佳的水質淨化成效之外更有效延長MSL系統使用壽命另外本研究亦嚐試採用台灣現地常見的材料來取代日本的材料以達到落實技術本土化

之目的 研究方法首先進行「地工織物培殖微生物可行性初期實驗」(詳圖 3)目的為了解

地工合成材料能否能有效提供硝化菌生長附著而後採用自行研發之「MSL 室內實驗滲透過濾實驗儀」(詳圖 4)進行實驗共分為二個階段第一階段由黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)及厚不織布(I-C)進行實驗以了解不同纖維布之淨化效率第二階段則將三種纖維布以不同的水力負荷率進行試驗以了解污水停留時間與水質淨化效率間的關係

結論(1)本研究所使用之添加材均為台灣本土材料由試驗結果可知效果頗佳顯示

可達技術本土化之目標(2)在相同厚度下本研究採用地工合成材的確可以達到與黃麻布相同之水質淨化成效且較厚之地工合成材亦表現出較佳的成效(圖 5)(3)實驗發現地工合成材內部孔隙愈多愈能提供較多空間利於生物膜孳長提高淨化效果(4)水力負荷率只要能低於 5000Lm2day便可以有效達到水質淨化的成效(圖 6)(5)與人工濕地水質淨化系統相比MSL可以更小的面積和更省的成本較快速的達到水質淨化的成效由其對於磷的去除更為顯著

Principal Investigator何嘉浚 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

何嘉浚

助理教授

D-4

圖 1家庭生活污水處理案例 圖 2河川工程淨水案例

圖 3地工織物培殖生物菌實驗結果 圖 4 MSL室內實驗滲透過濾實驗儀

圖 5黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)與厚不織布(I-C)之實驗結果

圖 6 三種纖維布在水力承載負荷率 3000Lm2day之實驗結果

TP NH3-N

TP NH3-N

E-1

機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 地下水是極為重要的水資源之一相較於地表水而言地下水具有成本低廉水溫與

水量穩定水質良好及取用方便等多項優點目前台灣西南部地區仍大量抽取地下水供應

灌溉養殖民生及工業用水若地下水遭受污染勢必嚴重影響該地區之水資源供需平

衡甚至對人體健康造成危害故地下水資源保育業已成為極重要之議題 研究目標地下水污染潛勢評估模式 DRASTIC 為美國環保署(US Environmental

Protection Agency)於 1985 年主導並與美國地下水協會共同合作所發展而成利用該模式評估區域之污染潛勢計算出之高污染潛勢區則代表該地區客觀上較易受到污染

DRASTIC 含水層脆弱度模式自發展以來經常被使用於評估地下水污染潛勢但此模式在應用上常因相關參數資料稀少易產生高度不確定性進而影響模式之評估結果因此本

研究應用指標為基礎之地理統計發展以機率為基礎之 DRASTIC 含水層脆弱度評估模式除估算地下水污染潛勢值外並評估其污染潛勢預測表現 研究方法DRASTIC 含水層脆弱度模式考慮七項水文地質參數以評估該地區污染

潛勢之程度分別為地下水位深度(D)淨補注量(R)含水層介質(A)土壤介質(S)地形(T)未飽和層影響(I)含水層水力傳導特性(C)七項參數本研究將此法實際應用於濁水溪沖積扇DRASTIC模式中之各參數分別使用三種選取方法(最大機率選取期望值選取傳統選取法)進行污染潛勢評估

結論研究結果顯示高污染潛勢區皆位於沖積扇之扇頂區土地利用型態以農業耕

種為主而中度污染潛勢則大多分佈於扇央地區無污染及低度風險污染大多分佈於沖積

扇西部沿海地區以及南部地區此外將前述三種方法之評估結果與近年來該地區地下水

硝酸鹽氮實際污染情形進行相關性分析Pearson 相關係數分別為 0310131 及 0071Spearman 相關係數則分別為 0460552 及 021再比較三種方法之污染潛勢預測能力預測高硝酸鹽氮濃度污染(超過 05mgL為門檻)其預測能力分別為 7575及 38由上述結果顯示本研究發展以機率為基礎含水層脆弱度評估模式較傳統評估結果更為優

異本研究成果可提供政府劃定地下水污染潛勢範圍以及制訂污染防治與土地使用管理策

略之參考建議未來可增加更多因子估算淨補注量時若能考慮更多可能影響參數如土

地利用型態雨量植被及土壤入滲係數等將使淨補注量估算更符合實際情況以提高

模式之準確性 Principal Investigator陳世楷助理教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

水資源工程與水利防災組

陳世楷

助理教授

E-2

參數因子 水文地質參數

地下水位深度 D(Depth to Water Table) 淨補注量 R(Net Recharge) 含水層介質 A(Aquifer Media) 土壤介質 S(Soil Media) 地形 T(Topography(slope))

未飽和層影響 I(Impact of the Vadose Zone) 水力傳導係數 C(Hydraulic Conductivity of the Aquifer)

DRASTIC參數 DRC之分數等級

D R C

百分比 門檻 分數等級(rating)

0-20 1 10 2

20-40 2 8 4

40-60 3 6 6

60-80 4 4 8

80-100 4+ 2 10

DRASTIC參數 SIA之分數等級

範 圍(range) 分數等級(rating)

礫石層 10

極粗粗中砂層 7

細及細砂層 4

粉砂泥及黏土層 1

(a)

(b)

(c)

DRASTIC 高污染潛勢與硝酸鹽氮超過05mgL 之比較(a) 各參數最大發生機率選取(b) 各參數期望值選取法(c)傳統選取法

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

A-12

A-13

大屯國小忠棟校舍之耐震能力評估 有鑑於中小學校舍在 1999年集集(921)地震中受損嚴重教育部近年來積極推動台灣

地區中小學校舍之耐震補強為確保學童及教職員在地震中之生命安全台北市大屯國小

亦針對其忠棟校舍進行結構耐震能力評估有鑑於國內現有之建築物耐震能力評估法僅適

用於鋼筋混凝土構造而忠棟校舍為石造建築其韌性及抗拉強度較一般鋼筋混凝土建築

物為低因此無法以傳統模式評估該建築物之耐震能力 研究目標由於現有的耐震能力評估法中多未針對石造建築物提出確切之耐震評估方

式本研究中除參考美國聯邦緊急事務管理局所建議之建築物耐震能力分析法之外亦根

據現行建築物耐震設計規範之規定對忠棟校舍進行有限元素分析藉以評估該建築物在地

震中之安全性並作為補強規劃之參考

研究方法由於本建築物不具備完整的構架系統屋頂亦無剛性橫隔板因此無法

以傳統之構架模型分析本研究中除依建築物之實際配置狀況以有限元素模型進行模擬

之外並根據現行規範所提供之工址及震區參數以動力反應譜分析法評估建築物在設

計及最大考量地震中可能受到的地震力及構材之應力分布以評估忠棟校舍在地震力作

用下可能出現之破壞模式及對應之耐震能力 結論分析結果顯示忠棟校舍除在建築物短向地震力作用下石牆可能出現局部的面外

剪力破壞之外其抗剪能力大致良好惟牆體之面外抗彎能力嚴重不足加上缺乏韌性

在大地震中恐有崩塌之虞因此本棟校舍應儘速進行耐震補強以確保師生之生命安全 Principal Investigator黃昭勳 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

黃昭勳

副教授

A-14

大屯國小忠棟校舍

忠棟校舍在短向地震力作用下之（豎縫）面外剪應力分布

忠棟校舍在短向地震力作用下之豎縫面外撓曲應力分布

τmax = 034 MPa

σmax = 251 MPa

A-15

救災輕便橋新橋型之研究 台灣位居颱風與地震頻繁發生的地區橋梁常在地震或颱洪中損毀導致交通中斷

阻礙搶救與復原工作之進行如果能在短時間內進行輕便橋梁架設並可重複使用供

人車通行疏散災民及運送糧食物資必能降低天災對於社會經濟造成的傷害因此

開發強度高重量輕組裝快速之輕便橋梁技術對於我國的救災技術是非常重要的本

研究著重於發展新的橋型設計即使在偏遠災區由於道路狹小導致大型工程施工機具無

法進入時依然能在短時間內利用人力或半人力方式進行輕便橋梁架設並可收納且重

複使用 研究目標擬開發新的救災輕便橋型設計使其在不落墩的情況下能快速渡河完成架

設並將設計的救災輕便橋進行實際組裝確認新開發的救災輕便橋能在不落墩與有限

時間等限制下以人力方式完成 研究方法為達成此目標首先藉由回顧過去可動式橋梁的設計概念提出一個結合

傳統橋梁結構元件與機械機構的設計方案選擇簡易連桿組(linkages)所組成的機構作為新型橋梁的一部分來快速地擴展或收納橋塔與橋體再者利用橋塔橋體與繩索的結合以

剛體旋轉的方式來完成橋體架設接下來根據所完成的救災輕便橋設計成果建造一相同

尺寸之實體輕便橋實際測試是否能在有限時間內以人力方式完成橋梁的組裝與架設並

進行靜態與動態載重試驗檢核是否滿足設計標準並檢討分析模型的合理性 結論(1)簡易連桿組所組成的縮圖器機構可以快速地擴展與收納橋體與橋塔這樣

的設計可以減少現場組裝吊裝與架設橋體的時間及災區工址腹地空間之限制(2)所開發的救災輕便橋在自重與移動活載重作用下垂直向最大變位小於 AASHTO 人行陸橋設計準則之變位限制另外橋梁垂直向與橫向基本振動頻率皆大於 AASHTO 人行陸橋設計準則之要求避免共振與橫向不穩定的行為發生(3)研究成果可以提供國內設計顧問公司新的救災輕便橋設計思維與方法

Principal Investigator尹世洵 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

尹世洵

副教授

A-16

利用橋塔橋體與繩索的結合以單跨剛體旋轉的方式來完成輕便橋架設

輕便橋之分析模型

B-1

雙圓潛盾施工引致地表沉陷評估模擬

桃園國際機場聯外捷運系統設計考量潛盾隧道從三重端穿越淡水河床進入臺北市區因考慮地形及路權之限制路線線性等等因素及比較單圓雙孔傳統潛盾設計於淡水河下

必須施作三處安全逃生之連絡通道其連絡通道工程之施工風險高及造價昂貴採用雙圓

型潛盾隧道免作地中聯絡通道且對於隧道斷面積及周邊建物影響範圍較小及施工工期較

短等優點故臺灣首次引進雙圓型潛盾隧道 研究方法先進雙圓型潛盾工程及傳統單圓潛盾施工所引致地層變形影響其兩種潛盾地層變形影響因素甚多且極為相似為本研究重要之課題 利用 Plaxis 3D Tunnel套裝軟體探討軟體分析土壤釋放應力方法與經驗公式推估地表沉陷及潛盾隧道地表沉陷監測數值之間關係模擬實際案例為雙圓型潛盾開挖引致地

表沉陷變形情況期能藉由分析結果驗證 Plaxis 3D Tunnel應用於雙圓型潛盾隧道施工所引致地表沉陷分析之適用性並將其經驗傳承與分享 結論(1) DOT雙圓潛盾隧道施工引致之地表沉陷評估使用經驗方法以常態分佈曲線方程式來模擬沉陷槽其中因施工造成之〝土壤漏失率〞為主要變數之一相同地Plaxis 3D Tunnel分析 DOT潛盾隧道施工引致之地表沉陷分析應屬適用於模擬分析過程中設定〝土壤釋放應力〞為影響沉陷分析結果重要關鍵因素(2)本研究採用 Plaxis 3D Tunnel數值分析軟體評估 DOT 潛盾隧道施工引致之地表沉陷量研究隧道開挖橫斷面之地表沉陷槽以兩種經驗公式疊加法及等面積法分析顯示DOT 隧道沉陷槽之地表沉陷量寬度影響範圍較寬疊加法及等面積法所得之沉陷槽非常相近評估沉陷槽與沉陷觀測槽之趨勢

大致相同則評估之最大沉陷量與沉陷觀測點最大沉陷量有少許差異(3) 使用 Schmidt及WEI Gang經驗公式來模擬地表沉陷之縱向變形曲線分析與數值分析之成果及現場資料做比對結果顯示Schmidt 經驗公式所求得變位量占最大變位量之比值較為偏高表示 Schmidt經驗公式分析較為保守則WEI Gang經驗公式所求得變位量占最大變位量之比值較為偏低表示與現場監測資料及數值分析結果有顯著差異以兩種經驗公式來評估

其地表沉陷之縱向變形曲線其隧道中心之縱向地表沉陷量於隧道開挖面約 2倍直徑距離後沉陷量趨於收斂驗證其隧道開挖產生地表縱向變形理論 (4)有關地表沉陷之縱向變形曲線分析之 Schmidt及WEI Gang經驗公式期許後續學者能將 Schmidt及WEI Gang經驗公式深入研究與工程案例比較印證更準確預期其縱向變位量占最大變位量之比值

及地表沉陷之縱向變形曲線提高分析結果正確性並對數值分析成果將更具其信心 Principal Investigator陳水龍 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

陳水龍

教授

B-2

土層輸入參數與斷面繪製

隧道橫斷面沉陷槽 綜合比較

分析視窗與操作步驟

B-3

軟弱黏土層潛變引致之連續壁變形

摘要本研究係基於台北市軟弱黏土層深開挖完成且高品質觀測之施工案例考慮開挖工程常因時間延遲而引起較大之潛變量故採用依時性之土壤模型來模擬而分析結果與現

場連續壁變形背土側沉陷及支撐軸力之觀測值頗為吻合故選用作為進一步後續研究之

基準模型本研究總共以有限元素法進行了 48組不同模型來分析並將前述 48組之分析結果統計歸納後建議了考慮依時性之擋土壁最大變形與擋土系統勁度正規化公式擋土

壁最大潛變增量與擋土系統勁度之正規化公式以及擋土壁最大潛變速率與擋土系統勁度

之正規化公式本研究建議之簡化計算方法經與學者蒐集世界各地之 1百多筆觀測資料比對顯示於良好施工品質之深開挖工程可以得到不錯的預測結果根據上述建議之公式

可以簡單利用開挖深度及支撐系統勁度等基本條件評估軟弱黏土層開挖時可能引致之最

大壁體變形量及潛變量本文研究結果可以提供作為對日後類似工程規劃分析及設計時

之參考 結論 1 研究案例採用依時性分析擋土壁之最大側向變形分析值分別達觀測值之 103(西側連續壁)及 118(東側連續壁)分析結果與現場觀測之連續壁變形曲線亦極為吻合同時分析值最大地表沉陷量分別約為監測值之 96(西側地表)及 89(東側地表)兩者沉陷槽形狀相似支撐軸力與觀測值比較約在誤差plusmn30範圍之內顯示於軟弱黏土層進行深開挖適當考慮土壤之依時性效應可以得到接近觀測值之結果

2 連續壁總潛變率與擋土支撐勁度呈近似雙線性關係當 Sle1350時總潛變率與擋土支撐勁度 S 成自然對數線性反比關係當 Sgt1350 時總潛變率接近於定值 28當中連續壁之總潛變率最大約達 47最小值亦有 28故建議於軟弱黏土層進行深開挖工程宜適當考慮由土壤潛變引致之擋土壁潛變以避免低估了開挖變形量

3 後續參數之研究一系列依時性分析之連續壁最大側向變位量接近極大多數觀測值之最大值故將所有 FEM計算結果回歸後之簡化正規化公式應可以視為擋土壁採用連續壁時之近似最大包絡線該公式具備簡化計算之優點不須要經過複雜之 FEM模擬分析即可以評估擋土壁的可能最大變位量

4 最大潛變速率隨著開挖深度增加而變大同時最大潛變速率發生於最大開挖深度潛變速率與連續壁厚度成非線性反比正規化之最大潛變速率範圍約於 001 mmday~073mmday此結果與台北盆地案例之潛變速率觀測資料頗為接近

5 土壤潛變引致連續壁之總潛變率上限值最大約達 47潛變速率上限值最大約達073mmday 及潛變量之正規化(最大開挖深度與擋土支撐系統勁度之比)上限值約達2本研究建議之簡化之正規化公式透過利用開挖深度及支撐系統勁度等基本參數可以評估軟弱黏土層開挖時可能引致之最大壁體變形量及潛變量本研究結果可以提

供作為日後類似工程之參考

Principal Investigator陳水龍 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

陳水龍

教授

B-4

FEM計算結果與Clough and OrsquoRourke (1990)及觀測資料之比較

潛變率總潛變率與FEM計算之比較

0010203040

50607080

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δhmH

eData calculated from FEM Time-dependent resultsClough and OrsquoRourke (1990) line Observed data from Long (2001)-Diaphragm WallObserved data from Long (2001)-Sheet PileObserved data from Kung et al (2007)Observed data from Taipei case histories

Thick of diaphragm wall from 05m to 20mFactor of SafeAgainst BasalHeave

14

20

11 10 09

(a)

00

10

20

30

40

50

60

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δhmH

e

Data calculated from FEM Time-dependent resultsClough and OrsquoRourke (1990) line Observed data from Long (2001)-Diaphragm WallObserved data from Kung et al (2007)Observed data from Taipei case histories

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

Factor of SafeAgainst BasalHeave

14

20

11 10 09

30

(b)

δ Chmδ hm = -00025t + 025

δChmδhm = -00004t + 005

0

10

20

30

40

0 20 40 60 80

Elapesd Time (Days)

δC

hmδ

hm

HHe=019HHe=044HHe=065HHe=078HHe=100

(a)

Σδ Chmδ hm = -01Ln(S ) + 10

Σδ Chmδ hm = 028

0

10

20

30

40

50

60

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

ΣδC

hmδ

hm

Data calculated from FEM resultsObserved data from Ou et al (1998)Data from Lin et al (2002)

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

(b)

000

005

010

015

020

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δC

hmt

(cm

day

)

Proposed method for estimated by Eq 8Observed data from Ou et al (1998)HHe=019HHe=044HHe=065HHe=078HHe=100

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

00

02

04

06

08

10

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δC

hmH

e

Proposed method for estimated by Eq 9 Data calculated from FEM resultsObserved data from Ou et al (1998)Observed data from Finno et al (2002)Unpublished data

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

建議最大潛變速率計算方法與

FEM計算之正規化比較

建議正規化ΔδChmHe與S之計算

方法與觀測資料比較

B-5

既有連續壁改建之深開挖施工模式

在都市中建物多緊鄰地界線周圍幾乎緊貼鄰房及道路有地下連續壁的建物改建時

為避免拆除深基礎過程造成地盤下陷進而損壞鄰近道路及建物因此施工前必須謹慎

規劃在不損鄰的狀態下舊有地下連續壁深基礎的拆除其困難度比素地新建工程高出

許多所以舊有基礎的深開挖施工是一重要課題 研究目標

(1)建立舊有基礎深開挖的施工模式 (2)建立各種施工模式的施工規劃工項順序及施工流程的步驟

研究方法本文彙整歸納出四種深基礎開挖重建模式分別為 (1)新連續壁於舊連續壁外側 (2)新連續壁於舊連續壁內側 (3)新連續壁與舊連續壁交叉 (4)沿用舊連續壁並繼續向下設置新連續壁

本文針對上述四種模式的各種施工方法就土層地下水位新舊建物的

套圖地盤改良臨時擋土設施抽排水鄰房保護措施及監測點的位置加以

討論並進一步與實際的安全觀測資料相互比較施工流程以連續圖解方式表

達以供規劃設計與施工單位的選用參考或改進 結論

(1)新連續壁於舊連續壁外側只需施作一般淺導溝至原土層待新連續壁完成後再以明挖方式拆除舊連續壁若地質較軟弱可於導牆下方進行地盤改良以防止

新連續壁施作時坍孔 (2)新連續壁於舊連續壁內側可因業主設計分為利用舊連續壁作為外導牆將新設外導牆與舊連續壁以混凝土灌漿為一體及利用舊結構物樑柱設置永久撐牆三種

(3)新連續壁與舊連續壁交叉先於周圍進行地盤改良再利用全迴旋搖管機配合衝擊樁及錘式抓斗破除舊連續壁再以原土回填後才能將套管拔出或是於周圍進行

地盤改良後以明挖方式拆除舊有連續壁 (4)沿用舊連續壁並繼續向下設置新連續壁此模式可先於基地內及舊連續壁下方及內側進行地盤改良新連續壁緊貼舊連續壁施作上方則維持空打段以增加地下

室使用面積 收集數個工地之資料加以分析比對並以(2)新連續壁於舊外連續壁內側模式之

一代表性工地介紹

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-6

(1) (2) (3) (4)

四類深基礎拆除重建模式

新連續壁於舊連續壁內側之將新設外導牆與舊連續壁以混凝土灌漿為一體

B-7

高壓噴射灌漿品質管制與蒙地卡羅機率設計 二重管高壓噴射灌漿作業在壓力水層或者在地下室內進行鑽孔與灌漿作業時因為地

下水位高於鑽孔與灌漿作業場地高程為了避免在進行鑽孔與裝設灌漿管作業階段可能

造成湧水湧砂路面掏空或建築物傾斜的意外事件所以在地下室內進行灌漿作業時

利用筏基水箱來量測每公尺改良樁的排泥漿量除了能用來預警湧水與湧砂的潛在問題

再搭配上所量測到的排泥漿比重還可評估改良樁的平均樁直徑這就是在施工中的品質

管制其次施工中的改良樁若其四周緊鄰的改良樁愈多所量測到的排泥漿比重也會

愈大可見灌漿的順序也能影響改良樁的單位重與強度因此當灌漿的順序造成四周緊

鄰改良樁的數量愈多時則該灌漿的順序能提供最佳的改良樁的單位重與強度 研究目標為了在二重管高壓噴射灌漿的期間立即掌控設計樁徑是否達成同時防

止不正常的排泥導致附近地面的隆起與下陷有效掌握灌漿品質故以檢測的排泥漿比重

與排泥漿量去推估改良樁平均樁直徑是否達到工程設計的標準進而作為在施工時掌控

改良樁品質的一種管制手法 研究方法本次灌漿場地有準備一個已知長寬的筏基坑當作廢泥漿暫置區當排泥漿

排入暫置區內泥漿的液面逐漸升高等鑽桿提升完 1 m再量測液面上升後的高程將高程差乘以筏基底面積即為噴射灌注 1 m高程時的排泥漿量至於排泥漿單位重測量時機是在排泥漿量量測期間進行原則上量兩次盛取時將容器置於排泥軟管出口處盛取將

盛滿排泥漿的容器秤重扣除容器重後再除以容器之容積即為排泥漿之單位重之後將

所記錄的排泥漿量與灌漿量之比值還有排泥漿的單位重畫成機率分布曲線可發現兩者

皆為常態分布( Normal Distribution)其平均值加減 3倍的標準差可用來作為灌漿品質管理的上下限值而再以此兩者的 Distribution用蒙地卡羅原理來模擬便可得到改良樁直徑之機率分布曲線當周圍改良樁陸續完成在未灌漿的改良樁體四周噴射流能切削的土壤

體積逐漸減少依周圍完成支數不同有 6種可能狀況由排泥漿的單位重量測可發現周圍完成改良樁的支數愈多則後續改良樁的排泥漿單位重也愈大改良樁的品質也愈佳因

此可以設計出不同的施工順序若搭接改良樁的數量愈多則此工序所導致的高品質改良樁

的數量也愈多 結論 (1)當地下室發生湧水時其排泥漿量與灌漿量比值皆落在正常灌漿作業的管理

值之外這說明利用排泥漿量與灌漿量比值的管制圖可以有效預警湧水或湧砂的可能性

(2) 為了得到高品質的改良樁在編排灌漿順序時儘量使欲灌漿樁位的周圍有最多已完成的改良樁(3)未來可再蒐集更多 JSG灌漿相關案例將不同地區樁徑土層性質灌漿參數排泥漿比重及廢泥漿量單位量等數據製作資料庫及規範以提供後續灌漿時品

質管制的依循準則 Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-8

圖 1 排泥漿量量測 圖 2 排泥漿單位重量測

圖 3 排泥漿量體積比管制圖 圖 4 排泥漿單位重管制圖

圖 5 蒙地卡羅模擬模型

圖 6 搭接面積的六種邊界

圖 7 五種不同的設計灌漿順序

B-9

路堤下橋墩深基礎開挖工法比較與數值分析 為改善國道 1號五股至楊梅路段的交通壅塞國道新建工程局辦理「國道 1號五股至

楊梅段拓寬工程計畫」之新建工程其中泰山林口路段因為上邊坡側為地質敏感區域不

適開挖所以在下邊坡處進行橋墩基礎開挖基礎開挖工法共有三種分別為型鋼橫板條

擋土工法土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法 研究目標針對土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法彙整傾度管監測數據

觀察不同開挖階段之傾度管側向變位及側向變位速率研判邊坡潛在滑動面的位置進而

比較兩種工法於紅土卵礫石層中開挖之適用性以決定較佳開挖擋土工法其次以 3D有限元素軟體模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖過程以數值分析結果與傾度管監測數

據比對驗證進而研究傾度管監測警戒值與行動值之適用性 研究方法以非線性有限元素軟體(PLAXIS 3D)模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖

過程土壤應力-應變行為模擬採用莫爾庫倫組合律(Mohr-Coulomb constitutive model) 參數的選擇參考鑽探報告及室內土壤試驗土釘桿件採用樑元素模擬(Beam element)鋼線網噴凝土採用牆元素模擬(Wall element)土釘鋼線網噴凝土與土壤間均配置界面元素(Interface element)施工步驟模擬每一階開挖工序由傾度管監測數據比對驗證數值分析結果以及分析邊坡開挖前後之安全係數差異

結論(1)土釘逐階降挖擋土工法在第 6階開挖時可發現變位曲線在 65m處有明

顯的折點折點以上之線段斜率較小下部線段斜率較大由上邊坡路面產生的裂縫可

推估折點以上為邊坡滑動區隨著開挖深度增加折點沒有下移的趨勢也就是滑動面位

置不變滑動區域與影響範圍也沒增加(2)竹削井式擋土工法當井筒壁體開挖至第 10階時傾度管變位曲線產生折點推估折點位置可能位於傾度管 45m與 65m處折點上部線段斜率較小應為未來潛在滑動區但是隨著開挖至第 14 階時折點沒有下移的趨勢也就是潛在滑動面位置不變潛在滑動區域與影響範圍也不變加以基礎上邊坡處

之高速公路路面無裂縫產生研判滑動面並未形成(3)依據傾度管的變位開挖壁面的穩定性高速公路裂縫與滑動面的產生以及工期長短顯示在林口紅土卵礫石層中進行橋墩

基礎開挖較佳的擋土工法應為竹削井式擋土工法(4)監測邊坡潛在滑動面傾度管警戒值的訂定須更加嚴謹應不能造成高速公路路面產生裂縫才能有效且安全的預警工程事

故

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-10

土釘逐階降挖擋土工法開挖面平面圖 土釘逐階降挖過程傾度管之變位

土釘逐階降挖工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

竹削井式擋土工法開挖面平面圖 竹削井式擋土開挖過程傾度管之變位

折點

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

竹削井式擋土工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

2m 深

35m 深

45m 深

65m 深

13m 深

16m 深

Step1 Step2 Step3

Step4 Step5 竹削壁體開挖

井筒壁體開挖 Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

Step15

傾度管深度(m

)

B-11

機場跑道剛性鋪面之版底灌漿維護 剛性鋪面未受良好的維護方式下容易因版塊間的接縫密封性不足使地表水滲入造

成基底層潮濕積水在交通反覆載重作用下接縫發生唧水現象在版塊下方掏空孔洞

使版塊下方的承載力不均進而造成版塊的破裂損壞情形因跑滑道使用頻繁全面翻

修不切實際而且成本較高為了改善此類狀況進行剛性鋪面版底灌漿是最快速有效提

升版塊承載力延長版塊使用年限的方法 研究目標本研究主要以剛性鋪面狀況指數(PCI)版底灌漿灌漿量及灌漿壓力透地雷達

非破壞性檢測之結果進行分析研究研究目標包括 (1) 分析版底孔洞造成的鋪面損壞種類探討損壞種類與灌漿量之關係 (2) 分析版塊不同損壞程度及維護狀況對灌漿量之影響 (3) 鋪面損壞程度以鋪面狀況指數(PCI)加以量化探討鋪面狀況指數(PCI)評分與孔

洞及灌漿量之關係 研究方法針對機場跑滑道由孔洞造成的剛性鋪面破壞及版底灌漿量之關係研究探討在

與灌漿前後之透地雷達檢測結果驗證研究方法可區分為 (1) 剛性鋪面損壞(distress)程度調查

在透地雷達非破壞性檢測前先行調查版塊損壞程度並以ASTM提出的剛性鋪面狀況指數(PCI)評分方式記錄版塊狀況

(2) 剛性鋪面版底灌漿前非破壞性檢測 在灌漿前先行規劃透地雷達施測路徑並於灌漿前及灌漿後以透地雷達掃描剛性

鋪面版塊底下孔洞與積水的範圍 (3) 剛性鋪面版底灌漿

利用透地雷達於現地版塊所偵查之孔洞進行灌漿孔位佈設選用適當之機具與

監測系統以單環塞工法進行填充灌漿填塞版塊底下之孔洞 (4) 剛性鋪面版底灌漿後非破壞性檢測

在灌漿後以相同的施測路徑檢測確認鋪面下方孔洞與積水的範圍已確實填充

否則再進行補灌作業 (5) 分析調查資料與灌漿施工紀錄結果

探討版底灌漿量與鋪面狀況指數(PCI)評分之關係篩選因孔洞造成的損壞評分方式制定用於版底灌漿的鋪面狀況指數(PCI)並由鋪面狀況指數(PCI)評分預估其灌漿量

結論(1)以版底孔洞造成的鋪面損壞與灌漿量之關係提出與版底孔洞有關的剛性鋪面狀

況指數(PCI)評分方式(2)以不同損壞程度的剛性鋪面對灌漿量之影響提出用於剛性鋪面灌漿前的適當修護方式(3)建立剛性鋪面狀況指數(PCI)與版底灌漿量之分析方法並提出預估灌漿量的方法以提升灌漿之效率及精確性

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-12

灌漿管安裝 灌漿壓力及流量監測 版塊接縫溢漿即停止

圖 1 版底灌漿施工

圖 3 剛性鋪面狀況指數(PCI)與灌漿量之關係整合

圖 2 剛性鋪面與灌漿施工狀況記錄

灌漿前

灌漿後

補灌後

B-13

鋼筋混凝土簡支梁循環加載與數值分析 目前潛盾隧道環片大多由鋼筋與混凝土製作而成而監測系統皆於環片裝設背填與

二次灌漿完成後才裝設在環片內側無從得知環片在裝設背填與二次灌漿過程中環

片中的鋼筋與混凝土的初始應力因此如果無法得知初始應力狀態則環片之鋼筋與混

凝土用量設計很難判定是否保守或不保守若能從環片製作澆鑄與現場環片裝設過程中進

行量測即可掌握環片完整的應力歷史作為回饋設計的重要資料 研究目標利用埋設 SOFO光纖的簡支梁在循環載重時的鋼筋應變與梁撓度作為已知

解分析對象來驗證下列兩種分析方法一為以結構及鋼筋混凝土力學理論發展一套

MATLAB 數值分析模式模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力二為使用 FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型模擬簡支梁承受雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力

研究方法分成三部分第一部分將SOFO光纖感測器埋設於鋼筋混凝土簡支梁試

體內在試體製作過程中記錄蒸氣養生與水中養生過程鋼筋與混凝土的應變歷史並於

實驗室內進行雙點循環載重試驗紀錄鋼筋之應變過程第二部分利用結構與鋼筋混凝

土力學原理建立一套MATLAB數值分析模式(分成三種類型(1)忽略拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie (2)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie(3)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用真實的慣性矩Iexact)藉由給定之鋼筋與混凝土的組合率模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下簡支梁試體鋼筋與混凝土的應變與應力並比對簡支梁的載重-理論彎矩彎係與數值分析結果的載重-彎矩關係驗證力學理論數值分析模式的正確性第三部分使用FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型輸入MATLAB數值分析使用之鋼筋與混凝土的組合律模擬鋼筋混凝土簡支梁承受雙點循環加載擷取光纖感測器位置之模

擬結果將其模擬結果與實驗之光纖感測器量測結果和MATLAB數值分析結果進行比對探討力學數值分析的適用性

結論(一)本研究發展之數值分析模式沒有忽略拉力側混凝土之張力而且混凝

土試體開裂後採用真實的慣性矩Iexact進行力平衡分析不論簡支梁是否開裂載重-彎矩關係的數值分析解與理論解皆吻合證實本研究發展的力學理論數值分析模式之正

確性(二)數值分析結果之鋼筋應變與實驗之光纖感測器量測結果有差別後續使用FLAC 3D模擬輸入數值分析使用的組合率預期能得到與數值分析較相符之結果

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-14

光纖簡支梁試驗加載示意圖 雙點循環載重之光纖變形量量測結果

載重-彎矩(理論與數值分析)關係圖 載重與鋼筋應變及中立軸位置關係圖

鋼筋混凝土簡支梁斷面網格圖(FLAC 3D) 鋼筋混凝土簡支梁網格示意圖(FLAC 3D)

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

0100002000030000400005000060000700008000090000

100000110000120000130000140000

0 10002000300040005000600070008000900010000

彎矩

(kg-

cm)

載重 (kg)

理論彎矩

計算彎矩-

類型1

計算彎矩-

類型2

計算彎矩-

類型3

B-15

無人飛行戴具(UAV)航空攝影測量及雷射掃描儀(LiDAR)資料之整合與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞近

年來測量與空間資訊技術之發展日新月異於國土保安環境變遷監控防救災應變資

源探測保護等各方面的應用以及上述資訊的更新和資料的即時性成為重要需求因此

發展快速且低成本資料擷取平台乃成為各國遙感探測技術與測繪製圖發展的重要課題

遙測影像及航空測量除了軍事情報之外已普遍推廣到區域測量地質調查礦產探勘

農林設施土壤保育森林開發與土木工程之探查等工作上近年來因電腦視算能力的

提昇數位影像解晰度的提高相對應之攝影測量技術亦隨之澎渤發展 研究目標地震等天然災害的評估常須整合不同領域及技術如地形分析大地測

量遙測地理資訊系統及定年學等其中構造地形分析是斷層存在性及斷層活動性一個

最初步也最基礎的資訊與工具它能提供進行其他更精細的斷層調查分析前重要的參考

依據因此高精度地形資料的取得成為重要關鍵 研究方法1)針對地形資訊大量數據視覺運算等相關模組及程式的開發其中主要

集中於三維紅藍(或紅青)全彩立體影像及三維立體光柵影像之處理及製作2)數值地形資料應用於在地質上構造如斷層褶皺等構造的特徵分析構造活動性的探討等相

關技術的開發 結論無人飛行載具機動力強時效性快經費較廉及較寬鬆天氣條件即可操作的

優點等特性可取得災害地區即時清晰全面之中低空照片並作為後續分析災害原因

與災後整治之用以無人飛行載具進行航空攝影測量由地表特徵物的辨識再反求特徵

點的空間所在位置經由大量的特徵點的計算後即可建置大量三維座標（點雲）並同

時透過數位攝影機記錄取樣點顏色測量結果可以建構數位地表高程模型來精確記錄地貌

用於記錄地形變遷地圖製作或是產生地面模型此一精確的三維座標可做為土地建築

都市規劃自然地貌河床地形測量以及山坡監測等用途之應用另一方面台灣地區位

處高溫多雨的亞熱帶植生茂密地質露頭出露不易而新技術空載雷射掃描(Light Detection And Ranging LIDAR)的多重反射資訊經由濾除不同反射訊號後能獲得高解析度之數值地表模型(Digital Surface Model DSM)再經由資料處理進一步去除地表建物及植被等可得高解析度數值地形模型(Digital Elevation Model DEM)利用此一技術無論是人口密集的都會區或是叢林茂密的深山都可以找出許多被掩蓋或是現行數值地

形模型所無法分辨的細微地形變化這些微變化能提供更多科學證據並進相關分析與運

用

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-16

國道三號附近細部數值地形模型呈現其中可見高速公路上崩積區及呈點狀凸起零星

散佈之清運中大型機具

無人飛機拍攝陳有蘭溪附近區域影像之點雲建置成果

小林村附近地區山崩事件後之三維地形側視

B-17

山崩災害數值模擬相關程式開發與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞1999年台灣九二一集集地震（ML= 73 MW= 76）造成台灣地區二千四百餘人的死亡引發近萬個山崩民生經濟損失嚴重近年來因電腦運算能力的提昇結合野外觀察的結果

運用離散元素法等數值模型方法結合地震站之強地動訊號地表地下水文特徵以及

岩體及滑動面之材料性質等來模擬山崩行為從地震山崩之誘發啟動傳播至穩定

滑動及最後堆積停止階段等等hellip重建運動塊體的滑動過程 研究目標結合野外觀察及不同方法論所得概念運用自行開發之接觸動力離散元素

法及廣義地形下之淺水波模式來探討山崩區地形地貌岩體材料性質孔隙壓力滑

動面及原地面等摩擦性質等對山崩之誘發擴展及堆積過程之影響及山崩機制之探討 研究方法1)運用接觸動力離散元素法來模擬山崩的誘發與運動過程該方法基於顆

粒間的接觸面性質及顆粒群的相互碰撞時考量顆粒碰撞前後之動量變化回復係數及作

用力2)基於連體力學架構所發展而成的廣義地形下之淺水波模式所開發之程式(中研院郭志禹博士合作)亦運用於土石流流變率模擬藉由與現場堆積的量測值相比較來率定山崩地區之流變參數

結論岩體內之作用力的模擬是考慮相接觸顆粒之接觸點位置及接觸區域面積接

解點上之正向切向接觸力及抗彎矩並考慮原接解點或新接觸點接觸點之尖鋒及殘餘

強度等以上方法允許模擬破碎岩體內之凝聚力的 Mohr - Coulomb 行為最後再以GaussndashSeidel 非線性迭代之數值方法來簡化及加速程式之運算以計算每一時間序列上顆粒群體碰撞及接觸時的作用及行為相關程式已運用於國道三號九份二山小林村等地

滑土石流等山崩之象動歷程模擬金山地區之洪氾斷層錯動造成地盤下陷而引致海水

漫淹等相關的分析

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-18

山崩崩移發生前及發生瞬間顆粒間之接觸應力變化

小林村土石流情境模擬及崩積物堆積狀況

C-1

大陸政府採購市場與制度之研究 由於 WTO 的 GPA (政府採購協定) 簽署國家越來越多美加歐盟日韓等大部

分有經濟實力的國家多已簽署我國亦在 2009 年 7 月 15 日簽署生效而中國大陸亦於2007年提出加入 GPA申請目前相關談判已近尾聲近期內可望簽署根據 GPA的規定各國的政府採購市場必須互相開放且遵守公開公平等原則預計大陸簽署 GPA 後未來每年政府採購市場的金額將高達三十餘兆台幣由於市場規模極為龐大各國莫不競相投

入相關研究及輔導該國產業的競爭力企圖爭奪這塊大餅我國相對進入大陸市場較無語

言及文化等障礙相較於其他國家的競爭事實上我國產業已具備天時地利人和的有

利條件如何利用這些有利條件轉化成市場的競爭優勢實為迫不及待的課題而其中最

關鍵的因素就是是否能徹底熟悉大陸公共市場的遊戲規則精確的掌握各項規則的操作與

竅門且時效越早越好俾輔助我國的產業及早佈署掌握市場的先機這是本研究所致

力的主要目的 研究目標本研究目標可分為短中長期短期為比較兩岸政府採購制度與市場

分析研究臺灣產業進入大陸公共市場之策略及定期舉辦兩岸政府採購產官學研討會及

論壇中期為協助政府研擬相關政策成立兩岸公共市場產業輔導中心及協助我國產業

進入大陸公共市場長期為設立營造公會臺北科大政府採購市場研發與培訓中心使臺灣產業從兩岸走向國際

研究方法本研究在第一階段將針對大陸的政府採購制度進行全面的探討且將兩岸

採購法的差異做詳盡的比對同時也針對大陸的公共市場及產業文化進行深入的調查與

分析並彙整資深台商(協會)及兩岸專家的經驗以務實為導向俾使研究成果能精確有效的掌握大陸的公共市場第二階段將運用前階段的研究成果以營建產業為先建立

兩岸長期的交流平台積極訓練及輔導我國的產業能快速進入大陸公共市場的能力如

此階段的成果與時機成熟將在本校設立兩岸公共市場產業育成中心以提供長期的專

業輔導未來甚至可進一步考慮將服務範圍拓展至其他 GPA國家 結論由於此計畫為一個長期性研究因此下列結論僅為初期研究成果發生重大災

害需獲得緊急搶救資源時除正常既有採購契約可利用外亦可於正常之採購契約中針

對災害搶救項目可直接以開口契約方式預為因應另搶救能量需求異常龐大之重大災害緊

急搶救則可以特殊緊急採購方式因應兩岸採購法規均提供法源依據提供執行單位緊

急採購災害所需搶救資源比較兩岸之緊急採購制度並參照相關實務案例可發現各有

優缺點如何能截長補短應是兩岸所努力方向最後大概整理出兩項重點(1)兩岸採購相對於歐美國家仍處於起步階段還存在很多問題亟待完善如政府採購法不健全政府服

務類採購範圍和規模仍然較小等發達國家政府採購規模占 GDP的比例通常為 10兩岸占比水平與此相比仍有較大差別(2) 緊急採購之因應措施兩岸均有彈性因應作為針對 921 大地震莫拉克颱風（依據台灣地區ldquo採購法rdquo第 105 條）及四川汶川大地震甘肅省土石流災害（依據大陸政府ldquo採購法rdquo第 31 條）等相關單位均可快速進行救災工作因此相關緊急採購作為均能發揮功能提升整體救災復原效率 Principal Investigator王隆昌 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-2

中國各年度 GDP（單位億美元）

資料來源中華人民共和國國家統計局 httpwwwstatsgovcn2012年

各縣市綜合營造業分佈狀況 研究目標 資料來源本研究室繪製 資料來源本研究室繪製

家數

縣

市

C-3

預防式品管理論應用於公共工程之研究

近年來國家重大建設計畫密集推出如民營固網開放台電六輸變電計畫污水下水

道建設計畫及自來水更新等多項計畫以及埋設電力電信瓦斯自來水網路等等維生

管線使用道路埋設管線情形非常普遍然而國內隨著生活水平及教育程度的提昇以致

民眾意識抬頭對道路服務需求也跟著增加因此使得國內道路管理機關開始重視道路服

務品質的問題但卻常發生管線工程埋設後因道路回填不實或管線埋設未與路面齊平

造成路面不平的情況其施工品質優劣將是維持路面平整最重要的關鍵 本研究將預防式品質管理概念導入目前道路管線挖填工程品質管理中重新建置一套

施工品質管理機制依現況問題分析並研提對策提出於重要施工項目建立停檢點查驗

並依其重要程度設立不同等級專業人員負責查驗及相關檢查表落實專業人員的職責等施

工品質管理機制期能改善目前施工品質良莠不齊的情況 研究目標 本研究首先針對臺北市現行管線挖掘作業之抽查機制進行探討依據現

況問題分析結果檢討現行抽查機制的問題癥結導入防弊理論及預防品管的觀點建構

改良式抽查機制首先建立管線停檢點抽查作業消除非必要的挖掘降低抽查成本減少

開挖次數及減少用路人抱怨推動落實專業人員管制藉由二階段抽查作業篩選無停檢點

資料者納入品質抽查將廠商依品管能力分類無品質能力及限制挖掘者繳交代金(需含管理費等)由道路管理機關於各年度施工時納入施工研擬闢建管線挖掘品質管理系統其研擬一套以預防為主治療為輔具體可行的管理機制藉以提升抽查效益並有效改

善管線施工品質 研究方法針對本研究相關之文獻及臺北市管線挖掘品質管理現況進行回顧探討臺

北市道路挖掘埋設管線品質抽查管理之盲點導入防弊理論及預防式品管的觀點著重以

預防式管理為主治療為輔應變為備之原理藉由專家調查以及實例分析探討改良式抽

查機制之適用性並以回饋分析之方式修正本研究最後提出結論與建議 結論(1)強化製程品管停止靠檢驗達成品質一開始就製造出滿足需求品質的方式

來取代檢驗特別是落實停檢點抽查機制與績效管理(2)道路管理機關除輔導其做好品質外應針對其品質績效長期建立管理檔案長期掌握管線單位的完整資料績優者除於管

線會議公開表揚外應降低抽查比率甚至列入道路管理機關代辦施工之廠商優先名單績

劣者除於管線會議提出並公告於臺北市道路挖掘管理系統並增加抽差比率輔導施工品

質若仍無法改善經評定為無自主品管能力則由管理機關代收款施作且代收款應大幅提

升並收取管理費長期追蹤廠商績效管理績優廠商將持續其好品質績效差之廠商為避

免抽查之成本提高將自主性的導正其施工品質長期形成良性循環及自主品管之永續目

的創造永續管理的效益(3)重點式品管須由品管組織人員簽認除依權責分別由施工廠商之技師工地主任及品管人員負責簽認外監造單位亦應於現場會簽並通知道路管理

機關派員查核(4)闢建管線挖掘品質管理系統以二階段抽查機制可減少 80非必要抽挖件數降低抽查成本利用非破壞性檢測過濾有品質疑慮之案件代替道路品質抽查

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-4

未經篩選逕以破壞性檢測檢驗道路品質之機制改以善用成熟科技如透地雷達先與檢測隱

蔽部分可排除非必要之挖掘案件瀝青混凝土部分則以鑽心取樣檢驗如有品質疑慮再

以破壞性檢測驗證民眾較在意路面復舊品質更勝於隱蔽部分另增加非破壞性檢測項目

如以三米直規加驗人手孔周邊及瀝青混凝土新舊介面高低差(5)因已以二階段非破壞性檢驗過濾 80非必要抽挖件數如此可分階段增加抽查件數由原 15增加至 10長期以 100抽中不合格為目標大幅增加抽查效益

Principal Investigator王隆昌 教授研究室

戴明品管理論

項目 年度 抽查件數 不合格件數 不合格率

97 138 71 5145 98 629 187 2973 99 525 120 2286 合計 1292 378 2926

97~99年度臺北市管線查察不合格統計表

C-5

整合 RFID與 BIM於營建工地鋼構吊裝工程管控實務應用之研究

鋼構工程為鋼骨大樓最主要的工項之一其作業管理的良窳直接影響工程品質與成

本複雜之鋼結構工程可能包含上萬支構件每一構件經由製造運送檢查儲存

吊裝及驗收等流程都必須不斷進行確認並核對資料然而現行工地作業人員多以紙本

2D圖面及物料清單為溝通管理的工具因此常有構件不易確認效率緩慢誤判等問題尤其塔吊人員位於高樓作業時需同時進行安裝位置確認與吊塔操作不僅導致作業緩

慢且易增加作業風險 研究目標規劃整合BIM結合RFID技術導入營建工地鋼構吊裝工程管控之應用模式

建置 BIM-based RFID 鋼構工程物料資訊管理系統使其能提升鋼構作業管理效率減少塔吊作業之風險並進一步探討系統導入之效益與限制 研究方法鋼結構工程的作業流程包含工廠製造材料運送工地存放吊裝施工及

完工驗收等階段本研究所開發之系統導入應用包含「進場檢驗」「吊掛作業」「進度監

控」及「完工查驗」等作業管理其概念主要利用 BIM圖形化介面易於辨識之特性使人員能透過模型輕易掌握鋼構於建築空間位置並透過 RFID快速掃瞄辨識能力能迅速取得構件資訊減少人員辨識錯誤及負荷有助於高空塔吊作業之正確與安全並透過

BIM 模型顏色呈現方式能迅速掌握鋼構作業之進度本研究開發採用NET Framework技術以Microsoft SQL Server為資料庫系統並透過 ADONET作為資料溝通之技術模型本體採用 Revit 匯出之 DWF 檔案為主要檔案格式提供系統操作所需之樓層模型及構件視覺化資訊系統介面則以 VBNET開發視窗介面作業進行時能同時呈現系統資料庫資訊及模型呈現

結論(一)本研究整合 RFID 與 BIM 模型作為塔吊作業溝通之媒介高空與地面人員能以行動裝置同步取得構件及模型資訊可改善傳統 2D圖面與無線電溝通及描述不易之狀況(二)由於鋼構體積龐大且工地空間有限錯誤的堆置方式可能增加成本與導致風險工程師可藉由 BIM 樓層與位置資訊調控構件最佳的儲放位置與順序可提升吊裝

效率並降低風險(三)系統所採用之 BIM Model 由 Revit 模型先行匯出為 DWF格式檔案後再利用 API進行操作以避免原始模型遭任意修改且由於檔案格式較小可提升系統資料傳輸速度並改善作業效率(四)透過 BIM API 介面程式可控制模型旋轉並以適當角度呈現能協助塔吊人員迅速確認構件及安裝位置改善作業便利性及減少人員疲勞並且

提升作業安全本研究導入行動化通訊裝置及 BIM-RFID資訊化作業系統取代傳統紙本作業模式人員對資訊系統操作之熟悉度與良好的教育訓練為導入系統成敗之重要關鍵 Principal Investigator林祐正老師 研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

林祐正

副教授

C-6

使用者操作介面

RFID-BIM系統導入工地鋼構管控之應用

系統架構圖

鋼構進場檢驗及放置管理

地面工程師與塔吊人員同步顯示鋼構資訊

透過 BIM模型顏色管理作業進度

作業人員進行鋼構驗收

D-1

因應重大複合型災害物力動員調度機制 之研究

2011 年日本311 東北發生超乎預期之大規模地震所引發之複合型災害其救災物力

之動員調度也備受考驗借國外災害處理之經驗檢討台灣的法令組織整備作業程

序及案例期能提升我國面臨重大複合型災害時物力動員之時效性及完整性 研究目標彙整分析世界主要國家包括日本(日本東北地震)美國(卡翠納颶風)

中國大陸(四川地震)等遭逢重大災難時物力動員機制運作情形與關鍵議題檢討我國近年來莫拉克風災納莉風災921 地震等重大災害物力動員案例及現況設定一項重大複合式災害就我國現行物力動員機制進行情境分析研提我國因應重大災難物力動員機制

之具體建議 研究方法本研究案預擬之情境以國內發生機率雖不高但仍有可能發生且高於現

今地方政府在其地區災害防救計畫中所研擬的地震規模為本研究案之情境事件因此

設定為臺灣北部山腳斷層北延入海段發生芮氏規模七之地震錯動並引發最高浪高達三

公尺之海嘯此浪高比國科會所做研究報告之12公尺高但考慮311 東日本大地震之超乎預期的情況及複合型災害之組構以三公尺浪高之海嘯為模擬情境另伴隨核一廠因激

烈振動導致廠區設備受損造成第四級（Level 4）的輻射事故綜之本研究案預擬之複合型災害乃由地震海嘯核電廠輻射事故所構成並推估建物損壞人員傷亡收容

需求火災事件維生管線交通路網等之量化損害及修復進度以及海嘯淹水及輻射災

害避難收容下所需的物力調度其中以TELES 及本研究研擬方法為主要考量亦透過訪談方式針對公私部門物力動員調度權責相關之人員進行訪談以了解災防組織之實際

作為伴以調查焦點座談統計分析並總整研究發現研提我國因應重大災難物力

動員機制之具體建議 結論物力需求可分為物資及設施設備兩大類別物資方面包括飲用水糧食及民生

必需品緊急醫療救護所需之器材及藥品人命搜救之器材裝備等等本研究擬出隨時

間地點之量化數據提出物力動員調度之十三項重要課題與對策並具體提出短中長期

政策及機制改善之建議 Principal Investigator施邦築

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

施邦築

副教授

D-2

物力需求與災害發生時間關係圖

物力整及備動員運作流程圖

物力調度運作流流程圖

D-3

地工合成材料應用於呈層複合土壤 水質淨化系統之研究

臺灣發展生態工法迄今已十餘年初階段大都應用於河川及山坡地治理現今逐漸擴

展至社區或城市的應用並且與綠建築及節能減碳等議題相互結合目前國內的生活污

水大多經由污水下水道系統收集至污水處理廠處理然而因其造價高且工期長短期內

並無法達到全面普及鑑於此近年來國內開始採用現地自然淨化處理系統(NTS)解決此問題然此類系統卻常受限於較低的水力負荷率而導致阻塞本研究引入在日本發展十餘

年之呈層複合土壤系統(MSL)其實務案例詳圖 1 及圖 2由於水力負荷率較大且因系統可設置於地底下降低人為的干擾及維護管理的頻率有效的改善 NTS 缺點 MSL系統主要由土壤混合層(含土壤有機材料及包覆材)及透水層(PL)組合而成日本 SML係以麻布為包覆材但易受分解腐化而影響系統壽命本研究改採高耐久且品質穩定之地工

合成材料以提昇系統使用壽命 研究目標本研究嘗試採用地工合成材料替換 MSL 系統中包覆材藉由人造聚酯纖

維控制材料本身厚度開孔徑進行實驗過去地工合成材料較常使用在土木大地工程

多應用於河川護岸的保護以及山坡地的護坡工程材料本身具備排水沖蝕控制隔離

加勁及過濾hellip等功能鮮少使用於水質淨化之應用本研究透過地工合成材料替換日本之黃麻布包覆材除了可以達到較佳的水質淨化成效之外更有效延長MSL系統使用壽命另外本研究亦嚐試採用台灣現地常見的材料來取代日本的材料以達到落實技術本土化

之目的 研究方法首先進行「地工織物培殖微生物可行性初期實驗」(詳圖 3)目的為了解

地工合成材料能否能有效提供硝化菌生長附著而後採用自行研發之「MSL 室內實驗滲透過濾實驗儀」(詳圖 4)進行實驗共分為二個階段第一階段由黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)及厚不織布(I-C)進行實驗以了解不同纖維布之淨化效率第二階段則將三種纖維布以不同的水力負荷率進行試驗以了解污水停留時間與水質淨化效率間的關係

結論(1)本研究所使用之添加材均為台灣本土材料由試驗結果可知效果頗佳顯示

可達技術本土化之目標(2)在相同厚度下本研究採用地工合成材的確可以達到與黃麻布相同之水質淨化成效且較厚之地工合成材亦表現出較佳的成效(圖 5)(3)實驗發現地工合成材內部孔隙愈多愈能提供較多空間利於生物膜孳長提高淨化效果(4)水力負荷率只要能低於 5000Lm2day便可以有效達到水質淨化的成效(圖 6)(5)與人工濕地水質淨化系統相比MSL可以更小的面積和更省的成本較快速的達到水質淨化的成效由其對於磷的去除更為顯著

Principal Investigator何嘉浚 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

何嘉浚

助理教授

D-4

圖 1家庭生活污水處理案例 圖 2河川工程淨水案例

圖 3地工織物培殖生物菌實驗結果 圖 4 MSL室內實驗滲透過濾實驗儀

圖 5黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)與厚不織布(I-C)之實驗結果

圖 6 三種纖維布在水力承載負荷率 3000Lm2day之實驗結果

TP NH3-N

TP NH3-N

E-1

機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 地下水是極為重要的水資源之一相較於地表水而言地下水具有成本低廉水溫與

水量穩定水質良好及取用方便等多項優點目前台灣西南部地區仍大量抽取地下水供應

灌溉養殖民生及工業用水若地下水遭受污染勢必嚴重影響該地區之水資源供需平

衡甚至對人體健康造成危害故地下水資源保育業已成為極重要之議題 研究目標地下水污染潛勢評估模式 DRASTIC 為美國環保署(US Environmental

Protection Agency)於 1985 年主導並與美國地下水協會共同合作所發展而成利用該模式評估區域之污染潛勢計算出之高污染潛勢區則代表該地區客觀上較易受到污染

DRASTIC 含水層脆弱度模式自發展以來經常被使用於評估地下水污染潛勢但此模式在應用上常因相關參數資料稀少易產生高度不確定性進而影響模式之評估結果因此本

研究應用指標為基礎之地理統計發展以機率為基礎之 DRASTIC 含水層脆弱度評估模式除估算地下水污染潛勢值外並評估其污染潛勢預測表現 研究方法DRASTIC 含水層脆弱度模式考慮七項水文地質參數以評估該地區污染

潛勢之程度分別為地下水位深度(D)淨補注量(R)含水層介質(A)土壤介質(S)地形(T)未飽和層影響(I)含水層水力傳導特性(C)七項參數本研究將此法實際應用於濁水溪沖積扇DRASTIC模式中之各參數分別使用三種選取方法(最大機率選取期望值選取傳統選取法)進行污染潛勢評估

結論研究結果顯示高污染潛勢區皆位於沖積扇之扇頂區土地利用型態以農業耕

種為主而中度污染潛勢則大多分佈於扇央地區無污染及低度風險污染大多分佈於沖積

扇西部沿海地區以及南部地區此外將前述三種方法之評估結果與近年來該地區地下水

硝酸鹽氮實際污染情形進行相關性分析Pearson 相關係數分別為 0310131 及 0071Spearman 相關係數則分別為 0460552 及 021再比較三種方法之污染潛勢預測能力預測高硝酸鹽氮濃度污染(超過 05mgL為門檻)其預測能力分別為 7575及 38由上述結果顯示本研究發展以機率為基礎含水層脆弱度評估模式較傳統評估結果更為優

異本研究成果可提供政府劃定地下水污染潛勢範圍以及制訂污染防治與土地使用管理策

略之參考建議未來可增加更多因子估算淨補注量時若能考慮更多可能影響參數如土

地利用型態雨量植被及土壤入滲係數等將使淨補注量估算更符合實際情況以提高

模式之準確性 Principal Investigator陳世楷助理教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

水資源工程與水利防災組

陳世楷

助理教授

E-2

參數因子 水文地質參數

地下水位深度 D(Depth to Water Table) 淨補注量 R(Net Recharge) 含水層介質 A(Aquifer Media) 土壤介質 S(Soil Media) 地形 T(Topography(slope))

未飽和層影響 I(Impact of the Vadose Zone) 水力傳導係數 C(Hydraulic Conductivity of the Aquifer)

DRASTIC參數 DRC之分數等級

D R C

百分比 門檻 分數等級(rating)

0-20 1 10 2

20-40 2 8 4

40-60 3 6 6

60-80 4 4 8

80-100 4+ 2 10

DRASTIC參數 SIA之分數等級

範 圍(range) 分數等級(rating)

礫石層 10

極粗粗中砂層 7

細及細砂層 4

粉砂泥及黏土層 1

(a)

(b)

(c)

DRASTIC 高污染潛勢與硝酸鹽氮超過05mgL 之比較(a) 各參數最大發生機率選取(b) 各參數期望值選取法(c)傳統選取法

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

A-13

大屯國小忠棟校舍之耐震能力評估 有鑑於中小學校舍在 1999年集集(921)地震中受損嚴重教育部近年來積極推動台灣

地區中小學校舍之耐震補強為確保學童及教職員在地震中之生命安全台北市大屯國小

亦針對其忠棟校舍進行結構耐震能力評估有鑑於國內現有之建築物耐震能力評估法僅適

用於鋼筋混凝土構造而忠棟校舍為石造建築其韌性及抗拉強度較一般鋼筋混凝土建築

物為低因此無法以傳統模式評估該建築物之耐震能力 研究目標由於現有的耐震能力評估法中多未針對石造建築物提出確切之耐震評估方

式本研究中除參考美國聯邦緊急事務管理局所建議之建築物耐震能力分析法之外亦根

據現行建築物耐震設計規範之規定對忠棟校舍進行有限元素分析藉以評估該建築物在地

震中之安全性並作為補強規劃之參考

研究方法由於本建築物不具備完整的構架系統屋頂亦無剛性橫隔板因此無法

以傳統之構架模型分析本研究中除依建築物之實際配置狀況以有限元素模型進行模擬

之外並根據現行規範所提供之工址及震區參數以動力反應譜分析法評估建築物在設

計及最大考量地震中可能受到的地震力及構材之應力分布以評估忠棟校舍在地震力作

用下可能出現之破壞模式及對應之耐震能力 結論分析結果顯示忠棟校舍除在建築物短向地震力作用下石牆可能出現局部的面外

剪力破壞之外其抗剪能力大致良好惟牆體之面外抗彎能力嚴重不足加上缺乏韌性

在大地震中恐有崩塌之虞因此本棟校舍應儘速進行耐震補強以確保師生之生命安全 Principal Investigator黃昭勳 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

黃昭勳

副教授

A-14

大屯國小忠棟校舍

忠棟校舍在短向地震力作用下之（豎縫）面外剪應力分布

忠棟校舍在短向地震力作用下之豎縫面外撓曲應力分布

τmax = 034 MPa

σmax = 251 MPa

A-15

救災輕便橋新橋型之研究 台灣位居颱風與地震頻繁發生的地區橋梁常在地震或颱洪中損毀導致交通中斷

阻礙搶救與復原工作之進行如果能在短時間內進行輕便橋梁架設並可重複使用供

人車通行疏散災民及運送糧食物資必能降低天災對於社會經濟造成的傷害因此

開發強度高重量輕組裝快速之輕便橋梁技術對於我國的救災技術是非常重要的本

研究著重於發展新的橋型設計即使在偏遠災區由於道路狹小導致大型工程施工機具無

法進入時依然能在短時間內利用人力或半人力方式進行輕便橋梁架設並可收納且重

複使用 研究目標擬開發新的救災輕便橋型設計使其在不落墩的情況下能快速渡河完成架

設並將設計的救災輕便橋進行實際組裝確認新開發的救災輕便橋能在不落墩與有限

時間等限制下以人力方式完成 研究方法為達成此目標首先藉由回顧過去可動式橋梁的設計概念提出一個結合

傳統橋梁結構元件與機械機構的設計方案選擇簡易連桿組(linkages)所組成的機構作為新型橋梁的一部分來快速地擴展或收納橋塔與橋體再者利用橋塔橋體與繩索的結合以

剛體旋轉的方式來完成橋體架設接下來根據所完成的救災輕便橋設計成果建造一相同

尺寸之實體輕便橋實際測試是否能在有限時間內以人力方式完成橋梁的組裝與架設並

進行靜態與動態載重試驗檢核是否滿足設計標準並檢討分析模型的合理性 結論(1)簡易連桿組所組成的縮圖器機構可以快速地擴展與收納橋體與橋塔這樣

的設計可以減少現場組裝吊裝與架設橋體的時間及災區工址腹地空間之限制(2)所開發的救災輕便橋在自重與移動活載重作用下垂直向最大變位小於 AASHTO 人行陸橋設計準則之變位限制另外橋梁垂直向與橫向基本振動頻率皆大於 AASHTO 人行陸橋設計準則之要求避免共振與橫向不穩定的行為發生(3)研究成果可以提供國內設計顧問公司新的救災輕便橋設計思維與方法

Principal Investigator尹世洵 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

尹世洵

副教授

A-16

利用橋塔橋體與繩索的結合以單跨剛體旋轉的方式來完成輕便橋架設

輕便橋之分析模型

B-1

雙圓潛盾施工引致地表沉陷評估模擬

桃園國際機場聯外捷運系統設計考量潛盾隧道從三重端穿越淡水河床進入臺北市區因考慮地形及路權之限制路線線性等等因素及比較單圓雙孔傳統潛盾設計於淡水河下

必須施作三處安全逃生之連絡通道其連絡通道工程之施工風險高及造價昂貴採用雙圓

型潛盾隧道免作地中聯絡通道且對於隧道斷面積及周邊建物影響範圍較小及施工工期較

短等優點故臺灣首次引進雙圓型潛盾隧道 研究方法先進雙圓型潛盾工程及傳統單圓潛盾施工所引致地層變形影響其兩種潛盾地層變形影響因素甚多且極為相似為本研究重要之課題 利用 Plaxis 3D Tunnel套裝軟體探討軟體分析土壤釋放應力方法與經驗公式推估地表沉陷及潛盾隧道地表沉陷監測數值之間關係模擬實際案例為雙圓型潛盾開挖引致地

表沉陷變形情況期能藉由分析結果驗證 Plaxis 3D Tunnel應用於雙圓型潛盾隧道施工所引致地表沉陷分析之適用性並將其經驗傳承與分享 結論(1) DOT雙圓潛盾隧道施工引致之地表沉陷評估使用經驗方法以常態分佈曲線方程式來模擬沉陷槽其中因施工造成之〝土壤漏失率〞為主要變數之一相同地Plaxis 3D Tunnel分析 DOT潛盾隧道施工引致之地表沉陷分析應屬適用於模擬分析過程中設定〝土壤釋放應力〞為影響沉陷分析結果重要關鍵因素(2)本研究採用 Plaxis 3D Tunnel數值分析軟體評估 DOT 潛盾隧道施工引致之地表沉陷量研究隧道開挖橫斷面之地表沉陷槽以兩種經驗公式疊加法及等面積法分析顯示DOT 隧道沉陷槽之地表沉陷量寬度影響範圍較寬疊加法及等面積法所得之沉陷槽非常相近評估沉陷槽與沉陷觀測槽之趨勢

大致相同則評估之最大沉陷量與沉陷觀測點最大沉陷量有少許差異(3) 使用 Schmidt及WEI Gang經驗公式來模擬地表沉陷之縱向變形曲線分析與數值分析之成果及現場資料做比對結果顯示Schmidt 經驗公式所求得變位量占最大變位量之比值較為偏高表示 Schmidt經驗公式分析較為保守則WEI Gang經驗公式所求得變位量占最大變位量之比值較為偏低表示與現場監測資料及數值分析結果有顯著差異以兩種經驗公式來評估

其地表沉陷之縱向變形曲線其隧道中心之縱向地表沉陷量於隧道開挖面約 2倍直徑距離後沉陷量趨於收斂驗證其隧道開挖產生地表縱向變形理論 (4)有關地表沉陷之縱向變形曲線分析之 Schmidt及WEI Gang經驗公式期許後續學者能將 Schmidt及WEI Gang經驗公式深入研究與工程案例比較印證更準確預期其縱向變位量占最大變位量之比值

及地表沉陷之縱向變形曲線提高分析結果正確性並對數值分析成果將更具其信心 Principal Investigator陳水龍 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

陳水龍

教授

B-2

土層輸入參數與斷面繪製

隧道橫斷面沉陷槽 綜合比較

分析視窗與操作步驟

B-3

軟弱黏土層潛變引致之連續壁變形

摘要本研究係基於台北市軟弱黏土層深開挖完成且高品質觀測之施工案例考慮開挖工程常因時間延遲而引起較大之潛變量故採用依時性之土壤模型來模擬而分析結果與現

場連續壁變形背土側沉陷及支撐軸力之觀測值頗為吻合故選用作為進一步後續研究之

基準模型本研究總共以有限元素法進行了 48組不同模型來分析並將前述 48組之分析結果統計歸納後建議了考慮依時性之擋土壁最大變形與擋土系統勁度正規化公式擋土

壁最大潛變增量與擋土系統勁度之正規化公式以及擋土壁最大潛變速率與擋土系統勁度

之正規化公式本研究建議之簡化計算方法經與學者蒐集世界各地之 1百多筆觀測資料比對顯示於良好施工品質之深開挖工程可以得到不錯的預測結果根據上述建議之公式

可以簡單利用開挖深度及支撐系統勁度等基本條件評估軟弱黏土層開挖時可能引致之最

大壁體變形量及潛變量本文研究結果可以提供作為對日後類似工程規劃分析及設計時

之參考 結論 1 研究案例採用依時性分析擋土壁之最大側向變形分析值分別達觀測值之 103(西側連續壁)及 118(東側連續壁)分析結果與現場觀測之連續壁變形曲線亦極為吻合同時分析值最大地表沉陷量分別約為監測值之 96(西側地表)及 89(東側地表)兩者沉陷槽形狀相似支撐軸力與觀測值比較約在誤差plusmn30範圍之內顯示於軟弱黏土層進行深開挖適當考慮土壤之依時性效應可以得到接近觀測值之結果

2 連續壁總潛變率與擋土支撐勁度呈近似雙線性關係當 Sle1350時總潛變率與擋土支撐勁度 S 成自然對數線性反比關係當 Sgt1350 時總潛變率接近於定值 28當中連續壁之總潛變率最大約達 47最小值亦有 28故建議於軟弱黏土層進行深開挖工程宜適當考慮由土壤潛變引致之擋土壁潛變以避免低估了開挖變形量

3 後續參數之研究一系列依時性分析之連續壁最大側向變位量接近極大多數觀測值之最大值故將所有 FEM計算結果回歸後之簡化正規化公式應可以視為擋土壁採用連續壁時之近似最大包絡線該公式具備簡化計算之優點不須要經過複雜之 FEM模擬分析即可以評估擋土壁的可能最大變位量

4 最大潛變速率隨著開挖深度增加而變大同時最大潛變速率發生於最大開挖深度潛變速率與連續壁厚度成非線性反比正規化之最大潛變速率範圍約於 001 mmday~073mmday此結果與台北盆地案例之潛變速率觀測資料頗為接近

5 土壤潛變引致連續壁之總潛變率上限值最大約達 47潛變速率上限值最大約達073mmday 及潛變量之正規化(最大開挖深度與擋土支撐系統勁度之比)上限值約達2本研究建議之簡化之正規化公式透過利用開挖深度及支撐系統勁度等基本參數可以評估軟弱黏土層開挖時可能引致之最大壁體變形量及潛變量本研究結果可以提

供作為日後類似工程之參考

Principal Investigator陳水龍 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

陳水龍

教授

B-4

FEM計算結果與Clough and OrsquoRourke (1990)及觀測資料之比較

潛變率總潛變率與FEM計算之比較

0010203040

50607080

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δhmH

eData calculated from FEM Time-dependent resultsClough and OrsquoRourke (1990) line Observed data from Long (2001)-Diaphragm WallObserved data from Long (2001)-Sheet PileObserved data from Kung et al (2007)Observed data from Taipei case histories

Thick of diaphragm wall from 05m to 20mFactor of SafeAgainst BasalHeave

14

20

11 10 09

(a)

00

10

20

30

40

50

60

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δhmH

e

Data calculated from FEM Time-dependent resultsClough and OrsquoRourke (1990) line Observed data from Long (2001)-Diaphragm WallObserved data from Kung et al (2007)Observed data from Taipei case histories

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

Factor of SafeAgainst BasalHeave

14

20

11 10 09

30

(b)

δ Chmδ hm = -00025t + 025

δChmδhm = -00004t + 005

0

10

20

30

40

0 20 40 60 80

Elapesd Time (Days)

δC

hmδ

hm

HHe=019HHe=044HHe=065HHe=078HHe=100

(a)

Σδ Chmδ hm = -01Ln(S ) + 10

Σδ Chmδ hm = 028

0

10

20

30

40

50

60

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

ΣδC

hmδ

hm

Data calculated from FEM resultsObserved data from Ou et al (1998)Data from Lin et al (2002)

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

(b)

000

005

010

015

020

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δC

hmt

(cm

day

)

Proposed method for estimated by Eq 8Observed data from Ou et al (1998)HHe=019HHe=044HHe=065HHe=078HHe=100

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

00

02

04

06

08

10

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δC

hmH

e

Proposed method for estimated by Eq 9 Data calculated from FEM resultsObserved data from Ou et al (1998)Observed data from Finno et al (2002)Unpublished data

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

建議最大潛變速率計算方法與

FEM計算之正規化比較

建議正規化ΔδChmHe與S之計算

方法與觀測資料比較

B-5

既有連續壁改建之深開挖施工模式

在都市中建物多緊鄰地界線周圍幾乎緊貼鄰房及道路有地下連續壁的建物改建時

為避免拆除深基礎過程造成地盤下陷進而損壞鄰近道路及建物因此施工前必須謹慎

規劃在不損鄰的狀態下舊有地下連續壁深基礎的拆除其困難度比素地新建工程高出

許多所以舊有基礎的深開挖施工是一重要課題 研究目標

(1)建立舊有基礎深開挖的施工模式 (2)建立各種施工模式的施工規劃工項順序及施工流程的步驟

研究方法本文彙整歸納出四種深基礎開挖重建模式分別為 (1)新連續壁於舊連續壁外側 (2)新連續壁於舊連續壁內側 (3)新連續壁與舊連續壁交叉 (4)沿用舊連續壁並繼續向下設置新連續壁

本文針對上述四種模式的各種施工方法就土層地下水位新舊建物的

套圖地盤改良臨時擋土設施抽排水鄰房保護措施及監測點的位置加以

討論並進一步與實際的安全觀測資料相互比較施工流程以連續圖解方式表

達以供規劃設計與施工單位的選用參考或改進 結論

(1)新連續壁於舊連續壁外側只需施作一般淺導溝至原土層待新連續壁完成後再以明挖方式拆除舊連續壁若地質較軟弱可於導牆下方進行地盤改良以防止

新連續壁施作時坍孔 (2)新連續壁於舊連續壁內側可因業主設計分為利用舊連續壁作為外導牆將新設外導牆與舊連續壁以混凝土灌漿為一體及利用舊結構物樑柱設置永久撐牆三種

(3)新連續壁與舊連續壁交叉先於周圍進行地盤改良再利用全迴旋搖管機配合衝擊樁及錘式抓斗破除舊連續壁再以原土回填後才能將套管拔出或是於周圍進行

地盤改良後以明挖方式拆除舊有連續壁 (4)沿用舊連續壁並繼續向下設置新連續壁此模式可先於基地內及舊連續壁下方及內側進行地盤改良新連續壁緊貼舊連續壁施作上方則維持空打段以增加地下

室使用面積 收集數個工地之資料加以分析比對並以(2)新連續壁於舊外連續壁內側模式之

一代表性工地介紹

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-6

(1) (2) (3) (4)

四類深基礎拆除重建模式

新連續壁於舊連續壁內側之將新設外導牆與舊連續壁以混凝土灌漿為一體

B-7

高壓噴射灌漿品質管制與蒙地卡羅機率設計 二重管高壓噴射灌漿作業在壓力水層或者在地下室內進行鑽孔與灌漿作業時因為地

下水位高於鑽孔與灌漿作業場地高程為了避免在進行鑽孔與裝設灌漿管作業階段可能

造成湧水湧砂路面掏空或建築物傾斜的意外事件所以在地下室內進行灌漿作業時

利用筏基水箱來量測每公尺改良樁的排泥漿量除了能用來預警湧水與湧砂的潛在問題

再搭配上所量測到的排泥漿比重還可評估改良樁的平均樁直徑這就是在施工中的品質

管制其次施工中的改良樁若其四周緊鄰的改良樁愈多所量測到的排泥漿比重也會

愈大可見灌漿的順序也能影響改良樁的單位重與強度因此當灌漿的順序造成四周緊

鄰改良樁的數量愈多時則該灌漿的順序能提供最佳的改良樁的單位重與強度 研究目標為了在二重管高壓噴射灌漿的期間立即掌控設計樁徑是否達成同時防

止不正常的排泥導致附近地面的隆起與下陷有效掌握灌漿品質故以檢測的排泥漿比重

與排泥漿量去推估改良樁平均樁直徑是否達到工程設計的標準進而作為在施工時掌控

改良樁品質的一種管制手法 研究方法本次灌漿場地有準備一個已知長寬的筏基坑當作廢泥漿暫置區當排泥漿

排入暫置區內泥漿的液面逐漸升高等鑽桿提升完 1 m再量測液面上升後的高程將高程差乘以筏基底面積即為噴射灌注 1 m高程時的排泥漿量至於排泥漿單位重測量時機是在排泥漿量量測期間進行原則上量兩次盛取時將容器置於排泥軟管出口處盛取將

盛滿排泥漿的容器秤重扣除容器重後再除以容器之容積即為排泥漿之單位重之後將

所記錄的排泥漿量與灌漿量之比值還有排泥漿的單位重畫成機率分布曲線可發現兩者

皆為常態分布( Normal Distribution)其平均值加減 3倍的標準差可用來作為灌漿品質管理的上下限值而再以此兩者的 Distribution用蒙地卡羅原理來模擬便可得到改良樁直徑之機率分布曲線當周圍改良樁陸續完成在未灌漿的改良樁體四周噴射流能切削的土壤

體積逐漸減少依周圍完成支數不同有 6種可能狀況由排泥漿的單位重量測可發現周圍完成改良樁的支數愈多則後續改良樁的排泥漿單位重也愈大改良樁的品質也愈佳因

此可以設計出不同的施工順序若搭接改良樁的數量愈多則此工序所導致的高品質改良樁

的數量也愈多 結論 (1)當地下室發生湧水時其排泥漿量與灌漿量比值皆落在正常灌漿作業的管理

值之外這說明利用排泥漿量與灌漿量比值的管制圖可以有效預警湧水或湧砂的可能性

(2) 為了得到高品質的改良樁在編排灌漿順序時儘量使欲灌漿樁位的周圍有最多已完成的改良樁(3)未來可再蒐集更多 JSG灌漿相關案例將不同地區樁徑土層性質灌漿參數排泥漿比重及廢泥漿量單位量等數據製作資料庫及規範以提供後續灌漿時品

質管制的依循準則 Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-8

圖 1 排泥漿量量測 圖 2 排泥漿單位重量測

圖 3 排泥漿量體積比管制圖 圖 4 排泥漿單位重管制圖

圖 5 蒙地卡羅模擬模型

圖 6 搭接面積的六種邊界

圖 7 五種不同的設計灌漿順序

B-9

路堤下橋墩深基礎開挖工法比較與數值分析 為改善國道 1號五股至楊梅路段的交通壅塞國道新建工程局辦理「國道 1號五股至

楊梅段拓寬工程計畫」之新建工程其中泰山林口路段因為上邊坡側為地質敏感區域不

適開挖所以在下邊坡處進行橋墩基礎開挖基礎開挖工法共有三種分別為型鋼橫板條

擋土工法土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法 研究目標針對土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法彙整傾度管監測數據

觀察不同開挖階段之傾度管側向變位及側向變位速率研判邊坡潛在滑動面的位置進而

比較兩種工法於紅土卵礫石層中開挖之適用性以決定較佳開挖擋土工法其次以 3D有限元素軟體模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖過程以數值分析結果與傾度管監測數

據比對驗證進而研究傾度管監測警戒值與行動值之適用性 研究方法以非線性有限元素軟體(PLAXIS 3D)模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖

過程土壤應力-應變行為模擬採用莫爾庫倫組合律(Mohr-Coulomb constitutive model) 參數的選擇參考鑽探報告及室內土壤試驗土釘桿件採用樑元素模擬(Beam element)鋼線網噴凝土採用牆元素模擬(Wall element)土釘鋼線網噴凝土與土壤間均配置界面元素(Interface element)施工步驟模擬每一階開挖工序由傾度管監測數據比對驗證數值分析結果以及分析邊坡開挖前後之安全係數差異

結論(1)土釘逐階降挖擋土工法在第 6階開挖時可發現變位曲線在 65m處有明

顯的折點折點以上之線段斜率較小下部線段斜率較大由上邊坡路面產生的裂縫可

推估折點以上為邊坡滑動區隨著開挖深度增加折點沒有下移的趨勢也就是滑動面位

置不變滑動區域與影響範圍也沒增加(2)竹削井式擋土工法當井筒壁體開挖至第 10階時傾度管變位曲線產生折點推估折點位置可能位於傾度管 45m與 65m處折點上部線段斜率較小應為未來潛在滑動區但是隨著開挖至第 14 階時折點沒有下移的趨勢也就是潛在滑動面位置不變潛在滑動區域與影響範圍也不變加以基礎上邊坡處

之高速公路路面無裂縫產生研判滑動面並未形成(3)依據傾度管的變位開挖壁面的穩定性高速公路裂縫與滑動面的產生以及工期長短顯示在林口紅土卵礫石層中進行橋墩

基礎開挖較佳的擋土工法應為竹削井式擋土工法(4)監測邊坡潛在滑動面傾度管警戒值的訂定須更加嚴謹應不能造成高速公路路面產生裂縫才能有效且安全的預警工程事

故

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-10

土釘逐階降挖擋土工法開挖面平面圖 土釘逐階降挖過程傾度管之變位

土釘逐階降挖工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

竹削井式擋土工法開挖面平面圖 竹削井式擋土開挖過程傾度管之變位

折點

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

竹削井式擋土工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

2m 深

35m 深

45m 深

65m 深

13m 深

16m 深

Step1 Step2 Step3

Step4 Step5 竹削壁體開挖

井筒壁體開挖 Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

Step15

傾度管深度(m

)

B-11

機場跑道剛性鋪面之版底灌漿維護 剛性鋪面未受良好的維護方式下容易因版塊間的接縫密封性不足使地表水滲入造

成基底層潮濕積水在交通反覆載重作用下接縫發生唧水現象在版塊下方掏空孔洞

使版塊下方的承載力不均進而造成版塊的破裂損壞情形因跑滑道使用頻繁全面翻

修不切實際而且成本較高為了改善此類狀況進行剛性鋪面版底灌漿是最快速有效提

升版塊承載力延長版塊使用年限的方法 研究目標本研究主要以剛性鋪面狀況指數(PCI)版底灌漿灌漿量及灌漿壓力透地雷達

非破壞性檢測之結果進行分析研究研究目標包括 (1) 分析版底孔洞造成的鋪面損壞種類探討損壞種類與灌漿量之關係 (2) 分析版塊不同損壞程度及維護狀況對灌漿量之影響 (3) 鋪面損壞程度以鋪面狀況指數(PCI)加以量化探討鋪面狀況指數(PCI)評分與孔

洞及灌漿量之關係 研究方法針對機場跑滑道由孔洞造成的剛性鋪面破壞及版底灌漿量之關係研究探討在

與灌漿前後之透地雷達檢測結果驗證研究方法可區分為 (1) 剛性鋪面損壞(distress)程度調查

在透地雷達非破壞性檢測前先行調查版塊損壞程度並以ASTM提出的剛性鋪面狀況指數(PCI)評分方式記錄版塊狀況

(2) 剛性鋪面版底灌漿前非破壞性檢測 在灌漿前先行規劃透地雷達施測路徑並於灌漿前及灌漿後以透地雷達掃描剛性

鋪面版塊底下孔洞與積水的範圍 (3) 剛性鋪面版底灌漿

利用透地雷達於現地版塊所偵查之孔洞進行灌漿孔位佈設選用適當之機具與

監測系統以單環塞工法進行填充灌漿填塞版塊底下之孔洞 (4) 剛性鋪面版底灌漿後非破壞性檢測

在灌漿後以相同的施測路徑檢測確認鋪面下方孔洞與積水的範圍已確實填充

否則再進行補灌作業 (5) 分析調查資料與灌漿施工紀錄結果

探討版底灌漿量與鋪面狀況指數(PCI)評分之關係篩選因孔洞造成的損壞評分方式制定用於版底灌漿的鋪面狀況指數(PCI)並由鋪面狀況指數(PCI)評分預估其灌漿量

結論(1)以版底孔洞造成的鋪面損壞與灌漿量之關係提出與版底孔洞有關的剛性鋪面狀

況指數(PCI)評分方式(2)以不同損壞程度的剛性鋪面對灌漿量之影響提出用於剛性鋪面灌漿前的適當修護方式(3)建立剛性鋪面狀況指數(PCI)與版底灌漿量之分析方法並提出預估灌漿量的方法以提升灌漿之效率及精確性

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-12

灌漿管安裝 灌漿壓力及流量監測 版塊接縫溢漿即停止

圖 1 版底灌漿施工

圖 3 剛性鋪面狀況指數(PCI)與灌漿量之關係整合

圖 2 剛性鋪面與灌漿施工狀況記錄

灌漿前

灌漿後

補灌後

B-13

鋼筋混凝土簡支梁循環加載與數值分析 目前潛盾隧道環片大多由鋼筋與混凝土製作而成而監測系統皆於環片裝設背填與

二次灌漿完成後才裝設在環片內側無從得知環片在裝設背填與二次灌漿過程中環

片中的鋼筋與混凝土的初始應力因此如果無法得知初始應力狀態則環片之鋼筋與混

凝土用量設計很難判定是否保守或不保守若能從環片製作澆鑄與現場環片裝設過程中進

行量測即可掌握環片完整的應力歷史作為回饋設計的重要資料 研究目標利用埋設 SOFO光纖的簡支梁在循環載重時的鋼筋應變與梁撓度作為已知

解分析對象來驗證下列兩種分析方法一為以結構及鋼筋混凝土力學理論發展一套

MATLAB 數值分析模式模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力二為使用 FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型模擬簡支梁承受雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力

研究方法分成三部分第一部分將SOFO光纖感測器埋設於鋼筋混凝土簡支梁試

體內在試體製作過程中記錄蒸氣養生與水中養生過程鋼筋與混凝土的應變歷史並於

實驗室內進行雙點循環載重試驗紀錄鋼筋之應變過程第二部分利用結構與鋼筋混凝

土力學原理建立一套MATLAB數值分析模式(分成三種類型(1)忽略拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie (2)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie(3)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用真實的慣性矩Iexact)藉由給定之鋼筋與混凝土的組合率模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下簡支梁試體鋼筋與混凝土的應變與應力並比對簡支梁的載重-理論彎矩彎係與數值分析結果的載重-彎矩關係驗證力學理論數值分析模式的正確性第三部分使用FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型輸入MATLAB數值分析使用之鋼筋與混凝土的組合律模擬鋼筋混凝土簡支梁承受雙點循環加載擷取光纖感測器位置之模

擬結果將其模擬結果與實驗之光纖感測器量測結果和MATLAB數值分析結果進行比對探討力學數值分析的適用性

結論(一)本研究發展之數值分析模式沒有忽略拉力側混凝土之張力而且混凝

土試體開裂後採用真實的慣性矩Iexact進行力平衡分析不論簡支梁是否開裂載重-彎矩關係的數值分析解與理論解皆吻合證實本研究發展的力學理論數值分析模式之正

確性(二)數值分析結果之鋼筋應變與實驗之光纖感測器量測結果有差別後續使用FLAC 3D模擬輸入數值分析使用的組合率預期能得到與數值分析較相符之結果

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-14

光纖簡支梁試驗加載示意圖 雙點循環載重之光纖變形量量測結果

載重-彎矩(理論與數值分析)關係圖 載重與鋼筋應變及中立軸位置關係圖

鋼筋混凝土簡支梁斷面網格圖(FLAC 3D) 鋼筋混凝土簡支梁網格示意圖(FLAC 3D)

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

0100002000030000400005000060000700008000090000

100000110000120000130000140000

0 10002000300040005000600070008000900010000

彎矩

(kg-

cm)

載重 (kg)

理論彎矩

計算彎矩-

類型1

計算彎矩-

類型2

計算彎矩-

類型3

B-15

無人飛行戴具(UAV)航空攝影測量及雷射掃描儀(LiDAR)資料之整合與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞近

年來測量與空間資訊技術之發展日新月異於國土保安環境變遷監控防救災應變資

源探測保護等各方面的應用以及上述資訊的更新和資料的即時性成為重要需求因此

發展快速且低成本資料擷取平台乃成為各國遙感探測技術與測繪製圖發展的重要課題

遙測影像及航空測量除了軍事情報之外已普遍推廣到區域測量地質調查礦產探勘

農林設施土壤保育森林開發與土木工程之探查等工作上近年來因電腦視算能力的

提昇數位影像解晰度的提高相對應之攝影測量技術亦隨之澎渤發展 研究目標地震等天然災害的評估常須整合不同領域及技術如地形分析大地測

量遙測地理資訊系統及定年學等其中構造地形分析是斷層存在性及斷層活動性一個

最初步也最基礎的資訊與工具它能提供進行其他更精細的斷層調查分析前重要的參考

依據因此高精度地形資料的取得成為重要關鍵 研究方法1)針對地形資訊大量數據視覺運算等相關模組及程式的開發其中主要

集中於三維紅藍(或紅青)全彩立體影像及三維立體光柵影像之處理及製作2)數值地形資料應用於在地質上構造如斷層褶皺等構造的特徵分析構造活動性的探討等相

關技術的開發 結論無人飛行載具機動力強時效性快經費較廉及較寬鬆天氣條件即可操作的

優點等特性可取得災害地區即時清晰全面之中低空照片並作為後續分析災害原因

與災後整治之用以無人飛行載具進行航空攝影測量由地表特徵物的辨識再反求特徵

點的空間所在位置經由大量的特徵點的計算後即可建置大量三維座標（點雲）並同

時透過數位攝影機記錄取樣點顏色測量結果可以建構數位地表高程模型來精確記錄地貌

用於記錄地形變遷地圖製作或是產生地面模型此一精確的三維座標可做為土地建築

都市規劃自然地貌河床地形測量以及山坡監測等用途之應用另一方面台灣地區位

處高溫多雨的亞熱帶植生茂密地質露頭出露不易而新技術空載雷射掃描(Light Detection And Ranging LIDAR)的多重反射資訊經由濾除不同反射訊號後能獲得高解析度之數值地表模型(Digital Surface Model DSM)再經由資料處理進一步去除地表建物及植被等可得高解析度數值地形模型(Digital Elevation Model DEM)利用此一技術無論是人口密集的都會區或是叢林茂密的深山都可以找出許多被掩蓋或是現行數值地

形模型所無法分辨的細微地形變化這些微變化能提供更多科學證據並進相關分析與運

用

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-16

國道三號附近細部數值地形模型呈現其中可見高速公路上崩積區及呈點狀凸起零星

散佈之清運中大型機具

無人飛機拍攝陳有蘭溪附近區域影像之點雲建置成果

小林村附近地區山崩事件後之三維地形側視

B-17

山崩災害數值模擬相關程式開發與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞1999年台灣九二一集集地震（ML= 73 MW= 76）造成台灣地區二千四百餘人的死亡引發近萬個山崩民生經濟損失嚴重近年來因電腦運算能力的提昇結合野外觀察的結果

運用離散元素法等數值模型方法結合地震站之強地動訊號地表地下水文特徵以及

岩體及滑動面之材料性質等來模擬山崩行為從地震山崩之誘發啟動傳播至穩定

滑動及最後堆積停止階段等等hellip重建運動塊體的滑動過程 研究目標結合野外觀察及不同方法論所得概念運用自行開發之接觸動力離散元素

法及廣義地形下之淺水波模式來探討山崩區地形地貌岩體材料性質孔隙壓力滑

動面及原地面等摩擦性質等對山崩之誘發擴展及堆積過程之影響及山崩機制之探討 研究方法1)運用接觸動力離散元素法來模擬山崩的誘發與運動過程該方法基於顆

粒間的接觸面性質及顆粒群的相互碰撞時考量顆粒碰撞前後之動量變化回復係數及作

用力2)基於連體力學架構所發展而成的廣義地形下之淺水波模式所開發之程式(中研院郭志禹博士合作)亦運用於土石流流變率模擬藉由與現場堆積的量測值相比較來率定山崩地區之流變參數

結論岩體內之作用力的模擬是考慮相接觸顆粒之接觸點位置及接觸區域面積接

解點上之正向切向接觸力及抗彎矩並考慮原接解點或新接觸點接觸點之尖鋒及殘餘

強度等以上方法允許模擬破碎岩體內之凝聚力的 Mohr - Coulomb 行為最後再以GaussndashSeidel 非線性迭代之數值方法來簡化及加速程式之運算以計算每一時間序列上顆粒群體碰撞及接觸時的作用及行為相關程式已運用於國道三號九份二山小林村等地

滑土石流等山崩之象動歷程模擬金山地區之洪氾斷層錯動造成地盤下陷而引致海水

漫淹等相關的分析

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-18

山崩崩移發生前及發生瞬間顆粒間之接觸應力變化

小林村土石流情境模擬及崩積物堆積狀況

C-1

大陸政府採購市場與制度之研究 由於 WTO 的 GPA (政府採購協定) 簽署國家越來越多美加歐盟日韓等大部

分有經濟實力的國家多已簽署我國亦在 2009 年 7 月 15 日簽署生效而中國大陸亦於2007年提出加入 GPA申請目前相關談判已近尾聲近期內可望簽署根據 GPA的規定各國的政府採購市場必須互相開放且遵守公開公平等原則預計大陸簽署 GPA 後未來每年政府採購市場的金額將高達三十餘兆台幣由於市場規模極為龐大各國莫不競相投

入相關研究及輔導該國產業的競爭力企圖爭奪這塊大餅我國相對進入大陸市場較無語

言及文化等障礙相較於其他國家的競爭事實上我國產業已具備天時地利人和的有

利條件如何利用這些有利條件轉化成市場的競爭優勢實為迫不及待的課題而其中最

關鍵的因素就是是否能徹底熟悉大陸公共市場的遊戲規則精確的掌握各項規則的操作與

竅門且時效越早越好俾輔助我國的產業及早佈署掌握市場的先機這是本研究所致

力的主要目的 研究目標本研究目標可分為短中長期短期為比較兩岸政府採購制度與市場

分析研究臺灣產業進入大陸公共市場之策略及定期舉辦兩岸政府採購產官學研討會及

論壇中期為協助政府研擬相關政策成立兩岸公共市場產業輔導中心及協助我國產業

進入大陸公共市場長期為設立營造公會臺北科大政府採購市場研發與培訓中心使臺灣產業從兩岸走向國際

研究方法本研究在第一階段將針對大陸的政府採購制度進行全面的探討且將兩岸

採購法的差異做詳盡的比對同時也針對大陸的公共市場及產業文化進行深入的調查與

分析並彙整資深台商(協會)及兩岸專家的經驗以務實為導向俾使研究成果能精確有效的掌握大陸的公共市場第二階段將運用前階段的研究成果以營建產業為先建立

兩岸長期的交流平台積極訓練及輔導我國的產業能快速進入大陸公共市場的能力如

此階段的成果與時機成熟將在本校設立兩岸公共市場產業育成中心以提供長期的專

業輔導未來甚至可進一步考慮將服務範圍拓展至其他 GPA國家 結論由於此計畫為一個長期性研究因此下列結論僅為初期研究成果發生重大災

害需獲得緊急搶救資源時除正常既有採購契約可利用外亦可於正常之採購契約中針

對災害搶救項目可直接以開口契約方式預為因應另搶救能量需求異常龐大之重大災害緊

急搶救則可以特殊緊急採購方式因應兩岸採購法規均提供法源依據提供執行單位緊

急採購災害所需搶救資源比較兩岸之緊急採購制度並參照相關實務案例可發現各有

優缺點如何能截長補短應是兩岸所努力方向最後大概整理出兩項重點(1)兩岸採購相對於歐美國家仍處於起步階段還存在很多問題亟待完善如政府採購法不健全政府服

務類採購範圍和規模仍然較小等發達國家政府採購規模占 GDP的比例通常為 10兩岸占比水平與此相比仍有較大差別(2) 緊急採購之因應措施兩岸均有彈性因應作為針對 921 大地震莫拉克颱風（依據台灣地區ldquo採購法rdquo第 105 條）及四川汶川大地震甘肅省土石流災害（依據大陸政府ldquo採購法rdquo第 31 條）等相關單位均可快速進行救災工作因此相關緊急採購作為均能發揮功能提升整體救災復原效率 Principal Investigator王隆昌 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-2

中國各年度 GDP（單位億美元）

資料來源中華人民共和國國家統計局 httpwwwstatsgovcn2012年

各縣市綜合營造業分佈狀況 研究目標 資料來源本研究室繪製 資料來源本研究室繪製

家數

縣

市

C-3

預防式品管理論應用於公共工程之研究

近年來國家重大建設計畫密集推出如民營固網開放台電六輸變電計畫污水下水

道建設計畫及自來水更新等多項計畫以及埋設電力電信瓦斯自來水網路等等維生

管線使用道路埋設管線情形非常普遍然而國內隨著生活水平及教育程度的提昇以致

民眾意識抬頭對道路服務需求也跟著增加因此使得國內道路管理機關開始重視道路服

務品質的問題但卻常發生管線工程埋設後因道路回填不實或管線埋設未與路面齊平

造成路面不平的情況其施工品質優劣將是維持路面平整最重要的關鍵 本研究將預防式品質管理概念導入目前道路管線挖填工程品質管理中重新建置一套

施工品質管理機制依現況問題分析並研提對策提出於重要施工項目建立停檢點查驗

並依其重要程度設立不同等級專業人員負責查驗及相關檢查表落實專業人員的職責等施

工品質管理機制期能改善目前施工品質良莠不齊的情況 研究目標 本研究首先針對臺北市現行管線挖掘作業之抽查機制進行探討依據現

況問題分析結果檢討現行抽查機制的問題癥結導入防弊理論及預防品管的觀點建構

改良式抽查機制首先建立管線停檢點抽查作業消除非必要的挖掘降低抽查成本減少

開挖次數及減少用路人抱怨推動落實專業人員管制藉由二階段抽查作業篩選無停檢點

資料者納入品質抽查將廠商依品管能力分類無品質能力及限制挖掘者繳交代金(需含管理費等)由道路管理機關於各年度施工時納入施工研擬闢建管線挖掘品質管理系統其研擬一套以預防為主治療為輔具體可行的管理機制藉以提升抽查效益並有效改

善管線施工品質 研究方法針對本研究相關之文獻及臺北市管線挖掘品質管理現況進行回顧探討臺

北市道路挖掘埋設管線品質抽查管理之盲點導入防弊理論及預防式品管的觀點著重以

預防式管理為主治療為輔應變為備之原理藉由專家調查以及實例分析探討改良式抽

查機制之適用性並以回饋分析之方式修正本研究最後提出結論與建議 結論(1)強化製程品管停止靠檢驗達成品質一開始就製造出滿足需求品質的方式

來取代檢驗特別是落實停檢點抽查機制與績效管理(2)道路管理機關除輔導其做好品質外應針對其品質績效長期建立管理檔案長期掌握管線單位的完整資料績優者除於管

線會議公開表揚外應降低抽查比率甚至列入道路管理機關代辦施工之廠商優先名單績

劣者除於管線會議提出並公告於臺北市道路挖掘管理系統並增加抽差比率輔導施工品

質若仍無法改善經評定為無自主品管能力則由管理機關代收款施作且代收款應大幅提

升並收取管理費長期追蹤廠商績效管理績優廠商將持續其好品質績效差之廠商為避

免抽查之成本提高將自主性的導正其施工品質長期形成良性循環及自主品管之永續目

的創造永續管理的效益(3)重點式品管須由品管組織人員簽認除依權責分別由施工廠商之技師工地主任及品管人員負責簽認外監造單位亦應於現場會簽並通知道路管理

機關派員查核(4)闢建管線挖掘品質管理系統以二階段抽查機制可減少 80非必要抽挖件數降低抽查成本利用非破壞性檢測過濾有品質疑慮之案件代替道路品質抽查

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-4

未經篩選逕以破壞性檢測檢驗道路品質之機制改以善用成熟科技如透地雷達先與檢測隱

蔽部分可排除非必要之挖掘案件瀝青混凝土部分則以鑽心取樣檢驗如有品質疑慮再

以破壞性檢測驗證民眾較在意路面復舊品質更勝於隱蔽部分另增加非破壞性檢測項目

如以三米直規加驗人手孔周邊及瀝青混凝土新舊介面高低差(5)因已以二階段非破壞性檢驗過濾 80非必要抽挖件數如此可分階段增加抽查件數由原 15增加至 10長期以 100抽中不合格為目標大幅增加抽查效益

Principal Investigator王隆昌 教授研究室

戴明品管理論

項目 年度 抽查件數 不合格件數 不合格率

97 138 71 5145 98 629 187 2973 99 525 120 2286 合計 1292 378 2926

97~99年度臺北市管線查察不合格統計表

C-5

整合 RFID與 BIM於營建工地鋼構吊裝工程管控實務應用之研究

鋼構工程為鋼骨大樓最主要的工項之一其作業管理的良窳直接影響工程品質與成

本複雜之鋼結構工程可能包含上萬支構件每一構件經由製造運送檢查儲存

吊裝及驗收等流程都必須不斷進行確認並核對資料然而現行工地作業人員多以紙本

2D圖面及物料清單為溝通管理的工具因此常有構件不易確認效率緩慢誤判等問題尤其塔吊人員位於高樓作業時需同時進行安裝位置確認與吊塔操作不僅導致作業緩

慢且易增加作業風險 研究目標規劃整合BIM結合RFID技術導入營建工地鋼構吊裝工程管控之應用模式

建置 BIM-based RFID 鋼構工程物料資訊管理系統使其能提升鋼構作業管理效率減少塔吊作業之風險並進一步探討系統導入之效益與限制 研究方法鋼結構工程的作業流程包含工廠製造材料運送工地存放吊裝施工及

完工驗收等階段本研究所開發之系統導入應用包含「進場檢驗」「吊掛作業」「進度監

控」及「完工查驗」等作業管理其概念主要利用 BIM圖形化介面易於辨識之特性使人員能透過模型輕易掌握鋼構於建築空間位置並透過 RFID快速掃瞄辨識能力能迅速取得構件資訊減少人員辨識錯誤及負荷有助於高空塔吊作業之正確與安全並透過

BIM 模型顏色呈現方式能迅速掌握鋼構作業之進度本研究開發採用NET Framework技術以Microsoft SQL Server為資料庫系統並透過 ADONET作為資料溝通之技術模型本體採用 Revit 匯出之 DWF 檔案為主要檔案格式提供系統操作所需之樓層模型及構件視覺化資訊系統介面則以 VBNET開發視窗介面作業進行時能同時呈現系統資料庫資訊及模型呈現

結論(一)本研究整合 RFID 與 BIM 模型作為塔吊作業溝通之媒介高空與地面人員能以行動裝置同步取得構件及模型資訊可改善傳統 2D圖面與無線電溝通及描述不易之狀況(二)由於鋼構體積龐大且工地空間有限錯誤的堆置方式可能增加成本與導致風險工程師可藉由 BIM 樓層與位置資訊調控構件最佳的儲放位置與順序可提升吊裝

效率並降低風險(三)系統所採用之 BIM Model 由 Revit 模型先行匯出為 DWF格式檔案後再利用 API進行操作以避免原始模型遭任意修改且由於檔案格式較小可提升系統資料傳輸速度並改善作業效率(四)透過 BIM API 介面程式可控制模型旋轉並以適當角度呈現能協助塔吊人員迅速確認構件及安裝位置改善作業便利性及減少人員疲勞並且

提升作業安全本研究導入行動化通訊裝置及 BIM-RFID資訊化作業系統取代傳統紙本作業模式人員對資訊系統操作之熟悉度與良好的教育訓練為導入系統成敗之重要關鍵 Principal Investigator林祐正老師 研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

林祐正

副教授

C-6

使用者操作介面

RFID-BIM系統導入工地鋼構管控之應用

系統架構圖

鋼構進場檢驗及放置管理

地面工程師與塔吊人員同步顯示鋼構資訊

透過 BIM模型顏色管理作業進度

作業人員進行鋼構驗收

D-1

因應重大複合型災害物力動員調度機制 之研究

2011 年日本311 東北發生超乎預期之大規模地震所引發之複合型災害其救災物力

之動員調度也備受考驗借國外災害處理之經驗檢討台灣的法令組織整備作業程

序及案例期能提升我國面臨重大複合型災害時物力動員之時效性及完整性 研究目標彙整分析世界主要國家包括日本(日本東北地震)美國(卡翠納颶風)

中國大陸(四川地震)等遭逢重大災難時物力動員機制運作情形與關鍵議題檢討我國近年來莫拉克風災納莉風災921 地震等重大災害物力動員案例及現況設定一項重大複合式災害就我國現行物力動員機制進行情境分析研提我國因應重大災難物力動員機制

之具體建議 研究方法本研究案預擬之情境以國內發生機率雖不高但仍有可能發生且高於現

今地方政府在其地區災害防救計畫中所研擬的地震規模為本研究案之情境事件因此

設定為臺灣北部山腳斷層北延入海段發生芮氏規模七之地震錯動並引發最高浪高達三

公尺之海嘯此浪高比國科會所做研究報告之12公尺高但考慮311 東日本大地震之超乎預期的情況及複合型災害之組構以三公尺浪高之海嘯為模擬情境另伴隨核一廠因激

烈振動導致廠區設備受損造成第四級（Level 4）的輻射事故綜之本研究案預擬之複合型災害乃由地震海嘯核電廠輻射事故所構成並推估建物損壞人員傷亡收容

需求火災事件維生管線交通路網等之量化損害及修復進度以及海嘯淹水及輻射災

害避難收容下所需的物力調度其中以TELES 及本研究研擬方法為主要考量亦透過訪談方式針對公私部門物力動員調度權責相關之人員進行訪談以了解災防組織之實際

作為伴以調查焦點座談統計分析並總整研究發現研提我國因應重大災難物力

動員機制之具體建議 結論物力需求可分為物資及設施設備兩大類別物資方面包括飲用水糧食及民生

必需品緊急醫療救護所需之器材及藥品人命搜救之器材裝備等等本研究擬出隨時

間地點之量化數據提出物力動員調度之十三項重要課題與對策並具體提出短中長期

政策及機制改善之建議 Principal Investigator施邦築

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

施邦築

副教授

D-2

物力需求與災害發生時間關係圖

物力整及備動員運作流程圖

物力調度運作流流程圖

D-3

地工合成材料應用於呈層複合土壤 水質淨化系統之研究

臺灣發展生態工法迄今已十餘年初階段大都應用於河川及山坡地治理現今逐漸擴

展至社區或城市的應用並且與綠建築及節能減碳等議題相互結合目前國內的生活污

水大多經由污水下水道系統收集至污水處理廠處理然而因其造價高且工期長短期內

並無法達到全面普及鑑於此近年來國內開始採用現地自然淨化處理系統(NTS)解決此問題然此類系統卻常受限於較低的水力負荷率而導致阻塞本研究引入在日本發展十餘

年之呈層複合土壤系統(MSL)其實務案例詳圖 1 及圖 2由於水力負荷率較大且因系統可設置於地底下降低人為的干擾及維護管理的頻率有效的改善 NTS 缺點 MSL系統主要由土壤混合層(含土壤有機材料及包覆材)及透水層(PL)組合而成日本 SML係以麻布為包覆材但易受分解腐化而影響系統壽命本研究改採高耐久且品質穩定之地工

合成材料以提昇系統使用壽命 研究目標本研究嘗試採用地工合成材料替換 MSL 系統中包覆材藉由人造聚酯纖

維控制材料本身厚度開孔徑進行實驗過去地工合成材料較常使用在土木大地工程

多應用於河川護岸的保護以及山坡地的護坡工程材料本身具備排水沖蝕控制隔離

加勁及過濾hellip等功能鮮少使用於水質淨化之應用本研究透過地工合成材料替換日本之黃麻布包覆材除了可以達到較佳的水質淨化成效之外更有效延長MSL系統使用壽命另外本研究亦嚐試採用台灣現地常見的材料來取代日本的材料以達到落實技術本土化

之目的 研究方法首先進行「地工織物培殖微生物可行性初期實驗」(詳圖 3)目的為了解

地工合成材料能否能有效提供硝化菌生長附著而後採用自行研發之「MSL 室內實驗滲透過濾實驗儀」(詳圖 4)進行實驗共分為二個階段第一階段由黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)及厚不織布(I-C)進行實驗以了解不同纖維布之淨化效率第二階段則將三種纖維布以不同的水力負荷率進行試驗以了解污水停留時間與水質淨化效率間的關係

結論(1)本研究所使用之添加材均為台灣本土材料由試驗結果可知效果頗佳顯示

可達技術本土化之目標(2)在相同厚度下本研究採用地工合成材的確可以達到與黃麻布相同之水質淨化成效且較厚之地工合成材亦表現出較佳的成效(圖 5)(3)實驗發現地工合成材內部孔隙愈多愈能提供較多空間利於生物膜孳長提高淨化效果(4)水力負荷率只要能低於 5000Lm2day便可以有效達到水質淨化的成效(圖 6)(5)與人工濕地水質淨化系統相比MSL可以更小的面積和更省的成本較快速的達到水質淨化的成效由其對於磷的去除更為顯著

Principal Investigator何嘉浚 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

何嘉浚

助理教授

D-4

圖 1家庭生活污水處理案例 圖 2河川工程淨水案例

圖 3地工織物培殖生物菌實驗結果 圖 4 MSL室內實驗滲透過濾實驗儀

圖 5黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)與厚不織布(I-C)之實驗結果

圖 6 三種纖維布在水力承載負荷率 3000Lm2day之實驗結果

TP NH3-N

TP NH3-N

E-1

機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 地下水是極為重要的水資源之一相較於地表水而言地下水具有成本低廉水溫與

水量穩定水質良好及取用方便等多項優點目前台灣西南部地區仍大量抽取地下水供應

灌溉養殖民生及工業用水若地下水遭受污染勢必嚴重影響該地區之水資源供需平

衡甚至對人體健康造成危害故地下水資源保育業已成為極重要之議題 研究目標地下水污染潛勢評估模式 DRASTIC 為美國環保署(US Environmental

Protection Agency)於 1985 年主導並與美國地下水協會共同合作所發展而成利用該模式評估區域之污染潛勢計算出之高污染潛勢區則代表該地區客觀上較易受到污染

DRASTIC 含水層脆弱度模式自發展以來經常被使用於評估地下水污染潛勢但此模式在應用上常因相關參數資料稀少易產生高度不確定性進而影響模式之評估結果因此本

研究應用指標為基礎之地理統計發展以機率為基礎之 DRASTIC 含水層脆弱度評估模式除估算地下水污染潛勢值外並評估其污染潛勢預測表現 研究方法DRASTIC 含水層脆弱度模式考慮七項水文地質參數以評估該地區污染

潛勢之程度分別為地下水位深度(D)淨補注量(R)含水層介質(A)土壤介質(S)地形(T)未飽和層影響(I)含水層水力傳導特性(C)七項參數本研究將此法實際應用於濁水溪沖積扇DRASTIC模式中之各參數分別使用三種選取方法(最大機率選取期望值選取傳統選取法)進行污染潛勢評估

結論研究結果顯示高污染潛勢區皆位於沖積扇之扇頂區土地利用型態以農業耕

種為主而中度污染潛勢則大多分佈於扇央地區無污染及低度風險污染大多分佈於沖積

扇西部沿海地區以及南部地區此外將前述三種方法之評估結果與近年來該地區地下水

硝酸鹽氮實際污染情形進行相關性分析Pearson 相關係數分別為 0310131 及 0071Spearman 相關係數則分別為 0460552 及 021再比較三種方法之污染潛勢預測能力預測高硝酸鹽氮濃度污染(超過 05mgL為門檻)其預測能力分別為 7575及 38由上述結果顯示本研究發展以機率為基礎含水層脆弱度評估模式較傳統評估結果更為優

異本研究成果可提供政府劃定地下水污染潛勢範圍以及制訂污染防治與土地使用管理策

略之參考建議未來可增加更多因子估算淨補注量時若能考慮更多可能影響參數如土

地利用型態雨量植被及土壤入滲係數等將使淨補注量估算更符合實際情況以提高

模式之準確性 Principal Investigator陳世楷助理教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

水資源工程與水利防災組

陳世楷

助理教授

E-2

參數因子 水文地質參數

地下水位深度 D(Depth to Water Table) 淨補注量 R(Net Recharge) 含水層介質 A(Aquifer Media) 土壤介質 S(Soil Media) 地形 T(Topography(slope))

未飽和層影響 I(Impact of the Vadose Zone) 水力傳導係數 C(Hydraulic Conductivity of the Aquifer)

DRASTIC參數 DRC之分數等級

D R C

百分比 門檻 分數等級(rating)

0-20 1 10 2

20-40 2 8 4

40-60 3 6 6

60-80 4 4 8

80-100 4+ 2 10

DRASTIC參數 SIA之分數等級

範 圍(range) 分數等級(rating)

礫石層 10

極粗粗中砂層 7

細及細砂層 4

粉砂泥及黏土層 1

(a)

(b)

(c)

DRASTIC 高污染潛勢與硝酸鹽氮超過05mgL 之比較(a) 各參數最大發生機率選取(b) 各參數期望值選取法(c)傳統選取法

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

A-14

大屯國小忠棟校舍

忠棟校舍在短向地震力作用下之（豎縫）面外剪應力分布

忠棟校舍在短向地震力作用下之豎縫面外撓曲應力分布

τmax = 034 MPa

σmax = 251 MPa

A-15

救災輕便橋新橋型之研究 台灣位居颱風與地震頻繁發生的地區橋梁常在地震或颱洪中損毀導致交通中斷

阻礙搶救與復原工作之進行如果能在短時間內進行輕便橋梁架設並可重複使用供

人車通行疏散災民及運送糧食物資必能降低天災對於社會經濟造成的傷害因此

開發強度高重量輕組裝快速之輕便橋梁技術對於我國的救災技術是非常重要的本

研究著重於發展新的橋型設計即使在偏遠災區由於道路狹小導致大型工程施工機具無

法進入時依然能在短時間內利用人力或半人力方式進行輕便橋梁架設並可收納且重

複使用 研究目標擬開發新的救災輕便橋型設計使其在不落墩的情況下能快速渡河完成架

設並將設計的救災輕便橋進行實際組裝確認新開發的救災輕便橋能在不落墩與有限

時間等限制下以人力方式完成 研究方法為達成此目標首先藉由回顧過去可動式橋梁的設計概念提出一個結合

傳統橋梁結構元件與機械機構的設計方案選擇簡易連桿組(linkages)所組成的機構作為新型橋梁的一部分來快速地擴展或收納橋塔與橋體再者利用橋塔橋體與繩索的結合以

剛體旋轉的方式來完成橋體架設接下來根據所完成的救災輕便橋設計成果建造一相同

尺寸之實體輕便橋實際測試是否能在有限時間內以人力方式完成橋梁的組裝與架設並

進行靜態與動態載重試驗檢核是否滿足設計標準並檢討分析模型的合理性 結論(1)簡易連桿組所組成的縮圖器機構可以快速地擴展與收納橋體與橋塔這樣

的設計可以減少現場組裝吊裝與架設橋體的時間及災區工址腹地空間之限制(2)所開發的救災輕便橋在自重與移動活載重作用下垂直向最大變位小於 AASHTO 人行陸橋設計準則之變位限制另外橋梁垂直向與橫向基本振動頻率皆大於 AASHTO 人行陸橋設計準則之要求避免共振與橫向不穩定的行為發生(3)研究成果可以提供國內設計顧問公司新的救災輕便橋設計思維與方法

Principal Investigator尹世洵 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

尹世洵

副教授

A-16

利用橋塔橋體與繩索的結合以單跨剛體旋轉的方式來完成輕便橋架設

輕便橋之分析模型

B-1

雙圓潛盾施工引致地表沉陷評估模擬

桃園國際機場聯外捷運系統設計考量潛盾隧道從三重端穿越淡水河床進入臺北市區因考慮地形及路權之限制路線線性等等因素及比較單圓雙孔傳統潛盾設計於淡水河下

必須施作三處安全逃生之連絡通道其連絡通道工程之施工風險高及造價昂貴採用雙圓

型潛盾隧道免作地中聯絡通道且對於隧道斷面積及周邊建物影響範圍較小及施工工期較

短等優點故臺灣首次引進雙圓型潛盾隧道 研究方法先進雙圓型潛盾工程及傳統單圓潛盾施工所引致地層變形影響其兩種潛盾地層變形影響因素甚多且極為相似為本研究重要之課題 利用 Plaxis 3D Tunnel套裝軟體探討軟體分析土壤釋放應力方法與經驗公式推估地表沉陷及潛盾隧道地表沉陷監測數值之間關係模擬實際案例為雙圓型潛盾開挖引致地

表沉陷變形情況期能藉由分析結果驗證 Plaxis 3D Tunnel應用於雙圓型潛盾隧道施工所引致地表沉陷分析之適用性並將其經驗傳承與分享 結論(1) DOT雙圓潛盾隧道施工引致之地表沉陷評估使用經驗方法以常態分佈曲線方程式來模擬沉陷槽其中因施工造成之〝土壤漏失率〞為主要變數之一相同地Plaxis 3D Tunnel分析 DOT潛盾隧道施工引致之地表沉陷分析應屬適用於模擬分析過程中設定〝土壤釋放應力〞為影響沉陷分析結果重要關鍵因素(2)本研究採用 Plaxis 3D Tunnel數值分析軟體評估 DOT 潛盾隧道施工引致之地表沉陷量研究隧道開挖橫斷面之地表沉陷槽以兩種經驗公式疊加法及等面積法分析顯示DOT 隧道沉陷槽之地表沉陷量寬度影響範圍較寬疊加法及等面積法所得之沉陷槽非常相近評估沉陷槽與沉陷觀測槽之趨勢

大致相同則評估之最大沉陷量與沉陷觀測點最大沉陷量有少許差異(3) 使用 Schmidt及WEI Gang經驗公式來模擬地表沉陷之縱向變形曲線分析與數值分析之成果及現場資料做比對結果顯示Schmidt 經驗公式所求得變位量占最大變位量之比值較為偏高表示 Schmidt經驗公式分析較為保守則WEI Gang經驗公式所求得變位量占最大變位量之比值較為偏低表示與現場監測資料及數值分析結果有顯著差異以兩種經驗公式來評估

其地表沉陷之縱向變形曲線其隧道中心之縱向地表沉陷量於隧道開挖面約 2倍直徑距離後沉陷量趨於收斂驗證其隧道開挖產生地表縱向變形理論 (4)有關地表沉陷之縱向變形曲線分析之 Schmidt及WEI Gang經驗公式期許後續學者能將 Schmidt及WEI Gang經驗公式深入研究與工程案例比較印證更準確預期其縱向變位量占最大變位量之比值

及地表沉陷之縱向變形曲線提高分析結果正確性並對數值分析成果將更具其信心 Principal Investigator陳水龍 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

陳水龍

教授

B-2

土層輸入參數與斷面繪製

隧道橫斷面沉陷槽 綜合比較

分析視窗與操作步驟

B-3

軟弱黏土層潛變引致之連續壁變形

摘要本研究係基於台北市軟弱黏土層深開挖完成且高品質觀測之施工案例考慮開挖工程常因時間延遲而引起較大之潛變量故採用依時性之土壤模型來模擬而分析結果與現

場連續壁變形背土側沉陷及支撐軸力之觀測值頗為吻合故選用作為進一步後續研究之

基準模型本研究總共以有限元素法進行了 48組不同模型來分析並將前述 48組之分析結果統計歸納後建議了考慮依時性之擋土壁最大變形與擋土系統勁度正規化公式擋土

壁最大潛變增量與擋土系統勁度之正規化公式以及擋土壁最大潛變速率與擋土系統勁度

之正規化公式本研究建議之簡化計算方法經與學者蒐集世界各地之 1百多筆觀測資料比對顯示於良好施工品質之深開挖工程可以得到不錯的預測結果根據上述建議之公式

可以簡單利用開挖深度及支撐系統勁度等基本條件評估軟弱黏土層開挖時可能引致之最

大壁體變形量及潛變量本文研究結果可以提供作為對日後類似工程規劃分析及設計時

之參考 結論 1 研究案例採用依時性分析擋土壁之最大側向變形分析值分別達觀測值之 103(西側連續壁)及 118(東側連續壁)分析結果與現場觀測之連續壁變形曲線亦極為吻合同時分析值最大地表沉陷量分別約為監測值之 96(西側地表)及 89(東側地表)兩者沉陷槽形狀相似支撐軸力與觀測值比較約在誤差plusmn30範圍之內顯示於軟弱黏土層進行深開挖適當考慮土壤之依時性效應可以得到接近觀測值之結果

2 連續壁總潛變率與擋土支撐勁度呈近似雙線性關係當 Sle1350時總潛變率與擋土支撐勁度 S 成自然對數線性反比關係當 Sgt1350 時總潛變率接近於定值 28當中連續壁之總潛變率最大約達 47最小值亦有 28故建議於軟弱黏土層進行深開挖工程宜適當考慮由土壤潛變引致之擋土壁潛變以避免低估了開挖變形量

3 後續參數之研究一系列依時性分析之連續壁最大側向變位量接近極大多數觀測值之最大值故將所有 FEM計算結果回歸後之簡化正規化公式應可以視為擋土壁採用連續壁時之近似最大包絡線該公式具備簡化計算之優點不須要經過複雜之 FEM模擬分析即可以評估擋土壁的可能最大變位量

4 最大潛變速率隨著開挖深度增加而變大同時最大潛變速率發生於最大開挖深度潛變速率與連續壁厚度成非線性反比正規化之最大潛變速率範圍約於 001 mmday~073mmday此結果與台北盆地案例之潛變速率觀測資料頗為接近

5 土壤潛變引致連續壁之總潛變率上限值最大約達 47潛變速率上限值最大約達073mmday 及潛變量之正規化(最大開挖深度與擋土支撐系統勁度之比)上限值約達2本研究建議之簡化之正規化公式透過利用開挖深度及支撐系統勁度等基本參數可以評估軟弱黏土層開挖時可能引致之最大壁體變形量及潛變量本研究結果可以提

供作為日後類似工程之參考

Principal Investigator陳水龍 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

陳水龍

教授

B-4

FEM計算結果與Clough and OrsquoRourke (1990)及觀測資料之比較

潛變率總潛變率與FEM計算之比較

0010203040

50607080

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δhmH

eData calculated from FEM Time-dependent resultsClough and OrsquoRourke (1990) line Observed data from Long (2001)-Diaphragm WallObserved data from Long (2001)-Sheet PileObserved data from Kung et al (2007)Observed data from Taipei case histories

Thick of diaphragm wall from 05m to 20mFactor of SafeAgainst BasalHeave

14

20

11 10 09

(a)

00

10

20

30

40

50

60

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δhmH

e

Data calculated from FEM Time-dependent resultsClough and OrsquoRourke (1990) line Observed data from Long (2001)-Diaphragm WallObserved data from Kung et al (2007)Observed data from Taipei case histories

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

Factor of SafeAgainst BasalHeave

14

20

11 10 09

30

(b)

δ Chmδ hm = -00025t + 025

δChmδhm = -00004t + 005

0

10

20

30

40

0 20 40 60 80

Elapesd Time (Days)

δC

hmδ

hm

HHe=019HHe=044HHe=065HHe=078HHe=100

(a)

Σδ Chmδ hm = -01Ln(S ) + 10

Σδ Chmδ hm = 028

0

10

20

30

40

50

60

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

ΣδC

hmδ

hm

Data calculated from FEM resultsObserved data from Ou et al (1998)Data from Lin et al (2002)

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

(b)

000

005

010

015

020

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δC

hmt

(cm

day

)

Proposed method for estimated by Eq 8Observed data from Ou et al (1998)HHe=019HHe=044HHe=065HHe=078HHe=100

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

00

02

04

06

08

10

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δC

hmH

e

Proposed method for estimated by Eq 9 Data calculated from FEM resultsObserved data from Ou et al (1998)Observed data from Finno et al (2002)Unpublished data

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

建議最大潛變速率計算方法與

FEM計算之正規化比較

建議正規化ΔδChmHe與S之計算

方法與觀測資料比較

B-5

既有連續壁改建之深開挖施工模式

在都市中建物多緊鄰地界線周圍幾乎緊貼鄰房及道路有地下連續壁的建物改建時

為避免拆除深基礎過程造成地盤下陷進而損壞鄰近道路及建物因此施工前必須謹慎

規劃在不損鄰的狀態下舊有地下連續壁深基礎的拆除其困難度比素地新建工程高出

許多所以舊有基礎的深開挖施工是一重要課題 研究目標

(1)建立舊有基礎深開挖的施工模式 (2)建立各種施工模式的施工規劃工項順序及施工流程的步驟

研究方法本文彙整歸納出四種深基礎開挖重建模式分別為 (1)新連續壁於舊連續壁外側 (2)新連續壁於舊連續壁內側 (3)新連續壁與舊連續壁交叉 (4)沿用舊連續壁並繼續向下設置新連續壁

本文針對上述四種模式的各種施工方法就土層地下水位新舊建物的

套圖地盤改良臨時擋土設施抽排水鄰房保護措施及監測點的位置加以

討論並進一步與實際的安全觀測資料相互比較施工流程以連續圖解方式表

達以供規劃設計與施工單位的選用參考或改進 結論

(1)新連續壁於舊連續壁外側只需施作一般淺導溝至原土層待新連續壁完成後再以明挖方式拆除舊連續壁若地質較軟弱可於導牆下方進行地盤改良以防止

新連續壁施作時坍孔 (2)新連續壁於舊連續壁內側可因業主設計分為利用舊連續壁作為外導牆將新設外導牆與舊連續壁以混凝土灌漿為一體及利用舊結構物樑柱設置永久撐牆三種

(3)新連續壁與舊連續壁交叉先於周圍進行地盤改良再利用全迴旋搖管機配合衝擊樁及錘式抓斗破除舊連續壁再以原土回填後才能將套管拔出或是於周圍進行

地盤改良後以明挖方式拆除舊有連續壁 (4)沿用舊連續壁並繼續向下設置新連續壁此模式可先於基地內及舊連續壁下方及內側進行地盤改良新連續壁緊貼舊連續壁施作上方則維持空打段以增加地下

室使用面積 收集數個工地之資料加以分析比對並以(2)新連續壁於舊外連續壁內側模式之

一代表性工地介紹

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-6

(1) (2) (3) (4)

四類深基礎拆除重建模式

新連續壁於舊連續壁內側之將新設外導牆與舊連續壁以混凝土灌漿為一體

B-7

高壓噴射灌漿品質管制與蒙地卡羅機率設計 二重管高壓噴射灌漿作業在壓力水層或者在地下室內進行鑽孔與灌漿作業時因為地

下水位高於鑽孔與灌漿作業場地高程為了避免在進行鑽孔與裝設灌漿管作業階段可能

造成湧水湧砂路面掏空或建築物傾斜的意外事件所以在地下室內進行灌漿作業時

利用筏基水箱來量測每公尺改良樁的排泥漿量除了能用來預警湧水與湧砂的潛在問題

再搭配上所量測到的排泥漿比重還可評估改良樁的平均樁直徑這就是在施工中的品質

管制其次施工中的改良樁若其四周緊鄰的改良樁愈多所量測到的排泥漿比重也會

愈大可見灌漿的順序也能影響改良樁的單位重與強度因此當灌漿的順序造成四周緊

鄰改良樁的數量愈多時則該灌漿的順序能提供最佳的改良樁的單位重與強度 研究目標為了在二重管高壓噴射灌漿的期間立即掌控設計樁徑是否達成同時防

止不正常的排泥導致附近地面的隆起與下陷有效掌握灌漿品質故以檢測的排泥漿比重

與排泥漿量去推估改良樁平均樁直徑是否達到工程設計的標準進而作為在施工時掌控

改良樁品質的一種管制手法 研究方法本次灌漿場地有準備一個已知長寬的筏基坑當作廢泥漿暫置區當排泥漿

排入暫置區內泥漿的液面逐漸升高等鑽桿提升完 1 m再量測液面上升後的高程將高程差乘以筏基底面積即為噴射灌注 1 m高程時的排泥漿量至於排泥漿單位重測量時機是在排泥漿量量測期間進行原則上量兩次盛取時將容器置於排泥軟管出口處盛取將

盛滿排泥漿的容器秤重扣除容器重後再除以容器之容積即為排泥漿之單位重之後將

所記錄的排泥漿量與灌漿量之比值還有排泥漿的單位重畫成機率分布曲線可發現兩者

皆為常態分布( Normal Distribution)其平均值加減 3倍的標準差可用來作為灌漿品質管理的上下限值而再以此兩者的 Distribution用蒙地卡羅原理來模擬便可得到改良樁直徑之機率分布曲線當周圍改良樁陸續完成在未灌漿的改良樁體四周噴射流能切削的土壤

