省力化、預鑄化、快速創新之排水箱涵工法簡介-以麻豆工業區市地重劃工程為例

台灣世曦嘉南工程處

鍾坤學 主任、李振榮 副理、張曜洲 土木技師/經理、陳志鴻 協理

一、前言

目前國內的工程在結構設施施作方式,大多仍採傳統工法為主。而傳統工法,易受天候因素影響且施工期程長、作業空間不足,且施工精度不易控制、也常因人員素質良莠不齊,以至於無法有效提升施工品質等缺點;相較之下,預鑄工法在工廠生產製造,而預鑄化箱涵有省力化、快速創新,免於局限空間作業、成品生產迅速不受天候影響、節省人力及施工品質穩定等諸多優點。故本工法值得多加推廣與介紹,本文以實際案例之經驗分享,供工程界參考。

案例簡介-「臺南市麻豆工業區市地重劃工程」,南至麻佳路、北至麻學路、東至國道1號西側農業區交界、西至海安路,緊鄰麻豆新樓醫院與麻豆交流道(如圖1-1)。本計畫於107年5月開工,並於110年11月完工。透過高速公路等便利的交通網,「麻豆工業區」將成為南部科學園區衛星園區最佳據點,滿足大台南地區未來工業發展用地需求,帶動區域經濟成長。

過去麻豆工業區為易淹水區,影響地區設廠建築與發展。本案市地重劃的工程設計,加強區內整地填土及提升區內防洪水準,配合臺南市政府水利局埤頭大排抽水站工程,建立全區下水道系統,於重劃區內規劃4.82公頃公園兼滯洪池功能,塑造廠區兼生態優良環境,打造一個「優質工業區」(如圖1-2)。

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圖1-1 麻豆工業區重劃位置圖

 

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圖1-2 麻豆工業區重劃全區空照圖

二、工程概要

本計畫面積廣大,排水箱涵大小尺寸複雜,原設計上均採用場鑄工法;施工階段,考量小斷面尺寸箱涵(1.2m*1.2m、1.5m*1.2m、2.0m*1.2m及2.0m*1.5m)施工不易(如圖2-1),及座落於交通流量繁忙麻佳路上的大尺寸箱涵(4.5m*2.2m、3.0m*1.5m及3.0m*1.2m)(如圖2-2),為施工人員安全並有效的縮短箱涵結構施作期程,以及減少施工時對當地交通衝擊,故針對上述箱涵,部分改採「預鑄工法」進行施工,於工廠預鑄後運至工地現場吊裝的方式施作,以提升整體工程的施工精度、品質及工程進度。

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圖2-1 小尺寸箱涵預鑄吊裝作業

 

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圖2-2 大型箱涵預鑄吊裝作業(照片瑞鋒營造提供)

本計畫排水箱涵總長9,213M,其中場鑄箱涵長4,873M(佔53%)、預鑄箱涵長4,340M(佔47%),排水箱涵配置(如圖2-3)。

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圖2-3 排水箱涵配置平面圖

(一)從「安全」起步的預鑄工法

預鑄工法在世界各地已經行之有年,對於人口結構改變、技術人力逐漸短缺及工安環保要求下,為了追求品質更優良、施工環境更安全工法,採用預鑄工法成為了趨勢。而,近年勞動部亦推行營造四化(設計標準化、構件預鑄化、施工機械化、人員專業化),來提升施工安全及品質穩定性。「預鑄工法」,具有快速、節省人力、環保、提升工地現場安全等種種優點,施工品質較傳統工法可有效的控制,主要係透過事前的規劃,將單元構件,預先在預鑄廠內使用系統化的方式,將鋼筋配置、組模及混凝土澆置作業等部分,工序轉移至預鑄廠內進行施作,並在完備的混凝土養護措施下,等構件強度達到設計所要求之混凝土規定強度後,運送至工地現場,進行吊裝、接合,以節省現場作業的時間及工班人力,並保障施工期間的安全性(如圖3-1、圖3-2)。

