談捷運工區塔吊工程安全拆除記事(上)

 

98年初台北市信義區塔吊拆除時,因SDD吊車鋼纜斷裂造成人員傷亡之工安事件,隨著主管機關及各界對於公安之重視與謹慎,對於塔吊之安裝或拆除,均於事前做好妥善之規劃、檢討及演練,希望藉此能在更有效、迅速且安全的情形下,將塔吊安全拆下,並降低對週遭交通之衝擊與影響。

98年11月份,於信義路捷運局工區內,陸續拆除了兩部塔式吊車,其共同特點均為拆除塔吊之吊車,均需借用捷運局之工區拆除,筆者參與之信義路2段「JOX142台北東門郵局聯合開發大樓興建工程」塔吊拆除作業,因場地之限制,需將吊車停放於捷運局工區覆工板上,故塔吊拆除作業尚須考量吊車停放位置覆工板之承載力,並配合補強工作,謹將此次塔吊拆除前規劃及實際執行之過程提供給各位先進參考。

壹、前期規劃、資料收集及補強作業之研擬

一、 基地介紹

1. 本案基地位於台北市信義路2段163號,西側為4米寬之161巷,基地面前(南側)為信義路2段慢車道寬約5公尺,之後緊臨台北市捷運局南區工程處信義線570H標案之工區,為避免影響信義路交通,故塔吊拆除期間,必須借用570H工區停放吊車及物料堆置,規劃動線詳如下示意圖所示。684-3-1684-3-2

 

2. 拆除塔吊之基本資料
a、 塔吊規格型號:FAVELLE FAVCO 440M/T自升式塔式吊車,共分拆除1/3配重塊、前桁架、駕駛座、A支架、動力機組、剩餘1/3配重塊、機械平台及旋轉機組、一般塔節、爬升塔節及座夾梁等10個節次拆卸,其中以前桁架及爬升塔節等2節次最重,各約重15噸。
b、 使用吊車:KATO NK-3000 車重180噸。(含配重塊及人字臂等)
c、 吊車單點最大荷重:140頓。
(180車重+15吊物重)×1.2(衝擊荷重)×60%(單腳承受全車荷重比)
二. 570H工區簡介

1. 採明挖覆蓋工法施工,開挖深度為32公尺,分10挖9撐方式施工,結構體自上為覆工板~川堂結構層(高約9M)、川堂結構層~上行軌道層(高約6.75M)、上行軌道層~中間結構層(高約4.8M)、中間結構層~月台層(高約4.8M)及月台層~下行軌道層(高約2M)。
2. 臨時中間柱:採H-428*407*20*35(L=41.2公尺,採根固切樁工法設計),設計樁底荷重為220T,大於吊車單點最大荷重。
3. 水平支撐系統:原設計水平支撐除覆工板及管線附掛系統尚未拆除外,其餘均已全部拆除,覆工板水平支撐系統配置如下:
(a)小梁:H800x400x15x25 L=9,000㎜@2,000㎜
(b)大梁:H414x405x18x28 L=4,250㎜@9,000㎜
4. 依據570H承包商中華工程所提供資料得知,原設計水平支撐系統最大單點荷重為25T,故需配合先行施作補強工事。
三. 經套繪並現況調查570H發現問題如下

1. 經與設計套繪後並於現場放樣確認吊車停放位置,並將吊車4支基腳之放置位置噴漆標示確認,以利後續施工。
2. 中華工程570H標之施工進度,水平擋土支撐除覆工板及管線吊掛系統外,其餘均已全部拆除,故全部中間柱自覆工板起至川堂層止,共9M均無任何水平支撐系統。
3. B1中間柱:依據中華工程570H標進度需求,月台層B1中間柱已切除。
4. B2、B3中間柱:因位於捷運電扶梯位置,故無樓版提供側向支撐,最大無側向支撐長度為36m。
5. 檢核小梁H800x400x15x25。(L=9,000㎜@2,000㎜)
最大彎距:164.7t-m;fb=1661.8 kg/cm2<Fb=1.25(短期)*0.6*Fy=1,890 kg/cm2(OK)
最大剪力:81.1t;fv=844.7 kg/cm2<Fv=1.25(短期)*0.4*Fy=1,260 kg/cm2 (OK)
6. 檢核大梁H414x405x18x28(L=4,250㎜@9,000㎜)
最大彎距:136.13t-m;fb=3,038 kg/cm2>Fb=(NG)
最大剪力:111.53t;fv=1,497 kg/cm2>Fv(NG)
需另行研擬補強方案。
7. 中間柱檢核:L=1,200㎝;ex=ey=2%=24㎝
fa=P/Ag=511 kg/cm2<Fa=(1-R2/2)*Fy/FS=1,509 kg/cm2
fa/Fa+Cmx*fbx/(1-fa/F'ex)/Fbx=0.34<1
fa/(0.6*Fy)+fbx/Fbx=0.34<1(OK)
8. 綜合前面結構分析檢討,本次塔吊拆除前,需先行補強570H標覆工板擋土系統,方得於覆工板上停放吊車,拆除塔吊,補強方案研擬如下圖所示:

