更多的信息，请详见 W1:DH_RAIN 技术。
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* 实务上，土壤液化对于已建成的既有建筑物(或称老旧建筑) 是几无解救方法的，主要原因仍在"补救的经费太大了" (相对于建物的实际价值而言，但不论及情感/古绩等非物质价值)，而致使补救的实施变的毫无实益，可能只是情感上的弥补罢了。可参考下文中所述日本的补救工法。(2017-01-28更新)
* 2016-12 中部一民宅新建案来询及DH一阶桩的应用，因该地已正式被划入于液化红区，建议使用桩基础作为下部基础。衡量现有工程市场情况，采用DH桩材成本只是略高一些(因DH制造桩厂在南部，运费略高)，但植桩施工(一般PC桩)的成本太高，主要差异仍在机具启动成本及运输成本上；这提供一般想使用基桩作为下部基础的个案参考；因民宅个案使用桩数太少，会使现场施工成本相形过高，如能集中多数户集建，或许单价成本上可以降低。
南部如台南市安南区或安平区等易液化区的一些较高造价的新建透天宅已开始采用基桩作为下部基础，即为此未雨筹谋吧；建商主诉在安全度的提升及销售说服力(已不只是上部结构耐震度安全提升，而是延伸至更地下的基础型式安全及永续)，住户除安全外也要求在未来易手时卖价较高，也是原因。
在2016台南地震后，土壤液化区的足渐公告，民众已普遍对地震及液化灾害建立危机意识，中南部透天厝传统上认知的灾害型式已有改变；加上台湾地区本就是地震频繁的地区，灾害时闻，透天厝宅有些屋主都是具有长期居住、多代亲属同堂住居的方式，子孙新建时为了抵抗未知灾害，也顾虑深远；相信以基桩作为房屋下部基础的方式，一定会被大家足渐接受的。在台北市(台北盆地)仍有许多透天宅，由于当地土地以稀为贵，普遍房屋价格甚高，基桩成本相形不高，使用桩基础绝对是当地最佳选择；这也包含那些7-8层高的华厦型建物(因多地下车库只有一层，不足深入地下)。提供大家参考。(2017-01-31更新)
我家就在地震土壤液化潜势区，不怕！
──206台南地震后对现有建筑物抗地震土壤液化的低成本有限度预防及减灾补救技术刍议
余韦庆、李胜男/德翰智慧科技公司 update @ 2016-05-27
前言
2016-02-06 凌晨03:57在高雄美浓发生深度14.6公里、芮氏规模6.6级地震，最大震度为台南市新化7级 [1]。灾害除台南市永康区永大路的：维冠金龙大楼完全倒塌，死亡达117人，灾情最严重外，尚有多起房屋倒塌。重大影响之一：此次地震中，部分房屋因土壤液化而倾斜……行政院决定公布各县市的土壤液化潜势区域。
在1970年代起，台湾正值经济澎勃发展，人民所得快速增加，赖以遮风避雨、安身立命的房屋也随之兴建众多。早期的房屋、由于技术不够进步，工程技术及法规对自然界的地震风力等灾害也还处在摸索阶段，让这些早期兴建起来的老房子存在着许多的不确定安全隐忧。土地房屋等不动产，除了有「有土斯有财」的高度资产经济价值外，在国人内心深处，还有着情感上的浓厚依存，混合着家人共同生活点滴、汗水奋斗的苦乐过程等。由于这一份对房子的依恋，我们不得不对”土壤液化”灾害的影响及其补救改善来尝试尽一份心力。希望文中揭示的改善方式能在未来救救许多人的宝贵生命。我们判断，本文中的改善技术不必然是最佳的方式，但可以作为后续专家学者、工程先进们的进一步研究的参考，希望可以参酌精进出更好的工程技术。
