中華民國九十八年三月十四日

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640

「沉箱氣囊工法-港灣工程另類工法」-大型沉箱陸上預製的一個選擇  

梁詩桐技師

一、前言

  港灣工程前進海洋、圍堤造地或解決廢棄土問題對一個島國，都是一個非常值得關注與發展的課題，而港灣沉箱預製技術近年發展逐漸成熟，從早期小型於海邊沙灘圍堤施工，製造完成，乘漲潮破堤抽砂沉降拖出，到近期以大型氣壓式浮沉台船，配合滑模施工箱體，於適當水深港渠製造、拖放，大型沉箱預製速度倍增，筆者近期有機會至海峽對岸考察，並尋訪沉箱製造及拖放作業，對其中於陸上以門型吊車生產線製造沉箱，及底部以氣囊發展出90⁰轉折方式最為有趣，對於這種沉箱施工方式無以名之，暫謂之『沉箱氣囊工法』，介紹如下： 

二、沉箱預置場佈置

  1.重力式碼頭: 規劃碼頭深度以供運輸沉箱半潛舶停靠，碼頭凹入以供沉箱滑進半潛舶時崁入，上沉箱時，於漲潮時以動態平衡方式保持半潛舶與碼頭平高，以利氣囊移動。

  2.預鑄生產線及儲存場: 觀察為兩條平行生產線，基地整平，其中面臨重力式碼頭者為儲存場，隔鄰為預鑄生產線，預鑄生產線兩側設置混凝土軌道基礎，其上架設天車，供吊裝沉箱結構施工鋼筋材料及滑動模板之用，並提供澆置混凝土時吊斗之用。(佈置詳圖1):

圖1  沉箱預置場佈置圖

  3.固定捲揚機2座：設置於重力式碼頭一側，提供沉箱前進拉力。

  4.活動捲揚機2座：臨時設置於需橫移沉箱一側，提供沉箱由預製場橫移到儲存場拉力。

三、沉箱預製步驟與利用氣囊移動機制

    沉箱底版施工時，預鋪H型鋼梁提供橫移時置放氣囊空間

   1)於軌道滑動乾式沉箱預鑄場址上之軌道床面，為沙質整地上鋪H型鋼梁兩側設置軌道(如圖2)。軌道置有門形架軌道天車， 可以移吊(放)鋼筋及滑動模板之內外模組件。

圖2 沙質整地上鋪H型鋼梁兩側設置軌道

 2)H型鋼梁放置時，長向與軌道平行，H型鋼梁(約30×30， t＝cm)間填沙整平後鋪設底模，完成底模放樣作業，底模舖設與鋼樑之接縫預留開放接縫，以利底模方便脫模及滑移（如圖3）。

圖3 H型鋼梁與氣囊相關圖示

3) 滑動模板假組裝吊置(如圖4)與底版混凝土施工。

圖4 滑動模板假組立及吊裝(底版混凝土澆置前)

4) 滑動模板牆昇模(如圖5)以迄沉箱強施工完成。

圖5 滑動模板昇模中『以吊桶澆置混凝土沉箱，預鑄成品(16.8*18.1*20(H) W=2,500 T)』 

四、沉箱由預製生產線橫移至儲存場機制

1.沉箱橫移前置作業

 沉箱完成養治後，將沉箱底版下方填沙以水沖出，並抽出H型鋼梁，同時清除底模模板，置換管型-氣囊 rubber tube @2m後，充氣頂高約40cm，氣壓值約1-2kg/cm²，完成橫移準備作業。

2.橫移作業

橫移前方以2部活動捲揚機(如圖6)同步側橫移，沉箱橫移速度 V=2m/hr，橫移完畢後置換木質墊塊，氣囊rubber tube放氣後 抽出，置換木質墊塊(如圖7) ，沉箱置放於儲存場。

圖6 活動式捲揚機2部

圖7   橫移作業完成後氣囊消氣抽出，置換木質墊塊

3.沉箱滑移上鎢作業

     以管型-氣囊 rubber tube置換木質方塊作業同沉箱橫移動作，由設於重力式碼頭一側之固定捲揚機2座，鋼纜索經由碼頭兩座固定錨座滑車轉向(如圖8)，提供沉箱前進拉力，將沉箱向碼頭前滑。

圖8  碼頭兩側固定錨座各一

五、 沉箱滑移至半潛舶機制

由圖8所示前方之锲型鐵塊，置放於3,500T浮塢船(半潛舶)上, 於漲潮時以利滑移入塢。由於沉箱重達2,500 T滑移入塢，採用手動進水動態平衡方式，完成置放於3,500T浮塢船後,完成拖航前置作業。

圖9 沉箱完成滑移置放於3,500T浮塢船(半潛舶)

沉箱滑移至半潛舶平衡機制，是整個沉箱拖航作業關鍵點，由於沉箱上塢產生不平衡載重，將導致沉箱側傾或翻覆，因此早期上塢作業除於漲潮期執行外，靠老技工控制進水採動態平衡，近期有論文研究採數值分析進水量及穩定度分析，論証其進水控制穩定機制。    

氣囊工法的發軔 起始於台車推移

採用氣囊工法的實踐性已有量產實績，由於初期投資固定成本龐大，對於固定斷面、不同深度且數量多的預製沉箱有其優勢。在與對岸工程人員對談中探究，原本氣囊工法的發軔，起始於台車推移，台車載重受限且移動基礎以混凝土構造，在沉箱箱體逐漸寬、高後，研究以氣囊替代，而氣囊滾動配合捲揚機動力，可採行雙向滑移是其能解決平移與前進機制，故樂為推介，以資增廣見聞。