淺談擋土柱的施工經驗

前言

台中市老市區地基,主要係由大肚山台地黃灰色夾之砂質土壤及大甲溪流域的沖積層之卵礫石組成,卵礫石厚度可達百公尺,偶而還會有直徑達數10公分大卵石出現,土質十分堅硬,一般的機械幾乎無法挖掘,鋼板樁和鋼軌樁亦難以打入,而使用機械鑽掘會造成卵礫石層的排列擾亂,徒增施工的困擾及艱難度,預壘樁又不容易施工,所以採用人工挖掘擋土柱作為擋土設施,為此類地質條件的因應工法。筆者於服務台電期間,民國83年施工監造之台中區處辦公大樓工程,地下三層開挖深度12.6m,其擋土設施即採用擋土柱,簡介如下。

施工機具

挖土機用以清除表層鬆動之廢土及擋土柱之棄土壕溝;圓木三角架、滑輪、繩索、馬達捲揚裝置、吊桶等之組合,將擋土柱坑內挖掘的土石,吊運至地面上之棄土壕溝內;空氣壓縮機(配備壓力表)、強力送風機及風管之組合,係維持擋土柱坑內空氣的新鮮;安全照明燈是讓擋土柱坑內有充分的照明度以便挖掘土石;抽水泵浦以便隨時抽排坑內之湧水;吊車是將鋼筋籠吊置於挖掘完成的擋土柱坑內。

施工人員

一人在擋土柱坑內挖掘,一人在擋土柱坑口控制電動馬達捲揚裝置,及吊運挖掘之土石方棄置於棄土壕溝,在擋土柱坑口的施工人員,須隨時注意坑內人員之操作情形,防止土、砂、石等的崩落,隨時留意供坑內的新鮮空氣,本工程承攬商為了趕工,招募了約20組的施工人員。

整地及放樣

利用挖土機清除表層約1.5m鬆動的廢土後,進行擋土柱位置之放樣及釘龍門板,本工程將擋土柱視為地下室外模板來處理,為考慮擋土柱施工精度的誤差,於是沿地下室外牆預留10cm之間隙,放樣作為擋土柱內側的基準線。另距擋土柱內側線約2.5m左右處,挖掘寬2.5m深2.5m左右棄土壕溝,以上詳圖1。

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圖1 棄土壕溝示意圖

擋土柱挖掘

先依擋土柱挖掘位置安裝施工機具,在擋土柱挖掘位置上先挖約1.5m的豎坑,沿擋土柱斷面四角隅外側吊四條垂線,控制垂直度後,由人工繼續往下挖掘,利用圓木三角架上的滑輪,吊掛尼龍繩,連接馬達捲揚裝置組成之搬運系統,將施工人員於擋土柱坑內挖掘的土石置於吊桶,吊運至地面之棄土壕溝內,每挖到2~3m,於挖掘完妥擋土柱坑壁周邊潑水泥漿一次,以防止壁面的崩塌,挖到地下室筏基開挖面的設計深度,再自開挖面下續挖擴展基座(至少1.5m深),詳圖3。

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圖2 擋土柱坑平面示意圖

 

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圖3擋土柱坑挖掘示意圖

吊置鋼筋籠

擋土柱之鋼筋籠先於地面組立完成後,以吊車吊置於挖掘完成的擋土柱坑內,詳圖4。

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圖4 吊放鋼筋籠示意圖

澆置混凝土

首先澆置擴展基座的混凝土,俟混凝土初凝後,在擋土柱內側置放3分夾板,釘撐材使垂向夾板垂直穩固,並回填棄土及微量的級配後,澆置混凝土至繫梁底。

繫梁及擋土壁施工

為工程施作安全,加設繫梁將擋土柱連接成一體,並作為型鋼水平支撐面,以及防止地表鬆動之回填土壤崩塌,於繫梁上加設RC擋土壁支撐,擋土柱完成竹旳全貌,詳圖5~10。

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圖5 擋土柱完成平面示意圖

 

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圖6 擋土柱完成剖面示意圖

 

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圖7 擋土壁尺寸配筋圖

 

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圖8 繫梁尺寸配筋圖

 

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圖9 直線處擋土柱尺寸配筋圖

 

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圖10 角隅處擋土柱尺寸配筋圖

施工安全

擋土柱於交通量大、有重車行駛且緊臨道路區域,必須隔兩根施作,至於其他區域為了安全考慮,亦須隔根施作;擋土柱坑應於挖掘完成後之24小時~36小時內,將吊放鋼筋籠、封模、澆置混凝土等作業完成:擋土柱挖掘期間,工地應備有緊急發電機,並與電動的捲揚裝置、安全照明燈、空氣壓縮機、強力送風機、抽水泵浦等連線,隨時因應停電時,可以確保吊運、通風、照明及抽水等設施的正常運轉,而使挖掘作業能夠持續且安全的進行。

擋土柱坑內除捲揚吊桶及吊繩外,必須另置一條裝有母扣的安全帶,坑內挖掘人員隨時配帶有公扣的安全索,於緊急情況下,可藉由坑口的地面人員,協助拉起坑內挖掘人員迅離開坑底;擋土柱挖掘期間,坑口周圍嚴禁閒雜人員靠近,特別防止重車經過或停靠附近。

結語

擋土柱係在極為狹小的侷限空間之坑內施作,在地面坑口操作電動捲揚裝置的人員,必須與坑內的挖掘人員密切配合,在盛土吊桶確實離開坑口時,地面坑口人員方可鬆手將土倒至棄土壕溝,以免土石回落坑內,傷及坑內挖人員,彼此需要有很好默契,因此施工人員的組合,大部分係有親密關係的夫妻、父子或兄弟檔。本工程擋土柱的施工過程,除了少數的幾根擋土柱,於挖掘過程遇到大孤石,因挖掘困難工程進度稍有延誤外,其餘皆如質如期、且無任何災害的情況下順利的完成。

參考資料

1.大將作建築研究室 (81年7月)。台中市超高層建築基礎工研究。

2.俊華營造廠編撰(83年3月)。台中區處辦公大樓工程地下室開挖施工計畫。

3.吳茂村等編著( 81年10月)。施工計畫實例。

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