一、前言
為了要不要寫這篇文章，其實是蠻猶豫地，因為目前貓纜T16塔柱穩定問題似乎已不再是單純的工程問題，它已經變成是政治問題。不管此案最後結論是就地補強或擇地遷移，安全及消費者信心問題，仍然存在。台北市政府纜車營運及當初工程建造單位，不能掌握先機在前，又不能當機立斷在後。對危機處理態度過份被動，才會造成今天之結果。今天台北市政府如再不能提出一套足以說服社會大眾之塔基補強(或遷移)及積極有效穩定社會大眾信心的計畫與作法，消費者之安全疑慮是會永遠無法去除的。
貓纜T16塔柱穩定問題今天會落到如此地步，從平面媒體及電視新聞報導之隻字片語綜合判斷，個人以為工程設計單位及人員，可能太過自信而忽視(一)規劃設計階段地質調查、鑽探取樣及施工期間工址鑽探，(二)施工及營運期間安全監測系統之重要性。因此在事件發生後無法提出強而有力之監測資料以消除社會大眾疑慮。發現T16塔柱基礎有表土滑移掏空時，也未能緊急做基礎托肩、調借防波堤專用之鼎形方塊填補基腳或採用其他有些補強措施進行補強，再辦理後續之安全評估、鑑定及改善事項，任由事情惡化，令人不解與扼腕。
所謂『邊坡坍滑十次災變九次水(患)』，大部份之邊坡坍滑安全問題，與地表水(地下水)及地質問題有關，今市政府委託所謂四大技師公會(土木、結構、大地及水保)共同鑑定貓纜T16塔柱穩定問題，當然是一件尊重專業之正確之決定，唯美中不足的是，鑑定小組成員沒有邀請水利技師及應用地質技師兩公會參加，是不是市政府官員認為「水利(理)及地質」不是此次安全問題之重點，還是因為此兩公會是弱勢團體，刻意不予諮詢及邀請？民進黨執政時期之高雄捷橘線07~08站坍塌事件相關安全鑑定，也是排除水利技師參與，本人也曾投書中國時報，呼籲當局尊重專業，讓水利技師參與以盡言責。今天換國民黨執政，問題仍舊，水利技師公會會員仍然無法獲得有關當局最起碼之尊重及公平對待，本人至感痛心、無奈。因此特利用此處機會，撰文為水利技師及應用地質技師請命。
筆者手上並無本案相關之地質、鑽探、工程規劃、設計、施工及監測等第一手資料，因此本文所探討的，均屬一般工程人員較易忽視之原則性問題，不涉實質問題，因此可能會與實際情況有所出入，特在此申明。
二、地質調查及鑽探取樣
2.1地質調查
工程師在面對工址之地質調查時，可能會直接在預定工址位置，進行地質鑽探，但工址所在地之大區域地質資料蒐集、研判，應該是遠比工址位置之地質鑽探來得重要。因為影響工址安全之最重要因素，往往是區域之地質結構如斷層、褶皺及節理等。因此工程師在進行工址地質調查之前，應該先行收集工址附近之航測圖、地形圖及相關地質圖，經詳加檢討、比對後，再行擬定工址之詳實之地質調查工作項目及數量，方能符合實際需要。
工程地質調查範圍，並不局限於工地基址，因為局部地質常受區域地質影響，故野外地質調查，應擴展延伸至基址外圍，以期對地質有通盤之瞭解及掌控。工程地質調查目的主要在於：
(1)瞭解岩(土)層之地表、地下形狀及分佈。
(2)探測可承載岩(土)層之深度。
(3)調查潛在之軟弱岩(土)層。
(4)研判評估影響工程構造物安全之地質構造。
(5)預測現行地質作用對工程構造物之長遠影響。
(6)調查分析水文地質及地下水地質。
(7)採集岩(土)樣供力學試驗及分析。
(8)分析及研判可能產生災害之原因。
一般工程地質調查項目可細分為：
(a)基岩部份(Bedrock)
(1)岩性：如安山岩、砂岩、頁岩、石英岩、綠泥片岩等。
(2)相對年代：如新第三紀上新世泥岩或屬桂竹林層。
(3)地表分佈。
(4)立體狀態：如出露寬度、厚度及地下延伸、分佈情形。