體積逐漸減少依周圍完成支數不同有 6種可能狀況由排泥漿的單位重量測可發現周圍完成改良樁的支數愈多則後續改良樁的排泥漿單位重也愈大改良樁的品質也愈佳因

此可以設計出不同的施工順序若搭接改良樁的數量愈多則此工序所導致的高品質改良樁

的數量也愈多 結論 (1)當地下室發生湧水時其排泥漿量與灌漿量比值皆落在正常灌漿作業的管理

值之外這說明利用排泥漿量與灌漿量比值的管制圖可以有效預警湧水或湧砂的可能性

(2) 為了得到高品質的改良樁在編排灌漿順序時儘量使欲灌漿樁位的周圍有最多已完成的改良樁(3)未來可再蒐集更多 JSG灌漿相關案例將不同地區樁徑土層性質灌漿參數排泥漿比重及廢泥漿量單位量等數據製作資料庫及規範以提供後續灌漿時品

質管制的依循準則 Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-8

圖 1 排泥漿量量測 圖 2 排泥漿單位重量測

圖 3 排泥漿量體積比管制圖 圖 4 排泥漿單位重管制圖

圖 5 蒙地卡羅模擬模型

圖 6 搭接面積的六種邊界

圖 7 五種不同的設計灌漿順序

B-9

路堤下橋墩深基礎開挖工法比較與數值分析 為改善國道 1號五股至楊梅路段的交通壅塞國道新建工程局辦理「國道 1號五股至

楊梅段拓寬工程計畫」之新建工程其中泰山林口路段因為上邊坡側為地質敏感區域不

適開挖所以在下邊坡處進行橋墩基礎開挖基礎開挖工法共有三種分別為型鋼橫板條

擋土工法土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法 研究目標針對土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法彙整傾度管監測數據

觀察不同開挖階段之傾度管側向變位及側向變位速率研判邊坡潛在滑動面的位置進而

比較兩種工法於紅土卵礫石層中開挖之適用性以決定較佳開挖擋土工法其次以 3D有限元素軟體模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖過程以數值分析結果與傾度管監測數

據比對驗證進而研究傾度管監測警戒值與行動值之適用性 研究方法以非線性有限元素軟體(PLAXIS 3D)模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖

過程土壤應力-應變行為模擬採用莫爾庫倫組合律(Mohr-Coulomb constitutive model) 參數的選擇參考鑽探報告及室內土壤試驗土釘桿件採用樑元素模擬(Beam element)鋼線網噴凝土採用牆元素模擬(Wall element)土釘鋼線網噴凝土與土壤間均配置界面元素(Interface element)施工步驟模擬每一階開挖工序由傾度管監測數據比對驗證數值分析結果以及分析邊坡開挖前後之安全係數差異

結論(1)土釘逐階降挖擋土工法在第 6階開挖時可發現變位曲線在 65m處有明

顯的折點折點以上之線段斜率較小下部線段斜率較大由上邊坡路面產生的裂縫可

推估折點以上為邊坡滑動區隨著開挖深度增加折點沒有下移的趨勢也就是滑動面位

置不變滑動區域與影響範圍也沒增加(2)竹削井式擋土工法當井筒壁體開挖至第 10階時傾度管變位曲線產生折點推估折點位置可能位於傾度管 45m與 65m處折點上部線段斜率較小應為未來潛在滑動區但是隨著開挖至第 14 階時折點沒有下移的趨勢也就是潛在滑動面位置不變潛在滑動區域與影響範圍也不變加以基礎上邊坡處

之高速公路路面無裂縫產生研判滑動面並未形成(3)依據傾度管的變位開挖壁面的穩定性高速公路裂縫與滑動面的產生以及工期長短顯示在林口紅土卵礫石層中進行橋墩

基礎開挖較佳的擋土工法應為竹削井式擋土工法(4)監測邊坡潛在滑動面傾度管警戒值的訂定須更加嚴謹應不能造成高速公路路面產生裂縫才能有效且安全的預警工程事

故

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-10

土釘逐階降挖擋土工法開挖面平面圖 土釘逐階降挖過程傾度管之變位

土釘逐階降挖工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

竹削井式擋土工法開挖面平面圖 竹削井式擋土開挖過程傾度管之變位

折點

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

竹削井式擋土工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

2m 深

35m 深

45m 深

65m 深

13m 深

16m 深

Step1 Step2 Step3

Step4 Step5 竹削壁體開挖

井筒壁體開挖 Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

Step15

傾度管深度(m

)

B-11

機場跑道剛性鋪面之版底灌漿維護 剛性鋪面未受良好的維護方式下容易因版塊間的接縫密封性不足使地表水滲入造

成基底層潮濕積水在交通反覆載重作用下接縫發生唧水現象在版塊下方掏空孔洞

使版塊下方的承載力不均進而造成版塊的破裂損壞情形因跑滑道使用頻繁全面翻

修不切實際而且成本較高為了改善此類狀況進行剛性鋪面版底灌漿是最快速有效提

升版塊承載力延長版塊使用年限的方法 研究目標本研究主要以剛性鋪面狀況指數(PCI)版底灌漿灌漿量及灌漿壓力透地雷達

非破壞性檢測之結果進行分析研究研究目標包括 (1) 分析版底孔洞造成的鋪面損壞種類探討損壞種類與灌漿量之關係 (2) 分析版塊不同損壞程度及維護狀況對灌漿量之影響 (3) 鋪面損壞程度以鋪面狀況指數(PCI)加以量化探討鋪面狀況指數(PCI)評分與孔

洞及灌漿量之關係 研究方法針對機場跑滑道由孔洞造成的剛性鋪面破壞及版底灌漿量之關係研究探討在

與灌漿前後之透地雷達檢測結果驗證研究方法可區分為 (1) 剛性鋪面損壞(distress)程度調查

在透地雷達非破壞性檢測前先行調查版塊損壞程度並以ASTM提出的剛性鋪面狀況指數(PCI)評分方式記錄版塊狀況

(2) 剛性鋪面版底灌漿前非破壞性檢測 在灌漿前先行規劃透地雷達施測路徑並於灌漿前及灌漿後以透地雷達掃描剛性

鋪面版塊底下孔洞與積水的範圍 (3) 剛性鋪面版底灌漿

利用透地雷達於現地版塊所偵查之孔洞進行灌漿孔位佈設選用適當之機具與

監測系統以單環塞工法進行填充灌漿填塞版塊底下之孔洞 (4) 剛性鋪面版底灌漿後非破壞性檢測

在灌漿後以相同的施測路徑檢測確認鋪面下方孔洞與積水的範圍已確實填充

否則再進行補灌作業 (5) 分析調查資料與灌漿施工紀錄結果

探討版底灌漿量與鋪面狀況指數(PCI)評分之關係篩選因孔洞造成的損壞評分方式制定用於版底灌漿的鋪面狀況指數(PCI)並由鋪面狀況指數(PCI)評分預估其灌漿量

結論(1)以版底孔洞造成的鋪面損壞與灌漿量之關係提出與版底孔洞有關的剛性鋪面狀

況指數(PCI)評分方式(2)以不同損壞程度的剛性鋪面對灌漿量之影響提出用於剛性鋪面灌漿前的適當修護方式(3)建立剛性鋪面狀況指數(PCI)與版底灌漿量之分析方法並提出預估灌漿量的方法以提升灌漿之效率及精確性

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-12

灌漿管安裝 灌漿壓力及流量監測 版塊接縫溢漿即停止

圖 1 版底灌漿施工

圖 3 剛性鋪面狀況指數(PCI)與灌漿量之關係整合

圖 2 剛性鋪面與灌漿施工狀況記錄

灌漿前

灌漿後

補灌後

B-13

鋼筋混凝土簡支梁循環加載與數值分析 目前潛盾隧道環片大多由鋼筋與混凝土製作而成而監測系統皆於環片裝設背填與

二次灌漿完成後才裝設在環片內側無從得知環片在裝設背填與二次灌漿過程中環

片中的鋼筋與混凝土的初始應力因此如果無法得知初始應力狀態則環片之鋼筋與混

凝土用量設計很難判定是否保守或不保守若能從環片製作澆鑄與現場環片裝設過程中進

行量測即可掌握環片完整的應力歷史作為回饋設計的重要資料 研究目標利用埋設 SOFO光纖的簡支梁在循環載重時的鋼筋應變與梁撓度作為已知

解分析對象來驗證下列兩種分析方法一為以結構及鋼筋混凝土力學理論發展一套

MATLAB 數值分析模式模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力二為使用 FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型模擬簡支梁承受雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力

研究方法分成三部分第一部分將SOFO光纖感測器埋設於鋼筋混凝土簡支梁試

體內在試體製作過程中記錄蒸氣養生與水中養生過程鋼筋與混凝土的應變歷史並於

實驗室內進行雙點循環載重試驗紀錄鋼筋之應變過程第二部分利用結構與鋼筋混凝

土力學原理建立一套MATLAB數值分析模式(分成三種類型(1)忽略拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie (2)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie(3)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用真實的慣性矩Iexact)藉由給定之鋼筋與混凝土的組合率模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下簡支梁試體鋼筋與混凝土的應變與應力並比對簡支梁的載重-理論彎矩彎係與數值分析結果的載重-彎矩關係驗證力學理論數值分析模式的正確性第三部分使用FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型輸入MATLAB數值分析使用之鋼筋與混凝土的組合律模擬鋼筋混凝土簡支梁承受雙點循環加載擷取光纖感測器位置之模

擬結果將其模擬結果與實驗之光纖感測器量測結果和MATLAB數值分析結果進行比對探討力學數值分析的適用性

結論(一)本研究發展之數值分析模式沒有忽略拉力側混凝土之張力而且混凝

土試體開裂後採用真實的慣性矩Iexact進行力平衡分析不論簡支梁是否開裂載重-彎矩關係的數值分析解與理論解皆吻合證實本研究發展的力學理論數值分析模式之正

確性(二)數值分析結果之鋼筋應變與實驗之光纖感測器量測結果有差別後續使用FLAC 3D模擬輸入數值分析使用的組合率預期能得到與數值分析較相符之結果

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-14

光纖簡支梁試驗加載示意圖 雙點循環載重之光纖變形量量測結果

載重-彎矩(理論與數值分析)關係圖 載重與鋼筋應變及中立軸位置關係圖

鋼筋混凝土簡支梁斷面網格圖(FLAC 3D) 鋼筋混凝土簡支梁網格示意圖(FLAC 3D)

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

0100002000030000400005000060000700008000090000

100000110000120000130000140000

0 10002000300040005000600070008000900010000

彎矩

(kg-

cm)

載重 (kg)

理論彎矩

計算彎矩-

類型1

計算彎矩-

類型2

計算彎矩-

類型3

B-15

無人飛行戴具(UAV)航空攝影測量及雷射掃描儀(LiDAR)資料之整合與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞近

年來測量與空間資訊技術之發展日新月異於國土保安環境變遷監控防救災應變資

源探測保護等各方面的應用以及上述資訊的更新和資料的即時性成為重要需求因此

發展快速且低成本資料擷取平台乃成為各國遙感探測技術與測繪製圖發展的重要課題

遙測影像及航空測量除了軍事情報之外已普遍推廣到區域測量地質調查礦產探勘

農林設施土壤保育森林開發與土木工程之探查等工作上近年來因電腦視算能力的

提昇數位影像解晰度的提高相對應之攝影測量技術亦隨之澎渤發展 研究目標地震等天然災害的評估常須整合不同領域及技術如地形分析大地測

量遙測地理資訊系統及定年學等其中構造地形分析是斷層存在性及斷層活動性一個

最初步也最基礎的資訊與工具它能提供進行其他更精細的斷層調查分析前重要的參考

依據因此高精度地形資料的取得成為重要關鍵 研究方法1)針對地形資訊大量數據視覺運算等相關模組及程式的開發其中主要

集中於三維紅藍(或紅青)全彩立體影像及三維立體光柵影像之處理及製作2)數值地形資料應用於在地質上構造如斷層褶皺等構造的特徵分析構造活動性的探討等相

關技術的開發 結論無人飛行載具機動力強時效性快經費較廉及較寬鬆天氣條件即可操作的

優點等特性可取得災害地區即時清晰全面之中低空照片並作為後續分析災害原因

與災後整治之用以無人飛行載具進行航空攝影測量由地表特徵物的辨識再反求特徵

點的空間所在位置經由大量的特徵點的計算後即可建置大量三維座標（點雲）並同

時透過數位攝影機記錄取樣點顏色測量結果可以建構數位地表高程模型來精確記錄地貌

用於記錄地形變遷地圖製作或是產生地面模型此一精確的三維座標可做為土地建築

都市規劃自然地貌河床地形測量以及山坡監測等用途之應用另一方面台灣地區位

處高溫多雨的亞熱帶植生茂密地質露頭出露不易而新技術空載雷射掃描(Light Detection And Ranging LIDAR)的多重反射資訊經由濾除不同反射訊號後能獲得高解析度之數值地表模型(Digital Surface Model DSM)再經由資料處理進一步去除地表建物及植被等可得高解析度數值地形模型(Digital Elevation Model DEM)利用此一技術無論是人口密集的都會區或是叢林茂密的深山都可以找出許多被掩蓋或是現行數值地

形模型所無法分辨的細微地形變化這些微變化能提供更多科學證據並進相關分析與運

用

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-16

國道三號附近細部數值地形模型呈現其中可見高速公路上崩積區及呈點狀凸起零星

散佈之清運中大型機具

無人飛機拍攝陳有蘭溪附近區域影像之點雲建置成果

小林村附近地區山崩事件後之三維地形側視

B-17

山崩災害數值模擬相關程式開發與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞1999年台灣九二一集集地震（ML= 73 MW= 76）造成台灣地區二千四百餘人的死亡引發近萬個山崩民生經濟損失嚴重近年來因電腦運算能力的提昇結合野外觀察的結果

運用離散元素法等數值模型方法結合地震站之強地動訊號地表地下水文特徵以及

岩體及滑動面之材料性質等來模擬山崩行為從地震山崩之誘發啟動傳播至穩定

滑動及最後堆積停止階段等等hellip重建運動塊體的滑動過程 研究目標結合野外觀察及不同方法論所得概念運用自行開發之接觸動力離散元素

法及廣義地形下之淺水波模式來探討山崩區地形地貌岩體材料性質孔隙壓力滑

動面及原地面等摩擦性質等對山崩之誘發擴展及堆積過程之影響及山崩機制之探討 研究方法1)運用接觸動力離散元素法來模擬山崩的誘發與運動過程該方法基於顆

粒間的接觸面性質及顆粒群的相互碰撞時考量顆粒碰撞前後之動量變化回復係數及作

用力2)基於連體力學架構所發展而成的廣義地形下之淺水波模式所開發之程式(中研院郭志禹博士合作)亦運用於土石流流變率模擬藉由與現場堆積的量測值相比較來率定山崩地區之流變參數

結論岩體內之作用力的模擬是考慮相接觸顆粒之接觸點位置及接觸區域面積接

解點上之正向切向接觸力及抗彎矩並考慮原接解點或新接觸點接觸點之尖鋒及殘餘

強度等以上方法允許模擬破碎岩體內之凝聚力的 Mohr - Coulomb 行為最後再以GaussndashSeidel 非線性迭代之數值方法來簡化及加速程式之運算以計算每一時間序列上顆粒群體碰撞及接觸時的作用及行為相關程式已運用於國道三號九份二山小林村等地

滑土石流等山崩之象動歷程模擬金山地區之洪氾斷層錯動造成地盤下陷而引致海水

漫淹等相關的分析

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-18

山崩崩移發生前及發生瞬間顆粒間之接觸應力變化

小林村土石流情境模擬及崩積物堆積狀況

C-1

大陸政府採購市場與制度之研究 由於 WTO 的 GPA (政府採購協定) 簽署國家越來越多美加歐盟日韓等大部

分有經濟實力的國家多已簽署我國亦在 2009 年 7 月 15 日簽署生效而中國大陸亦於2007年提出加入 GPA申請目前相關談判已近尾聲近期內可望簽署根據 GPA的規定各國的政府採購市場必須互相開放且遵守公開公平等原則預計大陸簽署 GPA 後未來每年政府採購市場的金額將高達三十餘兆台幣由於市場規模極為龐大各國莫不競相投

入相關研究及輔導該國產業的競爭力企圖爭奪這塊大餅我國相對進入大陸市場較無語

言及文化等障礙相較於其他國家的競爭事實上我國產業已具備天時地利人和的有

利條件如何利用這些有利條件轉化成市場的競爭優勢實為迫不及待的課題而其中最

關鍵的因素就是是否能徹底熟悉大陸公共市場的遊戲規則精確的掌握各項規則的操作與

竅門且時效越早越好俾輔助我國的產業及早佈署掌握市場的先機這是本研究所致

力的主要目的 研究目標本研究目標可分為短中長期短期為比較兩岸政府採購制度與市場

分析研究臺灣產業進入大陸公共市場之策略及定期舉辦兩岸政府採購產官學研討會及

論壇中期為協助政府研擬相關政策成立兩岸公共市場產業輔導中心及協助我國產業

進入大陸公共市場長期為設立營造公會臺北科大政府採購市場研發與培訓中心使臺灣產業從兩岸走向國際

研究方法本研究在第一階段將針對大陸的政府採購制度進行全面的探討且將兩岸

採購法的差異做詳盡的比對同時也針對大陸的公共市場及產業文化進行深入的調查與

分析並彙整資深台商(協會)及兩岸專家的經驗以務實為導向俾使研究成果能精確有效的掌握大陸的公共市場第二階段將運用前階段的研究成果以營建產業為先建立

兩岸長期的交流平台積極訓練及輔導我國的產業能快速進入大陸公共市場的能力如

此階段的成果與時機成熟將在本校設立兩岸公共市場產業育成中心以提供長期的專

業輔導未來甚至可進一步考慮將服務範圍拓展至其他 GPA國家 結論由於此計畫為一個長期性研究因此下列結論僅為初期研究成果發生重大災

害需獲得緊急搶救資源時除正常既有採購契約可利用外亦可於正常之採購契約中針

對災害搶救項目可直接以開口契約方式預為因應另搶救能量需求異常龐大之重大災害緊

急搶救則可以特殊緊急採購方式因應兩岸採購法規均提供法源依據提供執行單位緊

急採購災害所需搶救資源比較兩岸之緊急採購制度並參照相關實務案例可發現各有

優缺點如何能截長補短應是兩岸所努力方向最後大概整理出兩項重點(1)兩岸採購相對於歐美國家仍處於起步階段還存在很多問題亟待完善如政府採購法不健全政府服

務類採購範圍和規模仍然較小等發達國家政府採購規模占 GDP的比例通常為 10兩岸占比水平與此相比仍有較大差別(2) 緊急採購之因應措施兩岸均有彈性因應作為針對 921 大地震莫拉克颱風（依據台灣地區ldquo採購法rdquo第 105 條）及四川汶川大地震甘肅省土石流災害（依據大陸政府ldquo採購法rdquo第 31 條）等相關單位均可快速進行救災工作因此相關緊急採購作為均能發揮功能提升整體救災復原效率 Principal Investigator王隆昌 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-2

中國各年度 GDP（單位億美元）

資料來源中華人民共和國國家統計局 httpwwwstatsgovcn2012年

各縣市綜合營造業分佈狀況 研究目標 資料來源本研究室繪製 資料來源本研究室繪製

家數

縣

市

C-3

預防式品管理論應用於公共工程之研究

近年來國家重大建設計畫密集推出如民營固網開放台電六輸變電計畫污水下水

道建設計畫及自來水更新等多項計畫以及埋設電力電信瓦斯自來水網路等等維生

管線使用道路埋設管線情形非常普遍然而國內隨著生活水平及教育程度的提昇以致

民眾意識抬頭對道路服務需求也跟著增加因此使得國內道路管理機關開始重視道路服

務品質的問題但卻常發生管線工程埋設後因道路回填不實或管線埋設未與路面齊平

造成路面不平的情況其施工品質優劣將是維持路面平整最重要的關鍵 本研究將預防式品質管理概念導入目前道路管線挖填工程品質管理中重新建置一套

施工品質管理機制依現況問題分析並研提對策提出於重要施工項目建立停檢點查驗

並依其重要程度設立不同等級專業人員負責查驗及相關檢查表落實專業人員的職責等施

工品質管理機制期能改善目前施工品質良莠不齊的情況 研究目標 本研究首先針對臺北市現行管線挖掘作業之抽查機制進行探討依據現

況問題分析結果檢討現行抽查機制的問題癥結導入防弊理論及預防品管的觀點建構

改良式抽查機制首先建立管線停檢點抽查作業消除非必要的挖掘降低抽查成本減少

開挖次數及減少用路人抱怨推動落實專業人員管制藉由二階段抽查作業篩選無停檢點

資料者納入品質抽查將廠商依品管能力分類無品質能力及限制挖掘者繳交代金(需含管理費等)由道路管理機關於各年度施工時納入施工研擬闢建管線挖掘品質管理系統其研擬一套以預防為主治療為輔具體可行的管理機制藉以提升抽查效益並有效改

善管線施工品質 研究方法針對本研究相關之文獻及臺北市管線挖掘品質管理現況進行回顧探討臺

北市道路挖掘埋設管線品質抽查管理之盲點導入防弊理論及預防式品管的觀點著重以

預防式管理為主治療為輔應變為備之原理藉由專家調查以及實例分析探討改良式抽

查機制之適用性並以回饋分析之方式修正本研究最後提出結論與建議 結論(1)強化製程品管停止靠檢驗達成品質一開始就製造出滿足需求品質的方式

來取代檢驗特別是落實停檢點抽查機制與績效管理(2)道路管理機關除輔導其做好品質外應針對其品質績效長期建立管理檔案長期掌握管線單位的完整資料績優者除於管

線會議公開表揚外應降低抽查比率甚至列入道路管理機關代辦施工之廠商優先名單績

劣者除於管線會議提出並公告於臺北市道路挖掘管理系統並增加抽差比率輔導施工品

質若仍無法改善經評定為無自主品管能力則由管理機關代收款施作且代收款應大幅提

升並收取管理費長期追蹤廠商績效管理績優廠商將持續其好品質績效差之廠商為避

免抽查之成本提高將自主性的導正其施工品質長期形成良性循環及自主品管之永續目

的創造永續管理的效益(3)重點式品管須由品管組織人員簽認除依權責分別由施工廠商之技師工地主任及品管人員負責簽認外監造單位亦應於現場會簽並通知道路管理

機關派員查核(4)闢建管線挖掘品質管理系統以二階段抽查機制可減少 80非必要抽挖件數降低抽查成本利用非破壞性檢測過濾有品質疑慮之案件代替道路品質抽查

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-4

未經篩選逕以破壞性檢測檢驗道路品質之機制改以善用成熟科技如透地雷達先與檢測隱

蔽部分可排除非必要之挖掘案件瀝青混凝土部分則以鑽心取樣檢驗如有品質疑慮再

以破壞性檢測驗證民眾較在意路面復舊品質更勝於隱蔽部分另增加非破壞性檢測項目

如以三米直規加驗人手孔周邊及瀝青混凝土新舊介面高低差(5)因已以二階段非破壞性檢驗過濾 80非必要抽挖件數如此可分階段增加抽查件數由原 15增加至 10長期以 100抽中不合格為目標大幅增加抽查效益

Principal Investigator王隆昌 教授研究室

戴明品管理論

項目 年度 抽查件數 不合格件數 不合格率

97 138 71 5145 98 629 187 2973 99 525 120 2286 合計 1292 378 2926

97~99年度臺北市管線查察不合格統計表

C-5

整合 RFID與 BIM於營建工地鋼構吊裝工程管控實務應用之研究

鋼構工程為鋼骨大樓最主要的工項之一其作業管理的良窳直接影響工程品質與成

本複雜之鋼結構工程可能包含上萬支構件每一構件經由製造運送檢查儲存

吊裝及驗收等流程都必須不斷進行確認並核對資料然而現行工地作業人員多以紙本

2D圖面及物料清單為溝通管理的工具因此常有構件不易確認效率緩慢誤判等問題尤其塔吊人員位於高樓作業時需同時進行安裝位置確認與吊塔操作不僅導致作業緩

慢且易增加作業風險 研究目標規劃整合BIM結合RFID技術導入營建工地鋼構吊裝工程管控之應用模式

建置 BIM-based RFID 鋼構工程物料資訊管理系統使其能提升鋼構作業管理效率減少塔吊作業之風險並進一步探討系統導入之效益與限制 研究方法鋼結構工程的作業流程包含工廠製造材料運送工地存放吊裝施工及

完工驗收等階段本研究所開發之系統導入應用包含「進場檢驗」「吊掛作業」「進度監

控」及「完工查驗」等作業管理其概念主要利用 BIM圖形化介面易於辨識之特性使人員能透過模型輕易掌握鋼構於建築空間位置並透過 RFID快速掃瞄辨識能力能迅速取得構件資訊減少人員辨識錯誤及負荷有助於高空塔吊作業之正確與安全並透過

BIM 模型顏色呈現方式能迅速掌握鋼構作業之進度本研究開發採用NET Framework技術以Microsoft SQL Server為資料庫系統並透過 ADONET作為資料溝通之技術模型本體採用 Revit 匯出之 DWF 檔案為主要檔案格式提供系統操作所需之樓層模型及構件視覺化資訊系統介面則以 VBNET開發視窗介面作業進行時能同時呈現系統資料庫資訊及模型呈現

結論(一)本研究整合 RFID 與 BIM 模型作為塔吊作業溝通之媒介高空與地面人員能以行動裝置同步取得構件及模型資訊可改善傳統 2D圖面與無線電溝通及描述不易之狀況(二)由於鋼構體積龐大且工地空間有限錯誤的堆置方式可能增加成本與導致風險工程師可藉由 BIM 樓層與位置資訊調控構件最佳的儲放位置與順序可提升吊裝

效率並降低風險(三)系統所採用之 BIM Model 由 Revit 模型先行匯出為 DWF格式檔案後再利用 API進行操作以避免原始模型遭任意修改且由於檔案格式較小可提升系統資料傳輸速度並改善作業效率(四)透過 BIM API 介面程式可控制模型旋轉並以適當角度呈現能協助塔吊人員迅速確認構件及安裝位置改善作業便利性及減少人員疲勞並且

提升作業安全本研究導入行動化通訊裝置及 BIM-RFID資訊化作業系統取代傳統紙本作業模式人員對資訊系統操作之熟悉度與良好的教育訓練為導入系統成敗之重要關鍵 Principal Investigator林祐正老師 研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

林祐正

副教授

C-6

使用者操作介面

RFID-BIM系統導入工地鋼構管控之應用

系統架構圖

鋼構進場檢驗及放置管理

地面工程師與塔吊人員同步顯示鋼構資訊

透過 BIM模型顏色管理作業進度

作業人員進行鋼構驗收

D-1

因應重大複合型災害物力動員調度機制 之研究

2011 年日本311 東北發生超乎預期之大規模地震所引發之複合型災害其救災物力

之動員調度也備受考驗借國外災害處理之經驗檢討台灣的法令組織整備作業程

序及案例期能提升我國面臨重大複合型災害時物力動員之時效性及完整性 研究目標彙整分析世界主要國家包括日本(日本東北地震)美國(卡翠納颶風)

中國大陸(四川地震)等遭逢重大災難時物力動員機制運作情形與關鍵議題檢討我國近年來莫拉克風災納莉風災921 地震等重大災害物力動員案例及現況設定一項重大複合式災害就我國現行物力動員機制進行情境分析研提我國因應重大災難物力動員機制

之具體建議 研究方法本研究案預擬之情境以國內發生機率雖不高但仍有可能發生且高於現

今地方政府在其地區災害防救計畫中所研擬的地震規模為本研究案之情境事件因此

設定為臺灣北部山腳斷層北延入海段發生芮氏規模七之地震錯動並引發最高浪高達三

公尺之海嘯此浪高比國科會所做研究報告之12公尺高但考慮311 東日本大地震之超乎預期的情況及複合型災害之組構以三公尺浪高之海嘯為模擬情境另伴隨核一廠因激

烈振動導致廠區設備受損造成第四級（Level 4）的輻射事故綜之本研究案預擬之複合型災害乃由地震海嘯核電廠輻射事故所構成並推估建物損壞人員傷亡收容

需求火災事件維生管線交通路網等之量化損害及修復進度以及海嘯淹水及輻射災

害避難收容下所需的物力調度其中以TELES 及本研究研擬方法為主要考量亦透過訪談方式針對公私部門物力動員調度權責相關之人員進行訪談以了解災防組織之實際

作為伴以調查焦點座談統計分析並總整研究發現研提我國因應重大災難物力

動員機制之具體建議 結論物力需求可分為物資及設施設備兩大類別物資方面包括飲用水糧食及民生

必需品緊急醫療救護所需之器材及藥品人命搜救之器材裝備等等本研究擬出隨時

間地點之量化數據提出物力動員調度之十三項重要課題與對策並具體提出短中長期

政策及機制改善之建議 Principal Investigator施邦築

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

施邦築

副教授

D-2

物力需求與災害發生時間關係圖

物力整及備動員運作流程圖

物力調度運作流流程圖

D-3

地工合成材料應用於呈層複合土壤 水質淨化系統之研究

臺灣發展生態工法迄今已十餘年初階段大都應用於河川及山坡地治理現今逐漸擴

展至社區或城市的應用並且與綠建築及節能減碳等議題相互結合目前國內的生活污

水大多經由污水下水道系統收集至污水處理廠處理然而因其造價高且工期長短期內

並無法達到全面普及鑑於此近年來國內開始採用現地自然淨化處理系統(NTS)解決此問題然此類系統卻常受限於較低的水力負荷率而導致阻塞本研究引入在日本發展十餘

年之呈層複合土壤系統(MSL)其實務案例詳圖 1 及圖 2由於水力負荷率較大且因系統可設置於地底下降低人為的干擾及維護管理的頻率有效的改善 NTS 缺點 MSL系統主要由土壤混合層(含土壤有機材料及包覆材)及透水層(PL)組合而成日本 SML係以麻布為包覆材但易受分解腐化而影響系統壽命本研究改採高耐久且品質穩定之地工

合成材料以提昇系統使用壽命 研究目標本研究嘗試採用地工合成材料替換 MSL 系統中包覆材藉由人造聚酯纖

維控制材料本身厚度開孔徑進行實驗過去地工合成材料較常使用在土木大地工程

多應用於河川護岸的保護以及山坡地的護坡工程材料本身具備排水沖蝕控制隔離

加勁及過濾hellip等功能鮮少使用於水質淨化之應用本研究透過地工合成材料替換日本之黃麻布包覆材除了可以達到較佳的水質淨化成效之外更有效延長MSL系統使用壽命另外本研究亦嚐試採用台灣現地常見的材料來取代日本的材料以達到落實技術本土化

之目的 研究方法首先進行「地工織物培殖微生物可行性初期實驗」(詳圖 3)目的為了解

地工合成材料能否能有效提供硝化菌生長附著而後採用自行研發之「MSL 室內實驗滲透過濾實驗儀」(詳圖 4)進行實驗共分為二個階段第一階段由黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)及厚不織布(I-C)進行實驗以了解不同纖維布之淨化效率第二階段則將三種纖維布以不同的水力負荷率進行試驗以了解污水停留時間與水質淨化效率間的關係

結論(1)本研究所使用之添加材均為台灣本土材料由試驗結果可知效果頗佳顯示

可達技術本土化之目標(2)在相同厚度下本研究採用地工合成材的確可以達到與黃麻布相同之水質淨化成效且較厚之地工合成材亦表現出較佳的成效(圖 5)(3)實驗發現地工合成材內部孔隙愈多愈能提供較多空間利於生物膜孳長提高淨化效果(4)水力負荷率只要能低於 5000Lm2day便可以有效達到水質淨化的成效(圖 6)(5)與人工濕地水質淨化系統相比MSL可以更小的面積和更省的成本較快速的達到水質淨化的成效由其對於磷的去除更為顯著

Principal Investigator何嘉浚 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

何嘉浚

助理教授

D-4

圖 1家庭生活污水處理案例 圖 2河川工程淨水案例

圖 3地工織物培殖生物菌實驗結果 圖 4 MSL室內實驗滲透過濾實驗儀

圖 5黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)與厚不織布(I-C)之實驗結果

圖 6 三種纖維布在水力承載負荷率 3000Lm2day之實驗結果

TP NH3-N

TP NH3-N

E-1

機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 地下水是極為重要的水資源之一相較於地表水而言地下水具有成本低廉水溫與

水量穩定水質良好及取用方便等多項優點目前台灣西南部地區仍大量抽取地下水供應

灌溉養殖民生及工業用水若地下水遭受污染勢必嚴重影響該地區之水資源供需平

衡甚至對人體健康造成危害故地下水資源保育業已成為極重要之議題 研究目標地下水污染潛勢評估模式 DRASTIC 為美國環保署(US Environmental

Protection Agency)於 1985 年主導並與美國地下水協會共同合作所發展而成利用該模式評估區域之污染潛勢計算出之高污染潛勢區則代表該地區客觀上較易受到污染

DRASTIC 含水層脆弱度模式自發展以來經常被使用於評估地下水污染潛勢但此模式在應用上常因相關參數資料稀少易產生高度不確定性進而影響模式之評估結果因此本

研究應用指標為基礎之地理統計發展以機率為基礎之 DRASTIC 含水層脆弱度評估模式除估算地下水污染潛勢值外並評估其污染潛勢預測表現 研究方法DRASTIC 含水層脆弱度模式考慮七項水文地質參數以評估該地區污染

潛勢之程度分別為地下水位深度(D)淨補注量(R)含水層介質(A)土壤介質(S)地形(T)未飽和層影響(I)含水層水力傳導特性(C)七項參數本研究將此法實際應用於濁水溪沖積扇DRASTIC模式中之各參數分別使用三種選取方法(最大機率選取期望值選取傳統選取法)進行污染潛勢評估

結論研究結果顯示高污染潛勢區皆位於沖積扇之扇頂區土地利用型態以農業耕

種為主而中度污染潛勢則大多分佈於扇央地區無污染及低度風險污染大多分佈於沖積

扇西部沿海地區以及南部地區此外將前述三種方法之評估結果與近年來該地區地下水

硝酸鹽氮實際污染情形進行相關性分析Pearson 相關係數分別為 0310131 及 0071Spearman 相關係數則分別為 0460552 及 021再比較三種方法之污染潛勢預測能力預測高硝酸鹽氮濃度污染(超過 05mgL為門檻)其預測能力分別為 7575及 38由上述結果顯示本研究發展以機率為基礎含水層脆弱度評估模式較傳統評估結果更為優

異本研究成果可提供政府劃定地下水污染潛勢範圍以及制訂污染防治與土地使用管理策

略之參考建議未來可增加更多因子估算淨補注量時若能考慮更多可能影響參數如土

地利用型態雨量植被及土壤入滲係數等將使淨補注量估算更符合實際情況以提高

模式之準確性 Principal Investigator陳世楷助理教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

水資源工程與水利防災組

陳世楷

助理教授

E-2

參數因子 水文地質參數

地下水位深度 D(Depth to Water Table) 淨補注量 R(Net Recharge) 含水層介質 A(Aquifer Media) 土壤介質 S(Soil Media) 地形 T(Topography(slope))

未飽和層影響 I(Impact of the Vadose Zone) 水力傳導係數 C(Hydraulic Conductivity of the Aquifer)

DRASTIC參數 DRC之分數等級

D R C

百分比 門檻 分數等級(rating)

0-20 1 10 2

20-40 2 8 4

40-60 3 6 6

60-80 4 4 8

80-100 4+ 2 10

DRASTIC參數 SIA之分數等級

範 圍(range) 分數等級(rating)

礫石層 10

極粗粗中砂層 7

細及細砂層 4

粉砂泥及黏土層 1

(a)

(b)

(c)

DRASTIC 高污染潛勢與硝酸鹽氮超過05mgL 之比較(a) 各參數最大發生機率選取(b) 各參數期望值選取法(c)傳統選取法

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

A-15

救災輕便橋新橋型之研究 台灣位居颱風與地震頻繁發生的地區橋梁常在地震或颱洪中損毀導致交通中斷

阻礙搶救與復原工作之進行如果能在短時間內進行輕便橋梁架設並可重複使用供

人車通行疏散災民及運送糧食物資必能降低天災對於社會經濟造成的傷害因此

開發強度高重量輕組裝快速之輕便橋梁技術對於我國的救災技術是非常重要的本

研究著重於發展新的橋型設計即使在偏遠災區由於道路狹小導致大型工程施工機具無

法進入時依然能在短時間內利用人力或半人力方式進行輕便橋梁架設並可收納且重

複使用 研究目標擬開發新的救災輕便橋型設計使其在不落墩的情況下能快速渡河完成架

設並將設計的救災輕便橋進行實際組裝確認新開發的救災輕便橋能在不落墩與有限

時間等限制下以人力方式完成 研究方法為達成此目標首先藉由回顧過去可動式橋梁的設計概念提出一個結合

傳統橋梁結構元件與機械機構的設計方案選擇簡易連桿組(linkages)所組成的機構作為新型橋梁的一部分來快速地擴展或收納橋塔與橋體再者利用橋塔橋體與繩索的結合以

剛體旋轉的方式來完成橋體架設接下來根據所完成的救災輕便橋設計成果建造一相同

尺寸之實體輕便橋實際測試是否能在有限時間內以人力方式完成橋梁的組裝與架設並

進行靜態與動態載重試驗檢核是否滿足設計標準並檢討分析模型的合理性 結論(1)簡易連桿組所組成的縮圖器機構可以快速地擴展與收納橋體與橋塔這樣

的設計可以減少現場組裝吊裝與架設橋體的時間及災區工址腹地空間之限制(2)所開發的救災輕便橋在自重與移動活載重作用下垂直向最大變位小於 AASHTO 人行陸橋設計準則之變位限制另外橋梁垂直向與橫向基本振動頻率皆大於 AASHTO 人行陸橋設計準則之要求避免共振與橫向不穩定的行為發生(3)研究成果可以提供國內設計顧問公司新的救災輕便橋設計思維與方法

Principal Investigator尹世洵 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

結構材料組

尹世洵

副教授

A-16

利用橋塔橋體與繩索的結合以單跨剛體旋轉的方式來完成輕便橋架設

輕便橋之分析模型

B-1

雙圓潛盾施工引致地表沉陷評估模擬

桃園國際機場聯外捷運系統設計考量潛盾隧道從三重端穿越淡水河床進入臺北市區因考慮地形及路權之限制路線線性等等因素及比較單圓雙孔傳統潛盾設計於淡水河下

必須施作三處安全逃生之連絡通道其連絡通道工程之施工風險高及造價昂貴採用雙圓

型潛盾隧道免作地中聯絡通道且對於隧道斷面積及周邊建物影響範圍較小及施工工期較

短等優點故臺灣首次引進雙圓型潛盾隧道 研究方法先進雙圓型潛盾工程及傳統單圓潛盾施工所引致地層變形影響其兩種潛盾地層變形影響因素甚多且極為相似為本研究重要之課題 利用 Plaxis 3D Tunnel套裝軟體探討軟體分析土壤釋放應力方法與經驗公式推估地表沉陷及潛盾隧道地表沉陷監測數值之間關係模擬實際案例為雙圓型潛盾開挖引致地

表沉陷變形情況期能藉由分析結果驗證 Plaxis 3D Tunnel應用於雙圓型潛盾隧道施工所引致地表沉陷分析之適用性並將其經驗傳承與分享 結論(1) DOT雙圓潛盾隧道施工引致之地表沉陷評估使用經驗方法以常態分佈曲線方程式來模擬沉陷槽其中因施工造成之〝土壤漏失率〞為主要變數之一相同地Plaxis 3D Tunnel分析 DOT潛盾隧道施工引致之地表沉陷分析應屬適用於模擬分析過程中設定〝土壤釋放應力〞為影響沉陷分析結果重要關鍵因素(2)本研究採用 Plaxis 3D Tunnel數值分析軟體評估 DOT 潛盾隧道施工引致之地表沉陷量研究隧道開挖橫斷面之地表沉陷槽以兩種經驗公式疊加法及等面積法分析顯示DOT 隧道沉陷槽之地表沉陷量寬度影響範圍較寬疊加法及等面積法所得之沉陷槽非常相近評估沉陷槽與沉陷觀測槽之趨勢

大致相同則評估之最大沉陷量與沉陷觀測點最大沉陷量有少許差異(3) 使用 Schmidt及WEI Gang經驗公式來模擬地表沉陷之縱向變形曲線分析與數值分析之成果及現場資料做比對結果顯示Schmidt 經驗公式所求得變位量占最大變位量之比值較為偏高表示 Schmidt經驗公式分析較為保守則WEI Gang經驗公式所求得變位量占最大變位量之比值較為偏低表示與現場監測資料及數值分析結果有顯著差異以兩種經驗公式來評估

其地表沉陷之縱向變形曲線其隧道中心之縱向地表沉陷量於隧道開挖面約 2倍直徑距離後沉陷量趨於收斂驗證其隧道開挖產生地表縱向變形理論 (4)有關地表沉陷之縱向變形曲線分析之 Schmidt及WEI Gang經驗公式期許後續學者能將 Schmidt及WEI Gang經驗公式深入研究與工程案例比較印證更準確預期其縱向變位量占最大變位量之比值

及地表沉陷之縱向變形曲線提高分析結果正確性並對數值分析成果將更具其信心 Principal Investigator陳水龍 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

陳水龍

教授

B-2

土層輸入參數與斷面繪製

隧道橫斷面沉陷槽 綜合比較

分析視窗與操作步驟

B-3

軟弱黏土層潛變引致之連續壁變形

摘要本研究係基於台北市軟弱黏土層深開挖完成且高品質觀測之施工案例考慮開挖工程常因時間延遲而引起較大之潛變量故採用依時性之土壤模型來模擬而分析結果與現

場連續壁變形背土側沉陷及支撐軸力之觀測值頗為吻合故選用作為進一步後續研究之

基準模型本研究總共以有限元素法進行了 48組不同模型來分析並將前述 48組之分析結果統計歸納後建議了考慮依時性之擋土壁最大變形與擋土系統勁度正規化公式擋土

壁最大潛變增量與擋土系統勁度之正規化公式以及擋土壁最大潛變速率與擋土系統勁度

之正規化公式本研究建議之簡化計算方法經與學者蒐集世界各地之 1百多筆觀測資料比對顯示於良好施工品質之深開挖工程可以得到不錯的預測結果根據上述建議之公式

可以簡單利用開挖深度及支撐系統勁度等基本條件評估軟弱黏土層開挖時可能引致之最

大壁體變形量及潛變量本文研究結果可以提供作為對日後類似工程規劃分析及設計時

之參考 結論 1 研究案例採用依時性分析擋土壁之最大側向變形分析值分別達觀測值之 103(西側連續壁)及 118(東側連續壁)分析結果與現場觀測之連續壁變形曲線亦極為吻合同時分析值最大地表沉陷量分別約為監測值之 96(西側地表)及 89(東側地表)兩者沉陷槽形狀相似支撐軸力與觀測值比較約在誤差plusmn30範圍之內顯示於軟弱黏土層進行深開挖適當考慮土壤之依時性效應可以得到接近觀測值之結果

2 連續壁總潛變率與擋土支撐勁度呈近似雙線性關係當 Sle1350時總潛變率與擋土支撐勁度 S 成自然對數線性反比關係當 Sgt1350 時總潛變率接近於定值 28當中連續壁之總潛變率最大約達 47最小值亦有 28故建議於軟弱黏土層進行深開挖工程宜適當考慮由土壤潛變引致之擋土壁潛變以避免低估了開挖變形量

3 後續參數之研究一系列依時性分析之連續壁最大側向變位量接近極大多數觀測值之最大值故將所有 FEM計算結果回歸後之簡化正規化公式應可以視為擋土壁採用連續壁時之近似最大包絡線該公式具備簡化計算之優點不須要經過複雜之 FEM模擬分析即可以評估擋土壁的可能最大變位量

4 最大潛變速率隨著開挖深度增加而變大同時最大潛變速率發生於最大開挖深度潛變速率與連續壁厚度成非線性反比正規化之最大潛變速率範圍約於 001 mmday~073mmday此結果與台北盆地案例之潛變速率觀測資料頗為接近

5 土壤潛變引致連續壁之總潛變率上限值最大約達 47潛變速率上限值最大約達073mmday 及潛變量之正規化(最大開挖深度與擋土支撐系統勁度之比)上限值約達2本研究建議之簡化之正規化公式透過利用開挖深度及支撐系統勁度等基本參數可以評估軟弱黏土層開挖時可能引致之最大壁體變形量及潛變量本研究結果可以提

供作為日後類似工程之參考

Principal Investigator陳水龍 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

陳水龍

教授

B-4

FEM計算結果與Clough and OrsquoRourke (1990)及觀測資料之比較

潛變率總潛變率與FEM計算之比較

0010203040

50607080

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δhmH

eData calculated from FEM Time-dependent resultsClough and OrsquoRourke (1990) line Observed data from Long (2001)-Diaphragm WallObserved data from Long (2001)-Sheet PileObserved data from Kung et al (2007)Observed data from Taipei case histories

Thick of diaphragm wall from 05m to 20mFactor of SafeAgainst BasalHeave

14

20

11 10 09

(a)

00

10

20

30

40

50

60

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δhmH

e

Data calculated from FEM Time-dependent resultsClough and OrsquoRourke (1990) line Observed data from Long (2001)-Diaphragm WallObserved data from Kung et al (2007)Observed data from Taipei case histories

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

Factor of SafeAgainst BasalHeave

14

20

11 10 09

30

(b)

δ Chmδ hm = -00025t + 025

δChmδhm = -00004t + 005

0

10

20

30

40

0 20 40 60 80

Elapesd Time (Days)

δC

hmδ

hm

HHe=019HHe=044HHe=065HHe=078HHe=100

(a)

Σδ Chmδ hm = -01Ln(S ) + 10

Σδ Chmδ hm = 028

0

10

20

30

40

50

60

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

ΣδC

hmδ

hm

Data calculated from FEM resultsObserved data from Ou et al (1998)Data from Lin et al (2002)

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

(b)

000

005

010

015

020

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δC

hmt

(cm

day

)

Proposed method for estimated by Eq 8Observed data from Ou et al (1998)HHe=019HHe=044HHe=065HHe=078HHe=100

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

00

02

04

06

08

10

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δC

hmH

e

Proposed method for estimated by Eq 9 Data calculated from FEM resultsObserved data from Ou et al (1998)Observed data from Finno et al (2002)Unpublished data

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

建議最大潛變速率計算方法與

FEM計算之正規化比較

建議正規化ΔδChmHe與S之計算

方法與觀測資料比較

B-5

既有連續壁改建之深開挖施工模式

在都市中建物多緊鄰地界線周圍幾乎緊貼鄰房及道路有地下連續壁的建物改建時

為避免拆除深基礎過程造成地盤下陷進而損壞鄰近道路及建物因此施工前必須謹慎

規劃在不損鄰的狀態下舊有地下連續壁深基礎的拆除其困難度比素地新建工程高出

許多所以舊有基礎的深開挖施工是一重要課題 研究目標

(1)建立舊有基礎深開挖的施工模式 (2)建立各種施工模式的施工規劃工項順序及施工流程的步驟

研究方法本文彙整歸納出四種深基礎開挖重建模式分別為 (1)新連續壁於舊連續壁外側 (2)新連續壁於舊連續壁內側 (3)新連續壁與舊連續壁交叉 (4)沿用舊連續壁並繼續向下設置新連續壁

本文針對上述四種模式的各種施工方法就土層地下水位新舊建物的

套圖地盤改良臨時擋土設施抽排水鄰房保護措施及監測點的位置加以

討論並進一步與實際的安全觀測資料相互比較施工流程以連續圖解方式表

達以供規劃設計與施工單位的選用參考或改進 結論

(1)新連續壁於舊連續壁外側只需施作一般淺導溝至原土層待新連續壁完成後再以明挖方式拆除舊連續壁若地質較軟弱可於導牆下方進行地盤改良以防止

新連續壁施作時坍孔 (2)新連續壁於舊連續壁內側可因業主設計分為利用舊連續壁作為外導牆將新設外導牆與舊連續壁以混凝土灌漿為一體及利用舊結構物樑柱設置永久撐牆三種

(3)新連續壁與舊連續壁交叉先於周圍進行地盤改良再利用全迴旋搖管機配合衝擊樁及錘式抓斗破除舊連續壁再以原土回填後才能將套管拔出或是於周圍進行

地盤改良後以明挖方式拆除舊有連續壁 (4)沿用舊連續壁並繼續向下設置新連續壁此模式可先於基地內及舊連續壁下方及內側進行地盤改良新連續壁緊貼舊連續壁施作上方則維持空打段以增加地下

室使用面積 收集數個工地之資料加以分析比對並以(2)新連續壁於舊外連續壁內側模式之

一代表性工地介紹

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-6

(1) (2) (3) (4)

四類深基礎拆除重建模式

新連續壁於舊連續壁內側之將新設外導牆與舊連續壁以混凝土灌漿為一體

B-7

高壓噴射灌漿品質管制與蒙地卡羅機率設計 二重管高壓噴射灌漿作業在壓力水層或者在地下室內進行鑽孔與灌漿作業時因為地

下水位高於鑽孔與灌漿作業場地高程為了避免在進行鑽孔與裝設灌漿管作業階段可能

造成湧水湧砂路面掏空或建築物傾斜的意外事件所以在地下室內進行灌漿作業時

利用筏基水箱來量測每公尺改良樁的排泥漿量除了能用來預警湧水與湧砂的潛在問題

再搭配上所量測到的排泥漿比重還可評估改良樁的平均樁直徑這就是在施工中的品質

管制其次施工中的改良樁若其四周緊鄰的改良樁愈多所量測到的排泥漿比重也會

愈大可見灌漿的順序也能影響改良樁的單位重與強度因此當灌漿的順序造成四周緊

鄰改良樁的數量愈多時則該灌漿的順序能提供最佳的改良樁的單位重與強度 研究目標為了在二重管高壓噴射灌漿的期間立即掌控設計樁徑是否達成同時防

止不正常的排泥導致附近地面的隆起與下陷有效掌握灌漿品質故以檢測的排泥漿比重

與排泥漿量去推估改良樁平均樁直徑是否達到工程設計的標準進而作為在施工時掌控

改良樁品質的一種管制手法 研究方法本次灌漿場地有準備一個已知長寬的筏基坑當作廢泥漿暫置區當排泥漿

排入暫置區內泥漿的液面逐漸升高等鑽桿提升完 1 m再量測液面上升後的高程將高程差乘以筏基底面積即為噴射灌注 1 m高程時的排泥漿量至於排泥漿單位重測量時機是在排泥漿量量測期間進行原則上量兩次盛取時將容器置於排泥軟管出口處盛取將

盛滿排泥漿的容器秤重扣除容器重後再除以容器之容積即為排泥漿之單位重之後將

所記錄的排泥漿量與灌漿量之比值還有排泥漿的單位重畫成機率分布曲線可發現兩者

皆為常態分布( Normal Distribution)其平均值加減 3倍的標準差可用來作為灌漿品質管理的上下限值而再以此兩者的 Distribution用蒙地卡羅原理來模擬便可得到改良樁直徑之機率分布曲線當周圍改良樁陸續完成在未灌漿的改良樁體四周噴射流能切削的土壤

體積逐漸減少依周圍完成支數不同有 6種可能狀況由排泥漿的單位重量測可發現周圍完成改良樁的支數愈多則後續改良樁的排泥漿單位重也愈大改良樁的品質也愈佳因

此可以設計出不同的施工順序若搭接改良樁的數量愈多則此工序所導致的高品質改良樁

的數量也愈多 結論 (1)當地下室發生湧水時其排泥漿量與灌漿量比值皆落在正常灌漿作業的管理

值之外這說明利用排泥漿量與灌漿量比值的管制圖可以有效預警湧水或湧砂的可能性

(2) 為了得到高品質的改良樁在編排灌漿順序時儘量使欲灌漿樁位的周圍有最多已完成的改良樁(3)未來可再蒐集更多 JSG灌漿相關案例將不同地區樁徑土層性質灌漿參數排泥漿比重及廢泥漿量單位量等數據製作資料庫及規範以提供後續灌漿時品

質管制的依循準則 Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-8

圖 1 排泥漿量量測 圖 2 排泥漿單位重量測

圖 3 排泥漿量體積比管制圖 圖 4 排泥漿單位重管制圖

圖 5 蒙地卡羅模擬模型

圖 6 搭接面積的六種邊界

圖 7 五種不同的設計灌漿順序

B-9

路堤下橋墩深基礎開挖工法比較與數值分析 為改善國道 1號五股至楊梅路段的交通壅塞國道新建工程局辦理「國道 1號五股至

楊梅段拓寬工程計畫」之新建工程其中泰山林口路段因為上邊坡側為地質敏感區域不

適開挖所以在下邊坡處進行橋墩基礎開挖基礎開挖工法共有三種分別為型鋼橫板條

擋土工法土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法 研究目標針對土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法彙整傾度管監測數據

觀察不同開挖階段之傾度管側向變位及側向變位速率研判邊坡潛在滑動面的位置進而

比較兩種工法於紅土卵礫石層中開挖之適用性以決定較佳開挖擋土工法其次以 3D有限元素軟體模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖過程以數值分析結果與傾度管監測數

據比對驗證進而研究傾度管監測警戒值與行動值之適用性 研究方法以非線性有限元素軟體(PLAXIS 3D)模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖

過程土壤應力-應變行為模擬採用莫爾庫倫組合律(Mohr-Coulomb constitutive model) 參數的選擇參考鑽探報告及室內土壤試驗土釘桿件採用樑元素模擬(Beam element)鋼線網噴凝土採用牆元素模擬(Wall element)土釘鋼線網噴凝土與土壤間均配置界面元素(Interface element)施工步驟模擬每一階開挖工序由傾度管監測數據比對驗證數值分析結果以及分析邊坡開挖前後之安全係數差異

結論(1)土釘逐階降挖擋土工法在第 6階開挖時可發現變位曲線在 65m處有明

顯的折點折點以上之線段斜率較小下部線段斜率較大由上邊坡路面產生的裂縫可

推估折點以上為邊坡滑動區隨著開挖深度增加折點沒有下移的趨勢也就是滑動面位

置不變滑動區域與影響範圍也沒增加(2)竹削井式擋土工法當井筒壁體開挖至第 10階時傾度管變位曲線產生折點推估折點位置可能位於傾度管 45m與 65m處折點上部線段斜率較小應為未來潛在滑動區但是隨著開挖至第 14 階時折點沒有下移的趨勢也就是潛在滑動面位置不變潛在滑動區域與影響範圍也不變加以基礎上邊坡處

之高速公路路面無裂縫產生研判滑動面並未形成(3)依據傾度管的變位開挖壁面的穩定性高速公路裂縫與滑動面的產生以及工期長短顯示在林口紅土卵礫石層中進行橋墩

基礎開挖較佳的擋土工法應為竹削井式擋土工法(4)監測邊坡潛在滑動面傾度管警戒值的訂定須更加嚴謹應不能造成高速公路路面產生裂縫才能有效且安全的預警工程事

故

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-10

土釘逐階降挖擋土工法開挖面平面圖 土釘逐階降挖過程傾度管之變位

土釘逐階降挖工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

竹削井式擋土工法開挖面平面圖 竹削井式擋土開挖過程傾度管之變位

折點

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

竹削井式擋土工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

2m 深

35m 深

45m 深

65m 深

13m 深

16m 深

Step1 Step2 Step3

Step4 Step5 竹削壁體開挖

井筒壁體開挖 Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

Step15

傾度管深度(m

)

B-11

機場跑道剛性鋪面之版底灌漿維護 剛性鋪面未受良好的維護方式下容易因版塊間的接縫密封性不足使地表水滲入造

成基底層潮濕積水在交通反覆載重作用下接縫發生唧水現象在版塊下方掏空孔洞

使版塊下方的承載力不均進而造成版塊的破裂損壞情形因跑滑道使用頻繁全面翻

修不切實際而且成本較高為了改善此類狀況進行剛性鋪面版底灌漿是最快速有效提

升版塊承載力延長版塊使用年限的方法 研究目標本研究主要以剛性鋪面狀況指數(PCI)版底灌漿灌漿量及灌漿壓力透地雷達

非破壞性檢測之結果進行分析研究研究目標包括 (1) 分析版底孔洞造成的鋪面損壞種類探討損壞種類與灌漿量之關係 (2) 分析版塊不同損壞程度及維護狀況對灌漿量之影響 (3) 鋪面損壞程度以鋪面狀況指數(PCI)加以量化探討鋪面狀況指數(PCI)評分與孔

洞及灌漿量之關係 研究方法針對機場跑滑道由孔洞造成的剛性鋪面破壞及版底灌漿量之關係研究探討在

與灌漿前後之透地雷達檢測結果驗證研究方法可區分為 (1) 剛性鋪面損壞(distress)程度調查

在透地雷達非破壞性檢測前先行調查版塊損壞程度並以ASTM提出的剛性鋪面狀況指數(PCI)評分方式記錄版塊狀況

(2) 剛性鋪面版底灌漿前非破壞性檢測 在灌漿前先行規劃透地雷達施測路徑並於灌漿前及灌漿後以透地雷達掃描剛性

鋪面版塊底下孔洞與積水的範圍 (3) 剛性鋪面版底灌漿

利用透地雷達於現地版塊所偵查之孔洞進行灌漿孔位佈設選用適當之機具與

監測系統以單環塞工法進行填充灌漿填塞版塊底下之孔洞 (4) 剛性鋪面版底灌漿後非破壞性檢測

在灌漿後以相同的施測路徑檢測確認鋪面下方孔洞與積水的範圍已確實填充

否則再進行補灌作業 (5) 分析調查資料與灌漿施工紀錄結果

探討版底灌漿量與鋪面狀況指數(PCI)評分之關係篩選因孔洞造成的損壞評分方式制定用於版底灌漿的鋪面狀況指數(PCI)並由鋪面狀況指數(PCI)評分預估其灌漿量

結論(1)以版底孔洞造成的鋪面損壞與灌漿量之關係提出與版底孔洞有關的剛性鋪面狀

況指數(PCI)評分方式(2)以不同損壞程度的剛性鋪面對灌漿量之影響提出用於剛性鋪面灌漿前的適當修護方式(3)建立剛性鋪面狀況指數(PCI)與版底灌漿量之分析方法並提出預估灌漿量的方法以提升灌漿之效率及精確性

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-12

灌漿管安裝 灌漿壓力及流量監測 版塊接縫溢漿即停止

圖 1 版底灌漿施工

圖 3 剛性鋪面狀況指數(PCI)與灌漿量之關係整合

圖 2 剛性鋪面與灌漿施工狀況記錄

灌漿前

灌漿後

補灌後

B-13

鋼筋混凝土簡支梁循環加載與數值分析 目前潛盾隧道環片大多由鋼筋與混凝土製作而成而監測系統皆於環片裝設背填與

二次灌漿完成後才裝設在環片內側無從得知環片在裝設背填與二次灌漿過程中環

片中的鋼筋與混凝土的初始應力因此如果無法得知初始應力狀態則環片之鋼筋與混

凝土用量設計很難判定是否保守或不保守若能從環片製作澆鑄與現場環片裝設過程中進

行量測即可掌握環片完整的應力歷史作為回饋設計的重要資料 研究目標利用埋設 SOFO光纖的簡支梁在循環載重時的鋼筋應變與梁撓度作為已知

解分析對象來驗證下列兩種分析方法一為以結構及鋼筋混凝土力學理論發展一套

MATLAB 數值分析模式模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力二為使用 FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型模擬簡支梁承受雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力

研究方法分成三部分第一部分將SOFO光纖感測器埋設於鋼筋混凝土簡支梁試

體內在試體製作過程中記錄蒸氣養生與水中養生過程鋼筋與混凝土的應變歷史並於

實驗室內進行雙點循環載重試驗紀錄鋼筋之應變過程第二部分利用結構與鋼筋混凝

土力學原理建立一套MATLAB數值分析模式(分成三種類型(1)忽略拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie (2)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie(3)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用真實的慣性矩Iexact)藉由給定之鋼筋與混凝土的組合率模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下簡支梁試體鋼筋與混凝土的應變與應力並比對簡支梁的載重-理論彎矩彎係與數值分析結果的載重-彎矩關係驗證力學理論數值分析模式的正確性第三部分使用FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型輸入MATLAB數值分析使用之鋼筋與混凝土的組合律模擬鋼筋混凝土簡支梁承受雙點循環加載擷取光纖感測器位置之模

擬結果將其模擬結果與實驗之光纖感測器量測結果和MATLAB數值分析結果進行比對探討力學數值分析的適用性

結論(一)本研究發展之數值分析模式沒有忽略拉力側混凝土之張力而且混凝

土試體開裂後採用真實的慣性矩Iexact進行力平衡分析不論簡支梁是否開裂載重-彎矩關係的數值分析解與理論解皆吻合證實本研究發展的力學理論數值分析模式之正

確性(二)數值分析結果之鋼筋應變與實驗之光纖感測器量測結果有差別後續使用FLAC 3D模擬輸入數值分析使用的組合率預期能得到與數值分析較相符之結果

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-14

光纖簡支梁試驗加載示意圖 雙點循環載重之光纖變形量量測結果

載重-彎矩(理論與數值分析)關係圖 載重與鋼筋應變及中立軸位置關係圖

鋼筋混凝土簡支梁斷面網格圖(FLAC 3D) 鋼筋混凝土簡支梁網格示意圖(FLAC 3D)

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

0100002000030000400005000060000700008000090000

100000110000120000130000140000

0 10002000300040005000600070008000900010000

彎矩

(kg-

cm)

載重 (kg)

理論彎矩

計算彎矩-

類型1

計算彎矩-

類型2

計算彎矩-

類型3

B-15

無人飛行戴具(UAV)航空攝影測量及雷射掃描儀(LiDAR)資料之整合與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞近

年來測量與空間資訊技術之發展日新月異於國土保安環境變遷監控防救災應變資

源探測保護等各方面的應用以及上述資訊的更新和資料的即時性成為重要需求因此

發展快速且低成本資料擷取平台乃成為各國遙感探測技術與測繪製圖發展的重要課題

遙測影像及航空測量除了軍事情報之外已普遍推廣到區域測量地質調查礦產探勘

農林設施土壤保育森林開發與土木工程之探查等工作上近年來因電腦視算能力的

提昇數位影像解晰度的提高相對應之攝影測量技術亦隨之澎渤發展 研究目標地震等天然災害的評估常須整合不同領域及技術如地形分析大地測

量遙測地理資訊系統及定年學等其中構造地形分析是斷層存在性及斷層活動性一個

最初步也最基礎的資訊與工具它能提供進行其他更精細的斷層調查分析前重要的參考

依據因此高精度地形資料的取得成為重要關鍵 研究方法1)針對地形資訊大量數據視覺運算等相關模組及程式的開發其中主要

集中於三維紅藍(或紅青)全彩立體影像及三維立體光柵影像之處理及製作2)數值地形資料應用於在地質上構造如斷層褶皺等構造的特徵分析構造活動性的探討等相

關技術的開發 結論無人飛行載具機動力強時效性快經費較廉及較寬鬆天氣條件即可操作的

優點等特性可取得災害地區即時清晰全面之中低空照片並作為後續分析災害原因

與災後整治之用以無人飛行載具進行航空攝影測量由地表特徵物的辨識再反求特徵

點的空間所在位置經由大量的特徵點的計算後即可建置大量三維座標（點雲）並同

時透過數位攝影機記錄取樣點顏色測量結果可以建構數位地表高程模型來精確記錄地貌

用於記錄地形變遷地圖製作或是產生地面模型此一精確的三維座標可做為土地建築

都市規劃自然地貌河床地形測量以及山坡監測等用途之應用另一方面台灣地區位

處高溫多雨的亞熱帶植生茂密地質露頭出露不易而新技術空載雷射掃描(Light Detection And Ranging LIDAR)的多重反射資訊經由濾除不同反射訊號後能獲得高解析度之數值地表模型(Digital Surface Model DSM)再經由資料處理進一步去除地表建物及植被等可得高解析度數值地形模型(Digital Elevation Model DEM)利用此一技術無論是人口密集的都會區或是叢林茂密的深山都可以找出許多被掩蓋或是現行數值地

形模型所無法分辨的細微地形變化這些微變化能提供更多科學證據並進相關分析與運

用

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-16

國道三號附近細部數值地形模型呈現其中可見高速公路上崩積區及呈點狀凸起零星

散佈之清運中大型機具

無人飛機拍攝陳有蘭溪附近區域影像之點雲建置成果

小林村附近地區山崩事件後之三維地形側視

B-17

山崩災害數值模擬相關程式開發與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞1999年台灣九二一集集地震（ML= 73 MW= 76）造成台灣地區二千四百餘人的死亡引發近萬個山崩民生經濟損失嚴重近年來因電腦運算能力的提昇結合野外觀察的結果

運用離散元素法等數值模型方法結合地震站之強地動訊號地表地下水文特徵以及

岩體及滑動面之材料性質等來模擬山崩行為從地震山崩之誘發啟動傳播至穩定

滑動及最後堆積停止階段等等hellip重建運動塊體的滑動過程 研究目標結合野外觀察及不同方法論所得概念運用自行開發之接觸動力離散元素

法及廣義地形下之淺水波模式來探討山崩區地形地貌岩體材料性質孔隙壓力滑

動面及原地面等摩擦性質等對山崩之誘發擴展及堆積過程之影響及山崩機制之探討 研究方法1)運用接觸動力離散元素法來模擬山崩的誘發與運動過程該方法基於顆

粒間的接觸面性質及顆粒群的相互碰撞時考量顆粒碰撞前後之動量變化回復係數及作

用力2)基於連體力學架構所發展而成的廣義地形下之淺水波模式所開發之程式(中研院郭志禹博士合作)亦運用於土石流流變率模擬藉由與現場堆積的量測值相比較來率定山崩地區之流變參數

結論岩體內之作用力的模擬是考慮相接觸顆粒之接觸點位置及接觸區域面積接

解點上之正向切向接觸力及抗彎矩並考慮原接解點或新接觸點接觸點之尖鋒及殘餘

強度等以上方法允許模擬破碎岩體內之凝聚力的 Mohr - Coulomb 行為最後再以GaussndashSeidel 非線性迭代之數值方法來簡化及加速程式之運算以計算每一時間序列上顆粒群體碰撞及接觸時的作用及行為相關程式已運用於國道三號九份二山小林村等地

滑土石流等山崩之象動歷程模擬金山地區之洪氾斷層錯動造成地盤下陷而引致海水

漫淹等相關的分析

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-18

山崩崩移發生前及發生瞬間顆粒間之接觸應力變化

小林村土石流情境模擬及崩積物堆積狀況

C-1

大陸政府採購市場與制度之研究 由於 WTO 的 GPA (政府採購協定) 簽署國家越來越多美加歐盟日韓等大部

分有經濟實力的國家多已簽署我國亦在 2009 年 7 月 15 日簽署生效而中國大陸亦於2007年提出加入 GPA申請目前相關談判已近尾聲近期內可望簽署根據 GPA的規定各國的政府採購市場必須互相開放且遵守公開公平等原則預計大陸簽署 GPA 後未來每年政府採購市場的金額將高達三十餘兆台幣由於市場規模極為龐大各國莫不競相投

入相關研究及輔導該國產業的競爭力企圖爭奪這塊大餅我國相對進入大陸市場較無語

言及文化等障礙相較於其他國家的競爭事實上我國產業已具備天時地利人和的有

利條件如何利用這些有利條件轉化成市場的競爭優勢實為迫不及待的課題而其中最

關鍵的因素就是是否能徹底熟悉大陸公共市場的遊戲規則精確的掌握各項規則的操作與

竅門且時效越早越好俾輔助我國的產業及早佈署掌握市場的先機這是本研究所致

力的主要目的 研究目標本研究目標可分為短中長期短期為比較兩岸政府採購制度與市場

分析研究臺灣產業進入大陸公共市場之策略及定期舉辦兩岸政府採購產官學研討會及

論壇中期為協助政府研擬相關政策成立兩岸公共市場產業輔導中心及協助我國產業

進入大陸公共市場長期為設立營造公會臺北科大政府採購市場研發與培訓中心使臺灣產業從兩岸走向國際

研究方法本研究在第一階段將針對大陸的政府採購制度進行全面的探討且將兩岸

採購法的差異做詳盡的比對同時也針對大陸的公共市場及產業文化進行深入的調查與

分析並彙整資深台商(協會)及兩岸專家的經驗以務實為導向俾使研究成果能精確有效的掌握大陸的公共市場第二階段將運用前階段的研究成果以營建產業為先建立

兩岸長期的交流平台積極訓練及輔導我國的產業能快速進入大陸公共市場的能力如

此階段的成果與時機成熟將在本校設立兩岸公共市場產業育成中心以提供長期的專

業輔導未來甚至可進一步考慮將服務範圍拓展至其他 GPA國家 結論由於此計畫為一個長期性研究因此下列結論僅為初期研究成果發生重大災

害需獲得緊急搶救資源時除正常既有採購契約可利用外亦可於正常之採購契約中針

對災害搶救項目可直接以開口契約方式預為因應另搶救能量需求異常龐大之重大災害緊

急搶救則可以特殊緊急採購方式因應兩岸採購法規均提供法源依據提供執行單位緊

急採購災害所需搶救資源比較兩岸之緊急採購制度並參照相關實務案例可發現各有

優缺點如何能截長補短應是兩岸所努力方向最後大概整理出兩項重點(1)兩岸採購相對於歐美國家仍處於起步階段還存在很多問題亟待完善如政府採購法不健全政府服

務類採購範圍和規模仍然較小等發達國家政府採購規模占 GDP的比例通常為 10兩岸占比水平與此相比仍有較大差別(2) 緊急採購之因應措施兩岸均有彈性因應作為針對 921 大地震莫拉克颱風（依據台灣地區ldquo採購法rdquo第 105 條）及四川汶川大地震甘肅省土石流災害（依據大陸政府ldquo採購法rdquo第 31 條）等相關單位均可快速進行救災工作因此相關緊急採購作為均能發揮功能提升整體救災復原效率 Principal Investigator王隆昌 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-2

中國各年度 GDP（單位億美元）

資料來源中華人民共和國國家統計局 httpwwwstatsgovcn2012年

各縣市綜合營造業分佈狀況 研究目標 資料來源本研究室繪製 資料來源本研究室繪製

家數

縣

市

C-3

預防式品管理論應用於公共工程之研究

近年來國家重大建設計畫密集推出如民營固網開放台電六輸變電計畫污水下水

道建設計畫及自來水更新等多項計畫以及埋設電力電信瓦斯自來水網路等等維生

管線使用道路埋設管線情形非常普遍然而國內隨著生活水平及教育程度的提昇以致

民眾意識抬頭對道路服務需求也跟著增加因此使得國內道路管理機關開始重視道路服

務品質的問題但卻常發生管線工程埋設後因道路回填不實或管線埋設未與路面齊平

造成路面不平的情況其施工品質優劣將是維持路面平整最重要的關鍵 本研究將預防式品質管理概念導入目前道路管線挖填工程品質管理中重新建置一套

施工品質管理機制依現況問題分析並研提對策提出於重要施工項目建立停檢點查驗

並依其重要程度設立不同等級專業人員負責查驗及相關檢查表落實專業人員的職責等施

工品質管理機制期能改善目前施工品質良莠不齊的情況 研究目標 本研究首先針對臺北市現行管線挖掘作業之抽查機制進行探討依據現

況問題分析結果檢討現行抽查機制的問題癥結導入防弊理論及預防品管的觀點建構

改良式抽查機制首先建立管線停檢點抽查作業消除非必要的挖掘降低抽查成本減少

開挖次數及減少用路人抱怨推動落實專業人員管制藉由二階段抽查作業篩選無停檢點

資料者納入品質抽查將廠商依品管能力分類無品質能力及限制挖掘者繳交代金(需含管理費等)由道路管理機關於各年度施工時納入施工研擬闢建管線挖掘品質管理系統其研擬一套以預防為主治療為輔具體可行的管理機制藉以提升抽查效益並有效改

善管線施工品質 研究方法針對本研究相關之文獻及臺北市管線挖掘品質管理現況進行回顧探討臺

北市道路挖掘埋設管線品質抽查管理之盲點導入防弊理論及預防式品管的觀點著重以

預防式管理為主治療為輔應變為備之原理藉由專家調查以及實例分析探討改良式抽

查機制之適用性並以回饋分析之方式修正本研究最後提出結論與建議 結論(1)強化製程品管停止靠檢驗達成品質一開始就製造出滿足需求品質的方式

來取代檢驗特別是落實停檢點抽查機制與績效管理(2)道路管理機關除輔導其做好品質外應針對其品質績效長期建立管理檔案長期掌握管線單位的完整資料績優者除於管

線會議公開表揚外應降低抽查比率甚至列入道路管理機關代辦施工之廠商優先名單績

劣者除於管線會議提出並公告於臺北市道路挖掘管理系統並增加抽差比率輔導施工品

質若仍無法改善經評定為無自主品管能力則由管理機關代收款施作且代收款應大幅提

升並收取管理費長期追蹤廠商績效管理績優廠商將持續其好品質績效差之廠商為避

免抽查之成本提高將自主性的導正其施工品質長期形成良性循環及自主品管之永續目

的創造永續管理的效益(3)重點式品管須由品管組織人員簽認除依權責分別由施工廠商之技師工地主任及品管人員負責簽認外監造單位亦應於現場會簽並通知道路管理

機關派員查核(4)闢建管線挖掘品質管理系統以二階段抽查機制可減少 80非必要抽挖件數降低抽查成本利用非破壞性檢測過濾有品質疑慮之案件代替道路品質抽查

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-4

未經篩選逕以破壞性檢測檢驗道路品質之機制改以善用成熟科技如透地雷達先與檢測隱

蔽部分可排除非必要之挖掘案件瀝青混凝土部分則以鑽心取樣檢驗如有品質疑慮再

以破壞性檢測驗證民眾較在意路面復舊品質更勝於隱蔽部分另增加非破壞性檢測項目

如以三米直規加驗人手孔周邊及瀝青混凝土新舊介面高低差(5)因已以二階段非破壞性檢驗過濾 80非必要抽挖件數如此可分階段增加抽查件數由原 15增加至 10長期以 100抽中不合格為目標大幅增加抽查效益

Principal Investigator王隆昌 教授研究室

戴明品管理論

項目 年度 抽查件數 不合格件數 不合格率

97 138 71 5145 98 629 187 2973 99 525 120 2286 合計 1292 378 2926

97~99年度臺北市管線查察不合格統計表

C-5

整合 RFID與 BIM於營建工地鋼構吊裝工程管控實務應用之研究

鋼構工程為鋼骨大樓最主要的工項之一其作業管理的良窳直接影響工程品質與成

本複雜之鋼結構工程可能包含上萬支構件每一構件經由製造運送檢查儲存

吊裝及驗收等流程都必須不斷進行確認並核對資料然而現行工地作業人員多以紙本

2D圖面及物料清單為溝通管理的工具因此常有構件不易確認效率緩慢誤判等問題尤其塔吊人員位於高樓作業時需同時進行安裝位置確認與吊塔操作不僅導致作業緩

慢且易增加作業風險 研究目標規劃整合BIM結合RFID技術導入營建工地鋼構吊裝工程管控之應用模式

建置 BIM-based RFID 鋼構工程物料資訊管理系統使其能提升鋼構作業管理效率減少塔吊作業之風險並進一步探討系統導入之效益與限制 研究方法鋼結構工程的作業流程包含工廠製造材料運送工地存放吊裝施工及

完工驗收等階段本研究所開發之系統導入應用包含「進場檢驗」「吊掛作業」「進度監

控」及「完工查驗」等作業管理其概念主要利用 BIM圖形化介面易於辨識之特性使人員能透過模型輕易掌握鋼構於建築空間位置並透過 RFID快速掃瞄辨識能力能迅速取得構件資訊減少人員辨識錯誤及負荷有助於高空塔吊作業之正確與安全並透過

BIM 模型顏色呈現方式能迅速掌握鋼構作業之進度本研究開發採用NET Framework技術以Microsoft SQL Server為資料庫系統並透過 ADONET作為資料溝通之技術模型本體採用 Revit 匯出之 DWF 檔案為主要檔案格式提供系統操作所需之樓層模型及構件視覺化資訊系統介面則以 VBNET開發視窗介面作業進行時能同時呈現系統資料庫資訊及模型呈現

結論(一)本研究整合 RFID 與 BIM 模型作為塔吊作業溝通之媒介高空與地面人員能以行動裝置同步取得構件及模型資訊可改善傳統 2D圖面與無線電溝通及描述不易之狀況(二)由於鋼構體積龐大且工地空間有限錯誤的堆置方式可能增加成本與導致風險工程師可藉由 BIM 樓層與位置資訊調控構件最佳的儲放位置與順序可提升吊裝

效率並降低風險(三)系統所採用之 BIM Model 由 Revit 模型先行匯出為 DWF格式檔案後再利用 API進行操作以避免原始模型遭任意修改且由於檔案格式較小可提升系統資料傳輸速度並改善作業效率(四)透過 BIM API 介面程式可控制模型旋轉並以適當角度呈現能協助塔吊人員迅速確認構件及安裝位置改善作業便利性及減少人員疲勞並且

提升作業安全本研究導入行動化通訊裝置及 BIM-RFID資訊化作業系統取代傳統紙本作業模式人員對資訊系統操作之熟悉度與良好的教育訓練為導入系統成敗之重要關鍵 Principal Investigator林祐正老師 研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

林祐正

副教授

C-6

使用者操作介面

RFID-BIM系統導入工地鋼構管控之應用

系統架構圖

鋼構進場檢驗及放置管理

地面工程師與塔吊人員同步顯示鋼構資訊

透過 BIM模型顏色管理作業進度

作業人員進行鋼構驗收

D-1

因應重大複合型災害物力動員調度機制 之研究

2011 年日本311 東北發生超乎預期之大規模地震所引發之複合型災害其救災物力

之動員調度也備受考驗借國外災害處理之經驗檢討台灣的法令組織整備作業程

序及案例期能提升我國面臨重大複合型災害時物力動員之時效性及完整性 研究目標彙整分析世界主要國家包括日本(日本東北地震)美國(卡翠納颶風)

中國大陸(四川地震)等遭逢重大災難時物力動員機制運作情形與關鍵議題檢討我國近年來莫拉克風災納莉風災921 地震等重大災害物力動員案例及現況設定一項重大複合式災害就我國現行物力動員機制進行情境分析研提我國因應重大災難物力動員機制

之具體建議 研究方法本研究案預擬之情境以國內發生機率雖不高但仍有可能發生且高於現

今地方政府在其地區災害防救計畫中所研擬的地震規模為本研究案之情境事件因此

設定為臺灣北部山腳斷層北延入海段發生芮氏規模七之地震錯動並引發最高浪高達三

公尺之海嘯此浪高比國科會所做研究報告之12公尺高但考慮311 東日本大地震之超乎預期的情況及複合型災害之組構以三公尺浪高之海嘯為模擬情境另伴隨核一廠因激

烈振動導致廠區設備受損造成第四級（Level 4）的輻射事故綜之本研究案預擬之複合型災害乃由地震海嘯核電廠輻射事故所構成並推估建物損壞人員傷亡收容

需求火災事件維生管線交通路網等之量化損害及修復進度以及海嘯淹水及輻射災

害避難收容下所需的物力調度其中以TELES 及本研究研擬方法為主要考量亦透過訪談方式針對公私部門物力動員調度權責相關之人員進行訪談以了解災防組織之實際

作為伴以調查焦點座談統計分析並總整研究發現研提我國因應重大災難物力

動員機制之具體建議 結論物力需求可分為物資及設施設備兩大類別物資方面包括飲用水糧食及民生

必需品緊急醫療救護所需之器材及藥品人命搜救之器材裝備等等本研究擬出隨時

間地點之量化數據提出物力動員調度之十三項重要課題與對策並具體提出短中長期

政策及機制改善之建議 Principal Investigator施邦築

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

施邦築

副教授

D-2

物力需求與災害發生時間關係圖

物力整及備動員運作流程圖

物力調度運作流流程圖

D-3

地工合成材料應用於呈層複合土壤 水質淨化系統之研究

臺灣發展生態工法迄今已十餘年初階段大都應用於河川及山坡地治理現今逐漸擴

展至社區或城市的應用並且與綠建築及節能減碳等議題相互結合目前國內的生活污

水大多經由污水下水道系統收集至污水處理廠處理然而因其造價高且工期長短期內

並無法達到全面普及鑑於此近年來國內開始採用現地自然淨化處理系統(NTS)解決此問題然此類系統卻常受限於較低的水力負荷率而導致阻塞本研究引入在日本發展十餘

年之呈層複合土壤系統(MSL)其實務案例詳圖 1 及圖 2由於水力負荷率較大且因系統可設置於地底下降低人為的干擾及維護管理的頻率有效的改善 NTS 缺點 MSL系統主要由土壤混合層(含土壤有機材料及包覆材)及透水層(PL)組合而成日本 SML係以麻布為包覆材但易受分解腐化而影響系統壽命本研究改採高耐久且品質穩定之地工

合成材料以提昇系統使用壽命 研究目標本研究嘗試採用地工合成材料替換 MSL 系統中包覆材藉由人造聚酯纖

維控制材料本身厚度開孔徑進行實驗過去地工合成材料較常使用在土木大地工程

多應用於河川護岸的保護以及山坡地的護坡工程材料本身具備排水沖蝕控制隔離

加勁及過濾hellip等功能鮮少使用於水質淨化之應用本研究透過地工合成材料替換日本之黃麻布包覆材除了可以達到較佳的水質淨化成效之外更有效延長MSL系統使用壽命另外本研究亦嚐試採用台灣現地常見的材料來取代日本的材料以達到落實技術本土化

之目的 研究方法首先進行「地工織物培殖微生物可行性初期實驗」(詳圖 3)目的為了解

地工合成材料能否能有效提供硝化菌生長附著而後採用自行研發之「MSL 室內實驗滲透過濾實驗儀」(詳圖 4)進行實驗共分為二個階段第一階段由黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)及厚不織布(I-C)進行實驗以了解不同纖維布之淨化效率第二階段則將三種纖維布以不同的水力負荷率進行試驗以了解污水停留時間與水質淨化效率間的關係

結論(1)本研究所使用之添加材均為台灣本土材料由試驗結果可知效果頗佳顯示

可達技術本土化之目標(2)在相同厚度下本研究採用地工合成材的確可以達到與黃麻布相同之水質淨化成效且較厚之地工合成材亦表現出較佳的成效(圖 5)(3)實驗發現地工合成材內部孔隙愈多愈能提供較多空間利於生物膜孳長提高淨化效果(4)水力負荷率只要能低於 5000Lm2day便可以有效達到水質淨化的成效(圖 6)(5)與人工濕地水質淨化系統相比MSL可以更小的面積和更省的成本較快速的達到水質淨化的成效由其對於磷的去除更為顯著

Principal Investigator何嘉浚 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

何嘉浚

助理教授

D-4

圖 1家庭生活污水處理案例 圖 2河川工程淨水案例

圖 3地工織物培殖生物菌實驗結果 圖 4 MSL室內實驗滲透過濾實驗儀

圖 5黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)與厚不織布(I-C)之實驗結果

圖 6 三種纖維布在水力承載負荷率 3000Lm2day之實驗結果

TP NH3-N

TP NH3-N

E-1

機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 地下水是極為重要的水資源之一相較於地表水而言地下水具有成本低廉水溫與

水量穩定水質良好及取用方便等多項優點目前台灣西南部地區仍大量抽取地下水供應

灌溉養殖民生及工業用水若地下水遭受污染勢必嚴重影響該地區之水資源供需平

衡甚至對人體健康造成危害故地下水資源保育業已成為極重要之議題 研究目標地下水污染潛勢評估模式 DRASTIC 為美國環保署(US Environmental

Protection Agency)於 1985 年主導並與美國地下水協會共同合作所發展而成利用該模式評估區域之污染潛勢計算出之高污染潛勢區則代表該地區客觀上較易受到污染

DRASTIC 含水層脆弱度模式自發展以來經常被使用於評估地下水污染潛勢但此模式在應用上常因相關參數資料稀少易產生高度不確定性進而影響模式之評估結果因此本

研究應用指標為基礎之地理統計發展以機率為基礎之 DRASTIC 含水層脆弱度評估模式除估算地下水污染潛勢值外並評估其污染潛勢預測表現 研究方法DRASTIC 含水層脆弱度模式考慮七項水文地質參數以評估該地區污染

潛勢之程度分別為地下水位深度(D)淨補注量(R)含水層介質(A)土壤介質(S)地形(T)未飽和層影響(I)含水層水力傳導特性(C)七項參數本研究將此法實際應用於濁水溪沖積扇DRASTIC模式中之各參數分別使用三種選取方法(最大機率選取期望值選取傳統選取法)進行污染潛勢評估

結論研究結果顯示高污染潛勢區皆位於沖積扇之扇頂區土地利用型態以農業耕

種為主而中度污染潛勢則大多分佈於扇央地區無污染及低度風險污染大多分佈於沖積

扇西部沿海地區以及南部地區此外將前述三種方法之評估結果與近年來該地區地下水

硝酸鹽氮實際污染情形進行相關性分析Pearson 相關係數分別為 0310131 及 0071Spearman 相關係數則分別為 0460552 及 021再比較三種方法之污染潛勢預測能力預測高硝酸鹽氮濃度污染(超過 05mgL為門檻)其預測能力分別為 7575及 38由上述結果顯示本研究發展以機率為基礎含水層脆弱度評估模式較傳統評估結果更為優

異本研究成果可提供政府劃定地下水污染潛勢範圍以及制訂污染防治與土地使用管理策

略之參考建議未來可增加更多因子估算淨補注量時若能考慮更多可能影響參數如土

地利用型態雨量植被及土壤入滲係數等將使淨補注量估算更符合實際情況以提高

模式之準確性 Principal Investigator陳世楷助理教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

水資源工程與水利防災組

陳世楷

助理教授

E-2

參數因子 水文地質參數

地下水位深度 D(Depth to Water Table) 淨補注量 R(Net Recharge) 含水層介質 A(Aquifer Media) 土壤介質 S(Soil Media) 地形 T(Topography(slope))

未飽和層影響 I(Impact of the Vadose Zone) 水力傳導係數 C(Hydraulic Conductivity of the Aquifer)

DRASTIC參數 DRC之分數等級

D R C

百分比 門檻 分數等級(rating)

0-20 1 10 2

20-40 2 8 4

40-60 3 6 6

60-80 4 4 8

80-100 4+ 2 10

DRASTIC參數 SIA之分數等級

範 圍(range) 分數等級(rating)

礫石層 10

極粗粗中砂層 7

細及細砂層 4

粉砂泥及黏土層 1

(a)

(b)

(c)

DRASTIC 高污染潛勢與硝酸鹽氮超過05mgL 之比較(a) 各參數最大發生機率選取(b) 各參數期望值選取法(c)傳統選取法

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

A-16

利用橋塔橋體與繩索的結合以單跨剛體旋轉的方式來完成輕便橋架設

輕便橋之分析模型

B-1

雙圓潛盾施工引致地表沉陷評估模擬

桃園國際機場聯外捷運系統設計考量潛盾隧道從三重端穿越淡水河床進入臺北市區因考慮地形及路權之限制路線線性等等因素及比較單圓雙孔傳統潛盾設計於淡水河下

必須施作三處安全逃生之連絡通道其連絡通道工程之施工風險高及造價昂貴採用雙圓

型潛盾隧道免作地中聯絡通道且對於隧道斷面積及周邊建物影響範圍較小及施工工期較

短等優點故臺灣首次引進雙圓型潛盾隧道 研究方法先進雙圓型潛盾工程及傳統單圓潛盾施工所引致地層變形影響其兩種潛盾地層變形影響因素甚多且極為相似為本研究重要之課題 利用 Plaxis 3D Tunnel套裝軟體探討軟體分析土壤釋放應力方法與經驗公式推估地表沉陷及潛盾隧道地表沉陷監測數值之間關係模擬實際案例為雙圓型潛盾開挖引致地

表沉陷變形情況期能藉由分析結果驗證 Plaxis 3D Tunnel應用於雙圓型潛盾隧道施工所引致地表沉陷分析之適用性並將其經驗傳承與分享 結論(1) DOT雙圓潛盾隧道施工引致之地表沉陷評估使用經驗方法以常態分佈曲線方程式來模擬沉陷槽其中因施工造成之〝土壤漏失率〞為主要變數之一相同地Plaxis 3D Tunnel分析 DOT潛盾隧道施工引致之地表沉陷分析應屬適用於模擬分析過程中設定〝土壤釋放應力〞為影響沉陷分析結果重要關鍵因素(2)本研究採用 Plaxis 3D Tunnel數值分析軟體評估 DOT 潛盾隧道施工引致之地表沉陷量研究隧道開挖橫斷面之地表沉陷槽以兩種經驗公式疊加法及等面積法分析顯示DOT 隧道沉陷槽之地表沉陷量寬度影響範圍較寬疊加法及等面積法所得之沉陷槽非常相近評估沉陷槽與沉陷觀測槽之趨勢

大致相同則評估之最大沉陷量與沉陷觀測點最大沉陷量有少許差異(3) 使用 Schmidt及WEI Gang經驗公式來模擬地表沉陷之縱向變形曲線分析與數值分析之成果及現場資料做比對結果顯示Schmidt 經驗公式所求得變位量占最大變位量之比值較為偏高表示 Schmidt經驗公式分析較為保守則WEI Gang經驗公式所求得變位量占最大變位量之比值較為偏低表示與現場監測資料及數值分析結果有顯著差異以兩種經驗公式來評估

其地表沉陷之縱向變形曲線其隧道中心之縱向地表沉陷量於隧道開挖面約 2倍直徑距離後沉陷量趨於收斂驗證其隧道開挖產生地表縱向變形理論 (4)有關地表沉陷之縱向變形曲線分析之 Schmidt及WEI Gang經驗公式期許後續學者能將 Schmidt及WEI Gang經驗公式深入研究與工程案例比較印證更準確預期其縱向變位量占最大變位量之比值

及地表沉陷之縱向變形曲線提高分析結果正確性並對數值分析成果將更具其信心 Principal Investigator陳水龍 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

陳水龍

教授

B-2

土層輸入參數與斷面繪製

隧道橫斷面沉陷槽 綜合比較

分析視窗與操作步驟

B-3

軟弱黏土層潛變引致之連續壁變形

摘要本研究係基於台北市軟弱黏土層深開挖完成且高品質觀測之施工案例考慮開挖工程常因時間延遲而引起較大之潛變量故採用依時性之土壤模型來模擬而分析結果與現

場連續壁變形背土側沉陷及支撐軸力之觀測值頗為吻合故選用作為進一步後續研究之

基準模型本研究總共以有限元素法進行了 48組不同模型來分析並將前述 48組之分析結果統計歸納後建議了考慮依時性之擋土壁最大變形與擋土系統勁度正規化公式擋土

壁最大潛變增量與擋土系統勁度之正規化公式以及擋土壁最大潛變速率與擋土系統勁度

之正規化公式本研究建議之簡化計算方法經與學者蒐集世界各地之 1百多筆觀測資料比對顯示於良好施工品質之深開挖工程可以得到不錯的預測結果根據上述建議之公式

可以簡單利用開挖深度及支撐系統勁度等基本條件評估軟弱黏土層開挖時可能引致之最

大壁體變形量及潛變量本文研究結果可以提供作為對日後類似工程規劃分析及設計時

之參考 結論 1 研究案例採用依時性分析擋土壁之最大側向變形分析值分別達觀測值之 103(西側連續壁)及 118(東側連續壁)分析結果與現場觀測之連續壁變形曲線亦極為吻合同時分析值最大地表沉陷量分別約為監測值之 96(西側地表)及 89(東側地表)兩者沉陷槽形狀相似支撐軸力與觀測值比較約在誤差plusmn30範圍之內顯示於軟弱黏土層進行深開挖適當考慮土壤之依時性效應可以得到接近觀測值之結果

2 連續壁總潛變率與擋土支撐勁度呈近似雙線性關係當 Sle1350時總潛變率與擋土支撐勁度 S 成自然對數線性反比關係當 Sgt1350 時總潛變率接近於定值 28當中連續壁之總潛變率最大約達 47最小值亦有 28故建議於軟弱黏土層進行深開挖工程宜適當考慮由土壤潛變引致之擋土壁潛變以避免低估了開挖變形量

3 後續參數之研究一系列依時性分析之連續壁最大側向變位量接近極大多數觀測值之最大值故將所有 FEM計算結果回歸後之簡化正規化公式應可以視為擋土壁採用連續壁時之近似最大包絡線該公式具備簡化計算之優點不須要經過複雜之 FEM模擬分析即可以評估擋土壁的可能最大變位量

4 最大潛變速率隨著開挖深度增加而變大同時最大潛變速率發生於最大開挖深度潛變速率與連續壁厚度成非線性反比正規化之最大潛變速率範圍約於 001 mmday~073mmday此結果與台北盆地案例之潛變速率觀測資料頗為接近

5 土壤潛變引致連續壁之總潛變率上限值最大約達 47潛變速率上限值最大約達073mmday 及潛變量之正規化(最大開挖深度與擋土支撐系統勁度之比)上限值約達2本研究建議之簡化之正規化公式透過利用開挖深度及支撐系統勁度等基本參數可以評估軟弱黏土層開挖時可能引致之最大壁體變形量及潛變量本研究結果可以提

供作為日後類似工程之參考

Principal Investigator陳水龍 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

陳水龍

教授

B-4

FEM計算結果與Clough and OrsquoRourke (1990)及觀測資料之比較

潛變率總潛變率與FEM計算之比較

0010203040

50607080

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δhmH

eData calculated from FEM Time-dependent resultsClough and OrsquoRourke (1990) line Observed data from Long (2001)-Diaphragm WallObserved data from Long (2001)-Sheet PileObserved data from Kung et al (2007)Observed data from Taipei case histories

Thick of diaphragm wall from 05m to 20mFactor of SafeAgainst BasalHeave

14

20

11 10 09

(a)

00

10

20

30

40

50

60

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δhmH

e

Data calculated from FEM Time-dependent resultsClough and OrsquoRourke (1990) line Observed data from Long (2001)-Diaphragm WallObserved data from Kung et al (2007)Observed data from Taipei case histories

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

Factor of SafeAgainst BasalHeave

14

20

11 10 09

30

(b)

δ Chmδ hm = -00025t + 025

δChmδhm = -00004t + 005

0

10

20

30

40

0 20 40 60 80

Elapesd Time (Days)

δC

hmδ

hm

HHe=019HHe=044HHe=065HHe=078HHe=100

(a)

Σδ Chmδ hm = -01Ln(S ) + 10

Σδ Chmδ hm = 028

0

10

20

30

40

50

60

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

ΣδC

hmδ

hm

Data calculated from FEM resultsObserved data from Ou et al (1998)Data from Lin et al (2002)

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

(b)

000

005

010

015

020

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δC

hmt

(cm

day

)

Proposed method for estimated by Eq 8Observed data from Ou et al (1998)HHe=019HHe=044HHe=065HHe=078HHe=100

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

00

02

04

06

08

10

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δC

hmH

e

Proposed method for estimated by Eq 9 Data calculated from FEM resultsObserved data from Ou et al (1998)Observed data from Finno et al (2002)Unpublished data

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

建議最大潛變速率計算方法與

FEM計算之正規化比較

建議正規化ΔδChmHe與S之計算

方法與觀測資料比較

B-5

既有連續壁改建之深開挖施工模式

在都市中建物多緊鄰地界線周圍幾乎緊貼鄰房及道路有地下連續壁的建物改建時

為避免拆除深基礎過程造成地盤下陷進而損壞鄰近道路及建物因此施工前必須謹慎

規劃在不損鄰的狀態下舊有地下連續壁深基礎的拆除其困難度比素地新建工程高出

許多所以舊有基礎的深開挖施工是一重要課題 研究目標

(1)建立舊有基礎深開挖的施工模式 (2)建立各種施工模式的施工規劃工項順序及施工流程的步驟

研究方法本文彙整歸納出四種深基礎開挖重建模式分別為 (1)新連續壁於舊連續壁外側 (2)新連續壁於舊連續壁內側 (3)新連續壁與舊連續壁交叉 (4)沿用舊連續壁並繼續向下設置新連續壁

本文針對上述四種模式的各種施工方法就土層地下水位新舊建物的

套圖地盤改良臨時擋土設施抽排水鄰房保護措施及監測點的位置加以

討論並進一步與實際的安全觀測資料相互比較施工流程以連續圖解方式表

達以供規劃設計與施工單位的選用參考或改進 結論

(1)新連續壁於舊連續壁外側只需施作一般淺導溝至原土層待新連續壁完成後再以明挖方式拆除舊連續壁若地質較軟弱可於導牆下方進行地盤改良以防止

新連續壁施作時坍孔 (2)新連續壁於舊連續壁內側可因業主設計分為利用舊連續壁作為外導牆將新設外導牆與舊連續壁以混凝土灌漿為一體及利用舊結構物樑柱設置永久撐牆三種

(3)新連續壁與舊連續壁交叉先於周圍進行地盤改良再利用全迴旋搖管機配合衝擊樁及錘式抓斗破除舊連續壁再以原土回填後才能將套管拔出或是於周圍進行

地盤改良後以明挖方式拆除舊有連續壁 (4)沿用舊連續壁並繼續向下設置新連續壁此模式可先於基地內及舊連續壁下方及內側進行地盤改良新連續壁緊貼舊連續壁施作上方則維持空打段以增加地下

室使用面積 收集數個工地之資料加以分析比對並以(2)新連續壁於舊外連續壁內側模式之

一代表性工地介紹

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-6

(1) (2) (3) (4)

四類深基礎拆除重建模式

新連續壁於舊連續壁內側之將新設外導牆與舊連續壁以混凝土灌漿為一體

B-7

高壓噴射灌漿品質管制與蒙地卡羅機率設計 二重管高壓噴射灌漿作業在壓力水層或者在地下室內進行鑽孔與灌漿作業時因為地

下水位高於鑽孔與灌漿作業場地高程為了避免在進行鑽孔與裝設灌漿管作業階段可能

造成湧水湧砂路面掏空或建築物傾斜的意外事件所以在地下室內進行灌漿作業時

利用筏基水箱來量測每公尺改良樁的排泥漿量除了能用來預警湧水與湧砂的潛在問題

再搭配上所量測到的排泥漿比重還可評估改良樁的平均樁直徑這就是在施工中的品質

管制其次施工中的改良樁若其四周緊鄰的改良樁愈多所量測到的排泥漿比重也會

愈大可見灌漿的順序也能影響改良樁的單位重與強度因此當灌漿的順序造成四周緊

鄰改良樁的數量愈多時則該灌漿的順序能提供最佳的改良樁的單位重與強度 研究目標為了在二重管高壓噴射灌漿的期間立即掌控設計樁徑是否達成同時防

止不正常的排泥導致附近地面的隆起與下陷有效掌握灌漿品質故以檢測的排泥漿比重

與排泥漿量去推估改良樁平均樁直徑是否達到工程設計的標準進而作為在施工時掌控

改良樁品質的一種管制手法 研究方法本次灌漿場地有準備一個已知長寬的筏基坑當作廢泥漿暫置區當排泥漿

排入暫置區內泥漿的液面逐漸升高等鑽桿提升完 1 m再量測液面上升後的高程將高程差乘以筏基底面積即為噴射灌注 1 m高程時的排泥漿量至於排泥漿單位重測量時機是在排泥漿量量測期間進行原則上量兩次盛取時將容器置於排泥軟管出口處盛取將

盛滿排泥漿的容器秤重扣除容器重後再除以容器之容積即為排泥漿之單位重之後將

所記錄的排泥漿量與灌漿量之比值還有排泥漿的單位重畫成機率分布曲線可發現兩者

皆為常態分布( Normal Distribution)其平均值加減 3倍的標準差可用來作為灌漿品質管理的上下限值而再以此兩者的 Distribution用蒙地卡羅原理來模擬便可得到改良樁直徑之機率分布曲線當周圍改良樁陸續完成在未灌漿的改良樁體四周噴射流能切削的土壤

體積逐漸減少依周圍完成支數不同有 6種可能狀況由排泥漿的單位重量測可發現周圍完成改良樁的支數愈多則後續改良樁的排泥漿單位重也愈大改良樁的品質也愈佳因

此可以設計出不同的施工順序若搭接改良樁的數量愈多則此工序所導致的高品質改良樁

的數量也愈多 結論 (1)當地下室發生湧水時其排泥漿量與灌漿量比值皆落在正常灌漿作業的管理

值之外這說明利用排泥漿量與灌漿量比值的管制圖可以有效預警湧水或湧砂的可能性

(2) 為了得到高品質的改良樁在編排灌漿順序時儘量使欲灌漿樁位的周圍有最多已完成的改良樁(3)未來可再蒐集更多 JSG灌漿相關案例將不同地區樁徑土層性質灌漿參數排泥漿比重及廢泥漿量單位量等數據製作資料庫及規範以提供後續灌漿時品

質管制的依循準則 Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-8

圖 1 排泥漿量量測 圖 2 排泥漿單位重量測

圖 3 排泥漿量體積比管制圖 圖 4 排泥漿單位重管制圖

圖 5 蒙地卡羅模擬模型

圖 6 搭接面積的六種邊界

圖 7 五種不同的設計灌漿順序

B-9

路堤下橋墩深基礎開挖工法比較與數值分析 為改善國道 1號五股至楊梅路段的交通壅塞國道新建工程局辦理「國道 1號五股至

楊梅段拓寬工程計畫」之新建工程其中泰山林口路段因為上邊坡側為地質敏感區域不

適開挖所以在下邊坡處進行橋墩基礎開挖基礎開挖工法共有三種分別為型鋼橫板條

擋土工法土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法 研究目標針對土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法彙整傾度管監測數據

觀察不同開挖階段之傾度管側向變位及側向變位速率研判邊坡潛在滑動面的位置進而

比較兩種工法於紅土卵礫石層中開挖之適用性以決定較佳開挖擋土工法其次以 3D有限元素軟體模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖過程以數值分析結果與傾度管監測數

據比對驗證進而研究傾度管監測警戒值與行動值之適用性 研究方法以非線性有限元素軟體(PLAXIS 3D)模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖

過程土壤應力-應變行為模擬採用莫爾庫倫組合律(Mohr-Coulomb constitutive model) 參數的選擇參考鑽探報告及室內土壤試驗土釘桿件採用樑元素模擬(Beam element)鋼線網噴凝土採用牆元素模擬(Wall element)土釘鋼線網噴凝土與土壤間均配置界面元素(Interface element)施工步驟模擬每一階開挖工序由傾度管監測數據比對驗證數值分析結果以及分析邊坡開挖前後之安全係數差異

結論(1)土釘逐階降挖擋土工法在第 6階開挖時可發現變位曲線在 65m處有明

顯的折點折點以上之線段斜率較小下部線段斜率較大由上邊坡路面產生的裂縫可

推估折點以上為邊坡滑動區隨著開挖深度增加折點沒有下移的趨勢也就是滑動面位

置不變滑動區域與影響範圍也沒增加(2)竹削井式擋土工法當井筒壁體開挖至第 10階時傾度管變位曲線產生折點推估折點位置可能位於傾度管 45m與 65m處折點上部線段斜率較小應為未來潛在滑動區但是隨著開挖至第 14 階時折點沒有下移的趨勢也就是潛在滑動面位置不變潛在滑動區域與影響範圍也不變加以基礎上邊坡處

之高速公路路面無裂縫產生研判滑動面並未形成(3)依據傾度管的變位開挖壁面的穩定性高速公路裂縫與滑動面的產生以及工期長短顯示在林口紅土卵礫石層中進行橋墩

基礎開挖較佳的擋土工法應為竹削井式擋土工法(4)監測邊坡潛在滑動面傾度管警戒值的訂定須更加嚴謹應不能造成高速公路路面產生裂縫才能有效且安全的預警工程事

故

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-10

土釘逐階降挖擋土工法開挖面平面圖 土釘逐階降挖過程傾度管之變位

土釘逐階降挖工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

竹削井式擋土工法開挖面平面圖 竹削井式擋土開挖過程傾度管之變位

折點

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

竹削井式擋土工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

2m 深

35m 深

45m 深

65m 深

13m 深

16m 深

Step1 Step2 Step3

Step4 Step5 竹削壁體開挖

井筒壁體開挖 Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

Step15

傾度管深度(m

)

B-11

機場跑道剛性鋪面之版底灌漿維護 剛性鋪面未受良好的維護方式下容易因版塊間的接縫密封性不足使地表水滲入造

成基底層潮濕積水在交通反覆載重作用下接縫發生唧水現象在版塊下方掏空孔洞

使版塊下方的承載力不均進而造成版塊的破裂損壞情形因跑滑道使用頻繁全面翻

修不切實際而且成本較高為了改善此類狀況進行剛性鋪面版底灌漿是最快速有效提

升版塊承載力延長版塊使用年限的方法 研究目標本研究主要以剛性鋪面狀況指數(PCI)版底灌漿灌漿量及灌漿壓力透地雷達

非破壞性檢測之結果進行分析研究研究目標包括 (1) 分析版底孔洞造成的鋪面損壞種類探討損壞種類與灌漿量之關係 (2) 分析版塊不同損壞程度及維護狀況對灌漿量之影響 (3) 鋪面損壞程度以鋪面狀況指數(PCI)加以量化探討鋪面狀況指數(PCI)評分與孔

洞及灌漿量之關係 研究方法針對機場跑滑道由孔洞造成的剛性鋪面破壞及版底灌漿量之關係研究探討在

與灌漿前後之透地雷達檢測結果驗證研究方法可區分為 (1) 剛性鋪面損壞(distress)程度調查

在透地雷達非破壞性檢測前先行調查版塊損壞程度並以ASTM提出的剛性鋪面狀況指數(PCI)評分方式記錄版塊狀況

(2) 剛性鋪面版底灌漿前非破壞性檢測 在灌漿前先行規劃透地雷達施測路徑並於灌漿前及灌漿後以透地雷達掃描剛性

鋪面版塊底下孔洞與積水的範圍 (3) 剛性鋪面版底灌漿

利用透地雷達於現地版塊所偵查之孔洞進行灌漿孔位佈設選用適當之機具與

監測系統以單環塞工法進行填充灌漿填塞版塊底下之孔洞 (4) 剛性鋪面版底灌漿後非破壞性檢測

在灌漿後以相同的施測路徑檢測確認鋪面下方孔洞與積水的範圍已確實填充

否則再進行補灌作業 (5) 分析調查資料與灌漿施工紀錄結果

探討版底灌漿量與鋪面狀況指數(PCI)評分之關係篩選因孔洞造成的損壞評分方式制定用於版底灌漿的鋪面狀況指數(PCI)並由鋪面狀況指數(PCI)評分預估其灌漿量

結論(1)以版底孔洞造成的鋪面損壞與灌漿量之關係提出與版底孔洞有關的剛性鋪面狀

況指數(PCI)評分方式(2)以不同損壞程度的剛性鋪面對灌漿量之影響提出用於剛性鋪面灌漿前的適當修護方式(3)建立剛性鋪面狀況指數(PCI)與版底灌漿量之分析方法並提出預估灌漿量的方法以提升灌漿之效率及精確性

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-12

灌漿管安裝 灌漿壓力及流量監測 版塊接縫溢漿即停止

圖 1 版底灌漿施工

圖 3 剛性鋪面狀況指數(PCI)與灌漿量之關係整合

圖 2 剛性鋪面與灌漿施工狀況記錄

灌漿前

灌漿後

補灌後

B-13

鋼筋混凝土簡支梁循環加載與數值分析 目前潛盾隧道環片大多由鋼筋與混凝土製作而成而監測系統皆於環片裝設背填與

二次灌漿完成後才裝設在環片內側無從得知環片在裝設背填與二次灌漿過程中環

片中的鋼筋與混凝土的初始應力因此如果無法得知初始應力狀態則環片之鋼筋與混

凝土用量設計很難判定是否保守或不保守若能從環片製作澆鑄與現場環片裝設過程中進

行量測即可掌握環片完整的應力歷史作為回饋設計的重要資料 研究目標利用埋設 SOFO光纖的簡支梁在循環載重時的鋼筋應變與梁撓度作為已知

解分析對象來驗證下列兩種分析方法一為以結構及鋼筋混凝土力學理論發展一套

MATLAB 數值分析模式模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力二為使用 FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型模擬簡支梁承受雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力

研究方法分成三部分第一部分將SOFO光纖感測器埋設於鋼筋混凝土簡支梁試

體內在試體製作過程中記錄蒸氣養生與水中養生過程鋼筋與混凝土的應變歷史並於

實驗室內進行雙點循環載重試驗紀錄鋼筋之應變過程第二部分利用結構與鋼筋混凝

土力學原理建立一套MATLAB數值分析模式(分成三種類型(1)忽略拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie (2)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie(3)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用真實的慣性矩Iexact)藉由給定之鋼筋與混凝土的組合率模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下簡支梁試體鋼筋與混凝土的應變與應力並比對簡支梁的載重-理論彎矩彎係與數值分析結果的載重-彎矩關係驗證力學理論數值分析模式的正確性第三部分使用FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型輸入MATLAB數值分析使用之鋼筋與混凝土的組合律模擬鋼筋混凝土簡支梁承受雙點循環加載擷取光纖感測器位置之模

擬結果將其模擬結果與實驗之光纖感測器量測結果和MATLAB數值分析結果進行比對探討力學數值分析的適用性

結論(一)本研究發展之數值分析模式沒有忽略拉力側混凝土之張力而且混凝

土試體開裂後採用真實的慣性矩Iexact進行力平衡分析不論簡支梁是否開裂載重-彎矩關係的數值分析解與理論解皆吻合證實本研究發展的力學理論數值分析模式之正

確性(二)數值分析結果之鋼筋應變與實驗之光纖感測器量測結果有差別後續使用FLAC 3D模擬輸入數值分析使用的組合率預期能得到與數值分析較相符之結果

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-14

光纖簡支梁試驗加載示意圖 雙點循環載重之光纖變形量量測結果

載重-彎矩(理論與數值分析)關係圖 載重與鋼筋應變及中立軸位置關係圖

鋼筋混凝土簡支梁斷面網格圖(FLAC 3D) 鋼筋混凝土簡支梁網格示意圖(FLAC 3D)

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

0100002000030000400005000060000700008000090000

100000110000120000130000140000

0 10002000300040005000600070008000900010000

彎矩

(kg-

cm)

載重 (kg)

理論彎矩

計算彎矩-

類型1

計算彎矩-

類型2

計算彎矩-

類型3

B-15

無人飛行戴具(UAV)航空攝影測量及雷射掃描儀(LiDAR)資料之整合與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞近

年來測量與空間資訊技術之發展日新月異於國土保安環境變遷監控防救災應變資

源探測保護等各方面的應用以及上述資訊的更新和資料的即時性成為重要需求因此

發展快速且低成本資料擷取平台乃成為各國遙感探測技術與測繪製圖發展的重要課題

遙測影像及航空測量除了軍事情報之外已普遍推廣到區域測量地質調查礦產探勘

農林設施土壤保育森林開發與土木工程之探查等工作上近年來因電腦視算能力的

提昇數位影像解晰度的提高相對應之攝影測量技術亦隨之澎渤發展 研究目標地震等天然災害的評估常須整合不同領域及技術如地形分析大地測

量遙測地理資訊系統及定年學等其中構造地形分析是斷層存在性及斷層活動性一個

最初步也最基礎的資訊與工具它能提供進行其他更精細的斷層調查分析前重要的參考

依據因此高精度地形資料的取得成為重要關鍵 研究方法1)針對地形資訊大量數據視覺運算等相關模組及程式的開發其中主要

集中於三維紅藍(或紅青)全彩立體影像及三維立體光柵影像之處理及製作2)數值地形資料應用於在地質上構造如斷層褶皺等構造的特徵分析構造活動性的探討等相

關技術的開發 結論無人飛行載具機動力強時效性快經費較廉及較寬鬆天氣條件即可操作的

優點等特性可取得災害地區即時清晰全面之中低空照片並作為後續分析災害原因

與災後整治之用以無人飛行載具進行航空攝影測量由地表特徵物的辨識再反求特徵

點的空間所在位置經由大量的特徵點的計算後即可建置大量三維座標（點雲）並同

時透過數位攝影機記錄取樣點顏色測量結果可以建構數位地表高程模型來精確記錄地貌

用於記錄地形變遷地圖製作或是產生地面模型此一精確的三維座標可做為土地建築

都市規劃自然地貌河床地形測量以及山坡監測等用途之應用另一方面台灣地區位

處高溫多雨的亞熱帶植生茂密地質露頭出露不易而新技術空載雷射掃描(Light Detection And Ranging LIDAR)的多重反射資訊經由濾除不同反射訊號後能獲得高解析度之數值地表模型(Digital Surface Model DSM)再經由資料處理進一步去除地表建物及植被等可得高解析度數值地形模型(Digital Elevation Model DEM)利用此一技術無論是人口密集的都會區或是叢林茂密的深山都可以找出許多被掩蓋或是現行數值地

形模型所無法分辨的細微地形變化這些微變化能提供更多科學證據並進相關分析與運

用

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-16

國道三號附近細部數值地形模型呈現其中可見高速公路上崩積區及呈點狀凸起零星

散佈之清運中大型機具

無人飛機拍攝陳有蘭溪附近區域影像之點雲建置成果

小林村附近地區山崩事件後之三維地形側視

B-17

山崩災害數值模擬相關程式開發與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞1999年台灣九二一集集地震（ML= 73 MW= 76）造成台灣地區二千四百餘人的死亡引發近萬個山崩民生經濟損失嚴重近年來因電腦運算能力的提昇結合野外觀察的結果

運用離散元素法等數值模型方法結合地震站之強地動訊號地表地下水文特徵以及

岩體及滑動面之材料性質等來模擬山崩行為從地震山崩之誘發啟動傳播至穩定

滑動及最後堆積停止階段等等hellip重建運動塊體的滑動過程 研究目標結合野外觀察及不同方法論所得概念運用自行開發之接觸動力離散元素

法及廣義地形下之淺水波模式來探討山崩區地形地貌岩體材料性質孔隙壓力滑

動面及原地面等摩擦性質等對山崩之誘發擴展及堆積過程之影響及山崩機制之探討 研究方法1)運用接觸動力離散元素法來模擬山崩的誘發與運動過程該方法基於顆

粒間的接觸面性質及顆粒群的相互碰撞時考量顆粒碰撞前後之動量變化回復係數及作

用力2)基於連體力學架構所發展而成的廣義地形下之淺水波模式所開發之程式(中研院郭志禹博士合作)亦運用於土石流流變率模擬藉由與現場堆積的量測值相比較來率定山崩地區之流變參數

結論岩體內之作用力的模擬是考慮相接觸顆粒之接觸點位置及接觸區域面積接

解點上之正向切向接觸力及抗彎矩並考慮原接解點或新接觸點接觸點之尖鋒及殘餘

強度等以上方法允許模擬破碎岩體內之凝聚力的 Mohr - Coulomb 行為最後再以GaussndashSeidel 非線性迭代之數值方法來簡化及加速程式之運算以計算每一時間序列上顆粒群體碰撞及接觸時的作用及行為相關程式已運用於國道三號九份二山小林村等地

滑土石流等山崩之象動歷程模擬金山地區之洪氾斷層錯動造成地盤下陷而引致海水

漫淹等相關的分析

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-18

山崩崩移發生前及發生瞬間顆粒間之接觸應力變化

小林村土石流情境模擬及崩積物堆積狀況

C-1

大陸政府採購市場與制度之研究 由於 WTO 的 GPA (政府採購協定) 簽署國家越來越多美加歐盟日韓等大部

分有經濟實力的國家多已簽署我國亦在 2009 年 7 月 15 日簽署生效而中國大陸亦於2007年提出加入 GPA申請目前相關談判已近尾聲近期內可望簽署根據 GPA的規定各國的政府採購市場必須互相開放且遵守公開公平等原則預計大陸簽署 GPA 後未來每年政府採購市場的金額將高達三十餘兆台幣由於市場規模極為龐大各國莫不競相投

入相關研究及輔導該國產業的競爭力企圖爭奪這塊大餅我國相對進入大陸市場較無語

言及文化等障礙相較於其他國家的競爭事實上我國產業已具備天時地利人和的有

利條件如何利用這些有利條件轉化成市場的競爭優勢實為迫不及待的課題而其中最

關鍵的因素就是是否能徹底熟悉大陸公共市場的遊戲規則精確的掌握各項規則的操作與

竅門且時效越早越好俾輔助我國的產業及早佈署掌握市場的先機這是本研究所致

力的主要目的 研究目標本研究目標可分為短中長期短期為比較兩岸政府採購制度與市場

分析研究臺灣產業進入大陸公共市場之策略及定期舉辦兩岸政府採購產官學研討會及

論壇中期為協助政府研擬相關政策成立兩岸公共市場產業輔導中心及協助我國產業

進入大陸公共市場長期為設立營造公會臺北科大政府採購市場研發與培訓中心使臺灣產業從兩岸走向國際

研究方法本研究在第一階段將針對大陸的政府採購制度進行全面的探討且將兩岸

採購法的差異做詳盡的比對同時也針對大陸的公共市場及產業文化進行深入的調查與

分析並彙整資深台商(協會)及兩岸專家的經驗以務實為導向俾使研究成果能精確有效的掌握大陸的公共市場第二階段將運用前階段的研究成果以營建產業為先建立

兩岸長期的交流平台積極訓練及輔導我國的產業能快速進入大陸公共市場的能力如

此階段的成果與時機成熟將在本校設立兩岸公共市場產業育成中心以提供長期的專

業輔導未來甚至可進一步考慮將服務範圍拓展至其他 GPA國家 結論由於此計畫為一個長期性研究因此下列結論僅為初期研究成果發生重大災

害需獲得緊急搶救資源時除正常既有採購契約可利用外亦可於正常之採購契約中針

對災害搶救項目可直接以開口契約方式預為因應另搶救能量需求異常龐大之重大災害緊

急搶救則可以特殊緊急採購方式因應兩岸採購法規均提供法源依據提供執行單位緊

急採購災害所需搶救資源比較兩岸之緊急採購制度並參照相關實務案例可發現各有

優缺點如何能截長補短應是兩岸所努力方向最後大概整理出兩項重點(1)兩岸採購相對於歐美國家仍處於起步階段還存在很多問題亟待完善如政府採購法不健全政府服

務類採購範圍和規模仍然較小等發達國家政府採購規模占 GDP的比例通常為 10兩岸占比水平與此相比仍有較大差別(2) 緊急採購之因應措施兩岸均有彈性因應作為針對 921 大地震莫拉克颱風（依據台灣地區ldquo採購法rdquo第 105 條）及四川汶川大地震甘肅省土石流災害（依據大陸政府ldquo採購法rdquo第 31 條）等相關單位均可快速進行救災工作因此相關緊急採購作為均能發揮功能提升整體救災復原效率 Principal Investigator王隆昌 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-2

中國各年度 GDP（單位億美元）

資料來源中華人民共和國國家統計局 httpwwwstatsgovcn2012年

各縣市綜合營造業分佈狀況 研究目標 資料來源本研究室繪製 資料來源本研究室繪製

家數

縣

市

C-3

預防式品管理論應用於公共工程之研究

近年來國家重大建設計畫密集推出如民營固網開放台電六輸變電計畫污水下水

道建設計畫及自來水更新等多項計畫以及埋設電力電信瓦斯自來水網路等等維生

管線使用道路埋設管線情形非常普遍然而國內隨著生活水平及教育程度的提昇以致

民眾意識抬頭對道路服務需求也跟著增加因此使得國內道路管理機關開始重視道路服

務品質的問題但卻常發生管線工程埋設後因道路回填不實或管線埋設未與路面齊平

造成路面不平的情況其施工品質優劣將是維持路面平整最重要的關鍵 本研究將預防式品質管理概念導入目前道路管線挖填工程品質管理中重新建置一套

施工品質管理機制依現況問題分析並研提對策提出於重要施工項目建立停檢點查驗

並依其重要程度設立不同等級專業人員負責查驗及相關檢查表落實專業人員的職責等施

工品質管理機制期能改善目前施工品質良莠不齊的情況 研究目標 本研究首先針對臺北市現行管線挖掘作業之抽查機制進行探討依據現

況問題分析結果檢討現行抽查機制的問題癥結導入防弊理論及預防品管的觀點建構

改良式抽查機制首先建立管線停檢點抽查作業消除非必要的挖掘降低抽查成本減少

開挖次數及減少用路人抱怨推動落實專業人員管制藉由二階段抽查作業篩選無停檢點

資料者納入品質抽查將廠商依品管能力分類無品質能力及限制挖掘者繳交代金(需含管理費等)由道路管理機關於各年度施工時納入施工研擬闢建管線挖掘品質管理系統其研擬一套以預防為主治療為輔具體可行的管理機制藉以提升抽查效益並有效改

善管線施工品質 研究方法針對本研究相關之文獻及臺北市管線挖掘品質管理現況進行回顧探討臺

北市道路挖掘埋設管線品質抽查管理之盲點導入防弊理論及預防式品管的觀點著重以

預防式管理為主治療為輔應變為備之原理藉由專家調查以及實例分析探討改良式抽

查機制之適用性並以回饋分析之方式修正本研究最後提出結論與建議 結論(1)強化製程品管停止靠檢驗達成品質一開始就製造出滿足需求品質的方式

來取代檢驗特別是落實停檢點抽查機制與績效管理(2)道路管理機關除輔導其做好品質外應針對其品質績效長期建立管理檔案長期掌握管線單位的完整資料績優者除於管

線會議公開表揚外應降低抽查比率甚至列入道路管理機關代辦施工之廠商優先名單績

劣者除於管線會議提出並公告於臺北市道路挖掘管理系統並增加抽差比率輔導施工品

質若仍無法改善經評定為無自主品管能力則由管理機關代收款施作且代收款應大幅提

升並收取管理費長期追蹤廠商績效管理績優廠商將持續其好品質績效差之廠商為避

免抽查之成本提高將自主性的導正其施工品質長期形成良性循環及自主品管之永續目

的創造永續管理的效益(3)重點式品管須由品管組織人員簽認除依權責分別由施工廠商之技師工地主任及品管人員負責簽認外監造單位亦應於現場會簽並通知道路管理

機關派員查核(4)闢建管線挖掘品質管理系統以二階段抽查機制可減少 80非必要抽挖件數降低抽查成本利用非破壞性檢測過濾有品質疑慮之案件代替道路品質抽查

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-4

未經篩選逕以破壞性檢測檢驗道路品質之機制改以善用成熟科技如透地雷達先與檢測隱

蔽部分可排除非必要之挖掘案件瀝青混凝土部分則以鑽心取樣檢驗如有品質疑慮再

以破壞性檢測驗證民眾較在意路面復舊品質更勝於隱蔽部分另增加非破壞性檢測項目

如以三米直規加驗人手孔周邊及瀝青混凝土新舊介面高低差(5)因已以二階段非破壞性檢驗過濾 80非必要抽挖件數如此可分階段增加抽查件數由原 15增加至 10長期以 100抽中不合格為目標大幅增加抽查效益

Principal Investigator王隆昌 教授研究室

戴明品管理論

項目 年度 抽查件數 不合格件數 不合格率

97 138 71 5145 98 629 187 2973 99 525 120 2286 合計 1292 378 2926

97~99年度臺北市管線查察不合格統計表

C-5

整合 RFID與 BIM於營建工地鋼構吊裝工程管控實務應用之研究

鋼構工程為鋼骨大樓最主要的工項之一其作業管理的良窳直接影響工程品質與成

本複雜之鋼結構工程可能包含上萬支構件每一構件經由製造運送檢查儲存

吊裝及驗收等流程都必須不斷進行確認並核對資料然而現行工地作業人員多以紙本

2D圖面及物料清單為溝通管理的工具因此常有構件不易確認效率緩慢誤判等問題尤其塔吊人員位於高樓作業時需同時進行安裝位置確認與吊塔操作不僅導致作業緩

慢且易增加作業風險 研究目標規劃整合BIM結合RFID技術導入營建工地鋼構吊裝工程管控之應用模式

建置 BIM-based RFID 鋼構工程物料資訊管理系統使其能提升鋼構作業管理效率減少塔吊作業之風險並進一步探討系統導入之效益與限制 研究方法鋼結構工程的作業流程包含工廠製造材料運送工地存放吊裝施工及

完工驗收等階段本研究所開發之系統導入應用包含「進場檢驗」「吊掛作業」「進度監

控」及「完工查驗」等作業管理其概念主要利用 BIM圖形化介面易於辨識之特性使人員能透過模型輕易掌握鋼構於建築空間位置並透過 RFID快速掃瞄辨識能力能迅速取得構件資訊減少人員辨識錯誤及負荷有助於高空塔吊作業之正確與安全並透過

BIM 模型顏色呈現方式能迅速掌握鋼構作業之進度本研究開發採用NET Framework技術以Microsoft SQL Server為資料庫系統並透過 ADONET作為資料溝通之技術模型本體採用 Revit 匯出之 DWF 檔案為主要檔案格式提供系統操作所需之樓層模型及構件視覺化資訊系統介面則以 VBNET開發視窗介面作業進行時能同時呈現系統資料庫資訊及模型呈現

結論(一)本研究整合 RFID 與 BIM 模型作為塔吊作業溝通之媒介高空與地面人員能以行動裝置同步取得構件及模型資訊可改善傳統 2D圖面與無線電溝通及描述不易之狀況(二)由於鋼構體積龐大且工地空間有限錯誤的堆置方式可能增加成本與導致風險工程師可藉由 BIM 樓層與位置資訊調控構件最佳的儲放位置與順序可提升吊裝

效率並降低風險(三)系統所採用之 BIM Model 由 Revit 模型先行匯出為 DWF格式檔案後再利用 API進行操作以避免原始模型遭任意修改且由於檔案格式較小可提升系統資料傳輸速度並改善作業效率(四)透過 BIM API 介面程式可控制模型旋轉並以適當角度呈現能協助塔吊人員迅速確認構件及安裝位置改善作業便利性及減少人員疲勞並且

提升作業安全本研究導入行動化通訊裝置及 BIM-RFID資訊化作業系統取代傳統紙本作業模式人員對資訊系統操作之熟悉度與良好的教育訓練為導入系統成敗之重要關鍵 Principal Investigator林祐正老師 研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

林祐正

副教授

C-6

使用者操作介面

RFID-BIM系統導入工地鋼構管控之應用

系統架構圖

鋼構進場檢驗及放置管理

地面工程師與塔吊人員同步顯示鋼構資訊

透過 BIM模型顏色管理作業進度

作業人員進行鋼構驗收

D-1

因應重大複合型災害物力動員調度機制 之研究

2011 年日本311 東北發生超乎預期之大規模地震所引發之複合型災害其救災物力

之動員調度也備受考驗借國外災害處理之經驗檢討台灣的法令組織整備作業程

序及案例期能提升我國面臨重大複合型災害時物力動員之時效性及完整性 研究目標彙整分析世界主要國家包括日本(日本東北地震)美國(卡翠納颶風)

中國大陸(四川地震)等遭逢重大災難時物力動員機制運作情形與關鍵議題檢討我國近年來莫拉克風災納莉風災921 地震等重大災害物力動員案例及現況設定一項重大複合式災害就我國現行物力動員機制進行情境分析研提我國因應重大災難物力動員機制

