中華民國八十八年十二月
目 錄
第一章 地震緣起與效應
1.1地震機制
1.2 震源參數
1.3 餘震分布
1.4 地形地貌變化
第二章 地工結構物之震害及因應對策
2.1 基礎
2.2 邊坡
2.3 隧道
2.4 土壤液化
第三章 橋梁結構物之震害及因應對策
3.1 本局施工中橋梁之破壞模式
3.2 其他單位完工橋梁之破壞模式
3.3 鋼構及PC橋耐震能力比較
3.4因應對策
3.5橋梁補強工法
第四章 建築物之震害及因應對策
4.1土确厝、磚造損壞情形
4.2加強磚造損壞情形
4.3RC結構損壞情形
4.4基礎及地坪下陷
4.5土壤液化引致之基礎不均勻沈陷
4.6因應對策
第五章 結論與建議
5.1 結論
5.2建議
第一章 地震緣起與效應
1999年9月21日凌晨1時47分，位於日月潭西南方12.5公里處發生芮氏地震規模7.3的強震。本次大地震造成台灣地區死亡人數超過2300人，8000餘人受傷，房屋倒塌超過13000多棟。中央氣象局正式將其訂名為集集大地震。
1.1地震機制
1.1.1震源機制
1906年舊金山大地震後，地震學家才證實地震的成因為斷層移動所造成。台灣由於持續受到菲律賓板塊以每年7~8公分的速率由東南往西北推擠，地體構造極為活躍，島上斷層遍佈，本次集集大地震主要就是因為車籠埔活動斷層往西逆衝所引起(圖1.1) 【1】。
車籠埔斷層位於台中盆地與豐原、南投兩丘陵的交界線，自豐原至名間呈南北走向，全長超過50公里，為一斷層面向東傾斜15~40度之逆衝斷層。本斷層依據地質調查結果，乃因菲律賓板塊持續推擠，在距今一百萬年頭嵙山層(II)火炎山相沉積後才逐漸錯移(圖1.2)【1】。現今其東側的水裡坑、雙冬及西側的彰化斷層都是屬於可能移動的活動斷層。
1.1.2活動斷層
1998年經濟部中央地質調查所出版的「台灣活動斷層概論」，將台灣地區的活動斷層分為三類【2】：
- 第一類活動斷層：
- 全新世(10000年內)以來曾經發生錯移之斷層。
- 錯移(或潛移)現代結構物之斷層。
- 與地震相伴生之斷層。
- 錯移現代沖積層之斷層。
- 地形監測證實具潛移活動性之斷層。
- 第二類活動斷層：未符合第一類活動斷層之分類標準，但符合下列任一項者
- 過去十萬年以來曾經發生錯移之斷層。
- 錯移階地堆積物或台地堆積層之斷層。
- 存疑性活動斷層：依現有地質資料無法予以明確歸類為前述二類者
- 將第四紀地層錯移之斷層。
- 將紅土緩起伏面錯移之斷層。
- 具活動斷層地形特徵，但缺乏地質資料佐證者。
目前台灣地區有可能引起地震的活動斷層至少51條(圖1.3)，是日後工程建設規劃所必須加以留意。以本次集集大地震而言，根據現有之震災野外地質調查資料顯示，本次車籠埔斷層隆起與滑移南北超過70公里，最大位移量為東勢地區，水平移動達8.5公尺【3】。斷層所過之處，無堅不摧，故活動斷層於路線選線時應仔細調查，以作為日後規劃設計之重要考量。
1.2 震源參數
集集大地震震源參數彙整如下【3】：
發震時間：1999年9月21日凌晨1時47分12.6秒
震央：23.85。N，120.78。E(南投集集鎮附近)
震源深度：7.5公里
規模：7.3(ML)或7.7(MS)
台灣全島大部分地區均受到3級以上之震度。
震央附近最大地表加速度(PGA)值極大，距震央10公里處的名間國小測站(TCU129)測到水平地表加速度值達983gal，已超過1個重力加速度值(1g=980gal)，其垂直向達335gal。距震央10.2公里處的南投測站亦測到大於1個重力加速度的PGA值(989gal)。沿車籠埔斷層兩側測站收到之PGA值大多在300~500gal之間。圖1.4為集集大地震發生時全島測站測得的加速度值，中部地區加速度值許多已遠大於設計規範之PGA值(圖1.5)。
1.3餘震分布
集集大地震發生後，至九月底就發生了超過9000次的餘震，至10月21日止(主震後一個月)共計發生芮氏地震規模4以上之有感地震163次【3】，其發生時間與次數統計如表一。
| 時間 (主震發生後) |
餘震強度與發生次數(芮氏地震規模ML) | 合計 | ||
| 規模4.0以上 | 規模5.0以上 | 規模6.0以上 | ||
| 第一週 (09.21~09.27) |
34 | 51 | 8 | 93 |
| 第二週 (09.28~10.04) |
18 | 10 | 0 | 28 |
| 第三週 (10.05~10.11) |
22 | 3 | 0 | 25 |
| 第四週 (10.12~10.18) |
7 | 2 | 0 | 9 |
| 第五週 (10.18~10.21) |
6 | 2 | 0 | 8 |