(5)承載岩層之深度及分佈。
(6)潛在軟弱岩層之深度及分佈。
(7)有開採經濟價值之岩層。
(8)含有機物之岩層：如煤層、炭層、油氣層。
(9)物理性質：如顏色、顆粒、膠結、硬度及強度。
(10)風化程度：風化帶厚度及分佈。
(11)填充物厚度、寬度、性質及強度。
(b)地質構造部份(Geologic structure)
地質構造部份包括背斜軸、向斜軸、層面、及斷層帶(線)等地質構造線及岩石之弱面：諸如節理、劈理、片理、葉理、剪裂帶及褶皺等。
(1)位置形狀及分佈。
(2)規模大小及密度。
(3)不連續面位置、位態(走向及傾角)及變化情況。
(4)邊坡位態與岩層位態相對關係。
(5)節理開口寬度、間距、填充物性質與強度、粗糙度及含水情形。
(6)斷層帶規模、寬度、斷層泥性質、錯動情況、活動性、含水情形等。
(c)地表地質部份(Surficial geology)
(1)地表堆積物：土壤層、沖積層、海灘砂礫、海相沉積、湖相沉積、砂丘、沼澤堆積、台地堆積、山崩堆積、殘留碎屑及邊坡堆積等。
(2)地形及地物特徵。
(3)岩層形狀及分佈：如厚度及延伸、分佈及變化情形、風化程度等。
(4)岩層組成物理特性：如顏色、氣味、顆粒、組成礦物、硬度、膠結性、密度、壓縮性、膨脹性、延展性、強度、含水量、裂縫、潛變、異向性及錯動等。
(d)水文地質部份(Hydrogeology)
(1)水系分佈及密度：如河川、水塘、水壩、水庫、湖泊、水泉、滲流等分佈及密度。
(2)水系型態與岩性，及水系型態與地質構造間之關連性。
(3)水文與地物、地形之關係：含水量、受壓水層、不透水層、斷裂帶、破裂面及補注區等。
(4)地下水系種類及分佈：蓄儲量、流向、流速及及水位變化等。
(5)滲流及湧泉對邊坡穩定之影響。
(e)現行地質作用部份(Active geologic process)
(1)侵蝕現象：如向源侵蝕、地表侵蝕、海岸侵蝕、河岸侵蝕、侵入陡坡及惡地形等。
(2)斜坡作用：坍滑、潛變、滑移、邊坡後退及人造邊坡之坍滑及破壞等。
(3)構造作用：火山活動、地震潛變、活動斷層、地殼升降及板塊運動。
(4)地盤沉落：石灰岩溶蝕、地下採礦、地下水抽取及人造地下構造物破壞所引起之地表坍落沉陷等。
2.2鑽探取樣
有少數工程人員對「鑽探取樣」作業之認知，並不是很正確，以為鑽探取樣是雕蟲小技。其實鑽探取樣是一門大學問，筆者從事大地工程顧問工作三十餘年，早年曾經營過土壤技術顧問公司，也曾帶過及督導過現場鑽探工作。因此深刻體認到鑽探資料是否正確與鑽探機械(含鑽頭種類及型式)、方式、工人技術(進尺速率及壓力)、工人基本工程知識、現場監工及記錄是否詳查正確等關係密切。
從鑽探過程中，回水量多寡及顏色、取得之岩樣顏色、品質變化、岩樣斜面長軸與其中心線之夾角及夾層間填充物等，可提供很多有用資料，供地質師及工程師做為岩層分類、強度、位態(走向_傾角或傾向/傾角)推算參考或比對之用。一個有經驗之鑽探領班或現場間監工人員，會很詳細地記錄岩心取樣時回水時之回水顏色、岩屑或填充物之顏色及成份、顆粒等及發生回水異常時鑽杆淨深度，有時連使用之鑽頭種類等都會詳細記載。回水量異常(水量突然減少或顏色變化)時更應小心，取樣落失長度有可能是夾層填充物因為鑽探沖洗流失所造成，也有可能是自然存在之洞穴或礦坑(鑽杆自動快速下降)，要判斷其差異，應參考鑽探時之回水顏色記錄及比對岩心箱斷裂面處之岩樣形狀、及顏色等綜合研判。近日來很多人聽過R.Q.D(Rock quality destination，岩石品質指數)，R.Q.D一詞也忽然變成很熱門。