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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


中華民國九十九年十二月十八日

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文字記者:許素梅

沙烏地阿拉伯(Saudi Arabia)

利雅德新國際機場柔性跑道施工憶往

王壽延技師

前言

世界各地主要都市多位於平原地區,機場在平原建造,由於土質鬆軟,地下水位高,飛機載重愈來愈重,衝擊力愈大,跑道多設計為水泥混凝土剛性跑道(Rigid Pavement)。但水泥混凝土受溫度變化熱漲冷縮容易龜裂,需要加鋸伸縮縫(Epansion Joint),灌入填縫劑,設置鋼棒抵抗輪壓。這種剛性跑道飛機跳動明顯,造成乘客不適。水泥混凝土鋪面粗糙,飛機輪胎摩擦損耗大,為克服這些缺點,一般均於混凝土面上加鋪一層瀝青混凝土,以減少飛機下降時衝擊及輪胎摩損,桃園機場及松山機場跑道均屬之。純由瀝青混凝土鋪築而成的柔性跑道(Flexible Pavement)世界各地並不多見。

一般機場跑道分為柔性和剛性跑道兩大類。柔性跑道和高速公路相同由瀝青混凝土面層(Course)、底層(Base course)、基層(Subbase)及路基土壤所組成。剛性跑道則由水泥混凝土面版、基層及路基土壤所組成。剛性跑道具有較強之承載力,可將飛機輪胎壓力分布至較大範圍之路基土壤上,耐久性較佳,但維修較困難,而柔性跑道彈性較佳,施工期短,維修較容易。

大規模土方作業

民國69年筆者派赴沙烏地阿拉伯參加首都利雅德(Ar Riyadh)新國際機場施工。本機場除2條主跑道,1條側風輔助跑道外,另有1條專供皇室飛機專用跑道。4條大跑道長度均為6,000公尺,可以起降最大型機種。機場面積約為桃園機場10。筆者當時服務的中華工程公司(以下簡稱中工)因曾在台灣、泰國有長期機場施工經驗,當時正在承做這4條大型跑道和停機坪工程。本機場新建工程係由美國貝泰公司(Bechtel)向沙國政府統包。

因本機場位於沙漠地帶,地下水位在地表一千餘公尺以下,土層非常堅實,貝泰公司因此設計為純由瀝青混凝土鋪面之柔性跑道。表土清除後,在堅硬土壤上填築路堤做基層。加鋪粒料底層後鋪築瀝青混凝土道面,完成柔性跑道。

就土木工程而言,瀝青混凝土柔性跑道和一般高速公路設計,只有受力情形不同而已。貝泰公司基本上採用Gorps of Engineers法設計,此法即是土方道路工程常用之CBR法(土壤承重率California Bearing Ratio)為美國加州公路當局據以設計公路之方法,柔性跑道工程亦可沿用之。因本機場跑道中央部分壓實度規定100%,道肩部分為95%。這項高壓實度要求,成為中工施工人員一大挑戰。因為利雅德當地是沙漠,氣候炎熱,野風狂吹,從借土區(Borrow Pit)送抵跑道先行拌水的土壤,很難掌握短暫的最佳含水量時間,如果不及滾壓還需要水車灑水,即使使用跳動式鐵輪壓路機(跳跳滾)很難順利達成所要求之壓實度。中工為配合進度順利施工,動員龐大土方機具團隊,舉凡挖土機(Backhoe)、壓路機(Roller)、堆土機(Tractor)、刮路機(Grader)、裝料機(Loader)、修面機(Fine grader)、夯實機(Compactor)、刮運機(Scraper)、鋪料機(Trimma Spreader)以及各式傾卸卡車,工程車等無不齊備。以中工長期在台灣及泰國參與機場公路等大規模土方施工經驗,仍然困難重重,常有失敗情形發生。

為符合進度,降低施工成本,開挖借土區堅硬土層需要,本工程所使用之土方機具多為超大重型機具。以推土機為例,在台灣一般土方施工所用型式多為卡特彼拉(Caterpilla)廠生產的D6D7型。筆者曾使用過較大型的D8,卻在本工地首次見到D9D10超大型堆土機。其他刮運機、挖土機、傾卸卡車等也都是台灣工地未曾見過的,即使筆者日後在台灣參與高速公路施工,也望塵莫及。

