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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○九年六月十三日

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執行編撰:李惠華
文字記者:許素梅

 高落石潛勢邊坡下施工之四道安全防護作為

交通部公路總局第二區養護工程處 劉世桐 處長

第二區養護工程處谷關工務段 呂正安 段長

劦盛工程顧問經理 嚴順然 技師

長達營造 董事長 張家榮 技師

摘要

中橫公路係在崇山峻嶺間開鑿而成,部分路段穿越地質不穩定之邊坡,易造成落石危害。當工區發生無預警落石事件,即可能引發勞工因擔心再次落石而退場,故落石風險如何有效降低,攸關作業勞工之安全,甚而影響工進。然而,國內目前邊坡施工時,僅以監看邊坡人員來守護勞工,不僅目視範圍有限,且因落石當下無法即時告警,難發揮監看功效。有鑑於此,本文導入安全防護四道作為,針對浮石預先處理及落石,即時能有效告警及攔阻等,期能使山區工程,皆能安全推動,提升作業勞工及用路人之安全。

壹、血汗交織的中橫施工史

中橫公路,是台灣第一條串聯東、西部的橫貫公路,全長近188公里,西起臺中市東勢區,東至花蓮縣秀林鄉。其中,最高海拔2,565m,係位於112k大禹嶺路段,因部分山區路段邊坡高聳陡峭且破碎易落石,如圖1所示,造成對施工人員及用路人之安全危害度高。民國4577日動工,到4959日完工,期間,工程前輩於險峻艱鉅的峰巒荊棘間,冒險患難、鑿山渡塹,共造成225人殉職。

1 中橫公路山區路段邊坡陡峭破碎易落石崩塌情形(台83713k+800青山

中橫公路受民國88921集集大地震重創,上谷關至德基路段柔腸寸斷,而其他山區路段,迄今仍常有落石災害。雖經多年搶修復建,仍無法完全免除落石風險之危害,因而工程人員不幸於中橫公路殉職或受傷事件,隔幾年就會發生,實非不注意安全,而是搶災在即,而落石風險難免出其不意;民國89517日大地震,造成上谷關至德基間多處嚴重坍方,如圖2所示,谷關工務段之工程人員,在中橫公路38k馬陵路段罹難,經同仁及救難人員穿過重重障礙,方由直升機空運;民國101617,洛韶工務段(現名為太魯閣工務段)之工程人員,在中橫公路151k洛韶路段進行邊坡搶災時,被突然掉落的一顆巨石擊中而墜谷,經施工團隊立即攀下溪谷,緊急送醫急救,卻仍不幸殉職。

2 民國89517日大地震造成中橫公路再次重創(約台837k+800

血汗交織的中橫施工史,歷經一甲子,似乎未曾停歇。如今「災害依舊在、挑戰仍然高」,施工人員仍需曝露在破碎易落石邊坡下,面對邊坡上之浮石,猶如隱形殺手,令人時常有防不勝防之無奈。有鑑於此,實有必要採取預警告知及強化防護之思維,減少憾事之發生。本文分享近期公路總局於明隧道施工期間,應用科技技術,建置邊坡落石風險下之四道防護,以提升施工人員之安全防護。 

貳、邊坡落石風險下施工之四道安全防護

台灣因山勢陡峭、地質破碎,加上近年極端氣候影響,山區公路致災情形加劇,復建工程隨之增多,常見如明隧道、橋梁、擋土牆、地錨護坡、掛網噴漿。前開工法,皆屬區段式定點施工,周圍環境之安全防護,為保護作業勞工之重要一環,尤其是邊坡作業,更需加強防護,否則,落石在重力加速度作用下,殺傷力驚人。通常施工時,有設置監看人員。然而,因監看範圍有限,落石之高度往往超過眼力所及之範圍。隨著科技進步,無人空拍機逐漸普及,可以用上帝的視角,俯視高達上百公尺之邊坡,補足人員監看不足之處。另監測技術益臻成熟,落石經過預先設置之監測設備,即能透過安裝好的儀器,發出聲響或閃燈,達到告警下方施工人員,儘速撤離工區或躲避。

  應用此概念,公路總局於進行明隧道工程時,經由建置守護落石風險下之四道安全防護,即科技巡檢、天羅監測、防護鋼栅及庇護碉堡,開創邊坡施工時勞工安全防護之新里程碑。

一、     科技巡檢:每兩週以UAV(空拍機)拍攝邊坡並建置3D模型,如圖3所示,藉此比對坡面變化、即時掌握浮石及研擬處理對策,將風險由高度降至低度危害。若逢豪雨或地震後,上工前再加強空拍檢視,確保進場安全。