由表一可看出，規模極大的餘震(ML：6以上)均在主震發生後一週內發生，最遲的是9月26日上午7時52分於日月潭東方十公里發生的規模6.8餘震。規模5以上的餘震，在主震發生後亦相對遞減，由第一週的59次，降到第二週10次，再降至第三週以後僅2~3次。規模4以上有感餘震亦由第一週的93次，降到第二週28次，至第三週25次，到第四週則僅剩9次。其發生的位置如圖1.6所示【4】。
1.4地形地貌變化
本次地震造成的地形地貌變化主要可分成四類：
- 地盤隆起
位於車籠埔斷層上，因斷層位移造成地盤隆起錯移，導致結構物斷裂倒塌，如石崗壩及多處橋墩、建物的破壞(照片1.1)。
- 邊坡坍滑
因地震力造成邊坡坍滑，如九份二山及草嶺崩山即是因地震力造成這些地區沿地層層面滑動，造成大規模走山阻塞河道形成堰塞湖(照片1.2)。
- 表層剝離
地震力造成山脊植被同表土一起崩落，形成光禿的山脊，這種現象廣範出現在大安溪及大甲溪沿岸及南投九九峰一帶(照片1.3)。
- 地面龜裂
斷層位移造成地面被拉張破裂，造成多道張裂縫；或因土壤液化造成地面龜裂(照片1.4)。
參考資料：
- 中央研究院地球科學研究所，1999年9月網站資料。
- 台灣活動斷層概論。1998年，中央地質調查所。
- 中央氣象局，1999年9、10月網站資料。
- 國立中央大學地球科學研究所，1999年10月網站資料。
地震對地工結構物之破壞主要因斷層破裂帶隆起及地震震波的衝擊，造成基礎、邊坡、隧道等結構物剪裂傾斜，或因土壤液化造成路堤龜裂、噴沙及基礎沉陷，茲分述如下：
2.1 基礎
基礎工程的破壞主要是斷層破裂帶錯動隆起而造成其破裂、傾斜或位移。以橋梁基礎為例，若為淺基礎（直接基礎）之破壞傾斜，可視影響程度給予補強或敲除重建，對於深基礎（樁基礎）部分則需先挖掘檢視樁帽與基樁間破損情況及樁體破壞與傾斜情形，再給予必要的補強或補樁，甚至改變結構型式（橋梁改為路堤通過）以減低風險。以南投路段包尾山穿越橋A1及Ramp2橋台基礎傾斜破壞為例，經開挖檢視，發現Ramp2橋台基樁因受斷層推擠位移而剪斷，可能需將斷樁以上之結構體敲除重建，並視需要再予補強(照片2.1)。
2.2 邊坡
邊坡破壞有些是因斷層剪動造成邊坡保護工的損壞，如南投路段南投休息站北側邊坡RC格樑的損壞(照片2.2)，有些是因地震震波造成邊坡滑動，如南投路段南投休息站東側農路邊坡坍滑(照片2.3)，另如九份二山則屬地震引起大規模邊坡順向坡滑動(照片1.2)，可能就不是地工技術可以克服。邊坡破壞補強方式，1.對於邊坡地表之裂縫先進行灌漿填補，以防止雨水或地下水滲入產生進一步破壞2.依所需之坡面清除或修整坍方土石及有潛在滑動之地層3.修護既有之保護工並依其破壞模式增加地、岩錨等補強措施。
2.3 隧道
2.3.1中寮隧道
此次921集集大地震對本局主辦的隧道工程影響較為輕微，僅二高後續計畫C377標中寮隧道北口覆版段（0K+748~0K+823）沿原設計襯砌伸縮縫（每6M一處）發現環向裂縫，裂縫最大寬度約18MM（照片2.4）。由於此位置係旗山斷層帶通過，原設計即已考量斷層可能發生錯動而加強結構設計及設置襯砌伸縮縫（圖2.1），以防止隧道襯砌受斷層錯動影響發生嚴重破壞。故此次伸縮縫位置受地震影響發生龜裂符合原設計理念，經原規設單位及本局人員現場會勘後研判安全無虞，並建議工地以砂漿修補裂縫後應可達設計標準。
2.3.2 三義隧道
921集集大地震造成西部山線鐵路三義一號隧道混凝土襯砌嚴重坍落，鐵軌亦因此變形扭曲。根據現地觀察之結果顯示，三義一號隧道二次襯砌採用無筋混凝土設計施工，此次地震造成8處主要混凝土坍落及多處混凝土龜裂剝落，其中最大坍落位於里程161k+300附近，此處適位於大避車洞（二側各有一大避車洞，避車洞高4.8m、寬5.5m）斷面上，頂拱及側壁襯砌混凝土於地震發生時全部坍落，寬度約3m，掉落之混凝土塊尺寸最大超過1.5m以上，坍落之混凝土塊堆積約10m3(照片2.5)。根據現地工程師表示，混凝土坍落位置主要位於斷層通過的路段，經檢視一次支撐並無明顯損壞，襯砌表面亦沒有大規模錯動發生。本次災害經鐵路局以岩栓、鋼線網、噴凝土及灌漿緊急處理後，已於88.10.8恢復通車。此種混凝土崩塌之規模若發生在高速公路隧道中，其後果必將十分嚴重，因此對於本局隧道之設計，對於通過斷層帶之隧道段應適當提高一次支撐之強度，並以鋼筋混凝土二次襯砌提高其安全性；對於凹槽之設置應充分檢討其對隧道穩定性之影響；另無筋混凝土受力易發生連續性裂縫，進而有可能引發突發性破壞，而突發性破壞對人行車行結構的失敗後果多很嚴重，並且結構設計規範多禁止突發性破壞的發生，故以配筋增加混凝土之延展性及改變其破壞模式，應有其必要性，建議未來人行或車行隧道二次襯砌設計宜考量以符合ACI-318混凝土設計規範配筋，以增加混凝土襯砌之延展性，並避免突發性破壞。