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四. 經分析檢討後,需配合補強之構件分述如下

1. 中間柱:B1中間柱需配合回撐。
2. 中間柱:B2、B3需配合施作側向支撐,將無側向支撐長度降至900㎝以下。
3. 因吊車基腳單點荷重過大,需搭配其他補強措施。 

684-3-4B2、B3柱川堂層無側向支撐補強照片 684-3-5B2、B3柱上行軌道層無側向支撐補強照片
貳、計畫書之擬定、提送及補強

一. 補強結構計算書及補強計畫之擬定提送:依據前揭補強原則,分析並檢討結構安全後,將結構計算書及補強施工詳圖及相關計畫,提送570H標承包商中華工程公司審核後,轉送監造單位中興顧問公司覆審,本補強方案如下:

a、 B1中間柱於月台層加設H-400*400*13*21型鋼柱回撐,底部則撘配水平臥梁(H400*400)及油壓千斤頂等措施,將荷重傳遞至基礎         板上。

684-3-6B1中間柱月台層回撐補強照片

b、 B2、B3中間柱分別於川堂層及上行軌道層利用H400*400之型鋼,圍束中間柱,將無側向支撐長度降至900㎝以下。

c、 吊車基腳因單點荷重過大(約140頓),考量補強規模及經費後,採分散荷重至相鄰之梁上,以降低大梁承受之荷重,故規劃利用H200*200 L=600㎝之型鋼3支,合併置於各基腳正下方,將荷重分散至相鄰梁上。

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利用3支H200之型鋼將單點荷重分散至其他大梁上

d、 經前分散荷重後,大梁之彎曲及剪應力仍過大,考量570H工區仍持續施工,補強方案需採影響最少之方案執行,故補強方式於中間柱二側,施做鋼構托架補強,將原大梁4.5M之跨度,藉由施作牛腿托架,將鋼梁淨跨度降至3.3M,此時彎曲應力減至fb=1,850㎏/㎝2(<Fb=1,890㎏/㎝2),fv=1,230㎏/㎝2 (<1,260㎏/㎝2),補強範圍為6支中間柱左右各補強一處托架,合計共補強12處。

 

684-3-8大梁於中間柱柱頭處增設牛腿托架,降低淨跨度

684-3-9拖架焊道檢查


e、 本案承蒙捷運局南工程處土木第四所陳主任建宏之協助,並經中華工程公司570H標全體同仁及中興工程顧問公司相關技師之協助指導,方能在端短的10天內,確定本補強方案後,轉陳捷運局核定後,即通知承商於98年11月16日進場施工,並於11月20日完成補強工作。

二. 交通維持計畫之擬定及提送:在確定補強方案及塔吊拆除時間後,因信義路為台北市主要幹道,本工務所依據鄰近道路之使用狀況,決定塔吊拆除時間為星期六、日2天,避開上班時間減少對附近交通之影響及衝擊,並研擬相關之交通維持計畫提送主管機關核定。

參、塔吊拆除現場執行情形

一、補強工事再確認:吊車進場前,再度確認補強工事,並紀錄覆工板在尚未加載時之情形,以便比對吊車停放後是否有過大之變形量產生,經量測比對吊車停放前後覆工板之間隙,幾無變化。684-3-10

 

吊車進場前補強工事再確認

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吊車停放前覆工板間隙調查量測
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吊車組立後覆工板間隙量測比對


二、 吊車載運計畫及任務編組之確認:本次塔吊拆除所需之吊車,除吊車本體外,尚須搭配共計8台板車之零配件,載運至工地現場組立,故工務所與分包商唐福公司多次討論板車之裝載計畫及人員任務編組,期能讓整個塔吊拆除作業,於2天內完成。

三、 吊車進場:吊車進場前人員、裝備再度確認後,吊車於98年11月28日凌晨12時進入工區停放,於凌晨4時30分全部組立完成。

 

684-3-13勤前教育

684-3-14 裝備再確認


684-3-15吊車就定位停放

684-3-16吊車組立完成
四、 塔吊拆除作業:本任務因屬高空作業,吊車組立完成後,人員稍作休息,靜待天亮後再開始吊裝作業,以確保施工安全,本拆除作業自98年11月28日早上6時開始拆下配重塊,並裝載板車運離工地,全部拆卸作業於晚上8時30分完成。

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塔吊拆除作業

五、 塔吊區回補作業:因應核定之交通維持計畫僅核准二天,為縮短塔吊區回補之吊裝時間,工務所全部回補構件,提前利用塔吊吊運至當樓層暫置,故11月29日構件回補安裝之作業時間自早上7時至下午4時30分止完成。

六、 吊車拆除場地復原:回補構件安裝好後,即著手吊車拆卸作業,並於晚上10時30分完成吊車拆解運離工地及場地淨空復原工作,本次塔吊拆除任務,自98年11月28日至11月29日止,共計利用2天之時間完成。

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