一、因地震引起土壤液化的一些成因、及案例
1.1 土壤液化成因简介
作为一篇通俗的技术文章，土壤液化的许多较深涩的科学技术成因在此不便深言，篇幅也不宜太长，我们只针对其中一种成因解释。土壤液化 (soil liquefaction) 是地震工程的一个术语，指土壤因地震的压密作用，造成原本在深层土壤的水份被挤压到表层，土壤颗粒间的有效应力下降为零，土壤失去剪应力强度，呈现如液态的状况。当地表承受不住地下水的压力时就会破裂。
土壤液化主要出现在分布深度较浅，充满水的砂质土壤或粘土，且其底部排水较差。通常在外力反复震荡下（如地震），松散的土壤因受到压缩，内部空隙减小，而挤压孔隙水，导致空隙内水压升高，砂粒间的结合力减少或消失。当水压升高至超过土壤内承受的外部压力时，加上水分不能从地底排出，就会产生土壤液化。液化时砂与水混和成如泥浆般的液体，使土壤失去支撑力，造成房屋倾斜、地层下陷、地下管线破裂或上浮。
最容易发生的液化的土壤是年代比较轻（如近一万年的冰河时期）的细沙，或颗粒大小相当且排列整齐的泥土中，地层只有数尺厚，富含水分。这样的地形通常可以在河岸、海岸、旧河道、海埔新生地或因风力而堆积而成的沙丘中找到。土壤液化的例子包括流沙、流粘土、浊流和地震液化。[2]
土壤液化主要原因即是：地震使土壤孔隙水压力过大，而致使土壤承载力丧失 (图1-1)。
图1-1 土壤液化成因 (数据源：地调所网站)
此次发生灾害的台南市即是位于全台最大的嘉南平原，台湾许多地方正符合这些”土壤液化潜势区域”的特征。而我们的家人朋友许多的房屋都已经被建设在这片土地上很多年了，所有的土壤液化补救技术，如桩基础、及其他的土壤改良方法如土壤置换法、动态夯实法、挤压砂桩、砾石桩，深层或浅层震动工法等，对老房子而言，都显的不济于事；因为它们实施上都着重于「新建」，而非补救，小面积建筑的效果以桩基础的成效最大且最直接。其中，唯一有效的高压灌浆法，常见于个案性、小面积的邻损倾倒补救(如盖大楼时使邻屋倾斜)，但对于大面积的「土壤液化」(如图1-2 所示之台南都会区土壤液化潜势图) 成效并不确定，更何况经费也不是政府或百姓负担得起。
图1-2 台南都会区土壤液化潜势图
(数据源：水利署、中央地调所)
当我们住的老房子，面积不大、邻居也多、又无法拆除重建、又无充裕资金时，那怎么预防土壤液化灾害？我们先参考一下邻居的作法吧！
1.2 日本311地震案例
在2011年东日本大震灾(311地震)，除了引起海啸灾害外，在关东地区、东北地区均出现了因地震引发的广泛的道路，房屋土壤液化现象。日本政府也着实花了很多的力气在执行灾害的救助，其中以「格子状地中壁工法」、「地下水位低下工法」二种工法为可行，日本(浦安市)也真正札实地估算了所需的经费，以500户为一区概估经费：「格子状地中壁工法」约需50～125亿日圆，「格子状地中壁工法」约需25～45亿日圆，外加每年维护费4～5千万日圆 [3]。
其他，如千叶市也有类似的处理措施：地下水位低下工法在一地区（约240戸）实施，建设成本约7亿日圆，且另须每年维持管理费（假设30年，每户每年30万日圆）。另一格子状地下壁工法，在一区20户的规模下，建造成本约2亿4千万日圆，摊分每户负担约800万日圆，千叶市期望的辅助是1/2以下并以200万日圆为限 [4]。数据太长，请读者自行查阅 (该市官网应该还存在，日本人的作法是非常仔细的)。币值请自行换算，约日圆:台币= 3:1。
