土壤液化專題報導（三）：因為無知而產生無意義的恐懼-認識液化的威脅
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陳銘鴻｜
社團法人台灣地球觀測學會
面對各種天然災害的威脅，人們應該要去瞭解與處理，但絕對不是心生恐懼。土壤液化一旦發生時，確實會對地表乃至地底結構物造成損傷，並且其作用方式和其它類型的災害行為差異頗大，因此有必要先透過正確的認知，加以判斷是否存在可能的危害？然後再尋求合適的處置作法。
土壤液化對結構物的威脅
土壤液化並沒有那麼可怕，發生土壤液化地區之上部結構物由於「液化減震」，反而減弱因振動直接引起的危害，只是地層中液化的現象還是會對結構物造成一些損傷。
當土壤液化發生後，會使建築結構物產生沈陷與傾斜等剛體變形，一般梁柱等主要結構桿件多半不會受損，但是非主結構體，如磚牆、一樓地坪與非結構梁柱等，則會容易產生龜裂破損。最常見的狀況就是房屋基礎因土壤液化承載力不足，同時也由於液化後土壤趨於緊密所造成之垂直變位，相對地表產生明顯的沈陷傾斜。對老舊的土角厝或磚造結構，由於牆體無法承受拉力，會因而導致牆體開裂或房屋整體倒塌之現象。
一般採獨立基腳的透天厝，容易因差異沈陷而導致房屋之破損。至於採用連梁或聯合基腳的房屋因整體穩定性較佳，液化有時僅造成房屋之局部傾斜。新式四層樓以上之公寓則多採筏式基礎或版式基礎，此類建物較無明顯之液化損害，唯少數會沿地下室外緣出現噴砂現象。
液化地盤中之維生管線，易因差異沈陷或地盤流動側移而扯斷，形成水管與瓦斯管線斷裂或接頭鬆脫、電線斷路以及排水溝渠毁損等問題，而產生重大的損失。地中淺埋之維生管線或其它地下輕型結構物(如化糞池或地下油槽)，可能會因過大之孔隙水壓力而上浮。
臨近河岸的結構物則會因為液化發生時土壤本身的強度降低，使得擋土結構所受壓力增加而產生滑移或傾倒，近河岸地區地層產生側向流動，造成地表上之結構物沈陷或傾斜、橋墩傾斜、位移及橋面破壞，堤防、擋土牆及水邊結構物的崩塌與傾覆，道路與農田之開裂、塌陷及平移等。
土壤液化後的復建
遭受土壤液化損害之結構物，一旦破壞情形嚴重時便需拆除重建；倘若主要結構沒有損傷，可將傾斜下陷之建物以灌漿、頂升及基地土壤改良等方法加以扶正、抬高及補強。
土壤液化復建補強的目的在於提昇土壤抗液化能力、恢復基礎本身之安全穩定及構造性能、確保上部構造之安全及正常性能及維護整體構造之使用機能。但實際施作時由於基礎構造受損情形不易明確查知，又當前欠缺補強之管理法規及技術規範與標準等問題，使得修復工程並不容易。一般在選擇補強工法時，往往會考慮先由以往工程案例經驗來考慮技術可行性，同時配合現地地層狀況，瞭解所欲處理的範圍及深度後選用適用的工法。費用的高低與工期的長短通常也是重要的決定要素，至於補強後的長期效果，以及未來再次地震事件發生時之抗液化能力，則是整體考量中不可忽略的一環。
土壤液化可以有效防治
土壤液化並非隨處可見的災害現象，而是有其特定之地層特性，方才有發生液化的可能，因此民眾應向專業人士詢問自家房舍是否存在液化潛能？以及有效的預防或補救措施。
液化防治的對策包括地盤改良與良好之基礎結構兩大項。在具液化潛能地區，務必於建物設計施工前進行地質調查，因液化潛能高低與局部區域之土層分布變化有密切之關聯，一定要針對個別工程進行鑽探調查及液化潛能評估。經評估有液化可能的工址，可經由灌漿、夯實、開挖置換等土壤改良手段，來提高砂土層的抗液化能力。或是建築物基礎設置連續壁或其他特殊基礎型式，從而限制液化的發生及砂土流失之可能性，另外也可以使用樁基礎型式來避免液化。
由於土壤液化時孔隙水壓力大幅提升，除了要防範建物沈陷以外，同時亦應考量建物之抗浮安全，例如在維生管線的接頭採用可忍受較大差異變形之柔性接頭外，於可能上浮地段可進行地盤改良，或設計抗浮地錨或抗浮樁。
上述的這些工法在結構物設計施工時採用較為容易，對於己經完工的結構物採用時就必須花費較多的成本才能完成。土壤液化雖然比較不會造成大量的生命傷亡，但其財產損失亦相當可觀，因此國人宜建立落實專業之鑽探調查及設計施工等觀念，方可有效避免災害發生。（本文由科技部補助「新媒體科普傳播：小王子眼中21世紀的地球」執行團隊撰稿）