2.4 土壤液化
921地震後中部地區有多處產生土壤液化的現象，土壤液化主要是因飽和之無凝聚性土壤因地震或其他震動激發，產生超額孔隙水壓，致使有效應力降至極小，而產生之連續性變形狀態。因發生土壤液化時土壤將失去抗剪力，因此土壤液化影響的程度，需視液化發生地點上結構物的型式而定。發生在住宅區則會造成房屋、地板龜裂損壞，甚至房屋倒塌，如南投市營南里、軍功里、振興里及平和里等住宅區，因液化造成民宅的損壞；發生在路堤區則會造成路堤龜裂、液化噴砂或路堤沉陷，如南投路段名間收費站路堤區之液化噴砂現象(照片2.6)；發生在擋土牆基礎，則會造成基礎傾斜，致使翼牆破壞傾倒，如照片2.7南投路段包尾山車行箱涵及翼牆下之液化噴砂。路堤之龜裂噴砂孔可以低壓灌漿回填，民宅的龜裂損壞需視損壞的程度進行補強、敲除重建或採特殊基礎工法以減低土壤液化所造成的影響，並進行液化評估作為是否地盤改良的依據。橋樑基礎因液化而造成損壞或傾斜將依損壞的程度進行補強、重建或改變結構物型式。
第三章 橋梁結構物之震害及因應對策
3.1本局施工中橋梁之破壞情況
本次大地震，本局施工中之中二高橋梁區位因距震央較近，造成程度不一之損毀，檢討本次地震發生後本局橋梁受損狀況概述如下：
3.1.1橋梁及結構物受損主要情形
（一）箱型梁
- 移位：
(1)、由於盤式支承損壞或鋼筋混凝土墊破壞，造成上部結構與下部結構有相對位移，最大者達80公分左右。
(2)、施工中之節塊推進工法位移：雲嘉段縱貫鐵路二號穿越橋上部結構以節塊推進工法施工並已完成所有節塊製作並推至定位，由於節塊尚未換裝支承僅以臨時固定設施固定，地震時臨時固定設施破壞造成整座上部結構橋梁縱向位移80公分。
- 裂痕：部分施工中之場鑄箱型梁由於支撐架受地震影響產生沉陷或損壞，造成尚未施預力之箱型梁發生結構裂縫。
- 預鑄節塊裂損：南投路段南投高架橋係以預鑄節塊工法施工，預鑄場內堆置之預鑄節塊由於地面因地震產生差異沉陷，造成堆放於預鑄場內預鑄節塊有裂縫發生。
（二）PCI梁
- 已吊裝尚未施作隔梁之PCI梁受震傾倒斷裂：本次地震部分已吊裝完成但尚未施作隔梁之PCI型梁，因橫向力固定不足，地震力造成PCI梁傾倒後掉落地面斷裂。
- 預鑄場製作完成之PCI梁傾倒：部分於預鑄場內已澆注完成之預鑄預力I型梁（部分已施預力）因受地震力作用傾倒。
（三）橋墩及橋台
受損情形包括墩柱傾斜、橋台伸縮縫處碰撞或拉開及已綁紮之鋼筋傾倒等。
（四）盤式支承
部分橋梁施工進度已完成上部結構施作，部分橋梁設計之結構系統考慮由盤式支承傳遞水平力，由於地震力超過盤式支承之設計水平荷重，造成盤式支承破壞，其破壞模式可分為支承本體破壞及其下RC墊損毀兩類。
（五）擋土牆及箱涵
部分擋土牆發生側滑現象，有數座箱涵於伸縮縫處發生差異沉陷及相對位移與轉角，造成止水帶破壞，翼牆與箱涵之伸縮縫處亦有程度不等之相對位移。
（六）特殊工法施工設備受損
- 支撐先進工法設備：南投路段名間高架橋支承支撐先進鋼梁之滾輪處因地震影響，造成支撐鋼架與滾輪分離。另清水溪河川橋支承滾輪下方型鋼變形，亦造成支撐鋼架與滾輪分離及震落。
- 節塊推進工法施工設備：南投路段平林溪河川橋節塊推進預鑄場模板下方之油壓千斤頂受地震震落，造成模板損壞。
- 預鑄節塊逐跨工法施工設備：南投路段南投高架橋預鑄節塊逐跨施工鋼梁局部桿件發生挫屈或斷裂，支承支撐鋼架之滾輪及支承預鑄節塊之坦克輪因地震脫落。
有關橋梁之破壞模式及受損數量統計，如表3.1.1，另詳細之破壞模式敘述列如表3.1.2。
表3.1.1 本局施工中橋梁之破壞模式及數量統計表
| 項目名稱 | 破壞模式 | 數 量 |
| 箱型梁（含鋼箱梁） | 移位 | 26結構單元 |
| 裂痕 | 9跨 | |
| 預鑄節塊裂損 | 110塊 | |
| PCI型梁 | 墜落斷裂 | 108根 |
| 傾倒碰撞損壞 | 108根 | |
| 移位 | 1處 | |
| 橋面版裂痕 | 3跨 | |
| 橋墩 | 裂痕 | 6根 |
| 鋼筋倒塌、傾倒 | 33根 | |
| 移位、傾斜或隆起 | 4根 | |
| 橋台 | 裂痕 | 6處 |
| 鋼筋倒塌、傾倒 | 4處 | |
| 移位 | 2處 | |
| 伸縮縫 | 扭曲變形 | 1道 |
| 盤式支承 | 破壞 | 151個 |
| 橡膠支承 | 變形損壞 | 2個 |
| RC墊 | 破壞 | 181個 |
| 箱涵 | 翼牆移位裂痕 | 6處 |
| 擋土牆 | 移位 | 1處 |
3.1.2甫澆置之混凝土受地震力之影響