本計畫區域為易淹水區,於整體區域排水系統的規劃上,採「區外截流、區內滯洪」作法。本案排水箱涵數量多達9,213M,為提升排水箱涵施工品質及安全,經考量整體進度及經費,採部分場鑄箱涵工法及預鑄箱涵節塊吊裝工法等兩種方式,併行施工,調整後場鑄箱涵施作長4,873M、預鑄箱涵長4,340M,有效縮短施作期程約半年。另預鑄箱涵節塊,所採用自立式系統鋼模,為可重複利用的材料,可減少木模板材料使用,相當於減少排放量約0.5個大安森林面積,達到環保及節能減碳的效果。

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圖3-1 傳統模板施工方式(照片瑞鋒營造提供)

 

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圖3-2 預鑄工法施工方式(照片瑞鋒營造提供)

(二)預鑄工法與場鑄工法優劣比較

 

 

場鑄箱涵工法

預鑄箱涵工法

施工安全

1.箱涵斷面小,勞工在局限空間作業安全防護顧慮較多。

2.受淨寬高限制,勞工在箱涵內部進行模板拆模有安全顧慮。

1.人員無須長時間於局限空間作業,提高施工安全。

2.勞工大多在預鑄品外進行吊掛作業,施工安全無虞。

施工技術

1.現場模板拆裝受空間限制,品質不易控制。

2.現場澆置混凝土搗實不易,填角混凝土漿不易飽實,完成面不平整。

1.系統鋼模拆裝精度較高,預鑄後成品尺寸公差較小。

2.預鑄廠內進行鋼筋綁紮、混凝土澆置及以鋼模拆裝,完成面品質穩定,且尺寸精度較高。

施工材料

1.210kgf/cm2混凝土

2.普通模板、軀體模板

3.SD280W、SD420W鋼筋

1.210kgf/cm2混凝土

2.系統鋼模

3.SD280W、SD420W鋼筋

工期檢討

1.頂板模具拆除要配合混凝土強度,作業空間不足,工率不彰、工期較長。

2.易受天候影響,雨季出工率不高,工期不易控制,進度緩慢。

1.預鑄廠模具化施工,成品生產迅速,不受天候影響。

2.現場開挖後PC打底完成,可立即進行排放,施工進度迅速。

工程效益

1.受局限空間影響,不利模板裝拆及混凝土澆置,施工安全有顧慮。

2.受天候影響,施工進度緩慢,工期較難控制。

3.現場澆築混凝土品質易受環境影響,施工品質較差。

1.提升結構體品質、強化施工精度。

2.節省人力解決勞動力短缺問題。

3.不需現場澆置,減少雨季影響可持續推動工序。

4.無局限環境施工,提升作業安全。

 

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圖3-3 預鑄箱涵示意圖

 

 

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圖3-4 預鑄箱涵示意圖

三、預鑄箱涵工法

(一)預鑄工廠作業流程

由於本案預鑄箱涵規格多達8種尺寸(如表4-1),先依各規格分別製作系統鋼模,來進行預鑄箱涵節塊的生產。而各規格節塊生產作業,亦配合現場施工進度,來進行調配預鑄,以符合所需。

表4-1 箱涵鋼模模具尺寸數量表

規格 鋼模數量(組) 規格 鋼模數量(組)
1.2m*1.2m*2.0m 3 2.0m*1.5m*2.0m 5
1.5m*1.2m*2.0m 10 3.0m*1.2m*2.0m 2
1.5m*1.5m*2.0m 2 3.0m*1.5m*2.0m 2
2.0m*1.2m*2.0m 2 4.5m*2.2m*1.0m 4

 

預鑄箱涵節塊在預鑄工廠製作鋼筋籠時,因已考量後續鋼筋搭接及鋼筋籠吊掛作業等可能產生的問題,故將原設計所採用的一般鋼筋,更改為可焊鋼筋,並以焊接的方式進行鋼筋籠的施作。一來可讓鋼筋籠更加穩固,二來可於鋼筋籠吊掛作業時,避免造成變形。而持續完成的鋼筋籠,於焊接完成後,均立即放置於待驗區等待查驗,於檢驗合格後,進行鋼筋籠吊放等後續作業。

