鐵路地下化(明挖覆蓋)工程之防洪閘門介紹

林建志  技師

壹、 說明

近年來由於整體水文環境變遷，聖嬰現象造成世界各地氣候異常，為預防鐵路地下化營運過程中，突發狀況之外水大量湧入隧道，於引道口設置永久性防洪閘門，以阻隔突發外水瞬間漫延至隧道內，減少損失及確保安全；因此，防洪閘門施工良窳，與台鐵營運及行車安全，息息相關。筆者有幸參與本項工程建設，本文僅就作左營地鐵北引道口(大中陸橋下，UK397+835處)防洪措施予以介紹。

貳、 鐵路地下化之防洪閘門特性與施工說明

永久防洪措施(洪水防護)無法無限擴張，宜以不影響旅客觀感及營運負擔前提下規劃設計。本案依高雄都會區大眾捷運系統之最新準則(引道口防洪保護設計高程，採洪水位重現頻率200年、出水高度+1.1m)，作為工程洪水位評估的辦理依據。

  一、引道段防洪排水規劃

　　  (一)引道段入口處，設置擺動式防洪閘門，以防止地面逕流水/洪水灌流入隧道，閘門基本條件如表1；照片如圖1所示。

　　  (二)於引道口設置橫向截流溝，兩股間之中央低點，埋設縱向排水管，匯集降雨及滲漏之水量，排往引道末端抽水站後，再抽至翠華路既有雨水排水系統。

表1  防洪閘門基本條件一覽表

備註：現場控制(手動)，一般於維護保養及檢修時使用；遠端控制(自動)，屬系統設計功能需求。

圖1  防洪閘門現地照片

二、防洪閘門之材料性質

　　  (一)門扇及外露框架採用304型不銹鋼，表面採4號毛絲表面處理。

　　  (二)於門扇及框架處，設置連續性之合成橡膠墊條(防水橡皮及壓縮墊)，以抵抗水頭壓力。

　　  (三)擺臂採ASTM A36鋼材並經防銹處理。

　　  (四)自潤軸承，具高負荷性能低摩擦係數，導入鐵氟龍系之固體耐蝕性潤滑劑；附軸封防污染物進入，以保滾輪之靈活運轉性能。

　　  (五)橡膠水封，抗拉強度200kg/cm2以上，斷裂伸長率400%以上，老化試驗(70^OC.96小時)抗拉強度達原強度80%以上，壓縮變形30%以下。

　　  (六)可能浸水之所有機電設備，均採用水密型(Watertight Type)構造。

三、防洪閘門之力學強度

　　  (一)結構鋼容許應力，在正常載重情形下，不得超過容許應力設計法的規定；且材料極限強度之安全係數不得小於2.5。

　　  (二)機械構件(含驅動裝置)容許應力，由電動機最大扭力計算所得之應力，需小於使用材料降伏應力的90%。

四、防洪閘門之施工注意事項

　　  (一)本案閘門為單開門(懸臂)型式，門體由面鈑、主梁、端柱銲接而成，施工時門體應注意全閉狀態下之長期變形。

　　  (二)門體下方需設置門止裝置(Stopper)，以防止門體開啟超程時損傷設備。

　　  (三)閘門需設置自動固定裝置，確保在全開或全閉到定位時，可自動鎖定閘門固定門體。

　　  (四)閘門需具偵測裝置，當偵測到有故障時，訊號必須連動傳至控制盤產生警示。

　　  (五)油壓驅動裝置，須提供一組具有槓桿之手動泵浦，以便電動泵發生故障時，能以手動方式操作閘門，手動出力不超過15公斤。

　　  (六)油壓缸及油壓系統，需特別注意油壓桿衝程、負載及裝配狀況，以避免油壓桿延伸時導致異常彎曲；每組油壓缸應裝置二組極限開關，以控制油壓桿之最後行程；油壓管及管件，皆須以不銹鋼材料製成。

　　  (七)油壓驅動裝置，需具有液壓油流量調整閥，可輕易調整油壓缸之前進/後退速度，調整範圍至少涵蓋閘門門體設計速度之75%~125%。

　　  (八)所有穿牆之管套，皆須使用具防火等級及防水需求之填料填封。

　　  (九)開門、驅動裝置及電器設備安裝完成後，進行運轉試驗時，先將閘門放置於關閉位置，檢查各部與門框之關係，再啟動電源及驅動裝置，啟閉閘門多次後，再檢查閘門及驅動裝置各部。(運轉須達順暢、無異聲及過度振動)

五、防洪閘門檢查流程，如圖2。

六、防洪閘門定期檢查項目及維修方法，如表2。

表2  防洪閘門基本條件一覽表

參、 結論

鐵路地下化工程為百年設施，以前瞻的規劃，創新的設計，在面臨鐵路困難環境下(經常性夜間施工)，順利完成防洪閘門新建作業，兼顧營運維管需求，以土木工程技術，為在地美好生活增添篇章，藉本文給辛苦的監造單位與主辦機關，讚美喝采。