之具體建議 研究方法本研究案預擬之情境以國內發生機率雖不高但仍有可能發生且高於現

今地方政府在其地區災害防救計畫中所研擬的地震規模為本研究案之情境事件因此

設定為臺灣北部山腳斷層北延入海段發生芮氏規模七之地震錯動並引發最高浪高達三

公尺之海嘯此浪高比國科會所做研究報告之12公尺高但考慮311 東日本大地震之超乎預期的情況及複合型災害之組構以三公尺浪高之海嘯為模擬情境另伴隨核一廠因激

烈振動導致廠區設備受損造成第四級（Level 4）的輻射事故綜之本研究案預擬之複合型災害乃由地震海嘯核電廠輻射事故所構成並推估建物損壞人員傷亡收容

需求火災事件維生管線交通路網等之量化損害及修復進度以及海嘯淹水及輻射災

害避難收容下所需的物力調度其中以TELES 及本研究研擬方法為主要考量亦透過訪談方式針對公私部門物力動員調度權責相關之人員進行訪談以了解災防組織之實際

作為伴以調查焦點座談統計分析並總整研究發現研提我國因應重大災難物力

動員機制之具體建議 結論物力需求可分為物資及設施設備兩大類別物資方面包括飲用水糧食及民生

必需品緊急醫療救護所需之器材及藥品人命搜救之器材裝備等等本研究擬出隨時

間地點之量化數據提出物力動員調度之十三項重要課題與對策並具體提出短中長期

政策及機制改善之建議 Principal Investigator施邦築

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

施邦築

副教授

D-2

物力需求與災害發生時間關係圖

物力整及備動員運作流程圖

物力調度運作流流程圖

D-3

地工合成材料應用於呈層複合土壤 水質淨化系統之研究

臺灣發展生態工法迄今已十餘年初階段大都應用於河川及山坡地治理現今逐漸擴

展至社區或城市的應用並且與綠建築及節能減碳等議題相互結合目前國內的生活污

水大多經由污水下水道系統收集至污水處理廠處理然而因其造價高且工期長短期內

並無法達到全面普及鑑於此近年來國內開始採用現地自然淨化處理系統(NTS)解決此問題然此類系統卻常受限於較低的水力負荷率而導致阻塞本研究引入在日本發展十餘

年之呈層複合土壤系統(MSL)其實務案例詳圖 1 及圖 2由於水力負荷率較大且因系統可設置於地底下降低人為的干擾及維護管理的頻率有效的改善 NTS 缺點 MSL系統主要由土壤混合層(含土壤有機材料及包覆材)及透水層(PL)組合而成日本 SML係以麻布為包覆材但易受分解腐化而影響系統壽命本研究改採高耐久且品質穩定之地工

合成材料以提昇系統使用壽命 研究目標本研究嘗試採用地工合成材料替換 MSL 系統中包覆材藉由人造聚酯纖

維控制材料本身厚度開孔徑進行實驗過去地工合成材料較常使用在土木大地工程

多應用於河川護岸的保護以及山坡地的護坡工程材料本身具備排水沖蝕控制隔離

加勁及過濾hellip等功能鮮少使用於水質淨化之應用本研究透過地工合成材料替換日本之黃麻布包覆材除了可以達到較佳的水質淨化成效之外更有效延長MSL系統使用壽命另外本研究亦嚐試採用台灣現地常見的材料來取代日本的材料以達到落實技術本土化

之目的 研究方法首先進行「地工織物培殖微生物可行性初期實驗」(詳圖 3)目的為了解

地工合成材料能否能有效提供硝化菌生長附著而後採用自行研發之「MSL 室內實驗滲透過濾實驗儀」(詳圖 4)進行實驗共分為二個階段第一階段由黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)及厚不織布(I-C)進行實驗以了解不同纖維布之淨化效率第二階段則將三種纖維布以不同的水力負荷率進行試驗以了解污水停留時間與水質淨化效率間的關係

結論(1)本研究所使用之添加材均為台灣本土材料由試驗結果可知效果頗佳顯示

可達技術本土化之目標(2)在相同厚度下本研究採用地工合成材的確可以達到與黃麻布相同之水質淨化成效且較厚之地工合成材亦表現出較佳的成效(圖 5)(3)實驗發現地工合成材內部孔隙愈多愈能提供較多空間利於生物膜孳長提高淨化效果(4)水力負荷率只要能低於 5000Lm2day便可以有效達到水質淨化的成效(圖 6)(5)與人工濕地水質淨化系統相比MSL可以更小的面積和更省的成本較快速的達到水質淨化的成效由其對於磷的去除更為顯著

Principal Investigator何嘉浚 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

何嘉浚

助理教授

D-4

圖 1家庭生活污水處理案例 圖 2河川工程淨水案例

圖 3地工織物培殖生物菌實驗結果 圖 4 MSL室內實驗滲透過濾實驗儀

圖 5黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)與厚不織布(I-C)之實驗結果

圖 6 三種纖維布在水力承載負荷率 3000Lm2day之實驗結果

TP NH3-N

TP NH3-N

E-1

機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 地下水是極為重要的水資源之一相較於地表水而言地下水具有成本低廉水溫與

水量穩定水質良好及取用方便等多項優點目前台灣西南部地區仍大量抽取地下水供應

灌溉養殖民生及工業用水若地下水遭受污染勢必嚴重影響該地區之水資源供需平

衡甚至對人體健康造成危害故地下水資源保育業已成為極重要之議題 研究目標地下水污染潛勢評估模式 DRASTIC 為美國環保署(US Environmental

Protection Agency)於 1985 年主導並與美國地下水協會共同合作所發展而成利用該模式評估區域之污染潛勢計算出之高污染潛勢區則代表該地區客觀上較易受到污染

DRASTIC 含水層脆弱度模式自發展以來經常被使用於評估地下水污染潛勢但此模式在應用上常因相關參數資料稀少易產生高度不確定性進而影響模式之評估結果因此本

研究應用指標為基礎之地理統計發展以機率為基礎之 DRASTIC 含水層脆弱度評估模式除估算地下水污染潛勢值外並評估其污染潛勢預測表現 研究方法DRASTIC 含水層脆弱度模式考慮七項水文地質參數以評估該地區污染

潛勢之程度分別為地下水位深度(D)淨補注量(R)含水層介質(A)土壤介質(S)地形(T)未飽和層影響(I)含水層水力傳導特性(C)七項參數本研究將此法實際應用於濁水溪沖積扇DRASTIC模式中之各參數分別使用三種選取方法(最大機率選取期望值選取傳統選取法)進行污染潛勢評估

結論研究結果顯示高污染潛勢區皆位於沖積扇之扇頂區土地利用型態以農業耕

種為主而中度污染潛勢則大多分佈於扇央地區無污染及低度風險污染大多分佈於沖積

扇西部沿海地區以及南部地區此外將前述三種方法之評估結果與近年來該地區地下水

硝酸鹽氮實際污染情形進行相關性分析Pearson 相關係數分別為 0310131 及 0071Spearman 相關係數則分別為 0460552 及 021再比較三種方法之污染潛勢預測能力預測高硝酸鹽氮濃度污染(超過 05mgL為門檻)其預測能力分別為 7575及 38由上述結果顯示本研究發展以機率為基礎含水層脆弱度評估模式較傳統評估結果更為優

異本研究成果可提供政府劃定地下水污染潛勢範圍以及制訂污染防治與土地使用管理策

略之參考建議未來可增加更多因子估算淨補注量時若能考慮更多可能影響參數如土

地利用型態雨量植被及土壤入滲係數等將使淨補注量估算更符合實際情況以提高

模式之準確性 Principal Investigator陳世楷助理教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

水資源工程與水利防災組

陳世楷

助理教授

E-2

參數因子 水文地質參數

地下水位深度 D(Depth to Water Table) 淨補注量 R(Net Recharge) 含水層介質 A(Aquifer Media) 土壤介質 S(Soil Media) 地形 T(Topography(slope))

未飽和層影響 I(Impact of the Vadose Zone) 水力傳導係數 C(Hydraulic Conductivity of the Aquifer)

DRASTIC參數 DRC之分數等級

D R C

百分比 門檻 分數等級(rating)

0-20 1 10 2

20-40 2 8 4

40-60 3 6 6

60-80 4 4 8

80-100 4+ 2 10

DRASTIC參數 SIA之分數等級

範 圍(range) 分數等級(rating)

礫石層 10

極粗粗中砂層 7

細及細砂層 4

粉砂泥及黏土層 1

(a)

(b)

(c)

DRASTIC 高污染潛勢與硝酸鹽氮超過05mgL 之比較(a) 各參數最大發生機率選取(b) 各參數期望值選取法(c)傳統選取法

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

B-1

雙圓潛盾施工引致地表沉陷評估模擬

桃園國際機場聯外捷運系統設計考量潛盾隧道從三重端穿越淡水河床進入臺北市區因考慮地形及路權之限制路線線性等等因素及比較單圓雙孔傳統潛盾設計於淡水河下

必須施作三處安全逃生之連絡通道其連絡通道工程之施工風險高及造價昂貴採用雙圓

型潛盾隧道免作地中聯絡通道且對於隧道斷面積及周邊建物影響範圍較小及施工工期較

短等優點故臺灣首次引進雙圓型潛盾隧道 研究方法先進雙圓型潛盾工程及傳統單圓潛盾施工所引致地層變形影響其兩種潛盾地層變形影響因素甚多且極為相似為本研究重要之課題 利用 Plaxis 3D Tunnel套裝軟體探討軟體分析土壤釋放應力方法與經驗公式推估地表沉陷及潛盾隧道地表沉陷監測數值之間關係模擬實際案例為雙圓型潛盾開挖引致地

表沉陷變形情況期能藉由分析結果驗證 Plaxis 3D Tunnel應用於雙圓型潛盾隧道施工所引致地表沉陷分析之適用性並將其經驗傳承與分享 結論(1) DOT雙圓潛盾隧道施工引致之地表沉陷評估使用經驗方法以常態分佈曲線方程式來模擬沉陷槽其中因施工造成之〝土壤漏失率〞為主要變數之一相同地Plaxis 3D Tunnel分析 DOT潛盾隧道施工引致之地表沉陷分析應屬適用於模擬分析過程中設定〝土壤釋放應力〞為影響沉陷分析結果重要關鍵因素(2)本研究採用 Plaxis 3D Tunnel數值分析軟體評估 DOT 潛盾隧道施工引致之地表沉陷量研究隧道開挖橫斷面之地表沉陷槽以兩種經驗公式疊加法及等面積法分析顯示DOT 隧道沉陷槽之地表沉陷量寬度影響範圍較寬疊加法及等面積法所得之沉陷槽非常相近評估沉陷槽與沉陷觀測槽之趨勢

大致相同則評估之最大沉陷量與沉陷觀測點最大沉陷量有少許差異(3) 使用 Schmidt及WEI Gang經驗公式來模擬地表沉陷之縱向變形曲線分析與數值分析之成果及現場資料做比對結果顯示Schmidt 經驗公式所求得變位量占最大變位量之比值較為偏高表示 Schmidt經驗公式分析較為保守則WEI Gang經驗公式所求得變位量占最大變位量之比值較為偏低表示與現場監測資料及數值分析結果有顯著差異以兩種經驗公式來評估

其地表沉陷之縱向變形曲線其隧道中心之縱向地表沉陷量於隧道開挖面約 2倍直徑距離後沉陷量趨於收斂驗證其隧道開挖產生地表縱向變形理論 (4)有關地表沉陷之縱向變形曲線分析之 Schmidt及WEI Gang經驗公式期許後續學者能將 Schmidt及WEI Gang經驗公式深入研究與工程案例比較印證更準確預期其縱向變位量占最大變位量之比值

及地表沉陷之縱向變形曲線提高分析結果正確性並對數值分析成果將更具其信心 Principal Investigator陳水龍 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

陳水龍

教授

B-2

土層輸入參數與斷面繪製

隧道橫斷面沉陷槽 綜合比較

分析視窗與操作步驟

B-3

軟弱黏土層潛變引致之連續壁變形

摘要本研究係基於台北市軟弱黏土層深開挖完成且高品質觀測之施工案例考慮開挖工程常因時間延遲而引起較大之潛變量故採用依時性之土壤模型來模擬而分析結果與現

場連續壁變形背土側沉陷及支撐軸力之觀測值頗為吻合故選用作為進一步後續研究之

基準模型本研究總共以有限元素法進行了 48組不同模型來分析並將前述 48組之分析結果統計歸納後建議了考慮依時性之擋土壁最大變形與擋土系統勁度正規化公式擋土

壁最大潛變增量與擋土系統勁度之正規化公式以及擋土壁最大潛變速率與擋土系統勁度

之正規化公式本研究建議之簡化計算方法經與學者蒐集世界各地之 1百多筆觀測資料比對顯示於良好施工品質之深開挖工程可以得到不錯的預測結果根據上述建議之公式

可以簡單利用開挖深度及支撐系統勁度等基本條件評估軟弱黏土層開挖時可能引致之最

大壁體變形量及潛變量本文研究結果可以提供作為對日後類似工程規劃分析及設計時

之參考 結論 1 研究案例採用依時性分析擋土壁之最大側向變形分析值分別達觀測值之 103(西側連續壁)及 118(東側連續壁)分析結果與現場觀測之連續壁變形曲線亦極為吻合同時分析值最大地表沉陷量分別約為監測值之 96(西側地表)及 89(東側地表)兩者沉陷槽形狀相似支撐軸力與觀測值比較約在誤差plusmn30範圍之內顯示於軟弱黏土層進行深開挖適當考慮土壤之依時性效應可以得到接近觀測值之結果

2 連續壁總潛變率與擋土支撐勁度呈近似雙線性關係當 Sle1350時總潛變率與擋土支撐勁度 S 成自然對數線性反比關係當 Sgt1350 時總潛變率接近於定值 28當中連續壁之總潛變率最大約達 47最小值亦有 28故建議於軟弱黏土層進行深開挖工程宜適當考慮由土壤潛變引致之擋土壁潛變以避免低估了開挖變形量

3 後續參數之研究一系列依時性分析之連續壁最大側向變位量接近極大多數觀測值之最大值故將所有 FEM計算結果回歸後之簡化正規化公式應可以視為擋土壁採用連續壁時之近似最大包絡線該公式具備簡化計算之優點不須要經過複雜之 FEM模擬分析即可以評估擋土壁的可能最大變位量

4 最大潛變速率隨著開挖深度增加而變大同時最大潛變速率發生於最大開挖深度潛變速率與連續壁厚度成非線性反比正規化之最大潛變速率範圍約於 001 mmday~073mmday此結果與台北盆地案例之潛變速率觀測資料頗為接近

5 土壤潛變引致連續壁之總潛變率上限值最大約達 47潛變速率上限值最大約達073mmday 及潛變量之正規化(最大開挖深度與擋土支撐系統勁度之比)上限值約達2本研究建議之簡化之正規化公式透過利用開挖深度及支撐系統勁度等基本參數可以評估軟弱黏土層開挖時可能引致之最大壁體變形量及潛變量本研究結果可以提

供作為日後類似工程之參考

Principal Investigator陳水龍 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

陳水龍

教授

B-4

FEM計算結果與Clough and OrsquoRourke (1990)及觀測資料之比較

潛變率總潛變率與FEM計算之比較

0010203040

50607080

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δhmH

eData calculated from FEM Time-dependent resultsClough and OrsquoRourke (1990) line Observed data from Long (2001)-Diaphragm WallObserved data from Long (2001)-Sheet PileObserved data from Kung et al (2007)Observed data from Taipei case histories

Thick of diaphragm wall from 05m to 20mFactor of SafeAgainst BasalHeave

14

20

11 10 09

(a)

00

10

20

30

40

50

60

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δhmH

e

Data calculated from FEM Time-dependent resultsClough and OrsquoRourke (1990) line Observed data from Long (2001)-Diaphragm WallObserved data from Kung et al (2007)Observed data from Taipei case histories

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

Factor of SafeAgainst BasalHeave

14

20

11 10 09

30

(b)

δ Chmδ hm = -00025t + 025

δChmδhm = -00004t + 005

0

10

20

30

40

0 20 40 60 80

Elapesd Time (Days)

δC

hmδ

hm

HHe=019HHe=044HHe=065HHe=078HHe=100

(a)

Σδ Chmδ hm = -01Ln(S ) + 10

Σδ Chmδ hm = 028

0

10

20

30

40

50

60

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

ΣδC

hmδ

hm

Data calculated from FEM resultsObserved data from Ou et al (1998)Data from Lin et al (2002)

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

(b)

000

005

010

015

020

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δC

hmt

(cm

day

)

Proposed method for estimated by Eq 8Observed data from Ou et al (1998)HHe=019HHe=044HHe=065HHe=078HHe=100

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

00

02

04

06

08

10

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δC

hmH

e

Proposed method for estimated by Eq 9 Data calculated from FEM resultsObserved data from Ou et al (1998)Observed data from Finno et al (2002)Unpublished data

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

建議最大潛變速率計算方法與

FEM計算之正規化比較

建議正規化ΔδChmHe與S之計算

方法與觀測資料比較

B-5

既有連續壁改建之深開挖施工模式

在都市中建物多緊鄰地界線周圍幾乎緊貼鄰房及道路有地下連續壁的建物改建時

為避免拆除深基礎過程造成地盤下陷進而損壞鄰近道路及建物因此施工前必須謹慎

規劃在不損鄰的狀態下舊有地下連續壁深基礎的拆除其困難度比素地新建工程高出

許多所以舊有基礎的深開挖施工是一重要課題 研究目標

(1)建立舊有基礎深開挖的施工模式 (2)建立各種施工模式的施工規劃工項順序及施工流程的步驟

研究方法本文彙整歸納出四種深基礎開挖重建模式分別為 (1)新連續壁於舊連續壁外側 (2)新連續壁於舊連續壁內側 (3)新連續壁與舊連續壁交叉 (4)沿用舊連續壁並繼續向下設置新連續壁

本文針對上述四種模式的各種施工方法就土層地下水位新舊建物的

套圖地盤改良臨時擋土設施抽排水鄰房保護措施及監測點的位置加以

討論並進一步與實際的安全觀測資料相互比較施工流程以連續圖解方式表

達以供規劃設計與施工單位的選用參考或改進 結論

(1)新連續壁於舊連續壁外側只需施作一般淺導溝至原土層待新連續壁完成後再以明挖方式拆除舊連續壁若地質較軟弱可於導牆下方進行地盤改良以防止

新連續壁施作時坍孔 (2)新連續壁於舊連續壁內側可因業主設計分為利用舊連續壁作為外導牆將新設外導牆與舊連續壁以混凝土灌漿為一體及利用舊結構物樑柱設置永久撐牆三種

(3)新連續壁與舊連續壁交叉先於周圍進行地盤改良再利用全迴旋搖管機配合衝擊樁及錘式抓斗破除舊連續壁再以原土回填後才能將套管拔出或是於周圍進行

地盤改良後以明挖方式拆除舊有連續壁 (4)沿用舊連續壁並繼續向下設置新連續壁此模式可先於基地內及舊連續壁下方及內側進行地盤改良新連續壁緊貼舊連續壁施作上方則維持空打段以增加地下

室使用面積 收集數個工地之資料加以分析比對並以(2)新連續壁於舊外連續壁內側模式之

一代表性工地介紹

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-6

(1) (2) (3) (4)

四類深基礎拆除重建模式

新連續壁於舊連續壁內側之將新設外導牆與舊連續壁以混凝土灌漿為一體

B-7

高壓噴射灌漿品質管制與蒙地卡羅機率設計 二重管高壓噴射灌漿作業在壓力水層或者在地下室內進行鑽孔與灌漿作業時因為地

下水位高於鑽孔與灌漿作業場地高程為了避免在進行鑽孔與裝設灌漿管作業階段可能

造成湧水湧砂路面掏空或建築物傾斜的意外事件所以在地下室內進行灌漿作業時

利用筏基水箱來量測每公尺改良樁的排泥漿量除了能用來預警湧水與湧砂的潛在問題

再搭配上所量測到的排泥漿比重還可評估改良樁的平均樁直徑這就是在施工中的品質

管制其次施工中的改良樁若其四周緊鄰的改良樁愈多所量測到的排泥漿比重也會

愈大可見灌漿的順序也能影響改良樁的單位重與強度因此當灌漿的順序造成四周緊

鄰改良樁的數量愈多時則該灌漿的順序能提供最佳的改良樁的單位重與強度 研究目標為了在二重管高壓噴射灌漿的期間立即掌控設計樁徑是否達成同時防

止不正常的排泥導致附近地面的隆起與下陷有效掌握灌漿品質故以檢測的排泥漿比重

與排泥漿量去推估改良樁平均樁直徑是否達到工程設計的標準進而作為在施工時掌控

改良樁品質的一種管制手法 研究方法本次灌漿場地有準備一個已知長寬的筏基坑當作廢泥漿暫置區當排泥漿

排入暫置區內泥漿的液面逐漸升高等鑽桿提升完 1 m再量測液面上升後的高程將高程差乘以筏基底面積即為噴射灌注 1 m高程時的排泥漿量至於排泥漿單位重測量時機是在排泥漿量量測期間進行原則上量兩次盛取時將容器置於排泥軟管出口處盛取將

盛滿排泥漿的容器秤重扣除容器重後再除以容器之容積即為排泥漿之單位重之後將

所記錄的排泥漿量與灌漿量之比值還有排泥漿的單位重畫成機率分布曲線可發現兩者

皆為常態分布( Normal Distribution)其平均值加減 3倍的標準差可用來作為灌漿品質管理的上下限值而再以此兩者的 Distribution用蒙地卡羅原理來模擬便可得到改良樁直徑之機率分布曲線當周圍改良樁陸續完成在未灌漿的改良樁體四周噴射流能切削的土壤

體積逐漸減少依周圍完成支數不同有 6種可能狀況由排泥漿的單位重量測可發現周圍完成改良樁的支數愈多則後續改良樁的排泥漿單位重也愈大改良樁的品質也愈佳因

此可以設計出不同的施工順序若搭接改良樁的數量愈多則此工序所導致的高品質改良樁

的數量也愈多 結論 (1)當地下室發生湧水時其排泥漿量與灌漿量比值皆落在正常灌漿作業的管理

值之外這說明利用排泥漿量與灌漿量比值的管制圖可以有效預警湧水或湧砂的可能性

(2) 為了得到高品質的改良樁在編排灌漿順序時儘量使欲灌漿樁位的周圍有最多已完成的改良樁(3)未來可再蒐集更多 JSG灌漿相關案例將不同地區樁徑土層性質灌漿參數排泥漿比重及廢泥漿量單位量等數據製作資料庫及規範以提供後續灌漿時品

質管制的依循準則 Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-8

圖 1 排泥漿量量測 圖 2 排泥漿單位重量測

圖 3 排泥漿量體積比管制圖 圖 4 排泥漿單位重管制圖

圖 5 蒙地卡羅模擬模型

圖 6 搭接面積的六種邊界

圖 7 五種不同的設計灌漿順序

B-9

路堤下橋墩深基礎開挖工法比較與數值分析 為改善國道 1號五股至楊梅路段的交通壅塞國道新建工程局辦理「國道 1號五股至

楊梅段拓寬工程計畫」之新建工程其中泰山林口路段因為上邊坡側為地質敏感區域不

適開挖所以在下邊坡處進行橋墩基礎開挖基礎開挖工法共有三種分別為型鋼橫板條

擋土工法土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法 研究目標針對土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法彙整傾度管監測數據

觀察不同開挖階段之傾度管側向變位及側向變位速率研判邊坡潛在滑動面的位置進而

比較兩種工法於紅土卵礫石層中開挖之適用性以決定較佳開挖擋土工法其次以 3D有限元素軟體模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖過程以數值分析結果與傾度管監測數

據比對驗證進而研究傾度管監測警戒值與行動值之適用性 研究方法以非線性有限元素軟體(PLAXIS 3D)模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖

過程土壤應力-應變行為模擬採用莫爾庫倫組合律(Mohr-Coulomb constitutive model) 參數的選擇參考鑽探報告及室內土壤試驗土釘桿件採用樑元素模擬(Beam element)鋼線網噴凝土採用牆元素模擬(Wall element)土釘鋼線網噴凝土與土壤間均配置界面元素(Interface element)施工步驟模擬每一階開挖工序由傾度管監測數據比對驗證數值分析結果以及分析邊坡開挖前後之安全係數差異

結論(1)土釘逐階降挖擋土工法在第 6階開挖時可發現變位曲線在 65m處有明

顯的折點折點以上之線段斜率較小下部線段斜率較大由上邊坡路面產生的裂縫可

推估折點以上為邊坡滑動區隨著開挖深度增加折點沒有下移的趨勢也就是滑動面位

置不變滑動區域與影響範圍也沒增加(2)竹削井式擋土工法當井筒壁體開挖至第 10階時傾度管變位曲線產生折點推估折點位置可能位於傾度管 45m與 65m處折點上部線段斜率較小應為未來潛在滑動區但是隨著開挖至第 14 階時折點沒有下移的趨勢也就是潛在滑動面位置不變潛在滑動區域與影響範圍也不變加以基礎上邊坡處

之高速公路路面無裂縫產生研判滑動面並未形成(3)依據傾度管的變位開挖壁面的穩定性高速公路裂縫與滑動面的產生以及工期長短顯示在林口紅土卵礫石層中進行橋墩

基礎開挖較佳的擋土工法應為竹削井式擋土工法(4)監測邊坡潛在滑動面傾度管警戒值的訂定須更加嚴謹應不能造成高速公路路面產生裂縫才能有效且安全的預警工程事

故

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-10

土釘逐階降挖擋土工法開挖面平面圖 土釘逐階降挖過程傾度管之變位

土釘逐階降挖工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

竹削井式擋土工法開挖面平面圖 竹削井式擋土開挖過程傾度管之變位

折點

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

竹削井式擋土工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

2m 深

35m 深

45m 深

65m 深

13m 深

16m 深

Step1 Step2 Step3

Step4 Step5 竹削壁體開挖

井筒壁體開挖 Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

Step15

傾度管深度(m

)

B-11

機場跑道剛性鋪面之版底灌漿維護 剛性鋪面未受良好的維護方式下容易因版塊間的接縫密封性不足使地表水滲入造

成基底層潮濕積水在交通反覆載重作用下接縫發生唧水現象在版塊下方掏空孔洞

使版塊下方的承載力不均進而造成版塊的破裂損壞情形因跑滑道使用頻繁全面翻

修不切實際而且成本較高為了改善此類狀況進行剛性鋪面版底灌漿是最快速有效提

升版塊承載力延長版塊使用年限的方法 研究目標本研究主要以剛性鋪面狀況指數(PCI)版底灌漿灌漿量及灌漿壓力透地雷達

非破壞性檢測之結果進行分析研究研究目標包括 (1) 分析版底孔洞造成的鋪面損壞種類探討損壞種類與灌漿量之關係 (2) 分析版塊不同損壞程度及維護狀況對灌漿量之影響 (3) 鋪面損壞程度以鋪面狀況指數(PCI)加以量化探討鋪面狀況指數(PCI)評分與孔

洞及灌漿量之關係 研究方法針對機場跑滑道由孔洞造成的剛性鋪面破壞及版底灌漿量之關係研究探討在

與灌漿前後之透地雷達檢測結果驗證研究方法可區分為 (1) 剛性鋪面損壞(distress)程度調查

在透地雷達非破壞性檢測前先行調查版塊損壞程度並以ASTM提出的剛性鋪面狀況指數(PCI)評分方式記錄版塊狀況

(2) 剛性鋪面版底灌漿前非破壞性檢測 在灌漿前先行規劃透地雷達施測路徑並於灌漿前及灌漿後以透地雷達掃描剛性

鋪面版塊底下孔洞與積水的範圍 (3) 剛性鋪面版底灌漿

利用透地雷達於現地版塊所偵查之孔洞進行灌漿孔位佈設選用適當之機具與

監測系統以單環塞工法進行填充灌漿填塞版塊底下之孔洞 (4) 剛性鋪面版底灌漿後非破壞性檢測

在灌漿後以相同的施測路徑檢測確認鋪面下方孔洞與積水的範圍已確實填充

否則再進行補灌作業 (5) 分析調查資料與灌漿施工紀錄結果

探討版底灌漿量與鋪面狀況指數(PCI)評分之關係篩選因孔洞造成的損壞評分方式制定用於版底灌漿的鋪面狀況指數(PCI)並由鋪面狀況指數(PCI)評分預估其灌漿量

結論(1)以版底孔洞造成的鋪面損壞與灌漿量之關係提出與版底孔洞有關的剛性鋪面狀

況指數(PCI)評分方式(2)以不同損壞程度的剛性鋪面對灌漿量之影響提出用於剛性鋪面灌漿前的適當修護方式(3)建立剛性鋪面狀況指數(PCI)與版底灌漿量之分析方法並提出預估灌漿量的方法以提升灌漿之效率及精確性

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-12

灌漿管安裝 灌漿壓力及流量監測 版塊接縫溢漿即停止

圖 1 版底灌漿施工

圖 3 剛性鋪面狀況指數(PCI)與灌漿量之關係整合

圖 2 剛性鋪面與灌漿施工狀況記錄

灌漿前

灌漿後

補灌後

B-13

鋼筋混凝土簡支梁循環加載與數值分析 目前潛盾隧道環片大多由鋼筋與混凝土製作而成而監測系統皆於環片裝設背填與

二次灌漿完成後才裝設在環片內側無從得知環片在裝設背填與二次灌漿過程中環

片中的鋼筋與混凝土的初始應力因此如果無法得知初始應力狀態則環片之鋼筋與混

凝土用量設計很難判定是否保守或不保守若能從環片製作澆鑄與現場環片裝設過程中進

行量測即可掌握環片完整的應力歷史作為回饋設計的重要資料 研究目標利用埋設 SOFO光纖的簡支梁在循環載重時的鋼筋應變與梁撓度作為已知

解分析對象來驗證下列兩種分析方法一為以結構及鋼筋混凝土力學理論發展一套

MATLAB 數值分析模式模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力二為使用 FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型模擬簡支梁承受雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力

研究方法分成三部分第一部分將SOFO光纖感測器埋設於鋼筋混凝土簡支梁試

體內在試體製作過程中記錄蒸氣養生與水中養生過程鋼筋與混凝土的應變歷史並於

實驗室內進行雙點循環載重試驗紀錄鋼筋之應變過程第二部分利用結構與鋼筋混凝

土力學原理建立一套MATLAB數值分析模式(分成三種類型(1)忽略拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie (2)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie(3)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用真實的慣性矩Iexact)藉由給定之鋼筋與混凝土的組合率模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下簡支梁試體鋼筋與混凝土的應變與應力並比對簡支梁的載重-理論彎矩彎係與數值分析結果的載重-彎矩關係驗證力學理論數值分析模式的正確性第三部分使用FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型輸入MATLAB數值分析使用之鋼筋與混凝土的組合律模擬鋼筋混凝土簡支梁承受雙點循環加載擷取光纖感測器位置之模

擬結果將其模擬結果與實驗之光纖感測器量測結果和MATLAB數值分析結果進行比對探討力學數值分析的適用性

結論(一)本研究發展之數值分析模式沒有忽略拉力側混凝土之張力而且混凝

土試體開裂後採用真實的慣性矩Iexact進行力平衡分析不論簡支梁是否開裂載重-彎矩關係的數值分析解與理論解皆吻合證實本研究發展的力學理論數值分析模式之正

確性(二)數值分析結果之鋼筋應變與實驗之光纖感測器量測結果有差別後續使用FLAC 3D模擬輸入數值分析使用的組合率預期能得到與數值分析較相符之結果

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-14

光纖簡支梁試驗加載示意圖 雙點循環載重之光纖變形量量測結果

載重-彎矩(理論與數值分析)關係圖 載重與鋼筋應變及中立軸位置關係圖

鋼筋混凝土簡支梁斷面網格圖(FLAC 3D) 鋼筋混凝土簡支梁網格示意圖(FLAC 3D)

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

0100002000030000400005000060000700008000090000

100000110000120000130000140000

0 10002000300040005000600070008000900010000

彎矩

(kg-

cm)

載重 (kg)

理論彎矩

計算彎矩-

類型1

計算彎矩-

類型2

計算彎矩-

類型3

B-15

無人飛行戴具(UAV)航空攝影測量及雷射掃描儀(LiDAR)資料之整合與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞近

年來測量與空間資訊技術之發展日新月異於國土保安環境變遷監控防救災應變資

源探測保護等各方面的應用以及上述資訊的更新和資料的即時性成為重要需求因此

發展快速且低成本資料擷取平台乃成為各國遙感探測技術與測繪製圖發展的重要課題

遙測影像及航空測量除了軍事情報之外已普遍推廣到區域測量地質調查礦產探勘

農林設施土壤保育森林開發與土木工程之探查等工作上近年來因電腦視算能力的

提昇數位影像解晰度的提高相對應之攝影測量技術亦隨之澎渤發展 研究目標地震等天然災害的評估常須整合不同領域及技術如地形分析大地測

量遙測地理資訊系統及定年學等其中構造地形分析是斷層存在性及斷層活動性一個

最初步也最基礎的資訊與工具它能提供進行其他更精細的斷層調查分析前重要的參考

依據因此高精度地形資料的取得成為重要關鍵 研究方法1)針對地形資訊大量數據視覺運算等相關模組及程式的開發其中主要

集中於三維紅藍(或紅青)全彩立體影像及三維立體光柵影像之處理及製作2)數值地形資料應用於在地質上構造如斷層褶皺等構造的特徵分析構造活動性的探討等相

關技術的開發 結論無人飛行載具機動力強時效性快經費較廉及較寬鬆天氣條件即可操作的

優點等特性可取得災害地區即時清晰全面之中低空照片並作為後續分析災害原因

與災後整治之用以無人飛行載具進行航空攝影測量由地表特徵物的辨識再反求特徵

點的空間所在位置經由大量的特徵點的計算後即可建置大量三維座標（點雲）並同

時透過數位攝影機記錄取樣點顏色測量結果可以建構數位地表高程模型來精確記錄地貌

用於記錄地形變遷地圖製作或是產生地面模型此一精確的三維座標可做為土地建築

都市規劃自然地貌河床地形測量以及山坡監測等用途之應用另一方面台灣地區位

處高溫多雨的亞熱帶植生茂密地質露頭出露不易而新技術空載雷射掃描(Light Detection And Ranging LIDAR)的多重反射資訊經由濾除不同反射訊號後能獲得高解析度之數值地表模型(Digital Surface Model DSM)再經由資料處理進一步去除地表建物及植被等可得高解析度數值地形模型(Digital Elevation Model DEM)利用此一技術無論是人口密集的都會區或是叢林茂密的深山都可以找出許多被掩蓋或是現行數值地

形模型所無法分辨的細微地形變化這些微變化能提供更多科學證據並進相關分析與運

用

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-16

國道三號附近細部數值地形模型呈現其中可見高速公路上崩積區及呈點狀凸起零星

散佈之清運中大型機具

無人飛機拍攝陳有蘭溪附近區域影像之點雲建置成果

小林村附近地區山崩事件後之三維地形側視

B-17

山崩災害數值模擬相關程式開發與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞1999年台灣九二一集集地震（ML= 73 MW= 76）造成台灣地區二千四百餘人的死亡引發近萬個山崩民生經濟損失嚴重近年來因電腦運算能力的提昇結合野外觀察的結果

運用離散元素法等數值模型方法結合地震站之強地動訊號地表地下水文特徵以及

岩體及滑動面之材料性質等來模擬山崩行為從地震山崩之誘發啟動傳播至穩定

滑動及最後堆積停止階段等等hellip重建運動塊體的滑動過程 研究目標結合野外觀察及不同方法論所得概念運用自行開發之接觸動力離散元素

法及廣義地形下之淺水波模式來探討山崩區地形地貌岩體材料性質孔隙壓力滑

動面及原地面等摩擦性質等對山崩之誘發擴展及堆積過程之影響及山崩機制之探討 研究方法1)運用接觸動力離散元素法來模擬山崩的誘發與運動過程該方法基於顆

粒間的接觸面性質及顆粒群的相互碰撞時考量顆粒碰撞前後之動量變化回復係數及作

用力2)基於連體力學架構所發展而成的廣義地形下之淺水波模式所開發之程式(中研院郭志禹博士合作)亦運用於土石流流變率模擬藉由與現場堆積的量測值相比較來率定山崩地區之流變參數

結論岩體內之作用力的模擬是考慮相接觸顆粒之接觸點位置及接觸區域面積接

解點上之正向切向接觸力及抗彎矩並考慮原接解點或新接觸點接觸點之尖鋒及殘餘

強度等以上方法允許模擬破碎岩體內之凝聚力的 Mohr - Coulomb 行為最後再以GaussndashSeidel 非線性迭代之數值方法來簡化及加速程式之運算以計算每一時間序列上顆粒群體碰撞及接觸時的作用及行為相關程式已運用於國道三號九份二山小林村等地

滑土石流等山崩之象動歷程模擬金山地區之洪氾斷層錯動造成地盤下陷而引致海水

漫淹等相關的分析

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-18

山崩崩移發生前及發生瞬間顆粒間之接觸應力變化

小林村土石流情境模擬及崩積物堆積狀況

C-1

大陸政府採購市場與制度之研究 由於 WTO 的 GPA (政府採購協定) 簽署國家越來越多美加歐盟日韓等大部

分有經濟實力的國家多已簽署我國亦在 2009 年 7 月 15 日簽署生效而中國大陸亦於2007年提出加入 GPA申請目前相關談判已近尾聲近期內可望簽署根據 GPA的規定各國的政府採購市場必須互相開放且遵守公開公平等原則預計大陸簽署 GPA 後未來每年政府採購市場的金額將高達三十餘兆台幣由於市場規模極為龐大各國莫不競相投

入相關研究及輔導該國產業的競爭力企圖爭奪這塊大餅我國相對進入大陸市場較無語

言及文化等障礙相較於其他國家的競爭事實上我國產業已具備天時地利人和的有

利條件如何利用這些有利條件轉化成市場的競爭優勢實為迫不及待的課題而其中最

關鍵的因素就是是否能徹底熟悉大陸公共市場的遊戲規則精確的掌握各項規則的操作與

竅門且時效越早越好俾輔助我國的產業及早佈署掌握市場的先機這是本研究所致

力的主要目的 研究目標本研究目標可分為短中長期短期為比較兩岸政府採購制度與市場

分析研究臺灣產業進入大陸公共市場之策略及定期舉辦兩岸政府採購產官學研討會及

論壇中期為協助政府研擬相關政策成立兩岸公共市場產業輔導中心及協助我國產業

進入大陸公共市場長期為設立營造公會臺北科大政府採購市場研發與培訓中心使臺灣產業從兩岸走向國際

研究方法本研究在第一階段將針對大陸的政府採購制度進行全面的探討且將兩岸

採購法的差異做詳盡的比對同時也針對大陸的公共市場及產業文化進行深入的調查與

分析並彙整資深台商(協會)及兩岸專家的經驗以務實為導向俾使研究成果能精確有效的掌握大陸的公共市場第二階段將運用前階段的研究成果以營建產業為先建立

兩岸長期的交流平台積極訓練及輔導我國的產業能快速進入大陸公共市場的能力如

此階段的成果與時機成熟將在本校設立兩岸公共市場產業育成中心以提供長期的專

業輔導未來甚至可進一步考慮將服務範圍拓展至其他 GPA國家 結論由於此計畫為一個長期性研究因此下列結論僅為初期研究成果發生重大災

害需獲得緊急搶救資源時除正常既有採購契約可利用外亦可於正常之採購契約中針

對災害搶救項目可直接以開口契約方式預為因應另搶救能量需求異常龐大之重大災害緊

急搶救則可以特殊緊急採購方式因應兩岸採購法規均提供法源依據提供執行單位緊

急採購災害所需搶救資源比較兩岸之緊急採購制度並參照相關實務案例可發現各有

優缺點如何能截長補短應是兩岸所努力方向最後大概整理出兩項重點(1)兩岸採購相對於歐美國家仍處於起步階段還存在很多問題亟待完善如政府採購法不健全政府服

務類採購範圍和規模仍然較小等發達國家政府採購規模占 GDP的比例通常為 10兩岸占比水平與此相比仍有較大差別(2) 緊急採購之因應措施兩岸均有彈性因應作為針對 921 大地震莫拉克颱風（依據台灣地區ldquo採購法rdquo第 105 條）及四川汶川大地震甘肅省土石流災害（依據大陸政府ldquo採購法rdquo第 31 條）等相關單位均可快速進行救災工作因此相關緊急採購作為均能發揮功能提升整體救災復原效率 Principal Investigator王隆昌 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-2

中國各年度 GDP（單位億美元）

資料來源中華人民共和國國家統計局 httpwwwstatsgovcn2012年

各縣市綜合營造業分佈狀況 研究目標 資料來源本研究室繪製 資料來源本研究室繪製

家數

縣

市

C-3

預防式品管理論應用於公共工程之研究

近年來國家重大建設計畫密集推出如民營固網開放台電六輸變電計畫污水下水

道建設計畫及自來水更新等多項計畫以及埋設電力電信瓦斯自來水網路等等維生

管線使用道路埋設管線情形非常普遍然而國內隨著生活水平及教育程度的提昇以致

民眾意識抬頭對道路服務需求也跟著增加因此使得國內道路管理機關開始重視道路服

務品質的問題但卻常發生管線工程埋設後因道路回填不實或管線埋設未與路面齊平

造成路面不平的情況其施工品質優劣將是維持路面平整最重要的關鍵 本研究將預防式品質管理概念導入目前道路管線挖填工程品質管理中重新建置一套

施工品質管理機制依現況問題分析並研提對策提出於重要施工項目建立停檢點查驗

並依其重要程度設立不同等級專業人員負責查驗及相關檢查表落實專業人員的職責等施

工品質管理機制期能改善目前施工品質良莠不齊的情況 研究目標 本研究首先針對臺北市現行管線挖掘作業之抽查機制進行探討依據現

況問題分析結果檢討現行抽查機制的問題癥結導入防弊理論及預防品管的觀點建構

改良式抽查機制首先建立管線停檢點抽查作業消除非必要的挖掘降低抽查成本減少

開挖次數及減少用路人抱怨推動落實專業人員管制藉由二階段抽查作業篩選無停檢點

資料者納入品質抽查將廠商依品管能力分類無品質能力及限制挖掘者繳交代金(需含管理費等)由道路管理機關於各年度施工時納入施工研擬闢建管線挖掘品質管理系統其研擬一套以預防為主治療為輔具體可行的管理機制藉以提升抽查效益並有效改

善管線施工品質 研究方法針對本研究相關之文獻及臺北市管線挖掘品質管理現況進行回顧探討臺

北市道路挖掘埋設管線品質抽查管理之盲點導入防弊理論及預防式品管的觀點著重以

預防式管理為主治療為輔應變為備之原理藉由專家調查以及實例分析探討改良式抽

查機制之適用性並以回饋分析之方式修正本研究最後提出結論與建議 結論(1)強化製程品管停止靠檢驗達成品質一開始就製造出滿足需求品質的方式

來取代檢驗特別是落實停檢點抽查機制與績效管理(2)道路管理機關除輔導其做好品質外應針對其品質績效長期建立管理檔案長期掌握管線單位的完整資料績優者除於管

線會議公開表揚外應降低抽查比率甚至列入道路管理機關代辦施工之廠商優先名單績

劣者除於管線會議提出並公告於臺北市道路挖掘管理系統並增加抽差比率輔導施工品

質若仍無法改善經評定為無自主品管能力則由管理機關代收款施作且代收款應大幅提

升並收取管理費長期追蹤廠商績效管理績優廠商將持續其好品質績效差之廠商為避

免抽查之成本提高將自主性的導正其施工品質長期形成良性循環及自主品管之永續目

的創造永續管理的效益(3)重點式品管須由品管組織人員簽認除依權責分別由施工廠商之技師工地主任及品管人員負責簽認外監造單位亦應於現場會簽並通知道路管理

機關派員查核(4)闢建管線挖掘品質管理系統以二階段抽查機制可減少 80非必要抽挖件數降低抽查成本利用非破壞性檢測過濾有品質疑慮之案件代替道路品質抽查

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-4

未經篩選逕以破壞性檢測檢驗道路品質之機制改以善用成熟科技如透地雷達先與檢測隱

蔽部分可排除非必要之挖掘案件瀝青混凝土部分則以鑽心取樣檢驗如有品質疑慮再

以破壞性檢測驗證民眾較在意路面復舊品質更勝於隱蔽部分另增加非破壞性檢測項目

如以三米直規加驗人手孔周邊及瀝青混凝土新舊介面高低差(5)因已以二階段非破壞性檢驗過濾 80非必要抽挖件數如此可分階段增加抽查件數由原 15增加至 10長期以 100抽中不合格為目標大幅增加抽查效益

Principal Investigator王隆昌 教授研究室

戴明品管理論

項目 年度 抽查件數 不合格件數 不合格率

97 138 71 5145 98 629 187 2973 99 525 120 2286 合計 1292 378 2926

97~99年度臺北市管線查察不合格統計表

C-5

整合 RFID與 BIM於營建工地鋼構吊裝工程管控實務應用之研究

鋼構工程為鋼骨大樓最主要的工項之一其作業管理的良窳直接影響工程品質與成

本複雜之鋼結構工程可能包含上萬支構件每一構件經由製造運送檢查儲存

吊裝及驗收等流程都必須不斷進行確認並核對資料然而現行工地作業人員多以紙本

2D圖面及物料清單為溝通管理的工具因此常有構件不易確認效率緩慢誤判等問題尤其塔吊人員位於高樓作業時需同時進行安裝位置確認與吊塔操作不僅導致作業緩

慢且易增加作業風險 研究目標規劃整合BIM結合RFID技術導入營建工地鋼構吊裝工程管控之應用模式

建置 BIM-based RFID 鋼構工程物料資訊管理系統使其能提升鋼構作業管理效率減少塔吊作業之風險並進一步探討系統導入之效益與限制 研究方法鋼結構工程的作業流程包含工廠製造材料運送工地存放吊裝施工及

完工驗收等階段本研究所開發之系統導入應用包含「進場檢驗」「吊掛作業」「進度監

控」及「完工查驗」等作業管理其概念主要利用 BIM圖形化介面易於辨識之特性使人員能透過模型輕易掌握鋼構於建築空間位置並透過 RFID快速掃瞄辨識能力能迅速取得構件資訊減少人員辨識錯誤及負荷有助於高空塔吊作業之正確與安全並透過

BIM 模型顏色呈現方式能迅速掌握鋼構作業之進度本研究開發採用NET Framework技術以Microsoft SQL Server為資料庫系統並透過 ADONET作為資料溝通之技術模型本體採用 Revit 匯出之 DWF 檔案為主要檔案格式提供系統操作所需之樓層模型及構件視覺化資訊系統介面則以 VBNET開發視窗介面作業進行時能同時呈現系統資料庫資訊及模型呈現

結論(一)本研究整合 RFID 與 BIM 模型作為塔吊作業溝通之媒介高空與地面人員能以行動裝置同步取得構件及模型資訊可改善傳統 2D圖面與無線電溝通及描述不易之狀況(二)由於鋼構體積龐大且工地空間有限錯誤的堆置方式可能增加成本與導致風險工程師可藉由 BIM 樓層與位置資訊調控構件最佳的儲放位置與順序可提升吊裝

效率並降低風險(三)系統所採用之 BIM Model 由 Revit 模型先行匯出為 DWF格式檔案後再利用 API進行操作以避免原始模型遭任意修改且由於檔案格式較小可提升系統資料傳輸速度並改善作業效率(四)透過 BIM API 介面程式可控制模型旋轉並以適當角度呈現能協助塔吊人員迅速確認構件及安裝位置改善作業便利性及減少人員疲勞並且

提升作業安全本研究導入行動化通訊裝置及 BIM-RFID資訊化作業系統取代傳統紙本作業模式人員對資訊系統操作之熟悉度與良好的教育訓練為導入系統成敗之重要關鍵 Principal Investigator林祐正老師 研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

林祐正

副教授

C-6

使用者操作介面

RFID-BIM系統導入工地鋼構管控之應用

系統架構圖

鋼構進場檢驗及放置管理

地面工程師與塔吊人員同步顯示鋼構資訊

透過 BIM模型顏色管理作業進度

作業人員進行鋼構驗收

D-1

因應重大複合型災害物力動員調度機制 之研究

2011 年日本311 東北發生超乎預期之大規模地震所引發之複合型災害其救災物力

之動員調度也備受考驗借國外災害處理之經驗檢討台灣的法令組織整備作業程

序及案例期能提升我國面臨重大複合型災害時物力動員之時效性及完整性 研究目標彙整分析世界主要國家包括日本(日本東北地震)美國(卡翠納颶風)

中國大陸(四川地震)等遭逢重大災難時物力動員機制運作情形與關鍵議題檢討我國近年來莫拉克風災納莉風災921 地震等重大災害物力動員案例及現況設定一項重大複合式災害就我國現行物力動員機制進行情境分析研提我國因應重大災難物力動員機制

之具體建議 研究方法本研究案預擬之情境以國內發生機率雖不高但仍有可能發生且高於現

今地方政府在其地區災害防救計畫中所研擬的地震規模為本研究案之情境事件因此

設定為臺灣北部山腳斷層北延入海段發生芮氏規模七之地震錯動並引發最高浪高達三

公尺之海嘯此浪高比國科會所做研究報告之12公尺高但考慮311 東日本大地震之超乎預期的情況及複合型災害之組構以三公尺浪高之海嘯為模擬情境另伴隨核一廠因激

烈振動導致廠區設備受損造成第四級（Level 4）的輻射事故綜之本研究案預擬之複合型災害乃由地震海嘯核電廠輻射事故所構成並推估建物損壞人員傷亡收容

需求火災事件維生管線交通路網等之量化損害及修復進度以及海嘯淹水及輻射災

害避難收容下所需的物力調度其中以TELES 及本研究研擬方法為主要考量亦透過訪談方式針對公私部門物力動員調度權責相關之人員進行訪談以了解災防組織之實際

作為伴以調查焦點座談統計分析並總整研究發現研提我國因應重大災難物力

動員機制之具體建議 結論物力需求可分為物資及設施設備兩大類別物資方面包括飲用水糧食及民生

必需品緊急醫療救護所需之器材及藥品人命搜救之器材裝備等等本研究擬出隨時

間地點之量化數據提出物力動員調度之十三項重要課題與對策並具體提出短中長期

政策及機制改善之建議 Principal Investigator施邦築

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

施邦築

副教授

D-2

物力需求與災害發生時間關係圖

物力整及備動員運作流程圖

物力調度運作流流程圖

D-3

地工合成材料應用於呈層複合土壤 水質淨化系統之研究

臺灣發展生態工法迄今已十餘年初階段大都應用於河川及山坡地治理現今逐漸擴

展至社區或城市的應用並且與綠建築及節能減碳等議題相互結合目前國內的生活污

水大多經由污水下水道系統收集至污水處理廠處理然而因其造價高且工期長短期內

並無法達到全面普及鑑於此近年來國內開始採用現地自然淨化處理系統(NTS)解決此問題然此類系統卻常受限於較低的水力負荷率而導致阻塞本研究引入在日本發展十餘

年之呈層複合土壤系統(MSL)其實務案例詳圖 1 及圖 2由於水力負荷率較大且因系統可設置於地底下降低人為的干擾及維護管理的頻率有效的改善 NTS 缺點 MSL系統主要由土壤混合層(含土壤有機材料及包覆材)及透水層(PL)組合而成日本 SML係以麻布為包覆材但易受分解腐化而影響系統壽命本研究改採高耐久且品質穩定之地工

合成材料以提昇系統使用壽命 研究目標本研究嘗試採用地工合成材料替換 MSL 系統中包覆材藉由人造聚酯纖

維控制材料本身厚度開孔徑進行實驗過去地工合成材料較常使用在土木大地工程

多應用於河川護岸的保護以及山坡地的護坡工程材料本身具備排水沖蝕控制隔離

加勁及過濾hellip等功能鮮少使用於水質淨化之應用本研究透過地工合成材料替換日本之黃麻布包覆材除了可以達到較佳的水質淨化成效之外更有效延長MSL系統使用壽命另外本研究亦嚐試採用台灣現地常見的材料來取代日本的材料以達到落實技術本土化

之目的 研究方法首先進行「地工織物培殖微生物可行性初期實驗」(詳圖 3)目的為了解

地工合成材料能否能有效提供硝化菌生長附著而後採用自行研發之「MSL 室內實驗滲透過濾實驗儀」(詳圖 4)進行實驗共分為二個階段第一階段由黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)及厚不織布(I-C)進行實驗以了解不同纖維布之淨化效率第二階段則將三種纖維布以不同的水力負荷率進行試驗以了解污水停留時間與水質淨化效率間的關係

結論(1)本研究所使用之添加材均為台灣本土材料由試驗結果可知效果頗佳顯示

可達技術本土化之目標(2)在相同厚度下本研究採用地工合成材的確可以達到與黃麻布相同之水質淨化成效且較厚之地工合成材亦表現出較佳的成效(圖 5)(3)實驗發現地工合成材內部孔隙愈多愈能提供較多空間利於生物膜孳長提高淨化效果(4)水力負荷率只要能低於 5000Lm2day便可以有效達到水質淨化的成效(圖 6)(5)與人工濕地水質淨化系統相比MSL可以更小的面積和更省的成本較快速的達到水質淨化的成效由其對於磷的去除更為顯著

Principal Investigator何嘉浚 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

何嘉浚

助理教授

D-4

圖 1家庭生活污水處理案例 圖 2河川工程淨水案例

圖 3地工織物培殖生物菌實驗結果 圖 4 MSL室內實驗滲透過濾實驗儀

圖 5黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)與厚不織布(I-C)之實驗結果

圖 6 三種纖維布在水力承載負荷率 3000Lm2day之實驗結果

TP NH3-N

TP NH3-N

E-1

機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 地下水是極為重要的水資源之一相較於地表水而言地下水具有成本低廉水溫與

水量穩定水質良好及取用方便等多項優點目前台灣西南部地區仍大量抽取地下水供應

灌溉養殖民生及工業用水若地下水遭受污染勢必嚴重影響該地區之水資源供需平

衡甚至對人體健康造成危害故地下水資源保育業已成為極重要之議題 研究目標地下水污染潛勢評估模式 DRASTIC 為美國環保署(US Environmental

Protection Agency)於 1985 年主導並與美國地下水協會共同合作所發展而成利用該模式評估區域之污染潛勢計算出之高污染潛勢區則代表該地區客觀上較易受到污染

DRASTIC 含水層脆弱度模式自發展以來經常被使用於評估地下水污染潛勢但此模式在應用上常因相關參數資料稀少易產生高度不確定性進而影響模式之評估結果因此本

研究應用指標為基礎之地理統計發展以機率為基礎之 DRASTIC 含水層脆弱度評估模式除估算地下水污染潛勢值外並評估其污染潛勢預測表現 研究方法DRASTIC 含水層脆弱度模式考慮七項水文地質參數以評估該地區污染

潛勢之程度分別為地下水位深度(D)淨補注量(R)含水層介質(A)土壤介質(S)地形(T)未飽和層影響(I)含水層水力傳導特性(C)七項參數本研究將此法實際應用於濁水溪沖積扇DRASTIC模式中之各參數分別使用三種選取方法(最大機率選取期望值選取傳統選取法)進行污染潛勢評估

結論研究結果顯示高污染潛勢區皆位於沖積扇之扇頂區土地利用型態以農業耕

種為主而中度污染潛勢則大多分佈於扇央地區無污染及低度風險污染大多分佈於沖積

扇西部沿海地區以及南部地區此外將前述三種方法之評估結果與近年來該地區地下水

硝酸鹽氮實際污染情形進行相關性分析Pearson 相關係數分別為 0310131 及 0071Spearman 相關係數則分別為 0460552 及 021再比較三種方法之污染潛勢預測能力預測高硝酸鹽氮濃度污染(超過 05mgL為門檻)其預測能力分別為 7575及 38由上述結果顯示本研究發展以機率為基礎含水層脆弱度評估模式較傳統評估結果更為優

異本研究成果可提供政府劃定地下水污染潛勢範圍以及制訂污染防治與土地使用管理策

略之參考建議未來可增加更多因子估算淨補注量時若能考慮更多可能影響參數如土

地利用型態雨量植被及土壤入滲係數等將使淨補注量估算更符合實際情況以提高

模式之準確性 Principal Investigator陳世楷助理教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

水資源工程與水利防災組

陳世楷

助理教授

E-2

參數因子 水文地質參數

地下水位深度 D(Depth to Water Table) 淨補注量 R(Net Recharge) 含水層介質 A(Aquifer Media) 土壤介質 S(Soil Media) 地形 T(Topography(slope))

未飽和層影響 I(Impact of the Vadose Zone) 水力傳導係數 C(Hydraulic Conductivity of the Aquifer)

DRASTIC參數 DRC之分數等級

D R C

百分比 門檻 分數等級(rating)

0-20 1 10 2

20-40 2 8 4

40-60 3 6 6

60-80 4 4 8

80-100 4+ 2 10

DRASTIC參數 SIA之分數等級

範 圍(range) 分數等級(rating)

礫石層 10

極粗粗中砂層 7

細及細砂層 4

粉砂泥及黏土層 1

(a)

(b)

(c)

DRASTIC 高污染潛勢與硝酸鹽氮超過05mgL 之比較(a) 各參數最大發生機率選取(b) 各參數期望值選取法(c)傳統選取法

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

B-2

土層輸入參數與斷面繪製

隧道橫斷面沉陷槽 綜合比較

分析視窗與操作步驟

B-3

軟弱黏土層潛變引致之連續壁變形

摘要本研究係基於台北市軟弱黏土層深開挖完成且高品質觀測之施工案例考慮開挖工程常因時間延遲而引起較大之潛變量故採用依時性之土壤模型來模擬而分析結果與現

場連續壁變形背土側沉陷及支撐軸力之觀測值頗為吻合故選用作為進一步後續研究之

基準模型本研究總共以有限元素法進行了 48組不同模型來分析並將前述 48組之分析結果統計歸納後建議了考慮依時性之擋土壁最大變形與擋土系統勁度正規化公式擋土

壁最大潛變增量與擋土系統勁度之正規化公式以及擋土壁最大潛變速率與擋土系統勁度

之正規化公式本研究建議之簡化計算方法經與學者蒐集世界各地之 1百多筆觀測資料比對顯示於良好施工品質之深開挖工程可以得到不錯的預測結果根據上述建議之公式

可以簡單利用開挖深度及支撐系統勁度等基本條件評估軟弱黏土層開挖時可能引致之最

大壁體變形量及潛變量本文研究結果可以提供作為對日後類似工程規劃分析及設計時

之參考 結論 1 研究案例採用依時性分析擋土壁之最大側向變形分析值分別達觀測值之 103(西側連續壁)及 118(東側連續壁)分析結果與現場觀測之連續壁變形曲線亦極為吻合同時分析值最大地表沉陷量分別約為監測值之 96(西側地表)及 89(東側地表)兩者沉陷槽形狀相似支撐軸力與觀測值比較約在誤差plusmn30範圍之內顯示於軟弱黏土層進行深開挖適當考慮土壤之依時性效應可以得到接近觀測值之結果

2 連續壁總潛變率與擋土支撐勁度呈近似雙線性關係當 Sle1350時總潛變率與擋土支撐勁度 S 成自然對數線性反比關係當 Sgt1350 時總潛變率接近於定值 28當中連續壁之總潛變率最大約達 47最小值亦有 28故建議於軟弱黏土層進行深開挖工程宜適當考慮由土壤潛變引致之擋土壁潛變以避免低估了開挖變形量

3 後續參數之研究一系列依時性分析之連續壁最大側向變位量接近極大多數觀測值之最大值故將所有 FEM計算結果回歸後之簡化正規化公式應可以視為擋土壁採用連續壁時之近似最大包絡線該公式具備簡化計算之優點不須要經過複雜之 FEM模擬分析即可以評估擋土壁的可能最大變位量

4 最大潛變速率隨著開挖深度增加而變大同時最大潛變速率發生於最大開挖深度潛變速率與連續壁厚度成非線性反比正規化之最大潛變速率範圍約於 001 mmday~073mmday此結果與台北盆地案例之潛變速率觀測資料頗為接近

5 土壤潛變引致連續壁之總潛變率上限值最大約達 47潛變速率上限值最大約達073mmday 及潛變量之正規化(最大開挖深度與擋土支撐系統勁度之比)上限值約達2本研究建議之簡化之正規化公式透過利用開挖深度及支撐系統勁度等基本參數可以評估軟弱黏土層開挖時可能引致之最大壁體變形量及潛變量本研究結果可以提

供作為日後類似工程之參考

Principal Investigator陳水龍 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

陳水龍

教授

B-4

FEM計算結果與Clough and OrsquoRourke (1990)及觀測資料之比較

潛變率總潛變率與FEM計算之比較

0010203040

50607080

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δhmH

eData calculated from FEM Time-dependent resultsClough and OrsquoRourke (1990) line Observed data from Long (2001)-Diaphragm WallObserved data from Long (2001)-Sheet PileObserved data from Kung et al (2007)Observed data from Taipei case histories

Thick of diaphragm wall from 05m to 20mFactor of SafeAgainst BasalHeave

14

20

11 10 09

(a)

00

10

20

30

40

50

60

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δhmH

e

Data calculated from FEM Time-dependent resultsClough and OrsquoRourke (1990) line Observed data from Long (2001)-Diaphragm WallObserved data from Kung et al (2007)Observed data from Taipei case histories

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

Factor of SafeAgainst BasalHeave

14

20

11 10 09

30

(b)

δ Chmδ hm = -00025t + 025

δChmδhm = -00004t + 005

0

10

20

30

40

0 20 40 60 80

Elapesd Time (Days)

δC

hmδ

hm

HHe=019HHe=044HHe=065HHe=078HHe=100

(a)

Σδ Chmδ hm = -01Ln(S ) + 10

Σδ Chmδ hm = 028

0

10

20

30

40

50

60

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

ΣδC

hmδ

hm

Data calculated from FEM resultsObserved data from Ou et al (1998)Data from Lin et al (2002)

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

(b)

000

005

010

015

020

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δC

hmt

(cm

day

)

Proposed method for estimated by Eq 8Observed data from Ou et al (1998)HHe=019HHe=044HHe=065HHe=078HHe=100

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

00

02

04

06

08

10

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δC

hmH

e

Proposed method for estimated by Eq 9 Data calculated from FEM resultsObserved data from Ou et al (1998)Observed data from Finno et al (2002)Unpublished data

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

建議最大潛變速率計算方法與

FEM計算之正規化比較

建議正規化ΔδChmHe與S之計算

方法與觀測資料比較

B-5

既有連續壁改建之深開挖施工模式

在都市中建物多緊鄰地界線周圍幾乎緊貼鄰房及道路有地下連續壁的建物改建時

為避免拆除深基礎過程造成地盤下陷進而損壞鄰近道路及建物因此施工前必須謹慎

規劃在不損鄰的狀態下舊有地下連續壁深基礎的拆除其困難度比素地新建工程高出

許多所以舊有基礎的深開挖施工是一重要課題 研究目標

(1)建立舊有基礎深開挖的施工模式 (2)建立各種施工模式的施工規劃工項順序及施工流程的步驟

研究方法本文彙整歸納出四種深基礎開挖重建模式分別為 (1)新連續壁於舊連續壁外側 (2)新連續壁於舊連續壁內側 (3)新連續壁與舊連續壁交叉 (4)沿用舊連續壁並繼續向下設置新連續壁

本文針對上述四種模式的各種施工方法就土層地下水位新舊建物的

套圖地盤改良臨時擋土設施抽排水鄰房保護措施及監測點的位置加以

討論並進一步與實際的安全觀測資料相互比較施工流程以連續圖解方式表

達以供規劃設計與施工單位的選用參考或改進 結論

(1)新連續壁於舊連續壁外側只需施作一般淺導溝至原土層待新連續壁完成後再以明挖方式拆除舊連續壁若地質較軟弱可於導牆下方進行地盤改良以防止

新連續壁施作時坍孔 (2)新連續壁於舊連續壁內側可因業主設計分為利用舊連續壁作為外導牆將新設外導牆與舊連續壁以混凝土灌漿為一體及利用舊結構物樑柱設置永久撐牆三種

(3)新連續壁與舊連續壁交叉先於周圍進行地盤改良再利用全迴旋搖管機配合衝擊樁及錘式抓斗破除舊連續壁再以原土回填後才能將套管拔出或是於周圍進行

地盤改良後以明挖方式拆除舊有連續壁 (4)沿用舊連續壁並繼續向下設置新連續壁此模式可先於基地內及舊連續壁下方及內側進行地盤改良新連續壁緊貼舊連續壁施作上方則維持空打段以增加地下

室使用面積 收集數個工地之資料加以分析比對並以(2)新連續壁於舊外連續壁內側模式之

一代表性工地介紹

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-6

(1) (2) (3) (4)

四類深基礎拆除重建模式

新連續壁於舊連續壁內側之將新設外導牆與舊連續壁以混凝土灌漿為一體

B-7

高壓噴射灌漿品質管制與蒙地卡羅機率設計 二重管高壓噴射灌漿作業在壓力水層或者在地下室內進行鑽孔與灌漿作業時因為地

下水位高於鑽孔與灌漿作業場地高程為了避免在進行鑽孔與裝設灌漿管作業階段可能

造成湧水湧砂路面掏空或建築物傾斜的意外事件所以在地下室內進行灌漿作業時

利用筏基水箱來量測每公尺改良樁的排泥漿量除了能用來預警湧水與湧砂的潛在問題

再搭配上所量測到的排泥漿比重還可評估改良樁的平均樁直徑這就是在施工中的品質

管制其次施工中的改良樁若其四周緊鄰的改良樁愈多所量測到的排泥漿比重也會

愈大可見灌漿的順序也能影響改良樁的單位重與強度因此當灌漿的順序造成四周緊

鄰改良樁的數量愈多時則該灌漿的順序能提供最佳的改良樁的單位重與強度 研究目標為了在二重管高壓噴射灌漿的期間立即掌控設計樁徑是否達成同時防

止不正常的排泥導致附近地面的隆起與下陷有效掌握灌漿品質故以檢測的排泥漿比重

與排泥漿量去推估改良樁平均樁直徑是否達到工程設計的標準進而作為在施工時掌控

改良樁品質的一種管制手法 研究方法本次灌漿場地有準備一個已知長寬的筏基坑當作廢泥漿暫置區當排泥漿

排入暫置區內泥漿的液面逐漸升高等鑽桿提升完 1 m再量測液面上升後的高程將高程差乘以筏基底面積即為噴射灌注 1 m高程時的排泥漿量至於排泥漿單位重測量時機是在排泥漿量量測期間進行原則上量兩次盛取時將容器置於排泥軟管出口處盛取將

盛滿排泥漿的容器秤重扣除容器重後再除以容器之容積即為排泥漿之單位重之後將

所記錄的排泥漿量與灌漿量之比值還有排泥漿的單位重畫成機率分布曲線可發現兩者

皆為常態分布( Normal Distribution)其平均值加減 3倍的標準差可用來作為灌漿品質管理的上下限值而再以此兩者的 Distribution用蒙地卡羅原理來模擬便可得到改良樁直徑之機率分布曲線當周圍改良樁陸續完成在未灌漿的改良樁體四周噴射流能切削的土壤

體積逐漸減少依周圍完成支數不同有 6種可能狀況由排泥漿的單位重量測可發現周圍完成改良樁的支數愈多則後續改良樁的排泥漿單位重也愈大改良樁的品質也愈佳因

此可以設計出不同的施工順序若搭接改良樁的數量愈多則此工序所導致的高品質改良樁

的數量也愈多 結論 (1)當地下室發生湧水時其排泥漿量與灌漿量比值皆落在正常灌漿作業的管理

值之外這說明利用排泥漿量與灌漿量比值的管制圖可以有效預警湧水或湧砂的可能性

(2) 為了得到高品質的改良樁在編排灌漿順序時儘量使欲灌漿樁位的周圍有最多已完成的改良樁(3)未來可再蒐集更多 JSG灌漿相關案例將不同地區樁徑土層性質灌漿參數排泥漿比重及廢泥漿量單位量等數據製作資料庫及規範以提供後續灌漿時品

質管制的依循準則 Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-8

圖 1 排泥漿量量測 圖 2 排泥漿單位重量測

圖 3 排泥漿量體積比管制圖 圖 4 排泥漿單位重管制圖

圖 5 蒙地卡羅模擬模型

圖 6 搭接面積的六種邊界

圖 7 五種不同的設計灌漿順序

B-9

路堤下橋墩深基礎開挖工法比較與數值分析 為改善國道 1號五股至楊梅路段的交通壅塞國道新建工程局辦理「國道 1號五股至

楊梅段拓寬工程計畫」之新建工程其中泰山林口路段因為上邊坡側為地質敏感區域不

適開挖所以在下邊坡處進行橋墩基礎開挖基礎開挖工法共有三種分別為型鋼橫板條

擋土工法土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法 研究目標針對土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法彙整傾度管監測數據

觀察不同開挖階段之傾度管側向變位及側向變位速率研判邊坡潛在滑動面的位置進而

比較兩種工法於紅土卵礫石層中開挖之適用性以決定較佳開挖擋土工法其次以 3D有限元素軟體模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖過程以數值分析結果與傾度管監測數

據比對驗證進而研究傾度管監測警戒值與行動值之適用性 研究方法以非線性有限元素軟體(PLAXIS 3D)模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖

過程土壤應力-應變行為模擬採用莫爾庫倫組合律(Mohr-Coulomb constitutive model) 參數的選擇參考鑽探報告及室內土壤試驗土釘桿件採用樑元素模擬(Beam element)鋼線網噴凝土採用牆元素模擬(Wall element)土釘鋼線網噴凝土與土壤間均配置界面元素(Interface element)施工步驟模擬每一階開挖工序由傾度管監測數據比對驗證數值分析結果以及分析邊坡開挖前後之安全係數差異

結論(1)土釘逐階降挖擋土工法在第 6階開挖時可發現變位曲線在 65m處有明

顯的折點折點以上之線段斜率較小下部線段斜率較大由上邊坡路面產生的裂縫可

推估折點以上為邊坡滑動區隨著開挖深度增加折點沒有下移的趨勢也就是滑動面位

置不變滑動區域與影響範圍也沒增加(2)竹削井式擋土工法當井筒壁體開挖至第 10階時傾度管變位曲線產生折點推估折點位置可能位於傾度管 45m與 65m處折點上部線段斜率較小應為未來潛在滑動區但是隨著開挖至第 14 階時折點沒有下移的趨勢也就是潛在滑動面位置不變潛在滑動區域與影響範圍也不變加以基礎上邊坡處

之高速公路路面無裂縫產生研判滑動面並未形成(3)依據傾度管的變位開挖壁面的穩定性高速公路裂縫與滑動面的產生以及工期長短顯示在林口紅土卵礫石層中進行橋墩

基礎開挖較佳的擋土工法應為竹削井式擋土工法(4)監測邊坡潛在滑動面傾度管警戒值的訂定須更加嚴謹應不能造成高速公路路面產生裂縫才能有效且安全的預警工程事

故

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-10

土釘逐階降挖擋土工法開挖面平面圖 土釘逐階降挖過程傾度管之變位

土釘逐階降挖工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

竹削井式擋土工法開挖面平面圖 竹削井式擋土開挖過程傾度管之變位

折點

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

竹削井式擋土工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

2m 深

35m 深

45m 深

65m 深

13m 深

16m 深

Step1 Step2 Step3

Step4 Step5 竹削壁體開挖

井筒壁體開挖 Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

Step15

傾度管深度(m

)

B-11

機場跑道剛性鋪面之版底灌漿維護 剛性鋪面未受良好的維護方式下容易因版塊間的接縫密封性不足使地表水滲入造

成基底層潮濕積水在交通反覆載重作用下接縫發生唧水現象在版塊下方掏空孔洞

使版塊下方的承載力不均進而造成版塊的破裂損壞情形因跑滑道使用頻繁全面翻

修不切實際而且成本較高為了改善此類狀況進行剛性鋪面版底灌漿是最快速有效提

升版塊承載力延長版塊使用年限的方法 研究目標本研究主要以剛性鋪面狀況指數(PCI)版底灌漿灌漿量及灌漿壓力透地雷達

非破壞性檢測之結果進行分析研究研究目標包括 (1) 分析版底孔洞造成的鋪面損壞種類探討損壞種類與灌漿量之關係 (2) 分析版塊不同損壞程度及維護狀況對灌漿量之影響 (3) 鋪面損壞程度以鋪面狀況指數(PCI)加以量化探討鋪面狀況指數(PCI)評分與孔

洞及灌漿量之關係 研究方法針對機場跑滑道由孔洞造成的剛性鋪面破壞及版底灌漿量之關係研究探討在

與灌漿前後之透地雷達檢測結果驗證研究方法可區分為 (1) 剛性鋪面損壞(distress)程度調查

在透地雷達非破壞性檢測前先行調查版塊損壞程度並以ASTM提出的剛性鋪面狀況指數(PCI)評分方式記錄版塊狀況

(2) 剛性鋪面版底灌漿前非破壞性檢測 在灌漿前先行規劃透地雷達施測路徑並於灌漿前及灌漿後以透地雷達掃描剛性

鋪面版塊底下孔洞與積水的範圍 (3) 剛性鋪面版底灌漿

利用透地雷達於現地版塊所偵查之孔洞進行灌漿孔位佈設選用適當之機具與

監測系統以單環塞工法進行填充灌漿填塞版塊底下之孔洞 (4) 剛性鋪面版底灌漿後非破壞性檢測

在灌漿後以相同的施測路徑檢測確認鋪面下方孔洞與積水的範圍已確實填充

否則再進行補灌作業 (5) 分析調查資料與灌漿施工紀錄結果

探討版底灌漿量與鋪面狀況指數(PCI)評分之關係篩選因孔洞造成的損壞評分方式制定用於版底灌漿的鋪面狀況指數(PCI)並由鋪面狀況指數(PCI)評分預估其灌漿量

結論(1)以版底孔洞造成的鋪面損壞與灌漿量之關係提出與版底孔洞有關的剛性鋪面狀

況指數(PCI)評分方式(2)以不同損壞程度的剛性鋪面對灌漿量之影響提出用於剛性鋪面灌漿前的適當修護方式(3)建立剛性鋪面狀況指數(PCI)與版底灌漿量之分析方法並提出預估灌漿量的方法以提升灌漿之效率及精確性

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-12

灌漿管安裝 灌漿壓力及流量監測 版塊接縫溢漿即停止

圖 1 版底灌漿施工

圖 3 剛性鋪面狀況指數(PCI)與灌漿量之關係整合

圖 2 剛性鋪面與灌漿施工狀況記錄

灌漿前

灌漿後

補灌後

B-13

鋼筋混凝土簡支梁循環加載與數值分析 目前潛盾隧道環片大多由鋼筋與混凝土製作而成而監測系統皆於環片裝設背填與

二次灌漿完成後才裝設在環片內側無從得知環片在裝設背填與二次灌漿過程中環

片中的鋼筋與混凝土的初始應力因此如果無法得知初始應力狀態則環片之鋼筋與混

凝土用量設計很難判定是否保守或不保守若能從環片製作澆鑄與現場環片裝設過程中進

行量測即可掌握環片完整的應力歷史作為回饋設計的重要資料 研究目標利用埋設 SOFO光纖的簡支梁在循環載重時的鋼筋應變與梁撓度作為已知

解分析對象來驗證下列兩種分析方法一為以結構及鋼筋混凝土力學理論發展一套

MATLAB 數值分析模式模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力二為使用 FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型模擬簡支梁承受雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力

研究方法分成三部分第一部分將SOFO光纖感測器埋設於鋼筋混凝土簡支梁試

體內在試體製作過程中記錄蒸氣養生與水中養生過程鋼筋與混凝土的應變歷史並於

實驗室內進行雙點循環載重試驗紀錄鋼筋之應變過程第二部分利用結構與鋼筋混凝

土力學原理建立一套MATLAB數值分析模式(分成三種類型(1)忽略拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie (2)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie(3)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用真實的慣性矩Iexact)藉由給定之鋼筋與混凝土的組合率模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下簡支梁試體鋼筋與混凝土的應變與應力並比對簡支梁的載重-理論彎矩彎係與數值分析結果的載重-彎矩關係驗證力學理論數值分析模式的正確性第三部分使用FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型輸入MATLAB數值分析使用之鋼筋與混凝土的組合律模擬鋼筋混凝土簡支梁承受雙點循環加載擷取光纖感測器位置之模

擬結果將其模擬結果與實驗之光纖感測器量測結果和MATLAB數值分析結果進行比對探討力學數值分析的適用性

結論(一)本研究發展之數值分析模式沒有忽略拉力側混凝土之張力而且混凝

土試體開裂後採用真實的慣性矩Iexact進行力平衡分析不論簡支梁是否開裂載重-彎矩關係的數值分析解與理論解皆吻合證實本研究發展的力學理論數值分析模式之正

確性(二)數值分析結果之鋼筋應變與實驗之光纖感測器量測結果有差別後續使用FLAC 3D模擬輸入數值分析使用的組合率預期能得到與數值分析較相符之結果

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-14

光纖簡支梁試驗加載示意圖 雙點循環載重之光纖變形量量測結果

載重-彎矩(理論與數值分析)關係圖 載重與鋼筋應變及中立軸位置關係圖

鋼筋混凝土簡支梁斷面網格圖(FLAC 3D) 鋼筋混凝土簡支梁網格示意圖(FLAC 3D)

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

0100002000030000400005000060000700008000090000

100000110000120000130000140000

0 10002000300040005000600070008000900010000

彎矩

(kg-

cm)

載重 (kg)

理論彎矩

計算彎矩-

類型1

計算彎矩-

類型2

計算彎矩-

類型3

B-15

無人飛行戴具(UAV)航空攝影測量及雷射掃描儀(LiDAR)資料之整合與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞近

年來測量與空間資訊技術之發展日新月異於國土保安環境變遷監控防救災應變資

源探測保護等各方面的應用以及上述資訊的更新和資料的即時性成為重要需求因此

發展快速且低成本資料擷取平台乃成為各國遙感探測技術與測繪製圖發展的重要課題

遙測影像及航空測量除了軍事情報之外已普遍推廣到區域測量地質調查礦產探勘

農林設施土壤保育森林開發與土木工程之探查等工作上近年來因電腦視算能力的

提昇數位影像解晰度的提高相對應之攝影測量技術亦隨之澎渤發展 研究目標地震等天然災害的評估常須整合不同領域及技術如地形分析大地測

量遙測地理資訊系統及定年學等其中構造地形分析是斷層存在性及斷層活動性一個

最初步也最基礎的資訊與工具它能提供進行其他更精細的斷層調查分析前重要的參考

依據因此高精度地形資料的取得成為重要關鍵 研究方法1)針對地形資訊大量數據視覺運算等相關模組及程式的開發其中主要

集中於三維紅藍(或紅青)全彩立體影像及三維立體光柵影像之處理及製作2)數值地形資料應用於在地質上構造如斷層褶皺等構造的特徵分析構造活動性的探討等相

關技術的開發 結論無人飛行載具機動力強時效性快經費較廉及較寬鬆天氣條件即可操作的

優點等特性可取得災害地區即時清晰全面之中低空照片並作為後續分析災害原因

與災後整治之用以無人飛行載具進行航空攝影測量由地表特徵物的辨識再反求特徵

點的空間所在位置經由大量的特徵點的計算後即可建置大量三維座標（點雲）並同

時透過數位攝影機記錄取樣點顏色測量結果可以建構數位地表高程模型來精確記錄地貌

用於記錄地形變遷地圖製作或是產生地面模型此一精確的三維座標可做為土地建築

都市規劃自然地貌河床地形測量以及山坡監測等用途之應用另一方面台灣地區位

處高溫多雨的亞熱帶植生茂密地質露頭出露不易而新技術空載雷射掃描(Light Detection And Ranging LIDAR)的多重反射資訊經由濾除不同反射訊號後能獲得高解析度之數值地表模型(Digital Surface Model DSM)再經由資料處理進一步去除地表建物及植被等可得高解析度數值地形模型(Digital Elevation Model DEM)利用此一技術無論是人口密集的都會區或是叢林茂密的深山都可以找出許多被掩蓋或是現行數值地

形模型所無法分辨的細微地形變化這些微變化能提供更多科學證據並進相關分析與運

用

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-16

國道三號附近細部數值地形模型呈現其中可見高速公路上崩積區及呈點狀凸起零星

散佈之清運中大型機具

無人飛機拍攝陳有蘭溪附近區域影像之點雲建置成果

小林村附近地區山崩事件後之三維地形側視

B-17

山崩災害數值模擬相關程式開發與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞1999年台灣九二一集集地震（ML= 73 MW= 76）造成台灣地區二千四百餘人的死亡引發近萬個山崩民生經濟損失嚴重近年來因電腦運算能力的提昇結合野外觀察的結果

運用離散元素法等數值模型方法結合地震站之強地動訊號地表地下水文特徵以及

岩體及滑動面之材料性質等來模擬山崩行為從地震山崩之誘發啟動傳播至穩定

滑動及最後堆積停止階段等等hellip重建運動塊體的滑動過程 研究目標結合野外觀察及不同方法論所得概念運用自行開發之接觸動力離散元素

法及廣義地形下之淺水波模式來探討山崩區地形地貌岩體材料性質孔隙壓力滑

動面及原地面等摩擦性質等對山崩之誘發擴展及堆積過程之影響及山崩機制之探討 研究方法1)運用接觸動力離散元素法來模擬山崩的誘發與運動過程該方法基於顆

粒間的接觸面性質及顆粒群的相互碰撞時考量顆粒碰撞前後之動量變化回復係數及作

用力2)基於連體力學架構所發展而成的廣義地形下之淺水波模式所開發之程式(中研院郭志禹博士合作)亦運用於土石流流變率模擬藉由與現場堆積的量測值相比較來率定山崩地區之流變參數

結論岩體內之作用力的模擬是考慮相接觸顆粒之接觸點位置及接觸區域面積接

解點上之正向切向接觸力及抗彎矩並考慮原接解點或新接觸點接觸點之尖鋒及殘餘

強度等以上方法允許模擬破碎岩體內之凝聚力的 Mohr - Coulomb 行為最後再以GaussndashSeidel 非線性迭代之數值方法來簡化及加速程式之運算以計算每一時間序列上顆粒群體碰撞及接觸時的作用及行為相關程式已運用於國道三號九份二山小林村等地

滑土石流等山崩之象動歷程模擬金山地區之洪氾斷層錯動造成地盤下陷而引致海水

漫淹等相關的分析

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-18

山崩崩移發生前及發生瞬間顆粒間之接觸應力變化

小林村土石流情境模擬及崩積物堆積狀況

C-1

大陸政府採購市場與制度之研究 由於 WTO 的 GPA (政府採購協定) 簽署國家越來越多美加歐盟日韓等大部

分有經濟實力的國家多已簽署我國亦在 2009 年 7 月 15 日簽署生效而中國大陸亦於2007年提出加入 GPA申請目前相關談判已近尾聲近期內可望簽署根據 GPA的規定各國的政府採購市場必須互相開放且遵守公開公平等原則預計大陸簽署 GPA 後未來每年政府採購市場的金額將高達三十餘兆台幣由於市場規模極為龐大各國莫不競相投

入相關研究及輔導該國產業的競爭力企圖爭奪這塊大餅我國相對進入大陸市場較無語

言及文化等障礙相較於其他國家的競爭事實上我國產業已具備天時地利人和的有

利條件如何利用這些有利條件轉化成市場的競爭優勢實為迫不及待的課題而其中最

關鍵的因素就是是否能徹底熟悉大陸公共市場的遊戲規則精確的掌握各項規則的操作與

竅門且時效越早越好俾輔助我國的產業及早佈署掌握市場的先機這是本研究所致

力的主要目的 研究目標本研究目標可分為短中長期短期為比較兩岸政府採購制度與市場

分析研究臺灣產業進入大陸公共市場之策略及定期舉辦兩岸政府採購產官學研討會及

論壇中期為協助政府研擬相關政策成立兩岸公共市場產業輔導中心及協助我國產業

進入大陸公共市場長期為設立營造公會臺北科大政府採購市場研發與培訓中心使臺灣產業從兩岸走向國際

研究方法本研究在第一階段將針對大陸的政府採購制度進行全面的探討且將兩岸

採購法的差異做詳盡的比對同時也針對大陸的公共市場及產業文化進行深入的調查與

分析並彙整資深台商(協會)及兩岸專家的經驗以務實為導向俾使研究成果能精確有效的掌握大陸的公共市場第二階段將運用前階段的研究成果以營建產業為先建立

兩岸長期的交流平台積極訓練及輔導我國的產業能快速進入大陸公共市場的能力如

此階段的成果與時機成熟將在本校設立兩岸公共市場產業育成中心以提供長期的專

業輔導未來甚至可進一步考慮將服務範圍拓展至其他 GPA國家 結論由於此計畫為一個長期性研究因此下列結論僅為初期研究成果發生重大災

害需獲得緊急搶救資源時除正常既有採購契約可利用外亦可於正常之採購契約中針

對災害搶救項目可直接以開口契約方式預為因應另搶救能量需求異常龐大之重大災害緊

急搶救則可以特殊緊急採購方式因應兩岸採購法規均提供法源依據提供執行單位緊

急採購災害所需搶救資源比較兩岸之緊急採購制度並參照相關實務案例可發現各有

優缺點如何能截長補短應是兩岸所努力方向最後大概整理出兩項重點(1)兩岸採購相對於歐美國家仍處於起步階段還存在很多問題亟待完善如政府採購法不健全政府服

務類採購範圍和規模仍然較小等發達國家政府採購規模占 GDP的比例通常為 10兩岸占比水平與此相比仍有較大差別(2) 緊急採購之因應措施兩岸均有彈性因應作為針對 921 大地震莫拉克颱風（依據台灣地區ldquo採購法rdquo第 105 條）及四川汶川大地震甘肅省土石流災害（依據大陸政府ldquo採購法rdquo第 31 條）等相關單位均可快速進行救災工作因此相關緊急採購作為均能發揮功能提升整體救災復原效率 Principal Investigator王隆昌 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-2

中國各年度 GDP（單位億美元）

資料來源中華人民共和國國家統計局 httpwwwstatsgovcn2012年

各縣市綜合營造業分佈狀況 研究目標 資料來源本研究室繪製 資料來源本研究室繪製

家數

縣

市

C-3

預防式品管理論應用於公共工程之研究

近年來國家重大建設計畫密集推出如民營固網開放台電六輸變電計畫污水下水

道建設計畫及自來水更新等多項計畫以及埋設電力電信瓦斯自來水網路等等維生

管線使用道路埋設管線情形非常普遍然而國內隨著生活水平及教育程度的提昇以致

民眾意識抬頭對道路服務需求也跟著增加因此使得國內道路管理機關開始重視道路服

務品質的問題但卻常發生管線工程埋設後因道路回填不實或管線埋設未與路面齊平

造成路面不平的情況其施工品質優劣將是維持路面平整最重要的關鍵 本研究將預防式品質管理概念導入目前道路管線挖填工程品質管理中重新建置一套

施工品質管理機制依現況問題分析並研提對策提出於重要施工項目建立停檢點查驗

並依其重要程度設立不同等級專業人員負責查驗及相關檢查表落實專業人員的職責等施

工品質管理機制期能改善目前施工品質良莠不齊的情況 研究目標 本研究首先針對臺北市現行管線挖掘作業之抽查機制進行探討依據現

況問題分析結果檢討現行抽查機制的問題癥結導入防弊理論及預防品管的觀點建構

改良式抽查機制首先建立管線停檢點抽查作業消除非必要的挖掘降低抽查成本減少

開挖次數及減少用路人抱怨推動落實專業人員管制藉由二階段抽查作業篩選無停檢點

資料者納入品質抽查將廠商依品管能力分類無品質能力及限制挖掘者繳交代金(需含管理費等)由道路管理機關於各年度施工時納入施工研擬闢建管線挖掘品質管理系統其研擬一套以預防為主治療為輔具體可行的管理機制藉以提升抽查效益並有效改

善管線施工品質 研究方法針對本研究相關之文獻及臺北市管線挖掘品質管理現況進行回顧探討臺

北市道路挖掘埋設管線品質抽查管理之盲點導入防弊理論及預防式品管的觀點著重以

預防式管理為主治療為輔應變為備之原理藉由專家調查以及實例分析探討改良式抽

查機制之適用性並以回饋分析之方式修正本研究最後提出結論與建議 結論(1)強化製程品管停止靠檢驗達成品質一開始就製造出滿足需求品質的方式

來取代檢驗特別是落實停檢點抽查機制與績效管理(2)道路管理機關除輔導其做好品質外應針對其品質績效長期建立管理檔案長期掌握管線單位的完整資料績優者除於管

線會議公開表揚外應降低抽查比率甚至列入道路管理機關代辦施工之廠商優先名單績

劣者除於管線會議提出並公告於臺北市道路挖掘管理系統並增加抽差比率輔導施工品

質若仍無法改善經評定為無自主品管能力則由管理機關代收款施作且代收款應大幅提

升並收取管理費長期追蹤廠商績效管理績優廠商將持續其好品質績效差之廠商為避

免抽查之成本提高將自主性的導正其施工品質長期形成良性循環及自主品管之永續目

的創造永續管理的效益(3)重點式品管須由品管組織人員簽認除依權責分別由施工廠商之技師工地主任及品管人員負責簽認外監造單位亦應於現場會簽並通知道路管理

機關派員查核(4)闢建管線挖掘品質管理系統以二階段抽查機制可減少 80非必要抽挖件數降低抽查成本利用非破壞性檢測過濾有品質疑慮之案件代替道路品質抽查

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-4

未經篩選逕以破壞性檢測檢驗道路品質之機制改以善用成熟科技如透地雷達先與檢測隱

蔽部分可排除非必要之挖掘案件瀝青混凝土部分則以鑽心取樣檢驗如有品質疑慮再

以破壞性檢測驗證民眾較在意路面復舊品質更勝於隱蔽部分另增加非破壞性檢測項目

如以三米直規加驗人手孔周邊及瀝青混凝土新舊介面高低差(5)因已以二階段非破壞性檢驗過濾 80非必要抽挖件數如此可分階段增加抽查件數由原 15增加至 10長期以 100抽中不合格為目標大幅增加抽查效益

Principal Investigator王隆昌 教授研究室

戴明品管理論

項目 年度 抽查件數 不合格件數 不合格率

97 138 71 5145 98 629 187 2973 99 525 120 2286 合計 1292 378 2926

97~99年度臺北市管線查察不合格統計表

C-5

整合 RFID與 BIM於營建工地鋼構吊裝工程管控實務應用之研究

鋼構工程為鋼骨大樓最主要的工項之一其作業管理的良窳直接影響工程品質與成

本複雜之鋼結構工程可能包含上萬支構件每一構件經由製造運送檢查儲存

吊裝及驗收等流程都必須不斷進行確認並核對資料然而現行工地作業人員多以紙本

2D圖面及物料清單為溝通管理的工具因此常有構件不易確認效率緩慢誤判等問題尤其塔吊人員位於高樓作業時需同時進行安裝位置確認與吊塔操作不僅導致作業緩

慢且易增加作業風險 研究目標規劃整合BIM結合RFID技術導入營建工地鋼構吊裝工程管控之應用模式

建置 BIM-based RFID 鋼構工程物料資訊管理系統使其能提升鋼構作業管理效率減少塔吊作業之風險並進一步探討系統導入之效益與限制 研究方法鋼結構工程的作業流程包含工廠製造材料運送工地存放吊裝施工及

完工驗收等階段本研究所開發之系統導入應用包含「進場檢驗」「吊掛作業」「進度監

控」及「完工查驗」等作業管理其概念主要利用 BIM圖形化介面易於辨識之特性使人員能透過模型輕易掌握鋼構於建築空間位置並透過 RFID快速掃瞄辨識能力能迅速取得構件資訊減少人員辨識錯誤及負荷有助於高空塔吊作業之正確與安全並透過

BIM 模型顏色呈現方式能迅速掌握鋼構作業之進度本研究開發採用NET Framework技術以Microsoft SQL Server為資料庫系統並透過 ADONET作為資料溝通之技術模型本體採用 Revit 匯出之 DWF 檔案為主要檔案格式提供系統操作所需之樓層模型及構件視覺化資訊系統介面則以 VBNET開發視窗介面作業進行時能同時呈現系統資料庫資訊及模型呈現

結論(一)本研究整合 RFID 與 BIM 模型作為塔吊作業溝通之媒介高空與地面人員能以行動裝置同步取得構件及模型資訊可改善傳統 2D圖面與無線電溝通及描述不易之狀況(二)由於鋼構體積龐大且工地空間有限錯誤的堆置方式可能增加成本與導致風險工程師可藉由 BIM 樓層與位置資訊調控構件最佳的儲放位置與順序可提升吊裝

效率並降低風險(三)系統所採用之 BIM Model 由 Revit 模型先行匯出為 DWF格式檔案後再利用 API進行操作以避免原始模型遭任意修改且由於檔案格式較小可提升系統資料傳輸速度並改善作業效率(四)透過 BIM API 介面程式可控制模型旋轉並以適當角度呈現能協助塔吊人員迅速確認構件及安裝位置改善作業便利性及減少人員疲勞並且

提升作業安全本研究導入行動化通訊裝置及 BIM-RFID資訊化作業系統取代傳統紙本作業模式人員對資訊系統操作之熟悉度與良好的教育訓練為導入系統成敗之重要關鍵 Principal Investigator林祐正老師 研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

林祐正

副教授

C-6

使用者操作介面

RFID-BIM系統導入工地鋼構管控之應用

系統架構圖

鋼構進場檢驗及放置管理

地面工程師與塔吊人員同步顯示鋼構資訊

透過 BIM模型顏色管理作業進度

作業人員進行鋼構驗收

D-1

因應重大複合型災害物力動員調度機制 之研究

2011 年日本311 東北發生超乎預期之大規模地震所引發之複合型災害其救災物力

之動員調度也備受考驗借國外災害處理之經驗檢討台灣的法令組織整備作業程

序及案例期能提升我國面臨重大複合型災害時物力動員之時效性及完整性 研究目標彙整分析世界主要國家包括日本(日本東北地震)美國(卡翠納颶風)

中國大陸(四川地震)等遭逢重大災難時物力動員機制運作情形與關鍵議題檢討我國近年來莫拉克風災納莉風災921 地震等重大災害物力動員案例及現況設定一項重大複合式災害就我國現行物力動員機制進行情境分析研提我國因應重大災難物力動員機制

之具體建議 研究方法本研究案預擬之情境以國內發生機率雖不高但仍有可能發生且高於現

今地方政府在其地區災害防救計畫中所研擬的地震規模為本研究案之情境事件因此

設定為臺灣北部山腳斷層北延入海段發生芮氏規模七之地震錯動並引發最高浪高達三

公尺之海嘯此浪高比國科會所做研究報告之12公尺高但考慮311 東日本大地震之超乎預期的情況及複合型災害之組構以三公尺浪高之海嘯為模擬情境另伴隨核一廠因激

烈振動導致廠區設備受損造成第四級（Level 4）的輻射事故綜之本研究案預擬之複合型災害乃由地震海嘯核電廠輻射事故所構成並推估建物損壞人員傷亡收容

需求火災事件維生管線交通路網等之量化損害及修復進度以及海嘯淹水及輻射災

害避難收容下所需的物力調度其中以TELES 及本研究研擬方法為主要考量亦透過訪談方式針對公私部門物力動員調度權責相關之人員進行訪談以了解災防組織之實際

作為伴以調查焦點座談統計分析並總整研究發現研提我國因應重大災難物力

動員機制之具體建議 結論物力需求可分為物資及設施設備兩大類別物資方面包括飲用水糧食及民生

必需品緊急醫療救護所需之器材及藥品人命搜救之器材裝備等等本研究擬出隨時

間地點之量化數據提出物力動員調度之十三項重要課題與對策並具體提出短中長期

政策及機制改善之建議 Principal Investigator施邦築

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

施邦築

副教授

D-2

物力需求與災害發生時間關係圖

物力整及備動員運作流程圖

物力調度運作流流程圖

D-3

地工合成材料應用於呈層複合土壤 水質淨化系統之研究

臺灣發展生態工法迄今已十餘年初階段大都應用於河川及山坡地治理現今逐漸擴

展至社區或城市的應用並且與綠建築及節能減碳等議題相互結合目前國內的生活污

水大多經由污水下水道系統收集至污水處理廠處理然而因其造價高且工期長短期內

並無法達到全面普及鑑於此近年來國內開始採用現地自然淨化處理系統(NTS)解決此問題然此類系統卻常受限於較低的水力負荷率而導致阻塞本研究引入在日本發展十餘

年之呈層複合土壤系統(MSL)其實務案例詳圖 1 及圖 2由於水力負荷率較大且因系統可設置於地底下降低人為的干擾及維護管理的頻率有效的改善 NTS 缺點 MSL系統主要由土壤混合層(含土壤有機材料及包覆材)及透水層(PL)組合而成日本 SML係以麻布為包覆材但易受分解腐化而影響系統壽命本研究改採高耐久且品質穩定之地工

合成材料以提昇系統使用壽命 研究目標本研究嘗試採用地工合成材料替換 MSL 系統中包覆材藉由人造聚酯纖

維控制材料本身厚度開孔徑進行實驗過去地工合成材料較常使用在土木大地工程

多應用於河川護岸的保護以及山坡地的護坡工程材料本身具備排水沖蝕控制隔離

加勁及過濾hellip等功能鮮少使用於水質淨化之應用本研究透過地工合成材料替換日本之黃麻布包覆材除了可以達到較佳的水質淨化成效之外更有效延長MSL系統使用壽命另外本研究亦嚐試採用台灣現地常見的材料來取代日本的材料以達到落實技術本土化

之目的 研究方法首先進行「地工織物培殖微生物可行性初期實驗」(詳圖 3)目的為了解

地工合成材料能否能有效提供硝化菌生長附著而後採用自行研發之「MSL 室內實驗滲透過濾實驗儀」(詳圖 4)進行實驗共分為二個階段第一階段由黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)及厚不織布(I-C)進行實驗以了解不同纖維布之淨化效率第二階段則將三種纖維布以不同的水力負荷率進行試驗以了解污水停留時間與水質淨化效率間的關係

結論(1)本研究所使用之添加材均為台灣本土材料由試驗結果可知效果頗佳顯示

可達技術本土化之目標(2)在相同厚度下本研究採用地工合成材的確可以達到與黃麻布相同之水質淨化成效且較厚之地工合成材亦表現出較佳的成效(圖 5)(3)實驗發現地工合成材內部孔隙愈多愈能提供較多空間利於生物膜孳長提高淨化效果(4)水力負荷率只要能低於 5000Lm2day便可以有效達到水質淨化的成效(圖 6)(5)與人工濕地水質淨化系統相比MSL可以更小的面積和更省的成本較快速的達到水質淨化的成效由其對於磷的去除更為顯著

Principal Investigator何嘉浚 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

何嘉浚

助理教授

D-4

圖 1家庭生活污水處理案例 圖 2河川工程淨水案例

圖 3地工織物培殖生物菌實驗結果 圖 4 MSL室內實驗滲透過濾實驗儀

圖 5黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)與厚不織布(I-C)之實驗結果

圖 6 三種纖維布在水力承載負荷率 3000Lm2day之實驗結果

TP NH3-N

TP NH3-N

E-1

機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 地下水是極為重要的水資源之一相較於地表水而言地下水具有成本低廉水溫與

水量穩定水質良好及取用方便等多項優點目前台灣西南部地區仍大量抽取地下水供應

灌溉養殖民生及工業用水若地下水遭受污染勢必嚴重影響該地區之水資源供需平

衡甚至對人體健康造成危害故地下水資源保育業已成為極重要之議題 研究目標地下水污染潛勢評估模式 DRASTIC 為美國環保署(US Environmental

Protection Agency)於 1985 年主導並與美國地下水協會共同合作所發展而成利用該模式評估區域之污染潛勢計算出之高污染潛勢區則代表該地區客觀上較易受到污染

DRASTIC 含水層脆弱度模式自發展以來經常被使用於評估地下水污染潛勢但此模式在應用上常因相關參數資料稀少易產生高度不確定性進而影響模式之評估結果因此本

研究應用指標為基礎之地理統計發展以機率為基礎之 DRASTIC 含水層脆弱度評估模式除估算地下水污染潛勢值外並評估其污染潛勢預測表現 研究方法DRASTIC 含水層脆弱度模式考慮七項水文地質參數以評估該地區污染

潛勢之程度分別為地下水位深度(D)淨補注量(R)含水層介質(A)土壤介質(S)地形(T)未飽和層影響(I)含水層水力傳導特性(C)七項參數本研究將此法實際應用於濁水溪沖積扇DRASTIC模式中之各參數分別使用三種選取方法(最大機率選取期望值選取傳統選取法)進行污染潛勢評估

結論研究結果顯示高污染潛勢區皆位於沖積扇之扇頂區土地利用型態以農業耕

種為主而中度污染潛勢則大多分佈於扇央地區無污染及低度風險污染大多分佈於沖積

扇西部沿海地區以及南部地區此外將前述三種方法之評估結果與近年來該地區地下水

硝酸鹽氮實際污染情形進行相關性分析Pearson 相關係數分別為 0310131 及 0071Spearman 相關係數則分別為 0460552 及 021再比較三種方法之污染潛勢預測能力預測高硝酸鹽氮濃度污染(超過 05mgL為門檻)其預測能力分別為 7575及 38由上述結果顯示本研究發展以機率為基礎含水層脆弱度評估模式較傳統評估結果更為優

異本研究成果可提供政府劃定地下水污染潛勢範圍以及制訂污染防治與土地使用管理策

略之參考建議未來可增加更多因子估算淨補注量時若能考慮更多可能影響參數如土

地利用型態雨量植被及土壤入滲係數等將使淨補注量估算更符合實際情況以提高

模式之準確性 Principal Investigator陳世楷助理教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

水資源工程與水利防災組

陳世楷

助理教授

E-2

參數因子 水文地質參數

地下水位深度 D(Depth to Water Table) 淨補注量 R(Net Recharge) 含水層介質 A(Aquifer Media) 土壤介質 S(Soil Media) 地形 T(Topography(slope))

未飽和層影響 I(Impact of the Vadose Zone) 水力傳導係數 C(Hydraulic Conductivity of the Aquifer)

DRASTIC參數 DRC之分數等級

D R C

百分比 門檻 分數等級(rating)

0-20 1 10 2

20-40 2 8 4

40-60 3 6 6

60-80 4 4 8

80-100 4+ 2 10

DRASTIC參數 SIA之分數等級

範 圍(range) 分數等級(rating)

礫石層 10

極粗粗中砂層 7

細及細砂層 4

粉砂泥及黏土層 1

(a)

(b)

(c)

DRASTIC 高污染潛勢與硝酸鹽氮超過05mgL 之比較(a) 各參數最大發生機率選取(b) 各參數期望值選取法(c)傳統選取法

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

B-3

軟弱黏土層潛變引致之連續壁變形

摘要本研究係基於台北市軟弱黏土層深開挖完成且高品質觀測之施工案例考慮開挖工程常因時間延遲而引起較大之潛變量故採用依時性之土壤模型來模擬而分析結果與現

場連續壁變形背土側沉陷及支撐軸力之觀測值頗為吻合故選用作為進一步後續研究之

基準模型本研究總共以有限元素法進行了 48組不同模型來分析並將前述 48組之分析結果統計歸納後建議了考慮依時性之擋土壁最大變形與擋土系統勁度正規化公式擋土

壁最大潛變增量與擋土系統勁度之正規化公式以及擋土壁最大潛變速率與擋土系統勁度

之正規化公式本研究建議之簡化計算方法經與學者蒐集世界各地之 1百多筆觀測資料比對顯示於良好施工品質之深開挖工程可以得到不錯的預測結果根據上述建議之公式

可以簡單利用開挖深度及支撐系統勁度等基本條件評估軟弱黏土層開挖時可能引致之最

大壁體變形量及潛變量本文研究結果可以提供作為對日後類似工程規劃分析及設計時

之參考 結論 1 研究案例採用依時性分析擋土壁之最大側向變形分析值分別達觀測值之 103(西側連續壁)及 118(東側連續壁)分析結果與現場觀測之連續壁變形曲線亦極為吻合同時分析值最大地表沉陷量分別約為監測值之 96(西側地表)及 89(東側地表)兩者沉陷槽形狀相似支撐軸力與觀測值比較約在誤差plusmn30範圍之內顯示於軟弱黏土層進行深開挖適當考慮土壤之依時性效應可以得到接近觀測值之結果

2 連續壁總潛變率與擋土支撐勁度呈近似雙線性關係當 Sle1350時總潛變率與擋土支撐勁度 S 成自然對數線性反比關係當 Sgt1350 時總潛變率接近於定值 28當中連續壁之總潛變率最大約達 47最小值亦有 28故建議於軟弱黏土層進行深開挖工程宜適當考慮由土壤潛變引致之擋土壁潛變以避免低估了開挖變形量

3 後續參數之研究一系列依時性分析之連續壁最大側向變位量接近極大多數觀測值之最大值故將所有 FEM計算結果回歸後之簡化正規化公式應可以視為擋土壁採用連續壁時之近似最大包絡線該公式具備簡化計算之優點不須要經過複雜之 FEM模擬分析即可以評估擋土壁的可能最大變位量

4 最大潛變速率隨著開挖深度增加而變大同時最大潛變速率發生於最大開挖深度潛變速率與連續壁厚度成非線性反比正規化之最大潛變速率範圍約於 001 mmday~073mmday此結果與台北盆地案例之潛變速率觀測資料頗為接近

5 土壤潛變引致連續壁之總潛變率上限值最大約達 47潛變速率上限值最大約達073mmday 及潛變量之正規化(最大開挖深度與擋土支撐系統勁度之比)上限值約達2本研究建議之簡化之正規化公式透過利用開挖深度及支撐系統勁度等基本參數可以評估軟弱黏土層開挖時可能引致之最大壁體變形量及潛變量本研究結果可以提

供作為日後類似工程之參考

Principal Investigator陳水龍 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

陳水龍

教授

B-4

FEM計算結果與Clough and OrsquoRourke (1990)及觀測資料之比較

潛變率總潛變率與FEM計算之比較

0010203040

50607080

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δhmH

eData calculated from FEM Time-dependent resultsClough and OrsquoRourke (1990) line Observed data from Long (2001)-Diaphragm WallObserved data from Long (2001)-Sheet PileObserved data from Kung et al (2007)Observed data from Taipei case histories

Thick of diaphragm wall from 05m to 20mFactor of SafeAgainst BasalHeave

14

20

11 10 09

(a)

00

10

20

30

40

50

60

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δhmH

e

Data calculated from FEM Time-dependent resultsClough and OrsquoRourke (1990) line Observed data from Long (2001)-Diaphragm WallObserved data from Kung et al (2007)Observed data from Taipei case histories

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

Factor of SafeAgainst BasalHeave

14

20

11 10 09

30

(b)

δ Chmδ hm = -00025t + 025

δChmδhm = -00004t + 005

0

10

20

30

40

0 20 40 60 80

Elapesd Time (Days)

δC

hmδ

hm

HHe=019HHe=044HHe=065HHe=078HHe=100

(a)

Σδ Chmδ hm = -01Ln(S ) + 10

Σδ Chmδ hm = 028

0

10

20

30

40

50

60

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

ΣδC

hmδ

hm

Data calculated from FEM resultsObserved data from Ou et al (1998)Data from Lin et al (2002)

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

(b)

000

005

010

015

020

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δC

hmt

(cm

day

)

Proposed method for estimated by Eq 8Observed data from Ou et al (1998)HHe=019HHe=044HHe=065HHe=078HHe=100

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

00

02

04

06

08

10

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δC

hmH

e

Proposed method for estimated by Eq 9 Data calculated from FEM resultsObserved data from Ou et al (1998)Observed data from Finno et al (2002)Unpublished data

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

建議最大潛變速率計算方法與

FEM計算之正規化比較

建議正規化ΔδChmHe與S之計算

方法與觀測資料比較

B-5

既有連續壁改建之深開挖施工模式

在都市中建物多緊鄰地界線周圍幾乎緊貼鄰房及道路有地下連續壁的建物改建時

為避免拆除深基礎過程造成地盤下陷進而損壞鄰近道路及建物因此施工前必須謹慎

規劃在不損鄰的狀態下舊有地下連續壁深基礎的拆除其困難度比素地新建工程高出

許多所以舊有基礎的深開挖施工是一重要課題 研究目標

(1)建立舊有基礎深開挖的施工模式 (2)建立各種施工模式的施工規劃工項順序及施工流程的步驟

研究方法本文彙整歸納出四種深基礎開挖重建模式分別為 (1)新連續壁於舊連續壁外側 (2)新連續壁於舊連續壁內側 (3)新連續壁與舊連續壁交叉 (4)沿用舊連續壁並繼續向下設置新連續壁

本文針對上述四種模式的各種施工方法就土層地下水位新舊建物的

套圖地盤改良臨時擋土設施抽排水鄰房保護措施及監測點的位置加以

討論並進一步與實際的安全觀測資料相互比較施工流程以連續圖解方式表

達以供規劃設計與施工單位的選用參考或改進 結論

(1)新連續壁於舊連續壁外側只需施作一般淺導溝至原土層待新連續壁完成後再以明挖方式拆除舊連續壁若地質較軟弱可於導牆下方進行地盤改良以防止

新連續壁施作時坍孔 (2)新連續壁於舊連續壁內側可因業主設計分為利用舊連續壁作為外導牆將新設外導牆與舊連續壁以混凝土灌漿為一體及利用舊結構物樑柱設置永久撐牆三種

(3)新連續壁與舊連續壁交叉先於周圍進行地盤改良再利用全迴旋搖管機配合衝擊樁及錘式抓斗破除舊連續壁再以原土回填後才能將套管拔出或是於周圍進行

地盤改良後以明挖方式拆除舊有連續壁 (4)沿用舊連續壁並繼續向下設置新連續壁此模式可先於基地內及舊連續壁下方及內側進行地盤改良新連續壁緊貼舊連續壁施作上方則維持空打段以增加地下

室使用面積 收集數個工地之資料加以分析比對並以(2)新連續壁於舊外連續壁內側模式之

一代表性工地介紹

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-6

(1) (2) (3) (4)

四類深基礎拆除重建模式

新連續壁於舊連續壁內側之將新設外導牆與舊連續壁以混凝土灌漿為一體

B-7

高壓噴射灌漿品質管制與蒙地卡羅機率設計 二重管高壓噴射灌漿作業在壓力水層或者在地下室內進行鑽孔與灌漿作業時因為地

下水位高於鑽孔與灌漿作業場地高程為了避免在進行鑽孔與裝設灌漿管作業階段可能

造成湧水湧砂路面掏空或建築物傾斜的意外事件所以在地下室內進行灌漿作業時

利用筏基水箱來量測每公尺改良樁的排泥漿量除了能用來預警湧水與湧砂的潛在問題

再搭配上所量測到的排泥漿比重還可評估改良樁的平均樁直徑這就是在施工中的品質

管制其次施工中的改良樁若其四周緊鄰的改良樁愈多所量測到的排泥漿比重也會

愈大可見灌漿的順序也能影響改良樁的單位重與強度因此當灌漿的順序造成四周緊

鄰改良樁的數量愈多時則該灌漿的順序能提供最佳的改良樁的單位重與強度 研究目標為了在二重管高壓噴射灌漿的期間立即掌控設計樁徑是否達成同時防

止不正常的排泥導致附近地面的隆起與下陷有效掌握灌漿品質故以檢測的排泥漿比重

與排泥漿量去推估改良樁平均樁直徑是否達到工程設計的標準進而作為在施工時掌控

改良樁品質的一種管制手法 研究方法本次灌漿場地有準備一個已知長寬的筏基坑當作廢泥漿暫置區當排泥漿

排入暫置區內泥漿的液面逐漸升高等鑽桿提升完 1 m再量測液面上升後的高程將高程差乘以筏基底面積即為噴射灌注 1 m高程時的排泥漿量至於排泥漿單位重測量時機是在排泥漿量量測期間進行原則上量兩次盛取時將容器置於排泥軟管出口處盛取將

盛滿排泥漿的容器秤重扣除容器重後再除以容器之容積即為排泥漿之單位重之後將

所記錄的排泥漿量與灌漿量之比值還有排泥漿的單位重畫成機率分布曲線可發現兩者

皆為常態分布( Normal Distribution)其平均值加減 3倍的標準差可用來作為灌漿品質管理的上下限值而再以此兩者的 Distribution用蒙地卡羅原理來模擬便可得到改良樁直徑之機率分布曲線當周圍改良樁陸續完成在未灌漿的改良樁體四周噴射流能切削的土壤

體積逐漸減少依周圍完成支數不同有 6種可能狀況由排泥漿的單位重量測可發現周圍完成改良樁的支數愈多則後續改良樁的排泥漿單位重也愈大改良樁的品質也愈佳因

此可以設計出不同的施工順序若搭接改良樁的數量愈多則此工序所導致的高品質改良樁

的數量也愈多 結論 (1)當地下室發生湧水時其排泥漿量與灌漿量比值皆落在正常灌漿作業的管理

值之外這說明利用排泥漿量與灌漿量比值的管制圖可以有效預警湧水或湧砂的可能性

(2) 為了得到高品質的改良樁在編排灌漿順序時儘量使欲灌漿樁位的周圍有最多已完成的改良樁(3)未來可再蒐集更多 JSG灌漿相關案例將不同地區樁徑土層性質灌漿參數排泥漿比重及廢泥漿量單位量等數據製作資料庫及規範以提供後續灌漿時品

質管制的依循準則 Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-8

圖 1 排泥漿量量測 圖 2 排泥漿單位重量測

圖 3 排泥漿量體積比管制圖 圖 4 排泥漿單位重管制圖

圖 5 蒙地卡羅模擬模型

圖 6 搭接面積的六種邊界

圖 7 五種不同的設計灌漿順序

B-9

路堤下橋墩深基礎開挖工法比較與數值分析 為改善國道 1號五股至楊梅路段的交通壅塞國道新建工程局辦理「國道 1號五股至

楊梅段拓寬工程計畫」之新建工程其中泰山林口路段因為上邊坡側為地質敏感區域不

適開挖所以在下邊坡處進行橋墩基礎開挖基礎開挖工法共有三種分別為型鋼橫板條

擋土工法土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法 研究目標針對土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法彙整傾度管監測數據

觀察不同開挖階段之傾度管側向變位及側向變位速率研判邊坡潛在滑動面的位置進而

比較兩種工法於紅土卵礫石層中開挖之適用性以決定較佳開挖擋土工法其次以 3D有限元素軟體模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖過程以數值分析結果與傾度管監測數

據比對驗證進而研究傾度管監測警戒值與行動值之適用性 研究方法以非線性有限元素軟體(PLAXIS 3D)模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖

過程土壤應力-應變行為模擬採用莫爾庫倫組合律(Mohr-Coulomb constitutive model) 參數的選擇參考鑽探報告及室內土壤試驗土釘桿件採用樑元素模擬(Beam element)鋼線網噴凝土採用牆元素模擬(Wall element)土釘鋼線網噴凝土與土壤間均配置界面元素(Interface element)施工步驟模擬每一階開挖工序由傾度管監測數據比對驗證數值分析結果以及分析邊坡開挖前後之安全係數差異

結論(1)土釘逐階降挖擋土工法在第 6階開挖時可發現變位曲線在 65m處有明

顯的折點折點以上之線段斜率較小下部線段斜率較大由上邊坡路面產生的裂縫可

推估折點以上為邊坡滑動區隨著開挖深度增加折點沒有下移的趨勢也就是滑動面位

置不變滑動區域與影響範圍也沒增加(2)竹削井式擋土工法當井筒壁體開挖至第 10階時傾度管變位曲線產生折點推估折點位置可能位於傾度管 45m與 65m處折點上部線段斜率較小應為未來潛在滑動區但是隨著開挖至第 14 階時折點沒有下移的趨勢也就是潛在滑動面位置不變潛在滑動區域與影響範圍也不變加以基礎上邊坡處

之高速公路路面無裂縫產生研判滑動面並未形成(3)依據傾度管的變位開挖壁面的穩定性高速公路裂縫與滑動面的產生以及工期長短顯示在林口紅土卵礫石層中進行橋墩

基礎開挖較佳的擋土工法應為竹削井式擋土工法(4)監測邊坡潛在滑動面傾度管警戒值的訂定須更加嚴謹應不能造成高速公路路面產生裂縫才能有效且安全的預警工程事

故

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-10

土釘逐階降挖擋土工法開挖面平面圖 土釘逐階降挖過程傾度管之變位

土釘逐階降挖工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

竹削井式擋土工法開挖面平面圖 竹削井式擋土開挖過程傾度管之變位

折點

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

竹削井式擋土工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

2m 深

35m 深

45m 深

65m 深

13m 深

16m 深

Step1 Step2 Step3

Step4 Step5 竹削壁體開挖

井筒壁體開挖 Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

Step15

傾度管深度(m

)

B-11

機場跑道剛性鋪面之版底灌漿維護 剛性鋪面未受良好的維護方式下容易因版塊間的接縫密封性不足使地表水滲入造

成基底層潮濕積水在交通反覆載重作用下接縫發生唧水現象在版塊下方掏空孔洞

使版塊下方的承載力不均進而造成版塊的破裂損壞情形因跑滑道使用頻繁全面翻

修不切實際而且成本較高為了改善此類狀況進行剛性鋪面版底灌漿是最快速有效提

升版塊承載力延長版塊使用年限的方法 研究目標本研究主要以剛性鋪面狀況指數(PCI)版底灌漿灌漿量及灌漿壓力透地雷達

非破壞性檢測之結果進行分析研究研究目標包括 (1) 分析版底孔洞造成的鋪面損壞種類探討損壞種類與灌漿量之關係 (2) 分析版塊不同損壞程度及維護狀況對灌漿量之影響 (3) 鋪面損壞程度以鋪面狀況指數(PCI)加以量化探討鋪面狀況指數(PCI)評分與孔

洞及灌漿量之關係 研究方法針對機場跑滑道由孔洞造成的剛性鋪面破壞及版底灌漿量之關係研究探討在

與灌漿前後之透地雷達檢測結果驗證研究方法可區分為 (1) 剛性鋪面損壞(distress)程度調查

在透地雷達非破壞性檢測前先行調查版塊損壞程度並以ASTM提出的剛性鋪面狀況指數(PCI)評分方式記錄版塊狀況

(2) 剛性鋪面版底灌漿前非破壞性檢測 在灌漿前先行規劃透地雷達施測路徑並於灌漿前及灌漿後以透地雷達掃描剛性

鋪面版塊底下孔洞與積水的範圍 (3) 剛性鋪面版底灌漿

利用透地雷達於現地版塊所偵查之孔洞進行灌漿孔位佈設選用適當之機具與

監測系統以單環塞工法進行填充灌漿填塞版塊底下之孔洞 (4) 剛性鋪面版底灌漿後非破壞性檢測

在灌漿後以相同的施測路徑檢測確認鋪面下方孔洞與積水的範圍已確實填充

否則再進行補灌作業 (5) 分析調查資料與灌漿施工紀錄結果

探討版底灌漿量與鋪面狀況指數(PCI)評分之關係篩選因孔洞造成的損壞評分方式制定用於版底灌漿的鋪面狀況指數(PCI)並由鋪面狀況指數(PCI)評分預估其灌漿量

結論(1)以版底孔洞造成的鋪面損壞與灌漿量之關係提出與版底孔洞有關的剛性鋪面狀

況指數(PCI)評分方式(2)以不同損壞程度的剛性鋪面對灌漿量之影響提出用於剛性鋪面灌漿前的適當修護方式(3)建立剛性鋪面狀況指數(PCI)與版底灌漿量之分析方法並提出預估灌漿量的方法以提升灌漿之效率及精確性

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-12

灌漿管安裝 灌漿壓力及流量監測 版塊接縫溢漿即停止

圖 1 版底灌漿施工

圖 3 剛性鋪面狀況指數(PCI)與灌漿量之關係整合

圖 2 剛性鋪面與灌漿施工狀況記錄

灌漿前

灌漿後

補灌後

B-13

鋼筋混凝土簡支梁循環加載與數值分析 目前潛盾隧道環片大多由鋼筋與混凝土製作而成而監測系統皆於環片裝設背填與

二次灌漿完成後才裝設在環片內側無從得知環片在裝設背填與二次灌漿過程中環

片中的鋼筋與混凝土的初始應力因此如果無法得知初始應力狀態則環片之鋼筋與混

凝土用量設計很難判定是否保守或不保守若能從環片製作澆鑄與現場環片裝設過程中進

行量測即可掌握環片完整的應力歷史作為回饋設計的重要資料 研究目標利用埋設 SOFO光纖的簡支梁在循環載重時的鋼筋應變與梁撓度作為已知

解分析對象來驗證下列兩種分析方法一為以結構及鋼筋混凝土力學理論發展一套

MATLAB 數值分析模式模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力二為使用 FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型模擬簡支梁承受雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力

研究方法分成三部分第一部分將SOFO光纖感測器埋設於鋼筋混凝土簡支梁試

體內在試體製作過程中記錄蒸氣養生與水中養生過程鋼筋與混凝土的應變歷史並於

實驗室內進行雙點循環載重試驗紀錄鋼筋之應變過程第二部分利用結構與鋼筋混凝

土力學原理建立一套MATLAB數值分析模式(分成三種類型(1)忽略拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie (2)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie(3)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用真實的慣性矩Iexact)藉由給定之鋼筋與混凝土的組合率模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下簡支梁試體鋼筋與混凝土的應變與應力並比對簡支梁的載重-理論彎矩彎係與數值分析結果的載重-彎矩關係驗證力學理論數值分析模式的正確性第三部分使用FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型輸入MATLAB數值分析使用之鋼筋與混凝土的組合律模擬鋼筋混凝土簡支梁承受雙點循環加載擷取光纖感測器位置之模

擬結果將其模擬結果與實驗之光纖感測器量測結果和MATLAB數值分析結果進行比對探討力學數值分析的適用性

結論(一)本研究發展之數值分析模式沒有忽略拉力側混凝土之張力而且混凝

土試體開裂後採用真實的慣性矩Iexact進行力平衡分析不論簡支梁是否開裂載重-彎矩關係的數值分析解與理論解皆吻合證實本研究發展的力學理論數值分析模式之正

確性(二)數值分析結果之鋼筋應變與實驗之光纖感測器量測結果有差別後續使用FLAC 3D模擬輸入數值分析使用的組合率預期能得到與數值分析較相符之結果

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-14

光纖簡支梁試驗加載示意圖 雙點循環載重之光纖變形量量測結果

載重-彎矩(理論與數值分析)關係圖 載重與鋼筋應變及中立軸位置關係圖

鋼筋混凝土簡支梁斷面網格圖(FLAC 3D) 鋼筋混凝土簡支梁網格示意圖(FLAC 3D)

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

0100002000030000400005000060000700008000090000

100000110000120000130000140000

0 10002000300040005000600070008000900010000

彎矩

(kg-

cm)

載重 (kg)

理論彎矩

計算彎矩-

類型1

計算彎矩-

類型2

計算彎矩-

類型3

B-15

無人飛行戴具(UAV)航空攝影測量及雷射掃描儀(LiDAR)資料之整合與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞近

年來測量與空間資訊技術之發展日新月異於國土保安環境變遷監控防救災應變資

源探測保護等各方面的應用以及上述資訊的更新和資料的即時性成為重要需求因此

發展快速且低成本資料擷取平台乃成為各國遙感探測技術與測繪製圖發展的重要課題

遙測影像及航空測量除了軍事情報之外已普遍推廣到區域測量地質調查礦產探勘

農林設施土壤保育森林開發與土木工程之探查等工作上近年來因電腦視算能力的

提昇數位影像解晰度的提高相對應之攝影測量技術亦隨之澎渤發展 研究目標地震等天然災害的評估常須整合不同領域及技術如地形分析大地測

量遙測地理資訊系統及定年學等其中構造地形分析是斷層存在性及斷層活動性一個

最初步也最基礎的資訊與工具它能提供進行其他更精細的斷層調查分析前重要的參考

依據因此高精度地形資料的取得成為重要關鍵 研究方法1)針對地形資訊大量數據視覺運算等相關模組及程式的開發其中主要

集中於三維紅藍(或紅青)全彩立體影像及三維立體光柵影像之處理及製作2)數值地形資料應用於在地質上構造如斷層褶皺等構造的特徵分析構造活動性的探討等相

關技術的開發 結論無人飛行載具機動力強時效性快經費較廉及較寬鬆天氣條件即可操作的

優點等特性可取得災害地區即時清晰全面之中低空照片並作為後續分析災害原因

與災後整治之用以無人飛行載具進行航空攝影測量由地表特徵物的辨識再反求特徵

點的空間所在位置經由大量的特徵點的計算後即可建置大量三維座標（點雲）並同

時透過數位攝影機記錄取樣點顏色測量結果可以建構數位地表高程模型來精確記錄地貌

用於記錄地形變遷地圖製作或是產生地面模型此一精確的三維座標可做為土地建築

都市規劃自然地貌河床地形測量以及山坡監測等用途之應用另一方面台灣地區位

處高溫多雨的亞熱帶植生茂密地質露頭出露不易而新技術空載雷射掃描(Light Detection And Ranging LIDAR)的多重反射資訊經由濾除不同反射訊號後能獲得高解析度之數值地表模型(Digital Surface Model DSM)再經由資料處理進一步去除地表建物及植被等可得高解析度數值地形模型(Digital Elevation Model DEM)利用此一技術無論是人口密集的都會區或是叢林茂密的深山都可以找出許多被掩蓋或是現行數值地

形模型所無法分辨的細微地形變化這些微變化能提供更多科學證據並進相關分析與運

用

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-16

國道三號附近細部數值地形模型呈現其中可見高速公路上崩積區及呈點狀凸起零星

散佈之清運中大型機具

無人飛機拍攝陳有蘭溪附近區域影像之點雲建置成果

小林村附近地區山崩事件後之三維地形側視

B-17

山崩災害數值模擬相關程式開發與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞1999年台灣九二一集集地震（ML= 73 MW= 76）造成台灣地區二千四百餘人的死亡引發近萬個山崩民生經濟損失嚴重近年來因電腦運算能力的提昇結合野外觀察的結果

運用離散元素法等數值模型方法結合地震站之強地動訊號地表地下水文特徵以及

岩體及滑動面之材料性質等來模擬山崩行為從地震山崩之誘發啟動傳播至穩定

滑動及最後堆積停止階段等等hellip重建運動塊體的滑動過程 研究目標結合野外觀察及不同方法論所得概念運用自行開發之接觸動力離散元素

法及廣義地形下之淺水波模式來探討山崩區地形地貌岩體材料性質孔隙壓力滑

動面及原地面等摩擦性質等對山崩之誘發擴展及堆積過程之影響及山崩機制之探討 研究方法1)運用接觸動力離散元素法來模擬山崩的誘發與運動過程該方法基於顆

粒間的接觸面性質及顆粒群的相互碰撞時考量顆粒碰撞前後之動量變化回復係數及作

用力2)基於連體力學架構所發展而成的廣義地形下之淺水波模式所開發之程式(中研院郭志禹博士合作)亦運用於土石流流變率模擬藉由與現場堆積的量測值相比較來率定山崩地區之流變參數

結論岩體內之作用力的模擬是考慮相接觸顆粒之接觸點位置及接觸區域面積接

解點上之正向切向接觸力及抗彎矩並考慮原接解點或新接觸點接觸點之尖鋒及殘餘

強度等以上方法允許模擬破碎岩體內之凝聚力的 Mohr - Coulomb 行為最後再以GaussndashSeidel 非線性迭代之數值方法來簡化及加速程式之運算以計算每一時間序列上顆粒群體碰撞及接觸時的作用及行為相關程式已運用於國道三號九份二山小林村等地