模板組立作業時,考量整體接合面的平整度及固定角度,採用母榫在下的方式,以得到較好的平整度,利於後續的接合安裝。另模板組立順序部份,採先行放置鋼內模後,再進行吊放鋼筋籠,將鋼筋籠吊放至預定位置後,立即預埋吊掛作業所需螺栓,以利後續成品節塊的吊掛及安裝作業使用。而本案所採用的鋼模,屬自立式模板,外側鋼模於拆裝時不需整體分解,僅由二人即可完成最後的外模閉合及螺絲鎖固作業,有效的節省作業人力及時間。

接續的混凝土澆置作業完成後,為使所完成的預鑄箱涵節塊達到預定的強度,故採用蒸汽養護的方式,來縮短養生的期程,拆模後以天車吊掛至堆放場進行放置。整個循環,平均僅需1-2天即可完成節塊的製作。預鑄箱涵工廠製作流程,如圖4-1。

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圖4-1 預鑄箱涵工廠製作流程(照片瑞鋒營造提供)

(二)現場施工吊裝作業

1.現場施工流程說明

預鑄箱涵節塊於工廠製作完成後,以平板車載運至工地。小型預鑄箱涵於工地設置存放地點暫置,再以小搬運方式運送至安裝地點。對於大型預鑄箱涵,則於平板車載運至安裝地點後,即進行吊放與安裝,以縮短整體交維期程。

在預鑄箱涵節塊吊放安裝前,工地現場務必需先完成PC拍漿整平作業,並完成各節塊位置放樣,以利後續可正確的將節塊吊放至預定位置。在完成相關的安全檢查後,進行節塊吊放安裝。當節塊吊放定位完成後,則於母榫側黏貼10mm自黏式填縫條,再進行節塊的結合,並予以鎖固。小節塊箱涵,每日約可吊放安裝約30個節塊(共60m);大型節塊箱涵,每日約可吊放安裝約15~20個節塊(共15~20m)。現場施工吊裝流程,如圖4-2。

2.吊裝機具作業安全管制及作為

本案預鑄箱涵節塊吊裝作業,係採用45T~80T及80T~200T各1部,負責吊掛安裝作業。針對移動式起重機進場作業前,辦理相關檢查,確認吊掛作業及人員安全無虞後,進行施作。檢查重點如下:

(1)注意吊桿位置,勿碰觸電線,並保持安全距離。

(2)確認旋轉空間是否足夠,避免碰撞到其他物體。

(3)點檢外伸撐座確實定位,避免安定度不足造成翻覆。

(4)吊掛作業範圍進行圈圍,防止人員進入。

(5)點檢「過捲揚裝置、警報裝置、制動器、離合器及其他安全裝置」有無異常。

(6)點檢鋼索及吊鏈有無損傷。

(7)點檢吊鉤、抓斗等吊具,有無損傷及一機三證等安全檢查。

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圖4-2 現場施工吊裝流程(照片瑞鋒營造提供)

四、結語

臺南市麻豆工業區位於國道1號麻豆交流道西側,實為發展南部科學園區衛星園區最佳地點。施工期間有賴於施工團隊戰戰兢兢,努力不懈,克服各項難題,重劃工程自107年開工,經歷3年多完工,期間榮獲多項獎項(如第十三屆公共工程金安獎優等、臺南市政府第三屆公共工程優質獎特優)。優良的施工品質,提供了將近90公頃的優質工業用地及21.5公頃公共設施用地,市府也同時爭取納入中央的「大南方大發展計畫」,為麻豆工業區吸引更多產業進駐與開發,增加就業機會,帶動整個麻豆、佳里的地區產業發展,共同實現安居樂業的宜居城市。

本計畫排水箱涵工程,施工時遭遇疫情限制,為避免大量人員接觸,採預鑄工法及模組化施工,有效減少施工人數、增加施工能量,達成兼具防疫且有效縮短工期之目標。

【本文稿經由台灣省土木技師公會技師報同意轉載;未經允許請勿任意轉載】

 

 

 


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