3 易落石邊坡下施工第一道防護-科技巡檢

二、     天羅監測:利用電腦模擬分析邊坡落石彈跳軌跡,如圖4所示,其後於適當高度處,安裝紅外線落石感測系統,當落石經過即觸發感測器,連動之警報閃燈及蜂鳴器在工區響起,作業勞工即迅速撤離工區、或於安全處緊急庇護。通常,以45度之邊坡、距工區120公尺高之處,設置告警設施,經彈跳分析,約可提供下方作業勞工6秒的黃金避難撤離時間。

4 進行落石彈跳分析獲得坡面落石落下時間及彈跳高度

三、     防護鋼柵:經落石彈跳分析,可獲落石於工區旁之上邊坡彈跳高度,據以設置較彈跳高度為高之防落石栅及鋼板,以防止大部分落石飛越或穿過型鋼縫隙進入工區,如圖5所示。柵之型式,因落石大小及衝擊能量而定,與鋼板構成之防護系統,應可抵禦落石衝擊能量。

5 型鋼及鋼板之鋼柵系統作為落石防護之第三道防線

四、     庇護碉堡:部分勞工可能深入工區而來不及撤離,故需依工序設置庇護空間,以供緊急避難,且需於工區顯眼處標明避難位置。如基礎施工時,於地梁間之空隙,設置臨時庇護空間,其內提供求生響笛、乾糧、飲用水及緊急聯繫單位電話號碼等,以利勞工短期維生及求救,如圖6所示。

6 第四道防護需依工序規劃緊急庇護空間

參、四道安全防護之應用案例

107年第1次災害台863k+340~63k+480易致災路段復建改善工程」,主辦機關為交通部公路總局第二區養護工程處,設計廠商為劦盛工程顧問公司,監造單位為該工程處谷關工務段,施工廠商為長達營造工程有限公司。該工程位於台863k+400(德基路段),因上邊坡常有落石危害,如圖7所示,因而規劃施作3單元共75m之鋼筋混凝土明隧道。

7 863k+400(德基)常落石路段將施作明隧道位置

施工初期,遭遇去(108)年518日、611日及817日多次豪雨及颱風交相侵襲,致上邊坡長約400m之沖蝕溝,發生嚴重落石坍方,如圖8所示。清坍與落石之循環下,不僅工進推展嚴重受阻,且雖設置邊坡監看人員,然對於作業勞工及用路人之防護仍有未逮。天候在當年10月之後較為穩定,為了追求工進、勞工及用路人防護之兼顧並善,達職場零職災的目標,由主辦機關邀設計、監造及施工廠商,研擬採用前述「守護勞工四道防護措施」,並透過加強演練,以強化勞安避難意識及臨機應變。

8 863k+400明隧道工區遭108年雨情多次重創坍方

應用四道安全防護後,作業勞工雖曝露在邊坡落石風險下,但相對以往,浮石已能預置處理;無預警落石已能透過警示來撤離工區、殘餘落石亦可由鋼柵攔阻,可謂安全防護大幅提升,因而勞工較能專注施工。四道防護之成效良好,本標工程已獲交通部職業安全衛生優良公共工程(金安獎)選拔之委員肯定及推薦,藉由推薦角逐過程,期能供各界借鏡應用於山區工程,如圖9,「積極導入安全防護、多元應用科技」共同開創突破性的安全防護策略。

9  藉由不同管道推廣台863k+400明隧道工區之安全四道防護

肆、離災重於防災

工程前輩以堅毅卓絕之精神,開拓出中橫公路,在人定勝天的時代下,罹災人數十分可觀。敬佩傳承第一代的精神,在科技發達的時代,以四道安全防護,來守護勞工作業安全,經工程實務應用,確能達到效果,期許日後能更全面應用、推廣及精進。

面對大自然的挑戰,工程人員應秉持『敬天順天』的理念,建議加強對天氣情資之研判、及預置安全佈署。若能在天候降雨前,即預先將工人撤出工區,再搭配四道防護中之第二道落石監測,將其連線至路側設置落石告警牌面,則安全防護之層面,可推廣至用路人之通行告警,避免落石期間進入工區,以達到「離災重於防災」之標竿。

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