滑土石流等山崩之象動歷程模擬金山地區之洪氾斷層錯動造成地盤下陷而引致海水

漫淹等相關的分析

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-18

山崩崩移發生前及發生瞬間顆粒間之接觸應力變化

小林村土石流情境模擬及崩積物堆積狀況

C-1

大陸政府採購市場與制度之研究 由於 WTO 的 GPA (政府採購協定) 簽署國家越來越多美加歐盟日韓等大部

分有經濟實力的國家多已簽署我國亦在 2009 年 7 月 15 日簽署生效而中國大陸亦於2007年提出加入 GPA申請目前相關談判已近尾聲近期內可望簽署根據 GPA的規定各國的政府採購市場必須互相開放且遵守公開公平等原則預計大陸簽署 GPA 後未來每年政府採購市場的金額將高達三十餘兆台幣由於市場規模極為龐大各國莫不競相投

入相關研究及輔導該國產業的競爭力企圖爭奪這塊大餅我國相對進入大陸市場較無語

言及文化等障礙相較於其他國家的競爭事實上我國產業已具備天時地利人和的有

利條件如何利用這些有利條件轉化成市場的競爭優勢實為迫不及待的課題而其中最

關鍵的因素就是是否能徹底熟悉大陸公共市場的遊戲規則精確的掌握各項規則的操作與

竅門且時效越早越好俾輔助我國的產業及早佈署掌握市場的先機這是本研究所致

力的主要目的 研究目標本研究目標可分為短中長期短期為比較兩岸政府採購制度與市場

分析研究臺灣產業進入大陸公共市場之策略及定期舉辦兩岸政府採購產官學研討會及

論壇中期為協助政府研擬相關政策成立兩岸公共市場產業輔導中心及協助我國產業

進入大陸公共市場長期為設立營造公會臺北科大政府採購市場研發與培訓中心使臺灣產業從兩岸走向國際

研究方法本研究在第一階段將針對大陸的政府採購制度進行全面的探討且將兩岸

採購法的差異做詳盡的比對同時也針對大陸的公共市場及產業文化進行深入的調查與

分析並彙整資深台商(協會)及兩岸專家的經驗以務實為導向俾使研究成果能精確有效的掌握大陸的公共市場第二階段將運用前階段的研究成果以營建產業為先建立

兩岸長期的交流平台積極訓練及輔導我國的產業能快速進入大陸公共市場的能力如

此階段的成果與時機成熟將在本校設立兩岸公共市場產業育成中心以提供長期的專

業輔導未來甚至可進一步考慮將服務範圍拓展至其他 GPA國家 結論由於此計畫為一個長期性研究因此下列結論僅為初期研究成果發生重大災

害需獲得緊急搶救資源時除正常既有採購契約可利用外亦可於正常之採購契約中針

對災害搶救項目可直接以開口契約方式預為因應另搶救能量需求異常龐大之重大災害緊

急搶救則可以特殊緊急採購方式因應兩岸採購法規均提供法源依據提供執行單位緊

急採購災害所需搶救資源比較兩岸之緊急採購制度並參照相關實務案例可發現各有

優缺點如何能截長補短應是兩岸所努力方向最後大概整理出兩項重點(1)兩岸採購相對於歐美國家仍處於起步階段還存在很多問題亟待完善如政府採購法不健全政府服

務類採購範圍和規模仍然較小等發達國家政府採購規模占 GDP的比例通常為 10兩岸占比水平與此相比仍有較大差別(2) 緊急採購之因應措施兩岸均有彈性因應作為針對 921 大地震莫拉克颱風（依據台灣地區ldquo採購法rdquo第 105 條）及四川汶川大地震甘肅省土石流災害（依據大陸政府ldquo採購法rdquo第 31 條）等相關單位均可快速進行救災工作因此相關緊急採購作為均能發揮功能提升整體救災復原效率 Principal Investigator王隆昌 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-2

中國各年度 GDP（單位億美元）

資料來源中華人民共和國國家統計局 httpwwwstatsgovcn2012年

各縣市綜合營造業分佈狀況 研究目標 資料來源本研究室繪製 資料來源本研究室繪製

家數

縣

市

C-3

預防式品管理論應用於公共工程之研究

近年來國家重大建設計畫密集推出如民營固網開放台電六輸變電計畫污水下水

道建設計畫及自來水更新等多項計畫以及埋設電力電信瓦斯自來水網路等等維生

管線使用道路埋設管線情形非常普遍然而國內隨著生活水平及教育程度的提昇以致

民眾意識抬頭對道路服務需求也跟著增加因此使得國內道路管理機關開始重視道路服

務品質的問題但卻常發生管線工程埋設後因道路回填不實或管線埋設未與路面齊平

造成路面不平的情況其施工品質優劣將是維持路面平整最重要的關鍵 本研究將預防式品質管理概念導入目前道路管線挖填工程品質管理中重新建置一套

施工品質管理機制依現況問題分析並研提對策提出於重要施工項目建立停檢點查驗

並依其重要程度設立不同等級專業人員負責查驗及相關檢查表落實專業人員的職責等施

工品質管理機制期能改善目前施工品質良莠不齊的情況 研究目標 本研究首先針對臺北市現行管線挖掘作業之抽查機制進行探討依據現

況問題分析結果檢討現行抽查機制的問題癥結導入防弊理論及預防品管的觀點建構

改良式抽查機制首先建立管線停檢點抽查作業消除非必要的挖掘降低抽查成本減少

開挖次數及減少用路人抱怨推動落實專業人員管制藉由二階段抽查作業篩選無停檢點

資料者納入品質抽查將廠商依品管能力分類無品質能力及限制挖掘者繳交代金(需含管理費等)由道路管理機關於各年度施工時納入施工研擬闢建管線挖掘品質管理系統其研擬一套以預防為主治療為輔具體可行的管理機制藉以提升抽查效益並有效改

善管線施工品質 研究方法針對本研究相關之文獻及臺北市管線挖掘品質管理現況進行回顧探討臺

北市道路挖掘埋設管線品質抽查管理之盲點導入防弊理論及預防式品管的觀點著重以

預防式管理為主治療為輔應變為備之原理藉由專家調查以及實例分析探討改良式抽

查機制之適用性並以回饋分析之方式修正本研究最後提出結論與建議 結論(1)強化製程品管停止靠檢驗達成品質一開始就製造出滿足需求品質的方式

來取代檢驗特別是落實停檢點抽查機制與績效管理(2)道路管理機關除輔導其做好品質外應針對其品質績效長期建立管理檔案長期掌握管線單位的完整資料績優者除於管

線會議公開表揚外應降低抽查比率甚至列入道路管理機關代辦施工之廠商優先名單績

劣者除於管線會議提出並公告於臺北市道路挖掘管理系統並增加抽差比率輔導施工品

質若仍無法改善經評定為無自主品管能力則由管理機關代收款施作且代收款應大幅提

升並收取管理費長期追蹤廠商績效管理績優廠商將持續其好品質績效差之廠商為避

免抽查之成本提高將自主性的導正其施工品質長期形成良性循環及自主品管之永續目

的創造永續管理的效益(3)重點式品管須由品管組織人員簽認除依權責分別由施工廠商之技師工地主任及品管人員負責簽認外監造單位亦應於現場會簽並通知道路管理

機關派員查核(4)闢建管線挖掘品質管理系統以二階段抽查機制可減少 80非必要抽挖件數降低抽查成本利用非破壞性檢測過濾有品質疑慮之案件代替道路品質抽查

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-4

未經篩選逕以破壞性檢測檢驗道路品質之機制改以善用成熟科技如透地雷達先與檢測隱

蔽部分可排除非必要之挖掘案件瀝青混凝土部分則以鑽心取樣檢驗如有品質疑慮再

以破壞性檢測驗證民眾較在意路面復舊品質更勝於隱蔽部分另增加非破壞性檢測項目

如以三米直規加驗人手孔周邊及瀝青混凝土新舊介面高低差(5)因已以二階段非破壞性檢驗過濾 80非必要抽挖件數如此可分階段增加抽查件數由原 15增加至 10長期以 100抽中不合格為目標大幅增加抽查效益

Principal Investigator王隆昌 教授研究室

戴明品管理論

項目 年度 抽查件數 不合格件數 不合格率

97 138 71 5145 98 629 187 2973 99 525 120 2286 合計 1292 378 2926

97~99年度臺北市管線查察不合格統計表

C-5

整合 RFID與 BIM於營建工地鋼構吊裝工程管控實務應用之研究

鋼構工程為鋼骨大樓最主要的工項之一其作業管理的良窳直接影響工程品質與成

本複雜之鋼結構工程可能包含上萬支構件每一構件經由製造運送檢查儲存

吊裝及驗收等流程都必須不斷進行確認並核對資料然而現行工地作業人員多以紙本

2D圖面及物料清單為溝通管理的工具因此常有構件不易確認效率緩慢誤判等問題尤其塔吊人員位於高樓作業時需同時進行安裝位置確認與吊塔操作不僅導致作業緩

慢且易增加作業風險 研究目標規劃整合BIM結合RFID技術導入營建工地鋼構吊裝工程管控之應用模式

建置 BIM-based RFID 鋼構工程物料資訊管理系統使其能提升鋼構作業管理效率減少塔吊作業之風險並進一步探討系統導入之效益與限制 研究方法鋼結構工程的作業流程包含工廠製造材料運送工地存放吊裝施工及

完工驗收等階段本研究所開發之系統導入應用包含「進場檢驗」「吊掛作業」「進度監

控」及「完工查驗」等作業管理其概念主要利用 BIM圖形化介面易於辨識之特性使人員能透過模型輕易掌握鋼構於建築空間位置並透過 RFID快速掃瞄辨識能力能迅速取得構件資訊減少人員辨識錯誤及負荷有助於高空塔吊作業之正確與安全並透過

BIM 模型顏色呈現方式能迅速掌握鋼構作業之進度本研究開發採用NET Framework技術以Microsoft SQL Server為資料庫系統並透過 ADONET作為資料溝通之技術模型本體採用 Revit 匯出之 DWF 檔案為主要檔案格式提供系統操作所需之樓層模型及構件視覺化資訊系統介面則以 VBNET開發視窗介面作業進行時能同時呈現系統資料庫資訊及模型呈現

結論(一)本研究整合 RFID 與 BIM 模型作為塔吊作業溝通之媒介高空與地面人員能以行動裝置同步取得構件及模型資訊可改善傳統 2D圖面與無線電溝通及描述不易之狀況(二)由於鋼構體積龐大且工地空間有限錯誤的堆置方式可能增加成本與導致風險工程師可藉由 BIM 樓層與位置資訊調控構件最佳的儲放位置與順序可提升吊裝

效率並降低風險(三)系統所採用之 BIM Model 由 Revit 模型先行匯出為 DWF格式檔案後再利用 API進行操作以避免原始模型遭任意修改且由於檔案格式較小可提升系統資料傳輸速度並改善作業效率(四)透過 BIM API 介面程式可控制模型旋轉並以適當角度呈現能協助塔吊人員迅速確認構件及安裝位置改善作業便利性及減少人員疲勞並且

提升作業安全本研究導入行動化通訊裝置及 BIM-RFID資訊化作業系統取代傳統紙本作業模式人員對資訊系統操作之熟悉度與良好的教育訓練為導入系統成敗之重要關鍵 Principal Investigator林祐正老師 研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

林祐正

副教授

C-6

使用者操作介面

RFID-BIM系統導入工地鋼構管控之應用

系統架構圖

鋼構進場檢驗及放置管理

地面工程師與塔吊人員同步顯示鋼構資訊

透過 BIM模型顏色管理作業進度

作業人員進行鋼構驗收

D-1

因應重大複合型災害物力動員調度機制 之研究

2011 年日本311 東北發生超乎預期之大規模地震所引發之複合型災害其救災物力

之動員調度也備受考驗借國外災害處理之經驗檢討台灣的法令組織整備作業程

序及案例期能提升我國面臨重大複合型災害時物力動員之時效性及完整性 研究目標彙整分析世界主要國家包括日本(日本東北地震)美國(卡翠納颶風)

中國大陸(四川地震)等遭逢重大災難時物力動員機制運作情形與關鍵議題檢討我國近年來莫拉克風災納莉風災921 地震等重大災害物力動員案例及現況設定一項重大複合式災害就我國現行物力動員機制進行情境分析研提我國因應重大災難物力動員機制

之具體建議 研究方法本研究案預擬之情境以國內發生機率雖不高但仍有可能發生且高於現

今地方政府在其地區災害防救計畫中所研擬的地震規模為本研究案之情境事件因此

設定為臺灣北部山腳斷層北延入海段發生芮氏規模七之地震錯動並引發最高浪高達三

公尺之海嘯此浪高比國科會所做研究報告之12公尺高但考慮311 東日本大地震之超乎預期的情況及複合型災害之組構以三公尺浪高之海嘯為模擬情境另伴隨核一廠因激

烈振動導致廠區設備受損造成第四級（Level 4）的輻射事故綜之本研究案預擬之複合型災害乃由地震海嘯核電廠輻射事故所構成並推估建物損壞人員傷亡收容

需求火災事件維生管線交通路網等之量化損害及修復進度以及海嘯淹水及輻射災

害避難收容下所需的物力調度其中以TELES 及本研究研擬方法為主要考量亦透過訪談方式針對公私部門物力動員調度權責相關之人員進行訪談以了解災防組織之實際

作為伴以調查焦點座談統計分析並總整研究發現研提我國因應重大災難物力

動員機制之具體建議 結論物力需求可分為物資及設施設備兩大類別物資方面包括飲用水糧食及民生

必需品緊急醫療救護所需之器材及藥品人命搜救之器材裝備等等本研究擬出隨時

間地點之量化數據提出物力動員調度之十三項重要課題與對策並具體提出短中長期

政策及機制改善之建議 Principal Investigator施邦築

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

施邦築

副教授

D-2

物力需求與災害發生時間關係圖

物力整及備動員運作流程圖

物力調度運作流流程圖

D-3

地工合成材料應用於呈層複合土壤 水質淨化系統之研究

臺灣發展生態工法迄今已十餘年初階段大都應用於河川及山坡地治理現今逐漸擴

展至社區或城市的應用並且與綠建築及節能減碳等議題相互結合目前國內的生活污

水大多經由污水下水道系統收集至污水處理廠處理然而因其造價高且工期長短期內

並無法達到全面普及鑑於此近年來國內開始採用現地自然淨化處理系統(NTS)解決此問題然此類系統卻常受限於較低的水力負荷率而導致阻塞本研究引入在日本發展十餘

年之呈層複合土壤系統(MSL)其實務案例詳圖 1 及圖 2由於水力負荷率較大且因系統可設置於地底下降低人為的干擾及維護管理的頻率有效的改善 NTS 缺點 MSL系統主要由土壤混合層(含土壤有機材料及包覆材)及透水層(PL)組合而成日本 SML係以麻布為包覆材但易受分解腐化而影響系統壽命本研究改採高耐久且品質穩定之地工

合成材料以提昇系統使用壽命 研究目標本研究嘗試採用地工合成材料替換 MSL 系統中包覆材藉由人造聚酯纖

維控制材料本身厚度開孔徑進行實驗過去地工合成材料較常使用在土木大地工程

多應用於河川護岸的保護以及山坡地的護坡工程材料本身具備排水沖蝕控制隔離

加勁及過濾hellip等功能鮮少使用於水質淨化之應用本研究透過地工合成材料替換日本之黃麻布包覆材除了可以達到較佳的水質淨化成效之外更有效延長MSL系統使用壽命另外本研究亦嚐試採用台灣現地常見的材料來取代日本的材料以達到落實技術本土化

之目的 研究方法首先進行「地工織物培殖微生物可行性初期實驗」(詳圖 3)目的為了解

地工合成材料能否能有效提供硝化菌生長附著而後採用自行研發之「MSL 室內實驗滲透過濾實驗儀」(詳圖 4)進行實驗共分為二個階段第一階段由黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)及厚不織布(I-C)進行實驗以了解不同纖維布之淨化效率第二階段則將三種纖維布以不同的水力負荷率進行試驗以了解污水停留時間與水質淨化效率間的關係

結論(1)本研究所使用之添加材均為台灣本土材料由試驗結果可知效果頗佳顯示

可達技術本土化之目標(2)在相同厚度下本研究採用地工合成材的確可以達到與黃麻布相同之水質淨化成效且較厚之地工合成材亦表現出較佳的成效(圖 5)(3)實驗發現地工合成材內部孔隙愈多愈能提供較多空間利於生物膜孳長提高淨化效果(4)水力負荷率只要能低於 5000Lm2day便可以有效達到水質淨化的成效(圖 6)(5)與人工濕地水質淨化系統相比MSL可以更小的面積和更省的成本較快速的達到水質淨化的成效由其對於磷的去除更為顯著

Principal Investigator何嘉浚 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

何嘉浚

助理教授

D-4

圖 1家庭生活污水處理案例 圖 2河川工程淨水案例

圖 3地工織物培殖生物菌實驗結果 圖 4 MSL室內實驗滲透過濾實驗儀

圖 5黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)與厚不織布(I-C)之實驗結果

圖 6 三種纖維布在水力承載負荷率 3000Lm2day之實驗結果

TP NH3-N

TP NH3-N

E-1

機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 地下水是極為重要的水資源之一相較於地表水而言地下水具有成本低廉水溫與

水量穩定水質良好及取用方便等多項優點目前台灣西南部地區仍大量抽取地下水供應

灌溉養殖民生及工業用水若地下水遭受污染勢必嚴重影響該地區之水資源供需平

衡甚至對人體健康造成危害故地下水資源保育業已成為極重要之議題 研究目標地下水污染潛勢評估模式 DRASTIC 為美國環保署(US Environmental

Protection Agency)於 1985 年主導並與美國地下水協會共同合作所發展而成利用該模式評估區域之污染潛勢計算出之高污染潛勢區則代表該地區客觀上較易受到污染

DRASTIC 含水層脆弱度模式自發展以來經常被使用於評估地下水污染潛勢但此模式在應用上常因相關參數資料稀少易產生高度不確定性進而影響模式之評估結果因此本

研究應用指標為基礎之地理統計發展以機率為基礎之 DRASTIC 含水層脆弱度評估模式除估算地下水污染潛勢值外並評估其污染潛勢預測表現 研究方法DRASTIC 含水層脆弱度模式考慮七項水文地質參數以評估該地區污染

潛勢之程度分別為地下水位深度(D)淨補注量(R)含水層介質(A)土壤介質(S)地形(T)未飽和層影響(I)含水層水力傳導特性(C)七項參數本研究將此法實際應用於濁水溪沖積扇DRASTIC模式中之各參數分別使用三種選取方法(最大機率選取期望值選取傳統選取法)進行污染潛勢評估

結論研究結果顯示高污染潛勢區皆位於沖積扇之扇頂區土地利用型態以農業耕

種為主而中度污染潛勢則大多分佈於扇央地區無污染及低度風險污染大多分佈於沖積

扇西部沿海地區以及南部地區此外將前述三種方法之評估結果與近年來該地區地下水

硝酸鹽氮實際污染情形進行相關性分析Pearson 相關係數分別為 0310131 及 0071Spearman 相關係數則分別為 0460552 及 021再比較三種方法之污染潛勢預測能力預測高硝酸鹽氮濃度污染(超過 05mgL為門檻)其預測能力分別為 7575及 38由上述結果顯示本研究發展以機率為基礎含水層脆弱度評估模式較傳統評估結果更為優

異本研究成果可提供政府劃定地下水污染潛勢範圍以及制訂污染防治與土地使用管理策

略之參考建議未來可增加更多因子估算淨補注量時若能考慮更多可能影響參數如土

地利用型態雨量植被及土壤入滲係數等將使淨補注量估算更符合實際情況以提高

模式之準確性 Principal Investigator陳世楷助理教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

水資源工程與水利防災組

陳世楷

助理教授

E-2

參數因子 水文地質參數

地下水位深度 D(Depth to Water Table) 淨補注量 R(Net Recharge) 含水層介質 A(Aquifer Media) 土壤介質 S(Soil Media) 地形 T(Topography(slope))

未飽和層影響 I(Impact of the Vadose Zone) 水力傳導係數 C(Hydraulic Conductivity of the Aquifer)

DRASTIC參數 DRC之分數等級

D R C

百分比 門檻 分數等級(rating)

0-20 1 10 2

20-40 2 8 4

40-60 3 6 6

60-80 4 4 8

80-100 4+ 2 10

DRASTIC參數 SIA之分數等級

範 圍(range) 分數等級(rating)

礫石層 10

極粗粗中砂層 7

細及細砂層 4

粉砂泥及黏土層 1

(a)

(b)

(c)

DRASTIC 高污染潛勢與硝酸鹽氮超過05mgL 之比較(a) 各參數最大發生機率選取(b) 各參數期望值選取法(c)傳統選取法

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

B-4

FEM計算結果與Clough and OrsquoRourke (1990)及觀測資料之比較

潛變率總潛變率與FEM計算之比較

0010203040

50607080

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δhmH

eData calculated from FEM Time-dependent resultsClough and OrsquoRourke (1990) line Observed data from Long (2001)-Diaphragm WallObserved data from Long (2001)-Sheet PileObserved data from Kung et al (2007)Observed data from Taipei case histories

Thick of diaphragm wall from 05m to 20mFactor of SafeAgainst BasalHeave

14

20

11 10 09

(a)

00

10

20

30

40

50

60

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δhmH

e

Data calculated from FEM Time-dependent resultsClough and OrsquoRourke (1990) line Observed data from Long (2001)-Diaphragm WallObserved data from Kung et al (2007)Observed data from Taipei case histories

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

Factor of SafeAgainst BasalHeave

14

20

11 10 09

30

(b)

δ Chmδ hm = -00025t + 025

δChmδhm = -00004t + 005

0

10

20

30

40

0 20 40 60 80

Elapesd Time (Days)

δC

hmδ

hm

HHe=019HHe=044HHe=065HHe=078HHe=100

(a)

Σδ Chmδ hm = -01Ln(S ) + 10

Σδ Chmδ hm = 028

0

10

20

30

40

50

60

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

ΣδC

hmδ

hm

Data calculated from FEM resultsObserved data from Ou et al (1998)Data from Lin et al (2002)

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

(b)

000

005

010

015

020

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δC

hmt

(cm

day

)

Proposed method for estimated by Eq 8Observed data from Ou et al (1998)HHe=019HHe=044HHe=065HHe=078HHe=100

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

00

02

04

06

08

10

10 100 1000 10000 100000

EI (γwh 4avg)

δC

hmH

e

Proposed method for estimated by Eq 9 Data calculated from FEM resultsObserved data from Ou et al (1998)Observed data from Finno et al (2002)Unpublished data

Thick of diaphragm wall from 05m to 20m

建議最大潛變速率計算方法與

FEM計算之正規化比較

建議正規化ΔδChmHe與S之計算

方法與觀測資料比較

B-5

既有連續壁改建之深開挖施工模式

在都市中建物多緊鄰地界線周圍幾乎緊貼鄰房及道路有地下連續壁的建物改建時

為避免拆除深基礎過程造成地盤下陷進而損壞鄰近道路及建物因此施工前必須謹慎

規劃在不損鄰的狀態下舊有地下連續壁深基礎的拆除其困難度比素地新建工程高出

許多所以舊有基礎的深開挖施工是一重要課題 研究目標

(1)建立舊有基礎深開挖的施工模式 (2)建立各種施工模式的施工規劃工項順序及施工流程的步驟

研究方法本文彙整歸納出四種深基礎開挖重建模式分別為 (1)新連續壁於舊連續壁外側 (2)新連續壁於舊連續壁內側 (3)新連續壁與舊連續壁交叉 (4)沿用舊連續壁並繼續向下設置新連續壁

本文針對上述四種模式的各種施工方法就土層地下水位新舊建物的

套圖地盤改良臨時擋土設施抽排水鄰房保護措施及監測點的位置加以

討論並進一步與實際的安全觀測資料相互比較施工流程以連續圖解方式表

達以供規劃設計與施工單位的選用參考或改進 結論

(1)新連續壁於舊連續壁外側只需施作一般淺導溝至原土層待新連續壁完成後再以明挖方式拆除舊連續壁若地質較軟弱可於導牆下方進行地盤改良以防止

新連續壁施作時坍孔 (2)新連續壁於舊連續壁內側可因業主設計分為利用舊連續壁作為外導牆將新設外導牆與舊連續壁以混凝土灌漿為一體及利用舊結構物樑柱設置永久撐牆三種

(3)新連續壁與舊連續壁交叉先於周圍進行地盤改良再利用全迴旋搖管機配合衝擊樁及錘式抓斗破除舊連續壁再以原土回填後才能將套管拔出或是於周圍進行

地盤改良後以明挖方式拆除舊有連續壁 (4)沿用舊連續壁並繼續向下設置新連續壁此模式可先於基地內及舊連續壁下方及內側進行地盤改良新連續壁緊貼舊連續壁施作上方則維持空打段以增加地下

室使用面積 收集數個工地之資料加以分析比對並以(2)新連續壁於舊外連續壁內側模式之

一代表性工地介紹

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-6

(1) (2) (3) (4)

四類深基礎拆除重建模式

新連續壁於舊連續壁內側之將新設外導牆與舊連續壁以混凝土灌漿為一體

B-7

高壓噴射灌漿品質管制與蒙地卡羅機率設計 二重管高壓噴射灌漿作業在壓力水層或者在地下室內進行鑽孔與灌漿作業時因為地

下水位高於鑽孔與灌漿作業場地高程為了避免在進行鑽孔與裝設灌漿管作業階段可能

造成湧水湧砂路面掏空或建築物傾斜的意外事件所以在地下室內進行灌漿作業時

利用筏基水箱來量測每公尺改良樁的排泥漿量除了能用來預警湧水與湧砂的潛在問題

再搭配上所量測到的排泥漿比重還可評估改良樁的平均樁直徑這就是在施工中的品質

管制其次施工中的改良樁若其四周緊鄰的改良樁愈多所量測到的排泥漿比重也會

愈大可見灌漿的順序也能影響改良樁的單位重與強度因此當灌漿的順序造成四周緊

鄰改良樁的數量愈多時則該灌漿的順序能提供最佳的改良樁的單位重與強度 研究目標為了在二重管高壓噴射灌漿的期間立即掌控設計樁徑是否達成同時防

止不正常的排泥導致附近地面的隆起與下陷有效掌握灌漿品質故以檢測的排泥漿比重

與排泥漿量去推估改良樁平均樁直徑是否達到工程設計的標準進而作為在施工時掌控

改良樁品質的一種管制手法 研究方法本次灌漿場地有準備一個已知長寬的筏基坑當作廢泥漿暫置區當排泥漿

排入暫置區內泥漿的液面逐漸升高等鑽桿提升完 1 m再量測液面上升後的高程將高程差乘以筏基底面積即為噴射灌注 1 m高程時的排泥漿量至於排泥漿單位重測量時機是在排泥漿量量測期間進行原則上量兩次盛取時將容器置於排泥軟管出口處盛取將

盛滿排泥漿的容器秤重扣除容器重後再除以容器之容積即為排泥漿之單位重之後將

所記錄的排泥漿量與灌漿量之比值還有排泥漿的單位重畫成機率分布曲線可發現兩者

皆為常態分布( Normal Distribution)其平均值加減 3倍的標準差可用來作為灌漿品質管理的上下限值而再以此兩者的 Distribution用蒙地卡羅原理來模擬便可得到改良樁直徑之機率分布曲線當周圍改良樁陸續完成在未灌漿的改良樁體四周噴射流能切削的土壤

體積逐漸減少依周圍完成支數不同有 6種可能狀況由排泥漿的單位重量測可發現周圍完成改良樁的支數愈多則後續改良樁的排泥漿單位重也愈大改良樁的品質也愈佳因

此可以設計出不同的施工順序若搭接改良樁的數量愈多則此工序所導致的高品質改良樁

的數量也愈多 結論 (1)當地下室發生湧水時其排泥漿量與灌漿量比值皆落在正常灌漿作業的管理

值之外這說明利用排泥漿量與灌漿量比值的管制圖可以有效預警湧水或湧砂的可能性

(2) 為了得到高品質的改良樁在編排灌漿順序時儘量使欲灌漿樁位的周圍有最多已完成的改良樁(3)未來可再蒐集更多 JSG灌漿相關案例將不同地區樁徑土層性質灌漿參數排泥漿比重及廢泥漿量單位量等數據製作資料庫及規範以提供後續灌漿時品

質管制的依循準則 Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-8

圖 1 排泥漿量量測 圖 2 排泥漿單位重量測

圖 3 排泥漿量體積比管制圖 圖 4 排泥漿單位重管制圖

圖 5 蒙地卡羅模擬模型

圖 6 搭接面積的六種邊界

圖 7 五種不同的設計灌漿順序

B-9

路堤下橋墩深基礎開挖工法比較與數值分析 為改善國道 1號五股至楊梅路段的交通壅塞國道新建工程局辦理「國道 1號五股至

楊梅段拓寬工程計畫」之新建工程其中泰山林口路段因為上邊坡側為地質敏感區域不

適開挖所以在下邊坡處進行橋墩基礎開挖基礎開挖工法共有三種分別為型鋼橫板條

擋土工法土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法 研究目標針對土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法彙整傾度管監測數據

觀察不同開挖階段之傾度管側向變位及側向變位速率研判邊坡潛在滑動面的位置進而

比較兩種工法於紅土卵礫石層中開挖之適用性以決定較佳開挖擋土工法其次以 3D有限元素軟體模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖過程以數值分析結果與傾度管監測數

據比對驗證進而研究傾度管監測警戒值與行動值之適用性 研究方法以非線性有限元素軟體(PLAXIS 3D)模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖

過程土壤應力-應變行為模擬採用莫爾庫倫組合律(Mohr-Coulomb constitutive model) 參數的選擇參考鑽探報告及室內土壤試驗土釘桿件採用樑元素模擬(Beam element)鋼線網噴凝土採用牆元素模擬(Wall element)土釘鋼線網噴凝土與土壤間均配置界面元素(Interface element)施工步驟模擬每一階開挖工序由傾度管監測數據比對驗證數值分析結果以及分析邊坡開挖前後之安全係數差異

結論(1)土釘逐階降挖擋土工法在第 6階開挖時可發現變位曲線在 65m處有明

顯的折點折點以上之線段斜率較小下部線段斜率較大由上邊坡路面產生的裂縫可

推估折點以上為邊坡滑動區隨著開挖深度增加折點沒有下移的趨勢也就是滑動面位

置不變滑動區域與影響範圍也沒增加(2)竹削井式擋土工法當井筒壁體開挖至第 10階時傾度管變位曲線產生折點推估折點位置可能位於傾度管 45m與 65m處折點上部線段斜率較小應為未來潛在滑動區但是隨著開挖至第 14 階時折點沒有下移的趨勢也就是潛在滑動面位置不變潛在滑動區域與影響範圍也不變加以基礎上邊坡處

之高速公路路面無裂縫產生研判滑動面並未形成(3)依據傾度管的變位開挖壁面的穩定性高速公路裂縫與滑動面的產生以及工期長短顯示在林口紅土卵礫石層中進行橋墩

基礎開挖較佳的擋土工法應為竹削井式擋土工法(4)監測邊坡潛在滑動面傾度管警戒值的訂定須更加嚴謹應不能造成高速公路路面產生裂縫才能有效且安全的預警工程事

故

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-10

土釘逐階降挖擋土工法開挖面平面圖 土釘逐階降挖過程傾度管之變位

土釘逐階降挖工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

竹削井式擋土工法開挖面平面圖 竹削井式擋土開挖過程傾度管之變位

折點

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

竹削井式擋土工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

2m 深

35m 深

45m 深

65m 深

13m 深

16m 深

Step1 Step2 Step3

Step4 Step5 竹削壁體開挖

井筒壁體開挖 Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

Step15

傾度管深度(m

)

B-11

機場跑道剛性鋪面之版底灌漿維護 剛性鋪面未受良好的維護方式下容易因版塊間的接縫密封性不足使地表水滲入造

成基底層潮濕積水在交通反覆載重作用下接縫發生唧水現象在版塊下方掏空孔洞

使版塊下方的承載力不均進而造成版塊的破裂損壞情形因跑滑道使用頻繁全面翻

修不切實際而且成本較高為了改善此類狀況進行剛性鋪面版底灌漿是最快速有效提

升版塊承載力延長版塊使用年限的方法 研究目標本研究主要以剛性鋪面狀況指數(PCI)版底灌漿灌漿量及灌漿壓力透地雷達

非破壞性檢測之結果進行分析研究研究目標包括 (1) 分析版底孔洞造成的鋪面損壞種類探討損壞種類與灌漿量之關係 (2) 分析版塊不同損壞程度及維護狀況對灌漿量之影響 (3) 鋪面損壞程度以鋪面狀況指數(PCI)加以量化探討鋪面狀況指數(PCI)評分與孔

洞及灌漿量之關係 研究方法針對機場跑滑道由孔洞造成的剛性鋪面破壞及版底灌漿量之關係研究探討在

與灌漿前後之透地雷達檢測結果驗證研究方法可區分為 (1) 剛性鋪面損壞(distress)程度調查

在透地雷達非破壞性檢測前先行調查版塊損壞程度並以ASTM提出的剛性鋪面狀況指數(PCI)評分方式記錄版塊狀況

(2) 剛性鋪面版底灌漿前非破壞性檢測 在灌漿前先行規劃透地雷達施測路徑並於灌漿前及灌漿後以透地雷達掃描剛性

鋪面版塊底下孔洞與積水的範圍 (3) 剛性鋪面版底灌漿

利用透地雷達於現地版塊所偵查之孔洞進行灌漿孔位佈設選用適當之機具與

監測系統以單環塞工法進行填充灌漿填塞版塊底下之孔洞 (4) 剛性鋪面版底灌漿後非破壞性檢測

在灌漿後以相同的施測路徑檢測確認鋪面下方孔洞與積水的範圍已確實填充

否則再進行補灌作業 (5) 分析調查資料與灌漿施工紀錄結果

探討版底灌漿量與鋪面狀況指數(PCI)評分之關係篩選因孔洞造成的損壞評分方式制定用於版底灌漿的鋪面狀況指數(PCI)並由鋪面狀況指數(PCI)評分預估其灌漿量

結論(1)以版底孔洞造成的鋪面損壞與灌漿量之關係提出與版底孔洞有關的剛性鋪面狀

況指數(PCI)評分方式(2)以不同損壞程度的剛性鋪面對灌漿量之影響提出用於剛性鋪面灌漿前的適當修護方式(3)建立剛性鋪面狀況指數(PCI)與版底灌漿量之分析方法並提出預估灌漿量的方法以提升灌漿之效率及精確性

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-12

灌漿管安裝 灌漿壓力及流量監測 版塊接縫溢漿即停止

圖 1 版底灌漿施工

圖 3 剛性鋪面狀況指數(PCI)與灌漿量之關係整合

圖 2 剛性鋪面與灌漿施工狀況記錄

灌漿前

灌漿後

補灌後

B-13

鋼筋混凝土簡支梁循環加載與數值分析 目前潛盾隧道環片大多由鋼筋與混凝土製作而成而監測系統皆於環片裝設背填與

二次灌漿完成後才裝設在環片內側無從得知環片在裝設背填與二次灌漿過程中環

片中的鋼筋與混凝土的初始應力因此如果無法得知初始應力狀態則環片之鋼筋與混

凝土用量設計很難判定是否保守或不保守若能從環片製作澆鑄與現場環片裝設過程中進

行量測即可掌握環片完整的應力歷史作為回饋設計的重要資料 研究目標利用埋設 SOFO光纖的簡支梁在循環載重時的鋼筋應變與梁撓度作為已知

解分析對象來驗證下列兩種分析方法一為以結構及鋼筋混凝土力學理論發展一套

MATLAB 數值分析模式模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力二為使用 FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型模擬簡支梁承受雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力

研究方法分成三部分第一部分將SOFO光纖感測器埋設於鋼筋混凝土簡支梁試

體內在試體製作過程中記錄蒸氣養生與水中養生過程鋼筋與混凝土的應變歷史並於

實驗室內進行雙點循環載重試驗紀錄鋼筋之應變過程第二部分利用結構與鋼筋混凝

土力學原理建立一套MATLAB數值分析模式(分成三種類型(1)忽略拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie (2)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie(3)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用真實的慣性矩Iexact)藉由給定之鋼筋與混凝土的組合率模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下簡支梁試體鋼筋與混凝土的應變與應力並比對簡支梁的載重-理論彎矩彎係與數值分析結果的載重-彎矩關係驗證力學理論數值分析模式的正確性第三部分使用FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型輸入MATLAB數值分析使用之鋼筋與混凝土的組合律模擬鋼筋混凝土簡支梁承受雙點循環加載擷取光纖感測器位置之模

擬結果將其模擬結果與實驗之光纖感測器量測結果和MATLAB數值分析結果進行比對探討力學數值分析的適用性

結論(一)本研究發展之數值分析模式沒有忽略拉力側混凝土之張力而且混凝

土試體開裂後採用真實的慣性矩Iexact進行力平衡分析不論簡支梁是否開裂載重-彎矩關係的數值分析解與理論解皆吻合證實本研究發展的力學理論數值分析模式之正

確性(二)數值分析結果之鋼筋應變與實驗之光纖感測器量測結果有差別後續使用FLAC 3D模擬輸入數值分析使用的組合率預期能得到與數值分析較相符之結果

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-14

光纖簡支梁試驗加載示意圖 雙點循環載重之光纖變形量量測結果

載重-彎矩(理論與數值分析)關係圖 載重與鋼筋應變及中立軸位置關係圖

鋼筋混凝土簡支梁斷面網格圖(FLAC 3D) 鋼筋混凝土簡支梁網格示意圖(FLAC 3D)

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

0100002000030000400005000060000700008000090000

100000110000120000130000140000

0 10002000300040005000600070008000900010000

彎矩

(kg-

cm)

載重 (kg)

理論彎矩

計算彎矩-

類型1

計算彎矩-

類型2

計算彎矩-

類型3

B-15

無人飛行戴具(UAV)航空攝影測量及雷射掃描儀(LiDAR)資料之整合與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞近

年來測量與空間資訊技術之發展日新月異於國土保安環境變遷監控防救災應變資

源探測保護等各方面的應用以及上述資訊的更新和資料的即時性成為重要需求因此

發展快速且低成本資料擷取平台乃成為各國遙感探測技術與測繪製圖發展的重要課題

遙測影像及航空測量除了軍事情報之外已普遍推廣到區域測量地質調查礦產探勘

農林設施土壤保育森林開發與土木工程之探查等工作上近年來因電腦視算能力的

提昇數位影像解晰度的提高相對應之攝影測量技術亦隨之澎渤發展 研究目標地震等天然災害的評估常須整合不同領域及技術如地形分析大地測

量遙測地理資訊系統及定年學等其中構造地形分析是斷層存在性及斷層活動性一個

最初步也最基礎的資訊與工具它能提供進行其他更精細的斷層調查分析前重要的參考

依據因此高精度地形資料的取得成為重要關鍵 研究方法1)針對地形資訊大量數據視覺運算等相關模組及程式的開發其中主要

集中於三維紅藍(或紅青)全彩立體影像及三維立體光柵影像之處理及製作2)數值地形資料應用於在地質上構造如斷層褶皺等構造的特徵分析構造活動性的探討等相

關技術的開發 結論無人飛行載具機動力強時效性快經費較廉及較寬鬆天氣條件即可操作的

優點等特性可取得災害地區即時清晰全面之中低空照片並作為後續分析災害原因

與災後整治之用以無人飛行載具進行航空攝影測量由地表特徵物的辨識再反求特徵

點的空間所在位置經由大量的特徵點的計算後即可建置大量三維座標（點雲）並同

時透過數位攝影機記錄取樣點顏色測量結果可以建構數位地表高程模型來精確記錄地貌

用於記錄地形變遷地圖製作或是產生地面模型此一精確的三維座標可做為土地建築

都市規劃自然地貌河床地形測量以及山坡監測等用途之應用另一方面台灣地區位

處高溫多雨的亞熱帶植生茂密地質露頭出露不易而新技術空載雷射掃描(Light Detection And Ranging LIDAR)的多重反射資訊經由濾除不同反射訊號後能獲得高解析度之數值地表模型(Digital Surface Model DSM)再經由資料處理進一步去除地表建物及植被等可得高解析度數值地形模型(Digital Elevation Model DEM)利用此一技術無論是人口密集的都會區或是叢林茂密的深山都可以找出許多被掩蓋或是現行數值地

形模型所無法分辨的細微地形變化這些微變化能提供更多科學證據並進相關分析與運

用

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-16

國道三號附近細部數值地形模型呈現其中可見高速公路上崩積區及呈點狀凸起零星

散佈之清運中大型機具

無人飛機拍攝陳有蘭溪附近區域影像之點雲建置成果

小林村附近地區山崩事件後之三維地形側視

B-17

山崩災害數值模擬相關程式開發與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞1999年台灣九二一集集地震（ML= 73 MW= 76）造成台灣地區二千四百餘人的死亡引發近萬個山崩民生經濟損失嚴重近年來因電腦運算能力的提昇結合野外觀察的結果

運用離散元素法等數值模型方法結合地震站之強地動訊號地表地下水文特徵以及

岩體及滑動面之材料性質等來模擬山崩行為從地震山崩之誘發啟動傳播至穩定

滑動及最後堆積停止階段等等hellip重建運動塊體的滑動過程 研究目標結合野外觀察及不同方法論所得概念運用自行開發之接觸動力離散元素

法及廣義地形下之淺水波模式來探討山崩區地形地貌岩體材料性質孔隙壓力滑

動面及原地面等摩擦性質等對山崩之誘發擴展及堆積過程之影響及山崩機制之探討 研究方法1)運用接觸動力離散元素法來模擬山崩的誘發與運動過程該方法基於顆

粒間的接觸面性質及顆粒群的相互碰撞時考量顆粒碰撞前後之動量變化回復係數及作

用力2)基於連體力學架構所發展而成的廣義地形下之淺水波模式所開發之程式(中研院郭志禹博士合作)亦運用於土石流流變率模擬藉由與現場堆積的量測值相比較來率定山崩地區之流變參數

結論岩體內之作用力的模擬是考慮相接觸顆粒之接觸點位置及接觸區域面積接

解點上之正向切向接觸力及抗彎矩並考慮原接解點或新接觸點接觸點之尖鋒及殘餘

強度等以上方法允許模擬破碎岩體內之凝聚力的 Mohr - Coulomb 行為最後再以GaussndashSeidel 非線性迭代之數值方法來簡化及加速程式之運算以計算每一時間序列上顆粒群體碰撞及接觸時的作用及行為相關程式已運用於國道三號九份二山小林村等地

滑土石流等山崩之象動歷程模擬金山地區之洪氾斷層錯動造成地盤下陷而引致海水

漫淹等相關的分析

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-18

山崩崩移發生前及發生瞬間顆粒間之接觸應力變化

小林村土石流情境模擬及崩積物堆積狀況

C-1

大陸政府採購市場與制度之研究 由於 WTO 的 GPA (政府採購協定) 簽署國家越來越多美加歐盟日韓等大部

分有經濟實力的國家多已簽署我國亦在 2009 年 7 月 15 日簽署生效而中國大陸亦於2007年提出加入 GPA申請目前相關談判已近尾聲近期內可望簽署根據 GPA的規定各國的政府採購市場必須互相開放且遵守公開公平等原則預計大陸簽署 GPA 後未來每年政府採購市場的金額將高達三十餘兆台幣由於市場規模極為龐大各國莫不競相投

入相關研究及輔導該國產業的競爭力企圖爭奪這塊大餅我國相對進入大陸市場較無語

言及文化等障礙相較於其他國家的競爭事實上我國產業已具備天時地利人和的有

利條件如何利用這些有利條件轉化成市場的競爭優勢實為迫不及待的課題而其中最

關鍵的因素就是是否能徹底熟悉大陸公共市場的遊戲規則精確的掌握各項規則的操作與

竅門且時效越早越好俾輔助我國的產業及早佈署掌握市場的先機這是本研究所致

力的主要目的 研究目標本研究目標可分為短中長期短期為比較兩岸政府採購制度與市場

分析研究臺灣產業進入大陸公共市場之策略及定期舉辦兩岸政府採購產官學研討會及

論壇中期為協助政府研擬相關政策成立兩岸公共市場產業輔導中心及協助我國產業

進入大陸公共市場長期為設立營造公會臺北科大政府採購市場研發與培訓中心使臺灣產業從兩岸走向國際

研究方法本研究在第一階段將針對大陸的政府採購制度進行全面的探討且將兩岸

採購法的差異做詳盡的比對同時也針對大陸的公共市場及產業文化進行深入的調查與

分析並彙整資深台商(協會)及兩岸專家的經驗以務實為導向俾使研究成果能精確有效的掌握大陸的公共市場第二階段將運用前階段的研究成果以營建產業為先建立

兩岸長期的交流平台積極訓練及輔導我國的產業能快速進入大陸公共市場的能力如

此階段的成果與時機成熟將在本校設立兩岸公共市場產業育成中心以提供長期的專

業輔導未來甚至可進一步考慮將服務範圍拓展至其他 GPA國家 結論由於此計畫為一個長期性研究因此下列結論僅為初期研究成果發生重大災

害需獲得緊急搶救資源時除正常既有採購契約可利用外亦可於正常之採購契約中針

對災害搶救項目可直接以開口契約方式預為因應另搶救能量需求異常龐大之重大災害緊

急搶救則可以特殊緊急採購方式因應兩岸採購法規均提供法源依據提供執行單位緊

急採購災害所需搶救資源比較兩岸之緊急採購制度並參照相關實務案例可發現各有

優缺點如何能截長補短應是兩岸所努力方向最後大概整理出兩項重點(1)兩岸採購相對於歐美國家仍處於起步階段還存在很多問題亟待完善如政府採購法不健全政府服

務類採購範圍和規模仍然較小等發達國家政府採購規模占 GDP的比例通常為 10兩岸占比水平與此相比仍有較大差別(2) 緊急採購之因應措施兩岸均有彈性因應作為針對 921 大地震莫拉克颱風（依據台灣地區ldquo採購法rdquo第 105 條）及四川汶川大地震甘肅省土石流災害（依據大陸政府ldquo採購法rdquo第 31 條）等相關單位均可快速進行救災工作因此相關緊急採購作為均能發揮功能提升整體救災復原效率 Principal Investigator王隆昌 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-2

中國各年度 GDP（單位億美元）

資料來源中華人民共和國國家統計局 httpwwwstatsgovcn2012年

各縣市綜合營造業分佈狀況 研究目標 資料來源本研究室繪製 資料來源本研究室繪製

家數

縣

市

C-3

預防式品管理論應用於公共工程之研究

近年來國家重大建設計畫密集推出如民營固網開放台電六輸變電計畫污水下水

道建設計畫及自來水更新等多項計畫以及埋設電力電信瓦斯自來水網路等等維生

管線使用道路埋設管線情形非常普遍然而國內隨著生活水平及教育程度的提昇以致

民眾意識抬頭對道路服務需求也跟著增加因此使得國內道路管理機關開始重視道路服

務品質的問題但卻常發生管線工程埋設後因道路回填不實或管線埋設未與路面齊平

造成路面不平的情況其施工品質優劣將是維持路面平整最重要的關鍵 本研究將預防式品質管理概念導入目前道路管線挖填工程品質管理中重新建置一套

施工品質管理機制依現況問題分析並研提對策提出於重要施工項目建立停檢點查驗

並依其重要程度設立不同等級專業人員負責查驗及相關檢查表落實專業人員的職責等施

工品質管理機制期能改善目前施工品質良莠不齊的情況 研究目標 本研究首先針對臺北市現行管線挖掘作業之抽查機制進行探討依據現

況問題分析結果檢討現行抽查機制的問題癥結導入防弊理論及預防品管的觀點建構

改良式抽查機制首先建立管線停檢點抽查作業消除非必要的挖掘降低抽查成本減少

開挖次數及減少用路人抱怨推動落實專業人員管制藉由二階段抽查作業篩選無停檢點

資料者納入品質抽查將廠商依品管能力分類無品質能力及限制挖掘者繳交代金(需含管理費等)由道路管理機關於各年度施工時納入施工研擬闢建管線挖掘品質管理系統其研擬一套以預防為主治療為輔具體可行的管理機制藉以提升抽查效益並有效改

善管線施工品質 研究方法針對本研究相關之文獻及臺北市管線挖掘品質管理現況進行回顧探討臺

北市道路挖掘埋設管線品質抽查管理之盲點導入防弊理論及預防式品管的觀點著重以

預防式管理為主治療為輔應變為備之原理藉由專家調查以及實例分析探討改良式抽

查機制之適用性並以回饋分析之方式修正本研究最後提出結論與建議 結論(1)強化製程品管停止靠檢驗達成品質一開始就製造出滿足需求品質的方式

來取代檢驗特別是落實停檢點抽查機制與績效管理(2)道路管理機關除輔導其做好品質外應針對其品質績效長期建立管理檔案長期掌握管線單位的完整資料績優者除於管

線會議公開表揚外應降低抽查比率甚至列入道路管理機關代辦施工之廠商優先名單績

劣者除於管線會議提出並公告於臺北市道路挖掘管理系統並增加抽差比率輔導施工品

質若仍無法改善經評定為無自主品管能力則由管理機關代收款施作且代收款應大幅提

升並收取管理費長期追蹤廠商績效管理績優廠商將持續其好品質績效差之廠商為避

免抽查之成本提高將自主性的導正其施工品質長期形成良性循環及自主品管之永續目

的創造永續管理的效益(3)重點式品管須由品管組織人員簽認除依權責分別由施工廠商之技師工地主任及品管人員負責簽認外監造單位亦應於現場會簽並通知道路管理

機關派員查核(4)闢建管線挖掘品質管理系統以二階段抽查機制可減少 80非必要抽挖件數降低抽查成本利用非破壞性檢測過濾有品質疑慮之案件代替道路品質抽查

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-4

未經篩選逕以破壞性檢測檢驗道路品質之機制改以善用成熟科技如透地雷達先與檢測隱

蔽部分可排除非必要之挖掘案件瀝青混凝土部分則以鑽心取樣檢驗如有品質疑慮再

以破壞性檢測驗證民眾較在意路面復舊品質更勝於隱蔽部分另增加非破壞性檢測項目

如以三米直規加驗人手孔周邊及瀝青混凝土新舊介面高低差(5)因已以二階段非破壞性檢驗過濾 80非必要抽挖件數如此可分階段增加抽查件數由原 15增加至 10長期以 100抽中不合格為目標大幅增加抽查效益

Principal Investigator王隆昌 教授研究室

戴明品管理論

項目 年度 抽查件數 不合格件數 不合格率

97 138 71 5145 98 629 187 2973 99 525 120 2286 合計 1292 378 2926

97~99年度臺北市管線查察不合格統計表

C-5

整合 RFID與 BIM於營建工地鋼構吊裝工程管控實務應用之研究

鋼構工程為鋼骨大樓最主要的工項之一其作業管理的良窳直接影響工程品質與成

本複雜之鋼結構工程可能包含上萬支構件每一構件經由製造運送檢查儲存

吊裝及驗收等流程都必須不斷進行確認並核對資料然而現行工地作業人員多以紙本

2D圖面及物料清單為溝通管理的工具因此常有構件不易確認效率緩慢誤判等問題尤其塔吊人員位於高樓作業時需同時進行安裝位置確認與吊塔操作不僅導致作業緩

慢且易增加作業風險 研究目標規劃整合BIM結合RFID技術導入營建工地鋼構吊裝工程管控之應用模式

建置 BIM-based RFID 鋼構工程物料資訊管理系統使其能提升鋼構作業管理效率減少塔吊作業之風險並進一步探討系統導入之效益與限制 研究方法鋼結構工程的作業流程包含工廠製造材料運送工地存放吊裝施工及

完工驗收等階段本研究所開發之系統導入應用包含「進場檢驗」「吊掛作業」「進度監

控」及「完工查驗」等作業管理其概念主要利用 BIM圖形化介面易於辨識之特性使人員能透過模型輕易掌握鋼構於建築空間位置並透過 RFID快速掃瞄辨識能力能迅速取得構件資訊減少人員辨識錯誤及負荷有助於高空塔吊作業之正確與安全並透過

BIM 模型顏色呈現方式能迅速掌握鋼構作業之進度本研究開發採用NET Framework技術以Microsoft SQL Server為資料庫系統並透過 ADONET作為資料溝通之技術模型本體採用 Revit 匯出之 DWF 檔案為主要檔案格式提供系統操作所需之樓層模型及構件視覺化資訊系統介面則以 VBNET開發視窗介面作業進行時能同時呈現系統資料庫資訊及模型呈現

結論(一)本研究整合 RFID 與 BIM 模型作為塔吊作業溝通之媒介高空與地面人員能以行動裝置同步取得構件及模型資訊可改善傳統 2D圖面與無線電溝通及描述不易之狀況(二)由於鋼構體積龐大且工地空間有限錯誤的堆置方式可能增加成本與導致風險工程師可藉由 BIM 樓層與位置資訊調控構件最佳的儲放位置與順序可提升吊裝

效率並降低風險(三)系統所採用之 BIM Model 由 Revit 模型先行匯出為 DWF格式檔案後再利用 API進行操作以避免原始模型遭任意修改且由於檔案格式較小可提升系統資料傳輸速度並改善作業效率(四)透過 BIM API 介面程式可控制模型旋轉並以適當角度呈現能協助塔吊人員迅速確認構件及安裝位置改善作業便利性及減少人員疲勞並且

提升作業安全本研究導入行動化通訊裝置及 BIM-RFID資訊化作業系統取代傳統紙本作業模式人員對資訊系統操作之熟悉度與良好的教育訓練為導入系統成敗之重要關鍵 Principal Investigator林祐正老師 研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

林祐正

副教授

C-6

使用者操作介面

RFID-BIM系統導入工地鋼構管控之應用

系統架構圖

鋼構進場檢驗及放置管理

地面工程師與塔吊人員同步顯示鋼構資訊

透過 BIM模型顏色管理作業進度

作業人員進行鋼構驗收

D-1

因應重大複合型災害物力動員調度機制 之研究

2011 年日本311 東北發生超乎預期之大規模地震所引發之複合型災害其救災物力

之動員調度也備受考驗借國外災害處理之經驗檢討台灣的法令組織整備作業程

序及案例期能提升我國面臨重大複合型災害時物力動員之時效性及完整性 研究目標彙整分析世界主要國家包括日本(日本東北地震)美國(卡翠納颶風)

中國大陸(四川地震)等遭逢重大災難時物力動員機制運作情形與關鍵議題檢討我國近年來莫拉克風災納莉風災921 地震等重大災害物力動員案例及現況設定一項重大複合式災害就我國現行物力動員機制進行情境分析研提我國因應重大災難物力動員機制

之具體建議 研究方法本研究案預擬之情境以國內發生機率雖不高但仍有可能發生且高於現

今地方政府在其地區災害防救計畫中所研擬的地震規模為本研究案之情境事件因此

設定為臺灣北部山腳斷層北延入海段發生芮氏規模七之地震錯動並引發最高浪高達三

公尺之海嘯此浪高比國科會所做研究報告之12公尺高但考慮311 東日本大地震之超乎預期的情況及複合型災害之組構以三公尺浪高之海嘯為模擬情境另伴隨核一廠因激

烈振動導致廠區設備受損造成第四級（Level 4）的輻射事故綜之本研究案預擬之複合型災害乃由地震海嘯核電廠輻射事故所構成並推估建物損壞人員傷亡收容

需求火災事件維生管線交通路網等之量化損害及修復進度以及海嘯淹水及輻射災

害避難收容下所需的物力調度其中以TELES 及本研究研擬方法為主要考量亦透過訪談方式針對公私部門物力動員調度權責相關之人員進行訪談以了解災防組織之實際

作為伴以調查焦點座談統計分析並總整研究發現研提我國因應重大災難物力

動員機制之具體建議 結論物力需求可分為物資及設施設備兩大類別物資方面包括飲用水糧食及民生

必需品緊急醫療救護所需之器材及藥品人命搜救之器材裝備等等本研究擬出隨時

間地點之量化數據提出物力動員調度之十三項重要課題與對策並具體提出短中長期

政策及機制改善之建議 Principal Investigator施邦築

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

施邦築

副教授

D-2

物力需求與災害發生時間關係圖

物力整及備動員運作流程圖

物力調度運作流流程圖

D-3

地工合成材料應用於呈層複合土壤 水質淨化系統之研究

臺灣發展生態工法迄今已十餘年初階段大都應用於河川及山坡地治理現今逐漸擴

展至社區或城市的應用並且與綠建築及節能減碳等議題相互結合目前國內的生活污

水大多經由污水下水道系統收集至污水處理廠處理然而因其造價高且工期長短期內

並無法達到全面普及鑑於此近年來國內開始採用現地自然淨化處理系統(NTS)解決此問題然此類系統卻常受限於較低的水力負荷率而導致阻塞本研究引入在日本發展十餘

年之呈層複合土壤系統(MSL)其實務案例詳圖 1 及圖 2由於水力負荷率較大且因系統可設置於地底下降低人為的干擾及維護管理的頻率有效的改善 NTS 缺點 MSL系統主要由土壤混合層(含土壤有機材料及包覆材)及透水層(PL)組合而成日本 SML係以麻布為包覆材但易受分解腐化而影響系統壽命本研究改採高耐久且品質穩定之地工

合成材料以提昇系統使用壽命 研究目標本研究嘗試採用地工合成材料替換 MSL 系統中包覆材藉由人造聚酯纖

維控制材料本身厚度開孔徑進行實驗過去地工合成材料較常使用在土木大地工程

多應用於河川護岸的保護以及山坡地的護坡工程材料本身具備排水沖蝕控制隔離

加勁及過濾hellip等功能鮮少使用於水質淨化之應用本研究透過地工合成材料替換日本之黃麻布包覆材除了可以達到較佳的水質淨化成效之外更有效延長MSL系統使用壽命另外本研究亦嚐試採用台灣現地常見的材料來取代日本的材料以達到落實技術本土化

之目的 研究方法首先進行「地工織物培殖微生物可行性初期實驗」(詳圖 3)目的為了解

地工合成材料能否能有效提供硝化菌生長附著而後採用自行研發之「MSL 室內實驗滲透過濾實驗儀」(詳圖 4)進行實驗共分為二個階段第一階段由黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)及厚不織布(I-C)進行實驗以了解不同纖維布之淨化效率第二階段則將三種纖維布以不同的水力負荷率進行試驗以了解污水停留時間與水質淨化效率間的關係

結論(1)本研究所使用之添加材均為台灣本土材料由試驗結果可知效果頗佳顯示

可達技術本土化之目標(2)在相同厚度下本研究採用地工合成材的確可以達到與黃麻布相同之水質淨化成效且較厚之地工合成材亦表現出較佳的成效(圖 5)(3)實驗發現地工合成材內部孔隙愈多愈能提供較多空間利於生物膜孳長提高淨化效果(4)水力負荷率只要能低於 5000Lm2day便可以有效達到水質淨化的成效(圖 6)(5)與人工濕地水質淨化系統相比MSL可以更小的面積和更省的成本較快速的達到水質淨化的成效由其對於磷的去除更為顯著

Principal Investigator何嘉浚 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

何嘉浚

助理教授

D-4

圖 1家庭生活污水處理案例 圖 2河川工程淨水案例

圖 3地工織物培殖生物菌實驗結果 圖 4 MSL室內實驗滲透過濾實驗儀

圖 5黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)與厚不織布(I-C)之實驗結果

圖 6 三種纖維布在水力承載負荷率 3000Lm2day之實驗結果

TP NH3-N

TP NH3-N

E-1

機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 地下水是極為重要的水資源之一相較於地表水而言地下水具有成本低廉水溫與

水量穩定水質良好及取用方便等多項優點目前台灣西南部地區仍大量抽取地下水供應

灌溉養殖民生及工業用水若地下水遭受污染勢必嚴重影響該地區之水資源供需平

衡甚至對人體健康造成危害故地下水資源保育業已成為極重要之議題 研究目標地下水污染潛勢評估模式 DRASTIC 為美國環保署(US Environmental

Protection Agency)於 1985 年主導並與美國地下水協會共同合作所發展而成利用該模式評估區域之污染潛勢計算出之高污染潛勢區則代表該地區客觀上較易受到污染

DRASTIC 含水層脆弱度模式自發展以來經常被使用於評估地下水污染潛勢但此模式在應用上常因相關參數資料稀少易產生高度不確定性進而影響模式之評估結果因此本

研究應用指標為基礎之地理統計發展以機率為基礎之 DRASTIC 含水層脆弱度評估模式除估算地下水污染潛勢值外並評估其污染潛勢預測表現 研究方法DRASTIC 含水層脆弱度模式考慮七項水文地質參數以評估該地區污染

潛勢之程度分別為地下水位深度(D)淨補注量(R)含水層介質(A)土壤介質(S)地形(T)未飽和層影響(I)含水層水力傳導特性(C)七項參數本研究將此法實際應用於濁水溪沖積扇DRASTIC模式中之各參數分別使用三種選取方法(最大機率選取期望值選取傳統選取法)進行污染潛勢評估

結論研究結果顯示高污染潛勢區皆位於沖積扇之扇頂區土地利用型態以農業耕

種為主而中度污染潛勢則大多分佈於扇央地區無污染及低度風險污染大多分佈於沖積

扇西部沿海地區以及南部地區此外將前述三種方法之評估結果與近年來該地區地下水

硝酸鹽氮實際污染情形進行相關性分析Pearson 相關係數分別為 0310131 及 0071Spearman 相關係數則分別為 0460552 及 021再比較三種方法之污染潛勢預測能力預測高硝酸鹽氮濃度污染(超過 05mgL為門檻)其預測能力分別為 7575及 38由上述結果顯示本研究發展以機率為基礎含水層脆弱度評估模式較傳統評估結果更為優

異本研究成果可提供政府劃定地下水污染潛勢範圍以及制訂污染防治與土地使用管理策

略之參考建議未來可增加更多因子估算淨補注量時若能考慮更多可能影響參數如土

地利用型態雨量植被及土壤入滲係數等將使淨補注量估算更符合實際情況以提高

模式之準確性 Principal Investigator陳世楷助理教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

水資源工程與水利防災組

陳世楷

助理教授

E-2

參數因子 水文地質參數

地下水位深度 D(Depth to Water Table) 淨補注量 R(Net Recharge) 含水層介質 A(Aquifer Media) 土壤介質 S(Soil Media) 地形 T(Topography(slope))

未飽和層影響 I(Impact of the Vadose Zone) 水力傳導係數 C(Hydraulic Conductivity of the Aquifer)

DRASTIC參數 DRC之分數等級

D R C

百分比 門檻 分數等級(rating)

0-20 1 10 2

20-40 2 8 4

40-60 3 6 6

60-80 4 4 8

80-100 4+ 2 10

DRASTIC參數 SIA之分數等級

範 圍(range) 分數等級(rating)

礫石層 10

極粗粗中砂層 7

細及細砂層 4

粉砂泥及黏土層 1

(a)

(b)

(c)

DRASTIC 高污染潛勢與硝酸鹽氮超過05mgL 之比較(a) 各參數最大發生機率選取(b) 各參數期望值選取法(c)傳統選取法

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

B-5

既有連續壁改建之深開挖施工模式

在都市中建物多緊鄰地界線周圍幾乎緊貼鄰房及道路有地下連續壁的建物改建時

為避免拆除深基礎過程造成地盤下陷進而損壞鄰近道路及建物因此施工前必須謹慎

規劃在不損鄰的狀態下舊有地下連續壁深基礎的拆除其困難度比素地新建工程高出

許多所以舊有基礎的深開挖施工是一重要課題 研究目標

(1)建立舊有基礎深開挖的施工模式 (2)建立各種施工模式的施工規劃工項順序及施工流程的步驟

研究方法本文彙整歸納出四種深基礎開挖重建模式分別為 (1)新連續壁於舊連續壁外側 (2)新連續壁於舊連續壁內側 (3)新連續壁與舊連續壁交叉 (4)沿用舊連續壁並繼續向下設置新連續壁

本文針對上述四種模式的各種施工方法就土層地下水位新舊建物的

套圖地盤改良臨時擋土設施抽排水鄰房保護措施及監測點的位置加以

討論並進一步與實際的安全觀測資料相互比較施工流程以連續圖解方式表

達以供規劃設計與施工單位的選用參考或改進 結論

(1)新連續壁於舊連續壁外側只需施作一般淺導溝至原土層待新連續壁完成後再以明挖方式拆除舊連續壁若地質較軟弱可於導牆下方進行地盤改良以防止

新連續壁施作時坍孔 (2)新連續壁於舊連續壁內側可因業主設計分為利用舊連續壁作為外導牆將新設外導牆與舊連續壁以混凝土灌漿為一體及利用舊結構物樑柱設置永久撐牆三種

(3)新連續壁與舊連續壁交叉先於周圍進行地盤改良再利用全迴旋搖管機配合衝擊樁及錘式抓斗破除舊連續壁再以原土回填後才能將套管拔出或是於周圍進行

地盤改良後以明挖方式拆除舊有連續壁 (4)沿用舊連續壁並繼續向下設置新連續壁此模式可先於基地內及舊連續壁下方及內側進行地盤改良新連續壁緊貼舊連續壁施作上方則維持空打段以增加地下

室使用面積 收集數個工地之資料加以分析比對並以(2)新連續壁於舊外連續壁內側模式之

一代表性工地介紹

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-6

(1) (2) (3) (4)

四類深基礎拆除重建模式

新連續壁於舊連續壁內側之將新設外導牆與舊連續壁以混凝土灌漿為一體

B-7

高壓噴射灌漿品質管制與蒙地卡羅機率設計 二重管高壓噴射灌漿作業在壓力水層或者在地下室內進行鑽孔與灌漿作業時因為地

下水位高於鑽孔與灌漿作業場地高程為了避免在進行鑽孔與裝設灌漿管作業階段可能

造成湧水湧砂路面掏空或建築物傾斜的意外事件所以在地下室內進行灌漿作業時

利用筏基水箱來量測每公尺改良樁的排泥漿量除了能用來預警湧水與湧砂的潛在問題

再搭配上所量測到的排泥漿比重還可評估改良樁的平均樁直徑這就是在施工中的品質

管制其次施工中的改良樁若其四周緊鄰的改良樁愈多所量測到的排泥漿比重也會

愈大可見灌漿的順序也能影響改良樁的單位重與強度因此當灌漿的順序造成四周緊

鄰改良樁的數量愈多時則該灌漿的順序能提供最佳的改良樁的單位重與強度 研究目標為了在二重管高壓噴射灌漿的期間立即掌控設計樁徑是否達成同時防

止不正常的排泥導致附近地面的隆起與下陷有效掌握灌漿品質故以檢測的排泥漿比重

與排泥漿量去推估改良樁平均樁直徑是否達到工程設計的標準進而作為在施工時掌控

改良樁品質的一種管制手法 研究方法本次灌漿場地有準備一個已知長寬的筏基坑當作廢泥漿暫置區當排泥漿

排入暫置區內泥漿的液面逐漸升高等鑽桿提升完 1 m再量測液面上升後的高程將高程差乘以筏基底面積即為噴射灌注 1 m高程時的排泥漿量至於排泥漿單位重測量時機是在排泥漿量量測期間進行原則上量兩次盛取時將容器置於排泥軟管出口處盛取將

盛滿排泥漿的容器秤重扣除容器重後再除以容器之容積即為排泥漿之單位重之後將

所記錄的排泥漿量與灌漿量之比值還有排泥漿的單位重畫成機率分布曲線可發現兩者

皆為常態分布( Normal Distribution)其平均值加減 3倍的標準差可用來作為灌漿品質管理的上下限值而再以此兩者的 Distribution用蒙地卡羅原理來模擬便可得到改良樁直徑之機率分布曲線當周圍改良樁陸續完成在未灌漿的改良樁體四周噴射流能切削的土壤

體積逐漸減少依周圍完成支數不同有 6種可能狀況由排泥漿的單位重量測可發現周圍完成改良樁的支數愈多則後續改良樁的排泥漿單位重也愈大改良樁的品質也愈佳因

此可以設計出不同的施工順序若搭接改良樁的數量愈多則此工序所導致的高品質改良樁

的數量也愈多 結論 (1)當地下室發生湧水時其排泥漿量與灌漿量比值皆落在正常灌漿作業的管理

值之外這說明利用排泥漿量與灌漿量比值的管制圖可以有效預警湧水或湧砂的可能性

(2) 為了得到高品質的改良樁在編排灌漿順序時儘量使欲灌漿樁位的周圍有最多已完成的改良樁(3)未來可再蒐集更多 JSG灌漿相關案例將不同地區樁徑土層性質灌漿參數排泥漿比重及廢泥漿量單位量等數據製作資料庫及規範以提供後續灌漿時品

質管制的依循準則 Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-8

圖 1 排泥漿量量測 圖 2 排泥漿單位重量測

圖 3 排泥漿量體積比管制圖 圖 4 排泥漿單位重管制圖

圖 5 蒙地卡羅模擬模型

圖 6 搭接面積的六種邊界

圖 7 五種不同的設計灌漿順序

B-9

路堤下橋墩深基礎開挖工法比較與數值分析 為改善國道 1號五股至楊梅路段的交通壅塞國道新建工程局辦理「國道 1號五股至

楊梅段拓寬工程計畫」之新建工程其中泰山林口路段因為上邊坡側為地質敏感區域不

適開挖所以在下邊坡處進行橋墩基礎開挖基礎開挖工法共有三種分別為型鋼橫板條

擋土工法土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法 研究目標針對土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法彙整傾度管監測數據

觀察不同開挖階段之傾度管側向變位及側向變位速率研判邊坡潛在滑動面的位置進而

比較兩種工法於紅土卵礫石層中開挖之適用性以決定較佳開挖擋土工法其次以 3D有限元素軟體模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖過程以數值分析結果與傾度管監測數

據比對驗證進而研究傾度管監測警戒值與行動值之適用性 研究方法以非線性有限元素軟體(PLAXIS 3D)模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖

過程土壤應力-應變行為模擬採用莫爾庫倫組合律(Mohr-Coulomb constitutive model) 參數的選擇參考鑽探報告及室內土壤試驗土釘桿件採用樑元素模擬(Beam element)鋼線網噴凝土採用牆元素模擬(Wall element)土釘鋼線網噴凝土與土壤間均配置界面元素(Interface element)施工步驟模擬每一階開挖工序由傾度管監測數據比對驗證數值分析結果以及分析邊坡開挖前後之安全係數差異

結論(1)土釘逐階降挖擋土工法在第 6階開挖時可發現變位曲線在 65m處有明

顯的折點折點以上之線段斜率較小下部線段斜率較大由上邊坡路面產生的裂縫可

推估折點以上為邊坡滑動區隨著開挖深度增加折點沒有下移的趨勢也就是滑動面位

置不變滑動區域與影響範圍也沒增加(2)竹削井式擋土工法當井筒壁體開挖至第 10階時傾度管變位曲線產生折點推估折點位置可能位於傾度管 45m與 65m處折點上部線段斜率較小應為未來潛在滑動區但是隨著開挖至第 14 階時折點沒有下移的趨勢也就是潛在滑動面位置不變潛在滑動區域與影響範圍也不變加以基礎上邊坡處

之高速公路路面無裂縫產生研判滑動面並未形成(3)依據傾度管的變位開挖壁面的穩定性高速公路裂縫與滑動面的產生以及工期長短顯示在林口紅土卵礫石層中進行橋墩

基礎開挖較佳的擋土工法應為竹削井式擋土工法(4)監測邊坡潛在滑動面傾度管警戒值的訂定須更加嚴謹應不能造成高速公路路面產生裂縫才能有效且安全的預警工程事

故

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-10

土釘逐階降挖擋土工法開挖面平面圖 土釘逐階降挖過程傾度管之變位

土釘逐階降挖工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

竹削井式擋土工法開挖面平面圖 竹削井式擋土開挖過程傾度管之變位

折點

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

竹削井式擋土工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

2m 深

35m 深

45m 深

65m 深

13m 深

16m 深

Step1 Step2 Step3

Step4 Step5 竹削壁體開挖

井筒壁體開挖 Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

Step15

傾度管深度(m

)

B-11

機場跑道剛性鋪面之版底灌漿維護 剛性鋪面未受良好的維護方式下容易因版塊間的接縫密封性不足使地表水滲入造

成基底層潮濕積水在交通反覆載重作用下接縫發生唧水現象在版塊下方掏空孔洞

使版塊下方的承載力不均進而造成版塊的破裂損壞情形因跑滑道使用頻繁全面翻

修不切實際而且成本較高為了改善此類狀況進行剛性鋪面版底灌漿是最快速有效提

升版塊承載力延長版塊使用年限的方法 研究目標本研究主要以剛性鋪面狀況指數(PCI)版底灌漿灌漿量及灌漿壓力透地雷達

非破壞性檢測之結果進行分析研究研究目標包括 (1) 分析版底孔洞造成的鋪面損壞種類探討損壞種類與灌漿量之關係 (2) 分析版塊不同損壞程度及維護狀況對灌漿量之影響 (3) 鋪面損壞程度以鋪面狀況指數(PCI)加以量化探討鋪面狀況指數(PCI)評分與孔

洞及灌漿量之關係 研究方法針對機場跑滑道由孔洞造成的剛性鋪面破壞及版底灌漿量之關係研究探討在

與灌漿前後之透地雷達檢測結果驗證研究方法可區分為 (1) 剛性鋪面損壞(distress)程度調查

在透地雷達非破壞性檢測前先行調查版塊損壞程度並以ASTM提出的剛性鋪面狀況指數(PCI)評分方式記錄版塊狀況

(2) 剛性鋪面版底灌漿前非破壞性檢測 在灌漿前先行規劃透地雷達施測路徑並於灌漿前及灌漿後以透地雷達掃描剛性

鋪面版塊底下孔洞與積水的範圍 (3) 剛性鋪面版底灌漿

利用透地雷達於現地版塊所偵查之孔洞進行灌漿孔位佈設選用適當之機具與

監測系統以單環塞工法進行填充灌漿填塞版塊底下之孔洞 (4) 剛性鋪面版底灌漿後非破壞性檢測

在灌漿後以相同的施測路徑檢測確認鋪面下方孔洞與積水的範圍已確實填充

否則再進行補灌作業 (5) 分析調查資料與灌漿施工紀錄結果

探討版底灌漿量與鋪面狀況指數(PCI)評分之關係篩選因孔洞造成的損壞評分方式制定用於版底灌漿的鋪面狀況指數(PCI)並由鋪面狀況指數(PCI)評分預估其灌漿量

結論(1)以版底孔洞造成的鋪面損壞與灌漿量之關係提出與版底孔洞有關的剛性鋪面狀

況指數(PCI)評分方式(2)以不同損壞程度的剛性鋪面對灌漿量之影響提出用於剛性鋪面灌漿前的適當修護方式(3)建立剛性鋪面狀況指數(PCI)與版底灌漿量之分析方法並提出預估灌漿量的方法以提升灌漿之效率及精確性

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-12

灌漿管安裝 灌漿壓力及流量監測 版塊接縫溢漿即停止

圖 1 版底灌漿施工

圖 3 剛性鋪面狀況指數(PCI)與灌漿量之關係整合

圖 2 剛性鋪面與灌漿施工狀況記錄

灌漿前

灌漿後

補灌後

B-13

鋼筋混凝土簡支梁循環加載與數值分析 目前潛盾隧道環片大多由鋼筋與混凝土製作而成而監測系統皆於環片裝設背填與

二次灌漿完成後才裝設在環片內側無從得知環片在裝設背填與二次灌漿過程中環

片中的鋼筋與混凝土的初始應力因此如果無法得知初始應力狀態則環片之鋼筋與混

凝土用量設計很難判定是否保守或不保守若能從環片製作澆鑄與現場環片裝設過程中進

行量測即可掌握環片完整的應力歷史作為回饋設計的重要資料 研究目標利用埋設 SOFO光纖的簡支梁在循環載重時的鋼筋應變與梁撓度作為已知

解分析對象來驗證下列兩種分析方法一為以結構及鋼筋混凝土力學理論發展一套

MATLAB 數值分析模式模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力二為使用 FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型模擬簡支梁承受雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力

研究方法分成三部分第一部分將SOFO光纖感測器埋設於鋼筋混凝土簡支梁試

體內在試體製作過程中記錄蒸氣養生與水中養生過程鋼筋與混凝土的應變歷史並於

實驗室內進行雙點循環載重試驗紀錄鋼筋之應變過程第二部分利用結構與鋼筋混凝

土力學原理建立一套MATLAB數值分析模式(分成三種類型(1)忽略拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie (2)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie(3)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用真實的慣性矩Iexact)藉由給定之鋼筋與混凝土的組合率模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下簡支梁試體鋼筋與混凝土的應變與應力並比對簡支梁的載重-理論彎矩彎係與數值分析結果的載重-彎矩關係驗證力學理論數值分析模式的正確性第三部分使用FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型輸入MATLAB數值分析使用之鋼筋與混凝土的組合律模擬鋼筋混凝土簡支梁承受雙點循環加載擷取光纖感測器位置之模

擬結果將其模擬結果與實驗之光纖感測器量測結果和MATLAB數值分析結果進行比對探討力學數值分析的適用性

結論(一)本研究發展之數值分析模式沒有忽略拉力側混凝土之張力而且混凝

土試體開裂後採用真實的慣性矩Iexact進行力平衡分析不論簡支梁是否開裂載重-彎矩關係的數值分析解與理論解皆吻合證實本研究發展的力學理論數值分析模式之正

確性(二)數值分析結果之鋼筋應變與實驗之光纖感測器量測結果有差別後續使用FLAC 3D模擬輸入數值分析使用的組合率預期能得到與數值分析較相符之結果

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-14

光纖簡支梁試驗加載示意圖 雙點循環載重之光纖變形量量測結果

載重-彎矩(理論與數值分析)關係圖 載重與鋼筋應變及中立軸位置關係圖

鋼筋混凝土簡支梁斷面網格圖(FLAC 3D) 鋼筋混凝土簡支梁網格示意圖(FLAC 3D)

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

0100002000030000400005000060000700008000090000

100000110000120000130000140000

0 10002000300040005000600070008000900010000

彎矩

(kg-

cm)

載重 (kg)

理論彎矩

計算彎矩-

類型1

計算彎矩-

類型2

計算彎矩-

類型3

B-15

無人飛行戴具(UAV)航空攝影測量及雷射掃描儀(LiDAR)資料之整合與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞近

年來測量與空間資訊技術之發展日新月異於國土保安環境變遷監控防救災應變資

源探測保護等各方面的應用以及上述資訊的更新和資料的即時性成為重要需求因此

發展快速且低成本資料擷取平台乃成為各國遙感探測技術與測繪製圖發展的重要課題

遙測影像及航空測量除了軍事情報之外已普遍推廣到區域測量地質調查礦產探勘

農林設施土壤保育森林開發與土木工程之探查等工作上近年來因電腦視算能力的

提昇數位影像解晰度的提高相對應之攝影測量技術亦隨之澎渤發展 研究目標地震等天然災害的評估常須整合不同領域及技術如地形分析大地測

量遙測地理資訊系統及定年學等其中構造地形分析是斷層存在性及斷層活動性一個

最初步也最基礎的資訊與工具它能提供進行其他更精細的斷層調查分析前重要的參考

依據因此高精度地形資料的取得成為重要關鍵 研究方法1)針對地形資訊大量數據視覺運算等相關模組及程式的開發其中主要

集中於三維紅藍(或紅青)全彩立體影像及三維立體光柵影像之處理及製作2)數值地形資料應用於在地質上構造如斷層褶皺等構造的特徵分析構造活動性的探討等相

關技術的開發 結論無人飛行載具機動力強時效性快經費較廉及較寬鬆天氣條件即可操作的

優點等特性可取得災害地區即時清晰全面之中低空照片並作為後續分析災害原因

與災後整治之用以無人飛行載具進行航空攝影測量由地表特徵物的辨識再反求特徵

點的空間所在位置經由大量的特徵點的計算後即可建置大量三維座標（點雲）並同

時透過數位攝影機記錄取樣點顏色測量結果可以建構數位地表高程模型來精確記錄地貌

用於記錄地形變遷地圖製作或是產生地面模型此一精確的三維座標可做為土地建築

都市規劃自然地貌河床地形測量以及山坡監測等用途之應用另一方面台灣地區位

處高溫多雨的亞熱帶植生茂密地質露頭出露不易而新技術空載雷射掃描(Light Detection And Ranging LIDAR)的多重反射資訊經由濾除不同反射訊號後能獲得高解析度之數值地表模型(Digital Surface Model DSM)再經由資料處理進一步去除地表建物及植被等可得高解析度數值地形模型(Digital Elevation Model DEM)利用此一技術無論是人口密集的都會區或是叢林茂密的深山都可以找出許多被掩蓋或是現行數值地

形模型所無法分辨的細微地形變化這些微變化能提供更多科學證據並進相關分析與運

用

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-16

國道三號附近細部數值地形模型呈現其中可見高速公路上崩積區及呈點狀凸起零星

散佈之清運中大型機具

無人飛機拍攝陳有蘭溪附近區域影像之點雲建置成果

小林村附近地區山崩事件後之三維地形側視

B-17

山崩災害數值模擬相關程式開發與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞1999年台灣九二一集集地震（ML= 73 MW= 76）造成台灣地區二千四百餘人的死亡引發近萬個山崩民生經濟損失嚴重近年來因電腦運算能力的提昇結合野外觀察的結果

運用離散元素法等數值模型方法結合地震站之強地動訊號地表地下水文特徵以及

岩體及滑動面之材料性質等來模擬山崩行為從地震山崩之誘發啟動傳播至穩定

滑動及最後堆積停止階段等等hellip重建運動塊體的滑動過程 研究目標結合野外觀察及不同方法論所得概念運用自行開發之接觸動力離散元素

法及廣義地形下之淺水波模式來探討山崩區地形地貌岩體材料性質孔隙壓力滑

動面及原地面等摩擦性質等對山崩之誘發擴展及堆積過程之影響及山崩機制之探討 研究方法1)運用接觸動力離散元素法來模擬山崩的誘發與運動過程該方法基於顆

粒間的接觸面性質及顆粒群的相互碰撞時考量顆粒碰撞前後之動量變化回復係數及作

用力2)基於連體力學架構所發展而成的廣義地形下之淺水波模式所開發之程式(中研院郭志禹博士合作)亦運用於土石流流變率模擬藉由與現場堆積的量測值相比較來率定山崩地區之流變參數

結論岩體內之作用力的模擬是考慮相接觸顆粒之接觸點位置及接觸區域面積接

解點上之正向切向接觸力及抗彎矩並考慮原接解點或新接觸點接觸點之尖鋒及殘餘

強度等以上方法允許模擬破碎岩體內之凝聚力的 Mohr - Coulomb 行為最後再以GaussndashSeidel 非線性迭代之數值方法來簡化及加速程式之運算以計算每一時間序列上顆粒群體碰撞及接觸時的作用及行為相關程式已運用於國道三號九份二山小林村等地

滑土石流等山崩之象動歷程模擬金山地區之洪氾斷層錯動造成地盤下陷而引致海水

漫淹等相關的分析

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-18

山崩崩移發生前及發生瞬間顆粒間之接觸應力變化

小林村土石流情境模擬及崩積物堆積狀況

C-1

大陸政府採購市場與制度之研究 由於 WTO 的 GPA (政府採購協定) 簽署國家越來越多美加歐盟日韓等大部

分有經濟實力的國家多已簽署我國亦在 2009 年 7 月 15 日簽署生效而中國大陸亦於2007年提出加入 GPA申請目前相關談判已近尾聲近期內可望簽署根據 GPA的規定各國的政府採購市場必須互相開放且遵守公開公平等原則預計大陸簽署 GPA 後未來每年政府採購市場的金額將高達三十餘兆台幣由於市場規模極為龐大各國莫不競相投

入相關研究及輔導該國產業的競爭力企圖爭奪這塊大餅我國相對進入大陸市場較無語

言及文化等障礙相較於其他國家的競爭事實上我國產業已具備天時地利人和的有

利條件如何利用這些有利條件轉化成市場的競爭優勢實為迫不及待的課題而其中最

關鍵的因素就是是否能徹底熟悉大陸公共市場的遊戲規則精確的掌握各項規則的操作與

竅門且時效越早越好俾輔助我國的產業及早佈署掌握市場的先機這是本研究所致

力的主要目的 研究目標本研究目標可分為短中長期短期為比較兩岸政府採購制度與市場

分析研究臺灣產業進入大陸公共市場之策略及定期舉辦兩岸政府採購產官學研討會及

論壇中期為協助政府研擬相關政策成立兩岸公共市場產業輔導中心及協助我國產業

進入大陸公共市場長期為設立營造公會臺北科大政府採購市場研發與培訓中心使臺灣產業從兩岸走向國際

研究方法本研究在第一階段將針對大陸的政府採購制度進行全面的探討且將兩岸

採購法的差異做詳盡的比對同時也針對大陸的公共市場及產業文化進行深入的調查與

分析並彙整資深台商(協會)及兩岸專家的經驗以務實為導向俾使研究成果能精確有效的掌握大陸的公共市場第二階段將運用前階段的研究成果以營建產業為先建立

兩岸長期的交流平台積極訓練及輔導我國的產業能快速進入大陸公共市場的能力如

此階段的成果與時機成熟將在本校設立兩岸公共市場產業育成中心以提供長期的專

業輔導未來甚至可進一步考慮將服務範圍拓展至其他 GPA國家 結論由於此計畫為一個長期性研究因此下列結論僅為初期研究成果發生重大災

害需獲得緊急搶救資源時除正常既有採購契約可利用外亦可於正常之採購契約中針

對災害搶救項目可直接以開口契約方式預為因應另搶救能量需求異常龐大之重大災害緊

急搶救則可以特殊緊急採購方式因應兩岸採購法規均提供法源依據提供執行單位緊

急採購災害所需搶救資源比較兩岸之緊急採購制度並參照相關實務案例可發現各有

優缺點如何能截長補短應是兩岸所努力方向最後大概整理出兩項重點(1)兩岸採購相對於歐美國家仍處於起步階段還存在很多問題亟待完善如政府採購法不健全政府服

務類採購範圍和規模仍然較小等發達國家政府採購規模占 GDP的比例通常為 10兩岸占比水平與此相比仍有較大差別(2) 緊急採購之因應措施兩岸均有彈性因應作為針對 921 大地震莫拉克颱風（依據台灣地區ldquo採購法rdquo第 105 條）及四川汶川大地震甘肅省土石流災害（依據大陸政府ldquo採購法rdquo第 31 條）等相關單位均可快速進行救災工作因此相關緊急採購作為均能發揮功能提升整體救災復原效率 Principal Investigator王隆昌 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-2

中國各年度 GDP（單位億美元）

資料來源中華人民共和國國家統計局 httpwwwstatsgovcn2012年

各縣市綜合營造業分佈狀況 研究目標 資料來源本研究室繪製 資料來源本研究室繪製

家數

縣

市

C-3

預防式品管理論應用於公共工程之研究

近年來國家重大建設計畫密集推出如民營固網開放台電六輸變電計畫污水下水

道建設計畫及自來水更新等多項計畫以及埋設電力電信瓦斯自來水網路等等維生

管線使用道路埋設管線情形非常普遍然而國內隨著生活水平及教育程度的提昇以致

民眾意識抬頭對道路服務需求也跟著增加因此使得國內道路管理機關開始重視道路服

務品質的問題但卻常發生管線工程埋設後因道路回填不實或管線埋設未與路面齊平

造成路面不平的情況其施工品質優劣將是維持路面平整最重要的關鍵 本研究將預防式品質管理概念導入目前道路管線挖填工程品質管理中重新建置一套

施工品質管理機制依現況問題分析並研提對策提出於重要施工項目建立停檢點查驗

並依其重要程度設立不同等級專業人員負責查驗及相關檢查表落實專業人員的職責等施

工品質管理機制期能改善目前施工品質良莠不齊的情況 研究目標 本研究首先針對臺北市現行管線挖掘作業之抽查機制進行探討依據現

況問題分析結果檢討現行抽查機制的問題癥結導入防弊理論及預防品管的觀點建構

改良式抽查機制首先建立管線停檢點抽查作業消除非必要的挖掘降低抽查成本減少

開挖次數及減少用路人抱怨推動落實專業人員管制藉由二階段抽查作業篩選無停檢點

資料者納入品質抽查將廠商依品管能力分類無品質能力及限制挖掘者繳交代金(需含管理費等)由道路管理機關於各年度施工時納入施工研擬闢建管線挖掘品質管理系統其研擬一套以預防為主治療為輔具體可行的管理機制藉以提升抽查效益並有效改

善管線施工品質 研究方法針對本研究相關之文獻及臺北市管線挖掘品質管理現況進行回顧探討臺

北市道路挖掘埋設管線品質抽查管理之盲點導入防弊理論及預防式品管的觀點著重以

預防式管理為主治療為輔應變為備之原理藉由專家調查以及實例分析探討改良式抽

查機制之適用性並以回饋分析之方式修正本研究最後提出結論與建議 結論(1)強化製程品管停止靠檢驗達成品質一開始就製造出滿足需求品質的方式

來取代檢驗特別是落實停檢點抽查機制與績效管理(2)道路管理機關除輔導其做好品質外應針對其品質績效長期建立管理檔案長期掌握管線單位的完整資料績優者除於管

線會議公開表揚外應降低抽查比率甚至列入道路管理機關代辦施工之廠商優先名單績

劣者除於管線會議提出並公告於臺北市道路挖掘管理系統並增加抽差比率輔導施工品

質若仍無法改善經評定為無自主品管能力則由管理機關代收款施作且代收款應大幅提

升並收取管理費長期追蹤廠商績效管理績優廠商將持續其好品質績效差之廠商為避

免抽查之成本提高將自主性的導正其施工品質長期形成良性循環及自主品管之永續目

的創造永續管理的效益(3)重點式品管須由品管組織人員簽認除依權責分別由施工廠商之技師工地主任及品管人員負責簽認外監造單位亦應於現場會簽並通知道路管理

機關派員查核(4)闢建管線挖掘品質管理系統以二階段抽查機制可減少 80非必要抽挖件數降低抽查成本利用非破壞性檢測過濾有品質疑慮之案件代替道路品質抽查

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-4

未經篩選逕以破壞性檢測檢驗道路品質之機制改以善用成熟科技如透地雷達先與檢測隱

蔽部分可排除非必要之挖掘案件瀝青混凝土部分則以鑽心取樣檢驗如有品質疑慮再

以破壞性檢測驗證民眾較在意路面復舊品質更勝於隱蔽部分另增加非破壞性檢測項目

如以三米直規加驗人手孔周邊及瀝青混凝土新舊介面高低差(5)因已以二階段非破壞性檢驗過濾 80非必要抽挖件數如此可分階段增加抽查件數由原 15增加至 10長期以 100抽中不合格為目標大幅增加抽查效益

Principal Investigator王隆昌 教授研究室

戴明品管理論

項目 年度 抽查件數 不合格件數 不合格率

97 138 71 5145 98 629 187 2973 99 525 120 2286 合計 1292 378 2926

97~99年度臺北市管線查察不合格統計表

C-5

整合 RFID與 BIM於營建工地鋼構吊裝工程管控實務應用之研究

鋼構工程為鋼骨大樓最主要的工項之一其作業管理的良窳直接影響工程品質與成

本複雜之鋼結構工程可能包含上萬支構件每一構件經由製造運送檢查儲存

吊裝及驗收等流程都必須不斷進行確認並核對資料然而現行工地作業人員多以紙本

2D圖面及物料清單為溝通管理的工具因此常有構件不易確認效率緩慢誤判等問題尤其塔吊人員位於高樓作業時需同時進行安裝位置確認與吊塔操作不僅導致作業緩

慢且易增加作業風險 研究目標規劃整合BIM結合RFID技術導入營建工地鋼構吊裝工程管控之應用模式

建置 BIM-based RFID 鋼構工程物料資訊管理系統使其能提升鋼構作業管理效率減少塔吊作業之風險並進一步探討系統導入之效益與限制 研究方法鋼結構工程的作業流程包含工廠製造材料運送工地存放吊裝施工及

完工驗收等階段本研究所開發之系統導入應用包含「進場檢驗」「吊掛作業」「進度監

控」及「完工查驗」等作業管理其概念主要利用 BIM圖形化介面易於辨識之特性使人員能透過模型輕易掌握鋼構於建築空間位置並透過 RFID快速掃瞄辨識能力能迅速取得構件資訊減少人員辨識錯誤及負荷有助於高空塔吊作業之正確與安全並透過

BIM 模型顏色呈現方式能迅速掌握鋼構作業之進度本研究開發採用NET Framework技術以Microsoft SQL Server為資料庫系統並透過 ADONET作為資料溝通之技術模型本體採用 Revit 匯出之 DWF 檔案為主要檔案格式提供系統操作所需之樓層模型及構件視覺化資訊系統介面則以 VBNET開發視窗介面作業進行時能同時呈現系統資料庫資訊及模型呈現

結論(一)本研究整合 RFID 與 BIM 模型作為塔吊作業溝通之媒介高空與地面人員能以行動裝置同步取得構件及模型資訊可改善傳統 2D圖面與無線電溝通及描述不易之狀況(二)由於鋼構體積龐大且工地空間有限錯誤的堆置方式可能增加成本與導致風險工程師可藉由 BIM 樓層與位置資訊調控構件最佳的儲放位置與順序可提升吊裝

效率並降低風險(三)系統所採用之 BIM Model 由 Revit 模型先行匯出為 DWF格式檔案後再利用 API進行操作以避免原始模型遭任意修改且由於檔案格式較小可提升系統資料傳輸速度並改善作業效率(四)透過 BIM API 介面程式可控制模型旋轉並以適當角度呈現能協助塔吊人員迅速確認構件及安裝位置改善作業便利性及減少人員疲勞並且

提升作業安全本研究導入行動化通訊裝置及 BIM-RFID資訊化作業系統取代傳統紙本作業模式人員對資訊系統操作之熟悉度與良好的教育訓練為導入系統成敗之重要關鍵 Principal Investigator林祐正老師 研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

林祐正

副教授

C-6

使用者操作介面

RFID-BIM系統導入工地鋼構管控之應用

系統架構圖

鋼構進場檢驗及放置管理

地面工程師與塔吊人員同步顯示鋼構資訊

透過 BIM模型顏色管理作業進度

作業人員進行鋼構驗收

D-1

因應重大複合型災害物力動員調度機制 之研究

2011 年日本311 東北發生超乎預期之大規模地震所引發之複合型災害其救災物力

之動員調度也備受考驗借國外災害處理之經驗檢討台灣的法令組織整備作業程

序及案例期能提升我國面臨重大複合型災害時物力動員之時效性及完整性 研究目標彙整分析世界主要國家包括日本(日本東北地震)美國(卡翠納颶風)

中國大陸(四川地震)等遭逢重大災難時物力動員機制運作情形與關鍵議題檢討我國近年來莫拉克風災納莉風災921 地震等重大災害物力動員案例及現況設定一項重大複合式災害就我國現行物力動員機制進行情境分析研提我國因應重大災難物力動員機制

之具體建議 研究方法本研究案預擬之情境以國內發生機率雖不高但仍有可能發生且高於現

今地方政府在其地區災害防救計畫中所研擬的地震規模為本研究案之情境事件因此

設定為臺灣北部山腳斷層北延入海段發生芮氏規模七之地震錯動並引發最高浪高達三

公尺之海嘯此浪高比國科會所做研究報告之12公尺高但考慮311 東日本大地震之超乎預期的情況及複合型災害之組構以三公尺浪高之海嘯為模擬情境另伴隨核一廠因激

烈振動導致廠區設備受損造成第四級（Level 4）的輻射事故綜之本研究案預擬之複合型災害乃由地震海嘯核電廠輻射事故所構成並推估建物損壞人員傷亡收容

需求火災事件維生管線交通路網等之量化損害及修復進度以及海嘯淹水及輻射災

害避難收容下所需的物力調度其中以TELES 及本研究研擬方法為主要考量亦透過訪談方式針對公私部門物力動員調度權責相關之人員進行訪談以了解災防組織之實際

作為伴以調查焦點座談統計分析並總整研究發現研提我國因應重大災難物力

動員機制之具體建議 結論物力需求可分為物資及設施設備兩大類別物資方面包括飲用水糧食及民生

必需品緊急醫療救護所需之器材及藥品人命搜救之器材裝備等等本研究擬出隨時

間地點之量化數據提出物力動員調度之十三項重要課題與對策並具體提出短中長期

政策及機制改善之建議 Principal Investigator施邦築

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

施邦築

副教授

D-2

物力需求與災害發生時間關係圖

物力整及備動員運作流程圖

物力調度運作流流程圖

D-3

地工合成材料應用於呈層複合土壤 水質淨化系統之研究

臺灣發展生態工法迄今已十餘年初階段大都應用於河川及山坡地治理現今逐漸擴

展至社區或城市的應用並且與綠建築及節能減碳等議題相互結合目前國內的生活污

水大多經由污水下水道系統收集至污水處理廠處理然而因其造價高且工期長短期內

並無法達到全面普及鑑於此近年來國內開始採用現地自然淨化處理系統(NTS)解決此問題然此類系統卻常受限於較低的水力負荷率而導致阻塞本研究引入在日本發展十餘

年之呈層複合土壤系統(MSL)其實務案例詳圖 1 及圖 2由於水力負荷率較大且因系統可設置於地底下降低人為的干擾及維護管理的頻率有效的改善 NTS 缺點 MSL系統主要由土壤混合層(含土壤有機材料及包覆材)及透水層(PL)組合而成日本 SML係以麻布為包覆材但易受分解腐化而影響系統壽命本研究改採高耐久且品質穩定之地工

合成材料以提昇系統使用壽命 研究目標本研究嘗試採用地工合成材料替換 MSL 系統中包覆材藉由人造聚酯纖

維控制材料本身厚度開孔徑進行實驗過去地工合成材料較常使用在土木大地工程

多應用於河川護岸的保護以及山坡地的護坡工程材料本身具備排水沖蝕控制隔離

加勁及過濾hellip等功能鮮少使用於水質淨化之應用本研究透過地工合成材料替換日本之黃麻布包覆材除了可以達到較佳的水質淨化成效之外更有效延長MSL系統使用壽命另外本研究亦嚐試採用台灣現地常見的材料來取代日本的材料以達到落實技術本土化

之目的 研究方法首先進行「地工織物培殖微生物可行性初期實驗」(詳圖 3)目的為了解

地工合成材料能否能有效提供硝化菌生長附著而後採用自行研發之「MSL 室內實驗滲透過濾實驗儀」(詳圖 4)進行實驗共分為二個階段第一階段由黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)及厚不織布(I-C)進行實驗以了解不同纖維布之淨化效率第二階段則將三種纖維布以不同的水力負荷率進行試驗以了解污水停留時間與水質淨化效率間的關係

結論(1)本研究所使用之添加材均為台灣本土材料由試驗結果可知效果頗佳顯示

可達技術本土化之目標(2)在相同厚度下本研究採用地工合成材的確可以達到與黃麻布相同之水質淨化成效且較厚之地工合成材亦表現出較佳的成效(圖 5)(3)實驗發現地工合成材內部孔隙愈多愈能提供較多空間利於生物膜孳長提高淨化效果(4)水力負荷率只要能低於 5000Lm2day便可以有效達到水質淨化的成效(圖 6)(5)與人工濕地水質淨化系統相比MSL可以更小的面積和更省的成本較快速的達到水質淨化的成效由其對於磷的去除更為顯著

Principal Investigator何嘉浚 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

何嘉浚

助理教授

D-4

圖 1家庭生活污水處理案例 圖 2河川工程淨水案例

圖 3地工織物培殖生物菌實驗結果 圖 4 MSL室內實驗滲透過濾實驗儀

圖 5黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)與厚不織布(I-C)之實驗結果

圖 6 三種纖維布在水力承載負荷率 3000Lm2day之實驗結果

TP NH3-N

TP NH3-N

E-1

機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 地下水是極為重要的水資源之一相較於地表水而言地下水具有成本低廉水溫與

水量穩定水質良好及取用方便等多項優點目前台灣西南部地區仍大量抽取地下水供應

灌溉養殖民生及工業用水若地下水遭受污染勢必嚴重影響該地區之水資源供需平

衡甚至對人體健康造成危害故地下水資源保育業已成為極重要之議題 研究目標地下水污染潛勢評估模式 DRASTIC 為美國環保署(US Environmental

Protection Agency)於 1985 年主導並與美國地下水協會共同合作所發展而成利用該模式評估區域之污染潛勢計算出之高污染潛勢區則代表該地區客觀上較易受到污染

DRASTIC 含水層脆弱度模式自發展以來經常被使用於評估地下水污染潛勢但此模式在應用上常因相關參數資料稀少易產生高度不確定性進而影響模式之評估結果因此本

研究應用指標為基礎之地理統計發展以機率為基礎之 DRASTIC 含水層脆弱度評估模式除估算地下水污染潛勢值外並評估其污染潛勢預測表現 研究方法DRASTIC 含水層脆弱度模式考慮七項水文地質參數以評估該地區污染

潛勢之程度分別為地下水位深度(D)淨補注量(R)含水層介質(A)土壤介質(S)地形(T)未飽和層影響(I)含水層水力傳導特性(C)七項參數本研究將此法實際應用於濁水溪沖積扇DRASTIC模式中之各參數分別使用三種選取方法(最大機率選取期望值選取傳統選取法)進行污染潛勢評估

結論研究結果顯示高污染潛勢區皆位於沖積扇之扇頂區土地利用型態以農業耕

種為主而中度污染潛勢則大多分佈於扇央地區無污染及低度風險污染大多分佈於沖積

扇西部沿海地區以及南部地區此外將前述三種方法之評估結果與近年來該地區地下水

硝酸鹽氮實際污染情形進行相關性分析Pearson 相關係數分別為 0310131 及 0071Spearman 相關係數則分別為 0460552 及 021再比較三種方法之污染潛勢預測能力預測高硝酸鹽氮濃度污染(超過 05mgL為門檻)其預測能力分別為 7575及 38由上述結果顯示本研究發展以機率為基礎含水層脆弱度評估模式較傳統評估結果更為優

異本研究成果可提供政府劃定地下水污染潛勢範圍以及制訂污染防治與土地使用管理策

略之參考建議未來可增加更多因子估算淨補注量時若能考慮更多可能影響參數如土

地利用型態雨量植被及土壤入滲係數等將使淨補注量估算更符合實際情況以提高

模式之準確性 Principal Investigator陳世楷助理教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

水資源工程與水利防災組

陳世楷

助理教授

E-2

參數因子 水文地質參數

地下水位深度 D(Depth to Water Table) 淨補注量 R(Net Recharge) 含水層介質 A(Aquifer Media) 土壤介質 S(Soil Media) 地形 T(Topography(slope))

未飽和層影響 I(Impact of the Vadose Zone) 水力傳導係數 C(Hydraulic Conductivity of the Aquifer)

DRASTIC參數 DRC之分數等級

D R C

百分比 門檻 分數等級(rating)

0-20 1 10 2

20-40 2 8 4

40-60 3 6 6

60-80 4 4 8

80-100 4+ 2 10

DRASTIC參數 SIA之分數等級

範 圍(range) 分數等級(rating)

礫石層 10

極粗粗中砂層 7

細及細砂層 4

粉砂泥及黏土層 1

(a)

(b)

(c)

DRASTIC 高污染潛勢與硝酸鹽氮超過05mgL 之比較(a) 各參數最大發生機率選取(b) 各參數期望值選取法(c)傳統選取法

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

B-6

(1) (2) (3) (4)

四類深基礎拆除重建模式

新連續壁於舊連續壁內側之將新設外導牆與舊連續壁以混凝土灌漿為一體

B-7

高壓噴射灌漿品質管制與蒙地卡羅機率設計 二重管高壓噴射灌漿作業在壓力水層或者在地下室內進行鑽孔與灌漿作業時因為地

下水位高於鑽孔與灌漿作業場地高程為了避免在進行鑽孔與裝設灌漿管作業階段可能

造成湧水湧砂路面掏空或建築物傾斜的意外事件所以在地下室內進行灌漿作業時

利用筏基水箱來量測每公尺改良樁的排泥漿量除了能用來預警湧水與湧砂的潛在問題

再搭配上所量測到的排泥漿比重還可評估改良樁的平均樁直徑這就是在施工中的品質

管制其次施工中的改良樁若其四周緊鄰的改良樁愈多所量測到的排泥漿比重也會

愈大可見灌漿的順序也能影響改良樁的單位重與強度因此當灌漿的順序造成四周緊

鄰改良樁的數量愈多時則該灌漿的順序能提供最佳的改良樁的單位重與強度 研究目標為了在二重管高壓噴射灌漿的期間立即掌控設計樁徑是否達成同時防

止不正常的排泥導致附近地面的隆起與下陷有效掌握灌漿品質故以檢測的排泥漿比重

與排泥漿量去推估改良樁平均樁直徑是否達到工程設計的標準進而作為在施工時掌控

改良樁品質的一種管制手法 研究方法本次灌漿場地有準備一個已知長寬的筏基坑當作廢泥漿暫置區當排泥漿

排入暫置區內泥漿的液面逐漸升高等鑽桿提升完 1 m再量測液面上升後的高程將高程差乘以筏基底面積即為噴射灌注 1 m高程時的排泥漿量至於排泥漿單位重測量時機是在排泥漿量量測期間進行原則上量兩次盛取時將容器置於排泥軟管出口處盛取將

盛滿排泥漿的容器秤重扣除容器重後再除以容器之容積即為排泥漿之單位重之後將

所記錄的排泥漿量與灌漿量之比值還有排泥漿的單位重畫成機率分布曲線可發現兩者

皆為常態分布( Normal Distribution)其平均值加減 3倍的標準差可用來作為灌漿品質管理的上下限值而再以此兩者的 Distribution用蒙地卡羅原理來模擬便可得到改良樁直徑之機率分布曲線當周圍改良樁陸續完成在未灌漿的改良樁體四周噴射流能切削的土壤

體積逐漸減少依周圍完成支數不同有 6種可能狀況由排泥漿的單位重量測可發現周圍完成改良樁的支數愈多則後續改良樁的排泥漿單位重也愈大改良樁的品質也愈佳因

此可以設計出不同的施工順序若搭接改良樁的數量愈多則此工序所導致的高品質改良樁

的數量也愈多 結論 (1)當地下室發生湧水時其排泥漿量與灌漿量比值皆落在正常灌漿作業的管理

值之外這說明利用排泥漿量與灌漿量比值的管制圖可以有效預警湧水或湧砂的可能性

(2) 為了得到高品質的改良樁在編排灌漿順序時儘量使欲灌漿樁位的周圍有最多已完成的改良樁(3)未來可再蒐集更多 JSG灌漿相關案例將不同地區樁徑土層性質灌漿參數排泥漿比重及廢泥漿量單位量等數據製作資料庫及規範以提供後續灌漿時品

質管制的依循準則 Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-8

圖 1 排泥漿量量測 圖 2 排泥漿單位重量測

圖 3 排泥漿量體積比管制圖 圖 4 排泥漿單位重管制圖

圖 5 蒙地卡羅模擬模型

圖 6 搭接面積的六種邊界

圖 7 五種不同的設計灌漿順序

B-9

路堤下橋墩深基礎開挖工法比較與數值分析 為改善國道 1號五股至楊梅路段的交通壅塞國道新建工程局辦理「國道 1號五股至

楊梅段拓寬工程計畫」之新建工程其中泰山林口路段因為上邊坡側為地質敏感區域不

適開挖所以在下邊坡處進行橋墩基礎開挖基礎開挖工法共有三種分別為型鋼橫板條

擋土工法土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法 研究目標針對土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法彙整傾度管監測數據

觀察不同開挖階段之傾度管側向變位及側向變位速率研判邊坡潛在滑動面的位置進而

比較兩種工法於紅土卵礫石層中開挖之適用性以決定較佳開挖擋土工法其次以 3D有限元素軟體模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖過程以數值分析結果與傾度管監測數

據比對驗證進而研究傾度管監測警戒值與行動值之適用性 研究方法以非線性有限元素軟體(PLAXIS 3D)模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖

過程土壤應力-應變行為模擬採用莫爾庫倫組合律(Mohr-Coulomb constitutive model) 參數的選擇參考鑽探報告及室內土壤試驗土釘桿件採用樑元素模擬(Beam element)鋼線網噴凝土採用牆元素模擬(Wall element)土釘鋼線網噴凝土與土壤間均配置界面元素(Interface element)施工步驟模擬每一階開挖工序由傾度管監測數據比對驗證數值分析結果以及分析邊坡開挖前後之安全係數差異

結論(1)土釘逐階降挖擋土工法在第 6階開挖時可發現變位曲線在 65m處有明

顯的折點折點以上之線段斜率較小下部線段斜率較大由上邊坡路面產生的裂縫可

推估折點以上為邊坡滑動區隨著開挖深度增加折點沒有下移的趨勢也就是滑動面位

置不變滑動區域與影響範圍也沒增加(2)竹削井式擋土工法當井筒壁體開挖至第 10階時傾度管變位曲線產生折點推估折點位置可能位於傾度管 45m與 65m處折點上部線段斜率較小應為未來潛在滑動區但是隨著開挖至第 14 階時折點沒有下移的趨勢也就是潛在滑動面位置不變潛在滑動區域與影響範圍也不變加以基礎上邊坡處

之高速公路路面無裂縫產生研判滑動面並未形成(3)依據傾度管的變位開挖壁面的穩定性高速公路裂縫與滑動面的產生以及工期長短顯示在林口紅土卵礫石層中進行橋墩

基礎開挖較佳的擋土工法應為竹削井式擋土工法(4)監測邊坡潛在滑動面傾度管警戒值的訂定須更加嚴謹應不能造成高速公路路面產生裂縫才能有效且安全的預警工程事

故

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-10

土釘逐階降挖擋土工法開挖面平面圖 土釘逐階降挖過程傾度管之變位

土釘逐階降挖工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

竹削井式擋土工法開挖面平面圖 竹削井式擋土開挖過程傾度管之變位

折點

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

竹削井式擋土工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

2m 深

35m 深

45m 深

65m 深

13m 深

16m 深

Step1 Step2 Step3

Step4 Step5 竹削壁體開挖

井筒壁體開挖 Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

Step15

傾度管深度(m

)

B-11

機場跑道剛性鋪面之版底灌漿維護 剛性鋪面未受良好的維護方式下容易因版塊間的接縫密封性不足使地表水滲入造

成基底層潮濕積水在交通反覆載重作用下接縫發生唧水現象在版塊下方掏空孔洞

使版塊下方的承載力不均進而造成版塊的破裂損壞情形因跑滑道使用頻繁全面翻

修不切實際而且成本較高為了改善此類狀況進行剛性鋪面版底灌漿是最快速有效提

升版塊承載力延長版塊使用年限的方法 研究目標本研究主要以剛性鋪面狀況指數(PCI)版底灌漿灌漿量及灌漿壓力透地雷達

非破壞性檢測之結果進行分析研究研究目標包括 (1) 分析版底孔洞造成的鋪面損壞種類探討損壞種類與灌漿量之關係 (2) 分析版塊不同損壞程度及維護狀況對灌漿量之影響 (3) 鋪面損壞程度以鋪面狀況指數(PCI)加以量化探討鋪面狀況指數(PCI)評分與孔

洞及灌漿量之關係 研究方法針對機場跑滑道由孔洞造成的剛性鋪面破壞及版底灌漿量之關係研究探討在

與灌漿前後之透地雷達檢測結果驗證研究方法可區分為 (1) 剛性鋪面損壞(distress)程度調查

在透地雷達非破壞性檢測前先行調查版塊損壞程度並以ASTM提出的剛性鋪面狀況指數(PCI)評分方式記錄版塊狀況

(2) 剛性鋪面版底灌漿前非破壞性檢測 在灌漿前先行規劃透地雷達施測路徑並於灌漿前及灌漿後以透地雷達掃描剛性

鋪面版塊底下孔洞與積水的範圍 (3) 剛性鋪面版底灌漿

利用透地雷達於現地版塊所偵查之孔洞進行灌漿孔位佈設選用適當之機具與

監測系統以單環塞工法進行填充灌漿填塞版塊底下之孔洞 (4) 剛性鋪面版底灌漿後非破壞性檢測

在灌漿後以相同的施測路徑檢測確認鋪面下方孔洞與積水的範圍已確實填充

否則再進行補灌作業 (5) 分析調查資料與灌漿施工紀錄結果

探討版底灌漿量與鋪面狀況指數(PCI)評分之關係篩選因孔洞造成的損壞評分方式制定用於版底灌漿的鋪面狀況指數(PCI)並由鋪面狀況指數(PCI)評分預估其灌漿量

結論(1)以版底孔洞造成的鋪面損壞與灌漿量之關係提出與版底孔洞有關的剛性鋪面狀

況指數(PCI)評分方式(2)以不同損壞程度的剛性鋪面對灌漿量之影響提出用於剛性鋪面灌漿前的適當修護方式(3)建立剛性鋪面狀況指數(PCI)與版底灌漿量之分析方法並提出預估灌漿量的方法以提升灌漿之效率及精確性

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-12

灌漿管安裝 灌漿壓力及流量監測 版塊接縫溢漿即停止

圖 1 版底灌漿施工

圖 3 剛性鋪面狀況指數(PCI)與灌漿量之關係整合

圖 2 剛性鋪面與灌漿施工狀況記錄

灌漿前

灌漿後

補灌後

B-13

鋼筋混凝土簡支梁循環加載與數值分析 目前潛盾隧道環片大多由鋼筋與混凝土製作而成而監測系統皆於環片裝設背填與

二次灌漿完成後才裝設在環片內側無從得知環片在裝設背填與二次灌漿過程中環

片中的鋼筋與混凝土的初始應力因此如果無法得知初始應力狀態則環片之鋼筋與混

凝土用量設計很難判定是否保守或不保守若能從環片製作澆鑄與現場環片裝設過程中進

行量測即可掌握環片完整的應力歷史作為回饋設計的重要資料 研究目標利用埋設 SOFO光纖的簡支梁在循環載重時的鋼筋應變與梁撓度作為已知

解分析對象來驗證下列兩種分析方法一為以結構及鋼筋混凝土力學理論發展一套

MATLAB 數值分析模式模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力二為使用 FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型模擬簡支梁承受雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力

研究方法分成三部分第一部分將SOFO光纖感測器埋設於鋼筋混凝土簡支梁試

體內在試體製作過程中記錄蒸氣養生與水中養生過程鋼筋與混凝土的應變歷史並於

實驗室內進行雙點循環載重試驗紀錄鋼筋之應變過程第二部分利用結構與鋼筋混凝

土力學原理建立一套MATLAB數值分析模式(分成三種類型(1)忽略拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie (2)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie(3)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用真實的慣性矩Iexact)藉由給定之鋼筋與混凝土的組合率模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下簡支梁試體鋼筋與混凝土的應變與應力並比對簡支梁的載重-理論彎矩彎係與數值分析結果的載重-彎矩關係驗證力學理論數值分析模式的正確性第三部分使用FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型輸入MATLAB數值分析使用之鋼筋與混凝土的組合律模擬鋼筋混凝土簡支梁承受雙點循環加載擷取光纖感測器位置之模

擬結果將其模擬結果與實驗之光纖感測器量測結果和MATLAB數值分析結果進行比對探討力學數值分析的適用性

結論(一)本研究發展之數值分析模式沒有忽略拉力側混凝土之張力而且混凝

土試體開裂後採用真實的慣性矩Iexact進行力平衡分析不論簡支梁是否開裂載重-彎矩關係的數值分析解與理論解皆吻合證實本研究發展的力學理論數值分析模式之正

確性(二)數值分析結果之鋼筋應變與實驗之光纖感測器量測結果有差別後續使用FLAC 3D模擬輸入數值分析使用的組合率預期能得到與數值分析較相符之結果

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-14

光纖簡支梁試驗加載示意圖 雙點循環載重之光纖變形量量測結果

載重-彎矩(理論與數值分析)關係圖 載重與鋼筋應變及中立軸位置關係圖

鋼筋混凝土簡支梁斷面網格圖(FLAC 3D) 鋼筋混凝土簡支梁網格示意圖(FLAC 3D)

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

0100002000030000400005000060000700008000090000

100000110000120000130000140000

0 10002000300040005000600070008000900010000

彎矩

(kg-

cm)

載重 (kg)

理論彎矩

計算彎矩-

類型1

計算彎矩-

類型2

計算彎矩-

類型3

B-15

無人飛行戴具(UAV)航空攝影測量及雷射掃描儀(LiDAR)資料之整合與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞近

年來測量與空間資訊技術之發展日新月異於國土保安環境變遷監控防救災應變資

源探測保護等各方面的應用以及上述資訊的更新和資料的即時性成為重要需求因此

發展快速且低成本資料擷取平台乃成為各國遙感探測技術與測繪製圖發展的重要課題

遙測影像及航空測量除了軍事情報之外已普遍推廣到區域測量地質調查礦產探勘

農林設施土壤保育森林開發與土木工程之探查等工作上近年來因電腦視算能力的

提昇數位影像解晰度的提高相對應之攝影測量技術亦隨之澎渤發展 研究目標地震等天然災害的評估常須整合不同領域及技術如地形分析大地測

量遙測地理資訊系統及定年學等其中構造地形分析是斷層存在性及斷層活動性一個

最初步也最基礎的資訊與工具它能提供進行其他更精細的斷層調查分析前重要的參考

依據因此高精度地形資料的取得成為重要關鍵 研究方法1)針對地形資訊大量數據視覺運算等相關模組及程式的開發其中主要

集中於三維紅藍(或紅青)全彩立體影像及三維立體光柵影像之處理及製作2)數值地形資料應用於在地質上構造如斷層褶皺等構造的特徵分析構造活動性的探討等相

關技術的開發 結論無人飛行載具機動力強時效性快經費較廉及較寬鬆天氣條件即可操作的

優點等特性可取得災害地區即時清晰全面之中低空照片並作為後續分析災害原因

與災後整治之用以無人飛行載具進行航空攝影測量由地表特徵物的辨識再反求特徵

點的空間所在位置經由大量的特徵點的計算後即可建置大量三維座標（點雲）並同

時透過數位攝影機記錄取樣點顏色測量結果可以建構數位地表高程模型來精確記錄地貌

用於記錄地形變遷地圖製作或是產生地面模型此一精確的三維座標可做為土地建築

都市規劃自然地貌河床地形測量以及山坡監測等用途之應用另一方面台灣地區位

處高溫多雨的亞熱帶植生茂密地質露頭出露不易而新技術空載雷射掃描(Light Detection And Ranging LIDAR)的多重反射資訊經由濾除不同反射訊號後能獲得高解析度之數值地表模型(Digital Surface Model DSM)再經由資料處理進一步去除地表建物及植被等可得高解析度數值地形模型(Digital Elevation Model DEM)利用此一技術無論是人口密集的都會區或是叢林茂密的深山都可以找出許多被掩蓋或是現行數值地

形模型所無法分辨的細微地形變化這些微變化能提供更多科學證據並進相關分析與運

用

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-16

國道三號附近細部數值地形模型呈現其中可見高速公路上崩積區及呈點狀凸起零星

散佈之清運中大型機具

無人飛機拍攝陳有蘭溪附近區域影像之點雲建置成果

小林村附近地區山崩事件後之三維地形側視

B-17

山崩災害數值模擬相關程式開發與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞1999年台灣九二一集集地震（ML= 73 MW= 76）造成台灣地區二千四百餘人的死亡引發近萬個山崩民生經濟損失嚴重近年來因電腦運算能力的提昇結合野外觀察的結果

運用離散元素法等數值模型方法結合地震站之強地動訊號地表地下水文特徵以及

岩體及滑動面之材料性質等來模擬山崩行為從地震山崩之誘發啟動傳播至穩定

滑動及最後堆積停止階段等等hellip重建運動塊體的滑動過程 研究目標結合野外觀察及不同方法論所得概念運用自行開發之接觸動力離散元素

法及廣義地形下之淺水波模式來探討山崩區地形地貌岩體材料性質孔隙壓力滑

動面及原地面等摩擦性質等對山崩之誘發擴展及堆積過程之影響及山崩機制之探討 研究方法1)運用接觸動力離散元素法來模擬山崩的誘發與運動過程該方法基於顆

粒間的接觸面性質及顆粒群的相互碰撞時考量顆粒碰撞前後之動量變化回復係數及作

用力2)基於連體力學架構所發展而成的廣義地形下之淺水波模式所開發之程式(中研院郭志禹博士合作)亦運用於土石流流變率模擬藉由與現場堆積的量測值相比較來率定山崩地區之流變參數

結論岩體內之作用力的模擬是考慮相接觸顆粒之接觸點位置及接觸區域面積接

解點上之正向切向接觸力及抗彎矩並考慮原接解點或新接觸點接觸點之尖鋒及殘餘

強度等以上方法允許模擬破碎岩體內之凝聚力的 Mohr - Coulomb 行為最後再以GaussndashSeidel 非線性迭代之數值方法來簡化及加速程式之運算以計算每一時間序列上顆粒群體碰撞及接觸時的作用及行為相關程式已運用於國道三號九份二山小林村等地

滑土石流等山崩之象動歷程模擬金山地區之洪氾斷層錯動造成地盤下陷而引致海水

漫淹等相關的分析

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-18

山崩崩移發生前及發生瞬間顆粒間之接觸應力變化

小林村土石流情境模擬及崩積物堆積狀況

C-1

大陸政府採購市場與制度之研究 由於 WTO 的 GPA (政府採購協定) 簽署國家越來越多美加歐盟日韓等大部

分有經濟實力的國家多已簽署我國亦在 2009 年 7 月 15 日簽署生效而中國大陸亦於2007年提出加入 GPA申請目前相關談判已近尾聲近期內可望簽署根據 GPA的規定各國的政府採購市場必須互相開放且遵守公開公平等原則預計大陸簽署 GPA 後未來每年政府採購市場的金額將高達三十餘兆台幣由於市場規模極為龐大各國莫不競相投

入相關研究及輔導該國產業的競爭力企圖爭奪這塊大餅我國相對進入大陸市場較無語

言及文化等障礙相較於其他國家的競爭事實上我國產業已具備天時地利人和的有

利條件如何利用這些有利條件轉化成市場的競爭優勢實為迫不及待的課題而其中最

關鍵的因素就是是否能徹底熟悉大陸公共市場的遊戲規則精確的掌握各項規則的操作與

竅門且時效越早越好俾輔助我國的產業及早佈署掌握市場的先機這是本研究所致

力的主要目的 研究目標本研究目標可分為短中長期短期為比較兩岸政府採購制度與市場

分析研究臺灣產業進入大陸公共市場之策略及定期舉辦兩岸政府採購產官學研討會及

論壇中期為協助政府研擬相關政策成立兩岸公共市場產業輔導中心及協助我國產業

進入大陸公共市場長期為設立營造公會臺北科大政府採購市場研發與培訓中心使臺灣產業從兩岸走向國際

研究方法本研究在第一階段將針對大陸的政府採購制度進行全面的探討且將兩岸

採購法的差異做詳盡的比對同時也針對大陸的公共市場及產業文化進行深入的調查與

分析並彙整資深台商(協會)及兩岸專家的經驗以務實為導向俾使研究成果能精確有效的掌握大陸的公共市場第二階段將運用前階段的研究成果以營建產業為先建立

兩岸長期的交流平台積極訓練及輔導我國的產業能快速進入大陸公共市場的能力如

此階段的成果與時機成熟將在本校設立兩岸公共市場產業育成中心以提供長期的專

業輔導未來甚至可進一步考慮將服務範圍拓展至其他 GPA國家 結論由於此計畫為一個長期性研究因此下列結論僅為初期研究成果發生重大災

害需獲得緊急搶救資源時除正常既有採購契約可利用外亦可於正常之採購契約中針

對災害搶救項目可直接以開口契約方式預為因應另搶救能量需求異常龐大之重大災害緊

急搶救則可以特殊緊急採購方式因應兩岸採購法規均提供法源依據提供執行單位緊

急採購災害所需搶救資源比較兩岸之緊急採購制度並參照相關實務案例可發現各有

優缺點如何能截長補短應是兩岸所努力方向最後大概整理出兩項重點(1)兩岸採購相對於歐美國家仍處於起步階段還存在很多問題亟待完善如政府採購法不健全政府服

務類採購範圍和規模仍然較小等發達國家政府採購規模占 GDP的比例通常為 10兩岸占比水平與此相比仍有較大差別(2) 緊急採購之因應措施兩岸均有彈性因應作為針對 921 大地震莫拉克颱風（依據台灣地區ldquo採購法rdquo第 105 條）及四川汶川大地震甘肅省土石流災害（依據大陸政府ldquo採購法rdquo第 31 條）等相關單位均可快速進行救災工作因此相關緊急採購作為均能發揮功能提升整體救災復原效率 Principal Investigator王隆昌 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-2

中國各年度 GDP（單位億美元）

資料來源中華人民共和國國家統計局 httpwwwstatsgovcn2012年

各縣市綜合營造業分佈狀況 研究目標 資料來源本研究室繪製 資料來源本研究室繪製

家數

縣

市

C-3

預防式品管理論應用於公共工程之研究

近年來國家重大建設計畫密集推出如民營固網開放台電六輸變電計畫污水下水

道建設計畫及自來水更新等多項計畫以及埋設電力電信瓦斯自來水網路等等維生

管線使用道路埋設管線情形非常普遍然而國內隨著生活水平及教育程度的提昇以致

民眾意識抬頭對道路服務需求也跟著增加因此使得國內道路管理機關開始重視道路服

務品質的問題但卻常發生管線工程埋設後因道路回填不實或管線埋設未與路面齊平

造成路面不平的情況其施工品質優劣將是維持路面平整最重要的關鍵 本研究將預防式品質管理概念導入目前道路管線挖填工程品質管理中重新建置一套

施工品質管理機制依現況問題分析並研提對策提出於重要施工項目建立停檢點查驗

並依其重要程度設立不同等級專業人員負責查驗及相關檢查表落實專業人員的職責等施

工品質管理機制期能改善目前施工品質良莠不齊的情況 研究目標 本研究首先針對臺北市現行管線挖掘作業之抽查機制進行探討依據現

況問題分析結果檢討現行抽查機制的問題癥結導入防弊理論及預防品管的觀點建構

改良式抽查機制首先建立管線停檢點抽查作業消除非必要的挖掘降低抽查成本減少

開挖次數及減少用路人抱怨推動落實專業人員管制藉由二階段抽查作業篩選無停檢點

資料者納入品質抽查將廠商依品管能力分類無品質能力及限制挖掘者繳交代金(需含管理費等)由道路管理機關於各年度施工時納入施工研擬闢建管線挖掘品質管理系統其研擬一套以預防為主治療為輔具體可行的管理機制藉以提升抽查效益並有效改

