談「花蓮大比例尺模型震測計畫新建工程」

施工經驗紀要

范弘芳  技師

一、前言

花蓮大比例尺模型震測計畫新建工程，係由台電施工隊之土木工作隊主辦，由原借調花東監工站的在地同事回任負責監造，本工程興建時，筆者為同單位建築工作隊轄屬之花東監工站的站長，正在附近負責監造「花蓮區處配電調度中心新建工程」，而承攬本工程的廠商與筆者非常熟識，基於地利及人和，筆者忝為顧問，有幸參與本工程之施作。

二、工程概述

本工程位於花蓮美崙台地之榮民大理石工廠區內，興建一座中空外徑1052cm之圓柱體、壁厚30cm、頂版厚150cm、底版厚300cm、總高1628cm，入土深度515cm（詳圖1）的核能電廠大比例（四分之一）圍阻體之實體模型。為配合圍阻體模型地震反應之研究，在模型建周圍尚未回填前，以及回填後，曾分別對圍阻體模型，從事強制之振動試驗，藉以事先了解圍阻體模型與土壤系統之動力特性，繼則在圍阻體模型內埋設大量地震反應監測儀器，以便記錄結構物之地震反應，以評估土壤與結構互制作用，以及對圍阻體動力反應之影響。

三、基底抽排水之障礙及排除

本工程基地位於美崙台地上，上覆5m厚的沈泥砂土之表土，下覆厚達200M以上之卵礫石層。因周遭附近無建物，設計圖明訂採明挖的方式，施作到圍阻體的基底，開挖到不到1.5M就遇到地下水，採用合約規定的點井方式抽排水，經過沒多久，管徑就被砂土堵塞無法抽排水，嘗試在基地明挖一處集水坑，將地下水收集後再抽排到基地外，但是集水坑收集水，不久坑壁就被地下水慢慢的沖坍，始終無法將地下水排放，開挖的基底總是處於有水狀態，無法依設計圖規定在乾燥的情況下澆置敷底混凝土，承攬廠商為此向台北土木工作隊本部，請示解決之道，沒有得到滿意的答覆。

某日該承攬廠商遇到筆者，談及此事，筆者乃抽空至工地勘查，發現開挖面及周遭的土質，為沉泥摻雜極細的砂土，地下水就從開挖面的極細砂土中慢慢且持續的滲流出來。經過蒐集資料、參考相關文獻後，建議埋設濾井，以集水井之方式收集地下水，再抽水泵排放至基地外。其施作之方式為：基地的四個角落，各配置一口直徑60cm的混凝土管，管壁周邊縱向及橫向，按固定間距，鑽設5cm直徑的孔洞後，將混凝土管深入開挖基地面約150cm，管內底至少鋪置厚50cm的砂礫，將混凝土管周遭直徑約150cm之土壤，全部置換為碎石級配，藉過濾的方法，將地下水收集後予以排放（詳圖2）。

該承攬廠商依筆者建議撰寫施工計畫，親自北上向隊部的部門主管溝通，要改變抽排水方式，據說該主管起初還是堅持要依合約規定方式抽排水，幾經爭議，始同意廠商嘗試按所出之提出施工計畫施作。於是廠商就依施工計畫施工，果然將開挖面基底的水全部排放，於乾燥的情況下將敷底混凝土澆置完成，進行後續的工程。

四、不銹鋼迴旋梯施作之困擾

對於圍阻體內不銹鋼迴旋梯之施作，承攬廠商在花蓮地區，始終找不到合適的協力廠商，筆者得知後，想起前監造之「陽明開關場氣封加蓋工程」的廠商，就是「羅東大比例尺模型震測計畫新建工程」施作圍阻體內不銹鋼迴旋梯的協力廠商，於是電請該廠商協力施作。該廠商在新北市金山區，距離花蓮路途相當遙遠，經過多次電話連絡，最後仍以無法分身為由婉拒承接，但是願意把當時施工的圖資，提供參考，於是承攬廠商依提供之圖資，請花蓮當地廠商，順利將不銹鋼迴旋梯施作完成。

五、厚頂版模板支撐之困難

本工程圍阻體頂版厚達150cm、直徑1328cm，而本體外徑1023cm扣除30cm的牆厚，內徑祇剩963cm圓形侷限空間內，扣除內部預埋鋼構及爬梯鐵件，可使用的空間很狹窄，底版至頂版高約1163cm，依一般搭設5層以上鋼管鷹架，外加調整式的鋼管支柱，支撐頂版之方法，在狹窄的侷限的空間作業，有其困難度，承攬廠商深感困擾。

筆者聞知，經模板支撐固定荷重、衝擊荷重外加活荷重之應力的分析後，建議採用：7分（2.1cm）厚防水夾板為襯板，15cm×15cm角材為格柵，四支H250×250×9×14型鋼，作為縱橫方向之貫材，支撐則採四支底部有調整器的H250×250×9×14的型鋼，頂版懸臂部分，則在壁上預埋螺栓後，架設三角架支撐。

施工的程序為：首先經由計算，確定牆壁上架設四支H250×250×9×14型鋼及三角架的位置，當混凝土牆壁施工時，則在該位置預留30cm×30cm方孔，及外側壁預埋三角架的螺栓，俟混凝土試體七天齡期壓驗強度，達設計強度70％以上之第十天，利用吊車將縱橫兩向之四支H250×250×9×14型鋼，分別吊置於牆壁上預留的方孔內，同時吊四支H250×250×9×14型鋼，豎立在圍阻體的底版，支撐在四支的型鋼底面，藉由型鋼底部之調整器，使得牆壁之方孔及型鋼支柱，能均勻承受荷重，復於牆壁外側預埋的螺栓處，架設三角架後，則在型鋼及三角架之上鋪設格柵及襯板，俟組立側模（詳圖3、4）後，方進行鋼筋組立及混凝土澆置等的後續工程。

圖3  模板支撐示意平面圖		圖4  模板支撐示意立面圖

六、施工之困難度及風險

本工程最困難處是在圍阻體屋頂版，在面積約138.5平方公尺狹窄空間及離地面約9.58公尺高空施工，施工人員可立足的空間有限，因此所需的施工材料，皆仰賴吊車分批吊運組裝，及至混凝土澆置完成後，模板及型鋼支撐的拆除，依然仰賴吊車經由220cm×220cm方孔，分批吊運到地面，因此施工過程，不僅困難且風險高，所幸本工程是零災害的順利完成。

七、結語

本工程係羅東大比例尺模型震測計畫，獲得豐碩之研究成果，引起世界各國之興趣，後續由美國、日本、韓國、法國及台灣等五國之電力公司及核能研究單位共同出資，於1990年開始籌備之第二期大比例尺模型地震試驗計畫。本合作計畫之各資助單位，為了解各研究機構所發展，關於土壤與結構互制作用分析方法之分析能力，特別針對圍阻體之強制振動試驗及地震反應，進行round-rodbin方式之預測與相關性研究，曾數次舉行研討會，交換心得。

參考資料

1.范弘芳（106年7月15日）。淺談沉泥質砂土抽排水施工經驗。技師報，1075。

2.范弘芳（108年4月6日）。高空（150cm）厚頂版之模板支撐施工經驗。技師報，1165。

3.陳正興(93年12月15日)。行政院原子能委員會委託研究計畫研究報告-土壤結構互制地震分析之獨立運跑（1/2）。中華民國大地工程學會。