由这些发生在日本的土壤液化事件，其实我们可以发现，土壤液化在既有建筑物或称老屋（很抱歉，容我如此形容这些现有建筑物）上，具体而言，是无法改善的。这当然是跟经费有关，政府不可能限制的花费下去（日本政府也不可能），而居民对自行负担的部份，其实，也是花不下去。对一栋南台湾最常见的透天厝，负担600万日圆去修理自己的房子，实在有些强人所难。最好的方法，还是打掉重建或另购新屋较实际。记得，以小面积的小型民用住宅为例，最有效的抗土壤液化方法，就是作成桩基础，尤其以使用预力基桩为为经济。
但，在此，我们仍就德翰公司技术中提出一个可以有限度的改善方法，供大家参考。
二、排水沙柱技术的向上排水设计(技术简介)
我们重新思考了土壤液化的前因后果，发现只要能将「地下土壤中的孔隙水迅速排出」，就可以有效降低土壤液化灾害程度。现有建筑物所在上方土壤(含地坪)多己被「夯实」过，形成了低透水层或不透水层(意即渗透率极低)，地下土壤孔隙水无从排除。在2013年的工程技术中，有一份算是相当冷门的「排水沙柱」技术(或吸管排水工法)，本来是用作为水资源保育、抗旱、抗涝技术之用，但却也可以被适当的转换应用在土壤液化防治领域。在土壤液化防治上，这个技术主要显现在「缩短排水路径长度」；当然它原先的主要功能并非如此而已。
如大众习知的，由于万有引力之故，水只能向下或水平横向排除，无法向上排除。当地震发生土壤液化时，建筑物下方的土壤孔隙水会因为周围都受到拘束，无法向外排出，而形成液化现象。建筑物失去土壤承载力，而造成沉陷、倾斜、倒塌等灾害。一般建地的地下水位约在地表下4～6米，即是在地表层仍有一层干燥的土壤足以支承，地震液化时，会地表下更深的土层(如4～20米)先行液化(失去土壤承载力)，再逐步使地面的建筑物因失去支承力而沉陷倾斜，故我们只要能够在地下埋置足够的透水管或排水管类，用以收纳土壤孔隙水，则液化的灾害将因而降低许多。
图2-1 排水沙柱技术简图
(注：当用作土壤液化预防时，水流方向相反)
当我们在土地上设置了许多的排水沙柱 (图2-1)，深入土层中3～6米 (深度可以再增加)，土壤孔隙水的排水路径就会因此而大大缩短。而排水沙柱中填塞的沙，尤其是筛选过的级配沙(或海沙、或砾石等)，是排水性优良的材质(如海滩上的沙可迅速让海水渗透)，排水率是一般土壤的10～100倍 (详表2-1，砂土与其他土壤的渗透系数的比较)，可以加速土壤孔隙水的排除。而当地震来袭时，巨大的地层动力则是供了足够且超额的压力及动能，让这些土壤孔隙水向外挤出，透过就近流向这些「排水沙柱」，最终能「向上排水」。这些灾害的发生及土壤孔隙水的消散，可能只发生在几秒至十几秒钟而已。可能的现场状况是排水沙柱连沙及水向上奔出，虽「排水沙柱」经地震后可能无法再满足使用功能，但在其产品生命周期中已达成了灾害预防的任务。
表2-1土壤最终入渗率 f 及渗透系数k 值简易对照表
数据源：内政部营建署建筑基地保水设计技术规范 [5]
当排水沙柱设计为深入土层6米深(若更深，效果会更佳，视设计量而定)，在理想状态下，会使得地表下6米的土壤不致于快速软化或液化，在地震力作用的十几秒钟内，仍可维持一定的承载力(如同建筑物漂浮在一层比较硬的土壤壳上)，等到地震过后，压力卸除或土壤孔隙水逐渐排出，土壤承载力也可以逐渐恢复到一定程度，建筑物就可以处在比较安全的状态。这些可能只是不到半分钟的时间内发生并结束的事情(即使后续余震连连)。