善管線施工品質 研究方法針對本研究相關之文獻及臺北市管線挖掘品質管理現況進行回顧探討臺

北市道路挖掘埋設管線品質抽查管理之盲點導入防弊理論及預防式品管的觀點著重以

預防式管理為主治療為輔應變為備之原理藉由專家調查以及實例分析探討改良式抽

查機制之適用性並以回饋分析之方式修正本研究最後提出結論與建議 結論(1)強化製程品管停止靠檢驗達成品質一開始就製造出滿足需求品質的方式

來取代檢驗特別是落實停檢點抽查機制與績效管理(2)道路管理機關除輔導其做好品質外應針對其品質績效長期建立管理檔案長期掌握管線單位的完整資料績優者除於管

線會議公開表揚外應降低抽查比率甚至列入道路管理機關代辦施工之廠商優先名單績

劣者除於管線會議提出並公告於臺北市道路挖掘管理系統並增加抽差比率輔導施工品

質若仍無法改善經評定為無自主品管能力則由管理機關代收款施作且代收款應大幅提

升並收取管理費長期追蹤廠商績效管理績優廠商將持續其好品質績效差之廠商為避

免抽查之成本提高將自主性的導正其施工品質長期形成良性循環及自主品管之永續目

的創造永續管理的效益(3)重點式品管須由品管組織人員簽認除依權責分別由施工廠商之技師工地主任及品管人員負責簽認外監造單位亦應於現場會簽並通知道路管理

機關派員查核(4)闢建管線挖掘品質管理系統以二階段抽查機制可減少 80非必要抽挖件數降低抽查成本利用非破壞性檢測過濾有品質疑慮之案件代替道路品質抽查

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-4

未經篩選逕以破壞性檢測檢驗道路品質之機制改以善用成熟科技如透地雷達先與檢測隱

蔽部分可排除非必要之挖掘案件瀝青混凝土部分則以鑽心取樣檢驗如有品質疑慮再

以破壞性檢測驗證民眾較在意路面復舊品質更勝於隱蔽部分另增加非破壞性檢測項目

如以三米直規加驗人手孔周邊及瀝青混凝土新舊介面高低差(5)因已以二階段非破壞性檢驗過濾 80非必要抽挖件數如此可分階段增加抽查件數由原 15增加至 10長期以 100抽中不合格為目標大幅增加抽查效益

Principal Investigator王隆昌 教授研究室

戴明品管理論

項目 年度 抽查件數 不合格件數 不合格率

97 138 71 5145 98 629 187 2973 99 525 120 2286 合計 1292 378 2926

97~99年度臺北市管線查察不合格統計表

C-5

整合 RFID與 BIM於營建工地鋼構吊裝工程管控實務應用之研究

鋼構工程為鋼骨大樓最主要的工項之一其作業管理的良窳直接影響工程品質與成

本複雜之鋼結構工程可能包含上萬支構件每一構件經由製造運送檢查儲存

吊裝及驗收等流程都必須不斷進行確認並核對資料然而現行工地作業人員多以紙本

2D圖面及物料清單為溝通管理的工具因此常有構件不易確認效率緩慢誤判等問題尤其塔吊人員位於高樓作業時需同時進行安裝位置確認與吊塔操作不僅導致作業緩

慢且易增加作業風險 研究目標規劃整合BIM結合RFID技術導入營建工地鋼構吊裝工程管控之應用模式

建置 BIM-based RFID 鋼構工程物料資訊管理系統使其能提升鋼構作業管理效率減少塔吊作業之風險並進一步探討系統導入之效益與限制 研究方法鋼結構工程的作業流程包含工廠製造材料運送工地存放吊裝施工及

完工驗收等階段本研究所開發之系統導入應用包含「進場檢驗」「吊掛作業」「進度監

控」及「完工查驗」等作業管理其概念主要利用 BIM圖形化介面易於辨識之特性使人員能透過模型輕易掌握鋼構於建築空間位置並透過 RFID快速掃瞄辨識能力能迅速取得構件資訊減少人員辨識錯誤及負荷有助於高空塔吊作業之正確與安全並透過

BIM 模型顏色呈現方式能迅速掌握鋼構作業之進度本研究開發採用NET Framework技術以Microsoft SQL Server為資料庫系統並透過 ADONET作為資料溝通之技術模型本體採用 Revit 匯出之 DWF 檔案為主要檔案格式提供系統操作所需之樓層模型及構件視覺化資訊系統介面則以 VBNET開發視窗介面作業進行時能同時呈現系統資料庫資訊及模型呈現

結論(一)本研究整合 RFID 與 BIM 模型作為塔吊作業溝通之媒介高空與地面人員能以行動裝置同步取得構件及模型資訊可改善傳統 2D圖面與無線電溝通及描述不易之狀況(二)由於鋼構體積龐大且工地空間有限錯誤的堆置方式可能增加成本與導致風險工程師可藉由 BIM 樓層與位置資訊調控構件最佳的儲放位置與順序可提升吊裝

效率並降低風險(三)系統所採用之 BIM Model 由 Revit 模型先行匯出為 DWF格式檔案後再利用 API進行操作以避免原始模型遭任意修改且由於檔案格式較小可提升系統資料傳輸速度並改善作業效率(四)透過 BIM API 介面程式可控制模型旋轉並以適當角度呈現能協助塔吊人員迅速確認構件及安裝位置改善作業便利性及減少人員疲勞並且

提升作業安全本研究導入行動化通訊裝置及 BIM-RFID資訊化作業系統取代傳統紙本作業模式人員對資訊系統操作之熟悉度與良好的教育訓練為導入系統成敗之重要關鍵 Principal Investigator林祐正老師 研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

林祐正

副教授

C-6

使用者操作介面

RFID-BIM系統導入工地鋼構管控之應用

系統架構圖

鋼構進場檢驗及放置管理

地面工程師與塔吊人員同步顯示鋼構資訊

透過 BIM模型顏色管理作業進度

作業人員進行鋼構驗收

D-1

因應重大複合型災害物力動員調度機制 之研究

2011 年日本311 東北發生超乎預期之大規模地震所引發之複合型災害其救災物力

之動員調度也備受考驗借國外災害處理之經驗檢討台灣的法令組織整備作業程

序及案例期能提升我國面臨重大複合型災害時物力動員之時效性及完整性 研究目標彙整分析世界主要國家包括日本(日本東北地震)美國(卡翠納颶風)

中國大陸(四川地震)等遭逢重大災難時物力動員機制運作情形與關鍵議題檢討我國近年來莫拉克風災納莉風災921 地震等重大災害物力動員案例及現況設定一項重大複合式災害就我國現行物力動員機制進行情境分析研提我國因應重大災難物力動員機制

之具體建議 研究方法本研究案預擬之情境以國內發生機率雖不高但仍有可能發生且高於現

今地方政府在其地區災害防救計畫中所研擬的地震規模為本研究案之情境事件因此

設定為臺灣北部山腳斷層北延入海段發生芮氏規模七之地震錯動並引發最高浪高達三

公尺之海嘯此浪高比國科會所做研究報告之12公尺高但考慮311 東日本大地震之超乎預期的情況及複合型災害之組構以三公尺浪高之海嘯為模擬情境另伴隨核一廠因激

烈振動導致廠區設備受損造成第四級（Level 4）的輻射事故綜之本研究案預擬之複合型災害乃由地震海嘯核電廠輻射事故所構成並推估建物損壞人員傷亡收容

需求火災事件維生管線交通路網等之量化損害及修復進度以及海嘯淹水及輻射災

害避難收容下所需的物力調度其中以TELES 及本研究研擬方法為主要考量亦透過訪談方式針對公私部門物力動員調度權責相關之人員進行訪談以了解災防組織之實際

作為伴以調查焦點座談統計分析並總整研究發現研提我國因應重大災難物力

動員機制之具體建議 結論物力需求可分為物資及設施設備兩大類別物資方面包括飲用水糧食及民生

必需品緊急醫療救護所需之器材及藥品人命搜救之器材裝備等等本研究擬出隨時

間地點之量化數據提出物力動員調度之十三項重要課題與對策並具體提出短中長期

政策及機制改善之建議 Principal Investigator施邦築

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

施邦築

副教授

D-2

物力需求與災害發生時間關係圖

物力整及備動員運作流程圖

物力調度運作流流程圖

D-3

地工合成材料應用於呈層複合土壤 水質淨化系統之研究

臺灣發展生態工法迄今已十餘年初階段大都應用於河川及山坡地治理現今逐漸擴

展至社區或城市的應用並且與綠建築及節能減碳等議題相互結合目前國內的生活污

水大多經由污水下水道系統收集至污水處理廠處理然而因其造價高且工期長短期內

並無法達到全面普及鑑於此近年來國內開始採用現地自然淨化處理系統(NTS)解決此問題然此類系統卻常受限於較低的水力負荷率而導致阻塞本研究引入在日本發展十餘

年之呈層複合土壤系統(MSL)其實務案例詳圖 1 及圖 2由於水力負荷率較大且因系統可設置於地底下降低人為的干擾及維護管理的頻率有效的改善 NTS 缺點 MSL系統主要由土壤混合層(含土壤有機材料及包覆材)及透水層(PL)組合而成日本 SML係以麻布為包覆材但易受分解腐化而影響系統壽命本研究改採高耐久且品質穩定之地工

合成材料以提昇系統使用壽命 研究目標本研究嘗試採用地工合成材料替換 MSL 系統中包覆材藉由人造聚酯纖

維控制材料本身厚度開孔徑進行實驗過去地工合成材料較常使用在土木大地工程

多應用於河川護岸的保護以及山坡地的護坡工程材料本身具備排水沖蝕控制隔離

加勁及過濾hellip等功能鮮少使用於水質淨化之應用本研究透過地工合成材料替換日本之黃麻布包覆材除了可以達到較佳的水質淨化成效之外更有效延長MSL系統使用壽命另外本研究亦嚐試採用台灣現地常見的材料來取代日本的材料以達到落實技術本土化

之目的 研究方法首先進行「地工織物培殖微生物可行性初期實驗」(詳圖 3)目的為了解

地工合成材料能否能有效提供硝化菌生長附著而後採用自行研發之「MSL 室內實驗滲透過濾實驗儀」(詳圖 4)進行實驗共分為二個階段第一階段由黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)及厚不織布(I-C)進行實驗以了解不同纖維布之淨化效率第二階段則將三種纖維布以不同的水力負荷率進行試驗以了解污水停留時間與水質淨化效率間的關係

結論(1)本研究所使用之添加材均為台灣本土材料由試驗結果可知效果頗佳顯示

可達技術本土化之目標(2)在相同厚度下本研究採用地工合成材的確可以達到與黃麻布相同之水質淨化成效且較厚之地工合成材亦表現出較佳的成效(圖 5)(3)實驗發現地工合成材內部孔隙愈多愈能提供較多空間利於生物膜孳長提高淨化效果(4)水力負荷率只要能低於 5000Lm2day便可以有效達到水質淨化的成效(圖 6)(5)與人工濕地水質淨化系統相比MSL可以更小的面積和更省的成本較快速的達到水質淨化的成效由其對於磷的去除更為顯著

Principal Investigator何嘉浚 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

何嘉浚

助理教授

D-4

圖 1家庭生活污水處理案例 圖 2河川工程淨水案例

圖 3地工織物培殖生物菌實驗結果 圖 4 MSL室內實驗滲透過濾實驗儀

圖 5黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)與厚不織布(I-C)之實驗結果

圖 6 三種纖維布在水力承載負荷率 3000Lm2day之實驗結果

TP NH3-N

TP NH3-N

E-1

機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 地下水是極為重要的水資源之一相較於地表水而言地下水具有成本低廉水溫與

水量穩定水質良好及取用方便等多項優點目前台灣西南部地區仍大量抽取地下水供應

灌溉養殖民生及工業用水若地下水遭受污染勢必嚴重影響該地區之水資源供需平

衡甚至對人體健康造成危害故地下水資源保育業已成為極重要之議題 研究目標地下水污染潛勢評估模式 DRASTIC 為美國環保署(US Environmental

Protection Agency)於 1985 年主導並與美國地下水協會共同合作所發展而成利用該模式評估區域之污染潛勢計算出之高污染潛勢區則代表該地區客觀上較易受到污染

DRASTIC 含水層脆弱度模式自發展以來經常被使用於評估地下水污染潛勢但此模式在應用上常因相關參數資料稀少易產生高度不確定性進而影響模式之評估結果因此本

研究應用指標為基礎之地理統計發展以機率為基礎之 DRASTIC 含水層脆弱度評估模式除估算地下水污染潛勢值外並評估其污染潛勢預測表現 研究方法DRASTIC 含水層脆弱度模式考慮七項水文地質參數以評估該地區污染

潛勢之程度分別為地下水位深度(D)淨補注量(R)含水層介質(A)土壤介質(S)地形(T)未飽和層影響(I)含水層水力傳導特性(C)七項參數本研究將此法實際應用於濁水溪沖積扇DRASTIC模式中之各參數分別使用三種選取方法(最大機率選取期望值選取傳統選取法)進行污染潛勢評估

結論研究結果顯示高污染潛勢區皆位於沖積扇之扇頂區土地利用型態以農業耕

種為主而中度污染潛勢則大多分佈於扇央地區無污染及低度風險污染大多分佈於沖積

扇西部沿海地區以及南部地區此外將前述三種方法之評估結果與近年來該地區地下水

硝酸鹽氮實際污染情形進行相關性分析Pearson 相關係數分別為 0310131 及 0071Spearman 相關係數則分別為 0460552 及 021再比較三種方法之污染潛勢預測能力預測高硝酸鹽氮濃度污染(超過 05mgL為門檻)其預測能力分別為 7575及 38由上述結果顯示本研究發展以機率為基礎含水層脆弱度評估模式較傳統評估結果更為優

異本研究成果可提供政府劃定地下水污染潛勢範圍以及制訂污染防治與土地使用管理策

略之參考建議未來可增加更多因子估算淨補注量時若能考慮更多可能影響參數如土

地利用型態雨量植被及土壤入滲係數等將使淨補注量估算更符合實際情況以提高

模式之準確性 Principal Investigator陳世楷助理教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

水資源工程與水利防災組

陳世楷

助理教授

E-2

參數因子 水文地質參數

地下水位深度 D(Depth to Water Table) 淨補注量 R(Net Recharge) 含水層介質 A(Aquifer Media) 土壤介質 S(Soil Media) 地形 T(Topography(slope))

未飽和層影響 I(Impact of the Vadose Zone) 水力傳導係數 C(Hydraulic Conductivity of the Aquifer)

DRASTIC參數 DRC之分數等級

D R C

百分比 門檻 分數等級(rating)

0-20 1 10 2

20-40 2 8 4

40-60 3 6 6

60-80 4 4 8

80-100 4+ 2 10

DRASTIC參數 SIA之分數等級

範 圍(range) 分數等級(rating)

礫石層 10

極粗粗中砂層 7

細及細砂層 4

粉砂泥及黏土層 1

(a)

(b)

(c)

DRASTIC 高污染潛勢與硝酸鹽氮超過05mgL 之比較(a) 各參數最大發生機率選取(b) 各參數期望值選取法(c)傳統選取法

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

B-7

高壓噴射灌漿品質管制與蒙地卡羅機率設計 二重管高壓噴射灌漿作業在壓力水層或者在地下室內進行鑽孔與灌漿作業時因為地

下水位高於鑽孔與灌漿作業場地高程為了避免在進行鑽孔與裝設灌漿管作業階段可能

造成湧水湧砂路面掏空或建築物傾斜的意外事件所以在地下室內進行灌漿作業時

利用筏基水箱來量測每公尺改良樁的排泥漿量除了能用來預警湧水與湧砂的潛在問題

再搭配上所量測到的排泥漿比重還可評估改良樁的平均樁直徑這就是在施工中的品質

管制其次施工中的改良樁若其四周緊鄰的改良樁愈多所量測到的排泥漿比重也會

愈大可見灌漿的順序也能影響改良樁的單位重與強度因此當灌漿的順序造成四周緊

鄰改良樁的數量愈多時則該灌漿的順序能提供最佳的改良樁的單位重與強度 研究目標為了在二重管高壓噴射灌漿的期間立即掌控設計樁徑是否達成同時防

止不正常的排泥導致附近地面的隆起與下陷有效掌握灌漿品質故以檢測的排泥漿比重

與排泥漿量去推估改良樁平均樁直徑是否達到工程設計的標準進而作為在施工時掌控

改良樁品質的一種管制手法 研究方法本次灌漿場地有準備一個已知長寬的筏基坑當作廢泥漿暫置區當排泥漿

排入暫置區內泥漿的液面逐漸升高等鑽桿提升完 1 m再量測液面上升後的高程將高程差乘以筏基底面積即為噴射灌注 1 m高程時的排泥漿量至於排泥漿單位重測量時機是在排泥漿量量測期間進行原則上量兩次盛取時將容器置於排泥軟管出口處盛取將

盛滿排泥漿的容器秤重扣除容器重後再除以容器之容積即為排泥漿之單位重之後將

所記錄的排泥漿量與灌漿量之比值還有排泥漿的單位重畫成機率分布曲線可發現兩者

皆為常態分布( Normal Distribution)其平均值加減 3倍的標準差可用來作為灌漿品質管理的上下限值而再以此兩者的 Distribution用蒙地卡羅原理來模擬便可得到改良樁直徑之機率分布曲線當周圍改良樁陸續完成在未灌漿的改良樁體四周噴射流能切削的土壤

體積逐漸減少依周圍完成支數不同有 6種可能狀況由排泥漿的單位重量測可發現周圍完成改良樁的支數愈多則後續改良樁的排泥漿單位重也愈大改良樁的品質也愈佳因

此可以設計出不同的施工順序若搭接改良樁的數量愈多則此工序所導致的高品質改良樁

的數量也愈多 結論 (1)當地下室發生湧水時其排泥漿量與灌漿量比值皆落在正常灌漿作業的管理

值之外這說明利用排泥漿量與灌漿量比值的管制圖可以有效預警湧水或湧砂的可能性

(2) 為了得到高品質的改良樁在編排灌漿順序時儘量使欲灌漿樁位的周圍有最多已完成的改良樁(3)未來可再蒐集更多 JSG灌漿相關案例將不同地區樁徑土層性質灌漿參數排泥漿比重及廢泥漿量單位量等數據製作資料庫及規範以提供後續灌漿時品

質管制的依循準則 Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-8

圖 1 排泥漿量量測 圖 2 排泥漿單位重量測

圖 3 排泥漿量體積比管制圖 圖 4 排泥漿單位重管制圖

圖 5 蒙地卡羅模擬模型

圖 6 搭接面積的六種邊界

圖 7 五種不同的設計灌漿順序

B-9

路堤下橋墩深基礎開挖工法比較與數值分析 為改善國道 1號五股至楊梅路段的交通壅塞國道新建工程局辦理「國道 1號五股至

楊梅段拓寬工程計畫」之新建工程其中泰山林口路段因為上邊坡側為地質敏感區域不

適開挖所以在下邊坡處進行橋墩基礎開挖基礎開挖工法共有三種分別為型鋼橫板條

擋土工法土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法 研究目標針對土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法彙整傾度管監測數據

觀察不同開挖階段之傾度管側向變位及側向變位速率研判邊坡潛在滑動面的位置進而

比較兩種工法於紅土卵礫石層中開挖之適用性以決定較佳開挖擋土工法其次以 3D有限元素軟體模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖過程以數值分析結果與傾度管監測數

據比對驗證進而研究傾度管監測警戒值與行動值之適用性 研究方法以非線性有限元素軟體(PLAXIS 3D)模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖

過程土壤應力-應變行為模擬採用莫爾庫倫組合律(Mohr-Coulomb constitutive model) 參數的選擇參考鑽探報告及室內土壤試驗土釘桿件採用樑元素模擬(Beam element)鋼線網噴凝土採用牆元素模擬(Wall element)土釘鋼線網噴凝土與土壤間均配置界面元素(Interface element)施工步驟模擬每一階開挖工序由傾度管監測數據比對驗證數值分析結果以及分析邊坡開挖前後之安全係數差異

結論(1)土釘逐階降挖擋土工法在第 6階開挖時可發現變位曲線在 65m處有明

顯的折點折點以上之線段斜率較小下部線段斜率較大由上邊坡路面產生的裂縫可

推估折點以上為邊坡滑動區隨著開挖深度增加折點沒有下移的趨勢也就是滑動面位

置不變滑動區域與影響範圍也沒增加(2)竹削井式擋土工法當井筒壁體開挖至第 10階時傾度管變位曲線產生折點推估折點位置可能位於傾度管 45m與 65m處折點上部線段斜率較小應為未來潛在滑動區但是隨著開挖至第 14 階時折點沒有下移的趨勢也就是潛在滑動面位置不變潛在滑動區域與影響範圍也不變加以基礎上邊坡處

之高速公路路面無裂縫產生研判滑動面並未形成(3)依據傾度管的變位開挖壁面的穩定性高速公路裂縫與滑動面的產生以及工期長短顯示在林口紅土卵礫石層中進行橋墩

基礎開挖較佳的擋土工法應為竹削井式擋土工法(4)監測邊坡潛在滑動面傾度管警戒值的訂定須更加嚴謹應不能造成高速公路路面產生裂縫才能有效且安全的預警工程事

故

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-10

土釘逐階降挖擋土工法開挖面平面圖 土釘逐階降挖過程傾度管之變位

土釘逐階降挖工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

竹削井式擋土工法開挖面平面圖 竹削井式擋土開挖過程傾度管之變位

折點

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

竹削井式擋土工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

2m 深

35m 深

45m 深

65m 深

13m 深

16m 深

Step1 Step2 Step3

Step4 Step5 竹削壁體開挖

井筒壁體開挖 Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

Step15

傾度管深度(m

)

B-11

機場跑道剛性鋪面之版底灌漿維護 剛性鋪面未受良好的維護方式下容易因版塊間的接縫密封性不足使地表水滲入造

成基底層潮濕積水在交通反覆載重作用下接縫發生唧水現象在版塊下方掏空孔洞

使版塊下方的承載力不均進而造成版塊的破裂損壞情形因跑滑道使用頻繁全面翻

修不切實際而且成本較高為了改善此類狀況進行剛性鋪面版底灌漿是最快速有效提

升版塊承載力延長版塊使用年限的方法 研究目標本研究主要以剛性鋪面狀況指數(PCI)版底灌漿灌漿量及灌漿壓力透地雷達

非破壞性檢測之結果進行分析研究研究目標包括 (1) 分析版底孔洞造成的鋪面損壞種類探討損壞種類與灌漿量之關係 (2) 分析版塊不同損壞程度及維護狀況對灌漿量之影響 (3) 鋪面損壞程度以鋪面狀況指數(PCI)加以量化探討鋪面狀況指數(PCI)評分與孔

洞及灌漿量之關係 研究方法針對機場跑滑道由孔洞造成的剛性鋪面破壞及版底灌漿量之關係研究探討在

與灌漿前後之透地雷達檢測結果驗證研究方法可區分為 (1) 剛性鋪面損壞(distress)程度調查

在透地雷達非破壞性檢測前先行調查版塊損壞程度並以ASTM提出的剛性鋪面狀況指數(PCI)評分方式記錄版塊狀況

(2) 剛性鋪面版底灌漿前非破壞性檢測 在灌漿前先行規劃透地雷達施測路徑並於灌漿前及灌漿後以透地雷達掃描剛性

鋪面版塊底下孔洞與積水的範圍 (3) 剛性鋪面版底灌漿

利用透地雷達於現地版塊所偵查之孔洞進行灌漿孔位佈設選用適當之機具與

監測系統以單環塞工法進行填充灌漿填塞版塊底下之孔洞 (4) 剛性鋪面版底灌漿後非破壞性檢測

在灌漿後以相同的施測路徑檢測確認鋪面下方孔洞與積水的範圍已確實填充

否則再進行補灌作業 (5) 分析調查資料與灌漿施工紀錄結果

探討版底灌漿量與鋪面狀況指數(PCI)評分之關係篩選因孔洞造成的損壞評分方式制定用於版底灌漿的鋪面狀況指數(PCI)並由鋪面狀況指數(PCI)評分預估其灌漿量

結論(1)以版底孔洞造成的鋪面損壞與灌漿量之關係提出與版底孔洞有關的剛性鋪面狀

況指數(PCI)評分方式(2)以不同損壞程度的剛性鋪面對灌漿量之影響提出用於剛性鋪面灌漿前的適當修護方式(3)建立剛性鋪面狀況指數(PCI)與版底灌漿量之分析方法並提出預估灌漿量的方法以提升灌漿之效率及精確性

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-12

灌漿管安裝 灌漿壓力及流量監測 版塊接縫溢漿即停止

圖 1 版底灌漿施工

圖 3 剛性鋪面狀況指數(PCI)與灌漿量之關係整合

圖 2 剛性鋪面與灌漿施工狀況記錄

灌漿前

灌漿後

補灌後

B-13

鋼筋混凝土簡支梁循環加載與數值分析 目前潛盾隧道環片大多由鋼筋與混凝土製作而成而監測系統皆於環片裝設背填與

二次灌漿完成後才裝設在環片內側無從得知環片在裝設背填與二次灌漿過程中環

片中的鋼筋與混凝土的初始應力因此如果無法得知初始應力狀態則環片之鋼筋與混

凝土用量設計很難判定是否保守或不保守若能從環片製作澆鑄與現場環片裝設過程中進

行量測即可掌握環片完整的應力歷史作為回饋設計的重要資料 研究目標利用埋設 SOFO光纖的簡支梁在循環載重時的鋼筋應變與梁撓度作為已知

解分析對象來驗證下列兩種分析方法一為以結構及鋼筋混凝土力學理論發展一套

MATLAB 數值分析模式模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力二為使用 FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型模擬簡支梁承受雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力

研究方法分成三部分第一部分將SOFO光纖感測器埋設於鋼筋混凝土簡支梁試

體內在試體製作過程中記錄蒸氣養生與水中養生過程鋼筋與混凝土的應變歷史並於

實驗室內進行雙點循環載重試驗紀錄鋼筋之應變過程第二部分利用結構與鋼筋混凝

土力學原理建立一套MATLAB數值分析模式(分成三種類型(1)忽略拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie (2)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie(3)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用真實的慣性矩Iexact)藉由給定之鋼筋與混凝土的組合率模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下簡支梁試體鋼筋與混凝土的應變與應力並比對簡支梁的載重-理論彎矩彎係與數值分析結果的載重-彎矩關係驗證力學理論數值分析模式的正確性第三部分使用FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型輸入MATLAB數值分析使用之鋼筋與混凝土的組合律模擬鋼筋混凝土簡支梁承受雙點循環加載擷取光纖感測器位置之模

擬結果將其模擬結果與實驗之光纖感測器量測結果和MATLAB數值分析結果進行比對探討力學數值分析的適用性

結論(一)本研究發展之數值分析模式沒有忽略拉力側混凝土之張力而且混凝

土試體開裂後採用真實的慣性矩Iexact進行力平衡分析不論簡支梁是否開裂載重-彎矩關係的數值分析解與理論解皆吻合證實本研究發展的力學理論數值分析模式之正

確性(二)數值分析結果之鋼筋應變與實驗之光纖感測器量測結果有差別後續使用FLAC 3D模擬輸入數值分析使用的組合率預期能得到與數值分析較相符之結果

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-14

光纖簡支梁試驗加載示意圖 雙點循環載重之光纖變形量量測結果

載重-彎矩(理論與數值分析)關係圖 載重與鋼筋應變及中立軸位置關係圖

鋼筋混凝土簡支梁斷面網格圖(FLAC 3D) 鋼筋混凝土簡支梁網格示意圖(FLAC 3D)

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

0100002000030000400005000060000700008000090000

100000110000120000130000140000

0 10002000300040005000600070008000900010000

彎矩

(kg-

cm)

載重 (kg)

理論彎矩

計算彎矩-

類型1

計算彎矩-

類型2

計算彎矩-

類型3

B-15

無人飛行戴具(UAV)航空攝影測量及雷射掃描儀(LiDAR)資料之整合與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞近

年來測量與空間資訊技術之發展日新月異於國土保安環境變遷監控防救災應變資

源探測保護等各方面的應用以及上述資訊的更新和資料的即時性成為重要需求因此

發展快速且低成本資料擷取平台乃成為各國遙感探測技術與測繪製圖發展的重要課題

遙測影像及航空測量除了軍事情報之外已普遍推廣到區域測量地質調查礦產探勘

農林設施土壤保育森林開發與土木工程之探查等工作上近年來因電腦視算能力的

提昇數位影像解晰度的提高相對應之攝影測量技術亦隨之澎渤發展 研究目標地震等天然災害的評估常須整合不同領域及技術如地形分析大地測

量遙測地理資訊系統及定年學等其中構造地形分析是斷層存在性及斷層活動性一個

最初步也最基礎的資訊與工具它能提供進行其他更精細的斷層調查分析前重要的參考

依據因此高精度地形資料的取得成為重要關鍵 研究方法1)針對地形資訊大量數據視覺運算等相關模組及程式的開發其中主要

集中於三維紅藍(或紅青)全彩立體影像及三維立體光柵影像之處理及製作2)數值地形資料應用於在地質上構造如斷層褶皺等構造的特徵分析構造活動性的探討等相

關技術的開發 結論無人飛行載具機動力強時效性快經費較廉及較寬鬆天氣條件即可操作的

優點等特性可取得災害地區即時清晰全面之中低空照片並作為後續分析災害原因

與災後整治之用以無人飛行載具進行航空攝影測量由地表特徵物的辨識再反求特徵

點的空間所在位置經由大量的特徵點的計算後即可建置大量三維座標（點雲）並同

時透過數位攝影機記錄取樣點顏色測量結果可以建構數位地表高程模型來精確記錄地貌

用於記錄地形變遷地圖製作或是產生地面模型此一精確的三維座標可做為土地建築

都市規劃自然地貌河床地形測量以及山坡監測等用途之應用另一方面台灣地區位

處高溫多雨的亞熱帶植生茂密地質露頭出露不易而新技術空載雷射掃描(Light Detection And Ranging LIDAR)的多重反射資訊經由濾除不同反射訊號後能獲得高解析度之數值地表模型(Digital Surface Model DSM)再經由資料處理進一步去除地表建物及植被等可得高解析度數值地形模型(Digital Elevation Model DEM)利用此一技術無論是人口密集的都會區或是叢林茂密的深山都可以找出許多被掩蓋或是現行數值地

形模型所無法分辨的細微地形變化這些微變化能提供更多科學證據並進相關分析與運

用

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-16

國道三號附近細部數值地形模型呈現其中可見高速公路上崩積區及呈點狀凸起零星

散佈之清運中大型機具

無人飛機拍攝陳有蘭溪附近區域影像之點雲建置成果

小林村附近地區山崩事件後之三維地形側視

B-17

山崩災害數值模擬相關程式開發與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞1999年台灣九二一集集地震（ML= 73 MW= 76）造成台灣地區二千四百餘人的死亡引發近萬個山崩民生經濟損失嚴重近年來因電腦運算能力的提昇結合野外觀察的結果

運用離散元素法等數值模型方法結合地震站之強地動訊號地表地下水文特徵以及

岩體及滑動面之材料性質等來模擬山崩行為從地震山崩之誘發啟動傳播至穩定

滑動及最後堆積停止階段等等hellip重建運動塊體的滑動過程 研究目標結合野外觀察及不同方法論所得概念運用自行開發之接觸動力離散元素

法及廣義地形下之淺水波模式來探討山崩區地形地貌岩體材料性質孔隙壓力滑

動面及原地面等摩擦性質等對山崩之誘發擴展及堆積過程之影響及山崩機制之探討 研究方法1)運用接觸動力離散元素法來模擬山崩的誘發與運動過程該方法基於顆

粒間的接觸面性質及顆粒群的相互碰撞時考量顆粒碰撞前後之動量變化回復係數及作

用力2)基於連體力學架構所發展而成的廣義地形下之淺水波模式所開發之程式(中研院郭志禹博士合作)亦運用於土石流流變率模擬藉由與現場堆積的量測值相比較來率定山崩地區之流變參數

結論岩體內之作用力的模擬是考慮相接觸顆粒之接觸點位置及接觸區域面積接

解點上之正向切向接觸力及抗彎矩並考慮原接解點或新接觸點接觸點之尖鋒及殘餘

強度等以上方法允許模擬破碎岩體內之凝聚力的 Mohr - Coulomb 行為最後再以GaussndashSeidel 非線性迭代之數值方法來簡化及加速程式之運算以計算每一時間序列上顆粒群體碰撞及接觸時的作用及行為相關程式已運用於國道三號九份二山小林村等地

滑土石流等山崩之象動歷程模擬金山地區之洪氾斷層錯動造成地盤下陷而引致海水

漫淹等相關的分析

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-18

山崩崩移發生前及發生瞬間顆粒間之接觸應力變化

小林村土石流情境模擬及崩積物堆積狀況

C-1

大陸政府採購市場與制度之研究 由於 WTO 的 GPA (政府採購協定) 簽署國家越來越多美加歐盟日韓等大部

分有經濟實力的國家多已簽署我國亦在 2009 年 7 月 15 日簽署生效而中國大陸亦於2007年提出加入 GPA申請目前相關談判已近尾聲近期內可望簽署根據 GPA的規定各國的政府採購市場必須互相開放且遵守公開公平等原則預計大陸簽署 GPA 後未來每年政府採購市場的金額將高達三十餘兆台幣由於市場規模極為龐大各國莫不競相投

入相關研究及輔導該國產業的競爭力企圖爭奪這塊大餅我國相對進入大陸市場較無語

言及文化等障礙相較於其他國家的競爭事實上我國產業已具備天時地利人和的有

利條件如何利用這些有利條件轉化成市場的競爭優勢實為迫不及待的課題而其中最

關鍵的因素就是是否能徹底熟悉大陸公共市場的遊戲規則精確的掌握各項規則的操作與

竅門且時效越早越好俾輔助我國的產業及早佈署掌握市場的先機這是本研究所致

力的主要目的 研究目標本研究目標可分為短中長期短期為比較兩岸政府採購制度與市場

分析研究臺灣產業進入大陸公共市場之策略及定期舉辦兩岸政府採購產官學研討會及

論壇中期為協助政府研擬相關政策成立兩岸公共市場產業輔導中心及協助我國產業

進入大陸公共市場長期為設立營造公會臺北科大政府採購市場研發與培訓中心使臺灣產業從兩岸走向國際

研究方法本研究在第一階段將針對大陸的政府採購制度進行全面的探討且將兩岸

採購法的差異做詳盡的比對同時也針對大陸的公共市場及產業文化進行深入的調查與

分析並彙整資深台商(協會)及兩岸專家的經驗以務實為導向俾使研究成果能精確有效的掌握大陸的公共市場第二階段將運用前階段的研究成果以營建產業為先建立

兩岸長期的交流平台積極訓練及輔導我國的產業能快速進入大陸公共市場的能力如

此階段的成果與時機成熟將在本校設立兩岸公共市場產業育成中心以提供長期的專

業輔導未來甚至可進一步考慮將服務範圍拓展至其他 GPA國家 結論由於此計畫為一個長期性研究因此下列結論僅為初期研究成果發生重大災

害需獲得緊急搶救資源時除正常既有採購契約可利用外亦可於正常之採購契約中針

對災害搶救項目可直接以開口契約方式預為因應另搶救能量需求異常龐大之重大災害緊

急搶救則可以特殊緊急採購方式因應兩岸採購法規均提供法源依據提供執行單位緊

急採購災害所需搶救資源比較兩岸之緊急採購制度並參照相關實務案例可發現各有

優缺點如何能截長補短應是兩岸所努力方向最後大概整理出兩項重點(1)兩岸採購相對於歐美國家仍處於起步階段還存在很多問題亟待完善如政府採購法不健全政府服

務類採購範圍和規模仍然較小等發達國家政府採購規模占 GDP的比例通常為 10兩岸占比水平與此相比仍有較大差別(2) 緊急採購之因應措施兩岸均有彈性因應作為針對 921 大地震莫拉克颱風（依據台灣地區ldquo採購法rdquo第 105 條）及四川汶川大地震甘肅省土石流災害（依據大陸政府ldquo採購法rdquo第 31 條）等相關單位均可快速進行救災工作因此相關緊急採購作為均能發揮功能提升整體救災復原效率 Principal Investigator王隆昌 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-2

中國各年度 GDP（單位億美元）

資料來源中華人民共和國國家統計局 httpwwwstatsgovcn2012年

各縣市綜合營造業分佈狀況 研究目標 資料來源本研究室繪製 資料來源本研究室繪製

家數

縣

市

C-3

預防式品管理論應用於公共工程之研究

近年來國家重大建設計畫密集推出如民營固網開放台電六輸變電計畫污水下水

道建設計畫及自來水更新等多項計畫以及埋設電力電信瓦斯自來水網路等等維生

管線使用道路埋設管線情形非常普遍然而國內隨著生活水平及教育程度的提昇以致

民眾意識抬頭對道路服務需求也跟著增加因此使得國內道路管理機關開始重視道路服

務品質的問題但卻常發生管線工程埋設後因道路回填不實或管線埋設未與路面齊平

造成路面不平的情況其施工品質優劣將是維持路面平整最重要的關鍵 本研究將預防式品質管理概念導入目前道路管線挖填工程品質管理中重新建置一套

施工品質管理機制依現況問題分析並研提對策提出於重要施工項目建立停檢點查驗

並依其重要程度設立不同等級專業人員負責查驗及相關檢查表落實專業人員的職責等施

工品質管理機制期能改善目前施工品質良莠不齊的情況 研究目標 本研究首先針對臺北市現行管線挖掘作業之抽查機制進行探討依據現

況問題分析結果檢討現行抽查機制的問題癥結導入防弊理論及預防品管的觀點建構

改良式抽查機制首先建立管線停檢點抽查作業消除非必要的挖掘降低抽查成本減少

開挖次數及減少用路人抱怨推動落實專業人員管制藉由二階段抽查作業篩選無停檢點

資料者納入品質抽查將廠商依品管能力分類無品質能力及限制挖掘者繳交代金(需含管理費等)由道路管理機關於各年度施工時納入施工研擬闢建管線挖掘品質管理系統其研擬一套以預防為主治療為輔具體可行的管理機制藉以提升抽查效益並有效改

善管線施工品質 研究方法針對本研究相關之文獻及臺北市管線挖掘品質管理現況進行回顧探討臺

北市道路挖掘埋設管線品質抽查管理之盲點導入防弊理論及預防式品管的觀點著重以

預防式管理為主治療為輔應變為備之原理藉由專家調查以及實例分析探討改良式抽

查機制之適用性並以回饋分析之方式修正本研究最後提出結論與建議 結論(1)強化製程品管停止靠檢驗達成品質一開始就製造出滿足需求品質的方式

來取代檢驗特別是落實停檢點抽查機制與績效管理(2)道路管理機關除輔導其做好品質外應針對其品質績效長期建立管理檔案長期掌握管線單位的完整資料績優者除於管

線會議公開表揚外應降低抽查比率甚至列入道路管理機關代辦施工之廠商優先名單績

劣者除於管線會議提出並公告於臺北市道路挖掘管理系統並增加抽差比率輔導施工品

質若仍無法改善經評定為無自主品管能力則由管理機關代收款施作且代收款應大幅提

升並收取管理費長期追蹤廠商績效管理績優廠商將持續其好品質績效差之廠商為避

免抽查之成本提高將自主性的導正其施工品質長期形成良性循環及自主品管之永續目

的創造永續管理的效益(3)重點式品管須由品管組織人員簽認除依權責分別由施工廠商之技師工地主任及品管人員負責簽認外監造單位亦應於現場會簽並通知道路管理

機關派員查核(4)闢建管線挖掘品質管理系統以二階段抽查機制可減少 80非必要抽挖件數降低抽查成本利用非破壞性檢測過濾有品質疑慮之案件代替道路品質抽查

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-4

未經篩選逕以破壞性檢測檢驗道路品質之機制改以善用成熟科技如透地雷達先與檢測隱

蔽部分可排除非必要之挖掘案件瀝青混凝土部分則以鑽心取樣檢驗如有品質疑慮再

以破壞性檢測驗證民眾較在意路面復舊品質更勝於隱蔽部分另增加非破壞性檢測項目

如以三米直規加驗人手孔周邊及瀝青混凝土新舊介面高低差(5)因已以二階段非破壞性檢驗過濾 80非必要抽挖件數如此可分階段增加抽查件數由原 15增加至 10長期以 100抽中不合格為目標大幅增加抽查效益

Principal Investigator王隆昌 教授研究室

戴明品管理論

項目 年度 抽查件數 不合格件數 不合格率

97 138 71 5145 98 629 187 2973 99 525 120 2286 合計 1292 378 2926

97~99年度臺北市管線查察不合格統計表

C-5

整合 RFID與 BIM於營建工地鋼構吊裝工程管控實務應用之研究

鋼構工程為鋼骨大樓最主要的工項之一其作業管理的良窳直接影響工程品質與成

本複雜之鋼結構工程可能包含上萬支構件每一構件經由製造運送檢查儲存

吊裝及驗收等流程都必須不斷進行確認並核對資料然而現行工地作業人員多以紙本

2D圖面及物料清單為溝通管理的工具因此常有構件不易確認效率緩慢誤判等問題尤其塔吊人員位於高樓作業時需同時進行安裝位置確認與吊塔操作不僅導致作業緩

慢且易增加作業風險 研究目標規劃整合BIM結合RFID技術導入營建工地鋼構吊裝工程管控之應用模式

建置 BIM-based RFID 鋼構工程物料資訊管理系統使其能提升鋼構作業管理效率減少塔吊作業之風險並進一步探討系統導入之效益與限制 研究方法鋼結構工程的作業流程包含工廠製造材料運送工地存放吊裝施工及

完工驗收等階段本研究所開發之系統導入應用包含「進場檢驗」「吊掛作業」「進度監

控」及「完工查驗」等作業管理其概念主要利用 BIM圖形化介面易於辨識之特性使人員能透過模型輕易掌握鋼構於建築空間位置並透過 RFID快速掃瞄辨識能力能迅速取得構件資訊減少人員辨識錯誤及負荷有助於高空塔吊作業之正確與安全並透過

BIM 模型顏色呈現方式能迅速掌握鋼構作業之進度本研究開發採用NET Framework技術以Microsoft SQL Server為資料庫系統並透過 ADONET作為資料溝通之技術模型本體採用 Revit 匯出之 DWF 檔案為主要檔案格式提供系統操作所需之樓層模型及構件視覺化資訊系統介面則以 VBNET開發視窗介面作業進行時能同時呈現系統資料庫資訊及模型呈現

結論(一)本研究整合 RFID 與 BIM 模型作為塔吊作業溝通之媒介高空與地面人員能以行動裝置同步取得構件及模型資訊可改善傳統 2D圖面與無線電溝通及描述不易之狀況(二)由於鋼構體積龐大且工地空間有限錯誤的堆置方式可能增加成本與導致風險工程師可藉由 BIM 樓層與位置資訊調控構件最佳的儲放位置與順序可提升吊裝

效率並降低風險(三)系統所採用之 BIM Model 由 Revit 模型先行匯出為 DWF格式檔案後再利用 API進行操作以避免原始模型遭任意修改且由於檔案格式較小可提升系統資料傳輸速度並改善作業效率(四)透過 BIM API 介面程式可控制模型旋轉並以適當角度呈現能協助塔吊人員迅速確認構件及安裝位置改善作業便利性及減少人員疲勞並且

提升作業安全本研究導入行動化通訊裝置及 BIM-RFID資訊化作業系統取代傳統紙本作業模式人員對資訊系統操作之熟悉度與良好的教育訓練為導入系統成敗之重要關鍵 Principal Investigator林祐正老師 研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

林祐正

副教授

C-6

使用者操作介面

RFID-BIM系統導入工地鋼構管控之應用

系統架構圖

鋼構進場檢驗及放置管理

地面工程師與塔吊人員同步顯示鋼構資訊

透過 BIM模型顏色管理作業進度

作業人員進行鋼構驗收

D-1

因應重大複合型災害物力動員調度機制 之研究

2011 年日本311 東北發生超乎預期之大規模地震所引發之複合型災害其救災物力

之動員調度也備受考驗借國外災害處理之經驗檢討台灣的法令組織整備作業程

序及案例期能提升我國面臨重大複合型災害時物力動員之時效性及完整性 研究目標彙整分析世界主要國家包括日本(日本東北地震)美國(卡翠納颶風)

中國大陸(四川地震)等遭逢重大災難時物力動員機制運作情形與關鍵議題檢討我國近年來莫拉克風災納莉風災921 地震等重大災害物力動員案例及現況設定一項重大複合式災害就我國現行物力動員機制進行情境分析研提我國因應重大災難物力動員機制

之具體建議 研究方法本研究案預擬之情境以國內發生機率雖不高但仍有可能發生且高於現

今地方政府在其地區災害防救計畫中所研擬的地震規模為本研究案之情境事件因此

設定為臺灣北部山腳斷層北延入海段發生芮氏規模七之地震錯動並引發最高浪高達三

公尺之海嘯此浪高比國科會所做研究報告之12公尺高但考慮311 東日本大地震之超乎預期的情況及複合型災害之組構以三公尺浪高之海嘯為模擬情境另伴隨核一廠因激

烈振動導致廠區設備受損造成第四級（Level 4）的輻射事故綜之本研究案預擬之複合型災害乃由地震海嘯核電廠輻射事故所構成並推估建物損壞人員傷亡收容

需求火災事件維生管線交通路網等之量化損害及修復進度以及海嘯淹水及輻射災

害避難收容下所需的物力調度其中以TELES 及本研究研擬方法為主要考量亦透過訪談方式針對公私部門物力動員調度權責相關之人員進行訪談以了解災防組織之實際

作為伴以調查焦點座談統計分析並總整研究發現研提我國因應重大災難物力

動員機制之具體建議 結論物力需求可分為物資及設施設備兩大類別物資方面包括飲用水糧食及民生

必需品緊急醫療救護所需之器材及藥品人命搜救之器材裝備等等本研究擬出隨時

間地點之量化數據提出物力動員調度之十三項重要課題與對策並具體提出短中長期

政策及機制改善之建議 Principal Investigator施邦築

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

施邦築

副教授

D-2

物力需求與災害發生時間關係圖

物力整及備動員運作流程圖

物力調度運作流流程圖

D-3

地工合成材料應用於呈層複合土壤 水質淨化系統之研究

臺灣發展生態工法迄今已十餘年初階段大都應用於河川及山坡地治理現今逐漸擴

展至社區或城市的應用並且與綠建築及節能減碳等議題相互結合目前國內的生活污

水大多經由污水下水道系統收集至污水處理廠處理然而因其造價高且工期長短期內

並無法達到全面普及鑑於此近年來國內開始採用現地自然淨化處理系統(NTS)解決此問題然此類系統卻常受限於較低的水力負荷率而導致阻塞本研究引入在日本發展十餘

年之呈層複合土壤系統(MSL)其實務案例詳圖 1 及圖 2由於水力負荷率較大且因系統可設置於地底下降低人為的干擾及維護管理的頻率有效的改善 NTS 缺點 MSL系統主要由土壤混合層(含土壤有機材料及包覆材)及透水層(PL)組合而成日本 SML係以麻布為包覆材但易受分解腐化而影響系統壽命本研究改採高耐久且品質穩定之地工

合成材料以提昇系統使用壽命 研究目標本研究嘗試採用地工合成材料替換 MSL 系統中包覆材藉由人造聚酯纖

維控制材料本身厚度開孔徑進行實驗過去地工合成材料較常使用在土木大地工程

多應用於河川護岸的保護以及山坡地的護坡工程材料本身具備排水沖蝕控制隔離

加勁及過濾hellip等功能鮮少使用於水質淨化之應用本研究透過地工合成材料替換日本之黃麻布包覆材除了可以達到較佳的水質淨化成效之外更有效延長MSL系統使用壽命另外本研究亦嚐試採用台灣現地常見的材料來取代日本的材料以達到落實技術本土化

之目的 研究方法首先進行「地工織物培殖微生物可行性初期實驗」(詳圖 3)目的為了解

地工合成材料能否能有效提供硝化菌生長附著而後採用自行研發之「MSL 室內實驗滲透過濾實驗儀」(詳圖 4)進行實驗共分為二個階段第一階段由黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)及厚不織布(I-C)進行實驗以了解不同纖維布之淨化效率第二階段則將三種纖維布以不同的水力負荷率進行試驗以了解污水停留時間與水質淨化效率間的關係

結論(1)本研究所使用之添加材均為台灣本土材料由試驗結果可知效果頗佳顯示

可達技術本土化之目標(2)在相同厚度下本研究採用地工合成材的確可以達到與黃麻布相同之水質淨化成效且較厚之地工合成材亦表現出較佳的成效(圖 5)(3)實驗發現地工合成材內部孔隙愈多愈能提供較多空間利於生物膜孳長提高淨化效果(4)水力負荷率只要能低於 5000Lm2day便可以有效達到水質淨化的成效(圖 6)(5)與人工濕地水質淨化系統相比MSL可以更小的面積和更省的成本較快速的達到水質淨化的成效由其對於磷的去除更為顯著

Principal Investigator何嘉浚 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

何嘉浚

助理教授

D-4

圖 1家庭生活污水處理案例 圖 2河川工程淨水案例

圖 3地工織物培殖生物菌實驗結果 圖 4 MSL室內實驗滲透過濾實驗儀

圖 5黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)與厚不織布(I-C)之實驗結果

圖 6 三種纖維布在水力承載負荷率 3000Lm2day之實驗結果

TP NH3-N

TP NH3-N

E-1

機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 地下水是極為重要的水資源之一相較於地表水而言地下水具有成本低廉水溫與

水量穩定水質良好及取用方便等多項優點目前台灣西南部地區仍大量抽取地下水供應

灌溉養殖民生及工業用水若地下水遭受污染勢必嚴重影響該地區之水資源供需平

衡甚至對人體健康造成危害故地下水資源保育業已成為極重要之議題 研究目標地下水污染潛勢評估模式 DRASTIC 為美國環保署(US Environmental

Protection Agency)於 1985 年主導並與美國地下水協會共同合作所發展而成利用該模式評估區域之污染潛勢計算出之高污染潛勢區則代表該地區客觀上較易受到污染

DRASTIC 含水層脆弱度模式自發展以來經常被使用於評估地下水污染潛勢但此模式在應用上常因相關參數資料稀少易產生高度不確定性進而影響模式之評估結果因此本

研究應用指標為基礎之地理統計發展以機率為基礎之 DRASTIC 含水層脆弱度評估模式除估算地下水污染潛勢值外並評估其污染潛勢預測表現 研究方法DRASTIC 含水層脆弱度模式考慮七項水文地質參數以評估該地區污染

潛勢之程度分別為地下水位深度(D)淨補注量(R)含水層介質(A)土壤介質(S)地形(T)未飽和層影響(I)含水層水力傳導特性(C)七項參數本研究將此法實際應用於濁水溪沖積扇DRASTIC模式中之各參數分別使用三種選取方法(最大機率選取期望值選取傳統選取法)進行污染潛勢評估

結論研究結果顯示高污染潛勢區皆位於沖積扇之扇頂區土地利用型態以農業耕

種為主而中度污染潛勢則大多分佈於扇央地區無污染及低度風險污染大多分佈於沖積

扇西部沿海地區以及南部地區此外將前述三種方法之評估結果與近年來該地區地下水

硝酸鹽氮實際污染情形進行相關性分析Pearson 相關係數分別為 0310131 及 0071Spearman 相關係數則分別為 0460552 及 021再比較三種方法之污染潛勢預測能力預測高硝酸鹽氮濃度污染(超過 05mgL為門檻)其預測能力分別為 7575及 38由上述結果顯示本研究發展以機率為基礎含水層脆弱度評估模式較傳統評估結果更為優

異本研究成果可提供政府劃定地下水污染潛勢範圍以及制訂污染防治與土地使用管理策

略之參考建議未來可增加更多因子估算淨補注量時若能考慮更多可能影響參數如土

地利用型態雨量植被及土壤入滲係數等將使淨補注量估算更符合實際情況以提高

模式之準確性 Principal Investigator陳世楷助理教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

水資源工程與水利防災組

陳世楷

助理教授

E-2

參數因子 水文地質參數

地下水位深度 D(Depth to Water Table) 淨補注量 R(Net Recharge) 含水層介質 A(Aquifer Media) 土壤介質 S(Soil Media) 地形 T(Topography(slope))

未飽和層影響 I(Impact of the Vadose Zone) 水力傳導係數 C(Hydraulic Conductivity of the Aquifer)

DRASTIC參數 DRC之分數等級

D R C

百分比 門檻 分數等級(rating)

0-20 1 10 2

20-40 2 8 4

40-60 3 6 6

60-80 4 4 8

80-100 4+ 2 10

DRASTIC參數 SIA之分數等級

範 圍(range) 分數等級(rating)

礫石層 10

極粗粗中砂層 7

細及細砂層 4

粉砂泥及黏土層 1

(a)

(b)

(c)

DRASTIC 高污染潛勢與硝酸鹽氮超過05mgL 之比較(a) 各參數最大發生機率選取(b) 各參數期望值選取法(c)傳統選取法

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

B-8

圖 1 排泥漿量量測 圖 2 排泥漿單位重量測

圖 3 排泥漿量體積比管制圖 圖 4 排泥漿單位重管制圖

圖 5 蒙地卡羅模擬模型

圖 6 搭接面積的六種邊界

圖 7 五種不同的設計灌漿順序

B-9

路堤下橋墩深基礎開挖工法比較與數值分析 為改善國道 1號五股至楊梅路段的交通壅塞國道新建工程局辦理「國道 1號五股至

楊梅段拓寬工程計畫」之新建工程其中泰山林口路段因為上邊坡側為地質敏感區域不

適開挖所以在下邊坡處進行橋墩基礎開挖基礎開挖工法共有三種分別為型鋼橫板條

擋土工法土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法 研究目標針對土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法彙整傾度管監測數據

觀察不同開挖階段之傾度管側向變位及側向變位速率研判邊坡潛在滑動面的位置進而

比較兩種工法於紅土卵礫石層中開挖之適用性以決定較佳開挖擋土工法其次以 3D有限元素軟體模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖過程以數值分析結果與傾度管監測數

據比對驗證進而研究傾度管監測警戒值與行動值之適用性 研究方法以非線性有限元素軟體(PLAXIS 3D)模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖

過程土壤應力-應變行為模擬採用莫爾庫倫組合律(Mohr-Coulomb constitutive model) 參數的選擇參考鑽探報告及室內土壤試驗土釘桿件採用樑元素模擬(Beam element)鋼線網噴凝土採用牆元素模擬(Wall element)土釘鋼線網噴凝土與土壤間均配置界面元素(Interface element)施工步驟模擬每一階開挖工序由傾度管監測數據比對驗證數值分析結果以及分析邊坡開挖前後之安全係數差異

結論(1)土釘逐階降挖擋土工法在第 6階開挖時可發現變位曲線在 65m處有明

顯的折點折點以上之線段斜率較小下部線段斜率較大由上邊坡路面產生的裂縫可

推估折點以上為邊坡滑動區隨著開挖深度增加折點沒有下移的趨勢也就是滑動面位

置不變滑動區域與影響範圍也沒增加(2)竹削井式擋土工法當井筒壁體開挖至第 10階時傾度管變位曲線產生折點推估折點位置可能位於傾度管 45m與 65m處折點上部線段斜率較小應為未來潛在滑動區但是隨著開挖至第 14 階時折點沒有下移的趨勢也就是潛在滑動面位置不變潛在滑動區域與影響範圍也不變加以基礎上邊坡處

之高速公路路面無裂縫產生研判滑動面並未形成(3)依據傾度管的變位開挖壁面的穩定性高速公路裂縫與滑動面的產生以及工期長短顯示在林口紅土卵礫石層中進行橋墩

基礎開挖較佳的擋土工法應為竹削井式擋土工法(4)監測邊坡潛在滑動面傾度管警戒值的訂定須更加嚴謹應不能造成高速公路路面產生裂縫才能有效且安全的預警工程事

故

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-10

土釘逐階降挖擋土工法開挖面平面圖 土釘逐階降挖過程傾度管之變位

土釘逐階降挖工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

竹削井式擋土工法開挖面平面圖 竹削井式擋土開挖過程傾度管之變位

折點

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

竹削井式擋土工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

2m 深

35m 深

45m 深

65m 深

13m 深

16m 深

Step1 Step2 Step3

Step4 Step5 竹削壁體開挖

井筒壁體開挖 Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

Step15

傾度管深度(m

)

B-11

機場跑道剛性鋪面之版底灌漿維護 剛性鋪面未受良好的維護方式下容易因版塊間的接縫密封性不足使地表水滲入造

成基底層潮濕積水在交通反覆載重作用下接縫發生唧水現象在版塊下方掏空孔洞

使版塊下方的承載力不均進而造成版塊的破裂損壞情形因跑滑道使用頻繁全面翻

修不切實際而且成本較高為了改善此類狀況進行剛性鋪面版底灌漿是最快速有效提

升版塊承載力延長版塊使用年限的方法 研究目標本研究主要以剛性鋪面狀況指數(PCI)版底灌漿灌漿量及灌漿壓力透地雷達

非破壞性檢測之結果進行分析研究研究目標包括 (1) 分析版底孔洞造成的鋪面損壞種類探討損壞種類與灌漿量之關係 (2) 分析版塊不同損壞程度及維護狀況對灌漿量之影響 (3) 鋪面損壞程度以鋪面狀況指數(PCI)加以量化探討鋪面狀況指數(PCI)評分與孔

洞及灌漿量之關係 研究方法針對機場跑滑道由孔洞造成的剛性鋪面破壞及版底灌漿量之關係研究探討在

與灌漿前後之透地雷達檢測結果驗證研究方法可區分為 (1) 剛性鋪面損壞(distress)程度調查

在透地雷達非破壞性檢測前先行調查版塊損壞程度並以ASTM提出的剛性鋪面狀況指數(PCI)評分方式記錄版塊狀況

(2) 剛性鋪面版底灌漿前非破壞性檢測 在灌漿前先行規劃透地雷達施測路徑並於灌漿前及灌漿後以透地雷達掃描剛性

鋪面版塊底下孔洞與積水的範圍 (3) 剛性鋪面版底灌漿

利用透地雷達於現地版塊所偵查之孔洞進行灌漿孔位佈設選用適當之機具與

監測系統以單環塞工法進行填充灌漿填塞版塊底下之孔洞 (4) 剛性鋪面版底灌漿後非破壞性檢測

在灌漿後以相同的施測路徑檢測確認鋪面下方孔洞與積水的範圍已確實填充

否則再進行補灌作業 (5) 分析調查資料與灌漿施工紀錄結果

探討版底灌漿量與鋪面狀況指數(PCI)評分之關係篩選因孔洞造成的損壞評分方式制定用於版底灌漿的鋪面狀況指數(PCI)並由鋪面狀況指數(PCI)評分預估其灌漿量

結論(1)以版底孔洞造成的鋪面損壞與灌漿量之關係提出與版底孔洞有關的剛性鋪面狀

況指數(PCI)評分方式(2)以不同損壞程度的剛性鋪面對灌漿量之影響提出用於剛性鋪面灌漿前的適當修護方式(3)建立剛性鋪面狀況指數(PCI)與版底灌漿量之分析方法並提出預估灌漿量的方法以提升灌漿之效率及精確性

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-12

灌漿管安裝 灌漿壓力及流量監測 版塊接縫溢漿即停止

圖 1 版底灌漿施工

圖 3 剛性鋪面狀況指數(PCI)與灌漿量之關係整合

圖 2 剛性鋪面與灌漿施工狀況記錄

灌漿前

灌漿後

補灌後

B-13

鋼筋混凝土簡支梁循環加載與數值分析 目前潛盾隧道環片大多由鋼筋與混凝土製作而成而監測系統皆於環片裝設背填與

二次灌漿完成後才裝設在環片內側無從得知環片在裝設背填與二次灌漿過程中環

片中的鋼筋與混凝土的初始應力因此如果無法得知初始應力狀態則環片之鋼筋與混

凝土用量設計很難判定是否保守或不保守若能從環片製作澆鑄與現場環片裝設過程中進

行量測即可掌握環片完整的應力歷史作為回饋設計的重要資料 研究目標利用埋設 SOFO光纖的簡支梁在循環載重時的鋼筋應變與梁撓度作為已知

解分析對象來驗證下列兩種分析方法一為以結構及鋼筋混凝土力學理論發展一套

MATLAB 數值分析模式模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力二為使用 FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型模擬簡支梁承受雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力

研究方法分成三部分第一部分將SOFO光纖感測器埋設於鋼筋混凝土簡支梁試

體內在試體製作過程中記錄蒸氣養生與水中養生過程鋼筋與混凝土的應變歷史並於

實驗室內進行雙點循環載重試驗紀錄鋼筋之應變過程第二部分利用結構與鋼筋混凝

土力學原理建立一套MATLAB數值分析模式(分成三種類型(1)忽略拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie (2)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie(3)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用真實的慣性矩Iexact)藉由給定之鋼筋與混凝土的組合率模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下簡支梁試體鋼筋與混凝土的應變與應力並比對簡支梁的載重-理論彎矩彎係與數值分析結果的載重-彎矩關係驗證力學理論數值分析模式的正確性第三部分使用FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型輸入MATLAB數值分析使用之鋼筋與混凝土的組合律模擬鋼筋混凝土簡支梁承受雙點循環加載擷取光纖感測器位置之模

擬結果將其模擬結果與實驗之光纖感測器量測結果和MATLAB數值分析結果進行比對探討力學數值分析的適用性

結論(一)本研究發展之數值分析模式沒有忽略拉力側混凝土之張力而且混凝

土試體開裂後採用真實的慣性矩Iexact進行力平衡分析不論簡支梁是否開裂載重-彎矩關係的數值分析解與理論解皆吻合證實本研究發展的力學理論數值分析模式之正

確性(二)數值分析結果之鋼筋應變與實驗之光纖感測器量測結果有差別後續使用FLAC 3D模擬輸入數值分析使用的組合率預期能得到與數值分析較相符之結果

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-14

光纖簡支梁試驗加載示意圖 雙點循環載重之光纖變形量量測結果

載重-彎矩(理論與數值分析)關係圖 載重與鋼筋應變及中立軸位置關係圖

鋼筋混凝土簡支梁斷面網格圖(FLAC 3D) 鋼筋混凝土簡支梁網格示意圖(FLAC 3D)

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

0100002000030000400005000060000700008000090000

100000110000120000130000140000

0 10002000300040005000600070008000900010000

彎矩

(kg-

cm)

載重 (kg)

理論彎矩

計算彎矩-

類型1

計算彎矩-

類型2

計算彎矩-

類型3

B-15

無人飛行戴具(UAV)航空攝影測量及雷射掃描儀(LiDAR)資料之整合與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞近

年來測量與空間資訊技術之發展日新月異於國土保安環境變遷監控防救災應變資

源探測保護等各方面的應用以及上述資訊的更新和資料的即時性成為重要需求因此

發展快速且低成本資料擷取平台乃成為各國遙感探測技術與測繪製圖發展的重要課題

遙測影像及航空測量除了軍事情報之外已普遍推廣到區域測量地質調查礦產探勘

農林設施土壤保育森林開發與土木工程之探查等工作上近年來因電腦視算能力的

提昇數位影像解晰度的提高相對應之攝影測量技術亦隨之澎渤發展 研究目標地震等天然災害的評估常須整合不同領域及技術如地形分析大地測

量遙測地理資訊系統及定年學等其中構造地形分析是斷層存在性及斷層活動性一個

最初步也最基礎的資訊與工具它能提供進行其他更精細的斷層調查分析前重要的參考

依據因此高精度地形資料的取得成為重要關鍵 研究方法1)針對地形資訊大量數據視覺運算等相關模組及程式的開發其中主要

集中於三維紅藍(或紅青)全彩立體影像及三維立體光柵影像之處理及製作2)數值地形資料應用於在地質上構造如斷層褶皺等構造的特徵分析構造活動性的探討等相

關技術的開發 結論無人飛行載具機動力強時效性快經費較廉及較寬鬆天氣條件即可操作的

優點等特性可取得災害地區即時清晰全面之中低空照片並作為後續分析災害原因

與災後整治之用以無人飛行載具進行航空攝影測量由地表特徵物的辨識再反求特徵

點的空間所在位置經由大量的特徵點的計算後即可建置大量三維座標（點雲）並同

時透過數位攝影機記錄取樣點顏色測量結果可以建構數位地表高程模型來精確記錄地貌

用於記錄地形變遷地圖製作或是產生地面模型此一精確的三維座標可做為土地建築

都市規劃自然地貌河床地形測量以及山坡監測等用途之應用另一方面台灣地區位

處高溫多雨的亞熱帶植生茂密地質露頭出露不易而新技術空載雷射掃描(Light Detection And Ranging LIDAR)的多重反射資訊經由濾除不同反射訊號後能獲得高解析度之數值地表模型(Digital Surface Model DSM)再經由資料處理進一步去除地表建物及植被等可得高解析度數值地形模型(Digital Elevation Model DEM)利用此一技術無論是人口密集的都會區或是叢林茂密的深山都可以找出許多被掩蓋或是現行數值地

形模型所無法分辨的細微地形變化這些微變化能提供更多科學證據並進相關分析與運

用

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-16

國道三號附近細部數值地形模型呈現其中可見高速公路上崩積區及呈點狀凸起零星

散佈之清運中大型機具

無人飛機拍攝陳有蘭溪附近區域影像之點雲建置成果

小林村附近地區山崩事件後之三維地形側視

B-17

山崩災害數值模擬相關程式開發與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞1999年台灣九二一集集地震（ML= 73 MW= 76）造成台灣地區二千四百餘人的死亡引發近萬個山崩民生經濟損失嚴重近年來因電腦運算能力的提昇結合野外觀察的結果

運用離散元素法等數值模型方法結合地震站之強地動訊號地表地下水文特徵以及

岩體及滑動面之材料性質等來模擬山崩行為從地震山崩之誘發啟動傳播至穩定

滑動及最後堆積停止階段等等hellip重建運動塊體的滑動過程 研究目標結合野外觀察及不同方法論所得概念運用自行開發之接觸動力離散元素

法及廣義地形下之淺水波模式來探討山崩區地形地貌岩體材料性質孔隙壓力滑

動面及原地面等摩擦性質等對山崩之誘發擴展及堆積過程之影響及山崩機制之探討 研究方法1)運用接觸動力離散元素法來模擬山崩的誘發與運動過程該方法基於顆

粒間的接觸面性質及顆粒群的相互碰撞時考量顆粒碰撞前後之動量變化回復係數及作

用力2)基於連體力學架構所發展而成的廣義地形下之淺水波模式所開發之程式(中研院郭志禹博士合作)亦運用於土石流流變率模擬藉由與現場堆積的量測值相比較來率定山崩地區之流變參數

結論岩體內之作用力的模擬是考慮相接觸顆粒之接觸點位置及接觸區域面積接

解點上之正向切向接觸力及抗彎矩並考慮原接解點或新接觸點接觸點之尖鋒及殘餘

強度等以上方法允許模擬破碎岩體內之凝聚力的 Mohr - Coulomb 行為最後再以GaussndashSeidel 非線性迭代之數值方法來簡化及加速程式之運算以計算每一時間序列上顆粒群體碰撞及接觸時的作用及行為相關程式已運用於國道三號九份二山小林村等地

滑土石流等山崩之象動歷程模擬金山地區之洪氾斷層錯動造成地盤下陷而引致海水

漫淹等相關的分析

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-18

山崩崩移發生前及發生瞬間顆粒間之接觸應力變化

小林村土石流情境模擬及崩積物堆積狀況

C-1

大陸政府採購市場與制度之研究 由於 WTO 的 GPA (政府採購協定) 簽署國家越來越多美加歐盟日韓等大部

分有經濟實力的國家多已簽署我國亦在 2009 年 7 月 15 日簽署生效而中國大陸亦於2007年提出加入 GPA申請目前相關談判已近尾聲近期內可望簽署根據 GPA的規定各國的政府採購市場必須互相開放且遵守公開公平等原則預計大陸簽署 GPA 後未來每年政府採購市場的金額將高達三十餘兆台幣由於市場規模極為龐大各國莫不競相投

入相關研究及輔導該國產業的競爭力企圖爭奪這塊大餅我國相對進入大陸市場較無語

言及文化等障礙相較於其他國家的競爭事實上我國產業已具備天時地利人和的有

利條件如何利用這些有利條件轉化成市場的競爭優勢實為迫不及待的課題而其中最

關鍵的因素就是是否能徹底熟悉大陸公共市場的遊戲規則精確的掌握各項規則的操作與

竅門且時效越早越好俾輔助我國的產業及早佈署掌握市場的先機這是本研究所致

力的主要目的 研究目標本研究目標可分為短中長期短期為比較兩岸政府採購制度與市場

分析研究臺灣產業進入大陸公共市場之策略及定期舉辦兩岸政府採購產官學研討會及

論壇中期為協助政府研擬相關政策成立兩岸公共市場產業輔導中心及協助我國產業

進入大陸公共市場長期為設立營造公會臺北科大政府採購市場研發與培訓中心使臺灣產業從兩岸走向國際

研究方法本研究在第一階段將針對大陸的政府採購制度進行全面的探討且將兩岸

採購法的差異做詳盡的比對同時也針對大陸的公共市場及產業文化進行深入的調查與

分析並彙整資深台商(協會)及兩岸專家的經驗以務實為導向俾使研究成果能精確有效的掌握大陸的公共市場第二階段將運用前階段的研究成果以營建產業為先建立

兩岸長期的交流平台積極訓練及輔導我國的產業能快速進入大陸公共市場的能力如

此階段的成果與時機成熟將在本校設立兩岸公共市場產業育成中心以提供長期的專

業輔導未來甚至可進一步考慮將服務範圍拓展至其他 GPA國家 結論由於此計畫為一個長期性研究因此下列結論僅為初期研究成果發生重大災

害需獲得緊急搶救資源時除正常既有採購契約可利用外亦可於正常之採購契約中針

對災害搶救項目可直接以開口契約方式預為因應另搶救能量需求異常龐大之重大災害緊

急搶救則可以特殊緊急採購方式因應兩岸採購法規均提供法源依據提供執行單位緊

急採購災害所需搶救資源比較兩岸之緊急採購制度並參照相關實務案例可發現各有

優缺點如何能截長補短應是兩岸所努力方向最後大概整理出兩項重點(1)兩岸採購相對於歐美國家仍處於起步階段還存在很多問題亟待完善如政府採購法不健全政府服

務類採購範圍和規模仍然較小等發達國家政府採購規模占 GDP的比例通常為 10兩岸占比水平與此相比仍有較大差別(2) 緊急採購之因應措施兩岸均有彈性因應作為針對 921 大地震莫拉克颱風（依據台灣地區ldquo採購法rdquo第 105 條）及四川汶川大地震甘肅省土石流災害（依據大陸政府ldquo採購法rdquo第 31 條）等相關單位均可快速進行救災工作因此相關緊急採購作為均能發揮功能提升整體救災復原效率 Principal Investigator王隆昌 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-2

中國各年度 GDP（單位億美元）

資料來源中華人民共和國國家統計局 httpwwwstatsgovcn2012年

各縣市綜合營造業分佈狀況 研究目標 資料來源本研究室繪製 資料來源本研究室繪製

家數

縣

市

C-3

預防式品管理論應用於公共工程之研究

近年來國家重大建設計畫密集推出如民營固網開放台電六輸變電計畫污水下水

道建設計畫及自來水更新等多項計畫以及埋設電力電信瓦斯自來水網路等等維生

管線使用道路埋設管線情形非常普遍然而國內隨著生活水平及教育程度的提昇以致

民眾意識抬頭對道路服務需求也跟著增加因此使得國內道路管理機關開始重視道路服

務品質的問題但卻常發生管線工程埋設後因道路回填不實或管線埋設未與路面齊平

造成路面不平的情況其施工品質優劣將是維持路面平整最重要的關鍵 本研究將預防式品質管理概念導入目前道路管線挖填工程品質管理中重新建置一套

施工品質管理機制依現況問題分析並研提對策提出於重要施工項目建立停檢點查驗

並依其重要程度設立不同等級專業人員負責查驗及相關檢查表落實專業人員的職責等施

工品質管理機制期能改善目前施工品質良莠不齊的情況 研究目標 本研究首先針對臺北市現行管線挖掘作業之抽查機制進行探討依據現

況問題分析結果檢討現行抽查機制的問題癥結導入防弊理論及預防品管的觀點建構

改良式抽查機制首先建立管線停檢點抽查作業消除非必要的挖掘降低抽查成本減少

開挖次數及減少用路人抱怨推動落實專業人員管制藉由二階段抽查作業篩選無停檢點

資料者納入品質抽查將廠商依品管能力分類無品質能力及限制挖掘者繳交代金(需含管理費等)由道路管理機關於各年度施工時納入施工研擬闢建管線挖掘品質管理系統其研擬一套以預防為主治療為輔具體可行的管理機制藉以提升抽查效益並有效改

善管線施工品質 研究方法針對本研究相關之文獻及臺北市管線挖掘品質管理現況進行回顧探討臺

北市道路挖掘埋設管線品質抽查管理之盲點導入防弊理論及預防式品管的觀點著重以

預防式管理為主治療為輔應變為備之原理藉由專家調查以及實例分析探討改良式抽

查機制之適用性並以回饋分析之方式修正本研究最後提出結論與建議 結論(1)強化製程品管停止靠檢驗達成品質一開始就製造出滿足需求品質的方式

來取代檢驗特別是落實停檢點抽查機制與績效管理(2)道路管理機關除輔導其做好品質外應針對其品質績效長期建立管理檔案長期掌握管線單位的完整資料績優者除於管

線會議公開表揚外應降低抽查比率甚至列入道路管理機關代辦施工之廠商優先名單績

劣者除於管線會議提出並公告於臺北市道路挖掘管理系統並增加抽差比率輔導施工品

質若仍無法改善經評定為無自主品管能力則由管理機關代收款施作且代收款應大幅提

升並收取管理費長期追蹤廠商績效管理績優廠商將持續其好品質績效差之廠商為避

免抽查之成本提高將自主性的導正其施工品質長期形成良性循環及自主品管之永續目

的創造永續管理的效益(3)重點式品管須由品管組織人員簽認除依權責分別由施工廠商之技師工地主任及品管人員負責簽認外監造單位亦應於現場會簽並通知道路管理

機關派員查核(4)闢建管線挖掘品質管理系統以二階段抽查機制可減少 80非必要抽挖件數降低抽查成本利用非破壞性檢測過濾有品質疑慮之案件代替道路品質抽查

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-4

未經篩選逕以破壞性檢測檢驗道路品質之機制改以善用成熟科技如透地雷達先與檢測隱

蔽部分可排除非必要之挖掘案件瀝青混凝土部分則以鑽心取樣檢驗如有品質疑慮再

以破壞性檢測驗證民眾較在意路面復舊品質更勝於隱蔽部分另增加非破壞性檢測項目

如以三米直規加驗人手孔周邊及瀝青混凝土新舊介面高低差(5)因已以二階段非破壞性檢驗過濾 80非必要抽挖件數如此可分階段增加抽查件數由原 15增加至 10長期以 100抽中不合格為目標大幅增加抽查效益

Principal Investigator王隆昌 教授研究室

戴明品管理論

項目 年度 抽查件數 不合格件數 不合格率

97 138 71 5145 98 629 187 2973 99 525 120 2286 合計 1292 378 2926

97~99年度臺北市管線查察不合格統計表

C-5

整合 RFID與 BIM於營建工地鋼構吊裝工程管控實務應用之研究

鋼構工程為鋼骨大樓最主要的工項之一其作業管理的良窳直接影響工程品質與成

本複雜之鋼結構工程可能包含上萬支構件每一構件經由製造運送檢查儲存

吊裝及驗收等流程都必須不斷進行確認並核對資料然而現行工地作業人員多以紙本

2D圖面及物料清單為溝通管理的工具因此常有構件不易確認效率緩慢誤判等問題尤其塔吊人員位於高樓作業時需同時進行安裝位置確認與吊塔操作不僅導致作業緩

慢且易增加作業風險 研究目標規劃整合BIM結合RFID技術導入營建工地鋼構吊裝工程管控之應用模式

建置 BIM-based RFID 鋼構工程物料資訊管理系統使其能提升鋼構作業管理效率減少塔吊作業之風險並進一步探討系統導入之效益與限制 研究方法鋼結構工程的作業流程包含工廠製造材料運送工地存放吊裝施工及

完工驗收等階段本研究所開發之系統導入應用包含「進場檢驗」「吊掛作業」「進度監

控」及「完工查驗」等作業管理其概念主要利用 BIM圖形化介面易於辨識之特性使人員能透過模型輕易掌握鋼構於建築空間位置並透過 RFID快速掃瞄辨識能力能迅速取得構件資訊減少人員辨識錯誤及負荷有助於高空塔吊作業之正確與安全並透過

BIM 模型顏色呈現方式能迅速掌握鋼構作業之進度本研究開發採用NET Framework技術以Microsoft SQL Server為資料庫系統並透過 ADONET作為資料溝通之技術模型本體採用 Revit 匯出之 DWF 檔案為主要檔案格式提供系統操作所需之樓層模型及構件視覺化資訊系統介面則以 VBNET開發視窗介面作業進行時能同時呈現系統資料庫資訊及模型呈現

結論(一)本研究整合 RFID 與 BIM 模型作為塔吊作業溝通之媒介高空與地面人員能以行動裝置同步取得構件及模型資訊可改善傳統 2D圖面與無線電溝通及描述不易之狀況(二)由於鋼構體積龐大且工地空間有限錯誤的堆置方式可能增加成本與導致風險工程師可藉由 BIM 樓層與位置資訊調控構件最佳的儲放位置與順序可提升吊裝

效率並降低風險(三)系統所採用之 BIM Model 由 Revit 模型先行匯出為 DWF格式檔案後再利用 API進行操作以避免原始模型遭任意修改且由於檔案格式較小可提升系統資料傳輸速度並改善作業效率(四)透過 BIM API 介面程式可控制模型旋轉並以適當角度呈現能協助塔吊人員迅速確認構件及安裝位置改善作業便利性及減少人員疲勞並且

提升作業安全本研究導入行動化通訊裝置及 BIM-RFID資訊化作業系統取代傳統紙本作業模式人員對資訊系統操作之熟悉度與良好的教育訓練為導入系統成敗之重要關鍵 Principal Investigator林祐正老師 研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

林祐正

副教授

C-6

使用者操作介面

RFID-BIM系統導入工地鋼構管控之應用

系統架構圖

鋼構進場檢驗及放置管理

地面工程師與塔吊人員同步顯示鋼構資訊

透過 BIM模型顏色管理作業進度

作業人員進行鋼構驗收

D-1

因應重大複合型災害物力動員調度機制 之研究

2011 年日本311 東北發生超乎預期之大規模地震所引發之複合型災害其救災物力

之動員調度也備受考驗借國外災害處理之經驗檢討台灣的法令組織整備作業程

序及案例期能提升我國面臨重大複合型災害時物力動員之時效性及完整性 研究目標彙整分析世界主要國家包括日本(日本東北地震)美國(卡翠納颶風)

中國大陸(四川地震)等遭逢重大災難時物力動員機制運作情形與關鍵議題檢討我國近年來莫拉克風災納莉風災921 地震等重大災害物力動員案例及現況設定一項重大複合式災害就我國現行物力動員機制進行情境分析研提我國因應重大災難物力動員機制

之具體建議 研究方法本研究案預擬之情境以國內發生機率雖不高但仍有可能發生且高於現

今地方政府在其地區災害防救計畫中所研擬的地震規模為本研究案之情境事件因此

設定為臺灣北部山腳斷層北延入海段發生芮氏規模七之地震錯動並引發最高浪高達三

公尺之海嘯此浪高比國科會所做研究報告之12公尺高但考慮311 東日本大地震之超乎預期的情況及複合型災害之組構以三公尺浪高之海嘯為模擬情境另伴隨核一廠因激

烈振動導致廠區設備受損造成第四級（Level 4）的輻射事故綜之本研究案預擬之複合型災害乃由地震海嘯核電廠輻射事故所構成並推估建物損壞人員傷亡收容

需求火災事件維生管線交通路網等之量化損害及修復進度以及海嘯淹水及輻射災

害避難收容下所需的物力調度其中以TELES 及本研究研擬方法為主要考量亦透過訪談方式針對公私部門物力動員調度權責相關之人員進行訪談以了解災防組織之實際

作為伴以調查焦點座談統計分析並總整研究發現研提我國因應重大災難物力

動員機制之具體建議 結論物力需求可分為物資及設施設備兩大類別物資方面包括飲用水糧食及民生

必需品緊急醫療救護所需之器材及藥品人命搜救之器材裝備等等本研究擬出隨時

間地點之量化數據提出物力動員調度之十三項重要課題與對策並具體提出短中長期

政策及機制改善之建議 Principal Investigator施邦築

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

施邦築

副教授

D-2

物力需求與災害發生時間關係圖

物力整及備動員運作流程圖

物力調度運作流流程圖

D-3

地工合成材料應用於呈層複合土壤 水質淨化系統之研究

臺灣發展生態工法迄今已十餘年初階段大都應用於河川及山坡地治理現今逐漸擴

展至社區或城市的應用並且與綠建築及節能減碳等議題相互結合目前國內的生活污

水大多經由污水下水道系統收集至污水處理廠處理然而因其造價高且工期長短期內

並無法達到全面普及鑑於此近年來國內開始採用現地自然淨化處理系統(NTS)解決此問題然此類系統卻常受限於較低的水力負荷率而導致阻塞本研究引入在日本發展十餘

年之呈層複合土壤系統(MSL)其實務案例詳圖 1 及圖 2由於水力負荷率較大且因系統可設置於地底下降低人為的干擾及維護管理的頻率有效的改善 NTS 缺點 MSL系統主要由土壤混合層(含土壤有機材料及包覆材)及透水層(PL)組合而成日本 SML係以麻布為包覆材但易受分解腐化而影響系統壽命本研究改採高耐久且品質穩定之地工

合成材料以提昇系統使用壽命 研究目標本研究嘗試採用地工合成材料替換 MSL 系統中包覆材藉由人造聚酯纖

維控制材料本身厚度開孔徑進行實驗過去地工合成材料較常使用在土木大地工程

多應用於河川護岸的保護以及山坡地的護坡工程材料本身具備排水沖蝕控制隔離

加勁及過濾hellip等功能鮮少使用於水質淨化之應用本研究透過地工合成材料替換日本之黃麻布包覆材除了可以達到較佳的水質淨化成效之外更有效延長MSL系統使用壽命另外本研究亦嚐試採用台灣現地常見的材料來取代日本的材料以達到落實技術本土化

之目的 研究方法首先進行「地工織物培殖微生物可行性初期實驗」(詳圖 3)目的為了解

地工合成材料能否能有效提供硝化菌生長附著而後採用自行研發之「MSL 室內實驗滲透過濾實驗儀」(詳圖 4)進行實驗共分為二個階段第一階段由黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)及厚不織布(I-C)進行實驗以了解不同纖維布之淨化效率第二階段則將三種纖維布以不同的水力負荷率進行試驗以了解污水停留時間與水質淨化效率間的關係

結論(1)本研究所使用之添加材均為台灣本土材料由試驗結果可知效果頗佳顯示

可達技術本土化之目標(2)在相同厚度下本研究採用地工合成材的確可以達到與黃麻布相同之水質淨化成效且較厚之地工合成材亦表現出較佳的成效(圖 5)(3)實驗發現地工合成材內部孔隙愈多愈能提供較多空間利於生物膜孳長提高淨化效果(4)水力負荷率只要能低於 5000Lm2day便可以有效達到水質淨化的成效(圖 6)(5)與人工濕地水質淨化系統相比MSL可以更小的面積和更省的成本較快速的達到水質淨化的成效由其對於磷的去除更為顯著

Principal Investigator何嘉浚 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

何嘉浚

助理教授

D-4

圖 1家庭生活污水處理案例 圖 2河川工程淨水案例

圖 3地工織物培殖生物菌實驗結果 圖 4 MSL室內實驗滲透過濾實驗儀

圖 5黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)與厚不織布(I-C)之實驗結果

圖 6 三種纖維布在水力承載負荷率 3000Lm2day之實驗結果

TP NH3-N

TP NH3-N

E-1

機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 地下水是極為重要的水資源之一相較於地表水而言地下水具有成本低廉水溫與

水量穩定水質良好及取用方便等多項優點目前台灣西南部地區仍大量抽取地下水供應

灌溉養殖民生及工業用水若地下水遭受污染勢必嚴重影響該地區之水資源供需平

衡甚至對人體健康造成危害故地下水資源保育業已成為極重要之議題 研究目標地下水污染潛勢評估模式 DRASTIC 為美國環保署(US Environmental

Protection Agency)於 1985 年主導並與美國地下水協會共同合作所發展而成利用該模式評估區域之污染潛勢計算出之高污染潛勢區則代表該地區客觀上較易受到污染

DRASTIC 含水層脆弱度模式自發展以來經常被使用於評估地下水污染潛勢但此模式在應用上常因相關參數資料稀少易產生高度不確定性進而影響模式之評估結果因此本

研究應用指標為基礎之地理統計發展以機率為基礎之 DRASTIC 含水層脆弱度評估模式除估算地下水污染潛勢值外並評估其污染潛勢預測表現 研究方法DRASTIC 含水層脆弱度模式考慮七項水文地質參數以評估該地區污染

潛勢之程度分別為地下水位深度(D)淨補注量(R)含水層介質(A)土壤介質(S)地形(T)未飽和層影響(I)含水層水力傳導特性(C)七項參數本研究將此法實際應用於濁水溪沖積扇DRASTIC模式中之各參數分別使用三種選取方法(最大機率選取期望值選取傳統選取法)進行污染潛勢評估

結論研究結果顯示高污染潛勢區皆位於沖積扇之扇頂區土地利用型態以農業耕

種為主而中度污染潛勢則大多分佈於扇央地區無污染及低度風險污染大多分佈於沖積

扇西部沿海地區以及南部地區此外將前述三種方法之評估結果與近年來該地區地下水

硝酸鹽氮實際污染情形進行相關性分析Pearson 相關係數分別為 0310131 及 0071Spearman 相關係數則分別為 0460552 及 021再比較三種方法之污染潛勢預測能力預測高硝酸鹽氮濃度污染(超過 05mgL為門檻)其預測能力分別為 7575及 38由上述結果顯示本研究發展以機率為基礎含水層脆弱度評估模式較傳統評估結果更為優

異本研究成果可提供政府劃定地下水污染潛勢範圍以及制訂污染防治與土地使用管理策

略之參考建議未來可增加更多因子估算淨補注量時若能考慮更多可能影響參數如土

地利用型態雨量植被及土壤入滲係數等將使淨補注量估算更符合實際情況以提高

模式之準確性 Principal Investigator陳世楷助理教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

水資源工程與水利防災組

陳世楷

助理教授

E-2

參數因子 水文地質參數

地下水位深度 D(Depth to Water Table) 淨補注量 R(Net Recharge) 含水層介質 A(Aquifer Media) 土壤介質 S(Soil Media) 地形 T(Topography(slope))

未飽和層影響 I(Impact of the Vadose Zone) 水力傳導係數 C(Hydraulic Conductivity of the Aquifer)

DRASTIC參數 DRC之分數等級

D R C

百分比 門檻 分數等級(rating)

0-20 1 10 2

20-40 2 8 4

40-60 3 6 6

60-80 4 4 8

80-100 4+ 2 10

DRASTIC參數 SIA之分數等級

範 圍(range) 分數等級(rating)

礫石層 10

極粗粗中砂層 7

細及細砂層 4

粉砂泥及黏土層 1

(a)

(b)

(c)

DRASTIC 高污染潛勢與硝酸鹽氮超過05mgL 之比較(a) 各參數最大發生機率選取(b) 各參數期望值選取法(c)傳統選取法

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

B-9

路堤下橋墩深基礎開挖工法比較與數值分析 為改善國道 1號五股至楊梅路段的交通壅塞國道新建工程局辦理「國道 1號五股至

楊梅段拓寬工程計畫」之新建工程其中泰山林口路段因為上邊坡側為地質敏感區域不

適開挖所以在下邊坡處進行橋墩基礎開挖基礎開挖工法共有三種分別為型鋼橫板條

擋土工法土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法 研究目標針對土釘逐階降挖擋土工法與竹削井式擋土工法彙整傾度管監測數據

觀察不同開挖階段之傾度管側向變位及側向變位速率研判邊坡潛在滑動面的位置進而

比較兩種工法於紅土卵礫石層中開挖之適用性以決定較佳開挖擋土工法其次以 3D有限元素軟體模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖過程以數值分析結果與傾度管監測數

據比對驗證進而研究傾度管監測警戒值與行動值之適用性 研究方法以非線性有限元素軟體(PLAXIS 3D)模擬土釘逐階降挖擋土工法之開挖

過程土壤應力-應變行為模擬採用莫爾庫倫組合律(Mohr-Coulomb constitutive model) 參數的選擇參考鑽探報告及室內土壤試驗土釘桿件採用樑元素模擬(Beam element)鋼線網噴凝土採用牆元素模擬(Wall element)土釘鋼線網噴凝土與土壤間均配置界面元素(Interface element)施工步驟模擬每一階開挖工序由傾度管監測數據比對驗證數值分析結果以及分析邊坡開挖前後之安全係數差異

結論(1)土釘逐階降挖擋土工法在第 6階開挖時可發現變位曲線在 65m處有明

顯的折點折點以上之線段斜率較小下部線段斜率較大由上邊坡路面產生的裂縫可

推估折點以上為邊坡滑動區隨著開挖深度增加折點沒有下移的趨勢也就是滑動面位

置不變滑動區域與影響範圍也沒增加(2)竹削井式擋土工法當井筒壁體開挖至第 10階時傾度管變位曲線產生折點推估折點位置可能位於傾度管 45m與 65m處折點上部線段斜率較小應為未來潛在滑動區但是隨著開挖至第 14 階時折點沒有下移的趨勢也就是潛在滑動面位置不變潛在滑動區域與影響範圍也不變加以基礎上邊坡處

之高速公路路面無裂縫產生研判滑動面並未形成(3)依據傾度管的變位開挖壁面的穩定性高速公路裂縫與滑動面的產生以及工期長短顯示在林口紅土卵礫石層中進行橋墩

基礎開挖較佳的擋土工法應為竹削井式擋土工法(4)監測邊坡潛在滑動面傾度管警戒值的訂定須更加嚴謹應不能造成高速公路路面產生裂縫才能有效且安全的預警工程事

故

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-10

土釘逐階降挖擋土工法開挖面平面圖 土釘逐階降挖過程傾度管之變位

土釘逐階降挖工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

竹削井式擋土工法開挖面平面圖 竹削井式擋土開挖過程傾度管之變位

折點

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

竹削井式擋土工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

2m 深

35m 深

45m 深

65m 深

13m 深

16m 深

Step1 Step2 Step3

Step4 Step5 竹削壁體開挖

井筒壁體開挖 Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

Step15

傾度管深度(m

)

B-11

機場跑道剛性鋪面之版底灌漿維護 剛性鋪面未受良好的維護方式下容易因版塊間的接縫密封性不足使地表水滲入造

成基底層潮濕積水在交通反覆載重作用下接縫發生唧水現象在版塊下方掏空孔洞

使版塊下方的承載力不均進而造成版塊的破裂損壞情形因跑滑道使用頻繁全面翻

修不切實際而且成本較高為了改善此類狀況進行剛性鋪面版底灌漿是最快速有效提

升版塊承載力延長版塊使用年限的方法 研究目標本研究主要以剛性鋪面狀況指數(PCI)版底灌漿灌漿量及灌漿壓力透地雷達

非破壞性檢測之結果進行分析研究研究目標包括 (1) 分析版底孔洞造成的鋪面損壞種類探討損壞種類與灌漿量之關係 (2) 分析版塊不同損壞程度及維護狀況對灌漿量之影響 (3) 鋪面損壞程度以鋪面狀況指數(PCI)加以量化探討鋪面狀況指數(PCI)評分與孔

洞及灌漿量之關係 研究方法針對機場跑滑道由孔洞造成的剛性鋪面破壞及版底灌漿量之關係研究探討在

與灌漿前後之透地雷達檢測結果驗證研究方法可區分為 (1) 剛性鋪面損壞(distress)程度調查

在透地雷達非破壞性檢測前先行調查版塊損壞程度並以ASTM提出的剛性鋪面狀況指數(PCI)評分方式記錄版塊狀況

(2) 剛性鋪面版底灌漿前非破壞性檢測 在灌漿前先行規劃透地雷達施測路徑並於灌漿前及灌漿後以透地雷達掃描剛性

鋪面版塊底下孔洞與積水的範圍 (3) 剛性鋪面版底灌漿

利用透地雷達於現地版塊所偵查之孔洞進行灌漿孔位佈設選用適當之機具與

監測系統以單環塞工法進行填充灌漿填塞版塊底下之孔洞 (4) 剛性鋪面版底灌漿後非破壞性檢測

在灌漿後以相同的施測路徑檢測確認鋪面下方孔洞與積水的範圍已確實填充

否則再進行補灌作業 (5) 分析調查資料與灌漿施工紀錄結果

探討版底灌漿量與鋪面狀況指數(PCI)評分之關係篩選因孔洞造成的損壞評分方式制定用於版底灌漿的鋪面狀況指數(PCI)並由鋪面狀況指數(PCI)評分預估其灌漿量

結論(1)以版底孔洞造成的鋪面損壞與灌漿量之關係提出與版底孔洞有關的剛性鋪面狀

況指數(PCI)評分方式(2)以不同損壞程度的剛性鋪面對灌漿量之影響提出用於剛性鋪面灌漿前的適當修護方式(3)建立剛性鋪面狀況指數(PCI)與版底灌漿量之分析方法並提出預估灌漿量的方法以提升灌漿之效率及精確性

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-12

灌漿管安裝 灌漿壓力及流量監測 版塊接縫溢漿即停止

圖 1 版底灌漿施工

圖 3 剛性鋪面狀況指數(PCI)與灌漿量之關係整合

圖 2 剛性鋪面與灌漿施工狀況記錄

灌漿前

灌漿後

補灌後

B-13

鋼筋混凝土簡支梁循環加載與數值分析 目前潛盾隧道環片大多由鋼筋與混凝土製作而成而監測系統皆於環片裝設背填與

二次灌漿完成後才裝設在環片內側無從得知環片在裝設背填與二次灌漿過程中環

片中的鋼筋與混凝土的初始應力因此如果無法得知初始應力狀態則環片之鋼筋與混

凝土用量設計很難判定是否保守或不保守若能從環片製作澆鑄與現場環片裝設過程中進

行量測即可掌握環片完整的應力歷史作為回饋設計的重要資料 研究目標利用埋設 SOFO光纖的簡支梁在循環載重時的鋼筋應變與梁撓度作為已知

解分析對象來驗證下列兩種分析方法一為以結構及鋼筋混凝土力學理論發展一套

MATLAB 數值分析模式模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力二為使用 FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型模擬簡支梁承受雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力

研究方法分成三部分第一部分將SOFO光纖感測器埋設於鋼筋混凝土簡支梁試

體內在試體製作過程中記錄蒸氣養生與水中養生過程鋼筋與混凝土的應變歷史並於

實驗室內進行雙點循環載重試驗紀錄鋼筋之應變過程第二部分利用結構與鋼筋混凝

土力學原理建立一套MATLAB數值分析模式(分成三種類型(1)忽略拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie (2)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie(3)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用真實的慣性矩Iexact)藉由給定之鋼筋與混凝土的組合率模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下簡支梁試體鋼筋與混凝土的應變與應力並比對簡支梁的載重-理論彎矩彎係與數值分析結果的載重-彎矩關係驗證力學理論數值分析模式的正確性第三部分使用FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型輸入MATLAB數值分析使用之鋼筋與混凝土的組合律模擬鋼筋混凝土簡支梁承受雙點循環加載擷取光纖感測器位置之模

擬結果將其模擬結果與實驗之光纖感測器量測結果和MATLAB數值分析結果進行比對探討力學數值分析的適用性

結論(一)本研究發展之數值分析模式沒有忽略拉力側混凝土之張力而且混凝

土試體開裂後採用真實的慣性矩Iexact進行力平衡分析不論簡支梁是否開裂載重-彎矩關係的數值分析解與理論解皆吻合證實本研究發展的力學理論數值分析模式之正

確性(二)數值分析結果之鋼筋應變與實驗之光纖感測器量測結果有差別後續使用FLAC 3D模擬輸入數值分析使用的組合率預期能得到與數值分析較相符之結果

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-14

光纖簡支梁試驗加載示意圖 雙點循環載重之光纖變形量量測結果

載重-彎矩(理論與數值分析)關係圖 載重與鋼筋應變及中立軸位置關係圖

鋼筋混凝土簡支梁斷面網格圖(FLAC 3D) 鋼筋混凝土簡支梁網格示意圖(FLAC 3D)

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

0100002000030000400005000060000700008000090000

100000110000120000130000140000

0 10002000300040005000600070008000900010000

彎矩

(kg-

cm)

載重 (kg)

理論彎矩

計算彎矩-

類型1

計算彎矩-

類型2

計算彎矩-

類型3

B-15

無人飛行戴具(UAV)航空攝影測量及雷射掃描儀(LiDAR)資料之整合與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞近

年來測量與空間資訊技術之發展日新月異於國土保安環境變遷監控防救災應變資

源探測保護等各方面的應用以及上述資訊的更新和資料的即時性成為重要需求因此

發展快速且低成本資料擷取平台乃成為各國遙感探測技術與測繪製圖發展的重要課題

遙測影像及航空測量除了軍事情報之外已普遍推廣到區域測量地質調查礦產探勘

農林設施土壤保育森林開發與土木工程之探查等工作上近年來因電腦視算能力的

提昇數位影像解晰度的提高相對應之攝影測量技術亦隨之澎渤發展 研究目標地震等天然災害的評估常須整合不同領域及技術如地形分析大地測

量遙測地理資訊系統及定年學等其中構造地形分析是斷層存在性及斷層活動性一個

最初步也最基礎的資訊與工具它能提供進行其他更精細的斷層調查分析前重要的參考

依據因此高精度地形資料的取得成為重要關鍵 研究方法1)針對地形資訊大量數據視覺運算等相關模組及程式的開發其中主要

集中於三維紅藍(或紅青)全彩立體影像及三維立體光柵影像之處理及製作2)數值地形資料應用於在地質上構造如斷層褶皺等構造的特徵分析構造活動性的探討等相

關技術的開發 結論無人飛行載具機動力強時效性快經費較廉及較寬鬆天氣條件即可操作的

優點等特性可取得災害地區即時清晰全面之中低空照片並作為後續分析災害原因

與災後整治之用以無人飛行載具進行航空攝影測量由地表特徵物的辨識再反求特徵

點的空間所在位置經由大量的特徵點的計算後即可建置大量三維座標（點雲）並同

時透過數位攝影機記錄取樣點顏色測量結果可以建構數位地表高程模型來精確記錄地貌

用於記錄地形變遷地圖製作或是產生地面模型此一精確的三維座標可做為土地建築

都市規劃自然地貌河床地形測量以及山坡監測等用途之應用另一方面台灣地區位

處高溫多雨的亞熱帶植生茂密地質露頭出露不易而新技術空載雷射掃描(Light Detection And Ranging LIDAR)的多重反射資訊經由濾除不同反射訊號後能獲得高解析度之數值地表模型(Digital Surface Model DSM)再經由資料處理進一步去除地表建物及植被等可得高解析度數值地形模型(Digital Elevation Model DEM)利用此一技術無論是人口密集的都會區或是叢林茂密的深山都可以找出許多被掩蓋或是現行數值地

形模型所無法分辨的細微地形變化這些微變化能提供更多科學證據並進相關分析與運

用

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-16

國道三號附近細部數值地形模型呈現其中可見高速公路上崩積區及呈點狀凸起零星

散佈之清運中大型機具

無人飛機拍攝陳有蘭溪附近區域影像之點雲建置成果

小林村附近地區山崩事件後之三維地形側視

B-17

山崩災害數值模擬相關程式開發與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞1999年台灣九二一集集地震（ML= 73 MW= 76）造成台灣地區二千四百餘人的死亡引發近萬個山崩民生經濟損失嚴重近年來因電腦運算能力的提昇結合野外觀察的結果

運用離散元素法等數值模型方法結合地震站之強地動訊號地表地下水文特徵以及

岩體及滑動面之材料性質等來模擬山崩行為從地震山崩之誘發啟動傳播至穩定

滑動及最後堆積停止階段等等hellip重建運動塊體的滑動過程 研究目標結合野外觀察及不同方法論所得概念運用自行開發之接觸動力離散元素

法及廣義地形下之淺水波模式來探討山崩區地形地貌岩體材料性質孔隙壓力滑

動面及原地面等摩擦性質等對山崩之誘發擴展及堆積過程之影響及山崩機制之探討 研究方法1)運用接觸動力離散元素法來模擬山崩的誘發與運動過程該方法基於顆

粒間的接觸面性質及顆粒群的相互碰撞時考量顆粒碰撞前後之動量變化回復係數及作

用力2)基於連體力學架構所發展而成的廣義地形下之淺水波模式所開發之程式(中研院郭志禹博士合作)亦運用於土石流流變率模擬藉由與現場堆積的量測值相比較來率定山崩地區之流變參數

結論岩體內之作用力的模擬是考慮相接觸顆粒之接觸點位置及接觸區域面積接

解點上之正向切向接觸力及抗彎矩並考慮原接解點或新接觸點接觸點之尖鋒及殘餘

強度等以上方法允許模擬破碎岩體內之凝聚力的 Mohr - Coulomb 行為最後再以GaussndashSeidel 非線性迭代之數值方法來簡化及加速程式之運算以計算每一時間序列上顆粒群體碰撞及接觸時的作用及行為相關程式已運用於國道三號九份二山小林村等地

滑土石流等山崩之象動歷程模擬金山地區之洪氾斷層錯動造成地盤下陷而引致海水

漫淹等相關的分析

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-18

山崩崩移發生前及發生瞬間顆粒間之接觸應力變化

小林村土石流情境模擬及崩積物堆積狀況

C-1

大陸政府採購市場與制度之研究 由於 WTO 的 GPA (政府採購協定) 簽署國家越來越多美加歐盟日韓等大部

分有經濟實力的國家多已簽署我國亦在 2009 年 7 月 15 日簽署生效而中國大陸亦於2007年提出加入 GPA申請目前相關談判已近尾聲近期內可望簽署根據 GPA的規定各國的政府採購市場必須互相開放且遵守公開公平等原則預計大陸簽署 GPA 後未來每年政府採購市場的金額將高達三十餘兆台幣由於市場規模極為龐大各國莫不競相投

入相關研究及輔導該國產業的競爭力企圖爭奪這塊大餅我國相對進入大陸市場較無語

言及文化等障礙相較於其他國家的競爭事實上我國產業已具備天時地利人和的有

利條件如何利用這些有利條件轉化成市場的競爭優勢實為迫不及待的課題而其中最

關鍵的因素就是是否能徹底熟悉大陸公共市場的遊戲規則精確的掌握各項規則的操作與

竅門且時效越早越好俾輔助我國的產業及早佈署掌握市場的先機這是本研究所致

力的主要目的 研究目標本研究目標可分為短中長期短期為比較兩岸政府採購制度與市場

分析研究臺灣產業進入大陸公共市場之策略及定期舉辦兩岸政府採購產官學研討會及

論壇中期為協助政府研擬相關政策成立兩岸公共市場產業輔導中心及協助我國產業

進入大陸公共市場長期為設立營造公會臺北科大政府採購市場研發與培訓中心使臺灣產業從兩岸走向國際

研究方法本研究在第一階段將針對大陸的政府採購制度進行全面的探討且將兩岸

採購法的差異做詳盡的比對同時也針對大陸的公共市場及產業文化進行深入的調查與

分析並彙整資深台商(協會)及兩岸專家的經驗以務實為導向俾使研究成果能精確有效的掌握大陸的公共市場第二階段將運用前階段的研究成果以營建產業為先建立

兩岸長期的交流平台積極訓練及輔導我國的產業能快速進入大陸公共市場的能力如

此階段的成果與時機成熟將在本校設立兩岸公共市場產業育成中心以提供長期的專

業輔導未來甚至可進一步考慮將服務範圍拓展至其他 GPA國家 結論由於此計畫為一個長期性研究因此下列結論僅為初期研究成果發生重大災

害需獲得緊急搶救資源時除正常既有採購契約可利用外亦可於正常之採購契約中針

對災害搶救項目可直接以開口契約方式預為因應另搶救能量需求異常龐大之重大災害緊

急搶救則可以特殊緊急採購方式因應兩岸採購法規均提供法源依據提供執行單位緊

急採購災害所需搶救資源比較兩岸之緊急採購制度並參照相關實務案例可發現各有

優缺點如何能截長補短應是兩岸所努力方向最後大概整理出兩項重點(1)兩岸採購相對於歐美國家仍處於起步階段還存在很多問題亟待完善如政府採購法不健全政府服

務類採購範圍和規模仍然較小等發達國家政府採購規模占 GDP的比例通常為 10兩岸占比水平與此相比仍有較大差別(2) 緊急採購之因應措施兩岸均有彈性因應作為針對 921 大地震莫拉克颱風（依據台灣地區ldquo採購法rdquo第 105 條）及四川汶川大地震甘肅省土石流災害（依據大陸政府ldquo採購法rdquo第 31 條）等相關單位均可快速進行救災工作因此相關緊急採購作為均能發揮功能提升整體救災復原效率 Principal Investigator王隆昌 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-2

中國各年度 GDP（單位億美元）

資料來源中華人民共和國國家統計局 httpwwwstatsgovcn2012年

各縣市綜合營造業分佈狀況 研究目標 資料來源本研究室繪製 資料來源本研究室繪製

家數

縣

市

C-3

預防式品管理論應用於公共工程之研究

近年來國家重大建設計畫密集推出如民營固網開放台電六輸變電計畫污水下水

道建設計畫及自來水更新等多項計畫以及埋設電力電信瓦斯自來水網路等等維生

管線使用道路埋設管線情形非常普遍然而國內隨著生活水平及教育程度的提昇以致

民眾意識抬頭對道路服務需求也跟著增加因此使得國內道路管理機關開始重視道路服

務品質的問題但卻常發生管線工程埋設後因道路回填不實或管線埋設未與路面齊平

造成路面不平的情況其施工品質優劣將是維持路面平整最重要的關鍵 本研究將預防式品質管理概念導入目前道路管線挖填工程品質管理中重新建置一套

施工品質管理機制依現況問題分析並研提對策提出於重要施工項目建立停檢點查驗

並依其重要程度設立不同等級專業人員負責查驗及相關檢查表落實專業人員的職責等施

工品質管理機制期能改善目前施工品質良莠不齊的情況 研究目標 本研究首先針對臺北市現行管線挖掘作業之抽查機制進行探討依據現

況問題分析結果檢討現行抽查機制的問題癥結導入防弊理論及預防品管的觀點建構

改良式抽查機制首先建立管線停檢點抽查作業消除非必要的挖掘降低抽查成本減少

開挖次數及減少用路人抱怨推動落實專業人員管制藉由二階段抽查作業篩選無停檢點

資料者納入品質抽查將廠商依品管能力分類無品質能力及限制挖掘者繳交代金(需含管理費等)由道路管理機關於各年度施工時納入施工研擬闢建管線挖掘品質管理系統其研擬一套以預防為主治療為輔具體可行的管理機制藉以提升抽查效益並有效改

善管線施工品質 研究方法針對本研究相關之文獻及臺北市管線挖掘品質管理現況進行回顧探討臺

北市道路挖掘埋設管線品質抽查管理之盲點導入防弊理論及預防式品管的觀點著重以

預防式管理為主治療為輔應變為備之原理藉由專家調查以及實例分析探討改良式抽

查機制之適用性並以回饋分析之方式修正本研究最後提出結論與建議 結論(1)強化製程品管停止靠檢驗達成品質一開始就製造出滿足需求品質的方式

來取代檢驗特別是落實停檢點抽查機制與績效管理(2)道路管理機關除輔導其做好品質外應針對其品質績效長期建立管理檔案長期掌握管線單位的完整資料績優者除於管

線會議公開表揚外應降低抽查比率甚至列入道路管理機關代辦施工之廠商優先名單績

劣者除於管線會議提出並公告於臺北市道路挖掘管理系統並增加抽差比率輔導施工品

質若仍無法改善經評定為無自主品管能力則由管理機關代收款施作且代收款應大幅提

升並收取管理費長期追蹤廠商績效管理績優廠商將持續其好品質績效差之廠商為避

免抽查之成本提高將自主性的導正其施工品質長期形成良性循環及自主品管之永續目

的創造永續管理的效益(3)重點式品管須由品管組織人員簽認除依權責分別由施工廠商之技師工地主任及品管人員負責簽認外監造單位亦應於現場會簽並通知道路管理

機關派員查核(4)闢建管線挖掘品質管理系統以二階段抽查機制可減少 80非必要抽挖件數降低抽查成本利用非破壞性檢測過濾有品質疑慮之案件代替道路品質抽查

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-4

未經篩選逕以破壞性檢測檢驗道路品質之機制改以善用成熟科技如透地雷達先與檢測隱

蔽部分可排除非必要之挖掘案件瀝青混凝土部分則以鑽心取樣檢驗如有品質疑慮再

以破壞性檢測驗證民眾較在意路面復舊品質更勝於隱蔽部分另增加非破壞性檢測項目

如以三米直規加驗人手孔周邊及瀝青混凝土新舊介面高低差(5)因已以二階段非破壞性檢驗過濾 80非必要抽挖件數如此可分階段增加抽查件數由原 15增加至 10長期以 100抽中不合格為目標大幅增加抽查效益

Principal Investigator王隆昌 教授研究室

戴明品管理論

項目 年度 抽查件數 不合格件數 不合格率

97 138 71 5145 98 629 187 2973 99 525 120 2286 合計 1292 378 2926

97~99年度臺北市管線查察不合格統計表

C-5

整合 RFID與 BIM於營建工地鋼構吊裝工程管控實務應用之研究

鋼構工程為鋼骨大樓最主要的工項之一其作業管理的良窳直接影響工程品質與成

本複雜之鋼結構工程可能包含上萬支構件每一構件經由製造運送檢查儲存

吊裝及驗收等流程都必須不斷進行確認並核對資料然而現行工地作業人員多以紙本

2D圖面及物料清單為溝通管理的工具因此常有構件不易確認效率緩慢誤判等問題尤其塔吊人員位於高樓作業時需同時進行安裝位置確認與吊塔操作不僅導致作業緩

慢且易增加作業風險 研究目標規劃整合BIM結合RFID技術導入營建工地鋼構吊裝工程管控之應用模式

建置 BIM-based RFID 鋼構工程物料資訊管理系統使其能提升鋼構作業管理效率減少塔吊作業之風險並進一步探討系統導入之效益與限制 研究方法鋼結構工程的作業流程包含工廠製造材料運送工地存放吊裝施工及

完工驗收等階段本研究所開發之系統導入應用包含「進場檢驗」「吊掛作業」「進度監

控」及「完工查驗」等作業管理其概念主要利用 BIM圖形化介面易於辨識之特性使人員能透過模型輕易掌握鋼構於建築空間位置並透過 RFID快速掃瞄辨識能力能迅速取得構件資訊減少人員辨識錯誤及負荷有助於高空塔吊作業之正確與安全並透過

BIM 模型顏色呈現方式能迅速掌握鋼構作業之進度本研究開發採用NET Framework技術以Microsoft SQL Server為資料庫系統並透過 ADONET作為資料溝通之技術模型本體採用 Revit 匯出之 DWF 檔案為主要檔案格式提供系統操作所需之樓層模型及構件視覺化資訊系統介面則以 VBNET開發視窗介面作業進行時能同時呈現系統資料庫資訊及模型呈現

結論(一)本研究整合 RFID 與 BIM 模型作為塔吊作業溝通之媒介高空與地面人員能以行動裝置同步取得構件及模型資訊可改善傳統 2D圖面與無線電溝通及描述不易之狀況(二)由於鋼構體積龐大且工地空間有限錯誤的堆置方式可能增加成本與導致風險工程師可藉由 BIM 樓層與位置資訊調控構件最佳的儲放位置與順序可提升吊裝

效率並降低風險(三)系統所採用之 BIM Model 由 Revit 模型先行匯出為 DWF格式檔案後再利用 API進行操作以避免原始模型遭任意修改且由於檔案格式較小可提升系統資料傳輸速度並改善作業效率(四)透過 BIM API 介面程式可控制模型旋轉並以適當角度呈現能協助塔吊人員迅速確認構件及安裝位置改善作業便利性及減少人員疲勞並且

提升作業安全本研究導入行動化通訊裝置及 BIM-RFID資訊化作業系統取代傳統紙本作業模式人員對資訊系統操作之熟悉度與良好的教育訓練為導入系統成敗之重要關鍵 Principal Investigator林祐正老師 研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

林祐正

副教授

C-6

使用者操作介面

RFID-BIM系統導入工地鋼構管控之應用

系統架構圖

鋼構進場檢驗及放置管理

地面工程師與塔吊人員同步顯示鋼構資訊

透過 BIM模型顏色管理作業進度

作業人員進行鋼構驗收

D-1

因應重大複合型災害物力動員調度機制 之研究

2011 年日本311 東北發生超乎預期之大規模地震所引發之複合型災害其救災物力

之動員調度也備受考驗借國外災害處理之經驗檢討台灣的法令組織整備作業程

序及案例期能提升我國面臨重大複合型災害時物力動員之時效性及完整性 研究目標彙整分析世界主要國家包括日本(日本東北地震)美國(卡翠納颶風)

中國大陸(四川地震)等遭逢重大災難時物力動員機制運作情形與關鍵議題檢討我國近年來莫拉克風災納莉風災921 地震等重大災害物力動員案例及現況設定一項重大複合式災害就我國現行物力動員機制進行情境分析研提我國因應重大災難物力動員機制

之具體建議 研究方法本研究案預擬之情境以國內發生機率雖不高但仍有可能發生且高於現

今地方政府在其地區災害防救計畫中所研擬的地震規模為本研究案之情境事件因此

設定為臺灣北部山腳斷層北延入海段發生芮氏規模七之地震錯動並引發最高浪高達三

公尺之海嘯此浪高比國科會所做研究報告之12公尺高但考慮311 東日本大地震之超乎預期的情況及複合型災害之組構以三公尺浪高之海嘯為模擬情境另伴隨核一廠因激

烈振動導致廠區設備受損造成第四級（Level 4）的輻射事故綜之本研究案預擬之複合型災害乃由地震海嘯核電廠輻射事故所構成並推估建物損壞人員傷亡收容

需求火災事件維生管線交通路網等之量化損害及修復進度以及海嘯淹水及輻射災

害避難收容下所需的物力調度其中以TELES 及本研究研擬方法為主要考量亦透過訪談方式針對公私部門物力動員調度權責相關之人員進行訪談以了解災防組織之實際

作為伴以調查焦點座談統計分析並總整研究發現研提我國因應重大災難物力

動員機制之具體建議 結論物力需求可分為物資及設施設備兩大類別物資方面包括飲用水糧食及民生

必需品緊急醫療救護所需之器材及藥品人命搜救之器材裝備等等本研究擬出隨時

間地點之量化數據提出物力動員調度之十三項重要課題與對策並具體提出短中長期

政策及機制改善之建議 Principal Investigator施邦築

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

施邦築

副教授

D-2

物力需求與災害發生時間關係圖

物力整及備動員運作流程圖

物力調度運作流流程圖

D-3

地工合成材料應用於呈層複合土壤 水質淨化系統之研究

臺灣發展生態工法迄今已十餘年初階段大都應用於河川及山坡地治理現今逐漸擴

展至社區或城市的應用並且與綠建築及節能減碳等議題相互結合目前國內的生活污

水大多經由污水下水道系統收集至污水處理廠處理然而因其造價高且工期長短期內

並無法達到全面普及鑑於此近年來國內開始採用現地自然淨化處理系統(NTS)解決此問題然此類系統卻常受限於較低的水力負荷率而導致阻塞本研究引入在日本發展十餘

年之呈層複合土壤系統(MSL)其實務案例詳圖 1 及圖 2由於水力負荷率較大且因系統可設置於地底下降低人為的干擾及維護管理的頻率有效的改善 NTS 缺點 MSL系統主要由土壤混合層(含土壤有機材料及包覆材)及透水層(PL)組合而成日本 SML係以麻布為包覆材但易受分解腐化而影響系統壽命本研究改採高耐久且品質穩定之地工

合成材料以提昇系統使用壽命 研究目標本研究嘗試採用地工合成材料替換 MSL 系統中包覆材藉由人造聚酯纖

維控制材料本身厚度開孔徑進行實驗過去地工合成材料較常使用在土木大地工程

多應用於河川護岸的保護以及山坡地的護坡工程材料本身具備排水沖蝕控制隔離

加勁及過濾hellip等功能鮮少使用於水質淨化之應用本研究透過地工合成材料替換日本之黃麻布包覆材除了可以達到較佳的水質淨化成效之外更有效延長MSL系統使用壽命另外本研究亦嚐試採用台灣現地常見的材料來取代日本的材料以達到落實技術本土化

之目的 研究方法首先進行「地工織物培殖微生物可行性初期實驗」(詳圖 3)目的為了解

地工合成材料能否能有效提供硝化菌生長附著而後採用自行研發之「MSL 室內實驗滲透過濾實驗儀」(詳圖 4)進行實驗共分為二個階段第一階段由黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)及厚不織布(I-C)進行實驗以了解不同纖維布之淨化效率第二階段則將三種纖維布以不同的水力負荷率進行試驗以了解污水停留時間與水質淨化效率間的關係

結論(1)本研究所使用之添加材均為台灣本土材料由試驗結果可知效果頗佳顯示

可達技術本土化之目標(2)在相同厚度下本研究採用地工合成材的確可以達到與黃麻布相同之水質淨化成效且較厚之地工合成材亦表現出較佳的成效(圖 5)(3)實驗發現地工合成材內部孔隙愈多愈能提供較多空間利於生物膜孳長提高淨化效果(4)水力負荷率只要能低於 5000Lm2day便可以有效達到水質淨化的成效(圖 6)(5)與人工濕地水質淨化系統相比MSL可以更小的面積和更省的成本較快速的達到水質淨化的成效由其對於磷的去除更為顯著

Principal Investigator何嘉浚 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

何嘉浚

助理教授

D-4

圖 1家庭生活污水處理案例 圖 2河川工程淨水案例

圖 3地工織物培殖生物菌實驗結果 圖 4 MSL室內實驗滲透過濾實驗儀

圖 5黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)與厚不織布(I-C)之實驗結果

圖 6 三種纖維布在水力承載負荷率 3000Lm2day之實驗結果

TP NH3-N

TP NH3-N

E-1

機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 地下水是極為重要的水資源之一相較於地表水而言地下水具有成本低廉水溫與

水量穩定水質良好及取用方便等多項優點目前台灣西南部地區仍大量抽取地下水供應

灌溉養殖民生及工業用水若地下水遭受污染勢必嚴重影響該地區之水資源供需平

衡甚至對人體健康造成危害故地下水資源保育業已成為極重要之議題 研究目標地下水污染潛勢評估模式 DRASTIC 為美國環保署(US Environmental

Protection Agency)於 1985 年主導並與美國地下水協會共同合作所發展而成利用該模式評估區域之污染潛勢計算出之高污染潛勢區則代表該地區客觀上較易受到污染

DRASTIC 含水層脆弱度模式自發展以來經常被使用於評估地下水污染潛勢但此模式在應用上常因相關參數資料稀少易產生高度不確定性進而影響模式之評估結果因此本

研究應用指標為基礎之地理統計發展以機率為基礎之 DRASTIC 含水層脆弱度評估模式除估算地下水污染潛勢值外並評估其污染潛勢預測表現 研究方法DRASTIC 含水層脆弱度模式考慮七項水文地質參數以評估該地區污染

潛勢之程度分別為地下水位深度(D)淨補注量(R)含水層介質(A)土壤介質(S)地形(T)未飽和層影響(I)含水層水力傳導特性(C)七項參數本研究將此法實際應用於濁水溪沖積扇DRASTIC模式中之各參數分別使用三種選取方法(最大機率選取期望值選取傳統選取法)進行污染潛勢評估

結論研究結果顯示高污染潛勢區皆位於沖積扇之扇頂區土地利用型態以農業耕

種為主而中度污染潛勢則大多分佈於扇央地區無污染及低度風險污染大多分佈於沖積

扇西部沿海地區以及南部地區此外將前述三種方法之評估結果與近年來該地區地下水

硝酸鹽氮實際污染情形進行相關性分析Pearson 相關係數分別為 0310131 及 0071Spearman 相關係數則分別為 0460552 及 021再比較三種方法之污染潛勢預測能力預測高硝酸鹽氮濃度污染(超過 05mgL為門檻)其預測能力分別為 7575及 38由上述結果顯示本研究發展以機率為基礎含水層脆弱度評估模式較傳統評估結果更為優

異本研究成果可提供政府劃定地下水污染潛勢範圍以及制訂污染防治與土地使用管理策

略之參考建議未來可增加更多因子估算淨補注量時若能考慮更多可能影響參數如土

地利用型態雨量植被及土壤入滲係數等將使淨補注量估算更符合實際情況以提高

模式之準確性 Principal Investigator陳世楷助理教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

水資源工程與水利防災組

陳世楷

助理教授

E-2

參數因子 水文地質參數

地下水位深度 D(Depth to Water Table) 淨補注量 R(Net Recharge) 含水層介質 A(Aquifer Media) 土壤介質 S(Soil Media) 地形 T(Topography(slope))

未飽和層影響 I(Impact of the Vadose Zone) 水力傳導係數 C(Hydraulic Conductivity of the Aquifer)

DRASTIC參數 DRC之分數等級

D R C

百分比 門檻 分數等級(rating)

0-20 1 10 2

20-40 2 8 4

40-60 3 6 6

60-80 4 4 8

80-100 4+ 2 10

DRASTIC參數 SIA之分數等級

範 圍(range) 分數等級(rating)

礫石層 10

極粗粗中砂層 7

細及細砂層 4

粉砂泥及黏土層 1

(a)

(b)

(c)

DRASTIC 高污染潛勢與硝酸鹽氮超過05mgL 之比較(a) 各參數最大發生機率選取(b) 各參數期望值選取法(c)傳統選取法

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

B-10

土釘逐階降挖擋土工法開挖面平面圖 土釘逐階降挖過程傾度管之變位

土釘逐階降挖工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

竹削井式擋土工法開挖面平面圖 竹削井式擋土開挖過程傾度管之變位

折點

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

竹削井式擋土工法-傾度管不同深度側向變位與時間之關係圖

傾度管變位(m

m)

開挖深度(m

)

開挖天數

2m 深

35m 深

45m 深

65m 深

13m 深

16m 深

Step1 Step2 Step3

Step4 Step5 竹削壁體開挖

井筒壁體開挖 Step1 Step2

Step3 Step4

Step5 Step6

Step7 Step8

Step9 Step10

Step11 Step12

Step13 Step14

Step15

傾度管深度(m

)

B-11

機場跑道剛性鋪面之版底灌漿維護 剛性鋪面未受良好的維護方式下容易因版塊間的接縫密封性不足使地表水滲入造

成基底層潮濕積水在交通反覆載重作用下接縫發生唧水現象在版塊下方掏空孔洞

使版塊下方的承載力不均進而造成版塊的破裂損壞情形因跑滑道使用頻繁全面翻

修不切實際而且成本較高為了改善此類狀況進行剛性鋪面版底灌漿是最快速有效提

升版塊承載力延長版塊使用年限的方法 研究目標本研究主要以剛性鋪面狀況指數(PCI)版底灌漿灌漿量及灌漿壓力透地雷達

非破壞性檢測之結果進行分析研究研究目標包括 (1) 分析版底孔洞造成的鋪面損壞種類探討損壞種類與灌漿量之關係 (2) 分析版塊不同損壞程度及維護狀況對灌漿量之影響 (3) 鋪面損壞程度以鋪面狀況指數(PCI)加以量化探討鋪面狀況指數(PCI)評分與孔

洞及灌漿量之關係 研究方法針對機場跑滑道由孔洞造成的剛性鋪面破壞及版底灌漿量之關係研究探討在

與灌漿前後之透地雷達檢測結果驗證研究方法可區分為 (1) 剛性鋪面損壞(distress)程度調查

在透地雷達非破壞性檢測前先行調查版塊損壞程度並以ASTM提出的剛性鋪面狀況指數(PCI)評分方式記錄版塊狀況

(2) 剛性鋪面版底灌漿前非破壞性檢測 在灌漿前先行規劃透地雷達施測路徑並於灌漿前及灌漿後以透地雷達掃描剛性

鋪面版塊底下孔洞與積水的範圍 (3) 剛性鋪面版底灌漿

利用透地雷達於現地版塊所偵查之孔洞進行灌漿孔位佈設選用適當之機具與

監測系統以單環塞工法進行填充灌漿填塞版塊底下之孔洞 (4) 剛性鋪面版底灌漿後非破壞性檢測

在灌漿後以相同的施測路徑檢測確認鋪面下方孔洞與積水的範圍已確實填充

否則再進行補灌作業 (5) 分析調查資料與灌漿施工紀錄結果

探討版底灌漿量與鋪面狀況指數(PCI)評分之關係篩選因孔洞造成的損壞評分方式制定用於版底灌漿的鋪面狀況指數(PCI)並由鋪面狀況指數(PCI)評分預估其灌漿量

結論(1)以版底孔洞造成的鋪面損壞與灌漿量之關係提出與版底孔洞有關的剛性鋪面狀

況指數(PCI)評分方式(2)以不同損壞程度的剛性鋪面對灌漿量之影響提出用於剛性鋪面灌漿前的適當修護方式(3)建立剛性鋪面狀況指數(PCI)與版底灌漿量之分析方法並提出預估灌漿量的方法以提升灌漿之效率及精確性

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-12

灌漿管安裝 灌漿壓力及流量監測 版塊接縫溢漿即停止

圖 1 版底灌漿施工

圖 3 剛性鋪面狀況指數(PCI)與灌漿量之關係整合

圖 2 剛性鋪面與灌漿施工狀況記錄

灌漿前

灌漿後

補灌後

B-13

鋼筋混凝土簡支梁循環加載與數值分析 目前潛盾隧道環片大多由鋼筋與混凝土製作而成而監測系統皆於環片裝設背填與

二次灌漿完成後才裝設在環片內側無從得知環片在裝設背填與二次灌漿過程中環

片中的鋼筋與混凝土的初始應力因此如果無法得知初始應力狀態則環片之鋼筋與混

凝土用量設計很難判定是否保守或不保守若能從環片製作澆鑄與現場環片裝設過程中進

行量測即可掌握環片完整的應力歷史作為回饋設計的重要資料 研究目標利用埋設 SOFO光纖的簡支梁在循環載重時的鋼筋應變與梁撓度作為已知

解分析對象來驗證下列兩種分析方法一為以結構及鋼筋混凝土力學理論發展一套

MATLAB 數值分析模式模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力二為使用 FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型模擬簡支梁承受雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力

研究方法分成三部分第一部分將SOFO光纖感測器埋設於鋼筋混凝土簡支梁試

體內在試體製作過程中記錄蒸氣養生與水中養生過程鋼筋與混凝土的應變歷史並於

實驗室內進行雙點循環載重試驗紀錄鋼筋之應變過程第二部分利用結構與鋼筋混凝

土力學原理建立一套MATLAB數值分析模式(分成三種類型(1)忽略拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie (2)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie(3)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用真實的慣性矩Iexact)藉由給定之鋼筋與混凝土的組合率模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下簡支梁試體鋼筋與混凝土的應變與應力並比對簡支梁的載重-理論彎矩彎係與數值分析結果的載重-彎矩關係驗證力學理論數值分析模式的正確性第三部分使用FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型輸入MATLAB數值分析使用之鋼筋與混凝土的組合律模擬鋼筋混凝土簡支梁承受雙點循環加載擷取光纖感測器位置之模