所謂R.Q.D就是岩樣長度超過10公分之累積長度與取樣總長度的比率。一般R.Q.D愈高，代表岩樣愈完整、堅硬，但其並非是決定岩層強度之絕對標準。與岩心取樣有關之另一名詞「岩心取樣率(Core recovery)」，就是鑽探取樣後之岩樣實際長度與進尺長度比率。對於相同之岩質，一個有經驗及稱職之鑽探領班，岩心取樣率及R.Q.D值多會比菜鳥鑽探領班高許多，老手可以大量減少因機械或人為因素所造成之不必要斷裂。通常新舊斷裂面是可以藉比對岩心箱及有色卡之岩心相片得知，舊有斷裂面處如有地下水流動，則可能會產生水鏽或鐵染顏色。另外對相同之R.Q.D值必須另詳細量測岩樣之斷裂面數目，一個有八處斷裂面及零斷裂面(均不計上下兩道因取樣扭斷者)R.Q.D均等於100之岩樣，兩者所代表之意義完成是不同的。目前大部份之岩心取樣器多採用NX管(2 1/2吋或56mm)，但如屬較重要之地質調查或重大工程則3吋、4吋，甚而是6吋更佳(尺寸大取樣率高，岩樣比較完整)。以貓纜塔柱施工階段之工址鑽探來說，至少應採用4吋以上之取樣器，甚而是6吋應該比較合適，以本地區岩層特性而言，如鑽探技術不佳再加上採用小口徑取樣器，一般所鑽獲之岩樣多會比實際破碎許多。還有一點，要判斷岩石抵抗風化能力，比較簡單地是作「岩石消化試驗」，將岩石浸泡在水中，觀察、記錄其開始剝落之時間及詳細情況，如此重複幾個乾、濕循環就能概略抵抗風化的能力。
另外經常被忽略之一項得之重要資料，就是如何利用『鑽探取樣之孔位座標及岩樣深度推求岩層位態』之簡單技巧。過去此類問題多必須藉等角度(等面積)投影或正交投影求解，圖解法作業繁瑣並容易出錯，因而未被工程人員所採用。其實此問題可藉簡單之3D平面方程式求解問題輕易解決，利用Excel或簡單程式，三兩分鐘就能搞定，如能配合現場地表地質調查雙重校核更佳。其除能幫助工程人員掌握地(岩)層軟硬分佈情況，亦能提供不連續面位態詳細資料，真可謂『模蚌兼洗褲』。過去因GPS定位系統並不十分普遍，測量技術亦不夠精密，因此鑽探孔位座標及高程測量誤差大，但時至今日，此種不必增加額外費用，僅利用『鑽探取樣之孔位座標及岩樣深度推求岩層位態』就能取得岩層位態資料之作業方式，應值得工程人大力推廣。
岩樣R.Q.D值計算示意圖
三、自動監測系統
3.1監測系統簡介
邊坡在自然力作用下，經過長時間之平衡，多能保持穩定狀態。倘若自然力因地震、暴雨、洪水等之異動或人為活動諸如：開挖道路或整地，水庫蓄水或洩降，邊坡墾植等之激發而改變情況，則邊坡又回復到不穩定情況，如此週而復始。一般大地工程之力學分析及設計作業，尤其是有關安全係數之計算，其與邊坡或構造物工址位置地面下之(a)土(岩)層分佈，(b)弱面位置、位態及分怖，(c)土(岩)層力學強度，及(d)地下水位高低等因素關係密切。因此僅憑規劃、設計階段所收集之點或面資料所作之規劃、設計，經常會與實際地層相去甚遠而造成危險。為防患未然，在已發生邊坡滑動或有滑動安全顧慮之地區，加強資料之收集及儀器觀測，是為掌握機先之不二法門。所謂儀器量度(Instrumentation)及監測(Monitoring)，均為利用儀器(Instrument)在工址現場(In-site)所作的測度工作(Measurement and monitor)。貓空纜車屬大眾遊樂及交通措施，平常營運期間，應該是設有行車安全監視及安全維護系統，基於乘客安全及保障纜車行進路線附近居民生命財產，當然更應同時設立邊坡及構造物安全自動監測及警示係系統，做經久而持續性的監測以確保使用者之安全。如連這樣簡單的要求都做不到，則相關規劃、設計、施工、監造、營運及管理有關單位及人員是難辭其究的。工程設計及施工更需要不同功能的監測儀器，及嚴密之整體監測計畫，即所謂監測系統(Instrumentation System)，隨時檢視隨時修正以利工進。
