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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


中華民國一一○年十一月二十七日

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本期主筆:吳宗翰
執行編撰:李惠華
文字記者:許素梅

共同管道推管工法之風險管控

-以穿越台北市承德路六段為例

台灣世曦公司營建部 黃諭璽 副理、李承翰 主任、朱復國 工程師

北市府工務局新工處北市科工務所 陳昱儒 主任、詹鎧逸 承辦人

一、前言

近年來由於都市人口不斷的增加,經濟活動持續的發展,人民生活品質日益的提高,因此,公用事業管線的需求大幅成長,地下管線也因此不斷的擴充。地下管線傳統的埋設方式,造成道路挖補現象不斷,除了縮短道路使用壽命,浪費資源外,且影響交通,為社會大眾所詬病。

臺北市政府工務局新建工程處持續推動共同管道建設,不遺餘力,成效卓著,除目前已營運中之共同管道「洲美快速道路共同管道」、「關渡路電纜溝」、「捷運信義線共同管道」、「市民大道共同管道」等外,另有多項規劃或施工中之共同管道工程。

基於都市景觀日受重視,市區施工對噪音及交通維持之要求,漸趨嚴格,其施工方法採潛盾或推管工法,可解決對噪音及交通影響問題。惟地下工程充滿不確定因素,倘潛盾或推管工法施工不慎,將使路面坍陷,造成道路交通之公共危害。故在進行潛盾或推管之施工上,需有縝密之風險管控,本文將施工成功關鍵課題及注意要點,分享工程界。

二、共同管道穿越承德路之工程簡介

有關東西向之福國路共同管道工程,位於承德路六段之共同管道,結構尺寸為內徑2.4公尺之預鑄管涵結構,長度約為80公尺,共計3處管道,工法採用密閉型土壓平衡式推進工法。其中編號1及編號2管道,為福國一期工程施作完成,本福國二期工程為接續福國一期工程施作,其中編號3管道之地下深度約16公尺,由本福國二期工程施作。其設置位置、相關結構尺寸及地質狀況,詳圖1及圖2所示。

 

1 共同管道位置示意圖

  2 洞道尺寸及地質狀況示意圖

三、施工前之風險管控程序

在推管工程計畫執行前,因承德路六段屬台北市交通重要道路,於該路段底下進行施工時有一定之風險,倘施工管理上不慎,恐造成路面坍陷,而影響交通之公共危害,故於施工階段時,細設顧問、監造單位及施工廠商三方面,需瞭解該計畫執行之風險事項,對潛在之危害予以辨識,並擬訂風險對策及執行計畫,以期工程能順遂完成。

3 風險評估之流程與機制

四、事前調查

1.發進井與到達井

發進井及到達井結構體,為福國一期工程已完成之既有沉箱結構,進場施工前進行竣工圖及現場調查,發現發進及到達與推管線形,屬於斜交而非正交情形,易產生發進之鏡面入坑與到達之鏡面出坑之出水漏砂之風險。

4 發進井與到達井調查示意圖

2.橫交的自來水管停水因應策略

在推管的時間選擇上,因承德路底下之自來水壓力管(供北投、士林區域民生用水之重要自來水管),訂於10811月至1091月進行停水檢修,故在時程規劃上擬定於該期間進行推管作業,以避免因施工過程不慎而使承德路坍陷,進而影響民生用水造成民怨。

5 自來水停水與供水期間之差異說明

3.前期地盤改良之效果確認

在潛盾或是推管工程上,鏡面的地盤改良是非常重要的,因為鏡面破除,或是到達出坑,均是靠鏡面前端地盤改良做為止水功能,以避免漏水出砂,故鏡面的破除與到達,為潛盾或推管工法中在風險上屬最高層次。本福國二期工程編號3管道之鏡面地盤改良,於福國一期工程時地改已有施作,惟已置放四至五年,故施工前對於該區先進行鑽心取樣試驗,以確認前期之地盤改良於置放四至五年之最終強度。經取樣試驗結果,改良體強度無法達到規範需求,故對於後續地盤改良,需再予以詳盡討論,以降低施工過程中破鏡時發進及到達之風險。

6 前期地盤改良鑽心取樣試驗

4.管線障礙調查

前期(福國一期)雖有施作地盤改良,但是因為時間已經過了4年,後續福國二期亦有地盤改良之設計,採一般壓力灌漿施作,樁徑約為1公尺,惟地盤改良上方有過多管線,若採原設計施作,於施工上無法下桿,勢必要將上方之管線進行臨時遷移,始有辦法下桿施作,惟相關之管線遷移(含擋土支撐及開挖回填),施作期程經評估約3個月,始進行地盤改良作業,將無法配合自來水停水檢修期間進行推管作業,故如何克服管線障礙,並於最短時間內完成地盤改良,係屬重要課題。

7 管線障礙及遷移之時程

5.推管地中障礙物及管線調查

在推管施工前,需先進行地中障礙物調查,除調查管線位置及數量,是否與相關圖資吻合外,亦需對本工程3號管範圍,調查是否有不可預期之障礙物,以避免推管進行中遇到障礙物,致無法施工而造成風險。

