賴明煌:面對液化,台灣建築準備好了嗎?

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出版時間:2018/09/23 00:03
台灣與日本近幾年同樣發生土壤液化問題,論者建議政府,應先做好前端預防。圖為厚真町土石流區域。資料照片

賴明煌/工程技師

日本北海道今年9月6日發生7級震度強震,造成道央南部近百人死亡失蹤與300人受傷,及全道近500萬戶大停電等災情,同時造成數十座山坡地的土石流沖毀山腳河谷的民宅與近4000處液化吞噬道路、建物與汽車等,液化釀成眾多建物破壞的怵目驚心又重現世人眼前。

土壤液化(Soil liquefaction)是指地表層具高地下水位之土壤鬆散又屬非凝聚性土粒子因振動壓密作用,讓原在略深層之水分被擠壓往自由面(其下可能為較不透水層的阻隔,如台北盆地的松山層)只能往表層來噴出,其土壤顆粒間有效應力下降近零,遂讓土壤失去抗剪強度,呈現如液稠態之軟弱狀況,其地表或建築物與地下管線等,自重承受不住地下水向上噴出應力時,就會破裂或變形與傾倒。

易發生液化的土壤年代比較輕(如近1萬年的冰河時期之內的台灣與日本)細沙與粉土層或顆粒大小均勻且排列整齊之泥礫土,且富含地下水接近飽和狀況。故只要天然地震或人工振動(如核爆)對河海岸、舊河道填土造地、海埔新生之沙地等,均易發生液化破壞現象。

2016年發生美濃大地震致台南永康維冠大樓倒塌死亡115人,創我國單一建築物傷亡最嚴重的紀錄,也對大台南部分地區造成極大液化破壞,讓很多建築物傾斜與道路凹陷,當時行政院長因此事件決定公布各縣市土壤液化潛勢的區域,同時立法院三讀於3月25日通過「災害防救法部分條文修正案」,將「土壤液化」首度列入災害項目。

今年花蓮地震6級震度,從火車站到美崙溪畔與國盛一街至國盛八街之區塊,有明顯土壤液化破壞情況。花蓮地質大多屬顆粒大之砂、礫石層,原本以為這樣地表土層條件不易發生土壤液化,但這次地震卻改寫化發生區域之定義,很值得我們工程建築與學界再多些案例來深究,1964年日本新瀉地震與美國阿拉斯加地震引發液化破壞,液化問題才為世界工程界的注意與研究,而台灣在地震的研究約略接近美日的水準,值得再突破,以確保我們泛太平洋島國防災的安全。

台灣西部走廊人口稠密之沿海,如彰雲嘉南約有2至3成土地位於土壤液化高潛勢區(連蘭陽平原也有液化潛能),而921集集大地震也造成中彰雲等地沿海地區,極多明顯的地震液化破壞出現。人口密集之台北盆地則是生成於200萬年全新統內沖積與淤積湖泊盆地,約有10條正逆斷層交織與多處地區具土壤液化風險,如在基隆河畔(截彎取直之舊河道區)與新店溪及大漢溪匯合後下游處到關渡等淤積區,在集集大地震19年以來,國際間這樣多的震災發生後,我們要如何來減少地震液化的加害呢?尤其是地下水位頗高又是淤積湖泊盆地的首善之區台北,建築抗震防液化之能力加強,正是這些震災提醒我們,莫只在乎建築外觀而輕視結構安全與平時保養維修建物。

筆者建議中央主管機關應彙整這幾年各公部門在各縣市地區地層構造與地質鑽探及地下水觀測之資料等,以大數據結合模糊幾何等分析方法來預測液化潛勢風險區,並且依潛勢等級危險程度與人口密集等,針對新建築在建蔽率與容積率及建物高度造型之機制作合適管制;對於老舊建築設計使用年限作耐震初估與更進一步降評分析,與貸款補助液化耐震補強或協助搬遷入社會住宅等方式,以幫忙基層困苦民眾耐震防液化及防淹水等之強制救助,前端預防做得妥適,則可減少救災投入的後端國家資源支出之浩大與政治成本和假新聞的汙衊。

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