地震前澆注之混凝土，在混凝土澆注完成後，混凝土強度尚未達預期強度前，因地震之震動影響，是否會造成混凝土強度降低及鋼筋與混凝土間握裹力不足等問題，目前國內學術界尚無一致性的看法，最後之結果將影響到這些已經澆注完成之混凝土是否須打除的問題，本局地震前七天澆注混凝土之數量詳如表3.1.3所示。
| 地震發生前之時間 | 數量（m3） | 備註 |
| 0~ 12小時 | 9201＊ | |
| 12~ 至24小時 | 1809 | |
| 1~ 2天 | 4374 | |
| 2~ 4天 | 21576 | |
| 4~ 7天 | 26790 |
＊：數量以混凝土澆注完成後至地震發生之時間少於12小時計算。
地震前澆注混凝土構件是否受地震影響，評估構件是否堪用須考慮以下個別之差異性：
(一)不同承商製程品管不同，所拌合之混凝土的品質也會有差別，故應先收集下列資料作綜合評估：
- 混凝土澆置紀錄如混凝土之配比、澆注方式、構件之支撐方式等。
- 瞭解混凝土強度之發展過程。
考慮以上不同構件之差異性先作初步研判是否堪用，若須進一步研判可再配合施作鑽心取樣或各種非破壞性檢測以決定混凝土構件是否須加以敲除。
(二)混凝土構件位置不同，重要性亦不同，如箱型梁、橋墩及基礎等構造物甚為重要。
3.2 其他單位完工橋梁之破壞模式
九二一集集地震，中部五縣市災區內，已完工之局外橋梁受損情形，經本組至現場勘災所見，受損較嚴重之橋梁似均沿著斷層錯動帶或靠近震央處發生。依國家地震工程中心88.10.27公布「橋梁震害初步勘災報告」中指出，經實地勘察檢測省、縣道及區域道路上的九百八十七座橋梁，嚴重受損佔2.56%，輕微及中度受損佔17.08%，其中九座橋梁經中央大學橋梁工程中心列為嚴重損毀，表3.2.1分別就此九座橋梁破壞模式說明：
| NO | 橋名 | 上構型式 | 破 壞 模 式 | 照片 |
| 1. | 烏溪橋 | PCI |
|
3.2-1 3.2-2 |
| 2. | 名竹大橋 | PCI |
|
3.2-3 3.2-4 |
| 3. | 桶頭橋 | PCI |
|
3.2-5 3.2-6 |
| 4. | 一江橋 | RCT |
|
3.2-7 3.2-8 |
| 5. | 長庚大橋 | PCI |
|
--- |
| 6. | 石圍橋 | RCT |
|
3.2-9 3.2-10 |
| 7. | 埤豐橋 | PCI |
|
3.2-11 3.2-12 3.2-13 |
| 8. | 龍門大橋 | RC梁 |
|
--- |
| 9. | 集鹿大橋 | PC BOX +預鑄斜撐版 (斜張橋) |
|
3.2-14 3.2-15 3.2-16 3.2-17 3.2-18 |
3.3鋼構及PC橋耐震能力比較
橋梁依其主要構件使用之材料可分為鋼橋及混凝土橋，以下就其耐震性及其他特性作一比較。
預力或鋼筋混凝土橋，因本身材料強度較鋼為小，因此自重及所受地震力均較鋼橋為大，雖混凝土材料較無韌性，但依規範配置適量鋼筋（如緊密箍筋等）則可發揮不錯的韌性。
鋼橋因鋼材本身既具優良之抗壓、抗張能力，又因其具重量輕之特點，特別適用於大跨徑、大曲率之處，施工期間又可採吊裝方式減少影響橋梁工址之交通，由於鋼橋自重較輕，受地震力較少，相對其斷面較小，就結構觀點而言，依據規範辦理設計之橋梁，無論鋼橋或混凝土橋，其耐震能力應為相同。
有關PC橋及鋼橋之各項特性比較說明如表3.3.1
| 橋型 項目 |
PC橋 | 鋼橋 |
| 經濟性 （造價＊） | 混凝土材料取得容易，造價較低。(3萬元/m2 ) | (5萬元/m2 ) |
| 設計及施工規範方面 | 相關設計及施工規範方面因發展較早，故較成熟。 | 目前國內規範耐震設計相關規定較少，因此較難對耐震構件作統一之細節規定及設計。 |
| 材料可靠性 | 混凝土材料品質受施工影響較大，惟可以品管方式改善。 | 鋼材材質較穩定。 |
| 材料強度及韌性 | 混凝土之強度及韌性較鋼材低。 | 鋼結構具有較大之強度（特別是張力強度）及韌性特性，下構墩柱採鋼構時其受地震力破壞前將產生大變形及吸收高能量，使用路人於破壞前將有更充份的時間逃生。 |
| 材料乾縮及潛變效應 | 受混凝土乾縮及潛變效應影響較大。 | 鋼結構無乾縮及潛變效應影響。 |
| 防蝕效果 | 有混凝土保護層，防蝕效果較佳。 | 若鋼材發生銹蝕，將減少其承受應力面積而可能導致破壞。 |
| 受地震影響 | PC梁重量較重，所受之地震力較大，依規範辦理設計之支承及墩柱尺寸需較大。 | 因上構採鋼梁之重量較PC梁為輕，地震來時鋼梁所受之地震力較PC梁小，盤式支承尺寸及墩柱尺寸亦較小。 |
| 施工性 | PC橋施工多屬逐節施築，為週期性施工，操作易於熟練。 | 鋼結構橋梁因組成構件甚多，若現場施工品質不佳，其構件接合處往往是潛在的弱面，地震來時若任一接合處破壞均將威脅整體結構之安全。 |
