一、緣起
賀田山營區,位於花蓮縣壽豐鄉海岸山脈北端賀田山山脊線,主要在都鑾山層與蕃薯寮層交接帶,海拔約為400公尺。營區西側邊坡,因106年0206地震,造成道路於3K十180段路面沉陷開裂及邊溝斷裂。復因107年11月24日前連續強降雨,逕流水自路面裂縫及邊溝斷裂處流入土體,造成側向土壓力增加,邊坡擋土牆地錨敗壞及路面坍塌,營區與行政大樓間之交通中斷以及動力線、電信、給水等維生管線受損。
圖1 擋土牆、路面邊坡崩塌全景
圖2 路面地基崩塌
圖3 擋土牆及地基崩塌
二、道路復建構想
由蒐集原設計資料,得知坍塌路段為回填區,坍塌高度超過15公尺以上;而道路坍塌段腹地窄無法改線,為避免高填土坡面坍塌重複致災,乃興建長50公尺雙跨度鋼橋取代之。
因道路坍塌段腹地窄,橋梁墩柱基礎無法採用大型機具,如全套管及口徑大的螺旋鑽基樁,而採用以人工配合鑽堡機具施工,挖掘入岩盤之井式基礎,開挖過程以鋼襯環片為擋土安全措施。
由於原道路為回填深度15公尺以上路堤,一側為既有懸臂式擋土牆,老舊地錨固定有虞慮,無法以基樁作為基礎;另路堤坍塌面封口側,無法施作地錨。因此須將損壞擋土牆拆除,將橋台設置於擋土牆拆除處,採井式基礎深入岩盤外,並於橋台背面及邊坡之間回填CLSM,減少橋台背面邊坡崩塌破壞之虞。
又因工址位於「山坡地保育林區」,為免水土保持計畫送主管機關審定,曠日費時,增加施工時程,決定由路面至橋梁基礎底面間不設施工便道及施工便橋,避免開挖整地的行為。改於A1橋台邊,設置上下鐵爬梯,供施工人員上下使用;施工材料及機具,則在既有道路上,使用吊車吊運。
圖4 施工人員上下鋼管階梯
橋梁上部結構,採輕型密集I型鋼梁,鋼構於工廠加工製造,與下部結構及邊坡保護工程,同時進行,以縮短工期;至於以密集梁方式設計,可減少每支鋼梁重量,方便吊車吊裝;而橋面版,則施作鋼筋混凝土後再鋪上密級配AC。
至於,坍塌造成電力、給水、排水、消防管線之局部損毀,其中電力僅恢復第一迴路,保留基本照明,線路規劃、設計規範、設計標準及材料規格等,都採用原系統材料規格,以避免不同管材銜接,造成施工困難。
三、工程概述
主辦機關為空軍戰術管制聯隊,專案管理及監造單位為山水技術服務有限公司,統包廠商為民儒營造有限公司(設計為益將工程技術顧問有限公司)。工程內容依照原契約:道路橋梁工程內含基樁工程、鋼構橋梁、排水工程、地質改良;邊坡工程內含40T地錨加格梁植生工程;機電工程內含動力線、電信、給水等更新維生管線;契約變更增加工程:行政大樓補強工程內含A型(D=60cm)、B型(D=50cm)微型樁及D=100cm擋土排樁加60T地錨;原有擋土牆地錨補強工程(60T地錨)。合計工程金額為118,469,712元。
四、行政大樓補強工程
為施工安全起見,針對坍塌處附近行政大樓北棟,委請台中市結構工程技師公會作安全鑑定。鑑定報告摘要說明如次:比對「花蓮賀田山陣地監測報告」,108年11月22日及同年同月28日,結構物傾度盤之歷時曲線圖已超過警戒值;整體結構物無明顯裂損,傾斜測量結果,顯示結構整體朝同一方向傾斜;行政大樓北棟,距離坍塌面最近距離僅6.8公尺,經邊坡穩定分析安全係數低,不符相關法規規定,建議應先行拆除、或先行補強結構後再施工。經邀集專家學者到工地現勘,評定行政大樓尚無明顯結構損壞不拆除,但基礎應予以補強即可。
由於行政大樓,係位坍塌處的另一側,車輛無法到達地點,因此必須先行勘查可繞道至行政大樓的路線,經測量定線後,進行開挖施作道路,讓工程車輛、挖土機、吊車及其他施工機具得以通行,進入行政大樓區進行補強工作。
補強的區域如下:
1. 靠坍塌區基礎:設置微型樁托基深入風化岩盤,採用A型微型樁,直徑50cm間距75cm,並植入H250×125×6×8型鋼,澆置280kgf/cm2混凝土。
2. 地面層梯間及管道間基礎區:設置B型微型樁,直徑60cm間距60cm,並植入H250×250×9×14型鋼,澆置280kgf/cm2混凝土。
3. 配合橋台開挖面區:採用直徑100cm排樁,間距120cm。另加60cm×60cm繫梁,澆置280kgf/cm2混凝土,及60T地錨兼具擋土、保護。
圖5 行政大樓基礎補強平面配置
圖6 地面層梯間及管道間基礎剖面
微型樁施工程序,如圖7-12。
圖7 定點
圖8 鑽孔
圖9 抽取鑽桿
圖10 混凝土澆置
圖11 植入型鋼
圖12 完成
排樁施工程序,如圖13-20。
圖13 定位壓入
圖14 管內土方鑽掘
圖15 鋼筋籠製作
圖16 吊放鋼筋籠於鋼套內
圖17 鋼筋籠高程檢測
圖18 特密管伸入鋼套內澆置混凝土
圖19 混凝土澆置完成
圖20 完整性檢驗
五、原有擋土牆地錨補強工程
