從中捷掉梁事件探討鋼橋之吊裝

陳純森技師

前言

土建工程於開工前均必須擬妥施工計畫，鋼橋亦不例外。施工計畫涉及施工流程與工法，其嚴謹與否除了會影響施工品質與進度時程外，更會影響後續施工之職工安全。從事施工規劃之人員必須將工程之細部完全消化後，再審慎撰寫相關之施工計畫，現場施工者則應確實依計畫內容執行，不應任意改變施工方式，即使趕工亦然。換言之，施工計畫係現場人員按表操課之S.O.P.，並非一種流於形式之文件資料。完整之施工計畫最少應包括工程規模（含鋼結構體尺度、結構型式、跨距及總鋼重等）、進度之計畫與管理、施工場所之配置、施工機具之功能與數量、施工步驟與工法流程、安全與環保之設施、及交通維持與管制措施等。

工地現場之規劃

鋼橋施工屬於預製工法，所有鋼構件都在工廠加工製造，製造時必須考慮三維構造之安裝技術與預拱需求施作假安裝（如照片1）。工地僅負責吊裝與固定，工地之鋼橋構件應如何堆放？工地暫存區的地盤是否穩固？從工廠運送至工地之順序應如何配合？均為工地規劃的重點。工地吊裝用之起重機其吊桿有一定的長度與額定荷重，所堆置的鋼橋構件必須配合吊桿長度與吊鉤之安全荷重，妥適堆置，以免吊裝困難或吊裝時發生危險。

工區狹隘之交通要道(照片2)，如中捷事故現場，則應規劃地面凈空，禁止車輛與閒雜人等之通行或進入，必要時應交通改道或於夜間施工，交通主管與指揮單位應配合疏導或妥善協助。

照片1 加工廠內之假安裝		照片2 中捷失事之工地位於狹隘市區

吊裝機具之安排

鋼橋吊裝時，最重要之施工機具為移動式起重機(mobile crane)，包括桁架式（truss type）與油壓式（hydraulic or telescope）兩種，桁架式起重機俗稱「硬竿」，吊竿的增長或縮短比較費時，必須放置地上以人工換竿調整，故吊竿的調整時間較長，但其優點則吊重比較大。油壓式起重機俗稱「軟竿」，其吊竿之長短伸縮自如，操作比較方便，但缺點則為吊重比較輕。吊車之選用直接影響到施工安全，其規劃十分重要。移動式起重機，除應考慮吊車之吊重能力或負載外，吊桿之安全仰角與揚程高度亦應一併事先評估，避免吊車有「力不從心」現象。所吊裝之鋼梁如果長度較長時，常常造成重心不穩而嚴重變形，妨礙吊裝工作進行，吊鉤必須妥適吊於鋼梁之重心，或於吊鉤與鋼梁間增設扁擔以平衡鋼梁之穩定。

起重機之額定荷重與功能，均應事先申請職安檢查合格之後才能使用。起重機操作手也必須具備合格證照才能操作吊車。機具之零組件、鋼纜繩、潤滑、煞車等配件應檢查是否合格可用，且應定期更換新品。起重機操作時，必須有第三者負責指揮起重工與吊車操作手，不應任憑操作手自行起吊鋼梁，因為現場之死角與盲點甚多，容易發生危險，即使吊車已經煞車，鋼纜所吊掛之鋼箱梁仍會慣性擺動或晃動，容易發生危險與傷害。吊桿末端之吊鉤，於鋼梁到達定位後，必須鬆脫時，應盡量選用遙控脫鉤之設備，減少人為解鉤之風險。

鋼橋吊裝之工法

鋼橋之吊裝工法包括「支撐式」(staging)與「無撐式」(no-staging)工法。分述如下。

1.支撐工法

支撐工法又稱為「無荷重」(no load)工法。吊裝前必須在橋墩或橋台之間先架設臨時性之支撐架，再用起重機將預製妥當之主梁吊放至定位，如圖1。於主梁安裝穩定後始吊裝橫梁，最後再安裝其他附屬設施。支撐之強度應由專業技師負責設計，現場之架設作業則必須與設計圖說之規定完全一致，方不致造成意外。照片3為嚴謹之支撐架設範例，照片4為全區架設臨時支撐。

圖1 支撐吊裝工法

照片3 嚴謹之支撐架設		照片4 全區支撐工法

當鋼梁吊裝定位後，其假固定措施必須檢查是否確實施作穩定(如照片5)，始能鬆脫吊鉤繼續後續之吊裝工作(如照片6)。鋼橋與支撐間若尚未固定妥當時(如照片7)，吊鉤不得隨意鬆脫，現場有效之指揮系統十分重要。鋼梁兩側之支撐腳架也必須設置牢靠，以便工作人員從事橋面之作業，最外緣則必須安置臨時性圍欄，且鋼橋之下方應設置安全網，以防止摔落之意外(詳照片8)。

照片5  吊裝之假固定檢查		照片6 吊鉤鋼纜之鬆脫時機
照片7 鋼梁與支撐尚未固定		照片8 橋梁下方須舖設安全網

於曲線鋼橋，鋼梁之吊放容易造成偏心扭轉，如圖2，假定鋼梁之直線長度40m，鋼梁之翼板面寬2m，鋼梁自重200t，則鋼梁單位長度之單位重約為5t/m，假設鋼梁平面呈拋物線之曲線，拋物線頂點之偏心1.5m，則估計偏心所造成之總扭力如下。

圖2 曲線箱型鋼梁之偏心扭力

曲線橋各支承端於吊裝後，假固定措施每端必須承擔100t-m之扭力，否則鋼梁將呈現不穩定狀態甚至倒塌。如果鋼梁之曲率太大，扭力難以控制時，則必須全面設置中間支撐以求穩定(如照片9)。於鋼橋安裝妥當後，再將支撐妥善拆除(詳照片10)。

照片9 全面舖設支撐		照片10 支撐妥善拆除

2.無支撐工法

於市區內之鋼橋工程，由於交通繁忙，或於河道鋼橋工程，由於河床較深，常常採用無支撐工法。用吊車直接將主梁吊放於橋台或橋墩位置，如照片11與照片12所示。無支撐工法固然可節省許多空間與時間，但因構材較長且重量亦較重，須特別規劃有效之工安措施，以防止可能之意外。

照片11 陸橋無支撐工法		照片12 長跨無支撐工法之二

安全護具

鋼橋之吊裝為高空作業，危險性甚高。現場之工作人員從頭到腳均應佩帶安全護具，安全帽應比照鋼盔採用圓順之帽殼，以防高空零件或工具掉落貫穿帽殼，安全帽佩帶時應隨時妥善扣住，避免鬆脫。在高空作業時，腰帶之安全母索應隨時鉤穩鋼骨吊環或扣件，以防風吹、地震或不慎滑溜。工作鞋之鞋帶應繫入鞋子內部，且褲管末端最好綁腿或將褲管繫入鞋襪，以免高空行走時鉤到釘子而發生意外。

結語

鋼橋在工地吊裝時，幾乎都是靜定狀態，並無保留之贅餘度供作第二道防線，一旦靜定狀態失衡，就成為不穩定狀態，吊裝之風險甚高，其施工計畫除敘述施工步驟與流程外，涉及結構穩定之力學評估，亦應具備結構專業之分析與規劃，現場施作人員更應謹慎依計畫S.O.P.，確實施作與檢查，以免發生危險。

參考文獻

1.陳純森（2012）。鋼結構工程實務(第四版)。科技圖書。

2.陳純森（2013）。工地主任訓練班講義-鋼構篇。內政部。