合理的土方壓實度減量檢驗

筆者在國內擔任品管工作時,自行設廠生產預拌混凝土。品管工作做到製程管制、取樣分析、變異數分析和抗壓試驗,對於品管理論較高深的廻歸分析及減量檢驗等理論,未有運用機會。本機場跑道因係柔性鋪面,貝泰公司十分重視品管工作,尤其是土方壓實度檢驗,合理採用減量檢驗作法,令人印象深刻。

依現代品質管制理論,因經濟因素或特定困難時,可以採行抽樣檢驗。如製程管制良好,歷次檢驗合乎規範要求,則可考量減量檢驗以節省雙方時間和成本。本工程土方數量龐大,4條大跑道同時施工壓實度檢驗工作極為繁重。中工除參考桃園機場施工經驗,自備核子儀自行檢驗控管外,貝泰公司負責人員依品質管制理論,除派出足夠監工人員加強製程管制外,由品管人員評估全數檢驗與抽樣檢驗經濟性,算出損益平衡點(BEP),再參考管制圖上限UCL及下限LCL(不正常下限)修正得到實用之AQL(允收水準)。貝泰公司檢驗人員依據AQL允收水準加以檢驗,如土方壓實度檢驗結果良好,則予以減量檢驗以節省雙方時間和成本。

在台灣高速公路土方壓實度檢驗,合約規定抽樣檢驗頻率增減由監造工程司決定,並未參照品管理論明確規定之。監造工程司常不願採用減量檢驗,以免有圖利包商怠忽職守之嫌。如明確訂定詳細辦法於規範中,則監造工程司採用時有所依循。營造公司經過良好的製程管制達到規範要求品質,也可以堂而皇之要求減量檢驗,以節省辦理檢驗工作時間和成本。

筆者深深覺得監造工程司願意採用減量檢驗對營造公司施工人員是一種工作方面之肯定,一種榮耀和一種鼓勵,值得國內工程界推廣。(有關土方壓實度檢驗及品管理論另請參考專書)。

管溝結構回填

管溝結構回填是另一項不易施作的工作。4條大跑道有許多電管穿越橫過,管溝開挖放入塑膠管後需要接結構回填標準壓實。一般用10公分以下級配良好粒料,使用機械壓實時,每層厚度不得大於15公分。因為管溝甚窄,無法使用大型土方機具,使用獨腳跳或小型壓實機Mini Roller施工,因當地烈日狂風,很難掌握短暫之最佳含水量時間及達到規範要求之100%之壓實度時,嚴重影響整條跑道的施工進度。為克服此一難道,覆蓋土層及瀝青混凝土鋪面較厚地區,筆者曾建議貝泰公司工程師考慮以2,000psi混凝土替代,以利工進,惟未獲同意。

瀝青混凝土道面鋪築

瀝青混凝土道面鋪築和一般公路工程相同,當底層(Base Course)鋪設級配碎石料滾壓完成後開始施工,主要使用瀝青混凝土自動鋪築機(Asphalt Finisher)每次鋪築厚度以8cm(5cm-10cm)為主,最大厚度60cm,透層和黏層則使用柏油灑佈機(Asphalt Dishibutor)施工,因本地風沙很大,掃街車(Sweeper)隨時灑水清洗工作面。瀝青混凝土出廠温度,視當時室外溫度控制在145C~160C,之間,運抵現場時不低於130C。瀝青混凝土鋪築後隨即用滾壓機(Roller)滾壓。滾壓時溫度不低於90C,以確保達到良好的壓實效果。中工與貝泰監工人員隨時量測溫度,嚴格控管,施工品質令人滿意。

結語

柔性跑道設計施工與高速公路雷同,並無特別之處,惟本地白天氣溫在攝氏45度以上。烈日、狂風、飛沙,施工人員戶外奔波,倍感辛勞。筆者後來有機會重回利雅德,當飛機降落本機場時,平穩舒適無比,幾乎在不知不覺中降落,沒有剛性跑道常有的衝擊跳動,深深感受到柔性跑道的優越性,同行長官高興地說這是Made in Taiwan

筆者除同感自豪外,也回憶起那烈日、狂風、飛沙和一起辛苦工作的台灣、泰國、巴基斯坦和菲律賓伙伴。還有那忘不了,每天下午6點收工時,一輛輛大型機具和大小車輛開回工區,在夕陽餘暉中,百多部各式各樣機具車輛,彷彿一支強大的機械化施工部隊,極為壯觀。一種土木人的驕傲不覺油然而生,做為一個土木人也有值得一提,且可堪回憶的往事啊

照片:利雅德新國際機場航站大廈施工全景(希臘PEGEL營造公司施工)。

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