擬結果將其模擬結果與實驗之光纖感測器量測結果和MATLAB數值分析結果進行比對探討力學數值分析的適用性

結論(一)本研究發展之數值分析模式沒有忽略拉力側混凝土之張力而且混凝

土試體開裂後採用真實的慣性矩Iexact進行力平衡分析不論簡支梁是否開裂載重-彎矩關係的數值分析解與理論解皆吻合證實本研究發展的力學理論數值分析模式之正

確性(二)數值分析結果之鋼筋應變與實驗之光纖感測器量測結果有差別後續使用FLAC 3D模擬輸入數值分析使用的組合率預期能得到與數值分析較相符之結果

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-14

光纖簡支梁試驗加載示意圖 雙點循環載重之光纖變形量量測結果

載重-彎矩(理論與數值分析)關係圖 載重與鋼筋應變及中立軸位置關係圖

鋼筋混凝土簡支梁斷面網格圖(FLAC 3D) 鋼筋混凝土簡支梁網格示意圖(FLAC 3D)

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

0100002000030000400005000060000700008000090000

100000110000120000130000140000

0 10002000300040005000600070008000900010000

彎矩

(kg-

cm)

載重 (kg)

理論彎矩

計算彎矩-

類型1

計算彎矩-

類型2

計算彎矩-

類型3

B-15

無人飛行戴具(UAV)航空攝影測量及雷射掃描儀(LiDAR)資料之整合與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞近

年來測量與空間資訊技術之發展日新月異於國土保安環境變遷監控防救災應變資

源探測保護等各方面的應用以及上述資訊的更新和資料的即時性成為重要需求因此

發展快速且低成本資料擷取平台乃成為各國遙感探測技術與測繪製圖發展的重要課題

遙測影像及航空測量除了軍事情報之外已普遍推廣到區域測量地質調查礦產探勘

農林設施土壤保育森林開發與土木工程之探查等工作上近年來因電腦視算能力的

提昇數位影像解晰度的提高相對應之攝影測量技術亦隨之澎渤發展 研究目標地震等天然災害的評估常須整合不同領域及技術如地形分析大地測

量遙測地理資訊系統及定年學等其中構造地形分析是斷層存在性及斷層活動性一個

最初步也最基礎的資訊與工具它能提供進行其他更精細的斷層調查分析前重要的參考

依據因此高精度地形資料的取得成為重要關鍵 研究方法1)針對地形資訊大量數據視覺運算等相關模組及程式的開發其中主要

集中於三維紅藍(或紅青)全彩立體影像及三維立體光柵影像之處理及製作2)數值地形資料應用於在地質上構造如斷層褶皺等構造的特徵分析構造活動性的探討等相

關技術的開發 結論無人飛行載具機動力強時效性快經費較廉及較寬鬆天氣條件即可操作的

優點等特性可取得災害地區即時清晰全面之中低空照片並作為後續分析災害原因

與災後整治之用以無人飛行載具進行航空攝影測量由地表特徵物的辨識再反求特徵

點的空間所在位置經由大量的特徵點的計算後即可建置大量三維座標（點雲）並同

時透過數位攝影機記錄取樣點顏色測量結果可以建構數位地表高程模型來精確記錄地貌

用於記錄地形變遷地圖製作或是產生地面模型此一精確的三維座標可做為土地建築

都市規劃自然地貌河床地形測量以及山坡監測等用途之應用另一方面台灣地區位

處高溫多雨的亞熱帶植生茂密地質露頭出露不易而新技術空載雷射掃描(Light Detection And Ranging LIDAR)的多重反射資訊經由濾除不同反射訊號後能獲得高解析度之數值地表模型(Digital Surface Model DSM)再經由資料處理進一步去除地表建物及植被等可得高解析度數值地形模型(Digital Elevation Model DEM)利用此一技術無論是人口密集的都會區或是叢林茂密的深山都可以找出許多被掩蓋或是現行數值地

形模型所無法分辨的細微地形變化這些微變化能提供更多科學證據並進相關分析與運

用

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-16

國道三號附近細部數值地形模型呈現其中可見高速公路上崩積區及呈點狀凸起零星

散佈之清運中大型機具

無人飛機拍攝陳有蘭溪附近區域影像之點雲建置成果

小林村附近地區山崩事件後之三維地形側視

B-17

山崩災害數值模擬相關程式開發與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞1999年台灣九二一集集地震（ML= 73 MW= 76）造成台灣地區二千四百餘人的死亡引發近萬個山崩民生經濟損失嚴重近年來因電腦運算能力的提昇結合野外觀察的結果

運用離散元素法等數值模型方法結合地震站之強地動訊號地表地下水文特徵以及

岩體及滑動面之材料性質等來模擬山崩行為從地震山崩之誘發啟動傳播至穩定

滑動及最後堆積停止階段等等hellip重建運動塊體的滑動過程 研究目標結合野外觀察及不同方法論所得概念運用自行開發之接觸動力離散元素

法及廣義地形下之淺水波模式來探討山崩區地形地貌岩體材料性質孔隙壓力滑

動面及原地面等摩擦性質等對山崩之誘發擴展及堆積過程之影響及山崩機制之探討 研究方法1)運用接觸動力離散元素法來模擬山崩的誘發與運動過程該方法基於顆

粒間的接觸面性質及顆粒群的相互碰撞時考量顆粒碰撞前後之動量變化回復係數及作

用力2)基於連體力學架構所發展而成的廣義地形下之淺水波模式所開發之程式(中研院郭志禹博士合作)亦運用於土石流流變率模擬藉由與現場堆積的量測值相比較來率定山崩地區之流變參數

結論岩體內之作用力的模擬是考慮相接觸顆粒之接觸點位置及接觸區域面積接

解點上之正向切向接觸力及抗彎矩並考慮原接解點或新接觸點接觸點之尖鋒及殘餘

強度等以上方法允許模擬破碎岩體內之凝聚力的 Mohr - Coulomb 行為最後再以GaussndashSeidel 非線性迭代之數值方法來簡化及加速程式之運算以計算每一時間序列上顆粒群體碰撞及接觸時的作用及行為相關程式已運用於國道三號九份二山小林村等地

滑土石流等山崩之象動歷程模擬金山地區之洪氾斷層錯動造成地盤下陷而引致海水

漫淹等相關的分析

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-18

山崩崩移發生前及發生瞬間顆粒間之接觸應力變化

小林村土石流情境模擬及崩積物堆積狀況

C-1

大陸政府採購市場與制度之研究 由於 WTO 的 GPA (政府採購協定) 簽署國家越來越多美加歐盟日韓等大部

分有經濟實力的國家多已簽署我國亦在 2009 年 7 月 15 日簽署生效而中國大陸亦於2007年提出加入 GPA申請目前相關談判已近尾聲近期內可望簽署根據 GPA的規定各國的政府採購市場必須互相開放且遵守公開公平等原則預計大陸簽署 GPA 後未來每年政府採購市場的金額將高達三十餘兆台幣由於市場規模極為龐大各國莫不競相投

入相關研究及輔導該國產業的競爭力企圖爭奪這塊大餅我國相對進入大陸市場較無語

言及文化等障礙相較於其他國家的競爭事實上我國產業已具備天時地利人和的有

利條件如何利用這些有利條件轉化成市場的競爭優勢實為迫不及待的課題而其中最

關鍵的因素就是是否能徹底熟悉大陸公共市場的遊戲規則精確的掌握各項規則的操作與

竅門且時效越早越好俾輔助我國的產業及早佈署掌握市場的先機這是本研究所致

力的主要目的 研究目標本研究目標可分為短中長期短期為比較兩岸政府採購制度與市場

分析研究臺灣產業進入大陸公共市場之策略及定期舉辦兩岸政府採購產官學研討會及

論壇中期為協助政府研擬相關政策成立兩岸公共市場產業輔導中心及協助我國產業

進入大陸公共市場長期為設立營造公會臺北科大政府採購市場研發與培訓中心使臺灣產業從兩岸走向國際

研究方法本研究在第一階段將針對大陸的政府採購制度進行全面的探討且將兩岸

採購法的差異做詳盡的比對同時也針對大陸的公共市場及產業文化進行深入的調查與

分析並彙整資深台商(協會)及兩岸專家的經驗以務實為導向俾使研究成果能精確有效的掌握大陸的公共市場第二階段將運用前階段的研究成果以營建產業為先建立

兩岸長期的交流平台積極訓練及輔導我國的產業能快速進入大陸公共市場的能力如

此階段的成果與時機成熟將在本校設立兩岸公共市場產業育成中心以提供長期的專

業輔導未來甚至可進一步考慮將服務範圍拓展至其他 GPA國家 結論由於此計畫為一個長期性研究因此下列結論僅為初期研究成果發生重大災

害需獲得緊急搶救資源時除正常既有採購契約可利用外亦可於正常之採購契約中針

對災害搶救項目可直接以開口契約方式預為因應另搶救能量需求異常龐大之重大災害緊

急搶救則可以特殊緊急採購方式因應兩岸採購法規均提供法源依據提供執行單位緊

急採購災害所需搶救資源比較兩岸之緊急採購制度並參照相關實務案例可發現各有

優缺點如何能截長補短應是兩岸所努力方向最後大概整理出兩項重點(1)兩岸採購相對於歐美國家仍處於起步階段還存在很多問題亟待完善如政府採購法不健全政府服

務類採購範圍和規模仍然較小等發達國家政府採購規模占 GDP的比例通常為 10兩岸占比水平與此相比仍有較大差別(2) 緊急採購之因應措施兩岸均有彈性因應作為針對 921 大地震莫拉克颱風（依據台灣地區ldquo採購法rdquo第 105 條）及四川汶川大地震甘肅省土石流災害（依據大陸政府ldquo採購法rdquo第 31 條）等相關單位均可快速進行救災工作因此相關緊急採購作為均能發揮功能提升整體救災復原效率 Principal Investigator王隆昌 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-2

中國各年度 GDP（單位億美元）

資料來源中華人民共和國國家統計局 httpwwwstatsgovcn2012年

各縣市綜合營造業分佈狀況 研究目標 資料來源本研究室繪製 資料來源本研究室繪製

家數

縣

市

C-3

預防式品管理論應用於公共工程之研究

近年來國家重大建設計畫密集推出如民營固網開放台電六輸變電計畫污水下水

道建設計畫及自來水更新等多項計畫以及埋設電力電信瓦斯自來水網路等等維生

管線使用道路埋設管線情形非常普遍然而國內隨著生活水平及教育程度的提昇以致

民眾意識抬頭對道路服務需求也跟著增加因此使得國內道路管理機關開始重視道路服

務品質的問題但卻常發生管線工程埋設後因道路回填不實或管線埋設未與路面齊平

造成路面不平的情況其施工品質優劣將是維持路面平整最重要的關鍵 本研究將預防式品質管理概念導入目前道路管線挖填工程品質管理中重新建置一套

施工品質管理機制依現況問題分析並研提對策提出於重要施工項目建立停檢點查驗

並依其重要程度設立不同等級專業人員負責查驗及相關檢查表落實專業人員的職責等施

工品質管理機制期能改善目前施工品質良莠不齊的情況 研究目標 本研究首先針對臺北市現行管線挖掘作業之抽查機制進行探討依據現

況問題分析結果檢討現行抽查機制的問題癥結導入防弊理論及預防品管的觀點建構

改良式抽查機制首先建立管線停檢點抽查作業消除非必要的挖掘降低抽查成本減少

開挖次數及減少用路人抱怨推動落實專業人員管制藉由二階段抽查作業篩選無停檢點

資料者納入品質抽查將廠商依品管能力分類無品質能力及限制挖掘者繳交代金(需含管理費等)由道路管理機關於各年度施工時納入施工研擬闢建管線挖掘品質管理系統其研擬一套以預防為主治療為輔具體可行的管理機制藉以提升抽查效益並有效改

善管線施工品質 研究方法針對本研究相關之文獻及臺北市管線挖掘品質管理現況進行回顧探討臺

北市道路挖掘埋設管線品質抽查管理之盲點導入防弊理論及預防式品管的觀點著重以

預防式管理為主治療為輔應變為備之原理藉由專家調查以及實例分析探討改良式抽

查機制之適用性並以回饋分析之方式修正本研究最後提出結論與建議 結論(1)強化製程品管停止靠檢驗達成品質一開始就製造出滿足需求品質的方式

來取代檢驗特別是落實停檢點抽查機制與績效管理(2)道路管理機關除輔導其做好品質外應針對其品質績效長期建立管理檔案長期掌握管線單位的完整資料績優者除於管

線會議公開表揚外應降低抽查比率甚至列入道路管理機關代辦施工之廠商優先名單績

劣者除於管線會議提出並公告於臺北市道路挖掘管理系統並增加抽差比率輔導施工品

質若仍無法改善經評定為無自主品管能力則由管理機關代收款施作且代收款應大幅提

升並收取管理費長期追蹤廠商績效管理績優廠商將持續其好品質績效差之廠商為避

免抽查之成本提高將自主性的導正其施工品質長期形成良性循環及自主品管之永續目

的創造永續管理的效益(3)重點式品管須由品管組織人員簽認除依權責分別由施工廠商之技師工地主任及品管人員負責簽認外監造單位亦應於現場會簽並通知道路管理

機關派員查核(4)闢建管線挖掘品質管理系統以二階段抽查機制可減少 80非必要抽挖件數降低抽查成本利用非破壞性檢測過濾有品質疑慮之案件代替道路品質抽查

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-4

未經篩選逕以破壞性檢測檢驗道路品質之機制改以善用成熟科技如透地雷達先與檢測隱

蔽部分可排除非必要之挖掘案件瀝青混凝土部分則以鑽心取樣檢驗如有品質疑慮再

以破壞性檢測驗證民眾較在意路面復舊品質更勝於隱蔽部分另增加非破壞性檢測項目

如以三米直規加驗人手孔周邊及瀝青混凝土新舊介面高低差(5)因已以二階段非破壞性檢驗過濾 80非必要抽挖件數如此可分階段增加抽查件數由原 15增加至 10長期以 100抽中不合格為目標大幅增加抽查效益

Principal Investigator王隆昌 教授研究室

戴明品管理論

項目 年度 抽查件數 不合格件數 不合格率

97 138 71 5145 98 629 187 2973 99 525 120 2286 合計 1292 378 2926

97~99年度臺北市管線查察不合格統計表

C-5

整合 RFID與 BIM於營建工地鋼構吊裝工程管控實務應用之研究

鋼構工程為鋼骨大樓最主要的工項之一其作業管理的良窳直接影響工程品質與成

本複雜之鋼結構工程可能包含上萬支構件每一構件經由製造運送檢查儲存

吊裝及驗收等流程都必須不斷進行確認並核對資料然而現行工地作業人員多以紙本

2D圖面及物料清單為溝通管理的工具因此常有構件不易確認效率緩慢誤判等問題尤其塔吊人員位於高樓作業時需同時進行安裝位置確認與吊塔操作不僅導致作業緩

慢且易增加作業風險 研究目標規劃整合BIM結合RFID技術導入營建工地鋼構吊裝工程管控之應用模式

建置 BIM-based RFID 鋼構工程物料資訊管理系統使其能提升鋼構作業管理效率減少塔吊作業之風險並進一步探討系統導入之效益與限制 研究方法鋼結構工程的作業流程包含工廠製造材料運送工地存放吊裝施工及

完工驗收等階段本研究所開發之系統導入應用包含「進場檢驗」「吊掛作業」「進度監

控」及「完工查驗」等作業管理其概念主要利用 BIM圖形化介面易於辨識之特性使人員能透過模型輕易掌握鋼構於建築空間位置並透過 RFID快速掃瞄辨識能力能迅速取得構件資訊減少人員辨識錯誤及負荷有助於高空塔吊作業之正確與安全並透過

BIM 模型顏色呈現方式能迅速掌握鋼構作業之進度本研究開發採用NET Framework技術以Microsoft SQL Server為資料庫系統並透過 ADONET作為資料溝通之技術模型本體採用 Revit 匯出之 DWF 檔案為主要檔案格式提供系統操作所需之樓層模型及構件視覺化資訊系統介面則以 VBNET開發視窗介面作業進行時能同時呈現系統資料庫資訊及模型呈現

結論(一)本研究整合 RFID 與 BIM 模型作為塔吊作業溝通之媒介高空與地面人員能以行動裝置同步取得構件及模型資訊可改善傳統 2D圖面與無線電溝通及描述不易之狀況(二)由於鋼構體積龐大且工地空間有限錯誤的堆置方式可能增加成本與導致風險工程師可藉由 BIM 樓層與位置資訊調控構件最佳的儲放位置與順序可提升吊裝

效率並降低風險(三)系統所採用之 BIM Model 由 Revit 模型先行匯出為 DWF格式檔案後再利用 API進行操作以避免原始模型遭任意修改且由於檔案格式較小可提升系統資料傳輸速度並改善作業效率(四)透過 BIM API 介面程式可控制模型旋轉並以適當角度呈現能協助塔吊人員迅速確認構件及安裝位置改善作業便利性及減少人員疲勞並且

提升作業安全本研究導入行動化通訊裝置及 BIM-RFID資訊化作業系統取代傳統紙本作業模式人員對資訊系統操作之熟悉度與良好的教育訓練為導入系統成敗之重要關鍵 Principal Investigator林祐正老師 研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

林祐正

副教授

C-6

使用者操作介面

RFID-BIM系統導入工地鋼構管控之應用

系統架構圖

鋼構進場檢驗及放置管理

地面工程師與塔吊人員同步顯示鋼構資訊

透過 BIM模型顏色管理作業進度

作業人員進行鋼構驗收

D-1

因應重大複合型災害物力動員調度機制 之研究

2011 年日本311 東北發生超乎預期之大規模地震所引發之複合型災害其救災物力

之動員調度也備受考驗借國外災害處理之經驗檢討台灣的法令組織整備作業程

序及案例期能提升我國面臨重大複合型災害時物力動員之時效性及完整性 研究目標彙整分析世界主要國家包括日本(日本東北地震)美國(卡翠納颶風)

中國大陸(四川地震)等遭逢重大災難時物力動員機制運作情形與關鍵議題檢討我國近年來莫拉克風災納莉風災921 地震等重大災害物力動員案例及現況設定一項重大複合式災害就我國現行物力動員機制進行情境分析研提我國因應重大災難物力動員機制

之具體建議 研究方法本研究案預擬之情境以國內發生機率雖不高但仍有可能發生且高於現

今地方政府在其地區災害防救計畫中所研擬的地震規模為本研究案之情境事件因此

設定為臺灣北部山腳斷層北延入海段發生芮氏規模七之地震錯動並引發最高浪高達三

公尺之海嘯此浪高比國科會所做研究報告之12公尺高但考慮311 東日本大地震之超乎預期的情況及複合型災害之組構以三公尺浪高之海嘯為模擬情境另伴隨核一廠因激

烈振動導致廠區設備受損造成第四級（Level 4）的輻射事故綜之本研究案預擬之複合型災害乃由地震海嘯核電廠輻射事故所構成並推估建物損壞人員傷亡收容

需求火災事件維生管線交通路網等之量化損害及修復進度以及海嘯淹水及輻射災

害避難收容下所需的物力調度其中以TELES 及本研究研擬方法為主要考量亦透過訪談方式針對公私部門物力動員調度權責相關之人員進行訪談以了解災防組織之實際

作為伴以調查焦點座談統計分析並總整研究發現研提我國因應重大災難物力

動員機制之具體建議 結論物力需求可分為物資及設施設備兩大類別物資方面包括飲用水糧食及民生

必需品緊急醫療救護所需之器材及藥品人命搜救之器材裝備等等本研究擬出隨時

間地點之量化數據提出物力動員調度之十三項重要課題與對策並具體提出短中長期

政策及機制改善之建議 Principal Investigator施邦築

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

施邦築

副教授

D-2

物力需求與災害發生時間關係圖

物力整及備動員運作流程圖

物力調度運作流流程圖

D-3

地工合成材料應用於呈層複合土壤 水質淨化系統之研究

臺灣發展生態工法迄今已十餘年初階段大都應用於河川及山坡地治理現今逐漸擴

展至社區或城市的應用並且與綠建築及節能減碳等議題相互結合目前國內的生活污

水大多經由污水下水道系統收集至污水處理廠處理然而因其造價高且工期長短期內

並無法達到全面普及鑑於此近年來國內開始採用現地自然淨化處理系統(NTS)解決此問題然此類系統卻常受限於較低的水力負荷率而導致阻塞本研究引入在日本發展十餘

年之呈層複合土壤系統(MSL)其實務案例詳圖 1 及圖 2由於水力負荷率較大且因系統可設置於地底下降低人為的干擾及維護管理的頻率有效的改善 NTS 缺點 MSL系統主要由土壤混合層(含土壤有機材料及包覆材)及透水層(PL)組合而成日本 SML係以麻布為包覆材但易受分解腐化而影響系統壽命本研究改採高耐久且品質穩定之地工

合成材料以提昇系統使用壽命 研究目標本研究嘗試採用地工合成材料替換 MSL 系統中包覆材藉由人造聚酯纖

維控制材料本身厚度開孔徑進行實驗過去地工合成材料較常使用在土木大地工程

多應用於河川護岸的保護以及山坡地的護坡工程材料本身具備排水沖蝕控制隔離

加勁及過濾hellip等功能鮮少使用於水質淨化之應用本研究透過地工合成材料替換日本之黃麻布包覆材除了可以達到較佳的水質淨化成效之外更有效延長MSL系統使用壽命另外本研究亦嚐試採用台灣現地常見的材料來取代日本的材料以達到落實技術本土化

之目的 研究方法首先進行「地工織物培殖微生物可行性初期實驗」(詳圖 3)目的為了解

地工合成材料能否能有效提供硝化菌生長附著而後採用自行研發之「MSL 室內實驗滲透過濾實驗儀」(詳圖 4)進行實驗共分為二個階段第一階段由黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)及厚不織布(I-C)進行實驗以了解不同纖維布之淨化效率第二階段則將三種纖維布以不同的水力負荷率進行試驗以了解污水停留時間與水質淨化效率間的關係

結論(1)本研究所使用之添加材均為台灣本土材料由試驗結果可知效果頗佳顯示

可達技術本土化之目標(2)在相同厚度下本研究採用地工合成材的確可以達到與黃麻布相同之水質淨化成效且較厚之地工合成材亦表現出較佳的成效(圖 5)(3)實驗發現地工合成材內部孔隙愈多愈能提供較多空間利於生物膜孳長提高淨化效果(4)水力負荷率只要能低於 5000Lm2day便可以有效達到水質淨化的成效(圖 6)(5)與人工濕地水質淨化系統相比MSL可以更小的面積和更省的成本較快速的達到水質淨化的成效由其對於磷的去除更為顯著

Principal Investigator何嘉浚 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

何嘉浚

助理教授

D-4

圖 1家庭生活污水處理案例 圖 2河川工程淨水案例

圖 3地工織物培殖生物菌實驗結果 圖 4 MSL室內實驗滲透過濾實驗儀

圖 5黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)與厚不織布(I-C)之實驗結果

圖 6 三種纖維布在水力承載負荷率 3000Lm2day之實驗結果

TP NH3-N

TP NH3-N

E-1

機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 地下水是極為重要的水資源之一相較於地表水而言地下水具有成本低廉水溫與

水量穩定水質良好及取用方便等多項優點目前台灣西南部地區仍大量抽取地下水供應

灌溉養殖民生及工業用水若地下水遭受污染勢必嚴重影響該地區之水資源供需平

衡甚至對人體健康造成危害故地下水資源保育業已成為極重要之議題 研究目標地下水污染潛勢評估模式 DRASTIC 為美國環保署(US Environmental

Protection Agency)於 1985 年主導並與美國地下水協會共同合作所發展而成利用該模式評估區域之污染潛勢計算出之高污染潛勢區則代表該地區客觀上較易受到污染

DRASTIC 含水層脆弱度模式自發展以來經常被使用於評估地下水污染潛勢但此模式在應用上常因相關參數資料稀少易產生高度不確定性進而影響模式之評估結果因此本

研究應用指標為基礎之地理統計發展以機率為基礎之 DRASTIC 含水層脆弱度評估模式除估算地下水污染潛勢值外並評估其污染潛勢預測表現 研究方法DRASTIC 含水層脆弱度模式考慮七項水文地質參數以評估該地區污染

潛勢之程度分別為地下水位深度(D)淨補注量(R)含水層介質(A)土壤介質(S)地形(T)未飽和層影響(I)含水層水力傳導特性(C)七項參數本研究將此法實際應用於濁水溪沖積扇DRASTIC模式中之各參數分別使用三種選取方法(最大機率選取期望值選取傳統選取法)進行污染潛勢評估

結論研究結果顯示高污染潛勢區皆位於沖積扇之扇頂區土地利用型態以農業耕

種為主而中度污染潛勢則大多分佈於扇央地區無污染及低度風險污染大多分佈於沖積

扇西部沿海地區以及南部地區此外將前述三種方法之評估結果與近年來該地區地下水

硝酸鹽氮實際污染情形進行相關性分析Pearson 相關係數分別為 0310131 及 0071Spearman 相關係數則分別為 0460552 及 021再比較三種方法之污染潛勢預測能力預測高硝酸鹽氮濃度污染(超過 05mgL為門檻)其預測能力分別為 7575及 38由上述結果顯示本研究發展以機率為基礎含水層脆弱度評估模式較傳統評估結果更為優

異本研究成果可提供政府劃定地下水污染潛勢範圍以及制訂污染防治與土地使用管理策

略之參考建議未來可增加更多因子估算淨補注量時若能考慮更多可能影響參數如土

地利用型態雨量植被及土壤入滲係數等將使淨補注量估算更符合實際情況以提高

模式之準確性 Principal Investigator陳世楷助理教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

水資源工程與水利防災組

陳世楷

助理教授

E-2

參數因子 水文地質參數

地下水位深度 D(Depth to Water Table) 淨補注量 R(Net Recharge) 含水層介質 A(Aquifer Media) 土壤介質 S(Soil Media) 地形 T(Topography(slope))

未飽和層影響 I(Impact of the Vadose Zone) 水力傳導係數 C(Hydraulic Conductivity of the Aquifer)

DRASTIC參數 DRC之分數等級

D R C

百分比 門檻 分數等級(rating)

0-20 1 10 2

20-40 2 8 4

40-60 3 6 6

60-80 4 4 8

80-100 4+ 2 10

DRASTIC參數 SIA之分數等級

範 圍(range) 分數等級(rating)

礫石層 10

極粗粗中砂層 7

細及細砂層 4

粉砂泥及黏土層 1

(a)

(b)

(c)

DRASTIC 高污染潛勢與硝酸鹽氮超過05mgL 之比較(a) 各參數最大發生機率選取(b) 各參數期望值選取法(c)傳統選取法

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

B-11

機場跑道剛性鋪面之版底灌漿維護 剛性鋪面未受良好的維護方式下容易因版塊間的接縫密封性不足使地表水滲入造

成基底層潮濕積水在交通反覆載重作用下接縫發生唧水現象在版塊下方掏空孔洞

使版塊下方的承載力不均進而造成版塊的破裂損壞情形因跑滑道使用頻繁全面翻

修不切實際而且成本較高為了改善此類狀況進行剛性鋪面版底灌漿是最快速有效提

升版塊承載力延長版塊使用年限的方法 研究目標本研究主要以剛性鋪面狀況指數(PCI)版底灌漿灌漿量及灌漿壓力透地雷達

非破壞性檢測之結果進行分析研究研究目標包括 (1) 分析版底孔洞造成的鋪面損壞種類探討損壞種類與灌漿量之關係 (2) 分析版塊不同損壞程度及維護狀況對灌漿量之影響 (3) 鋪面損壞程度以鋪面狀況指數(PCI)加以量化探討鋪面狀況指數(PCI)評分與孔

洞及灌漿量之關係 研究方法針對機場跑滑道由孔洞造成的剛性鋪面破壞及版底灌漿量之關係研究探討在

與灌漿前後之透地雷達檢測結果驗證研究方法可區分為 (1) 剛性鋪面損壞(distress)程度調查

在透地雷達非破壞性檢測前先行調查版塊損壞程度並以ASTM提出的剛性鋪面狀況指數(PCI)評分方式記錄版塊狀況

(2) 剛性鋪面版底灌漿前非破壞性檢測 在灌漿前先行規劃透地雷達施測路徑並於灌漿前及灌漿後以透地雷達掃描剛性

鋪面版塊底下孔洞與積水的範圍 (3) 剛性鋪面版底灌漿

利用透地雷達於現地版塊所偵查之孔洞進行灌漿孔位佈設選用適當之機具與

監測系統以單環塞工法進行填充灌漿填塞版塊底下之孔洞 (4) 剛性鋪面版底灌漿後非破壞性檢測

在灌漿後以相同的施測路徑檢測確認鋪面下方孔洞與積水的範圍已確實填充

否則再進行補灌作業 (5) 分析調查資料與灌漿施工紀錄結果

探討版底灌漿量與鋪面狀況指數(PCI)評分之關係篩選因孔洞造成的損壞評分方式制定用於版底灌漿的鋪面狀況指數(PCI)並由鋪面狀況指數(PCI)評分預估其灌漿量

結論(1)以版底孔洞造成的鋪面損壞與灌漿量之關係提出與版底孔洞有關的剛性鋪面狀

況指數(PCI)評分方式(2)以不同損壞程度的剛性鋪面對灌漿量之影響提出用於剛性鋪面灌漿前的適當修護方式(3)建立剛性鋪面狀況指數(PCI)與版底灌漿量之分析方法並提出預估灌漿量的方法以提升灌漿之效率及精確性

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-12

灌漿管安裝 灌漿壓力及流量監測 版塊接縫溢漿即停止

圖 1 版底灌漿施工

圖 3 剛性鋪面狀況指數(PCI)與灌漿量之關係整合

圖 2 剛性鋪面與灌漿施工狀況記錄

灌漿前

灌漿後

補灌後

B-13

鋼筋混凝土簡支梁循環加載與數值分析 目前潛盾隧道環片大多由鋼筋與混凝土製作而成而監測系統皆於環片裝設背填與

二次灌漿完成後才裝設在環片內側無從得知環片在裝設背填與二次灌漿過程中環

片中的鋼筋與混凝土的初始應力因此如果無法得知初始應力狀態則環片之鋼筋與混

凝土用量設計很難判定是否保守或不保守若能從環片製作澆鑄與現場環片裝設過程中進

行量測即可掌握環片完整的應力歷史作為回饋設計的重要資料 研究目標利用埋設 SOFO光纖的簡支梁在循環載重時的鋼筋應變與梁撓度作為已知

解分析對象來驗證下列兩種分析方法一為以結構及鋼筋混凝土力學理論發展一套

MATLAB 數值分析模式模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力二為使用 FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型模擬簡支梁承受雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力

研究方法分成三部分第一部分將SOFO光纖感測器埋設於鋼筋混凝土簡支梁試

體內在試體製作過程中記錄蒸氣養生與水中養生過程鋼筋與混凝土的應變歷史並於

實驗室內進行雙點循環載重試驗紀錄鋼筋之應變過程第二部分利用結構與鋼筋混凝

土力學原理建立一套MATLAB數值分析模式(分成三種類型(1)忽略拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie (2)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie(3)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用真實的慣性矩Iexact)藉由給定之鋼筋與混凝土的組合率模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下簡支梁試體鋼筋與混凝土的應變與應力並比對簡支梁的載重-理論彎矩彎係與數值分析結果的載重-彎矩關係驗證力學理論數值分析模式的正確性第三部分使用FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型輸入MATLAB數值分析使用之鋼筋與混凝土的組合律模擬鋼筋混凝土簡支梁承受雙點循環加載擷取光纖感測器位置之模

擬結果將其模擬結果與實驗之光纖感測器量測結果和MATLAB數值分析結果進行比對探討力學數值分析的適用性

結論(一)本研究發展之數值分析模式沒有忽略拉力側混凝土之張力而且混凝

土試體開裂後採用真實的慣性矩Iexact進行力平衡分析不論簡支梁是否開裂載重-彎矩關係的數值分析解與理論解皆吻合證實本研究發展的力學理論數值分析模式之正

確性(二)數值分析結果之鋼筋應變與實驗之光纖感測器量測結果有差別後續使用FLAC 3D模擬輸入數值分析使用的組合率預期能得到與數值分析較相符之結果

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-14

光纖簡支梁試驗加載示意圖 雙點循環載重之光纖變形量量測結果

載重-彎矩(理論與數值分析)關係圖 載重與鋼筋應變及中立軸位置關係圖

鋼筋混凝土簡支梁斷面網格圖(FLAC 3D) 鋼筋混凝土簡支梁網格示意圖(FLAC 3D)

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

0100002000030000400005000060000700008000090000

100000110000120000130000140000

0 10002000300040005000600070008000900010000

彎矩

(kg-

cm)

載重 (kg)

理論彎矩

計算彎矩-

類型1

計算彎矩-

類型2

計算彎矩-

類型3

B-15

無人飛行戴具(UAV)航空攝影測量及雷射掃描儀(LiDAR)資料之整合與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞近

年來測量與空間資訊技術之發展日新月異於國土保安環境變遷監控防救災應變資

源探測保護等各方面的應用以及上述資訊的更新和資料的即時性成為重要需求因此

發展快速且低成本資料擷取平台乃成為各國遙感探測技術與測繪製圖發展的重要課題

遙測影像及航空測量除了軍事情報之外已普遍推廣到區域測量地質調查礦產探勘

農林設施土壤保育森林開發與土木工程之探查等工作上近年來因電腦視算能力的

提昇數位影像解晰度的提高相對應之攝影測量技術亦隨之澎渤發展 研究目標地震等天然災害的評估常須整合不同領域及技術如地形分析大地測

量遙測地理資訊系統及定年學等其中構造地形分析是斷層存在性及斷層活動性一個

最初步也最基礎的資訊與工具它能提供進行其他更精細的斷層調查分析前重要的參考

依據因此高精度地形資料的取得成為重要關鍵 研究方法1)針對地形資訊大量數據視覺運算等相關模組及程式的開發其中主要

集中於三維紅藍(或紅青)全彩立體影像及三維立體光柵影像之處理及製作2)數值地形資料應用於在地質上構造如斷層褶皺等構造的特徵分析構造活動性的探討等相

關技術的開發 結論無人飛行載具機動力強時效性快經費較廉及較寬鬆天氣條件即可操作的

優點等特性可取得災害地區即時清晰全面之中低空照片並作為後續分析災害原因

與災後整治之用以無人飛行載具進行航空攝影測量由地表特徵物的辨識再反求特徵

點的空間所在位置經由大量的特徵點的計算後即可建置大量三維座標（點雲）並同

時透過數位攝影機記錄取樣點顏色測量結果可以建構數位地表高程模型來精確記錄地貌

用於記錄地形變遷地圖製作或是產生地面模型此一精確的三維座標可做為土地建築

都市規劃自然地貌河床地形測量以及山坡監測等用途之應用另一方面台灣地區位

處高溫多雨的亞熱帶植生茂密地質露頭出露不易而新技術空載雷射掃描(Light Detection And Ranging LIDAR)的多重反射資訊經由濾除不同反射訊號後能獲得高解析度之數值地表模型(Digital Surface Model DSM)再經由資料處理進一步去除地表建物及植被等可得高解析度數值地形模型(Digital Elevation Model DEM)利用此一技術無論是人口密集的都會區或是叢林茂密的深山都可以找出許多被掩蓋或是現行數值地

形模型所無法分辨的細微地形變化這些微變化能提供更多科學證據並進相關分析與運

用

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-16

國道三號附近細部數值地形模型呈現其中可見高速公路上崩積區及呈點狀凸起零星

散佈之清運中大型機具

無人飛機拍攝陳有蘭溪附近區域影像之點雲建置成果

小林村附近地區山崩事件後之三維地形側視

B-17

山崩災害數值模擬相關程式開發與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞1999年台灣九二一集集地震（ML= 73 MW= 76）造成台灣地區二千四百餘人的死亡引發近萬個山崩民生經濟損失嚴重近年來因電腦運算能力的提昇結合野外觀察的結果

運用離散元素法等數值模型方法結合地震站之強地動訊號地表地下水文特徵以及

岩體及滑動面之材料性質等來模擬山崩行為從地震山崩之誘發啟動傳播至穩定

滑動及最後堆積停止階段等等hellip重建運動塊體的滑動過程 研究目標結合野外觀察及不同方法論所得概念運用自行開發之接觸動力離散元素

法及廣義地形下之淺水波模式來探討山崩區地形地貌岩體材料性質孔隙壓力滑

動面及原地面等摩擦性質等對山崩之誘發擴展及堆積過程之影響及山崩機制之探討 研究方法1)運用接觸動力離散元素法來模擬山崩的誘發與運動過程該方法基於顆

粒間的接觸面性質及顆粒群的相互碰撞時考量顆粒碰撞前後之動量變化回復係數及作

用力2)基於連體力學架構所發展而成的廣義地形下之淺水波模式所開發之程式(中研院郭志禹博士合作)亦運用於土石流流變率模擬藉由與現場堆積的量測值相比較來率定山崩地區之流變參數

結論岩體內之作用力的模擬是考慮相接觸顆粒之接觸點位置及接觸區域面積接

解點上之正向切向接觸力及抗彎矩並考慮原接解點或新接觸點接觸點之尖鋒及殘餘

強度等以上方法允許模擬破碎岩體內之凝聚力的 Mohr - Coulomb 行為最後再以GaussndashSeidel 非線性迭代之數值方法來簡化及加速程式之運算以計算每一時間序列上顆粒群體碰撞及接觸時的作用及行為相關程式已運用於國道三號九份二山小林村等地

滑土石流等山崩之象動歷程模擬金山地區之洪氾斷層錯動造成地盤下陷而引致海水

漫淹等相關的分析

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-18

山崩崩移發生前及發生瞬間顆粒間之接觸應力變化

小林村土石流情境模擬及崩積物堆積狀況

C-1

大陸政府採購市場與制度之研究 由於 WTO 的 GPA (政府採購協定) 簽署國家越來越多美加歐盟日韓等大部

分有經濟實力的國家多已簽署我國亦在 2009 年 7 月 15 日簽署生效而中國大陸亦於2007年提出加入 GPA申請目前相關談判已近尾聲近期內可望簽署根據 GPA的規定各國的政府採購市場必須互相開放且遵守公開公平等原則預計大陸簽署 GPA 後未來每年政府採購市場的金額將高達三十餘兆台幣由於市場規模極為龐大各國莫不競相投

入相關研究及輔導該國產業的競爭力企圖爭奪這塊大餅我國相對進入大陸市場較無語

言及文化等障礙相較於其他國家的競爭事實上我國產業已具備天時地利人和的有

利條件如何利用這些有利條件轉化成市場的競爭優勢實為迫不及待的課題而其中最

關鍵的因素就是是否能徹底熟悉大陸公共市場的遊戲規則精確的掌握各項規則的操作與

竅門且時效越早越好俾輔助我國的產業及早佈署掌握市場的先機這是本研究所致

力的主要目的 研究目標本研究目標可分為短中長期短期為比較兩岸政府採購制度與市場

分析研究臺灣產業進入大陸公共市場之策略及定期舉辦兩岸政府採購產官學研討會及

論壇中期為協助政府研擬相關政策成立兩岸公共市場產業輔導中心及協助我國產業

進入大陸公共市場長期為設立營造公會臺北科大政府採購市場研發與培訓中心使臺灣產業從兩岸走向國際

研究方法本研究在第一階段將針對大陸的政府採購制度進行全面的探討且將兩岸

採購法的差異做詳盡的比對同時也針對大陸的公共市場及產業文化進行深入的調查與

分析並彙整資深台商(協會)及兩岸專家的經驗以務實為導向俾使研究成果能精確有效的掌握大陸的公共市場第二階段將運用前階段的研究成果以營建產業為先建立

兩岸長期的交流平台積極訓練及輔導我國的產業能快速進入大陸公共市場的能力如

此階段的成果與時機成熟將在本校設立兩岸公共市場產業育成中心以提供長期的專

業輔導未來甚至可進一步考慮將服務範圍拓展至其他 GPA國家 結論由於此計畫為一個長期性研究因此下列結論僅為初期研究成果發生重大災

害需獲得緊急搶救資源時除正常既有採購契約可利用外亦可於正常之採購契約中針

對災害搶救項目可直接以開口契約方式預為因應另搶救能量需求異常龐大之重大災害緊

急搶救則可以特殊緊急採購方式因應兩岸採購法規均提供法源依據提供執行單位緊

急採購災害所需搶救資源比較兩岸之緊急採購制度並參照相關實務案例可發現各有

優缺點如何能截長補短應是兩岸所努力方向最後大概整理出兩項重點(1)兩岸採購相對於歐美國家仍處於起步階段還存在很多問題亟待完善如政府採購法不健全政府服

務類採購範圍和規模仍然較小等發達國家政府採購規模占 GDP的比例通常為 10兩岸占比水平與此相比仍有較大差別(2) 緊急採購之因應措施兩岸均有彈性因應作為針對 921 大地震莫拉克颱風（依據台灣地區ldquo採購法rdquo第 105 條）及四川汶川大地震甘肅省土石流災害（依據大陸政府ldquo採購法rdquo第 31 條）等相關單位均可快速進行救災工作因此相關緊急採購作為均能發揮功能提升整體救災復原效率 Principal Investigator王隆昌 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-2

中國各年度 GDP（單位億美元）

資料來源中華人民共和國國家統計局 httpwwwstatsgovcn2012年

各縣市綜合營造業分佈狀況 研究目標 資料來源本研究室繪製 資料來源本研究室繪製

家數

縣

市

C-3

預防式品管理論應用於公共工程之研究

近年來國家重大建設計畫密集推出如民營固網開放台電六輸變電計畫污水下水

道建設計畫及自來水更新等多項計畫以及埋設電力電信瓦斯自來水網路等等維生

管線使用道路埋設管線情形非常普遍然而國內隨著生活水平及教育程度的提昇以致

民眾意識抬頭對道路服務需求也跟著增加因此使得國內道路管理機關開始重視道路服

務品質的問題但卻常發生管線工程埋設後因道路回填不實或管線埋設未與路面齊平

造成路面不平的情況其施工品質優劣將是維持路面平整最重要的關鍵 本研究將預防式品質管理概念導入目前道路管線挖填工程品質管理中重新建置一套

施工品質管理機制依現況問題分析並研提對策提出於重要施工項目建立停檢點查驗

並依其重要程度設立不同等級專業人員負責查驗及相關檢查表落實專業人員的職責等施

工品質管理機制期能改善目前施工品質良莠不齊的情況 研究目標 本研究首先針對臺北市現行管線挖掘作業之抽查機制進行探討依據現

況問題分析結果檢討現行抽查機制的問題癥結導入防弊理論及預防品管的觀點建構

改良式抽查機制首先建立管線停檢點抽查作業消除非必要的挖掘降低抽查成本減少

開挖次數及減少用路人抱怨推動落實專業人員管制藉由二階段抽查作業篩選無停檢點

資料者納入品質抽查將廠商依品管能力分類無品質能力及限制挖掘者繳交代金(需含管理費等)由道路管理機關於各年度施工時納入施工研擬闢建管線挖掘品質管理系統其研擬一套以預防為主治療為輔具體可行的管理機制藉以提升抽查效益並有效改

善管線施工品質 研究方法針對本研究相關之文獻及臺北市管線挖掘品質管理現況進行回顧探討臺

北市道路挖掘埋設管線品質抽查管理之盲點導入防弊理論及預防式品管的觀點著重以

預防式管理為主治療為輔應變為備之原理藉由專家調查以及實例分析探討改良式抽

查機制之適用性並以回饋分析之方式修正本研究最後提出結論與建議 結論(1)強化製程品管停止靠檢驗達成品質一開始就製造出滿足需求品質的方式

來取代檢驗特別是落實停檢點抽查機制與績效管理(2)道路管理機關除輔導其做好品質外應針對其品質績效長期建立管理檔案長期掌握管線單位的完整資料績優者除於管

線會議公開表揚外應降低抽查比率甚至列入道路管理機關代辦施工之廠商優先名單績

劣者除於管線會議提出並公告於臺北市道路挖掘管理系統並增加抽差比率輔導施工品

質若仍無法改善經評定為無自主品管能力則由管理機關代收款施作且代收款應大幅提

升並收取管理費長期追蹤廠商績效管理績優廠商將持續其好品質績效差之廠商為避

免抽查之成本提高將自主性的導正其施工品質長期形成良性循環及自主品管之永續目

的創造永續管理的效益(3)重點式品管須由品管組織人員簽認除依權責分別由施工廠商之技師工地主任及品管人員負責簽認外監造單位亦應於現場會簽並通知道路管理

機關派員查核(4)闢建管線挖掘品質管理系統以二階段抽查機制可減少 80非必要抽挖件數降低抽查成本利用非破壞性檢測過濾有品質疑慮之案件代替道路品質抽查

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-4

未經篩選逕以破壞性檢測檢驗道路品質之機制改以善用成熟科技如透地雷達先與檢測隱

蔽部分可排除非必要之挖掘案件瀝青混凝土部分則以鑽心取樣檢驗如有品質疑慮再

以破壞性檢測驗證民眾較在意路面復舊品質更勝於隱蔽部分另增加非破壞性檢測項目

如以三米直規加驗人手孔周邊及瀝青混凝土新舊介面高低差(5)因已以二階段非破壞性檢驗過濾 80非必要抽挖件數如此可分階段增加抽查件數由原 15增加至 10長期以 100抽中不合格為目標大幅增加抽查效益

Principal Investigator王隆昌 教授研究室

戴明品管理論

項目 年度 抽查件數 不合格件數 不合格率

97 138 71 5145 98 629 187 2973 99 525 120 2286 合計 1292 378 2926

97~99年度臺北市管線查察不合格統計表

C-5

整合 RFID與 BIM於營建工地鋼構吊裝工程管控實務應用之研究

鋼構工程為鋼骨大樓最主要的工項之一其作業管理的良窳直接影響工程品質與成

本複雜之鋼結構工程可能包含上萬支構件每一構件經由製造運送檢查儲存

吊裝及驗收等流程都必須不斷進行確認並核對資料然而現行工地作業人員多以紙本

2D圖面及物料清單為溝通管理的工具因此常有構件不易確認效率緩慢誤判等問題尤其塔吊人員位於高樓作業時需同時進行安裝位置確認與吊塔操作不僅導致作業緩

慢且易增加作業風險 研究目標規劃整合BIM結合RFID技術導入營建工地鋼構吊裝工程管控之應用模式

建置 BIM-based RFID 鋼構工程物料資訊管理系統使其能提升鋼構作業管理效率減少塔吊作業之風險並進一步探討系統導入之效益與限制 研究方法鋼結構工程的作業流程包含工廠製造材料運送工地存放吊裝施工及

完工驗收等階段本研究所開發之系統導入應用包含「進場檢驗」「吊掛作業」「進度監

控」及「完工查驗」等作業管理其概念主要利用 BIM圖形化介面易於辨識之特性使人員能透過模型輕易掌握鋼構於建築空間位置並透過 RFID快速掃瞄辨識能力能迅速取得構件資訊減少人員辨識錯誤及負荷有助於高空塔吊作業之正確與安全並透過

BIM 模型顏色呈現方式能迅速掌握鋼構作業之進度本研究開發採用NET Framework技術以Microsoft SQL Server為資料庫系統並透過 ADONET作為資料溝通之技術模型本體採用 Revit 匯出之 DWF 檔案為主要檔案格式提供系統操作所需之樓層模型及構件視覺化資訊系統介面則以 VBNET開發視窗介面作業進行時能同時呈現系統資料庫資訊及模型呈現

結論(一)本研究整合 RFID 與 BIM 模型作為塔吊作業溝通之媒介高空與地面人員能以行動裝置同步取得構件及模型資訊可改善傳統 2D圖面與無線電溝通及描述不易之狀況(二)由於鋼構體積龐大且工地空間有限錯誤的堆置方式可能增加成本與導致風險工程師可藉由 BIM 樓層與位置資訊調控構件最佳的儲放位置與順序可提升吊裝

效率並降低風險(三)系統所採用之 BIM Model 由 Revit 模型先行匯出為 DWF格式檔案後再利用 API進行操作以避免原始模型遭任意修改且由於檔案格式較小可提升系統資料傳輸速度並改善作業效率(四)透過 BIM API 介面程式可控制模型旋轉並以適當角度呈現能協助塔吊人員迅速確認構件及安裝位置改善作業便利性及減少人員疲勞並且

提升作業安全本研究導入行動化通訊裝置及 BIM-RFID資訊化作業系統取代傳統紙本作業模式人員對資訊系統操作之熟悉度與良好的教育訓練為導入系統成敗之重要關鍵 Principal Investigator林祐正老師 研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

林祐正

副教授

C-6

使用者操作介面

RFID-BIM系統導入工地鋼構管控之應用

系統架構圖

鋼構進場檢驗及放置管理

地面工程師與塔吊人員同步顯示鋼構資訊

透過 BIM模型顏色管理作業進度

作業人員進行鋼構驗收

D-1

因應重大複合型災害物力動員調度機制 之研究

2011 年日本311 東北發生超乎預期之大規模地震所引發之複合型災害其救災物力

之動員調度也備受考驗借國外災害處理之經驗檢討台灣的法令組織整備作業程

序及案例期能提升我國面臨重大複合型災害時物力動員之時效性及完整性 研究目標彙整分析世界主要國家包括日本(日本東北地震)美國(卡翠納颶風)

中國大陸(四川地震)等遭逢重大災難時物力動員機制運作情形與關鍵議題檢討我國近年來莫拉克風災納莉風災921 地震等重大災害物力動員案例及現況設定一項重大複合式災害就我國現行物力動員機制進行情境分析研提我國因應重大災難物力動員機制

之具體建議 研究方法本研究案預擬之情境以國內發生機率雖不高但仍有可能發生且高於現

今地方政府在其地區災害防救計畫中所研擬的地震規模為本研究案之情境事件因此

設定為臺灣北部山腳斷層北延入海段發生芮氏規模七之地震錯動並引發最高浪高達三

公尺之海嘯此浪高比國科會所做研究報告之12公尺高但考慮311 東日本大地震之超乎預期的情況及複合型災害之組構以三公尺浪高之海嘯為模擬情境另伴隨核一廠因激

烈振動導致廠區設備受損造成第四級（Level 4）的輻射事故綜之本研究案預擬之複合型災害乃由地震海嘯核電廠輻射事故所構成並推估建物損壞人員傷亡收容

需求火災事件維生管線交通路網等之量化損害及修復進度以及海嘯淹水及輻射災

害避難收容下所需的物力調度其中以TELES 及本研究研擬方法為主要考量亦透過訪談方式針對公私部門物力動員調度權責相關之人員進行訪談以了解災防組織之實際

作為伴以調查焦點座談統計分析並總整研究發現研提我國因應重大災難物力

動員機制之具體建議 結論物力需求可分為物資及設施設備兩大類別物資方面包括飲用水糧食及民生

必需品緊急醫療救護所需之器材及藥品人命搜救之器材裝備等等本研究擬出隨時

間地點之量化數據提出物力動員調度之十三項重要課題與對策並具體提出短中長期

政策及機制改善之建議 Principal Investigator施邦築

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

施邦築

副教授

D-2

物力需求與災害發生時間關係圖

物力整及備動員運作流程圖

物力調度運作流流程圖

D-3

地工合成材料應用於呈層複合土壤 水質淨化系統之研究

臺灣發展生態工法迄今已十餘年初階段大都應用於河川及山坡地治理現今逐漸擴

展至社區或城市的應用並且與綠建築及節能減碳等議題相互結合目前國內的生活污

水大多經由污水下水道系統收集至污水處理廠處理然而因其造價高且工期長短期內

並無法達到全面普及鑑於此近年來國內開始採用現地自然淨化處理系統(NTS)解決此問題然此類系統卻常受限於較低的水力負荷率而導致阻塞本研究引入在日本發展十餘

年之呈層複合土壤系統(MSL)其實務案例詳圖 1 及圖 2由於水力負荷率較大且因系統可設置於地底下降低人為的干擾及維護管理的頻率有效的改善 NTS 缺點 MSL系統主要由土壤混合層(含土壤有機材料及包覆材)及透水層(PL)組合而成日本 SML係以麻布為包覆材但易受分解腐化而影響系統壽命本研究改採高耐久且品質穩定之地工

合成材料以提昇系統使用壽命 研究目標本研究嘗試採用地工合成材料替換 MSL 系統中包覆材藉由人造聚酯纖

維控制材料本身厚度開孔徑進行實驗過去地工合成材料較常使用在土木大地工程

多應用於河川護岸的保護以及山坡地的護坡工程材料本身具備排水沖蝕控制隔離

加勁及過濾hellip等功能鮮少使用於水質淨化之應用本研究透過地工合成材料替換日本之黃麻布包覆材除了可以達到較佳的水質淨化成效之外更有效延長MSL系統使用壽命另外本研究亦嚐試採用台灣現地常見的材料來取代日本的材料以達到落實技術本土化

之目的 研究方法首先進行「地工織物培殖微生物可行性初期實驗」(詳圖 3)目的為了解

地工合成材料能否能有效提供硝化菌生長附著而後採用自行研發之「MSL 室內實驗滲透過濾實驗儀」(詳圖 4)進行實驗共分為二個階段第一階段由黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)及厚不織布(I-C)進行實驗以了解不同纖維布之淨化效率第二階段則將三種纖維布以不同的水力負荷率進行試驗以了解污水停留時間與水質淨化效率間的關係

結論(1)本研究所使用之添加材均為台灣本土材料由試驗結果可知效果頗佳顯示

可達技術本土化之目標(2)在相同厚度下本研究採用地工合成材的確可以達到與黃麻布相同之水質淨化成效且較厚之地工合成材亦表現出較佳的成效(圖 5)(3)實驗發現地工合成材內部孔隙愈多愈能提供較多空間利於生物膜孳長提高淨化效果(4)水力負荷率只要能低於 5000Lm2day便可以有效達到水質淨化的成效(圖 6)(5)與人工濕地水質淨化系統相比MSL可以更小的面積和更省的成本較快速的達到水質淨化的成效由其對於磷的去除更為顯著

Principal Investigator何嘉浚 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

何嘉浚

助理教授

D-4

圖 1家庭生活污水處理案例 圖 2河川工程淨水案例

圖 3地工織物培殖生物菌實驗結果 圖 4 MSL室內實驗滲透過濾實驗儀

圖 5黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)與厚不織布(I-C)之實驗結果

圖 6 三種纖維布在水力承載負荷率 3000Lm2day之實驗結果

TP NH3-N

TP NH3-N

E-1

機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 地下水是極為重要的水資源之一相較於地表水而言地下水具有成本低廉水溫與

水量穩定水質良好及取用方便等多項優點目前台灣西南部地區仍大量抽取地下水供應

灌溉養殖民生及工業用水若地下水遭受污染勢必嚴重影響該地區之水資源供需平

衡甚至對人體健康造成危害故地下水資源保育業已成為極重要之議題 研究目標地下水污染潛勢評估模式 DRASTIC 為美國環保署(US Environmental

Protection Agency)於 1985 年主導並與美國地下水協會共同合作所發展而成利用該模式評估區域之污染潛勢計算出之高污染潛勢區則代表該地區客觀上較易受到污染

DRASTIC 含水層脆弱度模式自發展以來經常被使用於評估地下水污染潛勢但此模式在應用上常因相關參數資料稀少易產生高度不確定性進而影響模式之評估結果因此本

研究應用指標為基礎之地理統計發展以機率為基礎之 DRASTIC 含水層脆弱度評估模式除估算地下水污染潛勢值外並評估其污染潛勢預測表現 研究方法DRASTIC 含水層脆弱度模式考慮七項水文地質參數以評估該地區污染

潛勢之程度分別為地下水位深度(D)淨補注量(R)含水層介質(A)土壤介質(S)地形(T)未飽和層影響(I)含水層水力傳導特性(C)七項參數本研究將此法實際應用於濁水溪沖積扇DRASTIC模式中之各參數分別使用三種選取方法(最大機率選取期望值選取傳統選取法)進行污染潛勢評估

結論研究結果顯示高污染潛勢區皆位於沖積扇之扇頂區土地利用型態以農業耕

種為主而中度污染潛勢則大多分佈於扇央地區無污染及低度風險污染大多分佈於沖積

扇西部沿海地區以及南部地區此外將前述三種方法之評估結果與近年來該地區地下水

硝酸鹽氮實際污染情形進行相關性分析Pearson 相關係數分別為 0310131 及 0071Spearman 相關係數則分別為 0460552 及 021再比較三種方法之污染潛勢預測能力預測高硝酸鹽氮濃度污染(超過 05mgL為門檻)其預測能力分別為 7575及 38由上述結果顯示本研究發展以機率為基礎含水層脆弱度評估模式較傳統評估結果更為優

異本研究成果可提供政府劃定地下水污染潛勢範圍以及制訂污染防治與土地使用管理策

略之參考建議未來可增加更多因子估算淨補注量時若能考慮更多可能影響參數如土

地利用型態雨量植被及土壤入滲係數等將使淨補注量估算更符合實際情況以提高

模式之準確性 Principal Investigator陳世楷助理教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

水資源工程與水利防災組

陳世楷

助理教授

E-2

參數因子 水文地質參數

地下水位深度 D(Depth to Water Table) 淨補注量 R(Net Recharge) 含水層介質 A(Aquifer Media) 土壤介質 S(Soil Media) 地形 T(Topography(slope))

未飽和層影響 I(Impact of the Vadose Zone) 水力傳導係數 C(Hydraulic Conductivity of the Aquifer)

DRASTIC參數 DRC之分數等級

D R C

百分比 門檻 分數等級(rating)

0-20 1 10 2

20-40 2 8 4

40-60 3 6 6

60-80 4 4 8

80-100 4+ 2 10

DRASTIC參數 SIA之分數等級

範 圍(range) 分數等級(rating)

礫石層 10

極粗粗中砂層 7

細及細砂層 4

粉砂泥及黏土層 1

(a)

(b)

(c)

DRASTIC 高污染潛勢與硝酸鹽氮超過05mgL 之比較(a) 各參數最大發生機率選取(b) 各參數期望值選取法(c)傳統選取法

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

B-12

灌漿管安裝 灌漿壓力及流量監測 版塊接縫溢漿即停止

圖 1 版底灌漿施工

圖 3 剛性鋪面狀況指數(PCI)與灌漿量之關係整合

圖 2 剛性鋪面與灌漿施工狀況記錄

灌漿前

灌漿後

補灌後

B-13

鋼筋混凝土簡支梁循環加載與數值分析 目前潛盾隧道環片大多由鋼筋與混凝土製作而成而監測系統皆於環片裝設背填與

二次灌漿完成後才裝設在環片內側無從得知環片在裝設背填與二次灌漿過程中環

片中的鋼筋與混凝土的初始應力因此如果無法得知初始應力狀態則環片之鋼筋與混

凝土用量設計很難判定是否保守或不保守若能從環片製作澆鑄與現場環片裝設過程中進

行量測即可掌握環片完整的應力歷史作為回饋設計的重要資料 研究目標利用埋設 SOFO光纖的簡支梁在循環載重時的鋼筋應變與梁撓度作為已知

解分析對象來驗證下列兩種分析方法一為以結構及鋼筋混凝土力學理論發展一套

MATLAB 數值分析模式模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力二為使用 FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型模擬簡支梁承受雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力

研究方法分成三部分第一部分將SOFO光纖感測器埋設於鋼筋混凝土簡支梁試

體內在試體製作過程中記錄蒸氣養生與水中養生過程鋼筋與混凝土的應變歷史並於

實驗室內進行雙點循環載重試驗紀錄鋼筋之應變過程第二部分利用結構與鋼筋混凝

土力學原理建立一套MATLAB數值分析模式(分成三種類型(1)忽略拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie (2)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie(3)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用真實的慣性矩Iexact)藉由給定之鋼筋與混凝土的組合率模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下簡支梁試體鋼筋與混凝土的應變與應力並比對簡支梁的載重-理論彎矩彎係與數值分析結果的載重-彎矩關係驗證力學理論數值分析模式的正確性第三部分使用FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型輸入MATLAB數值分析使用之鋼筋與混凝土的組合律模擬鋼筋混凝土簡支梁承受雙點循環加載擷取光纖感測器位置之模

擬結果將其模擬結果與實驗之光纖感測器量測結果和MATLAB數值分析結果進行比對探討力學數值分析的適用性

結論(一)本研究發展之數值分析模式沒有忽略拉力側混凝土之張力而且混凝

土試體開裂後採用真實的慣性矩Iexact進行力平衡分析不論簡支梁是否開裂載重-彎矩關係的數值分析解與理論解皆吻合證實本研究發展的力學理論數值分析模式之正

確性(二)數值分析結果之鋼筋應變與實驗之光纖感測器量測結果有差別後續使用FLAC 3D模擬輸入數值分析使用的組合率預期能得到與數值分析較相符之結果

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-14

光纖簡支梁試驗加載示意圖 雙點循環載重之光纖變形量量測結果

載重-彎矩(理論與數值分析)關係圖 載重與鋼筋應變及中立軸位置關係圖

鋼筋混凝土簡支梁斷面網格圖(FLAC 3D) 鋼筋混凝土簡支梁網格示意圖(FLAC 3D)

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

0100002000030000400005000060000700008000090000

100000110000120000130000140000

0 10002000300040005000600070008000900010000

彎矩

(kg-

cm)

載重 (kg)

理論彎矩

計算彎矩-

類型1

計算彎矩-

類型2

計算彎矩-

類型3

B-15

無人飛行戴具(UAV)航空攝影測量及雷射掃描儀(LiDAR)資料之整合與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞近

年來測量與空間資訊技術之發展日新月異於國土保安環境變遷監控防救災應變資

源探測保護等各方面的應用以及上述資訊的更新和資料的即時性成為重要需求因此

發展快速且低成本資料擷取平台乃成為各國遙感探測技術與測繪製圖發展的重要課題

遙測影像及航空測量除了軍事情報之外已普遍推廣到區域測量地質調查礦產探勘

農林設施土壤保育森林開發與土木工程之探查等工作上近年來因電腦視算能力的

提昇數位影像解晰度的提高相對應之攝影測量技術亦隨之澎渤發展 研究目標地震等天然災害的評估常須整合不同領域及技術如地形分析大地測

量遙測地理資訊系統及定年學等其中構造地形分析是斷層存在性及斷層活動性一個

最初步也最基礎的資訊與工具它能提供進行其他更精細的斷層調查分析前重要的參考

依據因此高精度地形資料的取得成為重要關鍵 研究方法1)針對地形資訊大量數據視覺運算等相關模組及程式的開發其中主要

集中於三維紅藍(或紅青)全彩立體影像及三維立體光柵影像之處理及製作2)數值地形資料應用於在地質上構造如斷層褶皺等構造的特徵分析構造活動性的探討等相

關技術的開發 結論無人飛行載具機動力強時效性快經費較廉及較寬鬆天氣條件即可操作的

優點等特性可取得災害地區即時清晰全面之中低空照片並作為後續分析災害原因

與災後整治之用以無人飛行載具進行航空攝影測量由地表特徵物的辨識再反求特徵

點的空間所在位置經由大量的特徵點的計算後即可建置大量三維座標（點雲）並同

時透過數位攝影機記錄取樣點顏色測量結果可以建構數位地表高程模型來精確記錄地貌

用於記錄地形變遷地圖製作或是產生地面模型此一精確的三維座標可做為土地建築

都市規劃自然地貌河床地形測量以及山坡監測等用途之應用另一方面台灣地區位

處高溫多雨的亞熱帶植生茂密地質露頭出露不易而新技術空載雷射掃描(Light Detection And Ranging LIDAR)的多重反射資訊經由濾除不同反射訊號後能獲得高解析度之數值地表模型(Digital Surface Model DSM)再經由資料處理進一步去除地表建物及植被等可得高解析度數值地形模型(Digital Elevation Model DEM)利用此一技術無論是人口密集的都會區或是叢林茂密的深山都可以找出許多被掩蓋或是現行數值地

形模型所無法分辨的細微地形變化這些微變化能提供更多科學證據並進相關分析與運

用

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-16

國道三號附近細部數值地形模型呈現其中可見高速公路上崩積區及呈點狀凸起零星

散佈之清運中大型機具

無人飛機拍攝陳有蘭溪附近區域影像之點雲建置成果

小林村附近地區山崩事件後之三維地形側視

B-17

山崩災害數值模擬相關程式開發與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞1999年台灣九二一集集地震（ML= 73 MW= 76）造成台灣地區二千四百餘人的死亡引發近萬個山崩民生經濟損失嚴重近年來因電腦運算能力的提昇結合野外觀察的結果

運用離散元素法等數值模型方法結合地震站之強地動訊號地表地下水文特徵以及

岩體及滑動面之材料性質等來模擬山崩行為從地震山崩之誘發啟動傳播至穩定

滑動及最後堆積停止階段等等hellip重建運動塊體的滑動過程 研究目標結合野外觀察及不同方法論所得概念運用自行開發之接觸動力離散元素

法及廣義地形下之淺水波模式來探討山崩區地形地貌岩體材料性質孔隙壓力滑

動面及原地面等摩擦性質等對山崩之誘發擴展及堆積過程之影響及山崩機制之探討 研究方法1)運用接觸動力離散元素法來模擬山崩的誘發與運動過程該方法基於顆

粒間的接觸面性質及顆粒群的相互碰撞時考量顆粒碰撞前後之動量變化回復係數及作

用力2)基於連體力學架構所發展而成的廣義地形下之淺水波模式所開發之程式(中研院郭志禹博士合作)亦運用於土石流流變率模擬藉由與現場堆積的量測值相比較來率定山崩地區之流變參數

結論岩體內之作用力的模擬是考慮相接觸顆粒之接觸點位置及接觸區域面積接

解點上之正向切向接觸力及抗彎矩並考慮原接解點或新接觸點接觸點之尖鋒及殘餘

強度等以上方法允許模擬破碎岩體內之凝聚力的 Mohr - Coulomb 行為最後再以GaussndashSeidel 非線性迭代之數值方法來簡化及加速程式之運算以計算每一時間序列上顆粒群體碰撞及接觸時的作用及行為相關程式已運用於國道三號九份二山小林村等地

滑土石流等山崩之象動歷程模擬金山地區之洪氾斷層錯動造成地盤下陷而引致海水

漫淹等相關的分析

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-18

山崩崩移發生前及發生瞬間顆粒間之接觸應力變化

小林村土石流情境模擬及崩積物堆積狀況

C-1

大陸政府採購市場與制度之研究 由於 WTO 的 GPA (政府採購協定) 簽署國家越來越多美加歐盟日韓等大部

分有經濟實力的國家多已簽署我國亦在 2009 年 7 月 15 日簽署生效而中國大陸亦於2007年提出加入 GPA申請目前相關談判已近尾聲近期內可望簽署根據 GPA的規定各國的政府採購市場必須互相開放且遵守公開公平等原則預計大陸簽署 GPA 後未來每年政府採購市場的金額將高達三十餘兆台幣由於市場規模極為龐大各國莫不競相投

入相關研究及輔導該國產業的競爭力企圖爭奪這塊大餅我國相對進入大陸市場較無語

言及文化等障礙相較於其他國家的競爭事實上我國產業已具備天時地利人和的有

利條件如何利用這些有利條件轉化成市場的競爭優勢實為迫不及待的課題而其中最

關鍵的因素就是是否能徹底熟悉大陸公共市場的遊戲規則精確的掌握各項規則的操作與

竅門且時效越早越好俾輔助我國的產業及早佈署掌握市場的先機這是本研究所致

力的主要目的 研究目標本研究目標可分為短中長期短期為比較兩岸政府採購制度與市場

分析研究臺灣產業進入大陸公共市場之策略及定期舉辦兩岸政府採購產官學研討會及

論壇中期為協助政府研擬相關政策成立兩岸公共市場產業輔導中心及協助我國產業

進入大陸公共市場長期為設立營造公會臺北科大政府採購市場研發與培訓中心使臺灣產業從兩岸走向國際

研究方法本研究在第一階段將針對大陸的政府採購制度進行全面的探討且將兩岸

採購法的差異做詳盡的比對同時也針對大陸的公共市場及產業文化進行深入的調查與

分析並彙整資深台商(協會)及兩岸專家的經驗以務實為導向俾使研究成果能精確有效的掌握大陸的公共市場第二階段將運用前階段的研究成果以營建產業為先建立

兩岸長期的交流平台積極訓練及輔導我國的產業能快速進入大陸公共市場的能力如

此階段的成果與時機成熟將在本校設立兩岸公共市場產業育成中心以提供長期的專

業輔導未來甚至可進一步考慮將服務範圍拓展至其他 GPA國家 結論由於此計畫為一個長期性研究因此下列結論僅為初期研究成果發生重大災

害需獲得緊急搶救資源時除正常既有採購契約可利用外亦可於正常之採購契約中針

對災害搶救項目可直接以開口契約方式預為因應另搶救能量需求異常龐大之重大災害緊

急搶救則可以特殊緊急採購方式因應兩岸採購法規均提供法源依據提供執行單位緊

急採購災害所需搶救資源比較兩岸之緊急採購制度並參照相關實務案例可發現各有

優缺點如何能截長補短應是兩岸所努力方向最後大概整理出兩項重點(1)兩岸採購相對於歐美國家仍處於起步階段還存在很多問題亟待完善如政府採購法不健全政府服

務類採購範圍和規模仍然較小等發達國家政府採購規模占 GDP的比例通常為 10兩岸占比水平與此相比仍有較大差別(2) 緊急採購之因應措施兩岸均有彈性因應作為針對 921 大地震莫拉克颱風（依據台灣地區ldquo採購法rdquo第 105 條）及四川汶川大地震甘肅省土石流災害（依據大陸政府ldquo採購法rdquo第 31 條）等相關單位均可快速進行救災工作因此相關緊急採購作為均能發揮功能提升整體救災復原效率 Principal Investigator王隆昌 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-2

中國各年度 GDP（單位億美元）

資料來源中華人民共和國國家統計局 httpwwwstatsgovcn2012年

各縣市綜合營造業分佈狀況 研究目標 資料來源本研究室繪製 資料來源本研究室繪製

家數

縣

市

C-3

預防式品管理論應用於公共工程之研究

近年來國家重大建設計畫密集推出如民營固網開放台電六輸變電計畫污水下水

道建設計畫及自來水更新等多項計畫以及埋設電力電信瓦斯自來水網路等等維生

管線使用道路埋設管線情形非常普遍然而國內隨著生活水平及教育程度的提昇以致

民眾意識抬頭對道路服務需求也跟著增加因此使得國內道路管理機關開始重視道路服

務品質的問題但卻常發生管線工程埋設後因道路回填不實或管線埋設未與路面齊平

造成路面不平的情況其施工品質優劣將是維持路面平整最重要的關鍵 本研究將預防式品質管理概念導入目前道路管線挖填工程品質管理中重新建置一套

施工品質管理機制依現況問題分析並研提對策提出於重要施工項目建立停檢點查驗

並依其重要程度設立不同等級專業人員負責查驗及相關檢查表落實專業人員的職責等施

工品質管理機制期能改善目前施工品質良莠不齊的情況 研究目標 本研究首先針對臺北市現行管線挖掘作業之抽查機制進行探討依據現

況問題分析結果檢討現行抽查機制的問題癥結導入防弊理論及預防品管的觀點建構

改良式抽查機制首先建立管線停檢點抽查作業消除非必要的挖掘降低抽查成本減少

開挖次數及減少用路人抱怨推動落實專業人員管制藉由二階段抽查作業篩選無停檢點

資料者納入品質抽查將廠商依品管能力分類無品質能力及限制挖掘者繳交代金(需含管理費等)由道路管理機關於各年度施工時納入施工研擬闢建管線挖掘品質管理系統其研擬一套以預防為主治療為輔具體可行的管理機制藉以提升抽查效益並有效改

善管線施工品質 研究方法針對本研究相關之文獻及臺北市管線挖掘品質管理現況進行回顧探討臺

北市道路挖掘埋設管線品質抽查管理之盲點導入防弊理論及預防式品管的觀點著重以

預防式管理為主治療為輔應變為備之原理藉由專家調查以及實例分析探討改良式抽

查機制之適用性並以回饋分析之方式修正本研究最後提出結論與建議 結論(1)強化製程品管停止靠檢驗達成品質一開始就製造出滿足需求品質的方式

來取代檢驗特別是落實停檢點抽查機制與績效管理(2)道路管理機關除輔導其做好品質外應針對其品質績效長期建立管理檔案長期掌握管線單位的完整資料績優者除於管

線會議公開表揚外應降低抽查比率甚至列入道路管理機關代辦施工之廠商優先名單績

劣者除於管線會議提出並公告於臺北市道路挖掘管理系統並增加抽差比率輔導施工品

質若仍無法改善經評定為無自主品管能力則由管理機關代收款施作且代收款應大幅提

升並收取管理費長期追蹤廠商績效管理績優廠商將持續其好品質績效差之廠商為避

免抽查之成本提高將自主性的導正其施工品質長期形成良性循環及自主品管之永續目

的創造永續管理的效益(3)重點式品管須由品管組織人員簽認除依權責分別由施工廠商之技師工地主任及品管人員負責簽認外監造單位亦應於現場會簽並通知道路管理

機關派員查核(4)闢建管線挖掘品質管理系統以二階段抽查機制可減少 80非必要抽挖件數降低抽查成本利用非破壞性檢測過濾有品質疑慮之案件代替道路品質抽查

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-4

未經篩選逕以破壞性檢測檢驗道路品質之機制改以善用成熟科技如透地雷達先與檢測隱

蔽部分可排除非必要之挖掘案件瀝青混凝土部分則以鑽心取樣檢驗如有品質疑慮再

以破壞性檢測驗證民眾較在意路面復舊品質更勝於隱蔽部分另增加非破壞性檢測項目

如以三米直規加驗人手孔周邊及瀝青混凝土新舊介面高低差(5)因已以二階段非破壞性檢驗過濾 80非必要抽挖件數如此可分階段增加抽查件數由原 15增加至 10長期以 100抽中不合格為目標大幅增加抽查效益

Principal Investigator王隆昌 教授研究室

戴明品管理論

項目 年度 抽查件數 不合格件數 不合格率

97 138 71 5145 98 629 187 2973 99 525 120 2286 合計 1292 378 2926

97~99年度臺北市管線查察不合格統計表

C-5

整合 RFID與 BIM於營建工地鋼構吊裝工程管控實務應用之研究

鋼構工程為鋼骨大樓最主要的工項之一其作業管理的良窳直接影響工程品質與成

本複雜之鋼結構工程可能包含上萬支構件每一構件經由製造運送檢查儲存

吊裝及驗收等流程都必須不斷進行確認並核對資料然而現行工地作業人員多以紙本

2D圖面及物料清單為溝通管理的工具因此常有構件不易確認效率緩慢誤判等問題尤其塔吊人員位於高樓作業時需同時進行安裝位置確認與吊塔操作不僅導致作業緩

慢且易增加作業風險 研究目標規劃整合BIM結合RFID技術導入營建工地鋼構吊裝工程管控之應用模式

建置 BIM-based RFID 鋼構工程物料資訊管理系統使其能提升鋼構作業管理效率減少塔吊作業之風險並進一步探討系統導入之效益與限制 研究方法鋼結構工程的作業流程包含工廠製造材料運送工地存放吊裝施工及

完工驗收等階段本研究所開發之系統導入應用包含「進場檢驗」「吊掛作業」「進度監

控」及「完工查驗」等作業管理其概念主要利用 BIM圖形化介面易於辨識之特性使人員能透過模型輕易掌握鋼構於建築空間位置並透過 RFID快速掃瞄辨識能力能迅速取得構件資訊減少人員辨識錯誤及負荷有助於高空塔吊作業之正確與安全並透過

BIM 模型顏色呈現方式能迅速掌握鋼構作業之進度本研究開發採用NET Framework技術以Microsoft SQL Server為資料庫系統並透過 ADONET作為資料溝通之技術模型本體採用 Revit 匯出之 DWF 檔案為主要檔案格式提供系統操作所需之樓層模型及構件視覺化資訊系統介面則以 VBNET開發視窗介面作業進行時能同時呈現系統資料庫資訊及模型呈現

結論(一)本研究整合 RFID 與 BIM 模型作為塔吊作業溝通之媒介高空與地面人員能以行動裝置同步取得構件及模型資訊可改善傳統 2D圖面與無線電溝通及描述不易之狀況(二)由於鋼構體積龐大且工地空間有限錯誤的堆置方式可能增加成本與導致風險工程師可藉由 BIM 樓層與位置資訊調控構件最佳的儲放位置與順序可提升吊裝

效率並降低風險(三)系統所採用之 BIM Model 由 Revit 模型先行匯出為 DWF格式檔案後再利用 API進行操作以避免原始模型遭任意修改且由於檔案格式較小可提升系統資料傳輸速度並改善作業效率(四)透過 BIM API 介面程式可控制模型旋轉並以適當角度呈現能協助塔吊人員迅速確認構件及安裝位置改善作業便利性及減少人員疲勞並且

提升作業安全本研究導入行動化通訊裝置及 BIM-RFID資訊化作業系統取代傳統紙本作業模式人員對資訊系統操作之熟悉度與良好的教育訓練為導入系統成敗之重要關鍵 Principal Investigator林祐正老師 研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

林祐正

副教授

C-6

使用者操作介面

RFID-BIM系統導入工地鋼構管控之應用

系統架構圖

鋼構進場檢驗及放置管理

地面工程師與塔吊人員同步顯示鋼構資訊

透過 BIM模型顏色管理作業進度

作業人員進行鋼構驗收

D-1

因應重大複合型災害物力動員調度機制 之研究

2011 年日本311 東北發生超乎預期之大規模地震所引發之複合型災害其救災物力

之動員調度也備受考驗借國外災害處理之經驗檢討台灣的法令組織整備作業程

序及案例期能提升我國面臨重大複合型災害時物力動員之時效性及完整性 研究目標彙整分析世界主要國家包括日本(日本東北地震)美國(卡翠納颶風)

中國大陸(四川地震)等遭逢重大災難時物力動員機制運作情形與關鍵議題檢討我國近年來莫拉克風災納莉風災921 地震等重大災害物力動員案例及現況設定一項重大複合式災害就我國現行物力動員機制進行情境分析研提我國因應重大災難物力動員機制

之具體建議 研究方法本研究案預擬之情境以國內發生機率雖不高但仍有可能發生且高於現

今地方政府在其地區災害防救計畫中所研擬的地震規模為本研究案之情境事件因此

設定為臺灣北部山腳斷層北延入海段發生芮氏規模七之地震錯動並引發最高浪高達三

公尺之海嘯此浪高比國科會所做研究報告之12公尺高但考慮311 東日本大地震之超乎預期的情況及複合型災害之組構以三公尺浪高之海嘯為模擬情境另伴隨核一廠因激

烈振動導致廠區設備受損造成第四級（Level 4）的輻射事故綜之本研究案預擬之複合型災害乃由地震海嘯核電廠輻射事故所構成並推估建物損壞人員傷亡收容

需求火災事件維生管線交通路網等之量化損害及修復進度以及海嘯淹水及輻射災

害避難收容下所需的物力調度其中以TELES 及本研究研擬方法為主要考量亦透過訪談方式針對公私部門物力動員調度權責相關之人員進行訪談以了解災防組織之實際

作為伴以調查焦點座談統計分析並總整研究發現研提我國因應重大災難物力

動員機制之具體建議 結論物力需求可分為物資及設施設備兩大類別物資方面包括飲用水糧食及民生

必需品緊急醫療救護所需之器材及藥品人命搜救之器材裝備等等本研究擬出隨時

間地點之量化數據提出物力動員調度之十三項重要課題與對策並具體提出短中長期

政策及機制改善之建議 Principal Investigator施邦築

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

施邦築

副教授

D-2

物力需求與災害發生時間關係圖

物力整及備動員運作流程圖

物力調度運作流流程圖

D-3

地工合成材料應用於呈層複合土壤 水質淨化系統之研究

臺灣發展生態工法迄今已十餘年初階段大都應用於河川及山坡地治理現今逐漸擴

展至社區或城市的應用並且與綠建築及節能減碳等議題相互結合目前國內的生活污

水大多經由污水下水道系統收集至污水處理廠處理然而因其造價高且工期長短期內

並無法達到全面普及鑑於此近年來國內開始採用現地自然淨化處理系統(NTS)解決此問題然此類系統卻常受限於較低的水力負荷率而導致阻塞本研究引入在日本發展十餘

年之呈層複合土壤系統(MSL)其實務案例詳圖 1 及圖 2由於水力負荷率較大且因系統可設置於地底下降低人為的干擾及維護管理的頻率有效的改善 NTS 缺點 MSL系統主要由土壤混合層(含土壤有機材料及包覆材)及透水層(PL)組合而成日本 SML係以麻布為包覆材但易受分解腐化而影響系統壽命本研究改採高耐久且品質穩定之地工

合成材料以提昇系統使用壽命 研究目標本研究嘗試採用地工合成材料替換 MSL 系統中包覆材藉由人造聚酯纖

維控制材料本身厚度開孔徑進行實驗過去地工合成材料較常使用在土木大地工程

多應用於河川護岸的保護以及山坡地的護坡工程材料本身具備排水沖蝕控制隔離

加勁及過濾hellip等功能鮮少使用於水質淨化之應用本研究透過地工合成材料替換日本之黃麻布包覆材除了可以達到較佳的水質淨化成效之外更有效延長MSL系統使用壽命另外本研究亦嚐試採用台灣現地常見的材料來取代日本的材料以達到落實技術本土化

之目的 研究方法首先進行「地工織物培殖微生物可行性初期實驗」(詳圖 3)目的為了解

地工合成材料能否能有效提供硝化菌生長附著而後採用自行研發之「MSL 室內實驗滲透過濾實驗儀」(詳圖 4)進行實驗共分為二個階段第一階段由黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)及厚不織布(I-C)進行實驗以了解不同纖維布之淨化效率第二階段則將三種纖維布以不同的水力負荷率進行試驗以了解污水停留時間與水質淨化效率間的關係

結論(1)本研究所使用之添加材均為台灣本土材料由試驗結果可知效果頗佳顯示

可達技術本土化之目標(2)在相同厚度下本研究採用地工合成材的確可以達到與黃麻布相同之水質淨化成效且較厚之地工合成材亦表現出較佳的成效(圖 5)(3)實驗發現地工合成材內部孔隙愈多愈能提供較多空間利於生物膜孳長提高淨化效果(4)水力負荷率只要能低於 5000Lm2day便可以有效達到水質淨化的成效(圖 6)(5)與人工濕地水質淨化系統相比MSL可以更小的面積和更省的成本較快速的達到水質淨化的成效由其對於磷的去除更為顯著

Principal Investigator何嘉浚 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

何嘉浚

助理教授

D-4

圖 1家庭生活污水處理案例 圖 2河川工程淨水案例

圖 3地工織物培殖生物菌實驗結果 圖 4 MSL室內實驗滲透過濾實驗儀

圖 5黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)與厚不織布(I-C)之實驗結果

圖 6 三種纖維布在水力承載負荷率 3000Lm2day之實驗結果

TP NH3-N

TP NH3-N

E-1

機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 地下水是極為重要的水資源之一相較於地表水而言地下水具有成本低廉水溫與

水量穩定水質良好及取用方便等多項優點目前台灣西南部地區仍大量抽取地下水供應

灌溉養殖民生及工業用水若地下水遭受污染勢必嚴重影響該地區之水資源供需平

衡甚至對人體健康造成危害故地下水資源保育業已成為極重要之議題 研究目標地下水污染潛勢評估模式 DRASTIC 為美國環保署(US Environmental

Protection Agency)於 1985 年主導並與美國地下水協會共同合作所發展而成利用該模式評估區域之污染潛勢計算出之高污染潛勢區則代表該地區客觀上較易受到污染

DRASTIC 含水層脆弱度模式自發展以來經常被使用於評估地下水污染潛勢但此模式在應用上常因相關參數資料稀少易產生高度不確定性進而影響模式之評估結果因此本

研究應用指標為基礎之地理統計發展以機率為基礎之 DRASTIC 含水層脆弱度評估模式除估算地下水污染潛勢值外並評估其污染潛勢預測表現 研究方法DRASTIC 含水層脆弱度模式考慮七項水文地質參數以評估該地區污染

潛勢之程度分別為地下水位深度(D)淨補注量(R)含水層介質(A)土壤介質(S)地形(T)未飽和層影響(I)含水層水力傳導特性(C)七項參數本研究將此法實際應用於濁水溪沖積扇DRASTIC模式中之各參數分別使用三種選取方法(最大機率選取期望值選取傳統選取法)進行污染潛勢評估

結論研究結果顯示高污染潛勢區皆位於沖積扇之扇頂區土地利用型態以農業耕

種為主而中度污染潛勢則大多分佈於扇央地區無污染及低度風險污染大多分佈於沖積

扇西部沿海地區以及南部地區此外將前述三種方法之評估結果與近年來該地區地下水

硝酸鹽氮實際污染情形進行相關性分析Pearson 相關係數分別為 0310131 及 0071Spearman 相關係數則分別為 0460552 及 021再比較三種方法之污染潛勢預測能力預測高硝酸鹽氮濃度污染(超過 05mgL為門檻)其預測能力分別為 7575及 38由上述結果顯示本研究發展以機率為基礎含水層脆弱度評估模式較傳統評估結果更為優

異本研究成果可提供政府劃定地下水污染潛勢範圍以及制訂污染防治與土地使用管理策

略之參考建議未來可增加更多因子估算淨補注量時若能考慮更多可能影響參數如土

地利用型態雨量植被及土壤入滲係數等將使淨補注量估算更符合實際情況以提高

模式之準確性 Principal Investigator陳世楷助理教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

水資源工程與水利防災組

陳世楷

助理教授

E-2

參數因子 水文地質參數

地下水位深度 D(Depth to Water Table) 淨補注量 R(Net Recharge) 含水層介質 A(Aquifer Media) 土壤介質 S(Soil Media) 地形 T(Topography(slope))

未飽和層影響 I(Impact of the Vadose Zone) 水力傳導係數 C(Hydraulic Conductivity of the Aquifer)

DRASTIC參數 DRC之分數等級

D R C

百分比 門檻 分數等級(rating)

0-20 1 10 2

20-40 2 8 4

40-60 3 6 6

60-80 4 4 8

80-100 4+ 2 10

DRASTIC參數 SIA之分數等級

範 圍(range) 分數等級(rating)

礫石層 10

極粗粗中砂層 7

細及細砂層 4

粉砂泥及黏土層 1

(a)

(b)

(c)

DRASTIC 高污染潛勢與硝酸鹽氮超過05mgL 之比較(a) 各參數最大發生機率選取(b) 各參數期望值選取法(c)傳統選取法

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

B-13

鋼筋混凝土簡支梁循環加載與數值分析 目前潛盾隧道環片大多由鋼筋與混凝土製作而成而監測系統皆於環片裝設背填與

二次灌漿完成後才裝設在環片內側無從得知環片在裝設背填與二次灌漿過程中環

片中的鋼筋與混凝土的初始應力因此如果無法得知初始應力狀態則環片之鋼筋與混

凝土用量設計很難判定是否保守或不保守若能從環片製作澆鑄與現場環片裝設過程中進

行量測即可掌握環片完整的應力歷史作為回饋設計的重要資料 研究目標利用埋設 SOFO光纖的簡支梁在循環載重時的鋼筋應變與梁撓度作為已知

解分析對象來驗證下列兩種分析方法一為以結構及鋼筋混凝土力學理論發展一套

MATLAB 數值分析模式模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力二為使用 FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型模擬簡支梁承受雙點循環載重下試體中鋼筋與混凝土的應變與應力

研究方法分成三部分第一部分將SOFO光纖感測器埋設於鋼筋混凝土簡支梁試

體內在試體製作過程中記錄蒸氣養生與水中養生過程鋼筋與混凝土的應變歷史並於

實驗室內進行雙點循環載重試驗紀錄鋼筋之應變過程第二部分利用結構與鋼筋混凝

土力學原理建立一套MATLAB數值分析模式(分成三種類型(1)忽略拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie (2)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用有效斷面慣性矩Ie(3)考慮拉力側混凝土拉力開裂後斷面慣性矩採用真實的慣性矩Iexact)藉由給定之鋼筋與混凝土的組合率模擬鋼筋混凝土簡支梁在雙點循環載重下簡支梁試體鋼筋與混凝土的應變與應力並比對簡支梁的載重-理論彎矩彎係與數值分析結果的載重-彎矩關係驗證力學理論數值分析模式的正確性第三部分使用FLAC 3D三維有限差分軟體分別建立鋼筋與混凝土簡支梁模型輸入MATLAB數值分析使用之鋼筋與混凝土的組合律模擬鋼筋混凝土簡支梁承受雙點循環加載擷取光纖感測器位置之模

擬結果將其模擬結果與實驗之光纖感測器量測結果和MATLAB數值分析結果進行比對探討力學數值分析的適用性

結論(一)本研究發展之數值分析模式沒有忽略拉力側混凝土之張力而且混凝

土試體開裂後採用真實的慣性矩Iexact進行力平衡分析不論簡支梁是否開裂載重-彎矩關係的數值分析解與理論解皆吻合證實本研究發展的力學理論數值分析模式之正

確性(二)數值分析結果之鋼筋應變與實驗之光纖感測器量測結果有差別後續使用FLAC 3D模擬輸入數值分析使用的組合率預期能得到與數值分析較相符之結果

Principal Investigator倪至寬 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

倪至寬

副教授

B-14

光纖簡支梁試驗加載示意圖 雙點循環載重之光纖變形量量測結果

載重-彎矩(理論與數值分析)關係圖 載重與鋼筋應變及中立軸位置關係圖

鋼筋混凝土簡支梁斷面網格圖(FLAC 3D) 鋼筋混凝土簡支梁網格示意圖(FLAC 3D)

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

0100002000030000400005000060000700008000090000

100000110000120000130000140000

0 10002000300040005000600070008000900010000

彎矩

(kg-

cm)

載重 (kg)

理論彎矩

計算彎矩-

類型1

計算彎矩-

類型2

計算彎矩-

類型3

B-15

無人飛行戴具(UAV)航空攝影測量及雷射掃描儀(LiDAR)資料之整合與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞近

年來測量與空間資訊技術之發展日新月異於國土保安環境變遷監控防救災應變資

源探測保護等各方面的應用以及上述資訊的更新和資料的即時性成為重要需求因此

發展快速且低成本資料擷取平台乃成為各國遙感探測技術與測繪製圖發展的重要課題

遙測影像及航空測量除了軍事情報之外已普遍推廣到區域測量地質調查礦產探勘

農林設施土壤保育森林開發與土木工程之探查等工作上近年來因電腦視算能力的

提昇數位影像解晰度的提高相對應之攝影測量技術亦隨之澎渤發展 研究目標地震等天然災害的評估常須整合不同領域及技術如地形分析大地測

量遙測地理資訊系統及定年學等其中構造地形分析是斷層存在性及斷層活動性一個

最初步也最基礎的資訊與工具它能提供進行其他更精細的斷層調查分析前重要的參考

依據因此高精度地形資料的取得成為重要關鍵 研究方法1)針對地形資訊大量數據視覺運算等相關模組及程式的開發其中主要

集中於三維紅藍(或紅青)全彩立體影像及三維立體光柵影像之處理及製作2)數值地形資料應用於在地質上構造如斷層褶皺等構造的特徵分析構造活動性的探討等相

關技術的開發 結論無人飛行載具機動力強時效性快經費較廉及較寬鬆天氣條件即可操作的

優點等特性可取得災害地區即時清晰全面之中低空照片並作為後續分析災害原因

與災後整治之用以無人飛行載具進行航空攝影測量由地表特徵物的辨識再反求特徵

點的空間所在位置經由大量的特徵點的計算後即可建置大量三維座標（點雲）並同

時透過數位攝影機記錄取樣點顏色測量結果可以建構數位地表高程模型來精確記錄地貌

用於記錄地形變遷地圖製作或是產生地面模型此一精確的三維座標可做為土地建築

都市規劃自然地貌河床地形測量以及山坡監測等用途之應用另一方面台灣地區位

處高溫多雨的亞熱帶植生茂密地質露頭出露不易而新技術空載雷射掃描(Light Detection And Ranging LIDAR)的多重反射資訊經由濾除不同反射訊號後能獲得高解析度之數值地表模型(Digital Surface Model DSM)再經由資料處理進一步去除地表建物及植被等可得高解析度數值地形模型(Digital Elevation Model DEM)利用此一技術無論是人口密集的都會區或是叢林茂密的深山都可以找出許多被掩蓋或是現行數值地

形模型所無法分辨的細微地形變化這些微變化能提供更多科學證據並進相關分析與運

用

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-16

國道三號附近細部數值地形模型呈現其中可見高速公路上崩積區及呈點狀凸起零星

散佈之清運中大型機具

無人飛機拍攝陳有蘭溪附近區域影像之點雲建置成果

小林村附近地區山崩事件後之三維地形側視

B-17

山崩災害數值模擬相關程式開發與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞1999年台灣九二一集集地震（ML= 73 MW= 76）造成台灣地區二千四百餘人的死亡引發近萬個山崩民生經濟損失嚴重近年來因電腦運算能力的提昇結合野外觀察的結果

運用離散元素法等數值模型方法結合地震站之強地動訊號地表地下水文特徵以及

岩體及滑動面之材料性質等來模擬山崩行為從地震山崩之誘發啟動傳播至穩定

滑動及最後堆積停止階段等等hellip重建運動塊體的滑動過程 研究目標結合野外觀察及不同方法論所得概念運用自行開發之接觸動力離散元素

法及廣義地形下之淺水波模式來探討山崩區地形地貌岩體材料性質孔隙壓力滑

動面及原地面等摩擦性質等對山崩之誘發擴展及堆積過程之影響及山崩機制之探討 研究方法1)運用接觸動力離散元素法來模擬山崩的誘發與運動過程該方法基於顆

粒間的接觸面性質及顆粒群的相互碰撞時考量顆粒碰撞前後之動量變化回復係數及作

用力2)基於連體力學架構所發展而成的廣義地形下之淺水波模式所開發之程式(中研院郭志禹博士合作)亦運用於土石流流變率模擬藉由與現場堆積的量測值相比較來率定山崩地區之流變參數

結論岩體內之作用力的模擬是考慮相接觸顆粒之接觸點位置及接觸區域面積接

解點上之正向切向接觸力及抗彎矩並考慮原接解點或新接觸點接觸點之尖鋒及殘餘

強度等以上方法允許模擬破碎岩體內之凝聚力的 Mohr - Coulomb 行為最後再以GaussndashSeidel 非線性迭代之數值方法來簡化及加速程式之運算以計算每一時間序列上顆粒群體碰撞及接觸時的作用及行為相關程式已運用於國道三號九份二山小林村等地

滑土石流等山崩之象動歷程模擬金山地區之洪氾斷層錯動造成地盤下陷而引致海水

漫淹等相關的分析

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-18

山崩崩移發生前及發生瞬間顆粒間之接觸應力變化

小林村土石流情境模擬及崩積物堆積狀況

C-1

大陸政府採購市場與制度之研究 由於 WTO 的 GPA (政府採購協定) 簽署國家越來越多美加歐盟日韓等大部

分有經濟實力的國家多已簽署我國亦在 2009 年 7 月 15 日簽署生效而中國大陸亦於2007年提出加入 GPA申請目前相關談判已近尾聲近期內可望簽署根據 GPA的規定各國的政府採購市場必須互相開放且遵守公開公平等原則預計大陸簽署 GPA 後未來每年政府採購市場的金額將高達三十餘兆台幣由於市場規模極為龐大各國莫不競相投

入相關研究及輔導該國產業的競爭力企圖爭奪這塊大餅我國相對進入大陸市場較無語

言及文化等障礙相較於其他國家的競爭事實上我國產業已具備天時地利人和的有

利條件如何利用這些有利條件轉化成市場的競爭優勢實為迫不及待的課題而其中最

關鍵的因素就是是否能徹底熟悉大陸公共市場的遊戲規則精確的掌握各項規則的操作與

竅門且時效越早越好俾輔助我國的產業及早佈署掌握市場的先機這是本研究所致

力的主要目的 研究目標本研究目標可分為短中長期短期為比較兩岸政府採購制度與市場

分析研究臺灣產業進入大陸公共市場之策略及定期舉辦兩岸政府採購產官學研討會及

論壇中期為協助政府研擬相關政策成立兩岸公共市場產業輔導中心及協助我國產業

進入大陸公共市場長期為設立營造公會臺北科大政府採購市場研發與培訓中心使臺灣產業從兩岸走向國際

研究方法本研究在第一階段將針對大陸的政府採購制度進行全面的探討且將兩岸

採購法的差異做詳盡的比對同時也針對大陸的公共市場及產業文化進行深入的調查與

分析並彙整資深台商(協會)及兩岸專家的經驗以務實為導向俾使研究成果能精確有效的掌握大陸的公共市場第二階段將運用前階段的研究成果以營建產業為先建立

兩岸長期的交流平台積極訓練及輔導我國的產業能快速進入大陸公共市場的能力如

此階段的成果與時機成熟將在本校設立兩岸公共市場產業育成中心以提供長期的專

業輔導未來甚至可進一步考慮將服務範圍拓展至其他 GPA國家 結論由於此計畫為一個長期性研究因此下列結論僅為初期研究成果發生重大災

害需獲得緊急搶救資源時除正常既有採購契約可利用外亦可於正常之採購契約中針

對災害搶救項目可直接以開口契約方式預為因應另搶救能量需求異常龐大之重大災害緊

急搶救則可以特殊緊急採購方式因應兩岸採購法規均提供法源依據提供執行單位緊

急採購災害所需搶救資源比較兩岸之緊急採購制度並參照相關實務案例可發現各有

優缺點如何能截長補短應是兩岸所努力方向最後大概整理出兩項重點(1)兩岸採購相對於歐美國家仍處於起步階段還存在很多問題亟待完善如政府採購法不健全政府服

務類採購範圍和規模仍然較小等發達國家政府採購規模占 GDP的比例通常為 10兩岸占比水平與此相比仍有較大差別(2) 緊急採購之因應措施兩岸均有彈性因應作為針對 921 大地震莫拉克颱風（依據台灣地區ldquo採購法rdquo第 105 條）及四川汶川大地震甘肅省土石流災害（依據大陸政府ldquo採購法rdquo第 31 條）等相關單位均可快速進行救災工作因此相關緊急採購作為均能發揮功能提升整體救災復原效率 Principal Investigator王隆昌 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-2

中國各年度 GDP（單位億美元）

資料來源中華人民共和國國家統計局 httpwwwstatsgovcn2012年

各縣市綜合營造業分佈狀況 研究目標 資料來源本研究室繪製 資料來源本研究室繪製

家數

縣

市

C-3

預防式品管理論應用於公共工程之研究

近年來國家重大建設計畫密集推出如民營固網開放台電六輸變電計畫污水下水

道建設計畫及自來水更新等多項計畫以及埋設電力電信瓦斯自來水網路等等維生

管線使用道路埋設管線情形非常普遍然而國內隨著生活水平及教育程度的提昇以致

民眾意識抬頭對道路服務需求也跟著增加因此使得國內道路管理機關開始重視道路服

務品質的問題但卻常發生管線工程埋設後因道路回填不實或管線埋設未與路面齊平

造成路面不平的情況其施工品質優劣將是維持路面平整最重要的關鍵 本研究將預防式品質管理概念導入目前道路管線挖填工程品質管理中重新建置一套

施工品質管理機制依現況問題分析並研提對策提出於重要施工項目建立停檢點查驗

並依其重要程度設立不同等級專業人員負責查驗及相關檢查表落實專業人員的職責等施

工品質管理機制期能改善目前施工品質良莠不齊的情況 研究目標 本研究首先針對臺北市現行管線挖掘作業之抽查機制進行探討依據現

況問題分析結果檢討現行抽查機制的問題癥結導入防弊理論及預防品管的觀點建構

改良式抽查機制首先建立管線停檢點抽查作業消除非必要的挖掘降低抽查成本減少

開挖次數及減少用路人抱怨推動落實專業人員管制藉由二階段抽查作業篩選無停檢點

資料者納入品質抽查將廠商依品管能力分類無品質能力及限制挖掘者繳交代金(需含管理費等)由道路管理機關於各年度施工時納入施工研擬闢建管線挖掘品質管理系統其研擬一套以預防為主治療為輔具體可行的管理機制藉以提升抽查效益並有效改

善管線施工品質 研究方法針對本研究相關之文獻及臺北市管線挖掘品質管理現況進行回顧探討臺

北市道路挖掘埋設管線品質抽查管理之盲點導入防弊理論及預防式品管的觀點著重以

預防式管理為主治療為輔應變為備之原理藉由專家調查以及實例分析探討改良式抽

查機制之適用性並以回饋分析之方式修正本研究最後提出結論與建議 結論(1)強化製程品管停止靠檢驗達成品質一開始就製造出滿足需求品質的方式

來取代檢驗特別是落實停檢點抽查機制與績效管理(2)道路管理機關除輔導其做好品質外應針對其品質績效長期建立管理檔案長期掌握管線單位的完整資料績優者除於管

線會議公開表揚外應降低抽查比率甚至列入道路管理機關代辦施工之廠商優先名單績

劣者除於管線會議提出並公告於臺北市道路挖掘管理系統並增加抽差比率輔導施工品

質若仍無法改善經評定為無自主品管能力則由管理機關代收款施作且代收款應大幅提

升並收取管理費長期追蹤廠商績效管理績優廠商將持續其好品質績效差之廠商為避

免抽查之成本提高將自主性的導正其施工品質長期形成良性循環及自主品管之永續目

的創造永續管理的效益(3)重點式品管須由品管組織人員簽認除依權責分別由施工廠商之技師工地主任及品管人員負責簽認外監造單位亦應於現場會簽並通知道路管理

機關派員查核(4)闢建管線挖掘品質管理系統以二階段抽查機制可減少 80非必要抽挖件數降低抽查成本利用非破壞性檢測過濾有品質疑慮之案件代替道路品質抽查

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-4

未經篩選逕以破壞性檢測檢驗道路品質之機制改以善用成熟科技如透地雷達先與檢測隱

蔽部分可排除非必要之挖掘案件瀝青混凝土部分則以鑽心取樣檢驗如有品質疑慮再

以破壞性檢測驗證民眾較在意路面復舊品質更勝於隱蔽部分另增加非破壞性檢測項目

如以三米直規加驗人手孔周邊及瀝青混凝土新舊介面高低差(5)因已以二階段非破壞性檢驗過濾 80非必要抽挖件數如此可分階段增加抽查件數由原 15增加至 10長期以 100抽中不合格為目標大幅增加抽查效益

Principal Investigator王隆昌 教授研究室

戴明品管理論

項目 年度 抽查件數 不合格件數 不合格率

97 138 71 5145 98 629 187 2973 99 525 120 2286 合計 1292 378 2926

97~99年度臺北市管線查察不合格統計表

C-5

整合 RFID與 BIM於營建工地鋼構吊裝工程管控實務應用之研究

鋼構工程為鋼骨大樓最主要的工項之一其作業管理的良窳直接影響工程品質與成

本複雜之鋼結構工程可能包含上萬支構件每一構件經由製造運送檢查儲存

吊裝及驗收等流程都必須不斷進行確認並核對資料然而現行工地作業人員多以紙本

2D圖面及物料清單為溝通管理的工具因此常有構件不易確認效率緩慢誤判等問題尤其塔吊人員位於高樓作業時需同時進行安裝位置確認與吊塔操作不僅導致作業緩

慢且易增加作業風險 研究目標規劃整合BIM結合RFID技術導入營建工地鋼構吊裝工程管控之應用模式

建置 BIM-based RFID 鋼構工程物料資訊管理系統使其能提升鋼構作業管理效率減少塔吊作業之風險並進一步探討系統導入之效益與限制 研究方法鋼結構工程的作業流程包含工廠製造材料運送工地存放吊裝施工及

完工驗收等階段本研究所開發之系統導入應用包含「進場檢驗」「吊掛作業」「進度監

控」及「完工查驗」等作業管理其概念主要利用 BIM圖形化介面易於辨識之特性使人員能透過模型輕易掌握鋼構於建築空間位置並透過 RFID快速掃瞄辨識能力能迅速取得構件資訊減少人員辨識錯誤及負荷有助於高空塔吊作業之正確與安全並透過

BIM 模型顏色呈現方式能迅速掌握鋼構作業之進度本研究開發採用NET Framework技術以Microsoft SQL Server為資料庫系統並透過 ADONET作為資料溝通之技術模型本體採用 Revit 匯出之 DWF 檔案為主要檔案格式提供系統操作所需之樓層模型及構件視覺化資訊系統介面則以 VBNET開發視窗介面作業進行時能同時呈現系統資料庫資訊及模型呈現

結論(一)本研究整合 RFID 與 BIM 模型作為塔吊作業溝通之媒介高空與地面人員能以行動裝置同步取得構件及模型資訊可改善傳統 2D圖面與無線電溝通及描述不易之狀況(二)由於鋼構體積龐大且工地空間有限錯誤的堆置方式可能增加成本與導致風險工程師可藉由 BIM 樓層與位置資訊調控構件最佳的儲放位置與順序可提升吊裝

效率並降低風險(三)系統所採用之 BIM Model 由 Revit 模型先行匯出為 DWF格式檔案後再利用 API進行操作以避免原始模型遭任意修改且由於檔案格式較小可提升系統資料傳輸速度並改善作業效率(四)透過 BIM API 介面程式可控制模型旋轉並以適當角度呈現能協助塔吊人員迅速確認構件及安裝位置改善作業便利性及減少人員疲勞並且

提升作業安全本研究導入行動化通訊裝置及 BIM-RFID資訊化作業系統取代傳統紙本作業模式人員對資訊系統操作之熟悉度與良好的教育訓練為導入系統成敗之重要關鍵 Principal Investigator林祐正老師 研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

林祐正

副教授

C-6

使用者操作介面

RFID-BIM系統導入工地鋼構管控之應用

系統架構圖

鋼構進場檢驗及放置管理

地面工程師與塔吊人員同步顯示鋼構資訊

透過 BIM模型顏色管理作業進度

作業人員進行鋼構驗收

D-1

因應重大複合型災害物力動員調度機制 之研究

2011 年日本311 東北發生超乎預期之大規模地震所引發之複合型災害其救災物力

之動員調度也備受考驗借國外災害處理之經驗檢討台灣的法令組織整備作業程

序及案例期能提升我國面臨重大複合型災害時物力動員之時效性及完整性 研究目標彙整分析世界主要國家包括日本(日本東北地震)美國(卡翠納颶風)

中國大陸(四川地震)等遭逢重大災難時物力動員機制運作情形與關鍵議題檢討我國近年來莫拉克風災納莉風災921 地震等重大災害物力動員案例及現況設定一項重大複合式災害就我國現行物力動員機制進行情境分析研提我國因應重大災難物力動員機制

之具體建議 研究方法本研究案預擬之情境以國內發生機率雖不高但仍有可能發生且高於現

今地方政府在其地區災害防救計畫中所研擬的地震規模為本研究案之情境事件因此

設定為臺灣北部山腳斷層北延入海段發生芮氏規模七之地震錯動並引發最高浪高達三

公尺之海嘯此浪高比國科會所做研究報告之12公尺高但考慮311 東日本大地震之超乎預期的情況及複合型災害之組構以三公尺浪高之海嘯為模擬情境另伴隨核一廠因激

烈振動導致廠區設備受損造成第四級（Level 4）的輻射事故綜之本研究案預擬之複合型災害乃由地震海嘯核電廠輻射事故所構成並推估建物損壞人員傷亡收容

需求火災事件維生管線交通路網等之量化損害及修復進度以及海嘯淹水及輻射災

害避難收容下所需的物力調度其中以TELES 及本研究研擬方法為主要考量亦透過訪談方式針對公私部門物力動員調度權責相關之人員進行訪談以了解災防組織之實際

作為伴以調查焦點座談統計分析並總整研究發現研提我國因應重大災難物力

動員機制之具體建議 結論物力需求可分為物資及設施設備兩大類別物資方面包括飲用水糧食及民生

必需品緊急醫療救護所需之器材及藥品人命搜救之器材裝備等等本研究擬出隨時

間地點之量化數據提出物力動員調度之十三項重要課題與對策並具體提出短中長期

政策及機制改善之建議 Principal Investigator施邦築

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

施邦築

副教授

D-2

物力需求與災害發生時間關係圖

物力整及備動員運作流程圖

物力調度運作流流程圖

D-3

地工合成材料應用於呈層複合土壤 水質淨化系統之研究

臺灣發展生態工法迄今已十餘年初階段大都應用於河川及山坡地治理現今逐漸擴

展至社區或城市的應用並且與綠建築及節能減碳等議題相互結合目前國內的生活污

水大多經由污水下水道系統收集至污水處理廠處理然而因其造價高且工期長短期內

並無法達到全面普及鑑於此近年來國內開始採用現地自然淨化處理系統(NTS)解決此問題然此類系統卻常受限於較低的水力負荷率而導致阻塞本研究引入在日本發展十餘

年之呈層複合土壤系統(MSL)其實務案例詳圖 1 及圖 2由於水力負荷率較大且因系統可設置於地底下降低人為的干擾及維護管理的頻率有效的改善 NTS 缺點 MSL系統主要由土壤混合層(含土壤有機材料及包覆材)及透水層(PL)組合而成日本 SML係以麻布為包覆材但易受分解腐化而影響系統壽命本研究改採高耐久且品質穩定之地工

合成材料以提昇系統使用壽命 研究目標本研究嘗試採用地工合成材料替換 MSL 系統中包覆材藉由人造聚酯纖

維控制材料本身厚度開孔徑進行實驗過去地工合成材料較常使用在土木大地工程

多應用於河川護岸的保護以及山坡地的護坡工程材料本身具備排水沖蝕控制隔離

加勁及過濾hellip等功能鮮少使用於水質淨化之應用本研究透過地工合成材料替換日本之黃麻布包覆材除了可以達到較佳的水質淨化成效之外更有效延長MSL系統使用壽命另外本研究亦嚐試採用台灣現地常見的材料來取代日本的材料以達到落實技術本土化

之目的 研究方法首先進行「地工織物培殖微生物可行性初期實驗」(詳圖 3)目的為了解

地工合成材料能否能有效提供硝化菌生長附著而後採用自行研發之「MSL 室內實驗滲透過濾實驗儀」(詳圖 4)進行實驗共分為二個階段第一階段由黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)及厚不織布(I-C)進行實驗以了解不同纖維布之淨化效率第二階段則將三種纖維布以不同的水力負荷率進行試驗以了解污水停留時間與水質淨化效率間的關係

結論(1)本研究所使用之添加材均為台灣本土材料由試驗結果可知效果頗佳顯示

可達技術本土化之目標(2)在相同厚度下本研究採用地工合成材的確可以達到與黃麻布相同之水質淨化成效且較厚之地工合成材亦表現出較佳的成效(圖 5)(3)實驗發現地工合成材內部孔隙愈多愈能提供較多空間利於生物膜孳長提高淨化效果(4)水力負荷率只要能低於 5000Lm2day便可以有效達到水質淨化的成效(圖 6)(5)與人工濕地水質淨化系統相比MSL可以更小的面積和更省的成本較快速的達到水質淨化的成效由其對於磷的去除更為顯著

Principal Investigator何嘉浚 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

何嘉浚

助理教授

D-4

圖 1家庭生活污水處理案例 圖 2河川工程淨水案例

圖 3地工織物培殖生物菌實驗結果 圖 4 MSL室內實驗滲透過濾實驗儀

圖 5黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)與厚不織布(I-C)之實驗結果

圖 6 三種纖維布在水力承載負荷率 3000Lm2day之實驗結果

TP NH3-N

TP NH3-N

E-1

機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 地下水是極為重要的水資源之一相較於地表水而言地下水具有成本低廉水溫與

水量穩定水質良好及取用方便等多項優點目前台灣西南部地區仍大量抽取地下水供應

灌溉養殖民生及工業用水若地下水遭受污染勢必嚴重影響該地區之水資源供需平

衡甚至對人體健康造成危害故地下水資源保育業已成為極重要之議題 研究目標地下水污染潛勢評估模式 DRASTIC 為美國環保署(US Environmental

Protection Agency)於 1985 年主導並與美國地下水協會共同合作所發展而成利用該模式評估區域之污染潛勢計算出之高污染潛勢區則代表該地區客觀上較易受到污染

DRASTIC 含水層脆弱度模式自發展以來經常被使用於評估地下水污染潛勢但此模式在應用上常因相關參數資料稀少易產生高度不確定性進而影響模式之評估結果因此本

研究應用指標為基礎之地理統計發展以機率為基礎之 DRASTIC 含水層脆弱度評估模式除估算地下水污染潛勢值外並評估其污染潛勢預測表現 研究方法DRASTIC 含水層脆弱度模式考慮七項水文地質參數以評估該地區污染

潛勢之程度分別為地下水位深度(D)淨補注量(R)含水層介質(A)土壤介質(S)地形(T)未飽和層影響(I)含水層水力傳導特性(C)七項參數本研究將此法實際應用於濁水溪沖積扇DRASTIC模式中之各參數分別使用三種選取方法(最大機率選取期望值選取傳統選取法)進行污染潛勢評估

結論研究結果顯示高污染潛勢區皆位於沖積扇之扇頂區土地利用型態以農業耕

種為主而中度污染潛勢則大多分佈於扇央地區無污染及低度風險污染大多分佈於沖積

扇西部沿海地區以及南部地區此外將前述三種方法之評估結果與近年來該地區地下水

硝酸鹽氮實際污染情形進行相關性分析Pearson 相關係數分別為 0310131 及 0071Spearman 相關係數則分別為 0460552 及 021再比較三種方法之污染潛勢預測能力預測高硝酸鹽氮濃度污染(超過 05mgL為門檻)其預測能力分別為 7575及 38由上述結果顯示本研究發展以機率為基礎含水層脆弱度評估模式較傳統評估結果更為優

異本研究成果可提供政府劃定地下水污染潛勢範圍以及制訂污染防治與土地使用管理策

略之參考建議未來可增加更多因子估算淨補注量時若能考慮更多可能影響參數如土

地利用型態雨量植被及土壤入滲係數等將使淨補注量估算更符合實際情況以提高

模式之準確性 Principal Investigator陳世楷助理教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

水資源工程與水利防災組

陳世楷

助理教授

E-2

參數因子 水文地質參數

地下水位深度 D(Depth to Water Table) 淨補注量 R(Net Recharge) 含水層介質 A(Aquifer Media) 土壤介質 S(Soil Media) 地形 T(Topography(slope))

未飽和層影響 I(Impact of the Vadose Zone) 水力傳導係數 C(Hydraulic Conductivity of the Aquifer)

DRASTIC參數 DRC之分數等級

D R C

百分比 門檻 分數等級(rating)

0-20 1 10 2

20-40 2 8 4

40-60 3 6 6

60-80 4 4 8

80-100 4+ 2 10

DRASTIC參數 SIA之分數等級

範 圍(range) 分數等級(rating)

礫石層 10

極粗粗中砂層 7

細及細砂層 4

粉砂泥及黏土層 1

(a)

(b)

(c)

DRASTIC 高污染潛勢與硝酸鹽氮超過05mgL 之比較(a) 各參數最大發生機率選取(b) 各參數期望值選取法(c)傳統選取法

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

B-14

光纖簡支梁試驗加載示意圖 雙點循環載重之光纖變形量量測結果

載重-彎矩(理論與數值分析)關係圖 載重與鋼筋應變及中立軸位置關係圖

鋼筋混凝土簡支梁斷面網格圖(FLAC 3D) 鋼筋混凝土簡支梁網格示意圖(FLAC 3D)

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

116 cm

40 cm

10 cm 10 cm28 cm 28 cm

光纖感測器

P

A B

C D

0100002000030000400005000060000700008000090000

100000110000120000130000140000

0 10002000300040005000600070008000900010000

彎矩

(kg-

cm)

載重 (kg)

理論彎矩

計算彎矩-

類型1

計算彎矩-

類型2

計算彎矩-

類型3

B-15

無人飛行戴具(UAV)航空攝影測量及雷射掃描儀(LiDAR)資料之整合與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞近

年來測量與空間資訊技術之發展日新月異於國土保安環境變遷監控防救災應變資

源探測保護等各方面的應用以及上述資訊的更新和資料的即時性成為重要需求因此

發展快速且低成本資料擷取平台乃成為各國遙感探測技術與測繪製圖發展的重要課題

遙測影像及航空測量除了軍事情報之外已普遍推廣到區域測量地質調查礦產探勘

農林設施土壤保育森林開發與土木工程之探查等工作上近年來因電腦視算能力的

提昇數位影像解晰度的提高相對應之攝影測量技術亦隨之澎渤發展 研究目標地震等天然災害的評估常須整合不同領域及技術如地形分析大地測

量遙測地理資訊系統及定年學等其中構造地形分析是斷層存在性及斷層活動性一個

最初步也最基礎的資訊與工具它能提供進行其他更精細的斷層調查分析前重要的參考

依據因此高精度地形資料的取得成為重要關鍵 研究方法1)針對地形資訊大量數據視覺運算等相關模組及程式的開發其中主要

集中於三維紅藍(或紅青)全彩立體影像及三維立體光柵影像之處理及製作2)數值地形資料應用於在地質上構造如斷層褶皺等構造的特徵分析構造活動性的探討等相

關技術的開發 結論無人飛行載具機動力強時效性快經費較廉及較寬鬆天氣條件即可操作的

優點等特性可取得災害地區即時清晰全面之中低空照片並作為後續分析災害原因

與災後整治之用以無人飛行載具進行航空攝影測量由地表特徵物的辨識再反求特徵

點的空間所在位置經由大量的特徵點的計算後即可建置大量三維座標（點雲）並同

時透過數位攝影機記錄取樣點顏色測量結果可以建構數位地表高程模型來精確記錄地貌

用於記錄地形變遷地圖製作或是產生地面模型此一精確的三維座標可做為土地建築

都市規劃自然地貌河床地形測量以及山坡監測等用途之應用另一方面台灣地區位

處高溫多雨的亞熱帶植生茂密地質露頭出露不易而新技術空載雷射掃描(Light Detection And Ranging LIDAR)的多重反射資訊經由濾除不同反射訊號後能獲得高解析度之數值地表模型(Digital Surface Model DSM)再經由資料處理進一步去除地表建物及植被等可得高解析度數值地形模型(Digital Elevation Model DEM)利用此一技術無論是人口密集的都會區或是叢林茂密的深山都可以找出許多被掩蓋或是現行數值地

形模型所無法分辨的細微地形變化這些微變化能提供更多科學證據並進相關分析與運

用

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-16

國道三號附近細部數值地形模型呈現其中可見高速公路上崩積區及呈點狀凸起零星

散佈之清運中大型機具

無人飛機拍攝陳有蘭溪附近區域影像之點雲建置成果

小林村附近地區山崩事件後之三維地形側視

B-17

山崩災害數值模擬相關程式開發與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞1999年台灣九二一集集地震（ML= 73 MW= 76）造成台灣地區二千四百餘人的死亡引發近萬個山崩民生經濟損失嚴重近年來因電腦運算能力的提昇結合野外觀察的結果

運用離散元素法等數值模型方法結合地震站之強地動訊號地表地下水文特徵以及

岩體及滑動面之材料性質等來模擬山崩行為從地震山崩之誘發啟動傳播至穩定

滑動及最後堆積停止階段等等hellip重建運動塊體的滑動過程 研究目標結合野外觀察及不同方法論所得概念運用自行開發之接觸動力離散元素

法及廣義地形下之淺水波模式來探討山崩區地形地貌岩體材料性質孔隙壓力滑

動面及原地面等摩擦性質等對山崩之誘發擴展及堆積過程之影響及山崩機制之探討 研究方法1)運用接觸動力離散元素法來模擬山崩的誘發與運動過程該方法基於顆

粒間的接觸面性質及顆粒群的相互碰撞時考量顆粒碰撞前後之動量變化回復係數及作

用力2)基於連體力學架構所發展而成的廣義地形下之淺水波模式所開發之程式(中研院郭志禹博士合作)亦運用於土石流流變率模擬藉由與現場堆積的量測值相比較來率定山崩地區之流變參數

結論岩體內之作用力的模擬是考慮相接觸顆粒之接觸點位置及接觸區域面積接

解點上之正向切向接觸力及抗彎矩並考慮原接解點或新接觸點接觸點之尖鋒及殘餘

強度等以上方法允許模擬破碎岩體內之凝聚力的 Mohr - Coulomb 行為最後再以GaussndashSeidel 非線性迭代之數值方法來簡化及加速程式之運算以計算每一時間序列上顆粒群體碰撞及接觸時的作用及行為相關程式已運用於國道三號九份二山小林村等地

滑土石流等山崩之象動歷程模擬金山地區之洪氾斷層錯動造成地盤下陷而引致海水

漫淹等相關的分析

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-18

山崩崩移發生前及發生瞬間顆粒間之接觸應力變化

小林村土石流情境模擬及崩積物堆積狀況

C-1

大陸政府採購市場與制度之研究 由於 WTO 的 GPA (政府採購協定) 簽署國家越來越多美加歐盟日韓等大部

分有經濟實力的國家多已簽署我國亦在 2009 年 7 月 15 日簽署生效而中國大陸亦於2007年提出加入 GPA申請目前相關談判已近尾聲近期內可望簽署根據 GPA的規定各國的政府採購市場必須互相開放且遵守公開公平等原則預計大陸簽署 GPA 後未來每年政府採購市場的金額將高達三十餘兆台幣由於市場規模極為龐大各國莫不競相投

入相關研究及輔導該國產業的競爭力企圖爭奪這塊大餅我國相對進入大陸市場較無語

言及文化等障礙相較於其他國家的競爭事實上我國產業已具備天時地利人和的有

利條件如何利用這些有利條件轉化成市場的競爭優勢實為迫不及待的課題而其中最

關鍵的因素就是是否能徹底熟悉大陸公共市場的遊戲規則精確的掌握各項規則的操作與

竅門且時效越早越好俾輔助我國的產業及早佈署掌握市場的先機這是本研究所致

力的主要目的 研究目標本研究目標可分為短中長期短期為比較兩岸政府採購制度與市場

分析研究臺灣產業進入大陸公共市場之策略及定期舉辦兩岸政府採購產官學研討會及

論壇中期為協助政府研擬相關政策成立兩岸公共市場產業輔導中心及協助我國產業

進入大陸公共市場長期為設立營造公會臺北科大政府採購市場研發與培訓中心使臺灣產業從兩岸走向國際

研究方法本研究在第一階段將針對大陸的政府採購制度進行全面的探討且將兩岸

採購法的差異做詳盡的比對同時也針對大陸的公共市場及產業文化進行深入的調查與

分析並彙整資深台商(協會)及兩岸專家的經驗以務實為導向俾使研究成果能精確有效的掌握大陸的公共市場第二階段將運用前階段的研究成果以營建產業為先建立

兩岸長期的交流平台積極訓練及輔導我國的產業能快速進入大陸公共市場的能力如

此階段的成果與時機成熟將在本校設立兩岸公共市場產業育成中心以提供長期的專

業輔導未來甚至可進一步考慮將服務範圍拓展至其他 GPA國家 結論由於此計畫為一個長期性研究因此下列結論僅為初期研究成果發生重大災

害需獲得緊急搶救資源時除正常既有採購契約可利用外亦可於正常之採購契約中針

對災害搶救項目可直接以開口契約方式預為因應另搶救能量需求異常龐大之重大災害緊

急搶救則可以特殊緊急採購方式因應兩岸採購法規均提供法源依據提供執行單位緊

急採購災害所需搶救資源比較兩岸之緊急採購制度並參照相關實務案例可發現各有

優缺點如何能截長補短應是兩岸所努力方向最後大概整理出兩項重點(1)兩岸採購相對於歐美國家仍處於起步階段還存在很多問題亟待完善如政府採購法不健全政府服

務類採購範圍和規模仍然較小等發達國家政府採購規模占 GDP的比例通常為 10兩岸占比水平與此相比仍有較大差別(2) 緊急採購之因應措施兩岸均有彈性因應作為針對 921 大地震莫拉克颱風（依據台灣地區ldquo採購法rdquo第 105 條）及四川汶川大地震甘肅省土石流災害（依據大陸政府ldquo採購法rdquo第 31 條）等相關單位均可快速進行救災工作因此相關緊急採購作為均能發揮功能提升整體救災復原效率 Principal Investigator王隆昌 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-2

中國各年度 GDP（單位億美元）

資料來源中華人民共和國國家統計局 httpwwwstatsgovcn2012年

各縣市綜合營造業分佈狀況 研究目標 資料來源本研究室繪製 資料來源本研究室繪製

家數

縣

市

C-3

預防式品管理論應用於公共工程之研究

近年來國家重大建設計畫密集推出如民營固網開放台電六輸變電計畫污水下水

道建設計畫及自來水更新等多項計畫以及埋設電力電信瓦斯自來水網路等等維生

管線使用道路埋設管線情形非常普遍然而國內隨著生活水平及教育程度的提昇以致

民眾意識抬頭對道路服務需求也跟著增加因此使得國內道路管理機關開始重視道路服

務品質的問題但卻常發生管線工程埋設後因道路回填不實或管線埋設未與路面齊平

造成路面不平的情況其施工品質優劣將是維持路面平整最重要的關鍵 本研究將預防式品質管理概念導入目前道路管線挖填工程品質管理中重新建置一套

施工品質管理機制依現況問題分析並研提對策提出於重要施工項目建立停檢點查驗

並依其重要程度設立不同等級專業人員負責查驗及相關檢查表落實專業人員的職責等施

工品質管理機制期能改善目前施工品質良莠不齊的情況 研究目標 本研究首先針對臺北市現行管線挖掘作業之抽查機制進行探討依據現

況問題分析結果檢討現行抽查機制的問題癥結導入防弊理論及預防品管的觀點建構

改良式抽查機制首先建立管線停檢點抽查作業消除非必要的挖掘降低抽查成本減少

開挖次數及減少用路人抱怨推動落實專業人員管制藉由二階段抽查作業篩選無停檢點

資料者納入品質抽查將廠商依品管能力分類無品質能力及限制挖掘者繳交代金(需含管理費等)由道路管理機關於各年度施工時納入施工研擬闢建管線挖掘品質管理系統其研擬一套以預防為主治療為輔具體可行的管理機制藉以提升抽查效益並有效改

善管線施工品質 研究方法針對本研究相關之文獻及臺北市管線挖掘品質管理現況進行回顧探討臺

北市道路挖掘埋設管線品質抽查管理之盲點導入防弊理論及預防式品管的觀點著重以

預防式管理為主治療為輔應變為備之原理藉由專家調查以及實例分析探討改良式抽

查機制之適用性並以回饋分析之方式修正本研究最後提出結論與建議 結論(1)強化製程品管停止靠檢驗達成品質一開始就製造出滿足需求品質的方式

來取代檢驗特別是落實停檢點抽查機制與績效管理(2)道路管理機關除輔導其做好品質外應針對其品質績效長期建立管理檔案長期掌握管線單位的完整資料績優者除於管

線會議公開表揚外應降低抽查比率甚至列入道路管理機關代辦施工之廠商優先名單績

劣者除於管線會議提出並公告於臺北市道路挖掘管理系統並增加抽差比率輔導施工品

質若仍無法改善經評定為無自主品管能力則由管理機關代收款施作且代收款應大幅提

升並收取管理費長期追蹤廠商績效管理績優廠商將持續其好品質績效差之廠商為避

免抽查之成本提高將自主性的導正其施工品質長期形成良性循環及自主品管之永續目

的創造永續管理的效益(3)重點式品管須由品管組織人員簽認除依權責分別由施工廠商之技師工地主任及品管人員負責簽認外監造單位亦應於現場會簽並通知道路管理

機關派員查核(4)闢建管線挖掘品質管理系統以二階段抽查機制可減少 80非必要抽挖件數降低抽查成本利用非破壞性檢測過濾有品質疑慮之案件代替道路品質抽查

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-4

未經篩選逕以破壞性檢測檢驗道路品質之機制改以善用成熟科技如透地雷達先與檢測隱

蔽部分可排除非必要之挖掘案件瀝青混凝土部分則以鑽心取樣檢驗如有品質疑慮再

以破壞性檢測驗證民眾較在意路面復舊品質更勝於隱蔽部分另增加非破壞性檢測項目

如以三米直規加驗人手孔周邊及瀝青混凝土新舊介面高低差(5)因已以二階段非破壞性檢驗過濾 80非必要抽挖件數如此可分階段增加抽查件數由原 15增加至 10長期以 100抽中不合格為目標大幅增加抽查效益

