淺談反射震波探測海上基樁長度
范弘芳 技師
前言
金門塔山發電廠重油供應設施之連絡橋、卸油平台、靠船樁叢、繫船樁叢等海上結構物,係藉深入海底岩盤三公尺以上之(直徑90~100㎝)鋼管基樁所支承,而每支鋼管基樁,係依海上反射震波探測各結構物樁址之海床與岩盤面高程,以及樁頂高程計算長度,進而做為鋼管基樁備料的依據。以下就海上反射震波探測工作,予以概述。
探測原理
藉高壓電擊產生之人造震波,經海水傳播至海床下地層,而震波傳送的速度,於海床及以下各層面各有不同,震波於海床及以下各層面發生反射現象,返回海面為受波器接收到震波,於海床及以下各層面的走時。進而得到海床及以下各層面的時間剖面,據以計算海床及以下各層面深度及構造。
探測設備
1.水中受波器:採用8個水中受波器,間距4.6M吊接成一組,藉100HZ~10HZ間之頻率消除雜音加強震波信號。
2.濾波器:選擇性的過濾高頻及低頻雜音信號。
3.記錄器:放大並記錄水中受波器接收之震波信號,內含之振盪器能準確在熱感記錄紙上記出震波到達時間之刻度。
4.電源供應器:由發電機輸入之115V電壓升至380V直流高電壓,再輸至激發電容箱。
5.激發電容器:內容160μf電容,可儲存1000焦耳之能量,接收激發信號後,提供電擊所需電能。
6.電擊產生器:以火花放電的原理產生電擊波。
7.Uniboom:用於30M深以內之地層探測。
8.Sparkappay:用於100M深以內之地層探測。
探測步驟
1.測線設計:依欲探測之結構物基址形狀及地層構造,決定測線之配置和長度。
2.岸上控制測量:由已知的基準點座標,測量建立現場岸邊之控制點,作為海上定位之控制點。
3.安置震測儀:將檢視性能正常的儀器,安置於工作船之甲板上後,把水中受波器及電擊產生器,牢固拖曳於工作船後左右兩側之水面。
4.工作船之海上定位及導航:由岸邊之控制點,以DGPS定位儀,在陸上站接收衛星定位資料,即時加以修正後,以無線電傳送至工作船之DGPS定位系統,即時定出工作船位座標,同時在航跡儀上顯現工作船位置,進而指示工作船在正確的測線上施測。
震測儀之操作
先調整及選擇電擊所需能量,檢視接地狀況是否良好,再調整及選擇濾波範圍、記錄器之掃描或激發速度及放大倍率、記錄之時間刻度,然後開機施測同時檢視記錄器之信號調整至最清晰程度,最後進行以下震測剖面之解析。
先依據地層反射震波信號、走時相互關係,定出地層反射面位置及複反射面位置,再依據地層之不連續及繞射波現象,定出斷層之位置、形態及落差,並依據反射信號之頻率、特性,佐以鑽探或地質資料,解釋地層或堆積層之類別。
結語
金門塔山發電廠重油供應設施,係委託國立海洋大學,利用海上反射震波,探測各結構體基樁址之海床及岩盤面之高程,其震測結果,實測資料如下海床及岩盤走向趨勢圖一、二,及基樁址震測結果實測資料表。
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樁址海床及岩盤面高程探測 | | 結構體平面佈置圖 |
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結構體海床及岩盤面走向趨勢圖一 | | 結構體海床及岩盤面走向趨勢圖二 |
基樁址震測結果實測資料表
區域 | 海床面高程(m) | 岩盤面高程(m) | 備註 |
連絡橋AR2 | EL+1 | EL-5.1 | |
連絡橋AR3 | EL-1 | EL-7.2 | |
連絡橋AR4 | EL-3 | EL-9.4 | |
連絡橋AR5 | EL-5.5 | EL-9.8 | |
連絡橋AR6 | EL-8.5 | EL-11.7 | |
卸油平台 | EL-10 | EL-16 | |
靠船樁叢BD1 | EL-12 | EL-25 | |
靠船樁叢BD2 | EL-10 | EL-14 | |
繫船樁叢MD1 | EL-13 | EL-31.5 | |
繫船樁叢MD2 | EL-12 | EL-24 | |
繫船樁叢MD3 | EL-10 | EL-12.8 | |
繫船樁叢MD4 | EL-6 | EL-10 | |
以上資料之海床面及岩盤面高程,均為該區域(如AR2)之平均值,而各區域基樁的長度,係由設計圖示樁頂高程、岩盤面高程及深入岩盤的3m長等數據計算而得(樁長=樁頂高程-岩盤面高程+3m),經計算的每支基樁長,與實際打設完成的基樁長,大致相符,因此在基樁的打設的過程,沒有發生基樁備料不足的情事發生,而圓滿順利的將全部(169支)基樁打設完成。
參考資料
1.金門塔山發電廠重油供應設施工程(國營會91年度工程品質查核), 91年7月簡報,台電金門工務所編。
2.金門塔山發電廠重油供應設施工程施工報告,91年10月。