8 推管地中障礙物及管線探查確認

五、降低風險之對策研擬

1.鏡面地盤改良,由一般壓力灌漿工法改為超高壓灌漿工法

因前述之管線障礙需先移除,始有辦法施作鏡面地盤改良,故需先進行開挖、支撐、降挖、管線遷移、回填復原等作業,始有辦法施作地盤改良,將造成無法於自來水停水檢修期間進行推管作業。故與施工廠商研議,以不進行管線遷移,而直接改採超高壓灌漿工法。因壓力係屬超高壓,成形樁徑可達3.5公尺,大於一般壓力灌漿成形樁徑1公尺,可避開交錯重疊之管線,減少管線遷移所需時間,以利於自來水停水檢修期間完成推管作業,降低風險。

9 超高壓灌漿工法及時程規劃

2.混凝土管接頭型式之評估

原設計混凝土管材,為傳統之T型混凝土管,但T型管還需要多一道T製鋼環接頭施工的程序,施工時程較長,且當擠壓或是安裝不良時,易產生接頭出水漏砂情形而產生施工中風險。故與施工廠商研議,由原設計之混凝土T型管,改用EN型混凝土管。

EN型混凝土管,其鋼接頭是與混凝土管一體成形,管與管間的接合處就僅為1處,優於傳統之T型混凝土管(接合處2處),對接合處之出水漏砂風險降為一半,且採用EN管只要前面管材推進完成後,即立即進行下一管吊放完成後直接推管,無須再花時間進行鋼環接頭施工,在推管時效上,及接頭處止水上,均優於傳統T型接頭混凝土管,進而降低施工中風險。

10 T型混凝土管與EN型混凝土管比較評估

3.發進井鏡面二次破除僅取鋼筋,機頭準備就緒

傳統鏡面破除時,會將原壁體之鋼筋及混凝土保護層全部清除,而直接接觸地盤改良體。惟,地盤改良體施作不佳時,將於敲除混凝土保護層,因震動而易產生水路造成漏水出砂之風險,故與施工廠商研議,於鏡面二次破除時僅取出鋼筋,原沉箱結構壁體之保護層予以保留。並於二次鏡面破除前,將推進機頭推進至前面定位隨時待命,如當鏡面破除時,發生漏水出砂之緊急情況時,機頭亦可隨時嵌進,以避免漏水出砂之災害擴大。

11 發進井鏡面二次破除僅取鋼筋,機頭準備就緒

4.到達井增設祛水井,降低到達出坑之風險

一般潛盾工法,發進風險高於到達風險,係因有到達隔艙之輔助;惟推管並無到達隔艙機制,故到達之風險將大於出發之風險。本工程推進機機身長約3.3公尺,管材之灌漿口離機尾約0.6公尺,故地改範圍基本上需要有4公尺以上,始能於出坑時能全包覆推進機機身加上灌漿孔位範圍。雖本工程地盤改良改為超高壓灌漿工法,其地盤改良縱向長度範圍由原設計4公尺,增加為5公尺,惟倘到達鏡面地盤改良成效不如預期時,於鏡面二次破除及機頭出坑時,形成水路而產生漏水出砂之風險,故與施工廠商研議於到達井處增設2處祛水井,於到達前進臨時行祛水作業,以降低水位高程減少鏡面水壓,並減少到達出坑時之漏水出砂之情形,降低鏡面二次破除及到達出坑之風險。

12 到達井增設祛水設備

5.混凝土管材超出壁體部分,採無震動鏈鋸切割工法

到達後因部分管材有超出原沉箱壁體,必須進行切除作業,倘採傳統震動敲除,恐易形成水路,而造成管壁與坑口縫隙處漏水出砂之情形,故與施工廠商研議,於管材超出範圍之處理,改採鏈鋸切割之無震動靜態工法,以降低風險。

13 無震動鏈鋸切割工法

6.推管過程中之加強監測

推進的過程中,佈設地表沉陷點及桿式伸縮儀等監測設施,於施工中加強監測,以隨時掌控承德路地面上,或是地面下土壤之變化情形。施工完成後之最終監測數據結果顯示,承德路地表沉陷最大值為-19mm,桿式伸縮儀最大變化量為-11mm,皆控制於警戒值管理範圍內,顯示推管施工之管控成效良好。

14 推管施工之大地監測

六、結論

本工程之推管範圍為交通繁忙承德路六段,雖推管總長度僅約80公尺,惟施工過程倘管控不佳而造成承德路塌陷,除對於交通繁忙之承德路,將產生嚴重衝擊影響外,亦恐造成重要自來水管線破壞,進而產生停水搶修,將嚴重影響士林、北投區之民生用水問題。因地下工程充滿不確定性,故於施工前之調查、評估與研擬對策,以降低施工中之風險,甚為重要。

本推管工程最終為無災損且順利完成,希望藉由本工程相關經驗,提供於潛盾或推管等地下工程實務上,施工風險評估與因應對策之參考,期能於設計階段及施工前做好審慎模擬規劃,俾利施工作業可妥善顧及安全需求並順利完成。

參考文獻

1.台灣世曦工程顧問股份有限公司(2015)。福國路共同管道第二期工程委託設計技術服務基本設計報告。

2.勞動部職業安全衛生署(2019)。管道工程施工安全參考手冊。

3.林士誠(2017年,3月)。免開挖工法概述。技師報,2017328日,取自http://etimes.twce.org.tw/施工技術/538-免開挖工法概述.html

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