Principal Investigator王隆昌 教授研究室

戴明品管理論

項目 年度 抽查件數 不合格件數 不合格率

97 138 71 5145 98 629 187 2973 99 525 120 2286 合計 1292 378 2926

97~99年度臺北市管線查察不合格統計表

C-5

整合 RFID與 BIM於營建工地鋼構吊裝工程管控實務應用之研究

鋼構工程為鋼骨大樓最主要的工項之一其作業管理的良窳直接影響工程品質與成

本複雜之鋼結構工程可能包含上萬支構件每一構件經由製造運送檢查儲存

吊裝及驗收等流程都必須不斷進行確認並核對資料然而現行工地作業人員多以紙本

2D圖面及物料清單為溝通管理的工具因此常有構件不易確認效率緩慢誤判等問題尤其塔吊人員位於高樓作業時需同時進行安裝位置確認與吊塔操作不僅導致作業緩

慢且易增加作業風險 研究目標規劃整合BIM結合RFID技術導入營建工地鋼構吊裝工程管控之應用模式

建置 BIM-based RFID 鋼構工程物料資訊管理系統使其能提升鋼構作業管理效率減少塔吊作業之風險並進一步探討系統導入之效益與限制 研究方法鋼結構工程的作業流程包含工廠製造材料運送工地存放吊裝施工及

完工驗收等階段本研究所開發之系統導入應用包含「進場檢驗」「吊掛作業」「進度監

控」及「完工查驗」等作業管理其概念主要利用 BIM圖形化介面易於辨識之特性使人員能透過模型輕易掌握鋼構於建築空間位置並透過 RFID快速掃瞄辨識能力能迅速取得構件資訊減少人員辨識錯誤及負荷有助於高空塔吊作業之正確與安全並透過

BIM 模型顏色呈現方式能迅速掌握鋼構作業之進度本研究開發採用NET Framework技術以Microsoft SQL Server為資料庫系統並透過 ADONET作為資料溝通之技術模型本體採用 Revit 匯出之 DWF 檔案為主要檔案格式提供系統操作所需之樓層模型及構件視覺化資訊系統介面則以 VBNET開發視窗介面作業進行時能同時呈現系統資料庫資訊及模型呈現

結論(一)本研究整合 RFID 與 BIM 模型作為塔吊作業溝通之媒介高空與地面人員能以行動裝置同步取得構件及模型資訊可改善傳統 2D圖面與無線電溝通及描述不易之狀況(二)由於鋼構體積龐大且工地空間有限錯誤的堆置方式可能增加成本與導致風險工程師可藉由 BIM 樓層與位置資訊調控構件最佳的儲放位置與順序可提升吊裝

效率並降低風險(三)系統所採用之 BIM Model 由 Revit 模型先行匯出為 DWF格式檔案後再利用 API進行操作以避免原始模型遭任意修改且由於檔案格式較小可提升系統資料傳輸速度並改善作業效率(四)透過 BIM API 介面程式可控制模型旋轉並以適當角度呈現能協助塔吊人員迅速確認構件及安裝位置改善作業便利性及減少人員疲勞並且

提升作業安全本研究導入行動化通訊裝置及 BIM-RFID資訊化作業系統取代傳統紙本作業模式人員對資訊系統操作之熟悉度與良好的教育訓練為導入系統成敗之重要關鍵 Principal Investigator林祐正老師 研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

林祐正

副教授

C-6

使用者操作介面

RFID-BIM系統導入工地鋼構管控之應用

系統架構圖

鋼構進場檢驗及放置管理

地面工程師與塔吊人員同步顯示鋼構資訊

透過 BIM模型顏色管理作業進度

作業人員進行鋼構驗收

D-1

因應重大複合型災害物力動員調度機制 之研究

2011 年日本311 東北發生超乎預期之大規模地震所引發之複合型災害其救災物力

之動員調度也備受考驗借國外災害處理之經驗檢討台灣的法令組織整備作業程

序及案例期能提升我國面臨重大複合型災害時物力動員之時效性及完整性 研究目標彙整分析世界主要國家包括日本(日本東北地震)美國(卡翠納颶風)

中國大陸(四川地震)等遭逢重大災難時物力動員機制運作情形與關鍵議題檢討我國近年來莫拉克風災納莉風災921 地震等重大災害物力動員案例及現況設定一項重大複合式災害就我國現行物力動員機制進行情境分析研提我國因應重大災難物力動員機制

之具體建議 研究方法本研究案預擬之情境以國內發生機率雖不高但仍有可能發生且高於現

今地方政府在其地區災害防救計畫中所研擬的地震規模為本研究案之情境事件因此

設定為臺灣北部山腳斷層北延入海段發生芮氏規模七之地震錯動並引發最高浪高達三

公尺之海嘯此浪高比國科會所做研究報告之12公尺高但考慮311 東日本大地震之超乎預期的情況及複合型災害之組構以三公尺浪高之海嘯為模擬情境另伴隨核一廠因激

烈振動導致廠區設備受損造成第四級（Level 4）的輻射事故綜之本研究案預擬之複合型災害乃由地震海嘯核電廠輻射事故所構成並推估建物損壞人員傷亡收容

需求火災事件維生管線交通路網等之量化損害及修復進度以及海嘯淹水及輻射災

害避難收容下所需的物力調度其中以TELES 及本研究研擬方法為主要考量亦透過訪談方式針對公私部門物力動員調度權責相關之人員進行訪談以了解災防組織之實際

作為伴以調查焦點座談統計分析並總整研究發現研提我國因應重大災難物力

動員機制之具體建議 結論物力需求可分為物資及設施設備兩大類別物資方面包括飲用水糧食及民生

必需品緊急醫療救護所需之器材及藥品人命搜救之器材裝備等等本研究擬出隨時

間地點之量化數據提出物力動員調度之十三項重要課題與對策並具體提出短中長期

政策及機制改善之建議 Principal Investigator施邦築

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

施邦築

副教授

D-2

物力需求與災害發生時間關係圖

物力整及備動員運作流程圖

物力調度運作流流程圖

D-3

地工合成材料應用於呈層複合土壤 水質淨化系統之研究

臺灣發展生態工法迄今已十餘年初階段大都應用於河川及山坡地治理現今逐漸擴

展至社區或城市的應用並且與綠建築及節能減碳等議題相互結合目前國內的生活污

水大多經由污水下水道系統收集至污水處理廠處理然而因其造價高且工期長短期內

並無法達到全面普及鑑於此近年來國內開始採用現地自然淨化處理系統(NTS)解決此問題然此類系統卻常受限於較低的水力負荷率而導致阻塞本研究引入在日本發展十餘

年之呈層複合土壤系統(MSL)其實務案例詳圖 1 及圖 2由於水力負荷率較大且因系統可設置於地底下降低人為的干擾及維護管理的頻率有效的改善 NTS 缺點 MSL系統主要由土壤混合層(含土壤有機材料及包覆材)及透水層(PL)組合而成日本 SML係以麻布為包覆材但易受分解腐化而影響系統壽命本研究改採高耐久且品質穩定之地工

合成材料以提昇系統使用壽命 研究目標本研究嘗試採用地工合成材料替換 MSL 系統中包覆材藉由人造聚酯纖

維控制材料本身厚度開孔徑進行實驗過去地工合成材料較常使用在土木大地工程

多應用於河川護岸的保護以及山坡地的護坡工程材料本身具備排水沖蝕控制隔離

加勁及過濾hellip等功能鮮少使用於水質淨化之應用本研究透過地工合成材料替換日本之黃麻布包覆材除了可以達到較佳的水質淨化成效之外更有效延長MSL系統使用壽命另外本研究亦嚐試採用台灣現地常見的材料來取代日本的材料以達到落實技術本土化

之目的 研究方法首先進行「地工織物培殖微生物可行性初期實驗」(詳圖 3)目的為了解

地工合成材料能否能有效提供硝化菌生長附著而後採用自行研發之「MSL 室內實驗滲透過濾實驗儀」(詳圖 4)進行實驗共分為二個階段第一階段由黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)及厚不織布(I-C)進行實驗以了解不同纖維布之淨化效率第二階段則將三種纖維布以不同的水力負荷率進行試驗以了解污水停留時間與水質淨化效率間的關係

結論(1)本研究所使用之添加材均為台灣本土材料由試驗結果可知效果頗佳顯示

可達技術本土化之目標(2)在相同厚度下本研究採用地工合成材的確可以達到與黃麻布相同之水質淨化成效且較厚之地工合成材亦表現出較佳的成效(圖 5)(3)實驗發現地工合成材內部孔隙愈多愈能提供較多空間利於生物膜孳長提高淨化效果(4)水力負荷率只要能低於 5000Lm2day便可以有效達到水質淨化的成效(圖 6)(5)與人工濕地水質淨化系統相比MSL可以更小的面積和更省的成本較快速的達到水質淨化的成效由其對於磷的去除更為顯著

Principal Investigator何嘉浚 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

何嘉浚

助理教授

D-4

圖 1家庭生活污水處理案例 圖 2河川工程淨水案例

圖 3地工織物培殖生物菌實驗結果 圖 4 MSL室內實驗滲透過濾實驗儀

圖 5黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)與厚不織布(I-C)之實驗結果

圖 6 三種纖維布在水力承載負荷率 3000Lm2day之實驗結果

TP NH3-N

TP NH3-N

E-1

機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 地下水是極為重要的水資源之一相較於地表水而言地下水具有成本低廉水溫與

水量穩定水質良好及取用方便等多項優點目前台灣西南部地區仍大量抽取地下水供應

灌溉養殖民生及工業用水若地下水遭受污染勢必嚴重影響該地區之水資源供需平

衡甚至對人體健康造成危害故地下水資源保育業已成為極重要之議題 研究目標地下水污染潛勢評估模式 DRASTIC 為美國環保署(US Environmental

Protection Agency)於 1985 年主導並與美國地下水協會共同合作所發展而成利用該模式評估區域之污染潛勢計算出之高污染潛勢區則代表該地區客觀上較易受到污染

DRASTIC 含水層脆弱度模式自發展以來經常被使用於評估地下水污染潛勢但此模式在應用上常因相關參數資料稀少易產生高度不確定性進而影響模式之評估結果因此本

研究應用指標為基礎之地理統計發展以機率為基礎之 DRASTIC 含水層脆弱度評估模式除估算地下水污染潛勢值外並評估其污染潛勢預測表現 研究方法DRASTIC 含水層脆弱度模式考慮七項水文地質參數以評估該地區污染

潛勢之程度分別為地下水位深度(D)淨補注量(R)含水層介質(A)土壤介質(S)地形(T)未飽和層影響(I)含水層水力傳導特性(C)七項參數本研究將此法實際應用於濁水溪沖積扇DRASTIC模式中之各參數分別使用三種選取方法(最大機率選取期望值選取傳統選取法)進行污染潛勢評估

結論研究結果顯示高污染潛勢區皆位於沖積扇之扇頂區土地利用型態以農業耕

種為主而中度污染潛勢則大多分佈於扇央地區無污染及低度風險污染大多分佈於沖積

扇西部沿海地區以及南部地區此外將前述三種方法之評估結果與近年來該地區地下水

硝酸鹽氮實際污染情形進行相關性分析Pearson 相關係數分別為 0310131 及 0071Spearman 相關係數則分別為 0460552 及 021再比較三種方法之污染潛勢預測能力預測高硝酸鹽氮濃度污染(超過 05mgL為門檻)其預測能力分別為 7575及 38由上述結果顯示本研究發展以機率為基礎含水層脆弱度評估模式較傳統評估結果更為優

異本研究成果可提供政府劃定地下水污染潛勢範圍以及制訂污染防治與土地使用管理策

略之參考建議未來可增加更多因子估算淨補注量時若能考慮更多可能影響參數如土

地利用型態雨量植被及土壤入滲係數等將使淨補注量估算更符合實際情況以提高

模式之準確性 Principal Investigator陳世楷助理教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

水資源工程與水利防災組

陳世楷

助理教授

E-2

參數因子 水文地質參數

地下水位深度 D(Depth to Water Table) 淨補注量 R(Net Recharge) 含水層介質 A(Aquifer Media) 土壤介質 S(Soil Media) 地形 T(Topography(slope))

未飽和層影響 I(Impact of the Vadose Zone) 水力傳導係數 C(Hydraulic Conductivity of the Aquifer)

DRASTIC參數 DRC之分數等級

D R C

百分比 門檻 分數等級(rating)

0-20 1 10 2

20-40 2 8 4

40-60 3 6 6

60-80 4 4 8

80-100 4+ 2 10

DRASTIC參數 SIA之分數等級

範 圍(range) 分數等級(rating)

礫石層 10

極粗粗中砂層 7

細及細砂層 4

粉砂泥及黏土層 1

(a)

(b)

(c)

DRASTIC 高污染潛勢與硝酸鹽氮超過05mgL 之比較(a) 各參數最大發生機率選取(b) 各參數期望值選取法(c)傳統選取法

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

B-15

無人飛行戴具(UAV)航空攝影測量及雷射掃描儀(LiDAR)資料之整合與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞近

年來測量與空間資訊技術之發展日新月異於國土保安環境變遷監控防救災應變資

源探測保護等各方面的應用以及上述資訊的更新和資料的即時性成為重要需求因此

發展快速且低成本資料擷取平台乃成為各國遙感探測技術與測繪製圖發展的重要課題

遙測影像及航空測量除了軍事情報之外已普遍推廣到區域測量地質調查礦產探勘

農林設施土壤保育森林開發與土木工程之探查等工作上近年來因電腦視算能力的

提昇數位影像解晰度的提高相對應之攝影測量技術亦隨之澎渤發展 研究目標地震等天然災害的評估常須整合不同領域及技術如地形分析大地測

量遙測地理資訊系統及定年學等其中構造地形分析是斷層存在性及斷層活動性一個

最初步也最基礎的資訊與工具它能提供進行其他更精細的斷層調查分析前重要的參考

依據因此高精度地形資料的取得成為重要關鍵 研究方法1)針對地形資訊大量數據視覺運算等相關模組及程式的開發其中主要

集中於三維紅藍(或紅青)全彩立體影像及三維立體光柵影像之處理及製作2)數值地形資料應用於在地質上構造如斷層褶皺等構造的特徵分析構造活動性的探討等相

關技術的開發 結論無人飛行載具機動力強時效性快經費較廉及較寬鬆天氣條件即可操作的

優點等特性可取得災害地區即時清晰全面之中低空照片並作為後續分析災害原因

與災後整治之用以無人飛行載具進行航空攝影測量由地表特徵物的辨識再反求特徵

點的空間所在位置經由大量的特徵點的計算後即可建置大量三維座標（點雲）並同

時透過數位攝影機記錄取樣點顏色測量結果可以建構數位地表高程模型來精確記錄地貌

用於記錄地形變遷地圖製作或是產生地面模型此一精確的三維座標可做為土地建築

都市規劃自然地貌河床地形測量以及山坡監測等用途之應用另一方面台灣地區位

處高溫多雨的亞熱帶植生茂密地質露頭出露不易而新技術空載雷射掃描(Light Detection And Ranging LIDAR)的多重反射資訊經由濾除不同反射訊號後能獲得高解析度之數值地表模型(Digital Surface Model DSM)再經由資料處理進一步去除地表建物及植被等可得高解析度數值地形模型(Digital Elevation Model DEM)利用此一技術無論是人口密集的都會區或是叢林茂密的深山都可以找出許多被掩蓋或是現行數值地

形模型所無法分辨的細微地形變化這些微變化能提供更多科學證據並進相關分析與運

用

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-16

國道三號附近細部數值地形模型呈現其中可見高速公路上崩積區及呈點狀凸起零星

散佈之清運中大型機具

無人飛機拍攝陳有蘭溪附近區域影像之點雲建置成果

小林村附近地區山崩事件後之三維地形側視

B-17

山崩災害數值模擬相關程式開發與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞1999年台灣九二一集集地震（ML= 73 MW= 76）造成台灣地區二千四百餘人的死亡引發近萬個山崩民生經濟損失嚴重近年來因電腦運算能力的提昇結合野外觀察的結果

運用離散元素法等數值模型方法結合地震站之強地動訊號地表地下水文特徵以及

岩體及滑動面之材料性質等來模擬山崩行為從地震山崩之誘發啟動傳播至穩定

滑動及最後堆積停止階段等等hellip重建運動塊體的滑動過程 研究目標結合野外觀察及不同方法論所得概念運用自行開發之接觸動力離散元素

法及廣義地形下之淺水波模式來探討山崩區地形地貌岩體材料性質孔隙壓力滑

動面及原地面等摩擦性質等對山崩之誘發擴展及堆積過程之影響及山崩機制之探討 研究方法1)運用接觸動力離散元素法來模擬山崩的誘發與運動過程該方法基於顆

粒間的接觸面性質及顆粒群的相互碰撞時考量顆粒碰撞前後之動量變化回復係數及作

用力2)基於連體力學架構所發展而成的廣義地形下之淺水波模式所開發之程式(中研院郭志禹博士合作)亦運用於土石流流變率模擬藉由與現場堆積的量測值相比較來率定山崩地區之流變參數

結論岩體內之作用力的模擬是考慮相接觸顆粒之接觸點位置及接觸區域面積接

解點上之正向切向接觸力及抗彎矩並考慮原接解點或新接觸點接觸點之尖鋒及殘餘

強度等以上方法允許模擬破碎岩體內之凝聚力的 Mohr - Coulomb 行為最後再以GaussndashSeidel 非線性迭代之數值方法來簡化及加速程式之運算以計算每一時間序列上顆粒群體碰撞及接觸時的作用及行為相關程式已運用於國道三號九份二山小林村等地

滑土石流等山崩之象動歷程模擬金山地區之洪氾斷層錯動造成地盤下陷而引致海水

漫淹等相關的分析

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-18

山崩崩移發生前及發生瞬間顆粒間之接觸應力變化

小林村土石流情境模擬及崩積物堆積狀況

C-1

大陸政府採購市場與制度之研究 由於 WTO 的 GPA (政府採購協定) 簽署國家越來越多美加歐盟日韓等大部

分有經濟實力的國家多已簽署我國亦在 2009 年 7 月 15 日簽署生效而中國大陸亦於2007年提出加入 GPA申請目前相關談判已近尾聲近期內可望簽署根據 GPA的規定各國的政府採購市場必須互相開放且遵守公開公平等原則預計大陸簽署 GPA 後未來每年政府採購市場的金額將高達三十餘兆台幣由於市場規模極為龐大各國莫不競相投

入相關研究及輔導該國產業的競爭力企圖爭奪這塊大餅我國相對進入大陸市場較無語

言及文化等障礙相較於其他國家的競爭事實上我國產業已具備天時地利人和的有

利條件如何利用這些有利條件轉化成市場的競爭優勢實為迫不及待的課題而其中最

關鍵的因素就是是否能徹底熟悉大陸公共市場的遊戲規則精確的掌握各項規則的操作與

竅門且時效越早越好俾輔助我國的產業及早佈署掌握市場的先機這是本研究所致

力的主要目的 研究目標本研究目標可分為短中長期短期為比較兩岸政府採購制度與市場

分析研究臺灣產業進入大陸公共市場之策略及定期舉辦兩岸政府採購產官學研討會及

論壇中期為協助政府研擬相關政策成立兩岸公共市場產業輔導中心及協助我國產業

進入大陸公共市場長期為設立營造公會臺北科大政府採購市場研發與培訓中心使臺灣產業從兩岸走向國際

研究方法本研究在第一階段將針對大陸的政府採購制度進行全面的探討且將兩岸

採購法的差異做詳盡的比對同時也針對大陸的公共市場及產業文化進行深入的調查與

分析並彙整資深台商(協會)及兩岸專家的經驗以務實為導向俾使研究成果能精確有效的掌握大陸的公共市場第二階段將運用前階段的研究成果以營建產業為先建立

兩岸長期的交流平台積極訓練及輔導我國的產業能快速進入大陸公共市場的能力如

此階段的成果與時機成熟將在本校設立兩岸公共市場產業育成中心以提供長期的專

業輔導未來甚至可進一步考慮將服務範圍拓展至其他 GPA國家 結論由於此計畫為一個長期性研究因此下列結論僅為初期研究成果發生重大災

害需獲得緊急搶救資源時除正常既有採購契約可利用外亦可於正常之採購契約中針

對災害搶救項目可直接以開口契約方式預為因應另搶救能量需求異常龐大之重大災害緊

急搶救則可以特殊緊急採購方式因應兩岸採購法規均提供法源依據提供執行單位緊

急採購災害所需搶救資源比較兩岸之緊急採購制度並參照相關實務案例可發現各有

優缺點如何能截長補短應是兩岸所努力方向最後大概整理出兩項重點(1)兩岸採購相對於歐美國家仍處於起步階段還存在很多問題亟待完善如政府採購法不健全政府服

務類採購範圍和規模仍然較小等發達國家政府採購規模占 GDP的比例通常為 10兩岸占比水平與此相比仍有較大差別(2) 緊急採購之因應措施兩岸均有彈性因應作為針對 921 大地震莫拉克颱風（依據台灣地區ldquo採購法rdquo第 105 條）及四川汶川大地震甘肅省土石流災害（依據大陸政府ldquo採購法rdquo第 31 條）等相關單位均可快速進行救災工作因此相關緊急採購作為均能發揮功能提升整體救災復原效率 Principal Investigator王隆昌 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-2

中國各年度 GDP（單位億美元）

資料來源中華人民共和國國家統計局 httpwwwstatsgovcn2012年

各縣市綜合營造業分佈狀況 研究目標 資料來源本研究室繪製 資料來源本研究室繪製

家數

縣

市

C-3

預防式品管理論應用於公共工程之研究

近年來國家重大建設計畫密集推出如民營固網開放台電六輸變電計畫污水下水

道建設計畫及自來水更新等多項計畫以及埋設電力電信瓦斯自來水網路等等維生

管線使用道路埋設管線情形非常普遍然而國內隨著生活水平及教育程度的提昇以致

民眾意識抬頭對道路服務需求也跟著增加因此使得國內道路管理機關開始重視道路服

務品質的問題但卻常發生管線工程埋設後因道路回填不實或管線埋設未與路面齊平

造成路面不平的情況其施工品質優劣將是維持路面平整最重要的關鍵 本研究將預防式品質管理概念導入目前道路管線挖填工程品質管理中重新建置一套

施工品質管理機制依現況問題分析並研提對策提出於重要施工項目建立停檢點查驗

並依其重要程度設立不同等級專業人員負責查驗及相關檢查表落實專業人員的職責等施

工品質管理機制期能改善目前施工品質良莠不齊的情況 研究目標 本研究首先針對臺北市現行管線挖掘作業之抽查機制進行探討依據現

況問題分析結果檢討現行抽查機制的問題癥結導入防弊理論及預防品管的觀點建構

改良式抽查機制首先建立管線停檢點抽查作業消除非必要的挖掘降低抽查成本減少

開挖次數及減少用路人抱怨推動落實專業人員管制藉由二階段抽查作業篩選無停檢點

資料者納入品質抽查將廠商依品管能力分類無品質能力及限制挖掘者繳交代金(需含管理費等)由道路管理機關於各年度施工時納入施工研擬闢建管線挖掘品質管理系統其研擬一套以預防為主治療為輔具體可行的管理機制藉以提升抽查效益並有效改

善管線施工品質 研究方法針對本研究相關之文獻及臺北市管線挖掘品質管理現況進行回顧探討臺

北市道路挖掘埋設管線品質抽查管理之盲點導入防弊理論及預防式品管的觀點著重以

預防式管理為主治療為輔應變為備之原理藉由專家調查以及實例分析探討改良式抽

查機制之適用性並以回饋分析之方式修正本研究最後提出結論與建議 結論(1)強化製程品管停止靠檢驗達成品質一開始就製造出滿足需求品質的方式

來取代檢驗特別是落實停檢點抽查機制與績效管理(2)道路管理機關除輔導其做好品質外應針對其品質績效長期建立管理檔案長期掌握管線單位的完整資料績優者除於管

線會議公開表揚外應降低抽查比率甚至列入道路管理機關代辦施工之廠商優先名單績

劣者除於管線會議提出並公告於臺北市道路挖掘管理系統並增加抽差比率輔導施工品

質若仍無法改善經評定為無自主品管能力則由管理機關代收款施作且代收款應大幅提

升並收取管理費長期追蹤廠商績效管理績優廠商將持續其好品質績效差之廠商為避

免抽查之成本提高將自主性的導正其施工品質長期形成良性循環及自主品管之永續目

的創造永續管理的效益(3)重點式品管須由品管組織人員簽認除依權責分別由施工廠商之技師工地主任及品管人員負責簽認外監造單位亦應於現場會簽並通知道路管理

機關派員查核(4)闢建管線挖掘品質管理系統以二階段抽查機制可減少 80非必要抽挖件數降低抽查成本利用非破壞性檢測過濾有品質疑慮之案件代替道路品質抽查

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-4

未經篩選逕以破壞性檢測檢驗道路品質之機制改以善用成熟科技如透地雷達先與檢測隱

蔽部分可排除非必要之挖掘案件瀝青混凝土部分則以鑽心取樣檢驗如有品質疑慮再

以破壞性檢測驗證民眾較在意路面復舊品質更勝於隱蔽部分另增加非破壞性檢測項目

如以三米直規加驗人手孔周邊及瀝青混凝土新舊介面高低差(5)因已以二階段非破壞性檢驗過濾 80非必要抽挖件數如此可分階段增加抽查件數由原 15增加至 10長期以 100抽中不合格為目標大幅增加抽查效益

Principal Investigator王隆昌 教授研究室

戴明品管理論

項目 年度 抽查件數 不合格件數 不合格率

97 138 71 5145 98 629 187 2973 99 525 120 2286 合計 1292 378 2926

97~99年度臺北市管線查察不合格統計表

C-5

整合 RFID與 BIM於營建工地鋼構吊裝工程管控實務應用之研究

鋼構工程為鋼骨大樓最主要的工項之一其作業管理的良窳直接影響工程品質與成

本複雜之鋼結構工程可能包含上萬支構件每一構件經由製造運送檢查儲存

吊裝及驗收等流程都必須不斷進行確認並核對資料然而現行工地作業人員多以紙本

2D圖面及物料清單為溝通管理的工具因此常有構件不易確認效率緩慢誤判等問題尤其塔吊人員位於高樓作業時需同時進行安裝位置確認與吊塔操作不僅導致作業緩

慢且易增加作業風險 研究目標規劃整合BIM結合RFID技術導入營建工地鋼構吊裝工程管控之應用模式

建置 BIM-based RFID 鋼構工程物料資訊管理系統使其能提升鋼構作業管理效率減少塔吊作業之風險並進一步探討系統導入之效益與限制 研究方法鋼結構工程的作業流程包含工廠製造材料運送工地存放吊裝施工及

完工驗收等階段本研究所開發之系統導入應用包含「進場檢驗」「吊掛作業」「進度監

控」及「完工查驗」等作業管理其概念主要利用 BIM圖形化介面易於辨識之特性使人員能透過模型輕易掌握鋼構於建築空間位置並透過 RFID快速掃瞄辨識能力能迅速取得構件資訊減少人員辨識錯誤及負荷有助於高空塔吊作業之正確與安全並透過

BIM 模型顏色呈現方式能迅速掌握鋼構作業之進度本研究開發採用NET Framework技術以Microsoft SQL Server為資料庫系統並透過 ADONET作為資料溝通之技術模型本體採用 Revit 匯出之 DWF 檔案為主要檔案格式提供系統操作所需之樓層模型及構件視覺化資訊系統介面則以 VBNET開發視窗介面作業進行時能同時呈現系統資料庫資訊及模型呈現

結論(一)本研究整合 RFID 與 BIM 模型作為塔吊作業溝通之媒介高空與地面人員能以行動裝置同步取得構件及模型資訊可改善傳統 2D圖面與無線電溝通及描述不易之狀況(二)由於鋼構體積龐大且工地空間有限錯誤的堆置方式可能增加成本與導致風險工程師可藉由 BIM 樓層與位置資訊調控構件最佳的儲放位置與順序可提升吊裝

效率並降低風險(三)系統所採用之 BIM Model 由 Revit 模型先行匯出為 DWF格式檔案後再利用 API進行操作以避免原始模型遭任意修改且由於檔案格式較小可提升系統資料傳輸速度並改善作業效率(四)透過 BIM API 介面程式可控制模型旋轉並以適當角度呈現能協助塔吊人員迅速確認構件及安裝位置改善作業便利性及減少人員疲勞並且

提升作業安全本研究導入行動化通訊裝置及 BIM-RFID資訊化作業系統取代傳統紙本作業模式人員對資訊系統操作之熟悉度與良好的教育訓練為導入系統成敗之重要關鍵 Principal Investigator林祐正老師 研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

林祐正

副教授

C-6

使用者操作介面

RFID-BIM系統導入工地鋼構管控之應用

系統架構圖

鋼構進場檢驗及放置管理

地面工程師與塔吊人員同步顯示鋼構資訊

透過 BIM模型顏色管理作業進度

作業人員進行鋼構驗收

D-1

因應重大複合型災害物力動員調度機制 之研究

2011 年日本311 東北發生超乎預期之大規模地震所引發之複合型災害其救災物力

之動員調度也備受考驗借國外災害處理之經驗檢討台灣的法令組織整備作業程

序及案例期能提升我國面臨重大複合型災害時物力動員之時效性及完整性 研究目標彙整分析世界主要國家包括日本(日本東北地震)美國(卡翠納颶風)

中國大陸(四川地震)等遭逢重大災難時物力動員機制運作情形與關鍵議題檢討我國近年來莫拉克風災納莉風災921 地震等重大災害物力動員案例及現況設定一項重大複合式災害就我國現行物力動員機制進行情境分析研提我國因應重大災難物力動員機制

之具體建議 研究方法本研究案預擬之情境以國內發生機率雖不高但仍有可能發生且高於現

今地方政府在其地區災害防救計畫中所研擬的地震規模為本研究案之情境事件因此

設定為臺灣北部山腳斷層北延入海段發生芮氏規模七之地震錯動並引發最高浪高達三

公尺之海嘯此浪高比國科會所做研究報告之12公尺高但考慮311 東日本大地震之超乎預期的情況及複合型災害之組構以三公尺浪高之海嘯為模擬情境另伴隨核一廠因激

烈振動導致廠區設備受損造成第四級（Level 4）的輻射事故綜之本研究案預擬之複合型災害乃由地震海嘯核電廠輻射事故所構成並推估建物損壞人員傷亡收容

需求火災事件維生管線交通路網等之量化損害及修復進度以及海嘯淹水及輻射災

害避難收容下所需的物力調度其中以TELES 及本研究研擬方法為主要考量亦透過訪談方式針對公私部門物力動員調度權責相關之人員進行訪談以了解災防組織之實際

作為伴以調查焦點座談統計分析並總整研究發現研提我國因應重大災難物力

動員機制之具體建議 結論物力需求可分為物資及設施設備兩大類別物資方面包括飲用水糧食及民生

必需品緊急醫療救護所需之器材及藥品人命搜救之器材裝備等等本研究擬出隨時

間地點之量化數據提出物力動員調度之十三項重要課題與對策並具體提出短中長期

政策及機制改善之建議 Principal Investigator施邦築

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

施邦築

副教授

D-2

物力需求與災害發生時間關係圖

物力整及備動員運作流程圖

物力調度運作流流程圖

D-3

地工合成材料應用於呈層複合土壤 水質淨化系統之研究

臺灣發展生態工法迄今已十餘年初階段大都應用於河川及山坡地治理現今逐漸擴

展至社區或城市的應用並且與綠建築及節能減碳等議題相互結合目前國內的生活污

水大多經由污水下水道系統收集至污水處理廠處理然而因其造價高且工期長短期內

並無法達到全面普及鑑於此近年來國內開始採用現地自然淨化處理系統(NTS)解決此問題然此類系統卻常受限於較低的水力負荷率而導致阻塞本研究引入在日本發展十餘

年之呈層複合土壤系統(MSL)其實務案例詳圖 1 及圖 2由於水力負荷率較大且因系統可設置於地底下降低人為的干擾及維護管理的頻率有效的改善 NTS 缺點 MSL系統主要由土壤混合層(含土壤有機材料及包覆材)及透水層(PL)組合而成日本 SML係以麻布為包覆材但易受分解腐化而影響系統壽命本研究改採高耐久且品質穩定之地工

合成材料以提昇系統使用壽命 研究目標本研究嘗試採用地工合成材料替換 MSL 系統中包覆材藉由人造聚酯纖

維控制材料本身厚度開孔徑進行實驗過去地工合成材料較常使用在土木大地工程

多應用於河川護岸的保護以及山坡地的護坡工程材料本身具備排水沖蝕控制隔離

加勁及過濾hellip等功能鮮少使用於水質淨化之應用本研究透過地工合成材料替換日本之黃麻布包覆材除了可以達到較佳的水質淨化成效之外更有效延長MSL系統使用壽命另外本研究亦嚐試採用台灣現地常見的材料來取代日本的材料以達到落實技術本土化

之目的 研究方法首先進行「地工織物培殖微生物可行性初期實驗」(詳圖 3)目的為了解

地工合成材料能否能有效提供硝化菌生長附著而後採用自行研發之「MSL 室內實驗滲透過濾實驗儀」(詳圖 4)進行實驗共分為二個階段第一階段由黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)及厚不織布(I-C)進行實驗以了解不同纖維布之淨化效率第二階段則將三種纖維布以不同的水力負荷率進行試驗以了解污水停留時間與水質淨化效率間的關係

結論(1)本研究所使用之添加材均為台灣本土材料由試驗結果可知效果頗佳顯示

可達技術本土化之目標(2)在相同厚度下本研究採用地工合成材的確可以達到與黃麻布相同之水質淨化成效且較厚之地工合成材亦表現出較佳的成效(圖 5)(3)實驗發現地工合成材內部孔隙愈多愈能提供較多空間利於生物膜孳長提高淨化效果(4)水力負荷率只要能低於 5000Lm2day便可以有效達到水質淨化的成效(圖 6)(5)與人工濕地水質淨化系統相比MSL可以更小的面積和更省的成本較快速的達到水質淨化的成效由其對於磷的去除更為顯著

Principal Investigator何嘉浚 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

何嘉浚

助理教授

D-4

圖 1家庭生活污水處理案例 圖 2河川工程淨水案例

圖 3地工織物培殖生物菌實驗結果 圖 4 MSL室內實驗滲透過濾實驗儀

圖 5黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)與厚不織布(I-C)之實驗結果

圖 6 三種纖維布在水力承載負荷率 3000Lm2day之實驗結果

TP NH3-N

TP NH3-N

E-1

機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 地下水是極為重要的水資源之一相較於地表水而言地下水具有成本低廉水溫與

水量穩定水質良好及取用方便等多項優點目前台灣西南部地區仍大量抽取地下水供應

灌溉養殖民生及工業用水若地下水遭受污染勢必嚴重影響該地區之水資源供需平

衡甚至對人體健康造成危害故地下水資源保育業已成為極重要之議題 研究目標地下水污染潛勢評估模式 DRASTIC 為美國環保署(US Environmental

Protection Agency)於 1985 年主導並與美國地下水協會共同合作所發展而成利用該模式評估區域之污染潛勢計算出之高污染潛勢區則代表該地區客觀上較易受到污染

DRASTIC 含水層脆弱度模式自發展以來經常被使用於評估地下水污染潛勢但此模式在應用上常因相關參數資料稀少易產生高度不確定性進而影響模式之評估結果因此本

研究應用指標為基礎之地理統計發展以機率為基礎之 DRASTIC 含水層脆弱度評估模式除估算地下水污染潛勢值外並評估其污染潛勢預測表現 研究方法DRASTIC 含水層脆弱度模式考慮七項水文地質參數以評估該地區污染

潛勢之程度分別為地下水位深度(D)淨補注量(R)含水層介質(A)土壤介質(S)地形(T)未飽和層影響(I)含水層水力傳導特性(C)七項參數本研究將此法實際應用於濁水溪沖積扇DRASTIC模式中之各參數分別使用三種選取方法(最大機率選取期望值選取傳統選取法)進行污染潛勢評估

結論研究結果顯示高污染潛勢區皆位於沖積扇之扇頂區土地利用型態以農業耕

種為主而中度污染潛勢則大多分佈於扇央地區無污染及低度風險污染大多分佈於沖積

扇西部沿海地區以及南部地區此外將前述三種方法之評估結果與近年來該地區地下水

硝酸鹽氮實際污染情形進行相關性分析Pearson 相關係數分別為 0310131 及 0071Spearman 相關係數則分別為 0460552 及 021再比較三種方法之污染潛勢預測能力預測高硝酸鹽氮濃度污染(超過 05mgL為門檻)其預測能力分別為 7575及 38由上述結果顯示本研究發展以機率為基礎含水層脆弱度評估模式較傳統評估結果更為優

異本研究成果可提供政府劃定地下水污染潛勢範圍以及制訂污染防治與土地使用管理策

略之參考建議未來可增加更多因子估算淨補注量時若能考慮更多可能影響參數如土

地利用型態雨量植被及土壤入滲係數等將使淨補注量估算更符合實際情況以提高

模式之準確性 Principal Investigator陳世楷助理教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

水資源工程與水利防災組

陳世楷

助理教授

E-2

參數因子 水文地質參數

地下水位深度 D(Depth to Water Table) 淨補注量 R(Net Recharge) 含水層介質 A(Aquifer Media) 土壤介質 S(Soil Media) 地形 T(Topography(slope))

未飽和層影響 I(Impact of the Vadose Zone) 水力傳導係數 C(Hydraulic Conductivity of the Aquifer)

DRASTIC參數 DRC之分數等級

D R C

百分比 門檻 分數等級(rating)

0-20 1 10 2

20-40 2 8 4

40-60 3 6 6

60-80 4 4 8

80-100 4+ 2 10

DRASTIC參數 SIA之分數等級

範 圍(range) 分數等級(rating)

礫石層 10

極粗粗中砂層 7

細及細砂層 4

粉砂泥及黏土層 1

(a)

(b)

(c)

DRASTIC 高污染潛勢與硝酸鹽氮超過05mgL 之比較(a) 各參數最大發生機率選取(b) 各參數期望值選取法(c)傳統選取法

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

B-16

國道三號附近細部數值地形模型呈現其中可見高速公路上崩積區及呈點狀凸起零星

散佈之清運中大型機具

無人飛機拍攝陳有蘭溪附近區域影像之點雲建置成果

小林村附近地區山崩事件後之三維地形側視

B-17

山崩災害數值模擬相關程式開發與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞1999年台灣九二一集集地震（ML= 73 MW= 76）造成台灣地區二千四百餘人的死亡引發近萬個山崩民生經濟損失嚴重近年來因電腦運算能力的提昇結合野外觀察的結果

運用離散元素法等數值模型方法結合地震站之強地動訊號地表地下水文特徵以及

岩體及滑動面之材料性質等來模擬山崩行為從地震山崩之誘發啟動傳播至穩定

滑動及最後堆積停止階段等等hellip重建運動塊體的滑動過程 研究目標結合野外觀察及不同方法論所得概念運用自行開發之接觸動力離散元素

法及廣義地形下之淺水波模式來探討山崩區地形地貌岩體材料性質孔隙壓力滑

動面及原地面等摩擦性質等對山崩之誘發擴展及堆積過程之影響及山崩機制之探討 研究方法1)運用接觸動力離散元素法來模擬山崩的誘發與運動過程該方法基於顆

粒間的接觸面性質及顆粒群的相互碰撞時考量顆粒碰撞前後之動量變化回復係數及作

用力2)基於連體力學架構所發展而成的廣義地形下之淺水波模式所開發之程式(中研院郭志禹博士合作)亦運用於土石流流變率模擬藉由與現場堆積的量測值相比較來率定山崩地區之流變參數

結論岩體內之作用力的模擬是考慮相接觸顆粒之接觸點位置及接觸區域面積接

解點上之正向切向接觸力及抗彎矩並考慮原接解點或新接觸點接觸點之尖鋒及殘餘

強度等以上方法允許模擬破碎岩體內之凝聚力的 Mohr - Coulomb 行為最後再以GaussndashSeidel 非線性迭代之數值方法來簡化及加速程式之運算以計算每一時間序列上顆粒群體碰撞及接觸時的作用及行為相關程式已運用於國道三號九份二山小林村等地

滑土石流等山崩之象動歷程模擬金山地區之洪氾斷層錯動造成地盤下陷而引致海水

漫淹等相關的分析

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-18

山崩崩移發生前及發生瞬間顆粒間之接觸應力變化

小林村土石流情境模擬及崩積物堆積狀況

C-1

大陸政府採購市場與制度之研究 由於 WTO 的 GPA (政府採購協定) 簽署國家越來越多美加歐盟日韓等大部

分有經濟實力的國家多已簽署我國亦在 2009 年 7 月 15 日簽署生效而中國大陸亦於2007年提出加入 GPA申請目前相關談判已近尾聲近期內可望簽署根據 GPA的規定各國的政府採購市場必須互相開放且遵守公開公平等原則預計大陸簽署 GPA 後未來每年政府採購市場的金額將高達三十餘兆台幣由於市場規模極為龐大各國莫不競相投

入相關研究及輔導該國產業的競爭力企圖爭奪這塊大餅我國相對進入大陸市場較無語

言及文化等障礙相較於其他國家的競爭事實上我國產業已具備天時地利人和的有

利條件如何利用這些有利條件轉化成市場的競爭優勢實為迫不及待的課題而其中最

關鍵的因素就是是否能徹底熟悉大陸公共市場的遊戲規則精確的掌握各項規則的操作與

竅門且時效越早越好俾輔助我國的產業及早佈署掌握市場的先機這是本研究所致

力的主要目的 研究目標本研究目標可分為短中長期短期為比較兩岸政府採購制度與市場

分析研究臺灣產業進入大陸公共市場之策略及定期舉辦兩岸政府採購產官學研討會及

論壇中期為協助政府研擬相關政策成立兩岸公共市場產業輔導中心及協助我國產業

進入大陸公共市場長期為設立營造公會臺北科大政府採購市場研發與培訓中心使臺灣產業從兩岸走向國際

研究方法本研究在第一階段將針對大陸的政府採購制度進行全面的探討且將兩岸

採購法的差異做詳盡的比對同時也針對大陸的公共市場及產業文化進行深入的調查與

分析並彙整資深台商(協會)及兩岸專家的經驗以務實為導向俾使研究成果能精確有效的掌握大陸的公共市場第二階段將運用前階段的研究成果以營建產業為先建立

兩岸長期的交流平台積極訓練及輔導我國的產業能快速進入大陸公共市場的能力如

此階段的成果與時機成熟將在本校設立兩岸公共市場產業育成中心以提供長期的專

業輔導未來甚至可進一步考慮將服務範圍拓展至其他 GPA國家 結論由於此計畫為一個長期性研究因此下列結論僅為初期研究成果發生重大災

害需獲得緊急搶救資源時除正常既有採購契約可利用外亦可於正常之採購契約中針

對災害搶救項目可直接以開口契約方式預為因應另搶救能量需求異常龐大之重大災害緊

急搶救則可以特殊緊急採購方式因應兩岸採購法規均提供法源依據提供執行單位緊

急採購災害所需搶救資源比較兩岸之緊急採購制度並參照相關實務案例可發現各有

優缺點如何能截長補短應是兩岸所努力方向最後大概整理出兩項重點(1)兩岸採購相對於歐美國家仍處於起步階段還存在很多問題亟待完善如政府採購法不健全政府服

務類採購範圍和規模仍然較小等發達國家政府採購規模占 GDP的比例通常為 10兩岸占比水平與此相比仍有較大差別(2) 緊急採購之因應措施兩岸均有彈性因應作為針對 921 大地震莫拉克颱風（依據台灣地區ldquo採購法rdquo第 105 條）及四川汶川大地震甘肅省土石流災害（依據大陸政府ldquo採購法rdquo第 31 條）等相關單位均可快速進行救災工作因此相關緊急採購作為均能發揮功能提升整體救災復原效率 Principal Investigator王隆昌 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-2

中國各年度 GDP（單位億美元）

資料來源中華人民共和國國家統計局 httpwwwstatsgovcn2012年

各縣市綜合營造業分佈狀況 研究目標 資料來源本研究室繪製 資料來源本研究室繪製

家數

縣

市

C-3

預防式品管理論應用於公共工程之研究

近年來國家重大建設計畫密集推出如民營固網開放台電六輸變電計畫污水下水

道建設計畫及自來水更新等多項計畫以及埋設電力電信瓦斯自來水網路等等維生

管線使用道路埋設管線情形非常普遍然而國內隨著生活水平及教育程度的提昇以致

民眾意識抬頭對道路服務需求也跟著增加因此使得國內道路管理機關開始重視道路服

務品質的問題但卻常發生管線工程埋設後因道路回填不實或管線埋設未與路面齊平

造成路面不平的情況其施工品質優劣將是維持路面平整最重要的關鍵 本研究將預防式品質管理概念導入目前道路管線挖填工程品質管理中重新建置一套

施工品質管理機制依現況問題分析並研提對策提出於重要施工項目建立停檢點查驗

並依其重要程度設立不同等級專業人員負責查驗及相關檢查表落實專業人員的職責等施

工品質管理機制期能改善目前施工品質良莠不齊的情況 研究目標 本研究首先針對臺北市現行管線挖掘作業之抽查機制進行探討依據現

況問題分析結果檢討現行抽查機制的問題癥結導入防弊理論及預防品管的觀點建構

改良式抽查機制首先建立管線停檢點抽查作業消除非必要的挖掘降低抽查成本減少

開挖次數及減少用路人抱怨推動落實專業人員管制藉由二階段抽查作業篩選無停檢點

資料者納入品質抽查將廠商依品管能力分類無品質能力及限制挖掘者繳交代金(需含管理費等)由道路管理機關於各年度施工時納入施工研擬闢建管線挖掘品質管理系統其研擬一套以預防為主治療為輔具體可行的管理機制藉以提升抽查效益並有效改

善管線施工品質 研究方法針對本研究相關之文獻及臺北市管線挖掘品質管理現況進行回顧探討臺

北市道路挖掘埋設管線品質抽查管理之盲點導入防弊理論及預防式品管的觀點著重以

預防式管理為主治療為輔應變為備之原理藉由專家調查以及實例分析探討改良式抽

查機制之適用性並以回饋分析之方式修正本研究最後提出結論與建議 結論(1)強化製程品管停止靠檢驗達成品質一開始就製造出滿足需求品質的方式

來取代檢驗特別是落實停檢點抽查機制與績效管理(2)道路管理機關除輔導其做好品質外應針對其品質績效長期建立管理檔案長期掌握管線單位的完整資料績優者除於管

線會議公開表揚外應降低抽查比率甚至列入道路管理機關代辦施工之廠商優先名單績

劣者除於管線會議提出並公告於臺北市道路挖掘管理系統並增加抽差比率輔導施工品

質若仍無法改善經評定為無自主品管能力則由管理機關代收款施作且代收款應大幅提

升並收取管理費長期追蹤廠商績效管理績優廠商將持續其好品質績效差之廠商為避

免抽查之成本提高將自主性的導正其施工品質長期形成良性循環及自主品管之永續目

的創造永續管理的效益(3)重點式品管須由品管組織人員簽認除依權責分別由施工廠商之技師工地主任及品管人員負責簽認外監造單位亦應於現場會簽並通知道路管理

機關派員查核(4)闢建管線挖掘品質管理系統以二階段抽查機制可減少 80非必要抽挖件數降低抽查成本利用非破壞性檢測過濾有品質疑慮之案件代替道路品質抽查

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-4

未經篩選逕以破壞性檢測檢驗道路品質之機制改以善用成熟科技如透地雷達先與檢測隱

蔽部分可排除非必要之挖掘案件瀝青混凝土部分則以鑽心取樣檢驗如有品質疑慮再

以破壞性檢測驗證民眾較在意路面復舊品質更勝於隱蔽部分另增加非破壞性檢測項目

如以三米直規加驗人手孔周邊及瀝青混凝土新舊介面高低差(5)因已以二階段非破壞性檢驗過濾 80非必要抽挖件數如此可分階段增加抽查件數由原 15增加至 10長期以 100抽中不合格為目標大幅增加抽查效益

Principal Investigator王隆昌 教授研究室

戴明品管理論

項目 年度 抽查件數 不合格件數 不合格率

97 138 71 5145 98 629 187 2973 99 525 120 2286 合計 1292 378 2926

97~99年度臺北市管線查察不合格統計表

C-5

整合 RFID與 BIM於營建工地鋼構吊裝工程管控實務應用之研究

鋼構工程為鋼骨大樓最主要的工項之一其作業管理的良窳直接影響工程品質與成

本複雜之鋼結構工程可能包含上萬支構件每一構件經由製造運送檢查儲存

吊裝及驗收等流程都必須不斷進行確認並核對資料然而現行工地作業人員多以紙本

2D圖面及物料清單為溝通管理的工具因此常有構件不易確認效率緩慢誤判等問題尤其塔吊人員位於高樓作業時需同時進行安裝位置確認與吊塔操作不僅導致作業緩

慢且易增加作業風險 研究目標規劃整合BIM結合RFID技術導入營建工地鋼構吊裝工程管控之應用模式

建置 BIM-based RFID 鋼構工程物料資訊管理系統使其能提升鋼構作業管理效率減少塔吊作業之風險並進一步探討系統導入之效益與限制 研究方法鋼結構工程的作業流程包含工廠製造材料運送工地存放吊裝施工及

完工驗收等階段本研究所開發之系統導入應用包含「進場檢驗」「吊掛作業」「進度監

控」及「完工查驗」等作業管理其概念主要利用 BIM圖形化介面易於辨識之特性使人員能透過模型輕易掌握鋼構於建築空間位置並透過 RFID快速掃瞄辨識能力能迅速取得構件資訊減少人員辨識錯誤及負荷有助於高空塔吊作業之正確與安全並透過

BIM 模型顏色呈現方式能迅速掌握鋼構作業之進度本研究開發採用NET Framework技術以Microsoft SQL Server為資料庫系統並透過 ADONET作為資料溝通之技術模型本體採用 Revit 匯出之 DWF 檔案為主要檔案格式提供系統操作所需之樓層模型及構件視覺化資訊系統介面則以 VBNET開發視窗介面作業進行時能同時呈現系統資料庫資訊及模型呈現

結論(一)本研究整合 RFID 與 BIM 模型作為塔吊作業溝通之媒介高空與地面人員能以行動裝置同步取得構件及模型資訊可改善傳統 2D圖面與無線電溝通及描述不易之狀況(二)由於鋼構體積龐大且工地空間有限錯誤的堆置方式可能增加成本與導致風險工程師可藉由 BIM 樓層與位置資訊調控構件最佳的儲放位置與順序可提升吊裝

效率並降低風險(三)系統所採用之 BIM Model 由 Revit 模型先行匯出為 DWF格式檔案後再利用 API進行操作以避免原始模型遭任意修改且由於檔案格式較小可提升系統資料傳輸速度並改善作業效率(四)透過 BIM API 介面程式可控制模型旋轉並以適當角度呈現能協助塔吊人員迅速確認構件及安裝位置改善作業便利性及減少人員疲勞並且

提升作業安全本研究導入行動化通訊裝置及 BIM-RFID資訊化作業系統取代傳統紙本作業模式人員對資訊系統操作之熟悉度與良好的教育訓練為導入系統成敗之重要關鍵 Principal Investigator林祐正老師 研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

林祐正

副教授

C-6

使用者操作介面

RFID-BIM系統導入工地鋼構管控之應用

系統架構圖

鋼構進場檢驗及放置管理

地面工程師與塔吊人員同步顯示鋼構資訊

透過 BIM模型顏色管理作業進度

作業人員進行鋼構驗收

D-1

因應重大複合型災害物力動員調度機制 之研究

2011 年日本311 東北發生超乎預期之大規模地震所引發之複合型災害其救災物力

之動員調度也備受考驗借國外災害處理之經驗檢討台灣的法令組織整備作業程

序及案例期能提升我國面臨重大複合型災害時物力動員之時效性及完整性 研究目標彙整分析世界主要國家包括日本(日本東北地震)美國(卡翠納颶風)

中國大陸(四川地震)等遭逢重大災難時物力動員機制運作情形與關鍵議題檢討我國近年來莫拉克風災納莉風災921 地震等重大災害物力動員案例及現況設定一項重大複合式災害就我國現行物力動員機制進行情境分析研提我國因應重大災難物力動員機制

之具體建議 研究方法本研究案預擬之情境以國內發生機率雖不高但仍有可能發生且高於現

今地方政府在其地區災害防救計畫中所研擬的地震規模為本研究案之情境事件因此

設定為臺灣北部山腳斷層北延入海段發生芮氏規模七之地震錯動並引發最高浪高達三

公尺之海嘯此浪高比國科會所做研究報告之12公尺高但考慮311 東日本大地震之超乎預期的情況及複合型災害之組構以三公尺浪高之海嘯為模擬情境另伴隨核一廠因激

烈振動導致廠區設備受損造成第四級（Level 4）的輻射事故綜之本研究案預擬之複合型災害乃由地震海嘯核電廠輻射事故所構成並推估建物損壞人員傷亡收容

需求火災事件維生管線交通路網等之量化損害及修復進度以及海嘯淹水及輻射災

害避難收容下所需的物力調度其中以TELES 及本研究研擬方法為主要考量亦透過訪談方式針對公私部門物力動員調度權責相關之人員進行訪談以了解災防組織之實際

作為伴以調查焦點座談統計分析並總整研究發現研提我國因應重大災難物力

動員機制之具體建議 結論物力需求可分為物資及設施設備兩大類別物資方面包括飲用水糧食及民生

必需品緊急醫療救護所需之器材及藥品人命搜救之器材裝備等等本研究擬出隨時

間地點之量化數據提出物力動員調度之十三項重要課題與對策並具體提出短中長期

政策及機制改善之建議 Principal Investigator施邦築

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

施邦築

副教授

D-2

物力需求與災害發生時間關係圖

物力整及備動員運作流程圖

物力調度運作流流程圖

D-3

地工合成材料應用於呈層複合土壤 水質淨化系統之研究

臺灣發展生態工法迄今已十餘年初階段大都應用於河川及山坡地治理現今逐漸擴

展至社區或城市的應用並且與綠建築及節能減碳等議題相互結合目前國內的生活污

水大多經由污水下水道系統收集至污水處理廠處理然而因其造價高且工期長短期內

並無法達到全面普及鑑於此近年來國內開始採用現地自然淨化處理系統(NTS)解決此問題然此類系統卻常受限於較低的水力負荷率而導致阻塞本研究引入在日本發展十餘

年之呈層複合土壤系統(MSL)其實務案例詳圖 1 及圖 2由於水力負荷率較大且因系統可設置於地底下降低人為的干擾及維護管理的頻率有效的改善 NTS 缺點 MSL系統主要由土壤混合層(含土壤有機材料及包覆材)及透水層(PL)組合而成日本 SML係以麻布為包覆材但易受分解腐化而影響系統壽命本研究改採高耐久且品質穩定之地工

合成材料以提昇系統使用壽命 研究目標本研究嘗試採用地工合成材料替換 MSL 系統中包覆材藉由人造聚酯纖

維控制材料本身厚度開孔徑進行實驗過去地工合成材料較常使用在土木大地工程

多應用於河川護岸的保護以及山坡地的護坡工程材料本身具備排水沖蝕控制隔離

加勁及過濾hellip等功能鮮少使用於水質淨化之應用本研究透過地工合成材料替換日本之黃麻布包覆材除了可以達到較佳的水質淨化成效之外更有效延長MSL系統使用壽命另外本研究亦嚐試採用台灣現地常見的材料來取代日本的材料以達到落實技術本土化

之目的 研究方法首先進行「地工織物培殖微生物可行性初期實驗」(詳圖 3)目的為了解

地工合成材料能否能有效提供硝化菌生長附著而後採用自行研發之「MSL 室內實驗滲透過濾實驗儀」(詳圖 4)進行實驗共分為二個階段第一階段由黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)及厚不織布(I-C)進行實驗以了解不同纖維布之淨化效率第二階段則將三種纖維布以不同的水力負荷率進行試驗以了解污水停留時間與水質淨化效率間的關係

結論(1)本研究所使用之添加材均為台灣本土材料由試驗結果可知效果頗佳顯示

可達技術本土化之目標(2)在相同厚度下本研究採用地工合成材的確可以達到與黃麻布相同之水質淨化成效且較厚之地工合成材亦表現出較佳的成效(圖 5)(3)實驗發現地工合成材內部孔隙愈多愈能提供較多空間利於生物膜孳長提高淨化效果(4)水力負荷率只要能低於 5000Lm2day便可以有效達到水質淨化的成效(圖 6)(5)與人工濕地水質淨化系統相比MSL可以更小的面積和更省的成本較快速的達到水質淨化的成效由其對於磷的去除更為顯著

Principal Investigator何嘉浚 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

何嘉浚

助理教授

D-4

圖 1家庭生活污水處理案例 圖 2河川工程淨水案例

圖 3地工織物培殖生物菌實驗結果 圖 4 MSL室內實驗滲透過濾實驗儀

圖 5黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)與厚不織布(I-C)之實驗結果

圖 6 三種纖維布在水力承載負荷率 3000Lm2day之實驗結果

TP NH3-N

TP NH3-N

E-1

機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 地下水是極為重要的水資源之一相較於地表水而言地下水具有成本低廉水溫與

水量穩定水質良好及取用方便等多項優點目前台灣西南部地區仍大量抽取地下水供應

灌溉養殖民生及工業用水若地下水遭受污染勢必嚴重影響該地區之水資源供需平

衡甚至對人體健康造成危害故地下水資源保育業已成為極重要之議題 研究目標地下水污染潛勢評估模式 DRASTIC 為美國環保署(US Environmental

Protection Agency)於 1985 年主導並與美國地下水協會共同合作所發展而成利用該模式評估區域之污染潛勢計算出之高污染潛勢區則代表該地區客觀上較易受到污染

DRASTIC 含水層脆弱度模式自發展以來經常被使用於評估地下水污染潛勢但此模式在應用上常因相關參數資料稀少易產生高度不確定性進而影響模式之評估結果因此本

研究應用指標為基礎之地理統計發展以機率為基礎之 DRASTIC 含水層脆弱度評估模式除估算地下水污染潛勢值外並評估其污染潛勢預測表現 研究方法DRASTIC 含水層脆弱度模式考慮七項水文地質參數以評估該地區污染

潛勢之程度分別為地下水位深度(D)淨補注量(R)含水層介質(A)土壤介質(S)地形(T)未飽和層影響(I)含水層水力傳導特性(C)七項參數本研究將此法實際應用於濁水溪沖積扇DRASTIC模式中之各參數分別使用三種選取方法(最大機率選取期望值選取傳統選取法)進行污染潛勢評估

結論研究結果顯示高污染潛勢區皆位於沖積扇之扇頂區土地利用型態以農業耕

種為主而中度污染潛勢則大多分佈於扇央地區無污染及低度風險污染大多分佈於沖積

扇西部沿海地區以及南部地區此外將前述三種方法之評估結果與近年來該地區地下水

硝酸鹽氮實際污染情形進行相關性分析Pearson 相關係數分別為 0310131 及 0071Spearman 相關係數則分別為 0460552 及 021再比較三種方法之污染潛勢預測能力預測高硝酸鹽氮濃度污染(超過 05mgL為門檻)其預測能力分別為 7575及 38由上述結果顯示本研究發展以機率為基礎含水層脆弱度評估模式較傳統評估結果更為優

異本研究成果可提供政府劃定地下水污染潛勢範圍以及制訂污染防治與土地使用管理策

略之參考建議未來可增加更多因子估算淨補注量時若能考慮更多可能影響參數如土

地利用型態雨量植被及土壤入滲係數等將使淨補注量估算更符合實際情況以提高

模式之準確性 Principal Investigator陳世楷助理教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

水資源工程與水利防災組

陳世楷

助理教授

E-2

參數因子 水文地質參數

地下水位深度 D(Depth to Water Table) 淨補注量 R(Net Recharge) 含水層介質 A(Aquifer Media) 土壤介質 S(Soil Media) 地形 T(Topography(slope))

未飽和層影響 I(Impact of the Vadose Zone) 水力傳導係數 C(Hydraulic Conductivity of the Aquifer)

DRASTIC參數 DRC之分數等級

D R C

百分比 門檻 分數等級(rating)

0-20 1 10 2

20-40 2 8 4

40-60 3 6 6

60-80 4 4 8

80-100 4+ 2 10

DRASTIC參數 SIA之分數等級

範 圍(range) 分數等級(rating)

礫石層 10

極粗粗中砂層 7

細及細砂層 4

粉砂泥及黏土層 1

(a)

(b)

(c)

DRASTIC 高污染潛勢與硝酸鹽氮超過05mgL 之比較(a) 各參數最大發生機率選取(b) 各參數期望值選取法(c)傳統選取法

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

B-17

山崩災害數值模擬相關程式開發與應用

台灣因位處板塊聚合之活動造山帶上因此斷層活動地震及地質災害時有所聞1999年台灣九二一集集地震（ML= 73 MW= 76）造成台灣地區二千四百餘人的死亡引發近萬個山崩民生經濟損失嚴重近年來因電腦運算能力的提昇結合野外觀察的結果

運用離散元素法等數值模型方法結合地震站之強地動訊號地表地下水文特徵以及

岩體及滑動面之材料性質等來模擬山崩行為從地震山崩之誘發啟動傳播至穩定

滑動及最後堆積停止階段等等hellip重建運動塊體的滑動過程 研究目標結合野外觀察及不同方法論所得概念運用自行開發之接觸動力離散元素

法及廣義地形下之淺水波模式來探討山崩區地形地貌岩體材料性質孔隙壓力滑

動面及原地面等摩擦性質等對山崩之誘發擴展及堆積過程之影響及山崩機制之探討 研究方法1)運用接觸動力離散元素法來模擬山崩的誘發與運動過程該方法基於顆

粒間的接觸面性質及顆粒群的相互碰撞時考量顆粒碰撞前後之動量變化回復係數及作

用力2)基於連體力學架構所發展而成的廣義地形下之淺水波模式所開發之程式(中研院郭志禹博士合作)亦運用於土石流流變率模擬藉由與現場堆積的量測值相比較來率定山崩地區之流變參數

結論岩體內之作用力的模擬是考慮相接觸顆粒之接觸點位置及接觸區域面積接

解點上之正向切向接觸力及抗彎矩並考慮原接解點或新接觸點接觸點之尖鋒及殘餘

強度等以上方法允許模擬破碎岩體內之凝聚力的 Mohr - Coulomb 行為最後再以GaussndashSeidel 非線性迭代之數值方法來簡化及加速程式之運算以計算每一時間序列上顆粒群體碰撞及接觸時的作用及行為相關程式已運用於國道三號九份二山小林村等地

滑土石流等山崩之象動歷程模擬金山地區之洪氾斷層錯動造成地盤下陷而引致海水

漫淹等相關的分析

Principal Investigator張國楨老師研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

大地工程組

張國楨

副教授

B-18

山崩崩移發生前及發生瞬間顆粒間之接觸應力變化

小林村土石流情境模擬及崩積物堆積狀況

C-1

大陸政府採購市場與制度之研究 由於 WTO 的 GPA (政府採購協定) 簽署國家越來越多美加歐盟日韓等大部

分有經濟實力的國家多已簽署我國亦在 2009 年 7 月 15 日簽署生效而中國大陸亦於2007年提出加入 GPA申請目前相關談判已近尾聲近期內可望簽署根據 GPA的規定各國的政府採購市場必須互相開放且遵守公開公平等原則預計大陸簽署 GPA 後未來每年政府採購市場的金額將高達三十餘兆台幣由於市場規模極為龐大各國莫不競相投

入相關研究及輔導該國產業的競爭力企圖爭奪這塊大餅我國相對進入大陸市場較無語

言及文化等障礙相較於其他國家的競爭事實上我國產業已具備天時地利人和的有

利條件如何利用這些有利條件轉化成市場的競爭優勢實為迫不及待的課題而其中最

關鍵的因素就是是否能徹底熟悉大陸公共市場的遊戲規則精確的掌握各項規則的操作與

竅門且時效越早越好俾輔助我國的產業及早佈署掌握市場的先機這是本研究所致

力的主要目的 研究目標本研究目標可分為短中長期短期為比較兩岸政府採購制度與市場

分析研究臺灣產業進入大陸公共市場之策略及定期舉辦兩岸政府採購產官學研討會及

論壇中期為協助政府研擬相關政策成立兩岸公共市場產業輔導中心及協助我國產業

進入大陸公共市場長期為設立營造公會臺北科大政府採購市場研發與培訓中心使臺灣產業從兩岸走向國際

研究方法本研究在第一階段將針對大陸的政府採購制度進行全面的探討且將兩岸

採購法的差異做詳盡的比對同時也針對大陸的公共市場及產業文化進行深入的調查與

分析並彙整資深台商(協會)及兩岸專家的經驗以務實為導向俾使研究成果能精確有效的掌握大陸的公共市場第二階段將運用前階段的研究成果以營建產業為先建立

兩岸長期的交流平台積極訓練及輔導我國的產業能快速進入大陸公共市場的能力如

此階段的成果與時機成熟將在本校設立兩岸公共市場產業育成中心以提供長期的專

業輔導未來甚至可進一步考慮將服務範圍拓展至其他 GPA國家 結論由於此計畫為一個長期性研究因此下列結論僅為初期研究成果發生重大災

害需獲得緊急搶救資源時除正常既有採購契約可利用外亦可於正常之採購契約中針

對災害搶救項目可直接以開口契約方式預為因應另搶救能量需求異常龐大之重大災害緊

急搶救則可以特殊緊急採購方式因應兩岸採購法規均提供法源依據提供執行單位緊

急採購災害所需搶救資源比較兩岸之緊急採購制度並參照相關實務案例可發現各有

優缺點如何能截長補短應是兩岸所努力方向最後大概整理出兩項重點(1)兩岸採購相對於歐美國家仍處於起步階段還存在很多問題亟待完善如政府採購法不健全政府服

務類採購範圍和規模仍然較小等發達國家政府採購規模占 GDP的比例通常為 10兩岸占比水平與此相比仍有較大差別(2) 緊急採購之因應措施兩岸均有彈性因應作為針對 921 大地震莫拉克颱風（依據台灣地區ldquo採購法rdquo第 105 條）及四川汶川大地震甘肅省土石流災害（依據大陸政府ldquo採購法rdquo第 31 條）等相關單位均可快速進行救災工作因此相關緊急採購作為均能發揮功能提升整體救災復原效率 Principal Investigator王隆昌 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-2

中國各年度 GDP（單位億美元）

資料來源中華人民共和國國家統計局 httpwwwstatsgovcn2012年

各縣市綜合營造業分佈狀況 研究目標 資料來源本研究室繪製 資料來源本研究室繪製

家數

縣

市

C-3

預防式品管理論應用於公共工程之研究

近年來國家重大建設計畫密集推出如民營固網開放台電六輸變電計畫污水下水

道建設計畫及自來水更新等多項計畫以及埋設電力電信瓦斯自來水網路等等維生

管線使用道路埋設管線情形非常普遍然而國內隨著生活水平及教育程度的提昇以致

民眾意識抬頭對道路服務需求也跟著增加因此使得國內道路管理機關開始重視道路服

務品質的問題但卻常發生管線工程埋設後因道路回填不實或管線埋設未與路面齊平

造成路面不平的情況其施工品質優劣將是維持路面平整最重要的關鍵 本研究將預防式品質管理概念導入目前道路管線挖填工程品質管理中重新建置一套

施工品質管理機制依現況問題分析並研提對策提出於重要施工項目建立停檢點查驗

並依其重要程度設立不同等級專業人員負責查驗及相關檢查表落實專業人員的職責等施

工品質管理機制期能改善目前施工品質良莠不齊的情況 研究目標 本研究首先針對臺北市現行管線挖掘作業之抽查機制進行探討依據現

況問題分析結果檢討現行抽查機制的問題癥結導入防弊理論及預防品管的觀點建構

改良式抽查機制首先建立管線停檢點抽查作業消除非必要的挖掘降低抽查成本減少

開挖次數及減少用路人抱怨推動落實專業人員管制藉由二階段抽查作業篩選無停檢點

資料者納入品質抽查將廠商依品管能力分類無品質能力及限制挖掘者繳交代金(需含管理費等)由道路管理機關於各年度施工時納入施工研擬闢建管線挖掘品質管理系統其研擬一套以預防為主治療為輔具體可行的管理機制藉以提升抽查效益並有效改

善管線施工品質 研究方法針對本研究相關之文獻及臺北市管線挖掘品質管理現況進行回顧探討臺

北市道路挖掘埋設管線品質抽查管理之盲點導入防弊理論及預防式品管的觀點著重以

預防式管理為主治療為輔應變為備之原理藉由專家調查以及實例分析探討改良式抽

查機制之適用性並以回饋分析之方式修正本研究最後提出結論與建議 結論(1)強化製程品管停止靠檢驗達成品質一開始就製造出滿足需求品質的方式

來取代檢驗特別是落實停檢點抽查機制與績效管理(2)道路管理機關除輔導其做好品質外應針對其品質績效長期建立管理檔案長期掌握管線單位的完整資料績優者除於管

線會議公開表揚外應降低抽查比率甚至列入道路管理機關代辦施工之廠商優先名單績

劣者除於管線會議提出並公告於臺北市道路挖掘管理系統並增加抽差比率輔導施工品

質若仍無法改善經評定為無自主品管能力則由管理機關代收款施作且代收款應大幅提

升並收取管理費長期追蹤廠商績效管理績優廠商將持續其好品質績效差之廠商為避

免抽查之成本提高將自主性的導正其施工品質長期形成良性循環及自主品管之永續目

的創造永續管理的效益(3)重點式品管須由品管組織人員簽認除依權責分別由施工廠商之技師工地主任及品管人員負責簽認外監造單位亦應於現場會簽並通知道路管理

機關派員查核(4)闢建管線挖掘品質管理系統以二階段抽查機制可減少 80非必要抽挖件數降低抽查成本利用非破壞性檢測過濾有品質疑慮之案件代替道路品質抽查

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-4

未經篩選逕以破壞性檢測檢驗道路品質之機制改以善用成熟科技如透地雷達先與檢測隱

蔽部分可排除非必要之挖掘案件瀝青混凝土部分則以鑽心取樣檢驗如有品質疑慮再

以破壞性檢測驗證民眾較在意路面復舊品質更勝於隱蔽部分另增加非破壞性檢測項目

如以三米直規加驗人手孔周邊及瀝青混凝土新舊介面高低差(5)因已以二階段非破壞性檢驗過濾 80非必要抽挖件數如此可分階段增加抽查件數由原 15增加至 10長期以 100抽中不合格為目標大幅增加抽查效益

Principal Investigator王隆昌 教授研究室

戴明品管理論

項目 年度 抽查件數 不合格件數 不合格率

97 138 71 5145 98 629 187 2973 99 525 120 2286 合計 1292 378 2926

97~99年度臺北市管線查察不合格統計表

C-5

整合 RFID與 BIM於營建工地鋼構吊裝工程管控實務應用之研究

鋼構工程為鋼骨大樓最主要的工項之一其作業管理的良窳直接影響工程品質與成

本複雜之鋼結構工程可能包含上萬支構件每一構件經由製造運送檢查儲存

吊裝及驗收等流程都必須不斷進行確認並核對資料然而現行工地作業人員多以紙本

2D圖面及物料清單為溝通管理的工具因此常有構件不易確認效率緩慢誤判等問題尤其塔吊人員位於高樓作業時需同時進行安裝位置確認與吊塔操作不僅導致作業緩

慢且易增加作業風險 研究目標規劃整合BIM結合RFID技術導入營建工地鋼構吊裝工程管控之應用模式

建置 BIM-based RFID 鋼構工程物料資訊管理系統使其能提升鋼構作業管理效率減少塔吊作業之風險並進一步探討系統導入之效益與限制 研究方法鋼結構工程的作業流程包含工廠製造材料運送工地存放吊裝施工及

完工驗收等階段本研究所開發之系統導入應用包含「進場檢驗」「吊掛作業」「進度監

控」及「完工查驗」等作業管理其概念主要利用 BIM圖形化介面易於辨識之特性使人員能透過模型輕易掌握鋼構於建築空間位置並透過 RFID快速掃瞄辨識能力能迅速取得構件資訊減少人員辨識錯誤及負荷有助於高空塔吊作業之正確與安全並透過

BIM 模型顏色呈現方式能迅速掌握鋼構作業之進度本研究開發採用NET Framework技術以Microsoft SQL Server為資料庫系統並透過 ADONET作為資料溝通之技術模型本體採用 Revit 匯出之 DWF 檔案為主要檔案格式提供系統操作所需之樓層模型及構件視覺化資訊系統介面則以 VBNET開發視窗介面作業進行時能同時呈現系統資料庫資訊及模型呈現

結論(一)本研究整合 RFID 與 BIM 模型作為塔吊作業溝通之媒介高空與地面人員能以行動裝置同步取得構件及模型資訊可改善傳統 2D圖面與無線電溝通及描述不易之狀況(二)由於鋼構體積龐大且工地空間有限錯誤的堆置方式可能增加成本與導致風險工程師可藉由 BIM 樓層與位置資訊調控構件最佳的儲放位置與順序可提升吊裝

效率並降低風險(三)系統所採用之 BIM Model 由 Revit 模型先行匯出為 DWF格式檔案後再利用 API進行操作以避免原始模型遭任意修改且由於檔案格式較小可提升系統資料傳輸速度並改善作業效率(四)透過 BIM API 介面程式可控制模型旋轉並以適當角度呈現能協助塔吊人員迅速確認構件及安裝位置改善作業便利性及減少人員疲勞並且

提升作業安全本研究導入行動化通訊裝置及 BIM-RFID資訊化作業系統取代傳統紙本作業模式人員對資訊系統操作之熟悉度與良好的教育訓練為導入系統成敗之重要關鍵 Principal Investigator林祐正老師 研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

林祐正

副教授

C-6

使用者操作介面

RFID-BIM系統導入工地鋼構管控之應用

系統架構圖

鋼構進場檢驗及放置管理

地面工程師與塔吊人員同步顯示鋼構資訊

透過 BIM模型顏色管理作業進度

作業人員進行鋼構驗收

D-1

因應重大複合型災害物力動員調度機制 之研究

2011 年日本311 東北發生超乎預期之大規模地震所引發之複合型災害其救災物力

之動員調度也備受考驗借國外災害處理之經驗檢討台灣的法令組織整備作業程

序及案例期能提升我國面臨重大複合型災害時物力動員之時效性及完整性 研究目標彙整分析世界主要國家包括日本(日本東北地震)美國(卡翠納颶風)

中國大陸(四川地震)等遭逢重大災難時物力動員機制運作情形與關鍵議題檢討我國近年來莫拉克風災納莉風災921 地震等重大災害物力動員案例及現況設定一項重大複合式災害就我國現行物力動員機制進行情境分析研提我國因應重大災難物力動員機制

之具體建議 研究方法本研究案預擬之情境以國內發生機率雖不高但仍有可能發生且高於現

今地方政府在其地區災害防救計畫中所研擬的地震規模為本研究案之情境事件因此

設定為臺灣北部山腳斷層北延入海段發生芮氏規模七之地震錯動並引發最高浪高達三

公尺之海嘯此浪高比國科會所做研究報告之12公尺高但考慮311 東日本大地震之超乎預期的情況及複合型災害之組構以三公尺浪高之海嘯為模擬情境另伴隨核一廠因激

烈振動導致廠區設備受損造成第四級（Level 4）的輻射事故綜之本研究案預擬之複合型災害乃由地震海嘯核電廠輻射事故所構成並推估建物損壞人員傷亡收容

需求火災事件維生管線交通路網等之量化損害及修復進度以及海嘯淹水及輻射災

害避難收容下所需的物力調度其中以TELES 及本研究研擬方法為主要考量亦透過訪談方式針對公私部門物力動員調度權責相關之人員進行訪談以了解災防組織之實際

作為伴以調查焦點座談統計分析並總整研究發現研提我國因應重大災難物力

動員機制之具體建議 結論物力需求可分為物資及設施設備兩大類別物資方面包括飲用水糧食及民生

必需品緊急醫療救護所需之器材及藥品人命搜救之器材裝備等等本研究擬出隨時

間地點之量化數據提出物力動員調度之十三項重要課題與對策並具體提出短中長期

政策及機制改善之建議 Principal Investigator施邦築

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

施邦築

副教授

D-2

物力需求與災害發生時間關係圖

物力整及備動員運作流程圖

物力調度運作流流程圖

D-3

地工合成材料應用於呈層複合土壤 水質淨化系統之研究

臺灣發展生態工法迄今已十餘年初階段大都應用於河川及山坡地治理現今逐漸擴

展至社區或城市的應用並且與綠建築及節能減碳等議題相互結合目前國內的生活污

水大多經由污水下水道系統收集至污水處理廠處理然而因其造價高且工期長短期內

並無法達到全面普及鑑於此近年來國內開始採用現地自然淨化處理系統(NTS)解決此問題然此類系統卻常受限於較低的水力負荷率而導致阻塞本研究引入在日本發展十餘

年之呈層複合土壤系統(MSL)其實務案例詳圖 1 及圖 2由於水力負荷率較大且因系統可設置於地底下降低人為的干擾及維護管理的頻率有效的改善 NTS 缺點 MSL系統主要由土壤混合層(含土壤有機材料及包覆材)及透水層(PL)組合而成日本 SML係以麻布為包覆材但易受分解腐化而影響系統壽命本研究改採高耐久且品質穩定之地工

合成材料以提昇系統使用壽命 研究目標本研究嘗試採用地工合成材料替換 MSL 系統中包覆材藉由人造聚酯纖

維控制材料本身厚度開孔徑進行實驗過去地工合成材料較常使用在土木大地工程

多應用於河川護岸的保護以及山坡地的護坡工程材料本身具備排水沖蝕控制隔離

加勁及過濾hellip等功能鮮少使用於水質淨化之應用本研究透過地工合成材料替換日本之黃麻布包覆材除了可以達到較佳的水質淨化成效之外更有效延長MSL系統使用壽命另外本研究亦嚐試採用台灣現地常見的材料來取代日本的材料以達到落實技術本土化

之目的 研究方法首先進行「地工織物培殖微生物可行性初期實驗」(詳圖 3)目的為了解

地工合成材料能否能有效提供硝化菌生長附著而後採用自行研發之「MSL 室內實驗滲透過濾實驗儀」(詳圖 4)進行實驗共分為二個階段第一階段由黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)及厚不織布(I-C)進行實驗以了解不同纖維布之淨化效率第二階段則將三種纖維布以不同的水力負荷率進行試驗以了解污水停留時間與水質淨化效率間的關係

結論(1)本研究所使用之添加材均為台灣本土材料由試驗結果可知效果頗佳顯示

可達技術本土化之目標(2)在相同厚度下本研究採用地工合成材的確可以達到與黃麻布相同之水質淨化成效且較厚之地工合成材亦表現出較佳的成效(圖 5)(3)實驗發現地工合成材內部孔隙愈多愈能提供較多空間利於生物膜孳長提高淨化效果(4)水力負荷率只要能低於 5000Lm2day便可以有效達到水質淨化的成效(圖 6)(5)與人工濕地水質淨化系統相比MSL可以更小的面積和更省的成本較快速的達到水質淨化的成效由其對於磷的去除更為顯著

Principal Investigator何嘉浚 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

何嘉浚

助理教授

D-4

圖 1家庭生活污水處理案例 圖 2河川工程淨水案例

圖 3地工織物培殖生物菌實驗結果 圖 4 MSL室內實驗滲透過濾實驗儀

圖 5黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)與厚不織布(I-C)之實驗結果

圖 6 三種纖維布在水力承載負荷率 3000Lm2day之實驗結果

TP NH3-N

TP NH3-N

E-1

機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 地下水是極為重要的水資源之一相較於地表水而言地下水具有成本低廉水溫與

水量穩定水質良好及取用方便等多項優點目前台灣西南部地區仍大量抽取地下水供應

灌溉養殖民生及工業用水若地下水遭受污染勢必嚴重影響該地區之水資源供需平

衡甚至對人體健康造成危害故地下水資源保育業已成為極重要之議題 研究目標地下水污染潛勢評估模式 DRASTIC 為美國環保署(US Environmental

Protection Agency)於 1985 年主導並與美國地下水協會共同合作所發展而成利用該模式評估區域之污染潛勢計算出之高污染潛勢區則代表該地區客觀上較易受到污染

DRASTIC 含水層脆弱度模式自發展以來經常被使用於評估地下水污染潛勢但此模式在應用上常因相關參數資料稀少易產生高度不確定性進而影響模式之評估結果因此本

研究應用指標為基礎之地理統計發展以機率為基礎之 DRASTIC 含水層脆弱度評估模式除估算地下水污染潛勢值外並評估其污染潛勢預測表現 研究方法DRASTIC 含水層脆弱度模式考慮七項水文地質參數以評估該地區污染

潛勢之程度分別為地下水位深度(D)淨補注量(R)含水層介質(A)土壤介質(S)地形(T)未飽和層影響(I)含水層水力傳導特性(C)七項參數本研究將此法實際應用於濁水溪沖積扇DRASTIC模式中之各參數分別使用三種選取方法(最大機率選取期望值選取傳統選取法)進行污染潛勢評估

結論研究結果顯示高污染潛勢區皆位於沖積扇之扇頂區土地利用型態以農業耕

種為主而中度污染潛勢則大多分佈於扇央地區無污染及低度風險污染大多分佈於沖積

扇西部沿海地區以及南部地區此外將前述三種方法之評估結果與近年來該地區地下水

硝酸鹽氮實際污染情形進行相關性分析Pearson 相關係數分別為 0310131 及 0071Spearman 相關係數則分別為 0460552 及 021再比較三種方法之污染潛勢預測能力預測高硝酸鹽氮濃度污染(超過 05mgL為門檻)其預測能力分別為 7575及 38由上述結果顯示本研究發展以機率為基礎含水層脆弱度評估模式較傳統評估結果更為優

異本研究成果可提供政府劃定地下水污染潛勢範圍以及制訂污染防治與土地使用管理策

略之參考建議未來可增加更多因子估算淨補注量時若能考慮更多可能影響參數如土

地利用型態雨量植被及土壤入滲係數等將使淨補注量估算更符合實際情況以提高

模式之準確性 Principal Investigator陳世楷助理教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

水資源工程與水利防災組

陳世楷

助理教授

E-2

參數因子 水文地質參數

地下水位深度 D(Depth to Water Table) 淨補注量 R(Net Recharge) 含水層介質 A(Aquifer Media) 土壤介質 S(Soil Media) 地形 T(Topography(slope))

未飽和層影響 I(Impact of the Vadose Zone) 水力傳導係數 C(Hydraulic Conductivity of the Aquifer)

DRASTIC參數 DRC之分數等級

D R C

百分比 門檻 分數等級(rating)

0-20 1 10 2

20-40 2 8 4

40-60 3 6 6

60-80 4 4 8

80-100 4+ 2 10

DRASTIC參數 SIA之分數等級

範 圍(range) 分數等級(rating)

礫石層 10

極粗粗中砂層 7

細及細砂層 4

粉砂泥及黏土層 1

(a)

(b)

(c)

DRASTIC 高污染潛勢與硝酸鹽氮超過05mgL 之比較(a) 各參數最大發生機率選取(b) 各參數期望值選取法(c)傳統選取法

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

B-18

山崩崩移發生前及發生瞬間顆粒間之接觸應力變化

小林村土石流情境模擬及崩積物堆積狀況

C-1

大陸政府採購市場與制度之研究 由於 WTO 的 GPA (政府採購協定) 簽署國家越來越多美加歐盟日韓等大部

分有經濟實力的國家多已簽署我國亦在 2009 年 7 月 15 日簽署生效而中國大陸亦於2007年提出加入 GPA申請目前相關談判已近尾聲近期內可望簽署根據 GPA的規定各國的政府採購市場必須互相開放且遵守公開公平等原則預計大陸簽署 GPA 後未來每年政府採購市場的金額將高達三十餘兆台幣由於市場規模極為龐大各國莫不競相投

入相關研究及輔導該國產業的競爭力企圖爭奪這塊大餅我國相對進入大陸市場較無語

言及文化等障礙相較於其他國家的競爭事實上我國產業已具備天時地利人和的有

利條件如何利用這些有利條件轉化成市場的競爭優勢實為迫不及待的課題而其中最

關鍵的因素就是是否能徹底熟悉大陸公共市場的遊戲規則精確的掌握各項規則的操作與

竅門且時效越早越好俾輔助我國的產業及早佈署掌握市場的先機這是本研究所致

力的主要目的 研究目標本研究目標可分為短中長期短期為比較兩岸政府採購制度與市場

分析研究臺灣產業進入大陸公共市場之策略及定期舉辦兩岸政府採購產官學研討會及

論壇中期為協助政府研擬相關政策成立兩岸公共市場產業輔導中心及協助我國產業

進入大陸公共市場長期為設立營造公會臺北科大政府採購市場研發與培訓中心使臺灣產業從兩岸走向國際

研究方法本研究在第一階段將針對大陸的政府採購制度進行全面的探討且將兩岸

採購法的差異做詳盡的比對同時也針對大陸的公共市場及產業文化進行深入的調查與

分析並彙整資深台商(協會)及兩岸專家的經驗以務實為導向俾使研究成果能精確有效的掌握大陸的公共市場第二階段將運用前階段的研究成果以營建產業為先建立

兩岸長期的交流平台積極訓練及輔導我國的產業能快速進入大陸公共市場的能力如

此階段的成果與時機成熟將在本校設立兩岸公共市場產業育成中心以提供長期的專

業輔導未來甚至可進一步考慮將服務範圍拓展至其他 GPA國家 結論由於此計畫為一個長期性研究因此下列結論僅為初期研究成果發生重大災

害需獲得緊急搶救資源時除正常既有採購契約可利用外亦可於正常之採購契約中針

對災害搶救項目可直接以開口契約方式預為因應另搶救能量需求異常龐大之重大災害緊

急搶救則可以特殊緊急採購方式因應兩岸採購法規均提供法源依據提供執行單位緊

急採購災害所需搶救資源比較兩岸之緊急採購制度並參照相關實務案例可發現各有

優缺點如何能截長補短應是兩岸所努力方向最後大概整理出兩項重點(1)兩岸採購相對於歐美國家仍處於起步階段還存在很多問題亟待完善如政府採購法不健全政府服

務類採購範圍和規模仍然較小等發達國家政府採購規模占 GDP的比例通常為 10兩岸占比水平與此相比仍有較大差別(2) 緊急採購之因應措施兩岸均有彈性因應作為針對 921 大地震莫拉克颱風（依據台灣地區ldquo採購法rdquo第 105 條）及四川汶川大地震甘肅省土石流災害（依據大陸政府ldquo採購法rdquo第 31 條）等相關單位均可快速進行救災工作因此相關緊急採購作為均能發揮功能提升整體救災復原效率 Principal Investigator王隆昌 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-2

中國各年度 GDP（單位億美元）

資料來源中華人民共和國國家統計局 httpwwwstatsgovcn2012年

各縣市綜合營造業分佈狀況 研究目標 資料來源本研究室繪製 資料來源本研究室繪製

家數

縣

市

C-3

預防式品管理論應用於公共工程之研究

近年來國家重大建設計畫密集推出如民營固網開放台電六輸變電計畫污水下水

道建設計畫及自來水更新等多項計畫以及埋設電力電信瓦斯自來水網路等等維生

管線使用道路埋設管線情形非常普遍然而國內隨著生活水平及教育程度的提昇以致

民眾意識抬頭對道路服務需求也跟著增加因此使得國內道路管理機關開始重視道路服

務品質的問題但卻常發生管線工程埋設後因道路回填不實或管線埋設未與路面齊平

造成路面不平的情況其施工品質優劣將是維持路面平整最重要的關鍵 本研究將預防式品質管理概念導入目前道路管線挖填工程品質管理中重新建置一套

施工品質管理機制依現況問題分析並研提對策提出於重要施工項目建立停檢點查驗

並依其重要程度設立不同等級專業人員負責查驗及相關檢查表落實專業人員的職責等施

工品質管理機制期能改善目前施工品質良莠不齊的情況 研究目標 本研究首先針對臺北市現行管線挖掘作業之抽查機制進行探討依據現

況問題分析結果檢討現行抽查機制的問題癥結導入防弊理論及預防品管的觀點建構

改良式抽查機制首先建立管線停檢點抽查作業消除非必要的挖掘降低抽查成本減少

開挖次數及減少用路人抱怨推動落實專業人員管制藉由二階段抽查作業篩選無停檢點

資料者納入品質抽查將廠商依品管能力分類無品質能力及限制挖掘者繳交代金(需含管理費等)由道路管理機關於各年度施工時納入施工研擬闢建管線挖掘品質管理系統其研擬一套以預防為主治療為輔具體可行的管理機制藉以提升抽查效益並有效改

善管線施工品質 研究方法針對本研究相關之文獻及臺北市管線挖掘品質管理現況進行回顧探討臺

北市道路挖掘埋設管線品質抽查管理之盲點導入防弊理論及預防式品管的觀點著重以

預防式管理為主治療為輔應變為備之原理藉由專家調查以及實例分析探討改良式抽

查機制之適用性並以回饋分析之方式修正本研究最後提出結論與建議 結論(1)強化製程品管停止靠檢驗達成品質一開始就製造出滿足需求品質的方式

來取代檢驗特別是落實停檢點抽查機制與績效管理(2)道路管理機關除輔導其做好品質外應針對其品質績效長期建立管理檔案長期掌握管線單位的完整資料績優者除於管

線會議公開表揚外應降低抽查比率甚至列入道路管理機關代辦施工之廠商優先名單績

劣者除於管線會議提出並公告於臺北市道路挖掘管理系統並增加抽差比率輔導施工品

質若仍無法改善經評定為無自主品管能力則由管理機關代收款施作且代收款應大幅提

升並收取管理費長期追蹤廠商績效管理績優廠商將持續其好品質績效差之廠商為避

免抽查之成本提高將自主性的導正其施工品質長期形成良性循環及自主品管之永續目

的創造永續管理的效益(3)重點式品管須由品管組織人員簽認除依權責分別由施工廠商之技師工地主任及品管人員負責簽認外監造單位亦應於現場會簽並通知道路管理

機關派員查核(4)闢建管線挖掘品質管理系統以二階段抽查機制可減少 80非必要抽挖件數降低抽查成本利用非破壞性檢測過濾有品質疑慮之案件代替道路品質抽查

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-4

未經篩選逕以破壞性檢測檢驗道路品質之機制改以善用成熟科技如透地雷達先與檢測隱

蔽部分可排除非必要之挖掘案件瀝青混凝土部分則以鑽心取樣檢驗如有品質疑慮再

以破壞性檢測驗證民眾較在意路面復舊品質更勝於隱蔽部分另增加非破壞性檢測項目

如以三米直規加驗人手孔周邊及瀝青混凝土新舊介面高低差(5)因已以二階段非破壞性檢驗過濾 80非必要抽挖件數如此可分階段增加抽查件數由原 15增加至 10長期以 100抽中不合格為目標大幅增加抽查效益

Principal Investigator王隆昌 教授研究室

戴明品管理論

項目 年度 抽查件數 不合格件數 不合格率

97 138 71 5145 98 629 187 2973 99 525 120 2286 合計 1292 378 2926

97~99年度臺北市管線查察不合格統計表

C-5

整合 RFID與 BIM於營建工地鋼構吊裝工程管控實務應用之研究

鋼構工程為鋼骨大樓最主要的工項之一其作業管理的良窳直接影響工程品質與成

本複雜之鋼結構工程可能包含上萬支構件每一構件經由製造運送檢查儲存

吊裝及驗收等流程都必須不斷進行確認並核對資料然而現行工地作業人員多以紙本

2D圖面及物料清單為溝通管理的工具因此常有構件不易確認效率緩慢誤判等問題尤其塔吊人員位於高樓作業時需同時進行安裝位置確認與吊塔操作不僅導致作業緩

慢且易增加作業風險 研究目標規劃整合BIM結合RFID技術導入營建工地鋼構吊裝工程管控之應用模式

建置 BIM-based RFID 鋼構工程物料資訊管理系統使其能提升鋼構作業管理效率減少塔吊作業之風險並進一步探討系統導入之效益與限制 研究方法鋼結構工程的作業流程包含工廠製造材料運送工地存放吊裝施工及

完工驗收等階段本研究所開發之系統導入應用包含「進場檢驗」「吊掛作業」「進度監

控」及「完工查驗」等作業管理其概念主要利用 BIM圖形化介面易於辨識之特性使人員能透過模型輕易掌握鋼構於建築空間位置並透過 RFID快速掃瞄辨識能力能迅速取得構件資訊減少人員辨識錯誤及負荷有助於高空塔吊作業之正確與安全並透過

BIM 模型顏色呈現方式能迅速掌握鋼構作業之進度本研究開發採用NET Framework技術以Microsoft SQL Server為資料庫系統並透過 ADONET作為資料溝通之技術模型本體採用 Revit 匯出之 DWF 檔案為主要檔案格式提供系統操作所需之樓層模型及構件視覺化資訊系統介面則以 VBNET開發視窗介面作業進行時能同時呈現系統資料庫資訊及模型呈現

結論(一)本研究整合 RFID 與 BIM 模型作為塔吊作業溝通之媒介高空與地面人員能以行動裝置同步取得構件及模型資訊可改善傳統 2D圖面與無線電溝通及描述不易之狀況(二)由於鋼構體積龐大且工地空間有限錯誤的堆置方式可能增加成本與導致風險工程師可藉由 BIM 樓層與位置資訊調控構件最佳的儲放位置與順序可提升吊裝

效率並降低風險(三)系統所採用之 BIM Model 由 Revit 模型先行匯出為 DWF格式檔案後再利用 API進行操作以避免原始模型遭任意修改且由於檔案格式較小可提升系統資料傳輸速度並改善作業效率(四)透過 BIM API 介面程式可控制模型旋轉並以適當角度呈現能協助塔吊人員迅速確認構件及安裝位置改善作業便利性及減少人員疲勞並且

提升作業安全本研究導入行動化通訊裝置及 BIM-RFID資訊化作業系統取代傳統紙本作業模式人員對資訊系統操作之熟悉度與良好的教育訓練為導入系統成敗之重要關鍵 Principal Investigator林祐正老師 研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

林祐正

副教授

C-6

使用者操作介面

RFID-BIM系統導入工地鋼構管控之應用

系統架構圖

鋼構進場檢驗及放置管理

地面工程師與塔吊人員同步顯示鋼構資訊

透過 BIM模型顏色管理作業進度

作業人員進行鋼構驗收

D-1

因應重大複合型災害物力動員調度機制 之研究

2011 年日本311 東北發生超乎預期之大規模地震所引發之複合型災害其救災物力

之動員調度也備受考驗借國外災害處理之經驗檢討台灣的法令組織整備作業程

序及案例期能提升我國面臨重大複合型災害時物力動員之時效性及完整性 研究目標彙整分析世界主要國家包括日本(日本東北地震)美國(卡翠納颶風)

中國大陸(四川地震)等遭逢重大災難時物力動員機制運作情形與關鍵議題檢討我國近年來莫拉克風災納莉風災921 地震等重大災害物力動員案例及現況設定一項重大複合式災害就我國現行物力動員機制進行情境分析研提我國因應重大災難物力動員機制

之具體建議 研究方法本研究案預擬之情境以國內發生機率雖不高但仍有可能發生且高於現

今地方政府在其地區災害防救計畫中所研擬的地震規模為本研究案之情境事件因此

設定為臺灣北部山腳斷層北延入海段發生芮氏規模七之地震錯動並引發最高浪高達三

公尺之海嘯此浪高比國科會所做研究報告之12公尺高但考慮311 東日本大地震之超乎預期的情況及複合型災害之組構以三公尺浪高之海嘯為模擬情境另伴隨核一廠因激

烈振動導致廠區設備受損造成第四級（Level 4）的輻射事故綜之本研究案預擬之複合型災害乃由地震海嘯核電廠輻射事故所構成並推估建物損壞人員傷亡收容

需求火災事件維生管線交通路網等之量化損害及修復進度以及海嘯淹水及輻射災

害避難收容下所需的物力調度其中以TELES 及本研究研擬方法為主要考量亦透過訪談方式針對公私部門物力動員調度權責相關之人員進行訪談以了解災防組織之實際

作為伴以調查焦點座談統計分析並總整研究發現研提我國因應重大災難物力

動員機制之具體建議 結論物力需求可分為物資及設施設備兩大類別物資方面包括飲用水糧食及民生

必需品緊急醫療救護所需之器材及藥品人命搜救之器材裝備等等本研究擬出隨時

間地點之量化數據提出物力動員調度之十三項重要課題與對策並具體提出短中長期

政策及機制改善之建議 Principal Investigator施邦築

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

施邦築

副教授

D-2

物力需求與災害發生時間關係圖

物力整及備動員運作流程圖

物力調度運作流流程圖

D-3

地工合成材料應用於呈層複合土壤 水質淨化系統之研究

臺灣發展生態工法迄今已十餘年初階段大都應用於河川及山坡地治理現今逐漸擴

展至社區或城市的應用並且與綠建築及節能減碳等議題相互結合目前國內的生活污

水大多經由污水下水道系統收集至污水處理廠處理然而因其造價高且工期長短期內

並無法達到全面普及鑑於此近年來國內開始採用現地自然淨化處理系統(NTS)解決此問題然此類系統卻常受限於較低的水力負荷率而導致阻塞本研究引入在日本發展十餘

年之呈層複合土壤系統(MSL)其實務案例詳圖 1 及圖 2由於水力負荷率較大且因系統可設置於地底下降低人為的干擾及維護管理的頻率有效的改善 NTS 缺點 MSL系統主要由土壤混合層(含土壤有機材料及包覆材)及透水層(PL)組合而成日本 SML係以麻布為包覆材但易受分解腐化而影響系統壽命本研究改採高耐久且品質穩定之地工

合成材料以提昇系統使用壽命 研究目標本研究嘗試採用地工合成材料替換 MSL 系統中包覆材藉由人造聚酯纖

維控制材料本身厚度開孔徑進行實驗過去地工合成材料較常使用在土木大地工程

多應用於河川護岸的保護以及山坡地的護坡工程材料本身具備排水沖蝕控制隔離

加勁及過濾hellip等功能鮮少使用於水質淨化之應用本研究透過地工合成材料替換日本之黃麻布包覆材除了可以達到較佳的水質淨化成效之外更有效延長MSL系統使用壽命另外本研究亦嚐試採用台灣現地常見的材料來取代日本的材料以達到落實技術本土化

之目的 研究方法首先進行「地工織物培殖微生物可行性初期實驗」(詳圖 3)目的為了解

地工合成材料能否能有效提供硝化菌生長附著而後採用自行研發之「MSL 室內實驗滲透過濾實驗儀」(詳圖 4)進行實驗共分為二個階段第一階段由黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)及厚不織布(I-C)進行實驗以了解不同纖維布之淨化效率第二階段則將三種纖維布以不同的水力負荷率進行試驗以了解污水停留時間與水質淨化效率間的關係

結論(1)本研究所使用之添加材均為台灣本土材料由試驗結果可知效果頗佳顯示

可達技術本土化之目標(2)在相同厚度下本研究採用地工合成材的確可以達到與黃麻布相同之水質淨化成效且較厚之地工合成材亦表現出較佳的成效(圖 5)(3)實驗發現地工合成材內部孔隙愈多愈能提供較多空間利於生物膜孳長提高淨化效果(4)水力負荷率只要能低於 5000Lm2day便可以有效達到水質淨化的成效(圖 6)(5)與人工濕地水質淨化系統相比MSL可以更小的面積和更省的成本較快速的達到水質淨化的成效由其對於磷的去除更為顯著

Principal Investigator何嘉浚 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

何嘉浚

助理教授

D-4

圖 1家庭生活污水處理案例 圖 2河川工程淨水案例

圖 3地工織物培殖生物菌實驗結果 圖 4 MSL室內實驗滲透過濾實驗儀

圖 5黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)與厚不織布(I-C)之實驗結果

圖 6 三種纖維布在水力承載負荷率 3000Lm2day之實驗結果

TP NH3-N

TP NH3-N

E-1

機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 地下水是極為重要的水資源之一相較於地表水而言地下水具有成本低廉水溫與

水量穩定水質良好及取用方便等多項優點目前台灣西南部地區仍大量抽取地下水供應

灌溉養殖民生及工業用水若地下水遭受污染勢必嚴重影響該地區之水資源供需平

衡甚至對人體健康造成危害故地下水資源保育業已成為極重要之議題 研究目標地下水污染潛勢評估模式 DRASTIC 為美國環保署(US Environmental

Protection Agency)於 1985 年主導並與美國地下水協會共同合作所發展而成利用該模式評估區域之污染潛勢計算出之高污染潛勢區則代表該地區客觀上較易受到污染

DRASTIC 含水層脆弱度模式自發展以來經常被使用於評估地下水污染潛勢但此模式在應用上常因相關參數資料稀少易產生高度不確定性進而影響模式之評估結果因此本

研究應用指標為基礎之地理統計發展以機率為基礎之 DRASTIC 含水層脆弱度評估模式除估算地下水污染潛勢值外並評估其污染潛勢預測表現 研究方法DRASTIC 含水層脆弱度模式考慮七項水文地質參數以評估該地區污染

潛勢之程度分別為地下水位深度(D)淨補注量(R)含水層介質(A)土壤介質(S)地形(T)未飽和層影響(I)含水層水力傳導特性(C)七項參數本研究將此法實際應用於濁水溪沖積扇DRASTIC模式中之各參數分別使用三種選取方法(最大機率選取期望值選取傳統選取法)進行污染潛勢評估

結論研究結果顯示高污染潛勢區皆位於沖積扇之扇頂區土地利用型態以農業耕

種為主而中度污染潛勢則大多分佈於扇央地區無污染及低度風險污染大多分佈於沖積

扇西部沿海地區以及南部地區此外將前述三種方法之評估結果與近年來該地區地下水

硝酸鹽氮實際污染情形進行相關性分析Pearson 相關係數分別為 0310131 及 0071Spearman 相關係數則分別為 0460552 及 021再比較三種方法之污染潛勢預測能力預測高硝酸鹽氮濃度污染(超過 05mgL為門檻)其預測能力分別為 7575及 38由上述結果顯示本研究發展以機率為基礎含水層脆弱度評估模式較傳統評估結果更為優

異本研究成果可提供政府劃定地下水污染潛勢範圍以及制訂污染防治與土地使用管理策

略之參考建議未來可增加更多因子估算淨補注量時若能考慮更多可能影響參數如土

地利用型態雨量植被及土壤入滲係數等將使淨補注量估算更符合實際情況以提高

模式之準確性 Principal Investigator陳世楷助理教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

水資源工程與水利防災組

陳世楷

助理教授

E-2

參數因子 水文地質參數

地下水位深度 D(Depth to Water Table) 淨補注量 R(Net Recharge) 含水層介質 A(Aquifer Media) 土壤介質 S(Soil Media) 地形 T(Topography(slope))

未飽和層影響 I(Impact of the Vadose Zone) 水力傳導係數 C(Hydraulic Conductivity of the Aquifer)

DRASTIC參數 DRC之分數等級

D R C

百分比 門檻 分數等級(rating)

0-20 1 10 2

20-40 2 8 4

40-60 3 6 6

60-80 4 4 8

80-100 4+ 2 10

DRASTIC參數 SIA之分數等級

範 圍(range) 分數等級(rating)

礫石層 10

極粗粗中砂層 7

細及細砂層 4

粉砂泥及黏土層 1

(a)

(b)

(c)

DRASTIC 高污染潛勢與硝酸鹽氮超過05mgL 之比較(a) 各參數最大發生機率選取(b) 各參數期望值選取法(c)傳統選取法

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

C-1

大陸政府採購市場與制度之研究 由於 WTO 的 GPA (政府採購協定) 簽署國家越來越多美加歐盟日韓等大部

分有經濟實力的國家多已簽署我國亦在 2009 年 7 月 15 日簽署生效而中國大陸亦於2007年提出加入 GPA申請目前相關談判已近尾聲近期內可望簽署根據 GPA的規定各國的政府採購市場必須互相開放且遵守公開公平等原則預計大陸簽署 GPA 後未來每年政府採購市場的金額將高達三十餘兆台幣由於市場規模極為龐大各國莫不競相投

入相關研究及輔導該國產業的競爭力企圖爭奪這塊大餅我國相對進入大陸市場較無語

言及文化等障礙相較於其他國家的競爭事實上我國產業已具備天時地利人和的有

利條件如何利用這些有利條件轉化成市場的競爭優勢實為迫不及待的課題而其中最

關鍵的因素就是是否能徹底熟悉大陸公共市場的遊戲規則精確的掌握各項規則的操作與

竅門且時效越早越好俾輔助我國的產業及早佈署掌握市場的先機這是本研究所致

力的主要目的 研究目標本研究目標可分為短中長期短期為比較兩岸政府採購制度與市場

分析研究臺灣產業進入大陸公共市場之策略及定期舉辦兩岸政府採購產官學研討會及

論壇中期為協助政府研擬相關政策成立兩岸公共市場產業輔導中心及協助我國產業

進入大陸公共市場長期為設立營造公會臺北科大政府採購市場研發與培訓中心使臺灣產業從兩岸走向國際

研究方法本研究在第一階段將針對大陸的政府採購制度進行全面的探討且將兩岸

採購法的差異做詳盡的比對同時也針對大陸的公共市場及產業文化進行深入的調查與

分析並彙整資深台商(協會)及兩岸專家的經驗以務實為導向俾使研究成果能精確有效的掌握大陸的公共市場第二階段將運用前階段的研究成果以營建產業為先建立

兩岸長期的交流平台積極訓練及輔導我國的產業能快速進入大陸公共市場的能力如

此階段的成果與時機成熟將在本校設立兩岸公共市場產業育成中心以提供長期的專

業輔導未來甚至可進一步考慮將服務範圍拓展至其他 GPA國家 結論由於此計畫為一個長期性研究因此下列結論僅為初期研究成果發生重大災

害需獲得緊急搶救資源時除正常既有採購契約可利用外亦可於正常之採購契約中針

對災害搶救項目可直接以開口契約方式預為因應另搶救能量需求異常龐大之重大災害緊

急搶救則可以特殊緊急採購方式因應兩岸採購法規均提供法源依據提供執行單位緊

急採購災害所需搶救資源比較兩岸之緊急採購制度並參照相關實務案例可發現各有

優缺點如何能截長補短應是兩岸所努力方向最後大概整理出兩項重點(1)兩岸採購相對於歐美國家仍處於起步階段還存在很多問題亟待完善如政府採購法不健全政府服

務類採購範圍和規模仍然較小等發達國家政府採購規模占 GDP的比例通常為 10兩岸占比水平與此相比仍有較大差別(2) 緊急採購之因應措施兩岸均有彈性因應作為針對 921 大地震莫拉克颱風（依據台灣地區ldquo採購法rdquo第 105 條）及四川汶川大地震甘肅省土石流災害（依據大陸政府ldquo採購法rdquo第 31 條）等相關單位均可快速進行救災工作因此相關緊急採購作為均能發揮功能提升整體救災復原效率 Principal Investigator王隆昌 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-2

中國各年度 GDP（單位億美元）

資料來源中華人民共和國國家統計局 httpwwwstatsgovcn2012年

各縣市綜合營造業分佈狀況 研究目標 資料來源本研究室繪製 資料來源本研究室繪製

家數

縣

市

C-3

預防式品管理論應用於公共工程之研究

近年來國家重大建設計畫密集推出如民營固網開放台電六輸變電計畫污水下水

道建設計畫及自來水更新等多項計畫以及埋設電力電信瓦斯自來水網路等等維生

管線使用道路埋設管線情形非常普遍然而國內隨著生活水平及教育程度的提昇以致

民眾意識抬頭對道路服務需求也跟著增加因此使得國內道路管理機關開始重視道路服

務品質的問題但卻常發生管線工程埋設後因道路回填不實或管線埋設未與路面齊平

造成路面不平的情況其施工品質優劣將是維持路面平整最重要的關鍵 本研究將預防式品質管理概念導入目前道路管線挖填工程品質管理中重新建置一套

施工品質管理機制依現況問題分析並研提對策提出於重要施工項目建立停檢點查驗

並依其重要程度設立不同等級專業人員負責查驗及相關檢查表落實專業人員的職責等施

工品質管理機制期能改善目前施工品質良莠不齊的情況 研究目標 本研究首先針對臺北市現行管線挖掘作業之抽查機制進行探討依據現

況問題分析結果檢討現行抽查機制的問題癥結導入防弊理論及預防品管的觀點建構

改良式抽查機制首先建立管線停檢點抽查作業消除非必要的挖掘降低抽查成本減少

開挖次數及減少用路人抱怨推動落實專業人員管制藉由二階段抽查作業篩選無停檢點

資料者納入品質抽查將廠商依品管能力分類無品質能力及限制挖掘者繳交代金(需含管理費等)由道路管理機關於各年度施工時納入施工研擬闢建管線挖掘品質管理系統其研擬一套以預防為主治療為輔具體可行的管理機制藉以提升抽查效益並有效改

善管線施工品質 研究方法針對本研究相關之文獻及臺北市管線挖掘品質管理現況進行回顧探討臺

北市道路挖掘埋設管線品質抽查管理之盲點導入防弊理論及預防式品管的觀點著重以

預防式管理為主治療為輔應變為備之原理藉由專家調查以及實例分析探討改良式抽

查機制之適用性並以回饋分析之方式修正本研究最後提出結論與建議 結論(1)強化製程品管停止靠檢驗達成品質一開始就製造出滿足需求品質的方式

來取代檢驗特別是落實停檢點抽查機制與績效管理(2)道路管理機關除輔導其做好品質外應針對其品質績效長期建立管理檔案長期掌握管線單位的完整資料績優者除於管

線會議公開表揚外應降低抽查比率甚至列入道路管理機關代辦施工之廠商優先名單績

劣者除於管線會議提出並公告於臺北市道路挖掘管理系統並增加抽差比率輔導施工品

質若仍無法改善經評定為無自主品管能力則由管理機關代收款施作且代收款應大幅提

升並收取管理費長期追蹤廠商績效管理績優廠商將持續其好品質績效差之廠商為避

免抽查之成本提高將自主性的導正其施工品質長期形成良性循環及自主品管之永續目

的創造永續管理的效益(3)重點式品管須由品管組織人員簽認除依權責分別由施工廠商之技師工地主任及品管人員負責簽認外監造單位亦應於現場會簽並通知道路管理

機關派員查核(4)闢建管線挖掘品質管理系統以二階段抽查機制可減少 80非必要抽挖件數降低抽查成本利用非破壞性檢測過濾有品質疑慮之案件代替道路品質抽查

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-4

未經篩選逕以破壞性檢測檢驗道路品質之機制改以善用成熟科技如透地雷達先與檢測隱

蔽部分可排除非必要之挖掘案件瀝青混凝土部分則以鑽心取樣檢驗如有品質疑慮再

以破壞性檢測驗證民眾較在意路面復舊品質更勝於隱蔽部分另增加非破壞性檢測項目

如以三米直規加驗人手孔周邊及瀝青混凝土新舊介面高低差(5)因已以二階段非破壞性檢驗過濾 80非必要抽挖件數如此可分階段增加抽查件數由原 15增加至 10長期以 100抽中不合格為目標大幅增加抽查效益

Principal Investigator王隆昌 教授研究室

戴明品管理論

項目 年度 抽查件數 不合格件數 不合格率

97 138 71 5145 98 629 187 2973 99 525 120 2286 合計 1292 378 2926

97~99年度臺北市管線查察不合格統計表

C-5

整合 RFID與 BIM於營建工地鋼構吊裝工程管控實務應用之研究

鋼構工程為鋼骨大樓最主要的工項之一其作業管理的良窳直接影響工程品質與成

本複雜之鋼結構工程可能包含上萬支構件每一構件經由製造運送檢查儲存

吊裝及驗收等流程都必須不斷進行確認並核對資料然而現行工地作業人員多以紙本

2D圖面及物料清單為溝通管理的工具因此常有構件不易確認效率緩慢誤判等問題尤其塔吊人員位於高樓作業時需同時進行安裝位置確認與吊塔操作不僅導致作業緩

慢且易增加作業風險 研究目標規劃整合BIM結合RFID技術導入營建工地鋼構吊裝工程管控之應用模式

建置 BIM-based RFID 鋼構工程物料資訊管理系統使其能提升鋼構作業管理效率減少塔吊作業之風險並進一步探討系統導入之效益與限制 研究方法鋼結構工程的作業流程包含工廠製造材料運送工地存放吊裝施工及

完工驗收等階段本研究所開發之系統導入應用包含「進場檢驗」「吊掛作業」「進度監

控」及「完工查驗」等作業管理其概念主要利用 BIM圖形化介面易於辨識之特性使人員能透過模型輕易掌握鋼構於建築空間位置並透過 RFID快速掃瞄辨識能力能迅速取得構件資訊減少人員辨識錯誤及負荷有助於高空塔吊作業之正確與安全並透過

BIM 模型顏色呈現方式能迅速掌握鋼構作業之進度本研究開發採用NET Framework技術以Microsoft SQL Server為資料庫系統並透過 ADONET作為資料溝通之技術模型本體採用 Revit 匯出之 DWF 檔案為主要檔案格式提供系統操作所需之樓層模型及構件視覺化資訊系統介面則以 VBNET開發視窗介面作業進行時能同時呈現系統資料庫資訊及模型呈現

結論(一)本研究整合 RFID 與 BIM 模型作為塔吊作業溝通之媒介高空與地面人員能以行動裝置同步取得構件及模型資訊可改善傳統 2D圖面與無線電溝通及描述不易之狀況(二)由於鋼構體積龐大且工地空間有限錯誤的堆置方式可能增加成本與導致風險工程師可藉由 BIM 樓層與位置資訊調控構件最佳的儲放位置與順序可提升吊裝

效率並降低風險(三)系統所採用之 BIM Model 由 Revit 模型先行匯出為 DWF格式檔案後再利用 API進行操作以避免原始模型遭任意修改且由於檔案格式較小可提升系統資料傳輸速度並改善作業效率(四)透過 BIM API 介面程式可控制模型旋轉並以適當角度呈現能協助塔吊人員迅速確認構件及安裝位置改善作業便利性及減少人員疲勞並且

提升作業安全本研究導入行動化通訊裝置及 BIM-RFID資訊化作業系統取代傳統紙本作業模式人員對資訊系統操作之熟悉度與良好的教育訓練為導入系統成敗之重要關鍵 Principal Investigator林祐正老師 研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

林祐正

副教授

C-6

使用者操作介面

RFID-BIM系統導入工地鋼構管控之應用

系統架構圖

鋼構進場檢驗及放置管理

地面工程師與塔吊人員同步顯示鋼構資訊

透過 BIM模型顏色管理作業進度

作業人員進行鋼構驗收

D-1

因應重大複合型災害物力動員調度機制 之研究

2011 年日本311 東北發生超乎預期之大規模地震所引發之複合型災害其救災物力

之動員調度也備受考驗借國外災害處理之經驗檢討台灣的法令組織整備作業程

序及案例期能提升我國面臨重大複合型災害時物力動員之時效性及完整性 研究目標彙整分析世界主要國家包括日本(日本東北地震)美國(卡翠納颶風)

中國大陸(四川地震)等遭逢重大災難時物力動員機制運作情形與關鍵議題檢討我國近年來莫拉克風災納莉風災921 地震等重大災害物力動員案例及現況設定一項重大複合式災害就我國現行物力動員機制進行情境分析研提我國因應重大災難物力動員機制

之具體建議 研究方法本研究案預擬之情境以國內發生機率雖不高但仍有可能發生且高於現

今地方政府在其地區災害防救計畫中所研擬的地震規模為本研究案之情境事件因此

設定為臺灣北部山腳斷層北延入海段發生芮氏規模七之地震錯動並引發最高浪高達三

公尺之海嘯此浪高比國科會所做研究報告之12公尺高但考慮311 東日本大地震之超乎預期的情況及複合型災害之組構以三公尺浪高之海嘯為模擬情境另伴隨核一廠因激

烈振動導致廠區設備受損造成第四級（Level 4）的輻射事故綜之本研究案預擬之複合型災害乃由地震海嘯核電廠輻射事故所構成並推估建物損壞人員傷亡收容

需求火災事件維生管線交通路網等之量化損害及修復進度以及海嘯淹水及輻射災

害避難收容下所需的物力調度其中以TELES 及本研究研擬方法為主要考量亦透過訪談方式針對公私部門物力動員調度權責相關之人員進行訪談以了解災防組織之實際

作為伴以調查焦點座談統計分析並總整研究發現研提我國因應重大災難物力

動員機制之具體建議 結論物力需求可分為物資及設施設備兩大類別物資方面包括飲用水糧食及民生

必需品緊急醫療救護所需之器材及藥品人命搜救之器材裝備等等本研究擬出隨時

間地點之量化數據提出物力動員調度之十三項重要課題與對策並具體提出短中長期

政策及機制改善之建議 Principal Investigator施邦築

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

施邦築

副教授

D-2

物力需求與災害發生時間關係圖

物力整及備動員運作流程圖

物力調度運作流流程圖

D-3

地工合成材料應用於呈層複合土壤 水質淨化系統之研究

臺灣發展生態工法迄今已十餘年初階段大都應用於河川及山坡地治理現今逐漸擴

展至社區或城市的應用並且與綠建築及節能減碳等議題相互結合目前國內的生活污

水大多經由污水下水道系統收集至污水處理廠處理然而因其造價高且工期長短期內

並無法達到全面普及鑑於此近年來國內開始採用現地自然淨化處理系統(NTS)解決此問題然此類系統卻常受限於較低的水力負荷率而導致阻塞本研究引入在日本發展十餘

年之呈層複合土壤系統(MSL)其實務案例詳圖 1 及圖 2由於水力負荷率較大且因系統可設置於地底下降低人為的干擾及維護管理的頻率有效的改善 NTS 缺點 MSL系統主要由土壤混合層(含土壤有機材料及包覆材)及透水層(PL)組合而成日本 SML係以麻布為包覆材但易受分解腐化而影響系統壽命本研究改採高耐久且品質穩定之地工

合成材料以提昇系統使用壽命 研究目標本研究嘗試採用地工合成材料替換 MSL 系統中包覆材藉由人造聚酯纖

維控制材料本身厚度開孔徑進行實驗過去地工合成材料較常使用在土木大地工程

多應用於河川護岸的保護以及山坡地的護坡工程材料本身具備排水沖蝕控制隔離

加勁及過濾hellip等功能鮮少使用於水質淨化之應用本研究透過地工合成材料替換日本之黃麻布包覆材除了可以達到較佳的水質淨化成效之外更有效延長MSL系統使用壽命另外本研究亦嚐試採用台灣現地常見的材料來取代日本的材料以達到落實技術本土化

之目的 研究方法首先進行「地工織物培殖微生物可行性初期實驗」(詳圖 3)目的為了解

地工合成材料能否能有效提供硝化菌生長附著而後採用自行研發之「MSL 室內實驗滲透過濾實驗儀」(詳圖 4)進行實驗共分為二個階段第一階段由黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)及厚不織布(I-C)進行實驗以了解不同纖維布之淨化效率第二階段則將三種纖維布以不同的水力負荷率進行試驗以了解污水停留時間與水質淨化效率間的關係

結論(1)本研究所使用之添加材均為台灣本土材料由試驗結果可知效果頗佳顯示

可達技術本土化之目標(2)在相同厚度下本研究採用地工合成材的確可以達到與黃麻布相同之水質淨化成效且較厚之地工合成材亦表現出較佳的成效(圖 5)(3)實驗發現地工合成材內部孔隙愈多愈能提供較多空間利於生物膜孳長提高淨化效果(4)水力負荷率只要能低於 5000Lm2day便可以有效達到水質淨化的成效(圖 6)(5)與人工濕地水質淨化系統相比MSL可以更小的面積和更省的成本較快速的達到水質淨化的成效由其對於磷的去除更為顯著

Principal Investigator何嘉浚 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

何嘉浚

助理教授

D-4

圖 1家庭生活污水處理案例 圖 2河川工程淨水案例

圖 3地工織物培殖生物菌實驗結果 圖 4 MSL室內實驗滲透過濾實驗儀

圖 5黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)與厚不織布(I-C)之實驗結果

圖 6 三種纖維布在水力承載負荷率 3000Lm2day之實驗結果

TP NH3-N

TP NH3-N

E-1

機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 地下水是極為重要的水資源之一相較於地表水而言地下水具有成本低廉水溫與

水量穩定水質良好及取用方便等多項優點目前台灣西南部地區仍大量抽取地下水供應

灌溉養殖民生及工業用水若地下水遭受污染勢必嚴重影響該地區之水資源供需平

衡甚至對人體健康造成危害故地下水資源保育業已成為極重要之議題 研究目標地下水污染潛勢評估模式 DRASTIC 為美國環保署(US Environmental

Protection Agency)於 1985 年主導並與美國地下水協會共同合作所發展而成利用該模式評估區域之污染潛勢計算出之高污染潛勢區則代表該地區客觀上較易受到污染

DRASTIC 含水層脆弱度模式自發展以來經常被使用於評估地下水污染潛勢但此模式在應用上常因相關參數資料稀少易產生高度不確定性進而影響模式之評估結果因此本

研究應用指標為基礎之地理統計發展以機率為基礎之 DRASTIC 含水層脆弱度評估模式除估算地下水污染潛勢值外並評估其污染潛勢預測表現 研究方法DRASTIC 含水層脆弱度模式考慮七項水文地質參數以評估該地區污染

潛勢之程度分別為地下水位深度(D)淨補注量(R)含水層介質(A)土壤介質(S)地形(T)未飽和層影響(I)含水層水力傳導特性(C)七項參數本研究將此法實際應用於濁水溪沖積扇DRASTIC模式中之各參數分別使用三種選取方法(最大機率選取期望值選取傳統選取法)進行污染潛勢評估

結論研究結果顯示高污染潛勢區皆位於沖積扇之扇頂區土地利用型態以農業耕

種為主而中度污染潛勢則大多分佈於扇央地區無污染及低度風險污染大多分佈於沖積

扇西部沿海地區以及南部地區此外將前述三種方法之評估結果與近年來該地區地下水

硝酸鹽氮實際污染情形進行相關性分析Pearson 相關係數分別為 0310131 及 0071Spearman 相關係數則分別為 0460552 及 021再比較三種方法之污染潛勢預測能力預測高硝酸鹽氮濃度污染(超過 05mgL為門檻)其預測能力分別為 7575及 38由上述結果顯示本研究發展以機率為基礎含水層脆弱度評估模式較傳統評估結果更為優

異本研究成果可提供政府劃定地下水污染潛勢範圍以及制訂污染防治與土地使用管理策

略之參考建議未來可增加更多因子估算淨補注量時若能考慮更多可能影響參數如土

地利用型態雨量植被及土壤入滲係數等將使淨補注量估算更符合實際情況以提高

模式之準確性 Principal Investigator陳世楷助理教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

水資源工程與水利防災組

陳世楷

助理教授

E-2

參數因子 水文地質參數

地下水位深度 D(Depth to Water Table) 淨補注量 R(Net Recharge) 含水層介質 A(Aquifer Media) 土壤介質 S(Soil Media) 地形 T(Topography(slope))

未飽和層影響 I(Impact of the Vadose Zone) 水力傳導係數 C(Hydraulic Conductivity of the Aquifer)

DRASTIC參數 DRC之分數等級

D R C

百分比 門檻 分數等級(rating)

0-20 1 10 2

20-40 2 8 4

40-60 3 6 6

60-80 4 4 8

80-100 4+ 2 10

DRASTIC參數 SIA之分數等級

範 圍(range) 分數等級(rating)

礫石層 10

極粗粗中砂層 7

細及細砂層 4

粉砂泥及黏土層 1

(a)

(b)

(c)

DRASTIC 高污染潛勢與硝酸鹽氮超過05mgL 之比較(a) 各參數最大發生機率選取(b) 各參數期望值選取法(c)傳統選取法

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

C-2

中國各年度 GDP（單位億美元）

資料來源中華人民共和國國家統計局 httpwwwstatsgovcn2012年

各縣市綜合營造業分佈狀況 研究目標 資料來源本研究室繪製 資料來源本研究室繪製

家數

縣

市

C-3

預防式品管理論應用於公共工程之研究

近年來國家重大建設計畫密集推出如民營固網開放台電六輸變電計畫污水下水

道建設計畫及自來水更新等多項計畫以及埋設電力電信瓦斯自來水網路等等維生

管線使用道路埋設管線情形非常普遍然而國內隨著生活水平及教育程度的提昇以致

民眾意識抬頭對道路服務需求也跟著增加因此使得國內道路管理機關開始重視道路服

務品質的問題但卻常發生管線工程埋設後因道路回填不實或管線埋設未與路面齊平

造成路面不平的情況其施工品質優劣將是維持路面平整最重要的關鍵 本研究將預防式品質管理概念導入目前道路管線挖填工程品質管理中重新建置一套

施工品質管理機制依現況問題分析並研提對策提出於重要施工項目建立停檢點查驗

並依其重要程度設立不同等級專業人員負責查驗及相關檢查表落實專業人員的職責等施

工品質管理機制期能改善目前施工品質良莠不齊的情況 研究目標 本研究首先針對臺北市現行管線挖掘作業之抽查機制進行探討依據現

況問題分析結果檢討現行抽查機制的問題癥結導入防弊理論及預防品管的觀點建構

改良式抽查機制首先建立管線停檢點抽查作業消除非必要的挖掘降低抽查成本減少

開挖次數及減少用路人抱怨推動落實專業人員管制藉由二階段抽查作業篩選無停檢點

資料者納入品質抽查將廠商依品管能力分類無品質能力及限制挖掘者繳交代金(需含管理費等)由道路管理機關於各年度施工時納入施工研擬闢建管線挖掘品質管理系統其研擬一套以預防為主治療為輔具體可行的管理機制藉以提升抽查效益並有效改