| 維護成本 | 較低 | 較高 |
＊：以淡水河北側沿河快速道路為例
3.4因應對策
集集大地震對本局工區橋梁受損情況以距震央最近之南投路段災損最為嚴重，台中環線、快官草屯段及雲林嘉義段等次之，在如此大規模地震下，本局橋梁災損情況尚可接受，惟從橋梁破壞模式中進行檢討，對本局後續橋梁設計或施工提供以下因應對策供參：
(一)、本局路段受損之橋梁雖屬施工中之災害，然檢討當初設計大部分路段係採用76年交通部頒規範，依該規範本局受損路段大部分屬於中震區，其地震水平係數Kh值介於0.12至0.15之間，而根據此次921集集大地震中央氣象局地震測站測得之東西向水平加速度高達989gal，顯見原考量設計地震力似乎不足，對已完成設計或施工中之橋梁應有重新檢討其耐震能力之必要。
(二)、落橋為橋梁破壞中最嚴重之災害，故耐震設計考量上，除了韌性設計外，應加強多道防落橋措施觀念，適當設計並配合足夠之防落長度、防震拉條、止震塊或剪力榫設置使其能在地震時發揮防止落橋功能(已納入後續路段設計檢討,詳表3.4.1)。
| 項目 | 耐震設計考量 |
| RC支承墊 |
|
| 防震拉條 |
|
| 其它防落裝置 |
|
| PCI梁橋 |
|
| 抗震構件鋼筋材質規定及鋼筋續接 |
|
(三)、於適合之橋址多採用隔減震支承以提高橋梁耐震能力。
(四)、對於高速公路如此重要之維生通路，其路線最好能避開斷層帶，若需穿越宜採路堤方式以方便災後修復，不得已必須以橋梁型式通過時則需考量加設防落橋或隔、減震等設施，使未來可能承受之災害減至最低。
(五)、對於地震前澆注混凝土之強度及混凝土與鋼筋之握裹力是否受地震震動影響，應評估其結構容量是否足夠。
(六)、PCI型梁吊裝完成尚未澆注間隔梁或已完成之上部結構但仍處於活動支承狀態之施工中橋梁易因地震而倒塌或位移，建議施工單位重視施工中結構體之臨時固定措施。
3.5橋梁補強工法【1】
3.5.1裂縫補強方式
裂縫的產生往往會造成橋梁構造物有效斷面的縮減，故基於恢復結構物之強度及耐久性，有必要進行補強之措施。常見的裂縫補強方法有下列幾種：
3.5.2橋梁上部結構之補強加固
橋梁結構物加固是一種藉加大或修復橋梁構件來提高局部或整座橋梁承載能力，橋梁加固須視橋梁受損的情況及修補後之承載要求而定，常見橋梁加固方式如下：
（一）擴大或增加構件之斷面
- 橋面加鋪加固法：
在舊有混凝土橋面版上，重新加鋪一層混凝土或鋼筋混凝土以增加原有橋面版之有效深度，增加橋面版之抗彎能力。
- 增大梁斷面及配筋加固法：
當梁的強度、剛度及穩定性不足時，可採用增大構件斷面及增加配筋的加固方法。對於抗拉強度不足之簡支梁可在梁底拉力區或側面增配補強主鋼筋，或在腹版上增設補強箍筋，然後澆築混凝土，使梁之抗彎斷面增大，提高梁之抗彎能力。
- 鋼鈑黏貼補強法：
在舊有混凝土橋面版上，採用環氧樹脂系列黏結劑將鋼鈑黏貼在鋼筋混凝土結構物的受拉側或薄弱部分，使之與結構體成為整體，用以代替須增設之補強鋼筋，提高梁之承載能力。
（二）改變橋梁結構系統
- 增設贅梁法：
增設贅梁使整體橋梁之剛度及承載能力提高，原有梁之載重在增設贅梁後應力重新分布而變小。
- 簡支梁變連續梁加固法：
將相鄰之簡支梁加以連接，改變橋梁之結構系統，降低橋梁受損處之受力，恢復或提高橋梁之承載力。
- 加勁梁加固法：
鋼梁可採增設加勁梁以增加鋼梁之承載能力，改變鋼梁之受力，降低鋼梁受損處之受力，提高鋼橋整體之承載力。
（三）預力加固法：
對於鋼筋混凝土或預力混凝土梁，在梁斷面之受拉側，即在梁底加設水平預力拉桿方式補強，預力拉桿由於受一預拉之拉應力，對混凝土梁產生一上頂的作用，進而減少拉力側之應力。
3.5.3橋梁下部結構（橋墩及橋台）之補強加固
對於受損或耐震能力不足之RC橋墩之補強方式，大致採用下列三種方法：
（一）RC包覆工法：將原有RC柱先作表面處理，再配置軸向鋼筋及橫向箍筋後，澆注外圍混凝土而成。
（二）鋼鈑包覆工法：將原有RC柱先作表面處理，外表包覆鋼鈑，其間注入環氧樹脂接著劑。
（三）FRP包覆工法：本工法適用於橋柱軸向主筋截斷之補強，使原可能由墩柱主筋截斷之破壞模式，轉移為柱底撓曲破壞。
3.5.4基礎之補強加固
（一）擴大基礎加固法：橋梁基礎擴大底面積的加固適用於基礎承載力不足或基礎露出、埋置深度不足的情況。
（二）補強基樁加固法：基礎採基樁佈設，在其周圍增加樁數及擴大樁帽，以提高基礎承載力，增加基礎穩定性，
（三）地盤改良：對於地盤土壤強度損失，所施行之人工恢復方法有下列兩種：
- 砂樁法：當軟弱土層較厚時，可用此法改善土壤之承載能力，施工時將鋼管或木樁打入基礎周圍的軟弱土層中，然後將樁拔出，灌入經過乾燥之粗砂，進行搗實，做成砂樁，達到提高土壤密實度的目的，提高土壤強度。
