談 橋梁耐震補強之鋼管樁施工

交通部高公局/第二新工處/第三工務所 趙汝凱 正工程司

台灣世曦顧問公司高辦處 張發魁 計畫經理

台灣世曦顧問公司高辦處 林建志 技師

一、說明

台灣位處環太平洋地震帶，橋梁結構的耐震安全，屬國內防災計畫重要課題，為確保橋梁使用安全，需對既有橋梁耐震能力予以評估，率定耐震能力不足者，施以補強措施，抵禦突然外力破壞，俾提昇橋梁耐久性，延長橋梁壽命；本文旨在探討鋼管樁基礎補強工法，就鋼管樁施工方式、抽查驗流程、施工注意事項等，做一簡介，分享諸先進。

二、鋼管樁施工

橋梁下部結構耐震補強作業，常須配合既有結構及現地施工限制因素，如：橋下淨空不足、受限施工開挖範圍等，而須另採低淨空(H=6M~8M)小口徑樁機施作(樁徑610mm)。此內灌混凝土鋼管樁工法(Cast-in-Steel-Shell piles，簡稱CISS piles)，因此孕育而生，其相關材料規格及驅動設備，如圖1所示。此種工法，係於樁頭10M範圍內設置鋼筋籠，形成鋼管、鋼筋混凝土的複合斷面，除可有效增加樁載彎矩容量外，亦成功克服環境限制，將耐震能力提升至足夠標準，建造一條安全回家的路。

圖1  鋼管樁材料規格及驅動設備(廠商須提送製造圖及應力計算，依序報核同意後施工)

2.1 鋼管樁作業要點

鋼管樁施工相較於全套管基樁，具有低噪音、減少開挖範圍與縮短工期等特性，有效減低因傳統基樁施工所造成的土方暫置與鄰損問題，滿足敦親睦鄰趨勢發展，儼然已成近年來橋梁耐震補強的新興工法，兩者工法特性比較，如表1所示。

表1  鋼管樁與全套管基樁比較表

鋼管樁施工注意事項如下：

（1）鋼管樁之儲存地基，須堅實而平坦，不可有沉陷現象，避免樁身變形，尤須注意樁兩端之變形，必要時得加裝變形防止設備；鋼管樁吊運、裝卸、堆置時，樁身不得遭受振動，以免損及樁身。

（2）施作時，由開始至設計預定深度為止，不得中途停頓，以免因土壤與樁身密接而造成施作困難。

（3）許可差：垂直度≦1/100；樁位≦樁徑1/4或10cm。

（4）施作紀錄：施工期間，均應記載施作紀錄，內容應包括樁號、位置、設備概述、樁尺度型式長度、作業起始時間、樁位偏移量、傾斜度與其他有關事項。

（5）施工流程，如圖2。

2.2鋼管樁施工抽查紀錄，如表2。

施工步驟，如圖3。

圖3  鋼管樁施工步驟

2.3鋼管樁載重試驗

鋼管樁載重試驗，旨在取得現地承載力參數與荷重-位移行為，驗證承載力及拉拔力是否滿足設計需求。本案介紹最常見的靜載軸壓試驗，反力裝置採直接加載法，以鋼梁、型鋼為反力結構，依ASTM D1143規定辦理(靜載總重須為試驗荷重之110%)，相關載重規劃，如表3所示。

2.3.1壓力試驗

壓力試驗採用靜載直接加壓法(呆載反力)，在現有地面，設置載重平台作為反力結構，以千斤頂加載試驗主樁，主樁兩側平行設置2支承壓箱梁，上方逐次設置承壓鈑、油壓千斤頂、電子荷重計、反力主梁，而後鋪設H300 ╳ 300型鋼載重平台，藉由並聯之千斤頂以電動加壓幫浦，向下加載於試驗主樁；相關加壓程序、保壓時間、量測頻率等，均由自動化量測系統，擷取各階段之荷重-位移曲線，且監測儀器另須提送效期內的校正試驗報告，確保滿足ASTM D1143試驗規定。

2.3.2拉力試驗

拉力試驗採用千斤頂加載，並經由反力梁，將荷重傳遞至兩支反力樁，反力梁係以兩支110 ╳ 30cm(L=9m)加勁鋼梁為主梁，配置於主樁中心正上方之反力墩座上，主梁、錨筒、主樁間以錨筋接合，千斤頂置於兩支主梁與錨筒之間，當千斤頂加載時，依規定施加不同拉力荷重於鋼管樁頂，經由自動量測系統，讀取各階段位移與荷重曲線。 

表3  鋼管樁載重試驗規畫表(以橋梁耐震補強工程，區段2-2-E標為例)

2.3.3樁載試驗注意事項

鋼管樁載重試驗施工過程，注意事項如下(建議納入現場查驗紀錄)：

(1)設計採用打擊樁，樁身不得塗油或漆等潤滑材料，施作時不得採預鑽孔或沖水方式(均會降低樁身摩擦力)。

(2)試驗樁請確認樁底高程是否符合設計規定。

(3)反力樁或呆重支撐點請加測變位量。

(4)試驗樁完成後請加測傾斜量。

(5)水準測量標尺安裝於參考梁上，參考梁安置位置為變位測量基準，應與主樁(試驗樁)保持距離，儘可能避免受現地試驗影響。

(6)既有鑽探資料若顯示為軟弱地層，採用呆重方式請考慮呆重支撐點沉陷增加額外載重。

(7)現場全程錄影查看樁體打設過程，勿加水、勿預鑽孔，並請留意鋼管表面是否有殘留油膜，以及變位量測基準鋼尺應避免受地表影響。

參、結語

揆諸國內重大工程要能順利推展，主辦機關的支持扮演著關鍵角色，交通部、頂尖工程顧問公司、優良營造廠，三方各司其職，為台灣擘劃接地氣的工程建設，以提升公路橋梁耐震之安全性，這一點一滴，用心充分溝通，民眾都看在心裡，有優秀的工程團隊當後盾，讓人民無後顧之憂，請大家站起來，舞動雙手振臂高呼，「工程以安全為名，一步一腳印，台灣向前行」。