善管線施工品質 研究方法針對本研究相關之文獻及臺北市管線挖掘品質管理現況進行回顧探討臺

北市道路挖掘埋設管線品質抽查管理之盲點導入防弊理論及預防式品管的觀點著重以

預防式管理為主治療為輔應變為備之原理藉由專家調查以及實例分析探討改良式抽

查機制之適用性並以回饋分析之方式修正本研究最後提出結論與建議 結論(1)強化製程品管停止靠檢驗達成品質一開始就製造出滿足需求品質的方式

來取代檢驗特別是落實停檢點抽查機制與績效管理(2)道路管理機關除輔導其做好品質外應針對其品質績效長期建立管理檔案長期掌握管線單位的完整資料績優者除於管

線會議公開表揚外應降低抽查比率甚至列入道路管理機關代辦施工之廠商優先名單績

劣者除於管線會議提出並公告於臺北市道路挖掘管理系統並增加抽差比率輔導施工品

質若仍無法改善經評定為無自主品管能力則由管理機關代收款施作且代收款應大幅提

升並收取管理費長期追蹤廠商績效管理績優廠商將持續其好品質績效差之廠商為避

免抽查之成本提高將自主性的導正其施工品質長期形成良性循環及自主品管之永續目

的創造永續管理的效益(3)重點式品管須由品管組織人員簽認除依權責分別由施工廠商之技師工地主任及品管人員負責簽認外監造單位亦應於現場會簽並通知道路管理

機關派員查核(4)闢建管線挖掘品質管理系統以二階段抽查機制可減少 80非必要抽挖件數降低抽查成本利用非破壞性檢測過濾有品質疑慮之案件代替道路品質抽查

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-4

未經篩選逕以破壞性檢測檢驗道路品質之機制改以善用成熟科技如透地雷達先與檢測隱

蔽部分可排除非必要之挖掘案件瀝青混凝土部分則以鑽心取樣檢驗如有品質疑慮再

以破壞性檢測驗證民眾較在意路面復舊品質更勝於隱蔽部分另增加非破壞性檢測項目

如以三米直規加驗人手孔周邊及瀝青混凝土新舊介面高低差(5)因已以二階段非破壞性檢驗過濾 80非必要抽挖件數如此可分階段增加抽查件數由原 15增加至 10長期以 100抽中不合格為目標大幅增加抽查效益

Principal Investigator王隆昌 教授研究室

戴明品管理論

項目 年度 抽查件數 不合格件數 不合格率

97 138 71 5145 98 629 187 2973 99 525 120 2286 合計 1292 378 2926

97~99年度臺北市管線查察不合格統計表

C-5

整合 RFID與 BIM於營建工地鋼構吊裝工程管控實務應用之研究

鋼構工程為鋼骨大樓最主要的工項之一其作業管理的良窳直接影響工程品質與成

本複雜之鋼結構工程可能包含上萬支構件每一構件經由製造運送檢查儲存

吊裝及驗收等流程都必須不斷進行確認並核對資料然而現行工地作業人員多以紙本

2D圖面及物料清單為溝通管理的工具因此常有構件不易確認效率緩慢誤判等問題尤其塔吊人員位於高樓作業時需同時進行安裝位置確認與吊塔操作不僅導致作業緩

慢且易增加作業風險 研究目標規劃整合BIM結合RFID技術導入營建工地鋼構吊裝工程管控之應用模式

建置 BIM-based RFID 鋼構工程物料資訊管理系統使其能提升鋼構作業管理效率減少塔吊作業之風險並進一步探討系統導入之效益與限制 研究方法鋼結構工程的作業流程包含工廠製造材料運送工地存放吊裝施工及

完工驗收等階段本研究所開發之系統導入應用包含「進場檢驗」「吊掛作業」「進度監

控」及「完工查驗」等作業管理其概念主要利用 BIM圖形化介面易於辨識之特性使人員能透過模型輕易掌握鋼構於建築空間位置並透過 RFID快速掃瞄辨識能力能迅速取得構件資訊減少人員辨識錯誤及負荷有助於高空塔吊作業之正確與安全並透過

BIM 模型顏色呈現方式能迅速掌握鋼構作業之進度本研究開發採用NET Framework技術以Microsoft SQL Server為資料庫系統並透過 ADONET作為資料溝通之技術模型本體採用 Revit 匯出之 DWF 檔案為主要檔案格式提供系統操作所需之樓層模型及構件視覺化資訊系統介面則以 VBNET開發視窗介面作業進行時能同時呈現系統資料庫資訊及模型呈現

結論(一)本研究整合 RFID 與 BIM 模型作為塔吊作業溝通之媒介高空與地面人員能以行動裝置同步取得構件及模型資訊可改善傳統 2D圖面與無線電溝通及描述不易之狀況(二)由於鋼構體積龐大且工地空間有限錯誤的堆置方式可能增加成本與導致風險工程師可藉由 BIM 樓層與位置資訊調控構件最佳的儲放位置與順序可提升吊裝

效率並降低風險(三)系統所採用之 BIM Model 由 Revit 模型先行匯出為 DWF格式檔案後再利用 API進行操作以避免原始模型遭任意修改且由於檔案格式較小可提升系統資料傳輸速度並改善作業效率(四)透過 BIM API 介面程式可控制模型旋轉並以適當角度呈現能協助塔吊人員迅速確認構件及安裝位置改善作業便利性及減少人員疲勞並且

提升作業安全本研究導入行動化通訊裝置及 BIM-RFID資訊化作業系統取代傳統紙本作業模式人員對資訊系統操作之熟悉度與良好的教育訓練為導入系統成敗之重要關鍵 Principal Investigator林祐正老師 研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

林祐正

副教授

C-6

使用者操作介面

RFID-BIM系統導入工地鋼構管控之應用

系統架構圖

鋼構進場檢驗及放置管理

地面工程師與塔吊人員同步顯示鋼構資訊

透過 BIM模型顏色管理作業進度

作業人員進行鋼構驗收

D-1

因應重大複合型災害物力動員調度機制 之研究

2011 年日本311 東北發生超乎預期之大規模地震所引發之複合型災害其救災物力

之動員調度也備受考驗借國外災害處理之經驗檢討台灣的法令組織整備作業程

序及案例期能提升我國面臨重大複合型災害時物力動員之時效性及完整性 研究目標彙整分析世界主要國家包括日本(日本東北地震)美國(卡翠納颶風)

中國大陸(四川地震)等遭逢重大災難時物力動員機制運作情形與關鍵議題檢討我國近年來莫拉克風災納莉風災921 地震等重大災害物力動員案例及現況設定一項重大複合式災害就我國現行物力動員機制進行情境分析研提我國因應重大災難物力動員機制

之具體建議 研究方法本研究案預擬之情境以國內發生機率雖不高但仍有可能發生且高於現

今地方政府在其地區災害防救計畫中所研擬的地震規模為本研究案之情境事件因此

設定為臺灣北部山腳斷層北延入海段發生芮氏規模七之地震錯動並引發最高浪高達三

公尺之海嘯此浪高比國科會所做研究報告之12公尺高但考慮311 東日本大地震之超乎預期的情況及複合型災害之組構以三公尺浪高之海嘯為模擬情境另伴隨核一廠因激

烈振動導致廠區設備受損造成第四級（Level 4）的輻射事故綜之本研究案預擬之複合型災害乃由地震海嘯核電廠輻射事故所構成並推估建物損壞人員傷亡收容

需求火災事件維生管線交通路網等之量化損害及修復進度以及海嘯淹水及輻射災

害避難收容下所需的物力調度其中以TELES 及本研究研擬方法為主要考量亦透過訪談方式針對公私部門物力動員調度權責相關之人員進行訪談以了解災防組織之實際

作為伴以調查焦點座談統計分析並總整研究發現研提我國因應重大災難物力

動員機制之具體建議 結論物力需求可分為物資及設施設備兩大類別物資方面包括飲用水糧食及民生

必需品緊急醫療救護所需之器材及藥品人命搜救之器材裝備等等本研究擬出隨時

間地點之量化數據提出物力動員調度之十三項重要課題與對策並具體提出短中長期

政策及機制改善之建議 Principal Investigator施邦築

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

施邦築

副教授

D-2

物力需求與災害發生時間關係圖

物力整及備動員運作流程圖

物力調度運作流流程圖

D-3

地工合成材料應用於呈層複合土壤 水質淨化系統之研究

臺灣發展生態工法迄今已十餘年初階段大都應用於河川及山坡地治理現今逐漸擴

展至社區或城市的應用並且與綠建築及節能減碳等議題相互結合目前國內的生活污

水大多經由污水下水道系統收集至污水處理廠處理然而因其造價高且工期長短期內

並無法達到全面普及鑑於此近年來國內開始採用現地自然淨化處理系統(NTS)解決此問題然此類系統卻常受限於較低的水力負荷率而導致阻塞本研究引入在日本發展十餘

年之呈層複合土壤系統(MSL)其實務案例詳圖 1 及圖 2由於水力負荷率較大且因系統可設置於地底下降低人為的干擾及維護管理的頻率有效的改善 NTS 缺點 MSL系統主要由土壤混合層(含土壤有機材料及包覆材)及透水層(PL)組合而成日本 SML係以麻布為包覆材但易受分解腐化而影響系統壽命本研究改採高耐久且品質穩定之地工

合成材料以提昇系統使用壽命 研究目標本研究嘗試採用地工合成材料替換 MSL 系統中包覆材藉由人造聚酯纖

維控制材料本身厚度開孔徑進行實驗過去地工合成材料較常使用在土木大地工程

多應用於河川護岸的保護以及山坡地的護坡工程材料本身具備排水沖蝕控制隔離

加勁及過濾hellip等功能鮮少使用於水質淨化之應用本研究透過地工合成材料替換日本之黃麻布包覆材除了可以達到較佳的水質淨化成效之外更有效延長MSL系統使用壽命另外本研究亦嚐試採用台灣現地常見的材料來取代日本的材料以達到落實技術本土化

之目的 研究方法首先進行「地工織物培殖微生物可行性初期實驗」(詳圖 3)目的為了解

地工合成材料能否能有效提供硝化菌生長附著而後採用自行研發之「MSL 室內實驗滲透過濾實驗儀」(詳圖 4)進行實驗共分為二個階段第一階段由黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)及厚不織布(I-C)進行實驗以了解不同纖維布之淨化效率第二階段則將三種纖維布以不同的水力負荷率進行試驗以了解污水停留時間與水質淨化效率間的關係

結論(1)本研究所使用之添加材均為台灣本土材料由試驗結果可知效果頗佳顯示

可達技術本土化之目標(2)在相同厚度下本研究採用地工合成材的確可以達到與黃麻布相同之水質淨化成效且較厚之地工合成材亦表現出較佳的成效(圖 5)(3)實驗發現地工合成材內部孔隙愈多愈能提供較多空間利於生物膜孳長提高淨化效果(4)水力負荷率只要能低於 5000Lm2day便可以有效達到水質淨化的成效(圖 6)(5)與人工濕地水質淨化系統相比MSL可以更小的面積和更省的成本較快速的達到水質淨化的成效由其對於磷的去除更為顯著

Principal Investigator何嘉浚 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

何嘉浚

助理教授

D-4

圖 1家庭生活污水處理案例 圖 2河川工程淨水案例

圖 3地工織物培殖生物菌實驗結果 圖 4 MSL室內實驗滲透過濾實驗儀

圖 5黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)與厚不織布(I-C)之實驗結果

圖 6 三種纖維布在水力承載負荷率 3000Lm2day之實驗結果

TP NH3-N

TP NH3-N

E-1

機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 地下水是極為重要的水資源之一相較於地表水而言地下水具有成本低廉水溫與

水量穩定水質良好及取用方便等多項優點目前台灣西南部地區仍大量抽取地下水供應

灌溉養殖民生及工業用水若地下水遭受污染勢必嚴重影響該地區之水資源供需平

衡甚至對人體健康造成危害故地下水資源保育業已成為極重要之議題 研究目標地下水污染潛勢評估模式 DRASTIC 為美國環保署(US Environmental

Protection Agency)於 1985 年主導並與美國地下水協會共同合作所發展而成利用該模式評估區域之污染潛勢計算出之高污染潛勢區則代表該地區客觀上較易受到污染

DRASTIC 含水層脆弱度模式自發展以來經常被使用於評估地下水污染潛勢但此模式在應用上常因相關參數資料稀少易產生高度不確定性進而影響模式之評估結果因此本

研究應用指標為基礎之地理統計發展以機率為基礎之 DRASTIC 含水層脆弱度評估模式除估算地下水污染潛勢值外並評估其污染潛勢預測表現 研究方法DRASTIC 含水層脆弱度模式考慮七項水文地質參數以評估該地區污染

潛勢之程度分別為地下水位深度(D)淨補注量(R)含水層介質(A)土壤介質(S)地形(T)未飽和層影響(I)含水層水力傳導特性(C)七項參數本研究將此法實際應用於濁水溪沖積扇DRASTIC模式中之各參數分別使用三種選取方法(最大機率選取期望值選取傳統選取法)進行污染潛勢評估

結論研究結果顯示高污染潛勢區皆位於沖積扇之扇頂區土地利用型態以農業耕

種為主而中度污染潛勢則大多分佈於扇央地區無污染及低度風險污染大多分佈於沖積

扇西部沿海地區以及南部地區此外將前述三種方法之評估結果與近年來該地區地下水

硝酸鹽氮實際污染情形進行相關性分析Pearson 相關係數分別為 0310131 及 0071Spearman 相關係數則分別為 0460552 及 021再比較三種方法之污染潛勢預測能力預測高硝酸鹽氮濃度污染(超過 05mgL為門檻)其預測能力分別為 7575及 38由上述結果顯示本研究發展以機率為基礎含水層脆弱度評估模式較傳統評估結果更為優

異本研究成果可提供政府劃定地下水污染潛勢範圍以及制訂污染防治與土地使用管理策

略之參考建議未來可增加更多因子估算淨補注量時若能考慮更多可能影響參數如土

地利用型態雨量植被及土壤入滲係數等將使淨補注量估算更符合實際情況以提高

模式之準確性 Principal Investigator陳世楷助理教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

水資源工程與水利防災組

陳世楷

助理教授

E-2

參數因子 水文地質參數

地下水位深度 D(Depth to Water Table) 淨補注量 R(Net Recharge) 含水層介質 A(Aquifer Media) 土壤介質 S(Soil Media) 地形 T(Topography(slope))

未飽和層影響 I(Impact of the Vadose Zone) 水力傳導係數 C(Hydraulic Conductivity of the Aquifer)

DRASTIC參數 DRC之分數等級

D R C

百分比 門檻 分數等級(rating)

0-20 1 10 2

20-40 2 8 4

40-60 3 6 6

60-80 4 4 8

80-100 4+ 2 10

DRASTIC參數 SIA之分數等級

範 圍(range) 分數等級(rating)

礫石層 10

極粗粗中砂層 7

細及細砂層 4

粉砂泥及黏土層 1

(a)

(b)

(c)

DRASTIC 高污染潛勢與硝酸鹽氮超過05mgL 之比較(a) 各參數最大發生機率選取(b) 各參數期望值選取法(c)傳統選取法

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

C-3

預防式品管理論應用於公共工程之研究

近年來國家重大建設計畫密集推出如民營固網開放台電六輸變電計畫污水下水

道建設計畫及自來水更新等多項計畫以及埋設電力電信瓦斯自來水網路等等維生

管線使用道路埋設管線情形非常普遍然而國內隨著生活水平及教育程度的提昇以致

民眾意識抬頭對道路服務需求也跟著增加因此使得國內道路管理機關開始重視道路服

務品質的問題但卻常發生管線工程埋設後因道路回填不實或管線埋設未與路面齊平

造成路面不平的情況其施工品質優劣將是維持路面平整最重要的關鍵 本研究將預防式品質管理概念導入目前道路管線挖填工程品質管理中重新建置一套

施工品質管理機制依現況問題分析並研提對策提出於重要施工項目建立停檢點查驗

並依其重要程度設立不同等級專業人員負責查驗及相關檢查表落實專業人員的職責等施

工品質管理機制期能改善目前施工品質良莠不齊的情況 研究目標 本研究首先針對臺北市現行管線挖掘作業之抽查機制進行探討依據現

況問題分析結果檢討現行抽查機制的問題癥結導入防弊理論及預防品管的觀點建構

改良式抽查機制首先建立管線停檢點抽查作業消除非必要的挖掘降低抽查成本減少

開挖次數及減少用路人抱怨推動落實專業人員管制藉由二階段抽查作業篩選無停檢點

資料者納入品質抽查將廠商依品管能力分類無品質能力及限制挖掘者繳交代金(需含管理費等)由道路管理機關於各年度施工時納入施工研擬闢建管線挖掘品質管理系統其研擬一套以預防為主治療為輔具體可行的管理機制藉以提升抽查效益並有效改

善管線施工品質 研究方法針對本研究相關之文獻及臺北市管線挖掘品質管理現況進行回顧探討臺

北市道路挖掘埋設管線品質抽查管理之盲點導入防弊理論及預防式品管的觀點著重以

預防式管理為主治療為輔應變為備之原理藉由專家調查以及實例分析探討改良式抽

查機制之適用性並以回饋分析之方式修正本研究最後提出結論與建議 結論(1)強化製程品管停止靠檢驗達成品質一開始就製造出滿足需求品質的方式

來取代檢驗特別是落實停檢點抽查機制與績效管理(2)道路管理機關除輔導其做好品質外應針對其品質績效長期建立管理檔案長期掌握管線單位的完整資料績優者除於管

線會議公開表揚外應降低抽查比率甚至列入道路管理機關代辦施工之廠商優先名單績

劣者除於管線會議提出並公告於臺北市道路挖掘管理系統並增加抽差比率輔導施工品

質若仍無法改善經評定為無自主品管能力則由管理機關代收款施作且代收款應大幅提

升並收取管理費長期追蹤廠商績效管理績優廠商將持續其好品質績效差之廠商為避

免抽查之成本提高將自主性的導正其施工品質長期形成良性循環及自主品管之永續目

的創造永續管理的效益(3)重點式品管須由品管組織人員簽認除依權責分別由施工廠商之技師工地主任及品管人員負責簽認外監造單位亦應於現場會簽並通知道路管理

機關派員查核(4)闢建管線挖掘品質管理系統以二階段抽查機制可減少 80非必要抽挖件數降低抽查成本利用非破壞性檢測過濾有品質疑慮之案件代替道路品質抽查

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

王隆昌

教授

C-4

未經篩選逕以破壞性檢測檢驗道路品質之機制改以善用成熟科技如透地雷達先與檢測隱

蔽部分可排除非必要之挖掘案件瀝青混凝土部分則以鑽心取樣檢驗如有品質疑慮再

以破壞性檢測驗證民眾較在意路面復舊品質更勝於隱蔽部分另增加非破壞性檢測項目

如以三米直規加驗人手孔周邊及瀝青混凝土新舊介面高低差(5)因已以二階段非破壞性檢驗過濾 80非必要抽挖件數如此可分階段增加抽查件數由原 15增加至 10長期以 100抽中不合格為目標大幅增加抽查效益

Principal Investigator王隆昌 教授研究室

戴明品管理論

項目 年度 抽查件數 不合格件數 不合格率

97 138 71 5145 98 629 187 2973 99 525 120 2286 合計 1292 378 2926

97~99年度臺北市管線查察不合格統計表

C-5

整合 RFID與 BIM於營建工地鋼構吊裝工程管控實務應用之研究

鋼構工程為鋼骨大樓最主要的工項之一其作業管理的良窳直接影響工程品質與成

本複雜之鋼結構工程可能包含上萬支構件每一構件經由製造運送檢查儲存

吊裝及驗收等流程都必須不斷進行確認並核對資料然而現行工地作業人員多以紙本

2D圖面及物料清單為溝通管理的工具因此常有構件不易確認效率緩慢誤判等問題尤其塔吊人員位於高樓作業時需同時進行安裝位置確認與吊塔操作不僅導致作業緩

慢且易增加作業風險 研究目標規劃整合BIM結合RFID技術導入營建工地鋼構吊裝工程管控之應用模式

建置 BIM-based RFID 鋼構工程物料資訊管理系統使其能提升鋼構作業管理效率減少塔吊作業之風險並進一步探討系統導入之效益與限制 研究方法鋼結構工程的作業流程包含工廠製造材料運送工地存放吊裝施工及

完工驗收等階段本研究所開發之系統導入應用包含「進場檢驗」「吊掛作業」「進度監

控」及「完工查驗」等作業管理其概念主要利用 BIM圖形化介面易於辨識之特性使人員能透過模型輕易掌握鋼構於建築空間位置並透過 RFID快速掃瞄辨識能力能迅速取得構件資訊減少人員辨識錯誤及負荷有助於高空塔吊作業之正確與安全並透過

BIM 模型顏色呈現方式能迅速掌握鋼構作業之進度本研究開發採用NET Framework技術以Microsoft SQL Server為資料庫系統並透過 ADONET作為資料溝通之技術模型本體採用 Revit 匯出之 DWF 檔案為主要檔案格式提供系統操作所需之樓層模型及構件視覺化資訊系統介面則以 VBNET開發視窗介面作業進行時能同時呈現系統資料庫資訊及模型呈現

結論(一)本研究整合 RFID 與 BIM 模型作為塔吊作業溝通之媒介高空與地面人員能以行動裝置同步取得構件及模型資訊可改善傳統 2D圖面與無線電溝通及描述不易之狀況(二)由於鋼構體積龐大且工地空間有限錯誤的堆置方式可能增加成本與導致風險工程師可藉由 BIM 樓層與位置資訊調控構件最佳的儲放位置與順序可提升吊裝

效率並降低風險(三)系統所採用之 BIM Model 由 Revit 模型先行匯出為 DWF格式檔案後再利用 API進行操作以避免原始模型遭任意修改且由於檔案格式較小可提升系統資料傳輸速度並改善作業效率(四)透過 BIM API 介面程式可控制模型旋轉並以適當角度呈現能協助塔吊人員迅速確認構件及安裝位置改善作業便利性及減少人員疲勞並且

提升作業安全本研究導入行動化通訊裝置及 BIM-RFID資訊化作業系統取代傳統紙本作業模式人員對資訊系統操作之熟悉度與良好的教育訓練為導入系統成敗之重要關鍵 Principal Investigator林祐正老師 研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

林祐正

副教授

C-6

使用者操作介面

RFID-BIM系統導入工地鋼構管控之應用

系統架構圖

鋼構進場檢驗及放置管理

地面工程師與塔吊人員同步顯示鋼構資訊

透過 BIM模型顏色管理作業進度

作業人員進行鋼構驗收

D-1

因應重大複合型災害物力動員調度機制 之研究

2011 年日本311 東北發生超乎預期之大規模地震所引發之複合型災害其救災物力

之動員調度也備受考驗借國外災害處理之經驗檢討台灣的法令組織整備作業程

序及案例期能提升我國面臨重大複合型災害時物力動員之時效性及完整性 研究目標彙整分析世界主要國家包括日本(日本東北地震)美國(卡翠納颶風)

中國大陸(四川地震)等遭逢重大災難時物力動員機制運作情形與關鍵議題檢討我國近年來莫拉克風災納莉風災921 地震等重大災害物力動員案例及現況設定一項重大複合式災害就我國現行物力動員機制進行情境分析研提我國因應重大災難物力動員機制

之具體建議 研究方法本研究案預擬之情境以國內發生機率雖不高但仍有可能發生且高於現

今地方政府在其地區災害防救計畫中所研擬的地震規模為本研究案之情境事件因此

設定為臺灣北部山腳斷層北延入海段發生芮氏規模七之地震錯動並引發最高浪高達三

公尺之海嘯此浪高比國科會所做研究報告之12公尺高但考慮311 東日本大地震之超乎預期的情況及複合型災害之組構以三公尺浪高之海嘯為模擬情境另伴隨核一廠因激

烈振動導致廠區設備受損造成第四級（Level 4）的輻射事故綜之本研究案預擬之複合型災害乃由地震海嘯核電廠輻射事故所構成並推估建物損壞人員傷亡收容

需求火災事件維生管線交通路網等之量化損害及修復進度以及海嘯淹水及輻射災

害避難收容下所需的物力調度其中以TELES 及本研究研擬方法為主要考量亦透過訪談方式針對公私部門物力動員調度權責相關之人員進行訪談以了解災防組織之實際

作為伴以調查焦點座談統計分析並總整研究發現研提我國因應重大災難物力

動員機制之具體建議 結論物力需求可分為物資及設施設備兩大類別物資方面包括飲用水糧食及民生

必需品緊急醫療救護所需之器材及藥品人命搜救之器材裝備等等本研究擬出隨時

間地點之量化數據提出物力動員調度之十三項重要課題與對策並具體提出短中長期

政策及機制改善之建議 Principal Investigator施邦築

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

施邦築

副教授

D-2

物力需求與災害發生時間關係圖

物力整及備動員運作流程圖

物力調度運作流流程圖

D-3

地工合成材料應用於呈層複合土壤 水質淨化系統之研究

臺灣發展生態工法迄今已十餘年初階段大都應用於河川及山坡地治理現今逐漸擴

展至社區或城市的應用並且與綠建築及節能減碳等議題相互結合目前國內的生活污

水大多經由污水下水道系統收集至污水處理廠處理然而因其造價高且工期長短期內

並無法達到全面普及鑑於此近年來國內開始採用現地自然淨化處理系統(NTS)解決此問題然此類系統卻常受限於較低的水力負荷率而導致阻塞本研究引入在日本發展十餘

年之呈層複合土壤系統(MSL)其實務案例詳圖 1 及圖 2由於水力負荷率較大且因系統可設置於地底下降低人為的干擾及維護管理的頻率有效的改善 NTS 缺點 MSL系統主要由土壤混合層(含土壤有機材料及包覆材)及透水層(PL)組合而成日本 SML係以麻布為包覆材但易受分解腐化而影響系統壽命本研究改採高耐久且品質穩定之地工

合成材料以提昇系統使用壽命 研究目標本研究嘗試採用地工合成材料替換 MSL 系統中包覆材藉由人造聚酯纖

維控制材料本身厚度開孔徑進行實驗過去地工合成材料較常使用在土木大地工程

多應用於河川護岸的保護以及山坡地的護坡工程材料本身具備排水沖蝕控制隔離

加勁及過濾hellip等功能鮮少使用於水質淨化之應用本研究透過地工合成材料替換日本之黃麻布包覆材除了可以達到較佳的水質淨化成效之外更有效延長MSL系統使用壽命另外本研究亦嚐試採用台灣現地常見的材料來取代日本的材料以達到落實技術本土化

之目的 研究方法首先進行「地工織物培殖微生物可行性初期實驗」(詳圖 3)目的為了解

地工合成材料能否能有效提供硝化菌生長附著而後採用自行研發之「MSL 室內實驗滲透過濾實驗儀」(詳圖 4)進行實驗共分為二個階段第一階段由黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)及厚不織布(I-C)進行實驗以了解不同纖維布之淨化效率第二階段則將三種纖維布以不同的水力負荷率進行試驗以了解污水停留時間與水質淨化效率間的關係

結論(1)本研究所使用之添加材均為台灣本土材料由試驗結果可知效果頗佳顯示

可達技術本土化之目標(2)在相同厚度下本研究採用地工合成材的確可以達到與黃麻布相同之水質淨化成效且較厚之地工合成材亦表現出較佳的成效(圖 5)(3)實驗發現地工合成材內部孔隙愈多愈能提供較多空間利於生物膜孳長提高淨化效果(4)水力負荷率只要能低於 5000Lm2day便可以有效達到水質淨化的成效(圖 6)(5)與人工濕地水質淨化系統相比MSL可以更小的面積和更省的成本較快速的達到水質淨化的成效由其對於磷的去除更為顯著

Principal Investigator何嘉浚 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

何嘉浚

助理教授

D-4

圖 1家庭生活污水處理案例 圖 2河川工程淨水案例

圖 3地工織物培殖生物菌實驗結果 圖 4 MSL室內實驗滲透過濾實驗儀

圖 5黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)與厚不織布(I-C)之實驗結果

圖 6 三種纖維布在水力承載負荷率 3000Lm2day之實驗結果

TP NH3-N

TP NH3-N

E-1

機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 地下水是極為重要的水資源之一相較於地表水而言地下水具有成本低廉水溫與

水量穩定水質良好及取用方便等多項優點目前台灣西南部地區仍大量抽取地下水供應

灌溉養殖民生及工業用水若地下水遭受污染勢必嚴重影響該地區之水資源供需平

衡甚至對人體健康造成危害故地下水資源保育業已成為極重要之議題 研究目標地下水污染潛勢評估模式 DRASTIC 為美國環保署(US Environmental

Protection Agency)於 1985 年主導並與美國地下水協會共同合作所發展而成利用該模式評估區域之污染潛勢計算出之高污染潛勢區則代表該地區客觀上較易受到污染

DRASTIC 含水層脆弱度模式自發展以來經常被使用於評估地下水污染潛勢但此模式在應用上常因相關參數資料稀少易產生高度不確定性進而影響模式之評估結果因此本

研究應用指標為基礎之地理統計發展以機率為基礎之 DRASTIC 含水層脆弱度評估模式除估算地下水污染潛勢值外並評估其污染潛勢預測表現 研究方法DRASTIC 含水層脆弱度模式考慮七項水文地質參數以評估該地區污染

潛勢之程度分別為地下水位深度(D)淨補注量(R)含水層介質(A)土壤介質(S)地形(T)未飽和層影響(I)含水層水力傳導特性(C)七項參數本研究將此法實際應用於濁水溪沖積扇DRASTIC模式中之各參數分別使用三種選取方法(最大機率選取期望值選取傳統選取法)進行污染潛勢評估

結論研究結果顯示高污染潛勢區皆位於沖積扇之扇頂區土地利用型態以農業耕

種為主而中度污染潛勢則大多分佈於扇央地區無污染及低度風險污染大多分佈於沖積

扇西部沿海地區以及南部地區此外將前述三種方法之評估結果與近年來該地區地下水

硝酸鹽氮實際污染情形進行相關性分析Pearson 相關係數分別為 0310131 及 0071Spearman 相關係數則分別為 0460552 及 021再比較三種方法之污染潛勢預測能力預測高硝酸鹽氮濃度污染(超過 05mgL為門檻)其預測能力分別為 7575及 38由上述結果顯示本研究發展以機率為基礎含水層脆弱度評估模式較傳統評估結果更為優

異本研究成果可提供政府劃定地下水污染潛勢範圍以及制訂污染防治與土地使用管理策

略之參考建議未來可增加更多因子估算淨補注量時若能考慮更多可能影響參數如土

地利用型態雨量植被及土壤入滲係數等將使淨補注量估算更符合實際情況以提高

模式之準確性 Principal Investigator陳世楷助理教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

水資源工程與水利防災組

陳世楷

助理教授

E-2

參數因子 水文地質參數

地下水位深度 D(Depth to Water Table) 淨補注量 R(Net Recharge) 含水層介質 A(Aquifer Media) 土壤介質 S(Soil Media) 地形 T(Topography(slope))

未飽和層影響 I(Impact of the Vadose Zone) 水力傳導係數 C(Hydraulic Conductivity of the Aquifer)

DRASTIC參數 DRC之分數等級

D R C

百分比 門檻 分數等級(rating)

0-20 1 10 2

20-40 2 8 4

40-60 3 6 6

60-80 4 4 8

80-100 4+ 2 10

DRASTIC參數 SIA之分數等級

範 圍(range) 分數等級(rating)

礫石層 10

極粗粗中砂層 7

細及細砂層 4

粉砂泥及黏土層 1

(a)

(b)

(c)

DRASTIC 高污染潛勢與硝酸鹽氮超過05mgL 之比較(a) 各參數最大發生機率選取(b) 各參數期望值選取法(c)傳統選取法

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

C-4

未經篩選逕以破壞性檢測檢驗道路品質之機制改以善用成熟科技如透地雷達先與檢測隱

蔽部分可排除非必要之挖掘案件瀝青混凝土部分則以鑽心取樣檢驗如有品質疑慮再

以破壞性檢測驗證民眾較在意路面復舊品質更勝於隱蔽部分另增加非破壞性檢測項目

如以三米直規加驗人手孔周邊及瀝青混凝土新舊介面高低差(5)因已以二階段非破壞性檢驗過濾 80非必要抽挖件數如此可分階段增加抽查件數由原 15增加至 10長期以 100抽中不合格為目標大幅增加抽查效益

Principal Investigator王隆昌 教授研究室

戴明品管理論

項目 年度 抽查件數 不合格件數 不合格率

97 138 71 5145 98 629 187 2973 99 525 120 2286 合計 1292 378 2926

97~99年度臺北市管線查察不合格統計表

C-5

整合 RFID與 BIM於營建工地鋼構吊裝工程管控實務應用之研究

鋼構工程為鋼骨大樓最主要的工項之一其作業管理的良窳直接影響工程品質與成

本複雜之鋼結構工程可能包含上萬支構件每一構件經由製造運送檢查儲存

吊裝及驗收等流程都必須不斷進行確認並核對資料然而現行工地作業人員多以紙本

2D圖面及物料清單為溝通管理的工具因此常有構件不易確認效率緩慢誤判等問題尤其塔吊人員位於高樓作業時需同時進行安裝位置確認與吊塔操作不僅導致作業緩

慢且易增加作業風險 研究目標規劃整合BIM結合RFID技術導入營建工地鋼構吊裝工程管控之應用模式

建置 BIM-based RFID 鋼構工程物料資訊管理系統使其能提升鋼構作業管理效率減少塔吊作業之風險並進一步探討系統導入之效益與限制 研究方法鋼結構工程的作業流程包含工廠製造材料運送工地存放吊裝施工及

完工驗收等階段本研究所開發之系統導入應用包含「進場檢驗」「吊掛作業」「進度監

控」及「完工查驗」等作業管理其概念主要利用 BIM圖形化介面易於辨識之特性使人員能透過模型輕易掌握鋼構於建築空間位置並透過 RFID快速掃瞄辨識能力能迅速取得構件資訊減少人員辨識錯誤及負荷有助於高空塔吊作業之正確與安全並透過

BIM 模型顏色呈現方式能迅速掌握鋼構作業之進度本研究開發採用NET Framework技術以Microsoft SQL Server為資料庫系統並透過 ADONET作為資料溝通之技術模型本體採用 Revit 匯出之 DWF 檔案為主要檔案格式提供系統操作所需之樓層模型及構件視覺化資訊系統介面則以 VBNET開發視窗介面作業進行時能同時呈現系統資料庫資訊及模型呈現

結論(一)本研究整合 RFID 與 BIM 模型作為塔吊作業溝通之媒介高空與地面人員能以行動裝置同步取得構件及模型資訊可改善傳統 2D圖面與無線電溝通及描述不易之狀況(二)由於鋼構體積龐大且工地空間有限錯誤的堆置方式可能增加成本與導致風險工程師可藉由 BIM 樓層與位置資訊調控構件最佳的儲放位置與順序可提升吊裝

效率並降低風險(三)系統所採用之 BIM Model 由 Revit 模型先行匯出為 DWF格式檔案後再利用 API進行操作以避免原始模型遭任意修改且由於檔案格式較小可提升系統資料傳輸速度並改善作業效率(四)透過 BIM API 介面程式可控制模型旋轉並以適當角度呈現能協助塔吊人員迅速確認構件及安裝位置改善作業便利性及減少人員疲勞並且

提升作業安全本研究導入行動化通訊裝置及 BIM-RFID資訊化作業系統取代傳統紙本作業模式人員對資訊系統操作之熟悉度與良好的教育訓練為導入系統成敗之重要關鍵 Principal Investigator林祐正老師 研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

林祐正

副教授

C-6

使用者操作介面

RFID-BIM系統導入工地鋼構管控之應用

系統架構圖

鋼構進場檢驗及放置管理

地面工程師與塔吊人員同步顯示鋼構資訊

透過 BIM模型顏色管理作業進度

作業人員進行鋼構驗收

D-1

因應重大複合型災害物力動員調度機制 之研究

2011 年日本311 東北發生超乎預期之大規模地震所引發之複合型災害其救災物力

之動員調度也備受考驗借國外災害處理之經驗檢討台灣的法令組織整備作業程

序及案例期能提升我國面臨重大複合型災害時物力動員之時效性及完整性 研究目標彙整分析世界主要國家包括日本(日本東北地震)美國(卡翠納颶風)

中國大陸(四川地震)等遭逢重大災難時物力動員機制運作情形與關鍵議題檢討我國近年來莫拉克風災納莉風災921 地震等重大災害物力動員案例及現況設定一項重大複合式災害就我國現行物力動員機制進行情境分析研提我國因應重大災難物力動員機制

之具體建議 研究方法本研究案預擬之情境以國內發生機率雖不高但仍有可能發生且高於現

今地方政府在其地區災害防救計畫中所研擬的地震規模為本研究案之情境事件因此

設定為臺灣北部山腳斷層北延入海段發生芮氏規模七之地震錯動並引發最高浪高達三

公尺之海嘯此浪高比國科會所做研究報告之12公尺高但考慮311 東日本大地震之超乎預期的情況及複合型災害之組構以三公尺浪高之海嘯為模擬情境另伴隨核一廠因激

烈振動導致廠區設備受損造成第四級（Level 4）的輻射事故綜之本研究案預擬之複合型災害乃由地震海嘯核電廠輻射事故所構成並推估建物損壞人員傷亡收容

需求火災事件維生管線交通路網等之量化損害及修復進度以及海嘯淹水及輻射災

害避難收容下所需的物力調度其中以TELES 及本研究研擬方法為主要考量亦透過訪談方式針對公私部門物力動員調度權責相關之人員進行訪談以了解災防組織之實際

作為伴以調查焦點座談統計分析並總整研究發現研提我國因應重大災難物力

動員機制之具體建議 結論物力需求可分為物資及設施設備兩大類別物資方面包括飲用水糧食及民生

必需品緊急醫療救護所需之器材及藥品人命搜救之器材裝備等等本研究擬出隨時

間地點之量化數據提出物力動員調度之十三項重要課題與對策並具體提出短中長期

政策及機制改善之建議 Principal Investigator施邦築

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

施邦築

副教授

D-2

物力需求與災害發生時間關係圖

物力整及備動員運作流程圖

物力調度運作流流程圖

D-3

地工合成材料應用於呈層複合土壤 水質淨化系統之研究

臺灣發展生態工法迄今已十餘年初階段大都應用於河川及山坡地治理現今逐漸擴

展至社區或城市的應用並且與綠建築及節能減碳等議題相互結合目前國內的生活污

水大多經由污水下水道系統收集至污水處理廠處理然而因其造價高且工期長短期內

並無法達到全面普及鑑於此近年來國內開始採用現地自然淨化處理系統(NTS)解決此問題然此類系統卻常受限於較低的水力負荷率而導致阻塞本研究引入在日本發展十餘

年之呈層複合土壤系統(MSL)其實務案例詳圖 1 及圖 2由於水力負荷率較大且因系統可設置於地底下降低人為的干擾及維護管理的頻率有效的改善 NTS 缺點 MSL系統主要由土壤混合層(含土壤有機材料及包覆材)及透水層(PL)組合而成日本 SML係以麻布為包覆材但易受分解腐化而影響系統壽命本研究改採高耐久且品質穩定之地工

合成材料以提昇系統使用壽命 研究目標本研究嘗試採用地工合成材料替換 MSL 系統中包覆材藉由人造聚酯纖

維控制材料本身厚度開孔徑進行實驗過去地工合成材料較常使用在土木大地工程

多應用於河川護岸的保護以及山坡地的護坡工程材料本身具備排水沖蝕控制隔離

加勁及過濾hellip等功能鮮少使用於水質淨化之應用本研究透過地工合成材料替換日本之黃麻布包覆材除了可以達到較佳的水質淨化成效之外更有效延長MSL系統使用壽命另外本研究亦嚐試採用台灣現地常見的材料來取代日本的材料以達到落實技術本土化

之目的 研究方法首先進行「地工織物培殖微生物可行性初期實驗」(詳圖 3)目的為了解

地工合成材料能否能有效提供硝化菌生長附著而後採用自行研發之「MSL 室內實驗滲透過濾實驗儀」(詳圖 4)進行實驗共分為二個階段第一階段由黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)及厚不織布(I-C)進行實驗以了解不同纖維布之淨化效率第二階段則將三種纖維布以不同的水力負荷率進行試驗以了解污水停留時間與水質淨化效率間的關係

結論(1)本研究所使用之添加材均為台灣本土材料由試驗結果可知效果頗佳顯示

可達技術本土化之目標(2)在相同厚度下本研究採用地工合成材的確可以達到與黃麻布相同之水質淨化成效且較厚之地工合成材亦表現出較佳的成效(圖 5)(3)實驗發現地工合成材內部孔隙愈多愈能提供較多空間利於生物膜孳長提高淨化效果(4)水力負荷率只要能低於 5000Lm2day便可以有效達到水質淨化的成效(圖 6)(5)與人工濕地水質淨化系統相比MSL可以更小的面積和更省的成本較快速的達到水質淨化的成效由其對於磷的去除更為顯著

Principal Investigator何嘉浚 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

何嘉浚

助理教授

D-4

圖 1家庭生活污水處理案例 圖 2河川工程淨水案例

圖 3地工織物培殖生物菌實驗結果 圖 4 MSL室內實驗滲透過濾實驗儀

圖 5黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)與厚不織布(I-C)之實驗結果

圖 6 三種纖維布在水力承載負荷率 3000Lm2day之實驗結果

TP NH3-N

TP NH3-N

E-1

機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 地下水是極為重要的水資源之一相較於地表水而言地下水具有成本低廉水溫與

水量穩定水質良好及取用方便等多項優點目前台灣西南部地區仍大量抽取地下水供應

灌溉養殖民生及工業用水若地下水遭受污染勢必嚴重影響該地區之水資源供需平

衡甚至對人體健康造成危害故地下水資源保育業已成為極重要之議題 研究目標地下水污染潛勢評估模式 DRASTIC 為美國環保署(US Environmental

Protection Agency)於 1985 年主導並與美國地下水協會共同合作所發展而成利用該模式評估區域之污染潛勢計算出之高污染潛勢區則代表該地區客觀上較易受到污染

DRASTIC 含水層脆弱度模式自發展以來經常被使用於評估地下水污染潛勢但此模式在應用上常因相關參數資料稀少易產生高度不確定性進而影響模式之評估結果因此本

研究應用指標為基礎之地理統計發展以機率為基礎之 DRASTIC 含水層脆弱度評估模式除估算地下水污染潛勢值外並評估其污染潛勢預測表現 研究方法DRASTIC 含水層脆弱度模式考慮七項水文地質參數以評估該地區污染

潛勢之程度分別為地下水位深度(D)淨補注量(R)含水層介質(A)土壤介質(S)地形(T)未飽和層影響(I)含水層水力傳導特性(C)七項參數本研究將此法實際應用於濁水溪沖積扇DRASTIC模式中之各參數分別使用三種選取方法(最大機率選取期望值選取傳統選取法)進行污染潛勢評估

結論研究結果顯示高污染潛勢區皆位於沖積扇之扇頂區土地利用型態以農業耕

種為主而中度污染潛勢則大多分佈於扇央地區無污染及低度風險污染大多分佈於沖積

扇西部沿海地區以及南部地區此外將前述三種方法之評估結果與近年來該地區地下水

硝酸鹽氮實際污染情形進行相關性分析Pearson 相關係數分別為 0310131 及 0071Spearman 相關係數則分別為 0460552 及 021再比較三種方法之污染潛勢預測能力預測高硝酸鹽氮濃度污染(超過 05mgL為門檻)其預測能力分別為 7575及 38由上述結果顯示本研究發展以機率為基礎含水層脆弱度評估模式較傳統評估結果更為優

異本研究成果可提供政府劃定地下水污染潛勢範圍以及制訂污染防治與土地使用管理策

略之參考建議未來可增加更多因子估算淨補注量時若能考慮更多可能影響參數如土

地利用型態雨量植被及土壤入滲係數等將使淨補注量估算更符合實際情況以提高

模式之準確性 Principal Investigator陳世楷助理教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

水資源工程與水利防災組

陳世楷

助理教授

E-2

參數因子 水文地質參數

地下水位深度 D(Depth to Water Table) 淨補注量 R(Net Recharge) 含水層介質 A(Aquifer Media) 土壤介質 S(Soil Media) 地形 T(Topography(slope))

未飽和層影響 I(Impact of the Vadose Zone) 水力傳導係數 C(Hydraulic Conductivity of the Aquifer)

DRASTIC參數 DRC之分數等級

D R C

百分比 門檻 分數等級(rating)

0-20 1 10 2

20-40 2 8 4

40-60 3 6 6

60-80 4 4 8

80-100 4+ 2 10

DRASTIC參數 SIA之分數等級

範 圍(range) 分數等級(rating)

礫石層 10

極粗粗中砂層 7

細及細砂層 4

粉砂泥及黏土層 1

(a)

(b)

(c)

DRASTIC 高污染潛勢與硝酸鹽氮超過05mgL 之比較(a) 各參數最大發生機率選取(b) 各參數期望值選取法(c)傳統選取法

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

C-5

整合 RFID與 BIM於營建工地鋼構吊裝工程管控實務應用之研究

鋼構工程為鋼骨大樓最主要的工項之一其作業管理的良窳直接影響工程品質與成

本複雜之鋼結構工程可能包含上萬支構件每一構件經由製造運送檢查儲存

吊裝及驗收等流程都必須不斷進行確認並核對資料然而現行工地作業人員多以紙本

2D圖面及物料清單為溝通管理的工具因此常有構件不易確認效率緩慢誤判等問題尤其塔吊人員位於高樓作業時需同時進行安裝位置確認與吊塔操作不僅導致作業緩

慢且易增加作業風險 研究目標規劃整合BIM結合RFID技術導入營建工地鋼構吊裝工程管控之應用模式

建置 BIM-based RFID 鋼構工程物料資訊管理系統使其能提升鋼構作業管理效率減少塔吊作業之風險並進一步探討系統導入之效益與限制 研究方法鋼結構工程的作業流程包含工廠製造材料運送工地存放吊裝施工及

完工驗收等階段本研究所開發之系統導入應用包含「進場檢驗」「吊掛作業」「進度監

控」及「完工查驗」等作業管理其概念主要利用 BIM圖形化介面易於辨識之特性使人員能透過模型輕易掌握鋼構於建築空間位置並透過 RFID快速掃瞄辨識能力能迅速取得構件資訊減少人員辨識錯誤及負荷有助於高空塔吊作業之正確與安全並透過

BIM 模型顏色呈現方式能迅速掌握鋼構作業之進度本研究開發採用NET Framework技術以Microsoft SQL Server為資料庫系統並透過 ADONET作為資料溝通之技術模型本體採用 Revit 匯出之 DWF 檔案為主要檔案格式提供系統操作所需之樓層模型及構件視覺化資訊系統介面則以 VBNET開發視窗介面作業進行時能同時呈現系統資料庫資訊及模型呈現

結論(一)本研究整合 RFID 與 BIM 模型作為塔吊作業溝通之媒介高空與地面人員能以行動裝置同步取得構件及模型資訊可改善傳統 2D圖面與無線電溝通及描述不易之狀況(二)由於鋼構體積龐大且工地空間有限錯誤的堆置方式可能增加成本與導致風險工程師可藉由 BIM 樓層與位置資訊調控構件最佳的儲放位置與順序可提升吊裝

效率並降低風險(三)系統所採用之 BIM Model 由 Revit 模型先行匯出為 DWF格式檔案後再利用 API進行操作以避免原始模型遭任意修改且由於檔案格式較小可提升系統資料傳輸速度並改善作業效率(四)透過 BIM API 介面程式可控制模型旋轉並以適當角度呈現能協助塔吊人員迅速確認構件及安裝位置改善作業便利性及減少人員疲勞並且

提升作業安全本研究導入行動化通訊裝置及 BIM-RFID資訊化作業系統取代傳統紙本作業模式人員對資訊系統操作之熟悉度與良好的教育訓練為導入系統成敗之重要關鍵 Principal Investigator林祐正老師 研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

營建交通防災管理組

林祐正

副教授

C-6

使用者操作介面

RFID-BIM系統導入工地鋼構管控之應用

系統架構圖

鋼構進場檢驗及放置管理

地面工程師與塔吊人員同步顯示鋼構資訊

透過 BIM模型顏色管理作業進度

作業人員進行鋼構驗收

D-1

因應重大複合型災害物力動員調度機制 之研究

2011 年日本311 東北發生超乎預期之大規模地震所引發之複合型災害其救災物力

之動員調度也備受考驗借國外災害處理之經驗檢討台灣的法令組織整備作業程

序及案例期能提升我國面臨重大複合型災害時物力動員之時效性及完整性 研究目標彙整分析世界主要國家包括日本(日本東北地震)美國(卡翠納颶風)

中國大陸(四川地震)等遭逢重大災難時物力動員機制運作情形與關鍵議題檢討我國近年來莫拉克風災納莉風災921 地震等重大災害物力動員案例及現況設定一項重大複合式災害就我國現行物力動員機制進行情境分析研提我國因應重大災難物力動員機制

之具體建議 研究方法本研究案預擬之情境以國內發生機率雖不高但仍有可能發生且高於現

今地方政府在其地區災害防救計畫中所研擬的地震規模為本研究案之情境事件因此

設定為臺灣北部山腳斷層北延入海段發生芮氏規模七之地震錯動並引發最高浪高達三

公尺之海嘯此浪高比國科會所做研究報告之12公尺高但考慮311 東日本大地震之超乎預期的情況及複合型災害之組構以三公尺浪高之海嘯為模擬情境另伴隨核一廠因激

烈振動導致廠區設備受損造成第四級（Level 4）的輻射事故綜之本研究案預擬之複合型災害乃由地震海嘯核電廠輻射事故所構成並推估建物損壞人員傷亡收容

需求火災事件維生管線交通路網等之量化損害及修復進度以及海嘯淹水及輻射災

害避難收容下所需的物力調度其中以TELES 及本研究研擬方法為主要考量亦透過訪談方式針對公私部門物力動員調度權責相關之人員進行訪談以了解災防組織之實際

作為伴以調查焦點座談統計分析並總整研究發現研提我國因應重大災難物力

動員機制之具體建議 結論物力需求可分為物資及設施設備兩大類別物資方面包括飲用水糧食及民生

必需品緊急醫療救護所需之器材及藥品人命搜救之器材裝備等等本研究擬出隨時

間地點之量化數據提出物力動員調度之十三項重要課題與對策並具體提出短中長期

政策及機制改善之建議 Principal Investigator施邦築

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

施邦築

副教授

D-2

物力需求與災害發生時間關係圖

物力整及備動員運作流程圖

物力調度運作流流程圖

D-3

地工合成材料應用於呈層複合土壤 水質淨化系統之研究

臺灣發展生態工法迄今已十餘年初階段大都應用於河川及山坡地治理現今逐漸擴

展至社區或城市的應用並且與綠建築及節能減碳等議題相互結合目前國內的生活污

水大多經由污水下水道系統收集至污水處理廠處理然而因其造價高且工期長短期內

並無法達到全面普及鑑於此近年來國內開始採用現地自然淨化處理系統(NTS)解決此問題然此類系統卻常受限於較低的水力負荷率而導致阻塞本研究引入在日本發展十餘

年之呈層複合土壤系統(MSL)其實務案例詳圖 1 及圖 2由於水力負荷率較大且因系統可設置於地底下降低人為的干擾及維護管理的頻率有效的改善 NTS 缺點 MSL系統主要由土壤混合層(含土壤有機材料及包覆材)及透水層(PL)組合而成日本 SML係以麻布為包覆材但易受分解腐化而影響系統壽命本研究改採高耐久且品質穩定之地工

合成材料以提昇系統使用壽命 研究目標本研究嘗試採用地工合成材料替換 MSL 系統中包覆材藉由人造聚酯纖

維控制材料本身厚度開孔徑進行實驗過去地工合成材料較常使用在土木大地工程

多應用於河川護岸的保護以及山坡地的護坡工程材料本身具備排水沖蝕控制隔離

加勁及過濾hellip等功能鮮少使用於水質淨化之應用本研究透過地工合成材料替換日本之黃麻布包覆材除了可以達到較佳的水質淨化成效之外更有效延長MSL系統使用壽命另外本研究亦嚐試採用台灣現地常見的材料來取代日本的材料以達到落實技術本土化

之目的 研究方法首先進行「地工織物培殖微生物可行性初期實驗」(詳圖 3)目的為了解

地工合成材料能否能有效提供硝化菌生長附著而後採用自行研發之「MSL 室內實驗滲透過濾實驗儀」(詳圖 4)進行實驗共分為二個階段第一階段由黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)及厚不織布(I-C)進行實驗以了解不同纖維布之淨化效率第二階段則將三種纖維布以不同的水力負荷率進行試驗以了解污水停留時間與水質淨化效率間的關係

結論(1)本研究所使用之添加材均為台灣本土材料由試驗結果可知效果頗佳顯示

可達技術本土化之目標(2)在相同厚度下本研究採用地工合成材的確可以達到與黃麻布相同之水質淨化成效且較厚之地工合成材亦表現出較佳的成效(圖 5)(3)實驗發現地工合成材內部孔隙愈多愈能提供較多空間利於生物膜孳長提高淨化效果(4)水力負荷率只要能低於 5000Lm2day便可以有效達到水質淨化的成效(圖 6)(5)與人工濕地水質淨化系統相比MSL可以更小的面積和更省的成本較快速的達到水質淨化的成效由其對於磷的去除更為顯著

Principal Investigator何嘉浚 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

何嘉浚

助理教授

D-4

圖 1家庭生活污水處理案例 圖 2河川工程淨水案例

圖 3地工織物培殖生物菌實驗結果 圖 4 MSL室內實驗滲透過濾實驗儀

圖 5黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)與厚不織布(I-C)之實驗結果

圖 6 三種纖維布在水力承載負荷率 3000Lm2day之實驗結果

TP NH3-N

TP NH3-N

E-1

機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 地下水是極為重要的水資源之一相較於地表水而言地下水具有成本低廉水溫與

水量穩定水質良好及取用方便等多項優點目前台灣西南部地區仍大量抽取地下水供應

灌溉養殖民生及工業用水若地下水遭受污染勢必嚴重影響該地區之水資源供需平

衡甚至對人體健康造成危害故地下水資源保育業已成為極重要之議題 研究目標地下水污染潛勢評估模式 DRASTIC 為美國環保署(US Environmental

Protection Agency)於 1985 年主導並與美國地下水協會共同合作所發展而成利用該模式評估區域之污染潛勢計算出之高污染潛勢區則代表該地區客觀上較易受到污染

DRASTIC 含水層脆弱度模式自發展以來經常被使用於評估地下水污染潛勢但此模式在應用上常因相關參數資料稀少易產生高度不確定性進而影響模式之評估結果因此本

研究應用指標為基礎之地理統計發展以機率為基礎之 DRASTIC 含水層脆弱度評估模式除估算地下水污染潛勢值外並評估其污染潛勢預測表現 研究方法DRASTIC 含水層脆弱度模式考慮七項水文地質參數以評估該地區污染

潛勢之程度分別為地下水位深度(D)淨補注量(R)含水層介質(A)土壤介質(S)地形(T)未飽和層影響(I)含水層水力傳導特性(C)七項參數本研究將此法實際應用於濁水溪沖積扇DRASTIC模式中之各參數分別使用三種選取方法(最大機率選取期望值選取傳統選取法)進行污染潛勢評估

結論研究結果顯示高污染潛勢區皆位於沖積扇之扇頂區土地利用型態以農業耕

種為主而中度污染潛勢則大多分佈於扇央地區無污染及低度風險污染大多分佈於沖積

扇西部沿海地區以及南部地區此外將前述三種方法之評估結果與近年來該地區地下水

硝酸鹽氮實際污染情形進行相關性分析Pearson 相關係數分別為 0310131 及 0071Spearman 相關係數則分別為 0460552 及 021再比較三種方法之污染潛勢預測能力預測高硝酸鹽氮濃度污染(超過 05mgL為門檻)其預測能力分別為 7575及 38由上述結果顯示本研究發展以機率為基礎含水層脆弱度評估模式較傳統評估結果更為優

異本研究成果可提供政府劃定地下水污染潛勢範圍以及制訂污染防治與土地使用管理策

略之參考建議未來可增加更多因子估算淨補注量時若能考慮更多可能影響參數如土

地利用型態雨量植被及土壤入滲係數等將使淨補注量估算更符合實際情況以提高

模式之準確性 Principal Investigator陳世楷助理教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

水資源工程與水利防災組

陳世楷

助理教授

E-2

參數因子 水文地質參數

地下水位深度 D(Depth to Water Table) 淨補注量 R(Net Recharge) 含水層介質 A(Aquifer Media) 土壤介質 S(Soil Media) 地形 T(Topography(slope))

未飽和層影響 I(Impact of the Vadose Zone) 水力傳導係數 C(Hydraulic Conductivity of the Aquifer)

DRASTIC參數 DRC之分數等級

D R C

百分比 門檻 分數等級(rating)

0-20 1 10 2

20-40 2 8 4

40-60 3 6 6

60-80 4 4 8

80-100 4+ 2 10

DRASTIC參數 SIA之分數等級

範 圍(range) 分數等級(rating)

礫石層 10

極粗粗中砂層 7

細及細砂層 4

粉砂泥及黏土層 1

(a)

(b)

(c)

DRASTIC 高污染潛勢與硝酸鹽氮超過05mgL 之比較(a) 各參數最大發生機率選取(b) 各參數期望值選取法(c)傳統選取法

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

C-6

使用者操作介面

RFID-BIM系統導入工地鋼構管控之應用

系統架構圖

鋼構進場檢驗及放置管理

地面工程師與塔吊人員同步顯示鋼構資訊

透過 BIM模型顏色管理作業進度

作業人員進行鋼構驗收

D-1

因應重大複合型災害物力動員調度機制 之研究

2011 年日本311 東北發生超乎預期之大規模地震所引發之複合型災害其救災物力

之動員調度也備受考驗借國外災害處理之經驗檢討台灣的法令組織整備作業程

序及案例期能提升我國面臨重大複合型災害時物力動員之時效性及完整性 研究目標彙整分析世界主要國家包括日本(日本東北地震)美國(卡翠納颶風)

中國大陸(四川地震)等遭逢重大災難時物力動員機制運作情形與關鍵議題檢討我國近年來莫拉克風災納莉風災921 地震等重大災害物力動員案例及現況設定一項重大複合式災害就我國現行物力動員機制進行情境分析研提我國因應重大災難物力動員機制

之具體建議 研究方法本研究案預擬之情境以國內發生機率雖不高但仍有可能發生且高於現

今地方政府在其地區災害防救計畫中所研擬的地震規模為本研究案之情境事件因此

設定為臺灣北部山腳斷層北延入海段發生芮氏規模七之地震錯動並引發最高浪高達三

公尺之海嘯此浪高比國科會所做研究報告之12公尺高但考慮311 東日本大地震之超乎預期的情況及複合型災害之組構以三公尺浪高之海嘯為模擬情境另伴隨核一廠因激

烈振動導致廠區設備受損造成第四級（Level 4）的輻射事故綜之本研究案預擬之複合型災害乃由地震海嘯核電廠輻射事故所構成並推估建物損壞人員傷亡收容

需求火災事件維生管線交通路網等之量化損害及修復進度以及海嘯淹水及輻射災

害避難收容下所需的物力調度其中以TELES 及本研究研擬方法為主要考量亦透過訪談方式針對公私部門物力動員調度權責相關之人員進行訪談以了解災防組織之實際

作為伴以調查焦點座談統計分析並總整研究發現研提我國因應重大災難物力

動員機制之具體建議 結論物力需求可分為物資及設施設備兩大類別物資方面包括飲用水糧食及民生

必需品緊急醫療救護所需之器材及藥品人命搜救之器材裝備等等本研究擬出隨時

間地點之量化數據提出物力動員調度之十三項重要課題與對策並具體提出短中長期

政策及機制改善之建議 Principal Investigator施邦築

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

施邦築

副教授

D-2

物力需求與災害發生時間關係圖

物力整及備動員運作流程圖

物力調度運作流流程圖

D-3

地工合成材料應用於呈層複合土壤 水質淨化系統之研究

臺灣發展生態工法迄今已十餘年初階段大都應用於河川及山坡地治理現今逐漸擴

展至社區或城市的應用並且與綠建築及節能減碳等議題相互結合目前國內的生活污

水大多經由污水下水道系統收集至污水處理廠處理然而因其造價高且工期長短期內

並無法達到全面普及鑑於此近年來國內開始採用現地自然淨化處理系統(NTS)解決此問題然此類系統卻常受限於較低的水力負荷率而導致阻塞本研究引入在日本發展十餘

年之呈層複合土壤系統(MSL)其實務案例詳圖 1 及圖 2由於水力負荷率較大且因系統可設置於地底下降低人為的干擾及維護管理的頻率有效的改善 NTS 缺點 MSL系統主要由土壤混合層(含土壤有機材料及包覆材)及透水層(PL)組合而成日本 SML係以麻布為包覆材但易受分解腐化而影響系統壽命本研究改採高耐久且品質穩定之地工

合成材料以提昇系統使用壽命 研究目標本研究嘗試採用地工合成材料替換 MSL 系統中包覆材藉由人造聚酯纖

維控制材料本身厚度開孔徑進行實驗過去地工合成材料較常使用在土木大地工程

多應用於河川護岸的保護以及山坡地的護坡工程材料本身具備排水沖蝕控制隔離

加勁及過濾hellip等功能鮮少使用於水質淨化之應用本研究透過地工合成材料替換日本之黃麻布包覆材除了可以達到較佳的水質淨化成效之外更有效延長MSL系統使用壽命另外本研究亦嚐試採用台灣現地常見的材料來取代日本的材料以達到落實技術本土化

之目的 研究方法首先進行「地工織物培殖微生物可行性初期實驗」(詳圖 3)目的為了解

地工合成材料能否能有效提供硝化菌生長附著而後採用自行研發之「MSL 室內實驗滲透過濾實驗儀」(詳圖 4)進行實驗共分為二個階段第一階段由黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)及厚不織布(I-C)進行實驗以了解不同纖維布之淨化效率第二階段則將三種纖維布以不同的水力負荷率進行試驗以了解污水停留時間與水質淨化效率間的關係

結論(1)本研究所使用之添加材均為台灣本土材料由試驗結果可知效果頗佳顯示

可達技術本土化之目標(2)在相同厚度下本研究採用地工合成材的確可以達到與黃麻布相同之水質淨化成效且較厚之地工合成材亦表現出較佳的成效(圖 5)(3)實驗發現地工合成材內部孔隙愈多愈能提供較多空間利於生物膜孳長提高淨化效果(4)水力負荷率只要能低於 5000Lm2day便可以有效達到水質淨化的成效(圖 6)(5)與人工濕地水質淨化系統相比MSL可以更小的面積和更省的成本較快速的達到水質淨化的成效由其對於磷的去除更為顯著

Principal Investigator何嘉浚 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

何嘉浚

助理教授

D-4

圖 1家庭生活污水處理案例 圖 2河川工程淨水案例

圖 3地工織物培殖生物菌實驗結果 圖 4 MSL室內實驗滲透過濾實驗儀

圖 5黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)與厚不織布(I-C)之實驗結果

圖 6 三種纖維布在水力承載負荷率 3000Lm2day之實驗結果

TP NH3-N

TP NH3-N

E-1

機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 地下水是極為重要的水資源之一相較於地表水而言地下水具有成本低廉水溫與

水量穩定水質良好及取用方便等多項優點目前台灣西南部地區仍大量抽取地下水供應

灌溉養殖民生及工業用水若地下水遭受污染勢必嚴重影響該地區之水資源供需平

衡甚至對人體健康造成危害故地下水資源保育業已成為極重要之議題 研究目標地下水污染潛勢評估模式 DRASTIC 為美國環保署(US Environmental

Protection Agency)於 1985 年主導並與美國地下水協會共同合作所發展而成利用該模式評估區域之污染潛勢計算出之高污染潛勢區則代表該地區客觀上較易受到污染

DRASTIC 含水層脆弱度模式自發展以來經常被使用於評估地下水污染潛勢但此模式在應用上常因相關參數資料稀少易產生高度不確定性進而影響模式之評估結果因此本

研究應用指標為基礎之地理統計發展以機率為基礎之 DRASTIC 含水層脆弱度評估模式除估算地下水污染潛勢值外並評估其污染潛勢預測表現 研究方法DRASTIC 含水層脆弱度模式考慮七項水文地質參數以評估該地區污染

潛勢之程度分別為地下水位深度(D)淨補注量(R)含水層介質(A)土壤介質(S)地形(T)未飽和層影響(I)含水層水力傳導特性(C)七項參數本研究將此法實際應用於濁水溪沖積扇DRASTIC模式中之各參數分別使用三種選取方法(最大機率選取期望值選取傳統選取法)進行污染潛勢評估

結論研究結果顯示高污染潛勢區皆位於沖積扇之扇頂區土地利用型態以農業耕

種為主而中度污染潛勢則大多分佈於扇央地區無污染及低度風險污染大多分佈於沖積

扇西部沿海地區以及南部地區此外將前述三種方法之評估結果與近年來該地區地下水

硝酸鹽氮實際污染情形進行相關性分析Pearson 相關係數分別為 0310131 及 0071Spearman 相關係數則分別為 0460552 及 021再比較三種方法之污染潛勢預測能力預測高硝酸鹽氮濃度污染(超過 05mgL為門檻)其預測能力分別為 7575及 38由上述結果顯示本研究發展以機率為基礎含水層脆弱度評估模式較傳統評估結果更為優

異本研究成果可提供政府劃定地下水污染潛勢範圍以及制訂污染防治與土地使用管理策

略之參考建議未來可增加更多因子估算淨補注量時若能考慮更多可能影響參數如土

地利用型態雨量植被及土壤入滲係數等將使淨補注量估算更符合實際情況以提高

模式之準確性 Principal Investigator陳世楷助理教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

水資源工程與水利防災組

陳世楷

助理教授

E-2

參數因子 水文地質參數

地下水位深度 D(Depth to Water Table) 淨補注量 R(Net Recharge) 含水層介質 A(Aquifer Media) 土壤介質 S(Soil Media) 地形 T(Topography(slope))

未飽和層影響 I(Impact of the Vadose Zone) 水力傳導係數 C(Hydraulic Conductivity of the Aquifer)

DRASTIC參數 DRC之分數等級

D R C

百分比 門檻 分數等級(rating)

0-20 1 10 2

20-40 2 8 4

40-60 3 6 6

60-80 4 4 8

80-100 4+ 2 10

DRASTIC參數 SIA之分數等級

範 圍(range) 分數等級(rating)

礫石層 10

極粗粗中砂層 7

細及細砂層 4

粉砂泥及黏土層 1

(a)

(b)

(c)

DRASTIC 高污染潛勢與硝酸鹽氮超過05mgL 之比較(a) 各參數最大發生機率選取(b) 各參數期望值選取法(c)傳統選取法

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

D-1

因應重大複合型災害物力動員調度機制 之研究

2011 年日本311 東北發生超乎預期之大規模地震所引發之複合型災害其救災物力

之動員調度也備受考驗借國外災害處理之經驗檢討台灣的法令組織整備作業程

序及案例期能提升我國面臨重大複合型災害時物力動員之時效性及完整性 研究目標彙整分析世界主要國家包括日本(日本東北地震)美國(卡翠納颶風)

中國大陸(四川地震)等遭逢重大災難時物力動員機制運作情形與關鍵議題檢討我國近年來莫拉克風災納莉風災921 地震等重大災害物力動員案例及現況設定一項重大複合式災害就我國現行物力動員機制進行情境分析研提我國因應重大災難物力動員機制

之具體建議 研究方法本研究案預擬之情境以國內發生機率雖不高但仍有可能發生且高於現

今地方政府在其地區災害防救計畫中所研擬的地震規模為本研究案之情境事件因此

設定為臺灣北部山腳斷層北延入海段發生芮氏規模七之地震錯動並引發最高浪高達三

公尺之海嘯此浪高比國科會所做研究報告之12公尺高但考慮311 東日本大地震之超乎預期的情況及複合型災害之組構以三公尺浪高之海嘯為模擬情境另伴隨核一廠因激

烈振動導致廠區設備受損造成第四級（Level 4）的輻射事故綜之本研究案預擬之複合型災害乃由地震海嘯核電廠輻射事故所構成並推估建物損壞人員傷亡收容

需求火災事件維生管線交通路網等之量化損害及修復進度以及海嘯淹水及輻射災

害避難收容下所需的物力調度其中以TELES 及本研究研擬方法為主要考量亦透過訪談方式針對公私部門物力動員調度權責相關之人員進行訪談以了解災防組織之實際

作為伴以調查焦點座談統計分析並總整研究發現研提我國因應重大災難物力

動員機制之具體建議 結論物力需求可分為物資及設施設備兩大類別物資方面包括飲用水糧食及民生

必需品緊急醫療救護所需之器材及藥品人命搜救之器材裝備等等本研究擬出隨時

間地點之量化數據提出物力動員調度之十三項重要課題與對策並具體提出短中長期

政策及機制改善之建議 Principal Investigator施邦築

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

施邦築

副教授

D-2

物力需求與災害發生時間關係圖

物力整及備動員運作流程圖

物力調度運作流流程圖

D-3

地工合成材料應用於呈層複合土壤 水質淨化系統之研究

臺灣發展生態工法迄今已十餘年初階段大都應用於河川及山坡地治理現今逐漸擴

展至社區或城市的應用並且與綠建築及節能減碳等議題相互結合目前國內的生活污

水大多經由污水下水道系統收集至污水處理廠處理然而因其造價高且工期長短期內

並無法達到全面普及鑑於此近年來國內開始採用現地自然淨化處理系統(NTS)解決此問題然此類系統卻常受限於較低的水力負荷率而導致阻塞本研究引入在日本發展十餘

年之呈層複合土壤系統(MSL)其實務案例詳圖 1 及圖 2由於水力負荷率較大且因系統可設置於地底下降低人為的干擾及維護管理的頻率有效的改善 NTS 缺點 MSL系統主要由土壤混合層(含土壤有機材料及包覆材)及透水層(PL)組合而成日本 SML係以麻布為包覆材但易受分解腐化而影響系統壽命本研究改採高耐久且品質穩定之地工

合成材料以提昇系統使用壽命 研究目標本研究嘗試採用地工合成材料替換 MSL 系統中包覆材藉由人造聚酯纖

維控制材料本身厚度開孔徑進行實驗過去地工合成材料較常使用在土木大地工程

多應用於河川護岸的保護以及山坡地的護坡工程材料本身具備排水沖蝕控制隔離

加勁及過濾hellip等功能鮮少使用於水質淨化之應用本研究透過地工合成材料替換日本之黃麻布包覆材除了可以達到較佳的水質淨化成效之外更有效延長MSL系統使用壽命另外本研究亦嚐試採用台灣現地常見的材料來取代日本的材料以達到落實技術本土化

之目的 研究方法首先進行「地工織物培殖微生物可行性初期實驗」(詳圖 3)目的為了解

地工合成材料能否能有效提供硝化菌生長附著而後採用自行研發之「MSL 室內實驗滲透過濾實驗儀」(詳圖 4)進行實驗共分為二個階段第一階段由黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)及厚不織布(I-C)進行實驗以了解不同纖維布之淨化效率第二階段則將三種纖維布以不同的水力負荷率進行試驗以了解污水停留時間與水質淨化效率間的關係

結論(1)本研究所使用之添加材均為台灣本土材料由試驗結果可知效果頗佳顯示

可達技術本土化之目標(2)在相同厚度下本研究採用地工合成材的確可以達到與黃麻布相同之水質淨化成效且較厚之地工合成材亦表現出較佳的成效(圖 5)(3)實驗發現地工合成材內部孔隙愈多愈能提供較多空間利於生物膜孳長提高淨化效果(4)水力負荷率只要能低於 5000Lm2day便可以有效達到水質淨化的成效(圖 6)(5)與人工濕地水質淨化系統相比MSL可以更小的面積和更省的成本較快速的達到水質淨化的成效由其對於磷的去除更為顯著

Principal Investigator何嘉浚 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

何嘉浚

助理教授

D-4

圖 1家庭生活污水處理案例 圖 2河川工程淨水案例

圖 3地工織物培殖生物菌實驗結果 圖 4 MSL室內實驗滲透過濾實驗儀

圖 5黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)與厚不織布(I-C)之實驗結果

圖 6 三種纖維布在水力承載負荷率 3000Lm2day之實驗結果

TP NH3-N

TP NH3-N

E-1

機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 地下水是極為重要的水資源之一相較於地表水而言地下水具有成本低廉水溫與

水量穩定水質良好及取用方便等多項優點目前台灣西南部地區仍大量抽取地下水供應

灌溉養殖民生及工業用水若地下水遭受污染勢必嚴重影響該地區之水資源供需平

衡甚至對人體健康造成危害故地下水資源保育業已成為極重要之議題 研究目標地下水污染潛勢評估模式 DRASTIC 為美國環保署(US Environmental

Protection Agency)於 1985 年主導並與美國地下水協會共同合作所發展而成利用該模式評估區域之污染潛勢計算出之高污染潛勢區則代表該地區客觀上較易受到污染

DRASTIC 含水層脆弱度模式自發展以來經常被使用於評估地下水污染潛勢但此模式在應用上常因相關參數資料稀少易產生高度不確定性進而影響模式之評估結果因此本

研究應用指標為基礎之地理統計發展以機率為基礎之 DRASTIC 含水層脆弱度評估模式除估算地下水污染潛勢值外並評估其污染潛勢預測表現 研究方法DRASTIC 含水層脆弱度模式考慮七項水文地質參數以評估該地區污染

潛勢之程度分別為地下水位深度(D)淨補注量(R)含水層介質(A)土壤介質(S)地形(T)未飽和層影響(I)含水層水力傳導特性(C)七項參數本研究將此法實際應用於濁水溪沖積扇DRASTIC模式中之各參數分別使用三種選取方法(最大機率選取期望值選取傳統選取法)進行污染潛勢評估

結論研究結果顯示高污染潛勢區皆位於沖積扇之扇頂區土地利用型態以農業耕

種為主而中度污染潛勢則大多分佈於扇央地區無污染及低度風險污染大多分佈於沖積

扇西部沿海地區以及南部地區此外將前述三種方法之評估結果與近年來該地區地下水

硝酸鹽氮實際污染情形進行相關性分析Pearson 相關係數分別為 0310131 及 0071Spearman 相關係數則分別為 0460552 及 021再比較三種方法之污染潛勢預測能力預測高硝酸鹽氮濃度污染(超過 05mgL為門檻)其預測能力分別為 7575及 38由上述結果顯示本研究發展以機率為基礎含水層脆弱度評估模式較傳統評估結果更為優

異本研究成果可提供政府劃定地下水污染潛勢範圍以及制訂污染防治與土地使用管理策

略之參考建議未來可增加更多因子估算淨補注量時若能考慮更多可能影響參數如土

地利用型態雨量植被及土壤入滲係數等將使淨補注量估算更符合實際情況以提高

模式之準確性 Principal Investigator陳世楷助理教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

水資源工程與水利防災組

陳世楷

助理教授

E-2

參數因子 水文地質參數

地下水位深度 D(Depth to Water Table) 淨補注量 R(Net Recharge) 含水層介質 A(Aquifer Media) 土壤介質 S(Soil Media) 地形 T(Topography(slope))

未飽和層影響 I(Impact of the Vadose Zone) 水力傳導係數 C(Hydraulic Conductivity of the Aquifer)

DRASTIC參數 DRC之分數等級

D R C

百分比 門檻 分數等級(rating)

0-20 1 10 2

20-40 2 8 4

40-60 3 6 6

60-80 4 4 8

80-100 4+ 2 10

DRASTIC參數 SIA之分數等級

範 圍(range) 分數等級(rating)

礫石層 10

極粗粗中砂層 7

細及細砂層 4

粉砂泥及黏土層 1

(a)

(b)

(c)

DRASTIC 高污染潛勢與硝酸鹽氮超過05mgL 之比較(a) 各參數最大發生機率選取(b) 各參數期望值選取法(c)傳統選取法

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

D-2

物力需求與災害發生時間關係圖

物力整及備動員運作流程圖

物力調度運作流流程圖

D-3

地工合成材料應用於呈層複合土壤 水質淨化系統之研究

臺灣發展生態工法迄今已十餘年初階段大都應用於河川及山坡地治理現今逐漸擴

展至社區或城市的應用並且與綠建築及節能減碳等議題相互結合目前國內的生活污

水大多經由污水下水道系統收集至污水處理廠處理然而因其造價高且工期長短期內

並無法達到全面普及鑑於此近年來國內開始採用現地自然淨化處理系統(NTS)解決此問題然此類系統卻常受限於較低的水力負荷率而導致阻塞本研究引入在日本發展十餘

年之呈層複合土壤系統(MSL)其實務案例詳圖 1 及圖 2由於水力負荷率較大且因系統可設置於地底下降低人為的干擾及維護管理的頻率有效的改善 NTS 缺點 MSL系統主要由土壤混合層(含土壤有機材料及包覆材)及透水層(PL)組合而成日本 SML係以麻布為包覆材但易受分解腐化而影響系統壽命本研究改採高耐久且品質穩定之地工

合成材料以提昇系統使用壽命 研究目標本研究嘗試採用地工合成材料替換 MSL 系統中包覆材藉由人造聚酯纖

維控制材料本身厚度開孔徑進行實驗過去地工合成材料較常使用在土木大地工程

多應用於河川護岸的保護以及山坡地的護坡工程材料本身具備排水沖蝕控制隔離

加勁及過濾hellip等功能鮮少使用於水質淨化之應用本研究透過地工合成材料替換日本之黃麻布包覆材除了可以達到較佳的水質淨化成效之外更有效延長MSL系統使用壽命另外本研究亦嚐試採用台灣現地常見的材料來取代日本的材料以達到落實技術本土化

之目的 研究方法首先進行「地工織物培殖微生物可行性初期實驗」(詳圖 3)目的為了解

地工合成材料能否能有效提供硝化菌生長附著而後採用自行研發之「MSL 室內實驗滲透過濾實驗儀」(詳圖 4)進行實驗共分為二個階段第一階段由黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)及厚不織布(I-C)進行實驗以了解不同纖維布之淨化效率第二階段則將三種纖維布以不同的水力負荷率進行試驗以了解污水停留時間與水質淨化效率間的關係

結論(1)本研究所使用之添加材均為台灣本土材料由試驗結果可知效果頗佳顯示

可達技術本土化之目標(2)在相同厚度下本研究採用地工合成材的確可以達到與黃麻布相同之水質淨化成效且較厚之地工合成材亦表現出較佳的成效(圖 5)(3)實驗發現地工合成材內部孔隙愈多愈能提供較多空間利於生物膜孳長提高淨化效果(4)水力負荷率只要能低於 5000Lm2day便可以有效達到水質淨化的成效(圖 6)(5)與人工濕地水質淨化系統相比MSL可以更小的面積和更省的成本較快速的達到水質淨化的成效由其對於磷的去除更為顯著

Principal Investigator何嘉浚 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

何嘉浚

助理教授

D-4

圖 1家庭生活污水處理案例 圖 2河川工程淨水案例

圖 3地工織物培殖生物菌實驗結果 圖 4 MSL室內實驗滲透過濾實驗儀

圖 5黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)與厚不織布(I-C)之實驗結果

圖 6 三種纖維布在水力承載負荷率 3000Lm2day之實驗結果

TP NH3-N

TP NH3-N

E-1

機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 地下水是極為重要的水資源之一相較於地表水而言地下水具有成本低廉水溫與

水量穩定水質良好及取用方便等多項優點目前台灣西南部地區仍大量抽取地下水供應

灌溉養殖民生及工業用水若地下水遭受污染勢必嚴重影響該地區之水資源供需平

衡甚至對人體健康造成危害故地下水資源保育業已成為極重要之議題 研究目標地下水污染潛勢評估模式 DRASTIC 為美國環保署(US Environmental

Protection Agency)於 1985 年主導並與美國地下水協會共同合作所發展而成利用該模式評估區域之污染潛勢計算出之高污染潛勢區則代表該地區客觀上較易受到污染

DRASTIC 含水層脆弱度模式自發展以來經常被使用於評估地下水污染潛勢但此模式在應用上常因相關參數資料稀少易產生高度不確定性進而影響模式之評估結果因此本

研究應用指標為基礎之地理統計發展以機率為基礎之 DRASTIC 含水層脆弱度評估模式除估算地下水污染潛勢值外並評估其污染潛勢預測表現 研究方法DRASTIC 含水層脆弱度模式考慮七項水文地質參數以評估該地區污染

潛勢之程度分別為地下水位深度(D)淨補注量(R)含水層介質(A)土壤介質(S)地形(T)未飽和層影響(I)含水層水力傳導特性(C)七項參數本研究將此法實際應用於濁水溪沖積扇DRASTIC模式中之各參數分別使用三種選取方法(最大機率選取期望值選取傳統選取法)進行污染潛勢評估

結論研究結果顯示高污染潛勢區皆位於沖積扇之扇頂區土地利用型態以農業耕

種為主而中度污染潛勢則大多分佈於扇央地區無污染及低度風險污染大多分佈於沖積

扇西部沿海地區以及南部地區此外將前述三種方法之評估結果與近年來該地區地下水

硝酸鹽氮實際污染情形進行相關性分析Pearson 相關係數分別為 0310131 及 0071Spearman 相關係數則分別為 0460552 及 021再比較三種方法之污染潛勢預測能力預測高硝酸鹽氮濃度污染(超過 05mgL為門檻)其預測能力分別為 7575及 38由上述結果顯示本研究發展以機率為基礎含水層脆弱度評估模式較傳統評估結果更為優

異本研究成果可提供政府劃定地下水污染潛勢範圍以及制訂污染防治與土地使用管理策

略之參考建議未來可增加更多因子估算淨補注量時若能考慮更多可能影響參數如土

地利用型態雨量植被及土壤入滲係數等將使淨補注量估算更符合實際情況以提高

模式之準確性 Principal Investigator陳世楷助理教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

水資源工程與水利防災組

陳世楷

助理教授

E-2

參數因子 水文地質參數

地下水位深度 D(Depth to Water Table) 淨補注量 R(Net Recharge) 含水層介質 A(Aquifer Media) 土壤介質 S(Soil Media) 地形 T(Topography(slope))

未飽和層影響 I(Impact of the Vadose Zone) 水力傳導係數 C(Hydraulic Conductivity of the Aquifer)

DRASTIC參數 DRC之分數等級

D R C

百分比 門檻 分數等級(rating)

0-20 1 10 2

20-40 2 8 4

40-60 3 6 6

60-80 4 4 8

80-100 4+ 2 10

DRASTIC參數 SIA之分數等級

範 圍(range) 分數等級(rating)

礫石層 10

極粗粗中砂層 7

細及細砂層 4

粉砂泥及黏土層 1

(a)

(b)

(c)

DRASTIC 高污染潛勢與硝酸鹽氮超過05mgL 之比較(a) 各參數最大發生機率選取(b) 各參數期望值選取法(c)傳統選取法

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

D-3

地工合成材料應用於呈層複合土壤 水質淨化系統之研究

臺灣發展生態工法迄今已十餘年初階段大都應用於河川及山坡地治理現今逐漸擴

展至社區或城市的應用並且與綠建築及節能減碳等議題相互結合目前國內的生活污

水大多經由污水下水道系統收集至污水處理廠處理然而因其造價高且工期長短期內

並無法達到全面普及鑑於此近年來國內開始採用現地自然淨化處理系統(NTS)解決此問題然此類系統卻常受限於較低的水力負荷率而導致阻塞本研究引入在日本發展十餘

年之呈層複合土壤系統(MSL)其實務案例詳圖 1 及圖 2由於水力負荷率較大且因系統可設置於地底下降低人為的干擾及維護管理的頻率有效的改善 NTS 缺點 MSL系統主要由土壤混合層(含土壤有機材料及包覆材)及透水層(PL)組合而成日本 SML係以麻布為包覆材但易受分解腐化而影響系統壽命本研究改採高耐久且品質穩定之地工

合成材料以提昇系統使用壽命 研究目標本研究嘗試採用地工合成材料替換 MSL 系統中包覆材藉由人造聚酯纖

維控制材料本身厚度開孔徑進行實驗過去地工合成材料較常使用在土木大地工程

多應用於河川護岸的保護以及山坡地的護坡工程材料本身具備排水沖蝕控制隔離

加勁及過濾hellip等功能鮮少使用於水質淨化之應用本研究透過地工合成材料替換日本之黃麻布包覆材除了可以達到較佳的水質淨化成效之外更有效延長MSL系統使用壽命另外本研究亦嚐試採用台灣現地常見的材料來取代日本的材料以達到落實技術本土化

之目的 研究方法首先進行「地工織物培殖微生物可行性初期實驗」(詳圖 3)目的為了解

地工合成材料能否能有效提供硝化菌生長附著而後採用自行研發之「MSL 室內實驗滲透過濾實驗儀」(詳圖 4)進行實驗共分為二個階段第一階段由黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)及厚不織布(I-C)進行實驗以了解不同纖維布之淨化效率第二階段則將三種纖維布以不同的水力負荷率進行試驗以了解污水停留時間與水質淨化效率間的關係

結論(1)本研究所使用之添加材均為台灣本土材料由試驗結果可知效果頗佳顯示

可達技術本土化之目標(2)在相同厚度下本研究採用地工合成材的確可以達到與黃麻布相同之水質淨化成效且較厚之地工合成材亦表現出較佳的成效(圖 5)(3)實驗發現地工合成材內部孔隙愈多愈能提供較多空間利於生物膜孳長提高淨化效果(4)水力負荷率只要能低於 5000Lm2day便可以有效達到水質淨化的成效(圖 6)(5)與人工濕地水質淨化系統相比MSL可以更小的面積和更省的成本較快速的達到水質淨化的成效由其對於磷的去除更為顯著

Principal Investigator何嘉浚 教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

生態防災組

何嘉浚

助理教授

D-4

圖 1家庭生活污水處理案例 圖 2河川工程淨水案例

圖 3地工織物培殖生物菌實驗結果 圖 4 MSL室內實驗滲透過濾實驗儀

圖 5黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)與厚不織布(I-C)之實驗結果

圖 6 三種纖維布在水力承載負荷率 3000Lm2day之實驗結果

TP NH3-N

TP NH3-N

E-1

機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 地下水是極為重要的水資源之一相較於地表水而言地下水具有成本低廉水溫與

水量穩定水質良好及取用方便等多項優點目前台灣西南部地區仍大量抽取地下水供應

灌溉養殖民生及工業用水若地下水遭受污染勢必嚴重影響該地區之水資源供需平

衡甚至對人體健康造成危害故地下水資源保育業已成為極重要之議題 研究目標地下水污染潛勢評估模式 DRASTIC 為美國環保署(US Environmental

Protection Agency)於 1985 年主導並與美國地下水協會共同合作所發展而成利用該模式評估區域之污染潛勢計算出之高污染潛勢區則代表該地區客觀上較易受到污染

DRASTIC 含水層脆弱度模式自發展以來經常被使用於評估地下水污染潛勢但此模式在應用上常因相關參數資料稀少易產生高度不確定性進而影響模式之評估結果因此本

研究應用指標為基礎之地理統計發展以機率為基礎之 DRASTIC 含水層脆弱度評估模式除估算地下水污染潛勢值外並評估其污染潛勢預測表現 研究方法DRASTIC 含水層脆弱度模式考慮七項水文地質參數以評估該地區污染

潛勢之程度分別為地下水位深度(D)淨補注量(R)含水層介質(A)土壤介質(S)地形(T)未飽和層影響(I)含水層水力傳導特性(C)七項參數本研究將此法實際應用於濁水溪沖積扇DRASTIC模式中之各參數分別使用三種選取方法(最大機率選取期望值選取傳統選取法)進行污染潛勢評估

結論研究結果顯示高污染潛勢區皆位於沖積扇之扇頂區土地利用型態以農業耕

種為主而中度污染潛勢則大多分佈於扇央地區無污染及低度風險污染大多分佈於沖積

扇西部沿海地區以及南部地區此外將前述三種方法之評估結果與近年來該地區地下水

硝酸鹽氮實際污染情形進行相關性分析Pearson 相關係數分別為 0310131 及 0071Spearman 相關係數則分別為 0460552 及 021再比較三種方法之污染潛勢預測能力預測高硝酸鹽氮濃度污染(超過 05mgL為門檻)其預測能力分別為 7575及 38由上述結果顯示本研究發展以機率為基礎含水層脆弱度評估模式較傳統評估結果更為優

異本研究成果可提供政府劃定地下水污染潛勢範圍以及制訂污染防治與土地使用管理策

略之參考建議未來可增加更多因子估算淨補注量時若能考慮更多可能影響參數如土

地利用型態雨量植被及土壤入滲係數等將使淨補注量估算更符合實際情況以提高

模式之準確性 Principal Investigator陳世楷助理教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

水資源工程與水利防災組

陳世楷

助理教授

E-2

參數因子 水文地質參數

地下水位深度 D(Depth to Water Table) 淨補注量 R(Net Recharge) 含水層介質 A(Aquifer Media) 土壤介質 S(Soil Media) 地形 T(Topography(slope))

未飽和層影響 I(Impact of the Vadose Zone) 水力傳導係數 C(Hydraulic Conductivity of the Aquifer)

DRASTIC參數 DRC之分數等級

D R C

百分比 門檻 分數等級(rating)

0-20 1 10 2

20-40 2 8 4

40-60 3 6 6

60-80 4 4 8

80-100 4+ 2 10

DRASTIC參數 SIA之分數等級

範 圍(range) 分數等級(rating)

礫石層 10

極粗粗中砂層 7

細及細砂層 4

粉砂泥及黏土層 1

(a)

(b)

(c)

DRASTIC 高污染潛勢與硝酸鹽氮超過05mgL 之比較(a) 各參數最大發生機率選取(b) 各參數期望值選取法(c)傳統選取法

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

D-4

圖 1家庭生活污水處理案例 圖 2河川工程淨水案例

圖 3地工織物培殖生物菌實驗結果 圖 4 MSL室內實驗滲透過濾實驗儀

圖 5黃麻布(I-A)薄不織布(I-B)與厚不織布(I-C)之實驗結果

圖 6 三種纖維布在水力承載負荷率 3000Lm2day之實驗結果

TP NH3-N

TP NH3-N

E-1

機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 地下水是極為重要的水資源之一相較於地表水而言地下水具有成本低廉水溫與

水量穩定水質良好及取用方便等多項優點目前台灣西南部地區仍大量抽取地下水供應

灌溉養殖民生及工業用水若地下水遭受污染勢必嚴重影響該地區之水資源供需平

衡甚至對人體健康造成危害故地下水資源保育業已成為極重要之議題 研究目標地下水污染潛勢評估模式 DRASTIC 為美國環保署(US Environmental

Protection Agency)於 1985 年主導並與美國地下水協會共同合作所發展而成利用該模式評估區域之污染潛勢計算出之高污染潛勢區則代表該地區客觀上較易受到污染

DRASTIC 含水層脆弱度模式自發展以來經常被使用於評估地下水污染潛勢但此模式在應用上常因相關參數資料稀少易產生高度不確定性進而影響模式之評估結果因此本

研究應用指標為基礎之地理統計發展以機率為基礎之 DRASTIC 含水層脆弱度評估模式除估算地下水污染潛勢值外並評估其污染潛勢預測表現 研究方法DRASTIC 含水層脆弱度模式考慮七項水文地質參數以評估該地區污染

潛勢之程度分別為地下水位深度(D)淨補注量(R)含水層介質(A)土壤介質(S)地形(T)未飽和層影響(I)含水層水力傳導特性(C)七項參數本研究將此法實際應用於濁水溪沖積扇DRASTIC模式中之各參數分別使用三種選取方法(最大機率選取期望值選取傳統選取法)進行污染潛勢評估

結論研究結果顯示高污染潛勢區皆位於沖積扇之扇頂區土地利用型態以農業耕

種為主而中度污染潛勢則大多分佈於扇央地區無污染及低度風險污染大多分佈於沖積

扇西部沿海地區以及南部地區此外將前述三種方法之評估結果與近年來該地區地下水

硝酸鹽氮實際污染情形進行相關性分析Pearson 相關係數分別為 0310131 及 0071Spearman 相關係數則分別為 0460552 及 021再比較三種方法之污染潛勢預測能力預測高硝酸鹽氮濃度污染(超過 05mgL為門檻)其預測能力分別為 7575及 38由上述結果顯示本研究發展以機率為基礎含水層脆弱度評估模式較傳統評估結果更為優

異本研究成果可提供政府劃定地下水污染潛勢範圍以及制訂污染防治與土地使用管理策

略之參考建議未來可增加更多因子估算淨補注量時若能考慮更多可能影響參數如土

地利用型態雨量植被及土壤入滲係數等將使淨補注量估算更符合實際情況以提高

模式之準確性 Principal Investigator陳世楷助理教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

水資源工程與水利防災組

陳世楷

助理教授

E-2

參數因子 水文地質參數

地下水位深度 D(Depth to Water Table) 淨補注量 R(Net Recharge) 含水層介質 A(Aquifer Media) 土壤介質 S(Soil Media) 地形 T(Topography(slope))

未飽和層影響 I(Impact of the Vadose Zone) 水力傳導係數 C(Hydraulic Conductivity of the Aquifer)

DRASTIC參數 DRC之分數等級

D R C

百分比 門檻 分數等級(rating)

0-20 1 10 2

20-40 2 8 4

40-60 3 6 6

60-80 4 4 8

80-100 4+ 2 10

DRASTIC參數 SIA之分數等級

範 圍(range) 分數等級(rating)

礫石層 10

極粗粗中砂層 7

細及細砂層 4

粉砂泥及黏土層 1

(a)

(b)

(c)

DRASTIC 高污染潛勢與硝酸鹽氮超過05mgL 之比較(a) 各參數最大發生機率選取(b) 各參數期望值選取法(c)傳統選取法

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

E-1

機率為基礎含水層脆弱度評估模式之發展 地下水是極為重要的水資源之一相較於地表水而言地下水具有成本低廉水溫與

水量穩定水質良好及取用方便等多項優點目前台灣西南部地區仍大量抽取地下水供應

灌溉養殖民生及工業用水若地下水遭受污染勢必嚴重影響該地區之水資源供需平

衡甚至對人體健康造成危害故地下水資源保育業已成為極重要之議題 研究目標地下水污染潛勢評估模式 DRASTIC 為美國環保署(US Environmental

Protection Agency)於 1985 年主導並與美國地下水協會共同合作所發展而成利用該模式評估區域之污染潛勢計算出之高污染潛勢區則代表該地區客觀上較易受到污染

DRASTIC 含水層脆弱度模式自發展以來經常被使用於評估地下水污染潛勢但此模式在應用上常因相關參數資料稀少易產生高度不確定性進而影響模式之評估結果因此本

研究應用指標為基礎之地理統計發展以機率為基礎之 DRASTIC 含水層脆弱度評估模式除估算地下水污染潛勢值外並評估其污染潛勢預測表現 研究方法DRASTIC 含水層脆弱度模式考慮七項水文地質參數以評估該地區污染

潛勢之程度分別為地下水位深度(D)淨補注量(R)含水層介質(A)土壤介質(S)地形(T)未飽和層影響(I)含水層水力傳導特性(C)七項參數本研究將此法實際應用於濁水溪沖積扇DRASTIC模式中之各參數分別使用三種選取方法(最大機率選取期望值選取傳統選取法)進行污染潛勢評估

結論研究結果顯示高污染潛勢區皆位於沖積扇之扇頂區土地利用型態以農業耕

種為主而中度污染潛勢則大多分佈於扇央地區無污染及低度風險污染大多分佈於沖積

扇西部沿海地區以及南部地區此外將前述三種方法之評估結果與近年來該地區地下水

硝酸鹽氮實際污染情形進行相關性分析Pearson 相關係數分別為 0310131 及 0071Spearman 相關係數則分別為 0460552 及 021再比較三種方法之污染潛勢預測能力預測高硝酸鹽氮濃度污染(超過 05mgL為門檻)其預測能力分別為 7575及 38由上述結果顯示本研究發展以機率為基礎含水層脆弱度評估模式較傳統評估結果更為優

異本研究成果可提供政府劃定地下水污染潛勢範圍以及制訂污染防治與土地使用管理策

略之參考建議未來可增加更多因子估算淨補注量時若能考慮更多可能影響參數如土

地利用型態雨量植被及土壤入滲係數等將使淨補注量估算更符合實際情況以提高

模式之準確性 Principal Investigator陳世楷助理教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

水資源工程與水利防災組

陳世楷

助理教授

E-2

參數因子 水文地質參數

地下水位深度 D(Depth to Water Table) 淨補注量 R(Net Recharge) 含水層介質 A(Aquifer Media) 土壤介質 S(Soil Media) 地形 T(Topography(slope))

未飽和層影響 I(Impact of the Vadose Zone) 水力傳導係數 C(Hydraulic Conductivity of the Aquifer)

DRASTIC參數 DRC之分數等級

D R C

百分比 門檻 分數等級(rating)

0-20 1 10 2

20-40 2 8 4

40-60 3 6 6

60-80 4 4 8

80-100 4+ 2 10

DRASTIC參數 SIA之分數等級

範 圍(range) 分數等級(rating)

礫石層 10

極粗粗中砂層 7

細及細砂層 4

粉砂泥及黏土層 1

(a)

(b)

(c)

DRASTIC 高污染潛勢與硝酸鹽氮超過05mgL 之比較(a) 各參數最大發生機率選取(b) 各參數期望值選取法(c)傳統選取法

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

E-2

參數因子 水文地質參數

地下水位深度 D(Depth to Water Table) 淨補注量 R(Net Recharge) 含水層介質 A(Aquifer Media) 土壤介質 S(Soil Media) 地形 T(Topography(slope))

未飽和層影響 I(Impact of the Vadose Zone) 水力傳導係數 C(Hydraulic Conductivity of the Aquifer)

DRASTIC參數 DRC之分數等級

D R C

百分比 門檻 分數等級(rating)

0-20 1 10 2

20-40 2 8 4

40-60 3 6 6

60-80 4 4 8

80-100 4+ 2 10

DRASTIC參數 SIA之分數等級

範 圍(range) 分數等級(rating)

礫石層 10

極粗粗中砂層 7

細及細砂層 4

粉砂泥及黏土層 1

(a)

(b)

(c)

DRASTIC 高污染潛勢與硝酸鹽氮超過05mgL 之比較(a) 各參數最大發生機率選取(b) 各參數期望值選取法(c)傳統選取法

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-1

水文預報及氣象觀測整合平台

在極端氣候條件下各國因降雨所造成之災害問題日益明顯在面對颱風豪雨的威脅

逐漸增加且複雜的災害防救過程中如何將相關災害預警資訊提供給防災應變人員進行最

有效的利用研究團隊利用資訊技術以自動化標準化作業化方式進行水文氣象資料與

預報模式之整合提供即時之水文氣象變化情況及可能發生之災害規模作為災害防救作

業人員必要的決策資訊讓各級防救災決策人員能夠有效的進行災害情況的分析研判工

作 研究目標應用完整之水文氣象資料與模式銜接整合技術供應全台灣河川流域水情

預報資訊並且作為氣象水文水理地下水海象模式測試驗證平台 研究方法以標準化自動化作業化方式應用空間與時序列處理技術進行多維度

水文氣象資料分析與應用並且使用 XML格式作為模式與水文氣象資料交換標準應用通用模式介接技術（General Adapter）與自動化與作業化排程方式銜接水文模式與水理模式 結論本研究配合水利署的水文資料庫以及其他單位的資料庫整合現階段完成包

含（1）完成 SOBEKHECRASNCHC_SAC-SMANCHC_RTECREFOR 等多項水文模式銜接（2）穩定且定時提供全台 23條流域未來 24小時水位預報資訊（3）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時次集水區平均降雨計算資訊（4）穩定且定時提供 23條流域未來 24小時水位站上游集水區平均降雨計算資訊（5）穩定且定時提供 22個水庫集水區未來 24小時平均降雨計算資訊（6）穩定且定時（7）穩定且定時提供 19個縣市區域未來 24小時平均降雨計算資訊（8）穩定且定時提供 319鄉鎮區域未來 24小時平均降雨計算資訊 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-2

水文氣象觀測整合平台功能

預報流域範圍與預報成果示意圖

系統展示介面

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-3

攝影測量建置三維顏面模型之研究 三維立體模型的建構已應用在如醫療假牙製作整形手術及大型手術模擬等領域上

然而市面上關於醫療方面的測量儀器價格仍高應用在醫療用途上之立體模型精度應至

少需達到公釐等級以下在量測進行中還需顧及患者的感受快速完成並盡量不接觸到

患者的皮膚表面基於上述理由建立可量測及預視的立體模型將可以提供醫師及患者

作為術前參考 研究目標本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸的近景攝影測量方式重建石膏像之顏面部分並檢驗精度評估應用於人體之可行性

研究中應用物空間匹配理論（Object-Space Matching）由空間影像軟體計算取得之相機外方位參數及數值高程模型(DTM)作為起始值重新匹配產生數值模型精度可達公釐等級

研究方法本研究以攝影測量技術搭配一般市售平價之非量測型數位相機以非接

觸量測方式重建顏面模型並檢驗精度評估應用於人體之可行性本研究嘗試使用兩種匹

配方法作精度檢核並比較（1）以像空間之最小二乘法匹配（Least Square Matching LSM）（2）以物空間匹配程式加入透鏡畸變差參數使演算法更為嚴謹測量精度比對使用二維像片測量方法與三維模型測量方法針對 10 個顏面特徵標的（Landmark）進行測量並重複測量 5次並算出此 2種方法之標準差最後統計台灣 30位平均年齡 22歲成年男女顏面特徵之長度及角度

結論本研究以物空間匹配法結合近景攝影測量技術與非量測性質之攝影器材可

建置量測精度達 1mm 以下之顏面立體三維模型茲就實驗成果提出結論與建議如下（1）本研究使用了標準化互相關匹配法最小二乘匹配法與物空間匹配法來三種方法製作石膏

像模型結果發現物空間匹配法匹配結果精度最高其中最小二乘匹配法與物空間匹配法

匹配精度已達到公釐等級並符合醫學上能接受之精度（2）最小二乘法匹配法製作石膏像模型雖然匹配結果精度已經達到醫學上基本需求但是最小二乘匹配法每次只能進行

兩張影進行像素比對無法一次進行多張比對在這樣的情形下如果有多餘影像資訊時

物空間匹配概念處理上較優於最小二乘法匹配（3）測量與統計 30 位台灣成年男女各十五人之特徵標的主要想了解東方人顏面一些部位長度與角度在未來希望能提高樣本數

並建立歸檔方便以後做為醫療用途與分析

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-4

實驗拍攝影像

攝影測量建立之三維立體模型-大衛石膏像

攝影測量建立之三維立體模型-真實顏面

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-5

空載光達產製高解析度數值地形模型 流程與品管之研究

台灣地區因地質條件與自然因素變動十分劇烈如颱風豪雨造成山坡地崩塌土石流

河川沖刷淤積等整體國土測繪的頻率應提升以面對防救災土地利用國土規劃都市

計畫管理之需求空載光達具有高精度高解析度與自動化的特色可獲取空間點雲資料

進而產製數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)而由點雲資料生產 DEMDSM 的過程應定義作業流程作業準則與最終的品質管理規範以期生產時間與品質能同時符合

產業界與應用層面的需求 研究目標擬定合乎產業界需求的空載光達產製高解析度數值地形模型作業流程作

業準則與品質管理規範進而提升國家空間基礎資料的蒐集與建置滿足各項應用層面對

於高精度高解析度即時性的資料需求 研究方法為了擬定空載光達產製高解析度數值地形模型流程與品管內容本研究針

對下列幾項內容分別測試與制訂標準流程分別為航帶平差檢核資料分幅與合併點雲

分類分類結果檢核藉由上述四項工作可能產生對產製高解析度數值地形模型的影響進

行討論與分析 結論透過分析空載光達掃瞄資料並配合訓練作業人員進行點雲過濾與編修的過程

擬定符合目前產業界實際作業要求的準則期能降低點雲資料編修時間提高空載光達產

製高解析度數值地形模型的精度而此研究亦對國家基礎資料蒐集與長遠國土規劃有實質

貢獻透過降低空載光達產製高解析度數值地形模型的時間也相對讓國土資料蒐集的頻

率能更頻繁使得國內各政府機關學術界業界都能以最符合現況的國土資料進行各項

相關工作

Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-6

空載光達點雲資料人工編修

空載光達點雲資料程式過濾

點雲資料 (Class分色)

TerraModel組成之陰影圖

剖面資料 航照圖

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-7

防災資訊地圖製作及推廣 台灣被世界銀行視為水災旱災和地震等三大災害交替發生率最高的地區加上伴隨

的土石流山崩風災水災海嘯核災讓絕大多數人都籠罩在災害高風險之下災

害發生是自然現象預先防止人命與財產損失為我們面對災害的主要對策因此無論

是政府或民眾自身平時熟知自身的災害威脅為一門重要功課而因應不同的災害種類

可以利用歷史事件的紀錄及災害潛勢資訊的展示加上對應的路線避難協助集散地等

相關資訊配合不同的使用者及使用情境並落實到每個人的生活著實為未來面對災害

的一大課題 研究目標匯集完整的防災相關資訊訂定不同災害及功能的製圖套件向一般大眾

辦理教育宣傳及演練並因應個人需求作調整協助 研究方法先明訂防災地圖的災害主題與用途決定尺度範圍型式與格式收集不

同災害類別的歷史紀錄及相關研究潛勢分析資訊配合不同的需求訂定避難協助位置因

應時間及空間的改變作疏散集結與避難的路線並實際與專家學者或地方居民踏勘確

認以地理資訊系統（GIS）為工具套疊資料圖層繪製防災地圖初步完成後有審查及校正的機制以利實際推廣應用並且持續維護與更新資料收集的部分依照災害的種

類分別連結到相關的中央部會下載如土石流-水土保持局防洪防汛-經濟部水利署防核災-原子能委員會 結論在目前防災地圖的推動上根據 101年行政院災害防救白皮書內提及 100年進

行「災害潛勢地區保全戶電話抽測調查」調查中有 381的保全戶沒收到也沒看過政府單位所提供的標示疏散避難地點防災地圖顯示在推廣宣傳防災地圖上還有很大的努力空

間內政部現已公布全台灣的村里簡易疏散避難圖可作為初步應用的參考惟因應近年

來國際災害的趨勢如 2009年臺灣夏季旱災後的八八風災2011年日本東北大地震接連發生的海嘯及核災提出因應複合式災害的防災地圖此外除了透過防災地圖實施自主

性防災落實演練並推動自主防災社區並經過不停演練才能持續調整地圖上的資訊符

合使用者的需求將防災地圖的效能發揮到最大 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-8

防災地圖製作流程

內政部消防署-彰化縣村里簡易疏散避難圖

經濟部水利署-主題水災防災地圖

F-9

巨災金融策略之研究

有鑑於政府在災害復原策略上從以往的自行吸收損失逐漸開始透過各項方法以

「分攤」方式將巨額損失風險轉至一般市場以 2011 年東日本大地震為例日本政府以商品方式開闢災後財源籌資策略本研究嘗試評估金融商品所帶來的直接效益以巨型災

害規模為主討論災後短時間籌資資金策略透過中央與地方政府的角度做不同面相的應

用分析對於災後緊急社會福利救助財源部份有一定的紓解 研究目標本研究以在災害管理的立場上本論文應用策略目的以短時間內籌措社

會救助財源為目標因此在文章所指「效益」定義上係以商品販賣所獲得之盈餘為主

考量政策的實用性藉以經濟價值計算惟策略推估考量不確定因素等眾多情形下計算

結果皆為直接效益為優先 研究方法由於金融商品我國國情與博奕商品的應用參考日本的經驗提供專屬「重

建彩券」的概念以我國目前的彩券業務特性推導彩券商品於災害救助做有形價值的計

算研究方法是藉由策略的推動呼應災害風險「分攤」的概念有效輔助中央與地方降

低其財政負擔（1）我國巨型災害事件歸納（2）博奕商品策略於災害救助上的應用（3）彩券盈餘於中央地方政府不同角度應用 結論本研究透過文獻與歸納等方式參考日本過去重建彩券發行經驗首先歸納日

本專屬「重建彩券」的特性包含（1）發行目的以復興受災區域為主（2）彩券販賣時間有期間限定（3）銷售金額有一定額度之上限（4）在販售前先公佈彩券收益金額而對應我國彩券業務發展係透過一定比例之盈餘挹注於災後復舊應用根據兩種發行商品

目前已有「八七災區復興建設有獎儲蓄卷」與「二合一公益彩券」發行實例歸納我國彩

券於災後復原重建的特性包含（1）政府並非藉常態災害事件採用彩券盈餘作為資金籌資政策（2）彩券商品的規則設計上可藉由複合式規則為提昇彩券購買誘因在初期探討上採用低精確度的方式實施推估工作透過現行彩券業務各項資料國家總體經濟數

據以及災害狀況的嚴重性以及計算該策略所產生其有形效益若設定莫拉克風災規模

以發行期間3個月為例彩券產生的盈餘約於新台幣2927億至4073億元之間而根據死亡失蹤人數與受災戶數的比例做加權計算以屏東縣為例可獲分重建彩券盈餘約為新台幣

460億至640億元之間 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-10

災害事件 八七水災 集集地震 莫拉克風災

災害發生時間 195908 199909 200908

應用彩券名稱 八七災區復興建設有

獎儲蓄卷 二合一公益彩券 台灣彩券

彩券種類 傳統型儲蓄型 立即型傳統型 電腦型

發行機構 台灣銀行 台灣銀行 中國信託商業銀

行

法源依據 八七災區復興建設儲

蓄券發行辦法 公益彩券發行條例

公益彩券發行條

例

頭獎獎金 累積可能

不可 不可 可

專為災害事件

發行 是 是（僅前三期） 否

彩券盈餘 於該災害事件 重建比例

商品發行 12期 所得盈餘之 100

商品發行前三期為

96 無一定比例

彩券於巨型災害救助關係整理

巨型災害損失評估之流程

F-11

影像量測於工程量測之應用

地震工程研究單位與相關產業每年均投入相當的量測工作與資源於大型實驗的量測

結構監測以及品質管控結構健康診斷技術的自動化自動量測自動診斷與自動通報

的技術研發可謂刻不容緩以目前的量測技術而言再考慮實用性與經濟性只有透過

光學方式能有效地擷取並分析許多結構損壞或開裂特性而影像分析是光學方式中最直接

的方法 研究目標影像量測在行動裝置快速普及之後展現出完全不同的面貌新一代智慧

型手機整合高畫素相機與攝影機三軸加速度計陀螺儀GPS無線網路高階行動處理器以及可完整程式化的多功能量測儀器高畫素相機與攝影機可以擷取清晰的實驗過

程三軸加速度計可以量測結構振動並判定傾角陀螺儀得以取得方位與角速度無線網

路得以將量測數據直接傳回免除佈設訊號線的困難可完整程式化的功能更讓行動裝置

的實驗量測價值更上一層樓 研究方法本研究團隊累積多年量測工程的經驗並整合全世界最先進的電腦視覺

(Computer Vision)技術開發一套適合於地震工程實驗之影像量測系統名為 ImPro搭配目前最先進的電腦視覺技術 OpenCV為影像分析核心ImPro系統的量測精度已經可以自動地量測到鋼材和混凝土表面的複雜變形場可供辨認混凝土的細微裂縫位置此系統

目前應用於國內十餘個大型地震工程實驗目前紐西蘭奧克蘭大學土木工程系實驗室已採

用 ImPro系統進行多項實驗之量測 結論本研究開發之 ImPro影像分析系統已應用於多個大型實驗量測與現地量測並

已開始推廣至國際相關研究單位本研究單項研究計畫獲我國國科會經費資金挹助三年

(2012年 8月至 2015年 7月)並獲多項相關產學合作之挹助此外ImPro系統的研發成果於2012年發表於Earthquake Engineering and Structural Dynamics期刊與許多國內外研討會論文與技術報告該期刊為地震工程領域最具影響力的期刊該篇論文甫獲該期刊 2012年當年度約兩百篇論文中之 Top Article第一名(刊出一年內閱讀次數最高)顯見影像量測技術在目前市場之需求迫切性 Principal Investigator楊元森 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

楊元森

副教授

F-12

影像量測示意圖 宜蘭牛鬥橋柱推垮實驗

關廟國小校舍崩塌實驗 ImPro分析(該校舍於此照片三秒後完全崩塌)

RC牆側推實驗應變場影像量測(照片中灰色為觀測區域尺寸 30cm x 30cm)

國震中心新型 RC柱實驗之影像量測 以手機 App進行柱變形與裂縫觀測

National Taipei University of TechnologyNational Taipei University of Technology

Add 1 Sec 3 Zhongxiao E Rd Taipei 10608 Taiwan ROCTel +886-2-2771-2171 Ext 2600 Fax +886-2-2781-4518httpwwwcentutedutw

Department of Civil Engineering amp Graduate Institute of Civil amp Disaster Prevention Engineering

土木工程系暨土木與防災研究所

• 電子書封面
• 目錄
• 內文
• • A1張順益-1-2
  • A2李有豐-3-4
  • A3宋主任-5-10
  • A4廖文義-11-12
  • A5黃昭勳-13-14
  • A6尹世洵-15-16
  • B1陳水龍-1-4
  • B2倪至寬-5-14
  • B3張國楨-15-18
  • C1王隆昌-1-4
  • C2林祐正-5-6
  • D1施邦築-1-2
  • D2何嘉浚-3-4
  • E1陳世楷-1-2
  • F1張哲豪-1-10
  • F2楊元森-11-12
  • • 電子書封底

F-9

巨災金融策略之研究

有鑑於政府在災害復原策略上從以往的自行吸收損失逐漸開始透過各項方法以

「分攤」方式將巨額損失風險轉至一般市場以 2011 年東日本大地震為例日本政府以商品方式開闢災後財源籌資策略本研究嘗試評估金融商品所帶來的直接效益以巨型災

害規模為主討論災後短時間籌資資金策略透過中央與地方政府的角度做不同面相的應

用分析對於災後緊急社會福利救助財源部份有一定的紓解 研究目標本研究以在災害管理的立場上本論文應用策略目的以短時間內籌措社

會救助財源為目標因此在文章所指「效益」定義上係以商品販賣所獲得之盈餘為主

考量政策的實用性藉以經濟價值計算惟策略推估考量不確定因素等眾多情形下計算

結果皆為直接效益為優先 研究方法由於金融商品我國國情與博奕商品的應用參考日本的經驗提供專屬「重

建彩券」的概念以我國目前的彩券業務特性推導彩券商品於災害救助做有形價值的計

算研究方法是藉由策略的推動呼應災害風險「分攤」的概念有效輔助中央與地方降

低其財政負擔（1）我國巨型災害事件歸納（2）博奕商品策略於災害救助上的應用（3）彩券盈餘於中央地方政府不同角度應用 結論本研究透過文獻與歸納等方式參考日本過去重建彩券發行經驗首先歸納日

本專屬「重建彩券」的特性包含（1）發行目的以復興受災區域為主（2）彩券販賣時間有期間限定（3）銷售金額有一定額度之上限（4）在販售前先公佈彩券收益金額而對應我國彩券業務發展係透過一定比例之盈餘挹注於災後復舊應用根據兩種發行商品

目前已有「八七災區復興建設有獎儲蓄卷」與「二合一公益彩券」發行實例歸納我國彩

券於災後復原重建的特性包含（1）政府並非藉常態災害事件採用彩券盈餘作為資金籌資政策（2）彩券商品的規則設計上可藉由複合式規則為提昇彩券購買誘因在初期探討上採用低精確度的方式實施推估工作透過現行彩券業務各項資料國家總體經濟數

據以及災害狀況的嚴重性以及計算該策略所產生其有形效益若設定莫拉克風災規模

以發行期間3個月為例彩券產生的盈餘約於新台幣2927億至4073億元之間而根據死亡失蹤人數與受災戶數的比例做加權計算以屏東縣為例可獲分重建彩券盈餘約為新台幣

460億至640億元之間 Principal Investigator張哲豪 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

張哲豪

副教授

F-10

災害事件 八七水災 集集地震 莫拉克風災

災害發生時間 195908 199909 200908

應用彩券名稱 八七災區復興建設有

獎儲蓄卷 二合一公益彩券 台灣彩券

彩券種類 傳統型儲蓄型 立即型傳統型 電腦型

發行機構 台灣銀行 台灣銀行 中國信託商業銀

行

法源依據 八七災區復興建設儲

蓄券發行辦法 公益彩券發行條例

公益彩券發行條

例

頭獎獎金 累積可能

不可 不可 可

專為災害事件

發行 是 是（僅前三期） 否

彩券盈餘 於該災害事件 重建比例

商品發行 12期 所得盈餘之 100

商品發行前三期為

96 無一定比例

彩券於巨型災害救助關係整理

巨型災害損失評估之流程

F-11

影像量測於工程量測之應用

地震工程研究單位與相關產業每年均投入相當的量測工作與資源於大型實驗的量測

結構監測以及品質管控結構健康診斷技術的自動化自動量測自動診斷與自動通報

的技術研發可謂刻不容緩以目前的量測技術而言再考慮實用性與經濟性只有透過

光學方式能有效地擷取並分析許多結構損壞或開裂特性而影像分析是光學方式中最直接

的方法 研究目標影像量測在行動裝置快速普及之後展現出完全不同的面貌新一代智慧

型手機整合高畫素相機與攝影機三軸加速度計陀螺儀GPS無線網路高階行動處理器以及可完整程式化的多功能量測儀器高畫素相機與攝影機可以擷取清晰的實驗過

程三軸加速度計可以量測結構振動並判定傾角陀螺儀得以取得方位與角速度無線網

路得以將量測數據直接傳回免除佈設訊號線的困難可完整程式化的功能更讓行動裝置

的實驗量測價值更上一層樓 研究方法本研究團隊累積多年量測工程的經驗並整合全世界最先進的電腦視覺

(Computer Vision)技術開發一套適合於地震工程實驗之影像量測系統名為 ImPro搭配目前最先進的電腦視覺技術 OpenCV為影像分析核心ImPro系統的量測精度已經可以自動地量測到鋼材和混凝土表面的複雜變形場可供辨認混凝土的細微裂縫位置此系統

目前應用於國內十餘個大型地震工程實驗目前紐西蘭奧克蘭大學土木工程系實驗室已採

用 ImPro系統進行多項實驗之量測 結論本研究開發之 ImPro影像分析系統已應用於多個大型實驗量測與現地量測並

已開始推廣至國際相關研究單位本研究單項研究計畫獲我國國科會經費資金挹助三年

(2012年 8月至 2015年 7月)並獲多項相關產學合作之挹助此外ImPro系統的研發成果於2012年發表於Earthquake Engineering and Structural Dynamics期刊與許多國內外研討會論文與技術報告該期刊為地震工程領域最具影響力的期刊該篇論文甫獲該期刊 2012年當年度約兩百篇論文中之 Top Article第一名(刊出一年內閱讀次數最高)顯見影像量測技術在目前市場之需求迫切性 Principal Investigator楊元森 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

楊元森

副教授

F-12

影像量測示意圖 宜蘭牛鬥橋柱推垮實驗

關廟國小校舍崩塌實驗 ImPro分析(該校舍於此照片三秒後完全崩塌)

RC牆側推實驗應變場影像量測(照片中灰色為觀測區域尺寸 30cm x 30cm)

國震中心新型 RC柱實驗之影像量測 以手機 App進行柱變形與裂縫觀測

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Add 1 Sec 3 Zhongxiao E Rd Taipei 10608 Taiwan ROCTel +886-2-2771-2171 Ext 2600 Fax +886-2-2781-4518httpwwwcentutedutw

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土木工程系暨土木與防災研究所

• 電子書封面
• 目錄
• 內文
• • A1張順益-1-2
  • A2李有豐-3-4
  • A3宋主任-5-10
  • A4廖文義-11-12
  • A5黃昭勳-13-14
  • A6尹世洵-15-16
  • B1陳水龍-1-4
  • B2倪至寬-5-14
  • B3張國楨-15-18
  • C1王隆昌-1-4
  • C2林祐正-5-6
  • D1施邦築-1-2
  • D2何嘉浚-3-4
  • E1陳世楷-1-2
  • F1張哲豪-1-10
  • F2楊元森-11-12
  • • 電子書封底

F-10

災害事件 八七水災 集集地震 莫拉克風災

災害發生時間 195908 199909 200908

應用彩券名稱 八七災區復興建設有

獎儲蓄卷 二合一公益彩券 台灣彩券

彩券種類 傳統型儲蓄型 立即型傳統型 電腦型

發行機構 台灣銀行 台灣銀行 中國信託商業銀

行

法源依據 八七災區復興建設儲

蓄券發行辦法 公益彩券發行條例

公益彩券發行條

例

頭獎獎金 累積可能

不可 不可 可

專為災害事件

發行 是 是（僅前三期） 否

彩券盈餘 於該災害事件 重建比例

商品發行 12期 所得盈餘之 100

商品發行前三期為

96 無一定比例

彩券於巨型災害救助關係整理

巨型災害損失評估之流程

F-11

影像量測於工程量測之應用

地震工程研究單位與相關產業每年均投入相當的量測工作與資源於大型實驗的量測

結構監測以及品質管控結構健康診斷技術的自動化自動量測自動診斷與自動通報

的技術研發可謂刻不容緩以目前的量測技術而言再考慮實用性與經濟性只有透過

光學方式能有效地擷取並分析許多結構損壞或開裂特性而影像分析是光學方式中最直接

的方法 研究目標影像量測在行動裝置快速普及之後展現出完全不同的面貌新一代智慧

型手機整合高畫素相機與攝影機三軸加速度計陀螺儀GPS無線網路高階行動處理器以及可完整程式化的多功能量測儀器高畫素相機與攝影機可以擷取清晰的實驗過

程三軸加速度計可以量測結構振動並判定傾角陀螺儀得以取得方位與角速度無線網

路得以將量測數據直接傳回免除佈設訊號線的困難可完整程式化的功能更讓行動裝置

的實驗量測價值更上一層樓 研究方法本研究團隊累積多年量測工程的經驗並整合全世界最先進的電腦視覺

(Computer Vision)技術開發一套適合於地震工程實驗之影像量測系統名為 ImPro搭配目前最先進的電腦視覺技術 OpenCV為影像分析核心ImPro系統的量測精度已經可以自動地量測到鋼材和混凝土表面的複雜變形場可供辨認混凝土的細微裂縫位置此系統

目前應用於國內十餘個大型地震工程實驗目前紐西蘭奧克蘭大學土木工程系實驗室已採

用 ImPro系統進行多項實驗之量測 結論本研究開發之 ImPro影像分析系統已應用於多個大型實驗量測與現地量測並

已開始推廣至國際相關研究單位本研究單項研究計畫獲我國國科會經費資金挹助三年

(2012年 8月至 2015年 7月)並獲多項相關產學合作之挹助此外ImPro系統的研發成果於2012年發表於Earthquake Engineering and Structural Dynamics期刊與許多國內外研討會論文與技術報告該期刊為地震工程領域最具影響力的期刊該篇論文甫獲該期刊 2012年當年度約兩百篇論文中之 Top Article第一名(刊出一年內閱讀次數最高)顯見影像量測技術在目前市場之需求迫切性 Principal Investigator楊元森 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

楊元森

副教授

F-12

影像量測示意圖 宜蘭牛鬥橋柱推垮實驗

關廟國小校舍崩塌實驗 ImPro分析(該校舍於此照片三秒後完全崩塌)

RC牆側推實驗應變場影像量測(照片中灰色為觀測區域尺寸 30cm x 30cm)

國震中心新型 RC柱實驗之影像量測 以手機 App進行柱變形與裂縫觀測

National Taipei University of TechnologyNational Taipei University of Technology

Add 1 Sec 3 Zhongxiao E Rd Taipei 10608 Taiwan ROCTel +886-2-2771-2171 Ext 2600 Fax +886-2-2781-4518httpwwwcentutedutw

Department of Civil Engineering amp Graduate Institute of Civil amp Disaster Prevention Engineering

土木工程系暨土木與防災研究所

• 電子書封面
• 目錄
• 內文
• • A1張順益-1-2
  • A2李有豐-3-4
  • A3宋主任-5-10
  • A4廖文義-11-12
  • A5黃昭勳-13-14
  • A6尹世洵-15-16
  • B1陳水龍-1-4
  • B2倪至寬-5-14
  • B3張國楨-15-18
  • C1王隆昌-1-4
  • C2林祐正-5-6
  • D1施邦築-1-2
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  • F2楊元森-11-12
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影像量測於工程量測之應用

地震工程研究單位與相關產業每年均投入相當的量測工作與資源於大型實驗的量測

結構監測以及品質管控結構健康診斷技術的自動化自動量測自動診斷與自動通報

的技術研發可謂刻不容緩以目前的量測技術而言再考慮實用性與經濟性只有透過

光學方式能有效地擷取並分析許多結構損壞或開裂特性而影像分析是光學方式中最直接

的方法 研究目標影像量測在行動裝置快速普及之後展現出完全不同的面貌新一代智慧

型手機整合高畫素相機與攝影機三軸加速度計陀螺儀GPS無線網路高階行動處理器以及可完整程式化的多功能量測儀器高畫素相機與攝影機可以擷取清晰的實驗過

程三軸加速度計可以量測結構振動並判定傾角陀螺儀得以取得方位與角速度無線網

路得以將量測數據直接傳回免除佈設訊號線的困難可完整程式化的功能更讓行動裝置

的實驗量測價值更上一層樓 研究方法本研究團隊累積多年量測工程的經驗並整合全世界最先進的電腦視覺

(Computer Vision)技術開發一套適合於地震工程實驗之影像量測系統名為 ImPro搭配目前最先進的電腦視覺技術 OpenCV為影像分析核心ImPro系統的量測精度已經可以自動地量測到鋼材和混凝土表面的複雜變形場可供辨認混凝土的細微裂縫位置此系統

目前應用於國內十餘個大型地震工程實驗目前紐西蘭奧克蘭大學土木工程系實驗室已採

用 ImPro系統進行多項實驗之量測 結論本研究開發之 ImPro影像分析系統已應用於多個大型實驗量測與現地量測並

已開始推廣至國際相關研究單位本研究單項研究計畫獲我國國科會經費資金挹助三年

(2012年 8月至 2015年 7月)並獲多項相關產學合作之挹助此外ImPro系統的研發成果於2012年發表於Earthquake Engineering and Structural Dynamics期刊與許多國內外研討會論文與技術報告該期刊為地震工程領域最具影響力的期刊該篇論文甫獲該期刊 2012年當年度約兩百篇論文中之 Top Article第一名(刊出一年內閱讀次數最高)顯見影像量測技術在目前市場之需求迫切性 Principal Investigator楊元森 副教授研究室

國立臺北科技大學土木工程系暨土木與防災研究所

空間資訊組

楊元森

副教授

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影像量測示意圖 宜蘭牛鬥橋柱推垮實驗

關廟國小校舍崩塌實驗 ImPro分析(該校舍於此照片三秒後完全崩塌)

RC牆側推實驗應變場影像量測(照片中灰色為觀測區域尺寸 30cm x 30cm)

國震中心新型 RC柱實驗之影像量測 以手機 App進行柱變形與裂縫觀測

National Taipei University of TechnologyNational Taipei University of Technology

Add 1 Sec 3 Zhongxiao E Rd Taipei 10608 Taiwan ROCTel +886-2-2771-2171 Ext 2600 Fax +886-2-2781-4518httpwwwcentutedutw

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• • A1張順益-1-2
  • A2李有豐-3-4
  • A3宋主任-5-10
  • A4廖文義-11-12
  • A5黃昭勳-13-14
  • A6尹世洵-15-16
  • B1陳水龍-1-4
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  • F2楊元森-11-12
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影像量測示意圖 宜蘭牛鬥橋柱推垮實驗

關廟國小校舍崩塌實驗 ImPro分析(該校舍於此照片三秒後完全崩塌)

RC牆側推實驗應變場影像量測(照片中灰色為觀測區域尺寸 30cm x 30cm)

國震中心新型 RC柱實驗之影像量測 以手機 App進行柱變形與裂縫觀測

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