核四廠氣象觀測鐵塔施工經驗談

一、緣起

台電核能第四發電廠,位於新北市貢寮區的澳底,係於民國69年提出興建計畫,為取得設計廠區設施的相關氣象資料,乃於發電廠動工前,興建高53公尺及40公尺的兩座鐵塔,設置相關的氣象儀器,觀測廠址周遭的氣象。

二、施工廠商

本工程原擬以公開招標的方式招商施工,不料榮民事業工程管理處(以下簡稱榮工處)聞訊後,即函文給予台電要求承做該工程,而台電以工程底價再加兩成的金額,議價給當時所謂『皇家包商』的榮工處承攬本工程,施工期間,榮工處祗派一名工程師常駐工地負責工程管理,以及與台電連繫、溝通、協調和請領工程款的工作。實際施工係由榮工處招募的協力廠商共同完成,譬如,鐵工廠施作鐵塔鋼料的加工、製造、組裝;營造廠施作鐵塔的基礎工程,因此鐵塔的鋼料加工、製造,以及鐵塔的基礎工程,幾乎是同步進行施作。

三、鐵塔基礎施工

高度53公尺的鐵塔,座落於近臨電廠的濱海公路旁邊,設計採用一般陸地上鐵塔基礎的型式,開挖至原設計的基礎底面,發現是軟弱地層,依設計圖資的規定,繼續開挖至堅硬土層,經地耐力試驗驗證合乎設計規定後,始澆置約1公尺厚,140kgf/cm2的敷底混凝土,作為設計基礎底面的高程。之後,歷經放樣、鋼筋綁紮與模板組立,以及鐵塔基座固定螺栓樣架之鋼料加工製造、埋設,然後澆置210kgf/cm2的混凝土,將基礎施作完成。

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鐵塔基礎平面示意圖

至於高度40公尺的鐵塔,係座落在遠離電廠約1.5里之濱海公路附近,高於濱海公路約40公尺的丘陵地上,因此基礎是採沉箱方式設計,亦即先在地表面製作四方箱狀的結構物,然後一面在箱狀的壁體內,以人工不停的挖掘泥土,一面持續的再製作同型四方箱狀的結構物,加載連接於既有的沉箱結構物上部,利用既有結構物的自重、及持續製作結構物所增加之重量,將沉箱結構物一節一節的逐漸下沉到設計深度,再進行混凝土封底,並以砂石級配填注沉箱結構物之中空部分,最後在沉箱的頂版施作鐵塔的基礎。

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矩形沉箱基礎剖面示意圖

本工程係於民國71年興建,當時的台北縣貢寮鄉澳底地區還很偏僻,周遭地區沒有預拌混凝土廠,因此須在工地設置拌合機,及堆置碎石及砂子等粗細骨材,利用人力擔著畚箕,盛裝碎石及砂子,分別倒入拌合機、加入水泥及水,拌合1分鐘後的混凝土成品,傾倒置入獨輪車、以人工推送至鐵塔基礎處澆置。

40公尺高的鐵塔,座落在丘陵地面,附近沒有水源,澆置混凝土的用水,由附近濱海公路橫跨溪流的橋邊,利用抽水泵抽取溪水,以PVC管接引到水桶內後,利用車輛載運到丘陵地的工地上。由於濱海公路到丘陵地,是一條坡度大於40度的蜿蜒小徑,一般卡車無法爬上,衹好利用鐵牛車裝載水桶,將水運搬到工區。因為小徑的坡度很陡,水桶僅能裝七分滿的水,又恐水桶裝載水超重,鐵牛車以致爬不上陡坡,因此一台鐵牛車,衹能裝三、四桶水;另鐵牛車裝載水,往返一趟要十來分鐘,每次澆置混凝土,都要動用五台以上的鐵牛車運水,因此倍感艱辛。

四、鐵塔的施工

鐵塔的鋼構,係由台北縣新莊市化成路上的大裕鐵工廠放樣、加工、製造及假組立。至於鋼料假組立完成後的鍍鋅,則在桃園縣龍潭鄉的台灣鐵塔公司處理。對於鋼料的材質抽樣試驗、假組立及鍍鋅,身為監造施工的筆者,皆全部參與,筆者依稀記得:在鋼料於台灣鐵塔公司鍍鋅檢驗中,目睹每一支鋼料鍍鋅完成,領班就以測膜儀,量測鋼料表面鍍鋅量,換算成膜厚的數據,是否符合設計圖的規定,如果不符合規定,隨即將鋼料投入鹽酸槽,洗淨表面鍍鋅,烘乾後重新鍍鋅,鋼料鍍鋅後有彎曲變形的,則使用長條形油壓板,鎚坐加壓矯正。

俟兩座鐵塔的基礎完成、達混凝土28之齡期屆滿後,即將已運到工地現場的鋼料組裝。高53公尺的鐵塔,是用吊車配合人工組裝完成;而高40公尺的鐵塔,因位於陡坡的丘陵地上,吊車無法到達,只能以捲揚機、鋼索、滑輪及吊桿組合的設備,配合人工組裝完成。

組裝完成的兩座鐵塔,外表塗上紅白相間油漆的警示色彩,在塔頂裝置避雷針和航空警示燈,並於鐵塔的周遭地面,種植韓國草美化景觀後,本工程全部完成。

五、施工瓶頸的因應

高40公尺的鐵塔沉箱,於挖掘泥土及施作結構物加載於既有結構物上部過程,曾經發生無法將整體結構物沉降的情事,經過施作廠商、榮工處代表及筆者的集思廣義,決定一面在矩形沉箱結構物外側灌注水流,一面在既有矩形沉箱頂放置水泥塊加載,終於將矩形沉箱結構物順利的一節一節向下沉降。

矩形沉箱結構物依設計圖資規定,沉降到一定深度後,遇到岩盤才可停止沉降,不料矩形沉箱沉降到還欠3公尺,才可達規定的深度時,卻遇到堅硬的岩盤而無法沉降。於是筆者請設計人員親自到工地勘查,確認遇到是整體堅硬的岩盤,經過結構分析後,認為矩形沉箱結構物應再入岩盤1公尺,才安全無虞,於是施工廠商以人工手執破碎機的方式,鑿除岩盤,勉強的將矩形沉箱結構物沉降入岩盤內1公尺。

而高40公尺的鐵塔之基座固定螺栓,埋設於基礎上四個柱頭的過程中,發現基座的底版會碰到鋼筋,經筆者實勘查,確實無法埋設,於是將碰到鋼筋的基座板,予以切除,俟基座埋設後,再將切除的底板,切挖成同鋼筋之孔洞,把鋼筋包覆後,再焊接與原有的底板連結。

六、結語

當時的工地,台北縣貢寮鄉澳底地區,濱臨海邊,冬季是淒風苦雨的天候,夏季則是艷陽高照炎熱天氣,53公尺高的鐵塔工區,距離40公尺高的鐵塔工區約1.5公里,筆者由監工房到兩個工區執行監造施工,係騎著單車,由53米塔區沿著濱海公路,經過還有零星未遷移墓碑及植栽,之核四廠預定興建的廠址,到達40米塔區的山腳下,再步行爬陡坡到工區時,已經氣喘如牛,工程歷經八個月,終於如質、如期,且零災害的順利完工。

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