- 注漿法：本工法以橋墩基礎為中心，直向或橫向打入管樁，再用一定壓力將各種加固漿液注入土層中，透過漿液的固結作用，將原來鬆散的土壤固結為有一定強度與防滲透性能之整體，甚至能與岩盤結合，達到加固地基，提高地基承載力。
參考資料
- 行政院公共工程委員會 震後橋梁結構快速診斷及補強手冊，88年6月
4.1土确厝、磚造損壞情形
土确厝為早期農村民宅所普遍使用，為土泥造低矮房舍，因無梁柱且材質本身不堅固，故耐震力極差，台中縣與南投縣地區這類房舍在此次9.21大地震中幾乎全倒。其破壞模式大致可分為牆壁之震裂、破洞而崩塌及屋頂之移位而塌落兩種類型。
另外，低矮的磚造房舍或磚砌圍牆，若是沒有以RC柱梁等加強，則在這次大地震中不是倒塌就是嚴重裂縫而不堪使用，震後不倒亦成危屋。
4.2加強磚造損壞情形
加強磚造構造物之基礎，通常為直接獨立或連續基腳，因不甚穩固，此次地震往往造成基礎與上部結構脫離或錯開。另磚牆本身除承重外，亦分擔抵抗地震橫力，由於磚牆的高寬比過大或磚頭、砂漿的強度不足，在本次強震中往往發生大於0.5公分的裂縫，普遍存在牆身全長一半左右的情況，可謂損壞嚴重；惟若加強RC部分之柱梁本身沒有隨其裂傷毀損，則應仍可修復繼續使用。
4.3ＲＣ結構損壞情形
鋼筋混凝土建築物遇強裂地震而破壞損毀，所造成之因素一般不外乎混凝土抗壓強度不足、圍束箍筋間距過大或未做、柱主筋搭接不當、梁柱接頭處無箍筋、梁主筋與邊柱搭接處未設彎鉤、結構體下方土壤未充分夯實等之基礎不均勻沈陷，其導致之結構破壞模式大致可分為七項：
(一) 建築物整體崩塌或部份崩塌
建築物在地震中發生崩塌是很嚴重的損壞，崩塌的部份根本無法補強，必需拆掉重建。
(二) 建築物整體或部份樓層傾斜
地震時若發生土壤液化或壓密沉陷，則除了會產生沉陷外，也可能因沉陷不均勻，致使建築物整體產生傾斜。
建築物傾斜後，傾斜一側的土壓力還是比他側大，因此傾斜的狀況會繼續惡化，若遇有餘震，傾斜的角度也可能加劇。此外，傾斜度數過大，也會影響建築物的使用性，譬如電梯可能無法運作。
建築物的傾斜若非由於基礎的問題，而係結構體如柱的破壞所引起者，其後果可能更為嚴重。
(三) 基礎與上部結構脫離、錯開
鋼筋混凝土結構的基礎型式，不外乎樁基礎、筏基與基腳等。地震時可能造成樁頭破壞，筏基地下室外牆破壞，或基腳上柱底的破壞，致使基礎與上部結構脫離、錯開。
(四) 柱損害程度
鋼筋混凝土結構，不論是柱、梁或結構牆，其損害現象不外乎產生裂痕、混凝土剝落、鋼筋外露、挫屈、構材變形等。表(一)為鋼筋混凝土結構體之震災損害分級，將損害程度分為五級。
柱頂或柱底若發生軸力併合彎矩的破壞，通常保護層的混凝土會剝落，如果圍束箍筋足夠，柱的行為還是很好的。如果圍束箍筋不夠，主筋可能發生屈曲，也可能箍筋先被拉斷後主筋產生屈曲，嚴重的情況，柱心的混凝可能部份掉出來，如此柱可能產生變形、縮短，而樓板面可能有下陷的情況。
柱子如果發生剪力破壞，通常會在柱中央附近的部份，此乃因柱中央未配置圍束箍筋，因此箍筋間距較大的緣故。柱子的剪力強度來自混凝土與剪力箍筋兩部份，如果斜向裂縫很細微，表示剪力箍筋還未參與承擔剪力，或承擔的剪力不大，但若斜裂縫寬度很大，表示剪力箍筋已參與作用，甚至早已降伏或已握裏破壞，此時應評定為剪力破壞。
(五) 梁損害程度
梁之端點若產生彎矩破壞，受壓側的混凝土會剝落，但如果箍筋足夠的話，主筋並未屈曲，也無剪力破壞的跡象時，此乃發揮正常的塑鉸行為。若箍筋不足，致使主筋屈曲，或剪力破壞，則甚為嚴重。
若梁發生剪力破壞，會有大的斜裂縫產生，若裂縫寬度大，表示箍筋已發揮其強度，此時梁的強度已不足。嚴重的剪力破壞常會連帶使主筋下的混凝土剝落。
梁若產生破壞，其勁度會衰減，因此樓板面會下陷，梁也有下垂的變形。
(六) 結構牆(含剪力牆、承重牆)損害程度
結構牆包括剪力牆與承重牆，一般剪力牆主要承受地震力，承重牆主要承受垂直載重。
結構牆在地震時產生之內力，主要為剪力、彎矩與軸力。當結構牆的中央產生斜裂縫，且裂縫寬度甚大時，表示剪力筋已降伏或握裏破壞，亦即已發生嚴重的剪力破壞。結構牆當發生彎矩併合軸力的破壞時，通常破壞發生在兩端，此乃因彎矩引致的拉應力與壓應力在兩端其值最大。壓力側發生破壞時，可能保護層混凝土剝落，但如果主筋不屈曲，而核心內混凝土也還完好的話，此乃正常的韌性彎矩破壞，若主筋屈曲，核心內混凝土爆裂，則屬於嚴重的破壞。
只要拉力筋不被拉斷，應不算太大的損壞，但常有主筋續接不良，譬如使用不合格的機械式續接，或施工不良的瓦斯壓接，則可能造成鋼筋拉斷，此種破壞就算是很嚴重的情況。
(七) 鄰近建物傾斜影響本建築物安全
鄰近建築物在地震下常因間距不足而產生結構碰撞現象導致結構物受損。
| 損害程度 | 損 害 狀 況 |