工程監測作業之重要性並不只監督工程進行，它至少應具有下列數項功能：
(1)驗證原有的工程設計是否正確，以符實際。
(2)可以提昇工程技術水準。
(3)對新的營建技術予以適切評估。
(4)控制工程品質和進度。
(5)降低工程費用。
(6)剖析工程中所遇難題的癥結所在，提供解決的方法。
(7)改進工程的安全設施。
(8)彙集施工中所遭遇的各類狀況與其解決方法，提供將來設計與施工的參考。
(9)提供合理合法的保護措施。
(10)緩和民眾因施工所帶來的焦慮不安，增進公共關係。
3.2已破壞邊坡地區監測
邊坡如發生破壞，所需要補強加固之作業時間及費用多相當浩大，坍滑區之公路路基及擋土措施，及坡地自宅區擋土措施及基礎補強加固作業，就是最明顯之例子。邊坡在發生破壞後之補強加固作業必須一勞永逸確實有效，就必須借助儀器安全監測系統長時間之觀測收集資料，分析比對，詳實掌握(a)滑動土體之力學機制(Mechanisms)，(b)滑動土體之滑動速度及方向，(c)弱層之位態，位置、深度及分佈方向、範圍，(d)地下水位分佈、水壓大小，(e)土岩層之物理性質及力學強度等。其相關作業可歸納如下：
(1)滑動區初步調查：
滑動區初步調查之範圍應涵蓋整個滑動區及其鄰近地區，其方式可採用固定時間之空中或衛星照相作業，將照片上滑動區內之裂縫位置、長度，土石流、構造物損害程度及移轉方向等標示在地圖上，以利分析追蹤比對。
(2)地表資料調查及探測：
地表資料調查及探測之主要工作，係直接及簡單地測繪滑動土體之位置、大小及分佈，滑動破壞模式，滲水區位置及範圍，裸露土岩(如果有)層之地層分佈等，以作為研判滑動機制之參考。
(3)鑽探取樣及試驗：
鑽探取樣旨在鑽探以取得地層下之土(岩)樣，以瞭解地層分佈及不連續面之位態情況，從地層下取得土(岩)樣可進行一般土壤物理試驗及力學強度試驗，必要時，亦可進行試坑或橫坑探測。在鑽探取樣完成後，可利用鑽探孔裝設水位觀測井或水壓計，以觀測地下水位及水壓，亦可以利用鑽探孔裝設傾斜儀或土壓計，或利用其來進行孔壁照相或進行孔內側向土壓試驗(L.L.T)。
(4)力學分析：
依據現場所獲得之地質等資料，進行詳實邊坡穩定力學分析計算、評估及各種補強方案擬定及比較分析。
(5)工程經濟性分析
根據邊坡穩定力學分析計算、評估及各種補強方案，就各種補強方案組合進行工程經濟性比較分析，選擇最經濟也符合安全需要之施工方案。
(6)施工監測及資料回饋
除早期為補強加固所設立之儀器及監測系統可繼續使用外，為適應施工安全，必要時應增加儀器及監測設備。利用監測資料隨時檢核、修正設計案，即時掌控現場突發狀況，以策安全。
3.3貓纜自動監測系統之必要性
今天貓纜塔柱基礎穩定問題，已不是單純之工程安全問題，而是十足政治問題。政治如凌駕專業，那麼問題就更複雜更棘手。不論將來是採取(1)就地補強，或(2)擇地遷移，市政府主事者，如不能真正瞭解問題之癥結未雨綢繆的話，安全問題及使用者信心問題並不會憑空消失。如果當初有設置邊坡及構造物安全監測系統，今天如能提出觀測資料記錄並立即做危機出處理，我相信T16及其他塔柱基礎是否有安全疑慮？主結構體是否有滑移或傾斜？如果有，多大？那個方向，如果有監測資料應該會有更客觀之量化數據供大家參考憑評估，也不會落成各說各話境地，光憑這一點，各相關人員是難詞其究的。因此個人以為，將來不論是就地補強或擇地遷移，所有塔基邊坡及構造物都必須加設自動監測及攝影系統，將其與行車安全監測系統串聯，同時列為日常監控重點，監控室必要時可採透明開放方式，亦可考慮與咖啡廳或旅客觀景台共構(爭取商機?)，並定期公佈安全監測結果以釋群疑。
