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技師報於85年11月18日土木日創刊
新聞局出版事業登記證局版省報字第48號


中華民國一○五年五月二十八日

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社  長:莊均緯

副  社 長:伍勝民、朱弘家

總  編 輯:賴建宏

副  總 編:朱煌林
營運總監:巫垂晃

總  主 筆:周子劍
本期主筆:鄧勝軒
執行編撰:李惠華
文字記者:許素梅

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7581749/2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(7581749/2),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1.2M6M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1.2M6M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89720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91515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。

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