| Ⅰ | 輕微裂痕 |
| Ⅱ | 有明顯之裂痕 |
| Ⅲ | 混凝土開始剝落 |
| Ⅳ | 大的裂痕產生，混凝土嚴重剝落，鋼筋外露 |
| Ⅴ | 開口部變形，鋼筋挫屈破壞，柱產生變形，地板下陷 |
惟RC建築物在這次9.21大地震中損毀，其導致的主要因素可歸納如下：
1、短柱、短梁效應。
2、鋼筋箍筋量不足、彎鉤施工不確實及混凝土強度品質不佳。
3、柱主筋搭接不正確而在同一斷面截斷。
4、結構系統設計配置不當。
5、軟弱底層破壞：如地面層挑高、騎樓牆壁改為開放空間等。
4.4基礎及地坪下陷
建築物若興建在填土的區域上，地震時因振動的原因，容易產生壓密沉陷。地震後若發現建築物較其周圍之基地有很大的沉陷量，則主震後之餘震將會使其沉陷加劇，或造成傾斜，進一步影響建築物的安全與使用性。
這次車籠埔斷層帶上所生的地盤錯動、地表隆起或沈陷、走山移位等地形地貌的劇烈改變，在其範圍內的任何構造物將無一倖免，全部遭受嚴重破壞。
4.5土壞液化引致之基礎不均勻沉陷
土壞液化發生的主要原因是飽和之疏鬆砂土承受振動力或快速載重時，由於土壞顆粒受壓後重新排列，導致孔隙比減低，產生體積之壓縮，此時若無法及時排水，則將產生超額孔隙水壓力，當超額孔隙水壓力達到土壤之有效覆土應力時，土壤即失去抗剪強度而呈液體狀態，稱為土壤之液化，也就是民間所謂之噴砂或噴泥水現象。
由於土壤液化發生時，將使基礎之承載力短暫減低或喪失，故對房舍造成之主要損害包括房屋的傾斜、沉陷、基礎土壤的淘空或流失、及地板之隆起破裂等。土壤液化產生之地基震害會因基礎型式之差異而產生不同程度之破壞，茲歸納如下：
- 土确厝及磚造平房多無剛性基礎，又因牆體、柱不耐張力，所以一旦差異沈陷產生，即造成房屋之應力重新分佈而導致開裂、倒塌。
- 若差異沈陷發生在建築物之獨立基腳處，將使該基腳上之結構產生過大變位而開裂、破壞。
- 具有連續基腳之建築物因基礎剛性較大，因此抵抗差異沈陷之能力較獨立基腳為佳；但地板部分則多無配筋，仍然會因高水壓之噴砂而導致開裂、拱起。
- 筏式基礎剛性最大，抵抗差異沈陷之能力亦最高，但若基礎形狀、荷重分佈及樓層高度配置不當，仍然會導致液化破壞。
4.6因應對策
以本次9.21震源出現於南投地區之規模7.3淺層大地震而言，已對台灣很多地區之房屋建築及其他公共設施造成無比的損害，也由於南投地區近百年來未曾發生大地震，在建築規範中僅被歸類為“中震區”。另如學校建築倒塌甚多，其耐震標準是否不足等規範問題值得檢討，其他諸如在「環境與地質」、「結構設計」、「施工品質」及「建物受損後之補強改善」等各方面，乃建議提出下列一些因應措施與對策。
(一)重新檢視斷層帶，將原於規範中列為中震區之部份地區，依實際評估改列為強震區，並規定於活動斷層帶兩側一定範圍內禁建。
(二)建造前徹底檢核評估土質液化潛能，並以樁基礎或地質改良等方式克服土壤液化區域。
(三)建築物不應興建在填土不實之區域上，其位於擋土牆下方時，其與擋土牆間應有一適當的安全距離，另建物距邊坡滑動範圍邊緣時，至少應達邊坡高度一半為原則。
(四)新設計建築物平面應減少偏心及不對稱，立面應檢核是否存在結構弱層，並避免出現短柱、短梁之現象。
(五)應依韌性設計採緊密之箍筋，結構分析遵守“強柱弱梁”之設計原則；另對於RC牆或磚牆會阻礙梁柱構架發揮韌性，並先行吸收地震力而開裂，故高樓之隔間應儘量少用磚牆，而以輕隔間牆為佳。
(六)建築設計宜預留“管道間”，避免使水電等各種管線於施工時放在梁、柱裡面，造成梁柱之有效斷面積大為減少而降低抗震強度。
(七)校舍等重要公有建築物應研擬提高其法規地震力係數以確保耐震安全性，另對於低層建築如連棟住宅或中小學教室，兩方向均應配置足夠之抗震RC牆，並避免傳統單跨懸壁走廊之設計。
(八)圍牆、隔間牆等磚牆構造應確實做好鋼筋之補強，如砌磚牆高度大於2.4M均須設置水平補強梁，補強鋼筋須與柱之鋼筋牢接；另在磚牆端點、轉角、接頭、門窗開口兩側或距離大於30倍磚牆厚度，均須設置加強柱，其補強筋須與上下樓版或梁之鋼筋牢接。
(九)落實施工品質，嚴格要求營造廠商依設計圖與施工規範施工，防制如混凝土澆注強度不足，鋼筋之綁紮、彎鉤、排置數量與位置不實等偷工減料情事發生。
(十)由於本次9.21地震災區之違建十分氾濫，眾多透天二、三樓建築物竟垂直違建加倍樓層數，水平空間之陽台、庭院加蓋違建更是平常。違建不僅破壞結構安全，更加重一樓的結構負荷，是形成無數建物倒塌的肇因，建議政府應儘速執法拆除違建。
(十一)受損之建物如未達拆除標準而仍可繼續使用者，可依實際需求採取諸如「注入環氧樹脂填塞法」、「包覆鋼鈑法」、「增設剪力牆」、「柱側邊增設翼牆法」、「增設斜撐法」等，以補強並改善結構系統，增加耐震度後予以繼續使用。