排水沙柱使用到的材料都是环保材料，与环境可以充份融合、无害。即使多年之后遭废弃，也不会造成环境污染或负担。
三、排水沙柱技术的工程成本考虑
上列的排水沙柱原始设计直径约6”～10” Φ、深入土层3～6米而已，以其小而不深的特性，施工成本相当便宜。当然，对映土壤液化问题所需的尺寸可能会与原始排水目的设计不同。而在「缩短地下土壤孔隙水的排水路径」的设计上，多设排水沙柱的数量，所形成排水路径的缩短，可能会比大尺寸、深钻掘的排水沙柱来的有意义多了。
这个技术有考虑到成本问题，使用最普及的工程材料、并使用现代化的自走式机械施工，可以使成本降低、施工工期快。虽然目前所需的施工机械尚未在市场中出现，但以台湾的机械研制能力，佐以市场需求，相信这种自走型式的施工机械是很容易制造的。而施工中所使用的材料，诸如不织布(长袋型过滤膜或其他材质的滤布)、沙(或漂洗过的便宜海沙)、PVC管(可无)、混凝土格栅盖(可无)等都是市场上极易取得的工程材料，意思是成本低廉。而以自走式施工机械施作，施工时间将会大量缩短，有利于交通干扰度及时间的降低。
而这些排水沙柱是可以分段分年陆续施工的(如果经费充裕，当然以一次完成为佳)，适合按年摊提或分区施作(例如按潜势风险区分)，这在财务设计上是相当重要的。排水沙柱损坏了，也可以补作或加作，利于维护。
许多家庭基于各种原因，对已经住久了的老房子有了感情，想搬走又舍不得；家人工作和小孩子教育都在这里，想搬也不方便；有些人资金不丰，想换个新建的窝的钱又花不太下去；液化潜势区的老房子想脱手也非易事；理由太多了。可是，有时候，被列入土壤液化潜势区也实非自己自愿的，让人有些无奈。自己的家即使做了「老屋健检」的耐震检查，可能只是加强结构体耐震，对于地下的土壤液化防治，似也无帮助，也是无奈。
这个简单技术或许可以为自己家人未来10、20、30年的土壤液化灾害进行有限度的预防及减损，这也可能是许多人可以负担得起的费用。当然，工法技术也是有些限制，如土地空间必须足以让机械施工等，也难免有些扰邻(邻居也在潜势区，沙柱施工对其有利，谅也不会太计较)。而预期的预防成果则是要看沙柱实施的尺寸、内填充材料(如粗砂或砾石等级)、密度及深度而定(跟成本有关，也跟后续的维护有关)。
四、总结
这个排水沙柱技术是一个相当简单的工程技术，实施上并无困难。对百姓或政府而言，施工经费上也过得去，可能还比重造路边水沟便宜。主要的观点是在「灾害的预防」，而非是「灾害的补救」。
基于206地震所产生灾害，我们思考了这个排水沙柱技术确实是一个可以有效运用在老旧住宅的低成本预防方法；同时间，不只是台南区域可以用得上，其他的都会区在人口条件及地质条件上更是有运用的空间。
台湾地区「排水沙柱」(W1: DH-RAIN) 技术是一个可以提供非盈利的公益授权免费技术。本文只是一篇简介文而已，无法一一阐述理论，多数更详细的资料可参考我们官网 [6]，也欢迎有需要的单位机构来与我们洽询。我们心中最大的期待仍是希望在未来土壤液化灾害中，可以帮助社会的地震灾害人身伤亡、财产损失能得以减轻。
最后顺便提一下：除土壤液化防灾外，这个技术实施同时也提供了：水资源保育(最原始设计)、都市排水、及都市节能的功能；当然，仍有其他如抗沉陷等延伸性功能。
参考文献：
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