另外將來貓纜如要繼續經營，則內部危機處理標準作業程序及對外發言制度，可改善之空間相當大。在媒體及政治人物之詰問下，發言內容、技巧及應對能力必須具有說服力，故應找對工程技術有相當瞭解者為之，否則是越幫越忙，自暴其短得不償失。
3.4建議事項
貓纜T16塔柱安全穩定問題，目前既已委託四大技師公會鑑定，因此在正式報告未出爐前，不論是接受委託之鑑定人員，尤其是委託單位，實不宜作實質內容之評論及臆測。如果您要問我究竟比較贊成就地補強或遷移改建？因為我是局外人，既不是公務員也不是權利義務人，因此我可以有看法。我會毫不遲疑地回答：『除非放棄貓纜，在能夠詳細調查T16塔柱附近地(岩)層之地質情況及可能破壞模式後，我比較贊成T16塔柱採用就地補強方案』，個人所持理由為：
- 縱使是採用遷移方案，現有T16塔柱附近邊坡亦必須復原補強，就像台大楊平世教授所言「不管塔柱是否遷移，塔柱下方仍有許多民眾，為了這些民眾的安危，該處邊坡一定要復原、穩固，既然邊坡可以穩固，塔柱為何不能現地補強？」。如果遷移方案成立？是否在暗示塔柱下方邊坡住家亦必須考慮遷移？將來是否會有國賠問題？所謂一動不如一靜，道理在此。
- 除非放棄貓纜，否則再怎麼遷移，貓纜可能無法跨出木柵萬隆地區之所謂中新世岩層之木山層、大寮層、石底層(含煤層)、南港層等地質區。前述各岩層，主要多屬砂岩層或砂頁岩互層為主，岩質一般多不是很堅硬。不過只要地面水及地下水處理得宜，岩層不直接暴露於大氣中，邊坡(土坡及岩坡)不是太陡，岩層不連續面不露出(Daylight，指不連續面與坡面斜交露出者)之正常之情況下，應該不會造成邊坡安全問題，就算有局部性之坍滑(大規模走山除外)，以目前工程技術是可以做到相當程度之安全的。當然世上任何工程，多有風險問題，遷移改建同樣有風險，差別在於風險程度高低及其所應付出之代價而已。
- 如果最後決定就地補強，則下圖之塔柱基礎及邊坡建議補強計畫示意圖，或可提供設計單位參考。其僅屬一般原則性建議，實際施工補強計畫應配合現場地質情況及滑動面位置、地下水分佈情況、力學分析後等作適度的調整。方案(二)之處理方式在筆者過去所處理之案例（僅作第一道預力排樁格梁擋土牆，也無設置排水廊道情況）中，證明對抵抗較大規模之邊坡滑動是相當有效及成功的。
- 不論是就地補強或遷移改建，邊坡及構造物安全自動監測及攝影系統一定得設置不可，其不僅能防患未然。在已發生邊坡滑動或有滑動安全顧慮之地區，更屬必要，是為掌握機先之不二法門。能夠如此，應能消除社會大眾對貓纜安全之疑慮，對重拾消費者信心鐵定會助益良多。今天市政府相關人員沒能提出邊坡及構造物監測資料(有可能根本沒有？)，才會處處挨打？如果能提出證明主結構基礎並無異常之變化時，則情況就會完全改關？所謂「殷鑑不遠」，經此教訓應該知所取捨。自動監測及攝影系統應至少要有(a)地表伸張儀觀測，(b)沉陷計觀測，(c)傾斜計(儀)及傾斜盤觀測，(d)地下水位及水壓觀測，(e)錨碇支撐荷重計觀測，(f)地面振動觀測或土石流觀測，(9)雷射光定點投射反(折)射及自動攝影等項目。至於監測資料之讀取及傳輸方式，則建議採用全自動化系統。所有塔基邊坡及構造物都必須加設自動監測及攝影系統，將其與行車安全監測系統串聯，同時列為日常監控重點。除自動監測外，應實施人工定期(尤其是暴雨、颱風、地震後)檢測。