原有擋土牆,地錨固定功能老舊有疑慮,依據基本設計審查會決議:針對營區既有地錨做揚起試驗,確認安全性;會同聯隊及監造單位,分別於臨兩側橋台A1及A2邊各取2支地錨,辦理揚起試驗。
試驗結果數據:臨橋台A1側2支,分別於31.02T及28.58T即揚起,臨橋台A2側1支於24.72T揚起,另一支於8T破壞,四支地錨之有效平均預力,僅剩設計預力35%以下,現場且有1/4地錨完全失去功能。另於坍塌區新增設之傾斜管監測結果,既有擋土牆有持續傾斜情況,經邀集專家學者評定,地錨應予以補強。
查,原有擋土牆既設之繫梁及60T地錨,因原有地錨之自由端及錨頭處,防銹灌漿不確實,導致預力不足;新設地錨之自由端鋼鍵,塗以防銹油及增加小PE套管包覆,自由端二次灌漿必須確實滿灌,錨頭改用保護蓋及填充防銹油膏,保護增設喇叭管及止水封。新地錨採梅花座式錯位佈設,間距為2.5M,新舊地錨間距最小為1.76M。
圖21 原有擋土牆地錨補強範圍平面圖
圖22 原有擋土牆地錨補強0K+000~050範圍展開圖
圖23 有擋土牆地錨補強0K+100~170範圍展開圖
圖24 地錨格梁及植草
六、主體工程施作
(一)行政大樓邊坡格梁、40T地錨施作及填土灑草種植生。
(二)橋台周遭的JSP地質改良
圖25 JSP地質改良
圖26 JSP地質改良檢測
(三)橋台及橋墩施工
先行施作A1再施作A2橋台,基樁採用全套工法,分別施作直徑120cm長20m的A型排樁、直徑120cm長25m的基樁,及直徑120cm長16/20m的排樁。橋台是利用鋼材組模澆280kgf/cm2混凝土。最後施作中間橋墩的井式基礎,橋墩亦是採用鋼材組模的澆置280kgf/cm2混凝土結構。
圖27 橋台平面圖
圖28 橋台及橋墩剖面
(四)鋼橋施工
鋼橋的鋼梁為ASTM A709 GR50之鋼材,斷面550mm×940mm(上下翼板為45mm×550mm、腹板14mm×850mm),表面處理方式:鍍鋅量在600g/m2以上,外層加塗環氧樹脂漆三道膜厚78μm。鋼梁在工廠加工製造、鍍鋅及假組立後,運至工區吊裝,將每支鋼梁組裝及加塗環氧樹脂漆,螺栓材質為ASTM
A325高張力螺栓,為避免高張力螺栓斷尾端銹蝕,不採用扭距控制螺栓(T.C.BOLT)。且因工期緊迫、作業空問侷限,採用直接張力指示器施工法,確保螺栓正確鎖固。
鋼梁先行連接組裝及油漆後,再以300T+200T吊車進行吊裝。先行吊裝A1橋台與橋墩間之三支鋼梁,然後再裝A2端邊之三支鋼梁,於鋼梁尚在組裝未吊裝期間空檔,施作橋墩底部之制洪跌水消能牆板,與邊坡之地錨格梁及植草區連成一體,避免由邊坡流下逕流水,直接沖刷原土體而致生水土流失。
鋼梁吊裝完成後,即進行橋面板、欄杆的混凝土工程以及橋面板密級配AC工程。最後施作動力線、電信、給水等維生管線工程。
圖29 吊車吊裝位置平面圖
圖30 A1橋台與橋墩間鋼梁吊裝
圖31 A1橋台與橋墩間鋼梁吊裝完成,底部施作制洪跌水消能牆板
圖32 A2橋台與橋墩間鋼梁吊裝
圖33 A2橋台與橋墩間鋼梁吊裝完成
圖34 制洪跌水消能牆板混凝土澆置完成
圖35 橋梁平面圖
圖36 鋼橋橫斷面圖
圖37 橋面混凝土澆置完成
七、結語
本工程於110年4月21日開工,因行政大樓及原擋土牆補強契約變更未完成議價,首要的補強工程無法施工。基於安全考量申報停工,直至110年8月16日完成議價,才開始施工。工區偏遠,前不著村後不著店,年輕人視為畏途,皆裹足不前;施工人員的年齡,大都在五十歲以上。賀田山上氣候變化多端,往往早上是晴天,到下午不是吹起狂風,就是霧茫茫的下雨天,造成工區的泥濘、及鋼管施工架搖晃及濕滑,施工人員為安全考量,無法施作原有擋土牆地錨的補強。及至補強工作完成,主體施工基樁施作,遇到不可預期的混凝土基礎板使得鑽掘困難,各工種施工動線之交錯,COVID-19肺炎疫情的蔓延、及環境因素的影響,皆使得工程進行緩慢。鋼梁順利吊裝完成後,才得以進行後續的雜項工程、以及維生管線工程。總而言之,本工程是在極度辛苦、困難及在零災害之情況下完成。
圖38 整體施工平面配置圖
參考資料
1.賀田山營區設施整建統包工程契約。
2.賀田山營區設施整建統包工程設計圖。
3.賀田山營區設施整建統包工程簡報-民儒營造有限公司、益將工程技術顧問公司。
4.賀田山營區設施整建統包工程工程查核設計單位簡報-益將工程技術顧問公司。
5.賀田山營區設施整建統包工程統包廠商簡報-民儒營造有限公司。
【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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