參考資料：
內政部營建署「震災後建築物緊急評估人員講習會」資料, 88年4月
5.1結論
- 集集大地震規模達7.3(ML)，距震央10公里處測得的最大地表加速度(PGA)值達989gal已超過一個重力加速度值。中二高部份路段沿車籠埔斷層，其兩側測站收到之PGA值大多在300~500gal之間。
- 本次地震規模極大的餘震(ML：6以上)均在主震發生後一週內發生。規模5以上的餘震，在主震發生後亦相對遞減，由第一週的59次，降到第二週10次，再降至第三週以後僅2~3次。規模4以上有感餘震亦由第一週的93次，降到第二週28次，至第三週25次，到第四週則僅剩9次。
- 台灣地區的活動斷層分為三類：第一類活動斷層：第二類活動斷層：存疑性活動斷層。目前有可能引起地震的活動斷層至少51條，是日後工程建設規劃所必須加以留意。
- 本次集集大地震後引起的地形地貌變化主要可分四類：地盤隆起、邊坡坍滑、表層剝離及地表龜裂。
- 基礎工程的破壞主要是斷層破裂帶錯動隆起而造成其破裂、傾斜或位移。
- 邊坡破壞主要有因斷層剪動造成邊坡保護工的損壞，或邊坡受地震震波影響沿弱面滑動。
- 中寮隧道沿襯砌伸縮縫發現環向裂縫，由於此位置係旗山斷層帶通過，原設計即已考量斷層可能發生錯動而加強結構設計及設置襯砌伸縮縫，以防止隧道襯砌受斷層錯動影響發生嚴重破壞。故此次伸縮縫位置受地震影響發生龜裂符合原設計理念。
- 液化噴砂現象發生在基礎工程，將造成基礎沉陷傾斜，使上部結構物破壞傾倒。
- 本局橋梁破壞模式有橋墩，橋台，箱涵及擋土牆之移位、傾斜、裂痕，PCI梁倒塌或墜落，鋼筋倒塌、傾倒，支承及伸縮縫變形損壞等。
本局橋梁上構施工機具及設備大量受損且嚴重。
地震前所澆築之混凝土部份發生嚴重龜裂及強度不足，須敲除重作。
其他公路橋梁破壞有橋墩隆起、位移，上構落橋，其原因係斷層帶通過或緊鄰斷層帶所造成部份。
建築物破壞模式可分為建築物整體崩塌或部份崩塌，建築物整體或部份樓層傾斜，基礎與上部結構脫離、錯開，柱損害，梁損害，結構牆(含剪力牆、承重牆)或非結構牆損害及鄰近建物傾斜影響本建築物安全七項。
建築物破壞損毀造成因素有混凝土抗壓強度不足、圍束箍筋間距過大或未做、柱主筋搭接不當、梁柱接頭處無箍筋、梁主筋與邊柱搭接處未設彎鉤、結構體下方土壤未充分夯實等之基礎不均勻沈陷所導致。
環境與大地工程對建物之破壞有建築物沉陷破壞，基礎淘空破壞，地表開裂破壞及邊坡滑動破壞等。
5.2建議
集集大地震對本局工區橋梁受損情況以距震央最近之南投路段災損最為嚴重，以台中環線、快官草屯段及雲林嘉義段等次之，各類結構物受損之情況中，又以橋梁部份居多，影響程度亦較大。然在如此大規模地震下，本局災損情況依當初之設計理念應屬尚可接受。而從此次地震規模及各類破壞模式中進行檢討，對本局目前及未來進行之各項工作提出以下因應對策供參：
5.2.1 耐震設計
本局目前施工及設計中之橋梁係依76年及84年交通部頒規範進行設計，最大之設計地表加速度為330 gal（例84年部頒規範之一甲震區），而本次地震測得之最大水平加速度高達989 gal，顯見原設計地震力似乎不足。依現階段國家地震中心之研究，未來橋梁設計地震力朝兩個設計震區辦理，即一區（至少330 gal）與二區（至少280 gal），而最終之地震力設計值國家地震中心尚未定案，惟皆將較本局施工中及設計中橋梁之設計地震力要高。因應上述情況，本局目前辦理之橋梁擬分四類分別建議辦理如表5.1。
5.2.2震害評估與修復技術紀錄
本局受震害內容涵括各類構造，受損方式亦各不相同，除必要敲除重作外，仍有多數構造可採更換、修復、加強等方式，即可滿足原設計要求。在更換與修復技術上，對本局而言，幾乎都是首次遭遇，有些技術在國內已相當成熟，有些在國內恐亦是首次面對。故對於各類構件與各種破壞模式之評估與修復工作之方法，過程及技術等，應加詳細紀錄與彙整，使其成為經驗的累積與傳承之目的。
5.2.3結構物災害調查及評估標準作業程序
台灣地區過去未發生大規模之天然災害，又本局任務以新建工程為主，因此在構造物災損之調查與評估作業，並未建立一標準作業程序以供遵循。經由本次地震災害後，相關作業標準程序應同時加以建立，並統一作法，以確保調查與評估之時效性及品質。
5.2.4 災害評估及修護技術諮詢小組
本次災害係屬突然且規模甚廣，各項破壞模式及輕、重不同，因此局本部相關設計及工務單位有責任協助工區進行有關各項評估及修復技術，因此實有必要成立技術諮詢小組，以加速災後復建之各項工作。
5.2.5加強施工品質、強化監督機制
本次地震對民間許多房屋建築造成的損害，分析其原因中有絕大部份係施工錯誤，品質不良。因此本局各工程應續秉持高品質施工要求，嚴格督促監造及承商依設計圖與施工規範施工。