監控室必要時可採透明方式，亦可考慮與咖啡廳或旅客觀景台共構，開放旅客參觀，說不定還能爭取商機?監測資料應定期(尤其是在颱風、暴雨或地震後)上網公佈，以釋群疑。古人有言『盡信書，不如無書』，同樣的，也不要太相信專家(我不是專家，所以更不要太相信我所說的，姑妄聽之可也)所說的一切，因為有些專家可能會有立場，有些專家可能只專精於某些領域，就像「交通大學教授不一定就可做好交通部長一樣？」。更不要太相信「官大學問大」，「學者專家頭銜大兼職多也不表示樣樣都行」。也不要太相信所謂邊坡穩定力學分析，因為所有之分析，多會有前題及假設條件。前題及假設條件【(如破壞模式、地層分佈及弱面(如岩層不連續面分佈及位態等)、分析斷面位置(是否最Critical)、外力(地震、水壓、外、加荷重)、力學強度(土坡採有效應力或總應力？岩層是採用尖峰或殘餘強度？還是破壞回算強度)】有是否合理？是否與現場情況相符？……..。但您可以相信自動監測系統，因為科學儀器他是『不會有立場，不會鬧情緒』，只要解讀正確，他是不會騙人的，相信專家不如相信科學儀器來得合理，這就是我所要強調的貓纜監測系統必須加作或加強之重點所在。
坡地安全監測自動化系統示意圖
- 將來四大公會所提出之最後正式鑑定報告，其屬公共財，因此市政府應該考慮將其全部公開在網站上公告，供大家瀏覽下載並接受公評、檢視，所謂『真理越辯越明』，必要時也可以舉辦公聽會集思廣益，以消除社會大眾疑慮。
- 將來市政府在處理公共安全問題，如涉及水利(理)及地質時，應該讓水利技師及應用地質技師兩公會有參與之機會，不要因為公會人數較少，比較沒有政治活動力，比較弱勢而有大小眼之差別待遇。政府既已將土木、水利分科，大地與應用地質分工在先，基於尊重專業，更不宜排除水利技師及應用地質技師之工作權，以真正落實技術分工，否則當初就不應該將土木與水利，地工與應用地質分開。
- 另外我在此要在此提醒政府有關部份，地質鑽探是一門大學問，它不是雕蟲小技？現在各行各業分工很細，因此個人以為「鑽探」應該也要有技術證照(目前是否有鑽探技術士？)，現場督導者也應有技術證照，因為鑽探現場可以取巧的地方實在太多太多。就單以「岩心取樣」來說，鑽機進尺速度、加壓大小、沖水量、回水量及顏色、取樣排放(沒經驗者會將岩樣上下錯置，因此打開取樣內管未取出岩樣時似乎應先照一次相)、是否使用比對色卡及立即照相、是否用不同鑽孔或不同工地岩樣取代？每一階段取岩心後要打SPT前是否確實清洗鑽孔等等，多會影響鑽探品質，更精確的說法，鑽探資料是否真實與鑽探領班及現場督導人員關係重大。鑽探是相當專業的，因此必須採用證照制度，目前鑽孔資料由技師簽證負責之制度，可以說是很好之制度，但要技師一直在現場督工，就好像要營造廠專技師在一直在施工現場監工一樣不確實際。以目前鑽探領班多數是老闆之情況，領班必須有證照才能嚴格管理並科以責任，為達到雙重校核功能，鑽探督導亦必須要有技術證照。當然要『要馬兒會跑，也要馬兒會吃草』，以目前搶標殺價情況，鑽探單價每況愈下，要『要馬兒會跑』可能性不高。因此公共工程之地質調查及鑽探費用及比例應適時的提高，重大工程(含山坡地)之鑽探，似應採用較大口徑之鑽孔取樣(尤其是岩樣)，以提高鑽探資料之精確度。
參考資料
(1)經濟部中央地質調查所，台灣坡地社區工程地質調查與探勘報告(1980)
(2)戴清河，岩坡工程學(附電腦程式)，科技圖書股份有限公司(2008)。
(3)戴清河，構造地質學(附電腦程式)，科技圖書股份有限公司(2008)。
(4)戴清河，Excel在邊坡工程之應用，科技圖書股份有限公司(2008)。