金門塔山電廠重油供應設施工程

基樁打設歷程甘苦談

范弘芳  技師

前言

本工程之連絡橋，卸油平台、靠船及繫船樁叢等重油供應設施，係位處於金門塔山電廠附近之海域，皆以厚1.9㎝鋼管基樁來支撐，需打設直徑90㎝者有85支、100㎝者有84支共計169支，且基樁須深入岩盤3M以上。

經查金門海底岩盤大部分為花崗岩，其主要礦物成分為石英、長石與雲母，而石英幾乎是不風化之礦物，更嚴格的說法是：不發生化學性風化，而可以有受力破碎之物理性風化。石英含量高者既硬且極為耐久，一般而花崗岩材質中之各礦物顆粒膠結極佳，甚至到了互相穿插（interpenetration）之程度，而金門之花崗岩甚至有文象（graphic texture）顆粒，雖含石英與長石之成分，其強硬度卻遠高於兩種礦物分別結晶為兩粒者，因其特殊之成分及組成，金門之花崗岩為最強硬之石材之一。依本工程工址鑽探取樣所得之四組花崗岩心，經試驗其單軸抗壓強度（Qu值）介於758～1749㎏/㎝²間。

基椿打設工法歴程

本工程擬採用全套管工法，依承包商提送之型錄：本工法除了能切削地底如H型鋼管樁、鋼筋混凝土等障礙物外，且可切削單軸抗壓強度（Qu值）1500㎏/㎝²之轉石及Qu值達2300㎏/㎝²之花崗岩，遠大於本程工址鑽探取樣所得之四組花崗岩心之Qu值（758～1749㎏/㎝²），因此同意採用此種工法打設基樁。

一般而言，以金屬（鎢鋼）直接刨削岩石之外力是可以控制的，惟對本工程高硬度之花崗岩盤，鑽頭齒面與岩盤摩擦產生之高温，使鑽頭齒面材質軟化，加之刨削產生之岩石細粒粉，未能有效且持續的排除，更加速鑽頭齒面之磨損，而須頻換鑽頭齒面。

由於更換鑽頭齒面費用（每組252,000元）甚鉅，以及基樁因而打設緩慢且難以入岩至設計深度，承包商乃改以小口徑鑽堡，沿基樁周邊，鑿擊小孔至入岩深度後，再以鑽頭齒面沿小孔面刨削，期盼可減低鑽頭齒面之磨損及更換頻率，進而提升基樁之打設速度。

小口徑鑽堡鑿擊，雖然可入岩至設計深度，但是小口徑鑽堡於鑿擊過程之垂直度，郤無法有效控制，以致入岩至設計深度之孔徑形成傾斜現象，因此鑽頭齒面無法全面沿小口徑孔面刨削，鑽頭齒面的磨損還是很大，依然難以入岩至設計深度。

採用全套管工法及佐以小口徑鑽堡鑿擊之工法，歴經63日曆天先後換裝四組鑽頭齒面，打設了11支基樁而僅6支基樁達設計深度入岩3M。承包商基於鑽頭齒面損耗大，且須常更換鑽頭齒面，成本超過預期，且施工進度緩慢，而改採反循環式鑽掘工法。本工法雖然數度更改螺旋鑽頭及刨削角度，仍徒勞無功，歴經13日曆天試打基樁未曾打設完成一支基樁而退場。再改採岩盤切削工法，本工法因鑽頭重力不足，入岩60㎝後即無法再往下施打，歴經7日曆天試打基樁，雖經整修仍無法入岩至設計深度（3M）無功而退場。最後採用氣動式潛孔鑽頭鑽掘工法。

本工法之施工機具，係由日本設計，而由韓國製造之氣動式潛孔鑽頭。其主要部分為直徑1.2M整組鑽掘機：TOP18吋鑽鎚機1個，TOP直徑720㎜鑽頭1個，TOP12吋鑽鎚機1個，TOP直徑460㎜鑽頭1個及空氣分配器1個。空氣鉸接部SP6-120支架接頭31個，直徑1.2M長6M鑽桿3支，備用鑽頭直徑720㎜及460㎜者各兩個。

由於大口徑之潛孔鑽頭，在國內尚首次採用，加上此種由兩種不同直徑（720㎜及460㎜）組合之潛孔鑽頭係新開發產品，為趕工計，未經周全試車即運到工地施打，不論對設計者、製造者及施工人員，皆為新的嘗試及挑戰，因此於初期基樁打設過程，設計者（日本）及製造者（韓國），皆派員到現場觀察基樁打設情形，一旦發現瑕疵即予以探討，尋求解決改善之道，直到機具順利運轉，終於把基樁全部打設完成。

氣動式潛孔鑽頭與鑽鎚機組合		氣動式潛孔錘鑽掘示意圖
陸上基樁打設準備		陸上基樁打設
海上基樁打設

氣動式潛孔鑽頭鑽掘工法之障礙排除

一、打設基樁深度增加致風壓不足，難以啟動鑽頭鑽掘之因應措施

空壓機風管以直徑3吋取代原有之1.5吋，套管以直徑130㎝取代原有之150㎝，750HP空壓機由4台增至9台，及鑽機改裝120HP馬達後，才足以以上啟動鑽錘鑽掘。

二、鑽機馬達故障頻率高，馬達轉速之嘗試及抉擇

馬達轉速由19rpm嘗試調整至8rpm，再嘗試調整至2.5rpm之最佳狀況後，終於將故障排除。

三、鑽頭損耗、故障檢修，以致不能及時供應基樁鑽掘之對策

鑽頭備品由2個增至6個，充分供應基樁鑽掘。鑽頭之損耗、故障，經研判簡易者於工地檢修，稍複雜者空運回台檢修，台灣無法檢修者則空運到製造商之香港分公司檢修。

四、鑽頭鎢碳鋼損耗高不耐久，各種直徑之嘗試及抉擇

鎢碳鋼直徑由19㎜嘗試調整至23㎜，再嘗試調整至24㎜，經實際鑽掘比較，直徑23㎜之鎢碳鋼損耗最低最耐久。

五、基樁打設深度之增加，預估鑽桿長度不足之因應

本工程基樁打設過程隨著離岸愈遠，基樁長度逐漸增長，預估會超過原海床探測，憑以計算之樁長（25M），於是將直徑1.2M（6M長）鑽桿之備品，由3支增至6支。而基樁打設最長者為33.55M。

結語

本工程基樁於89年7月20日打設，歴經以上工法之打設、嘗試、摸索、突破及障礙排除，終於91年5月15日將169支基樁全部打設完成，期間筆者皆全程參與。由於工期己經延宕，施工期間，上級之台電總處，不但每日有電話垂詢基樁打設之進度，還要寫週報陳報基樁打設情形予層峯核閱，另有開不完的進度檢討會。當時身為監造主管的筆者，身心壓力之大，實在難以形容，然而當最後一支基樁，終於在零災害的情形下打設完成之際，其感受更是五味雜陳，有淚水的滋潤，也有昨日微笑的嫵媚。

参考資料

1.金門塔山發電廠重油供應設施工程施工報告，台電金門工務所土木課編。

2.金門塔山發電廠重油供應設施基地鑽探報告，環島工程有限公司。

3.花崗岩與大理岩石材之一般特性與顯微組織，洪如江，大地技術，第66期，第105頁。