| □林書田／恆毅地工技術服務有限公司 □陳弘益／恆毅地工技術服務有限公司 □李全春／協助營造有限公司 |
|
一、工程概要 (一) 基地現況本基地位於新莊思源路往板橋方向路段，位於大漢橋西側，南側臨中正路與思源路交叉路口，為重要交通繁忙位置；西側為既有建築結構物，東側為大漢橋下橋引道。 設計推進路線上方有一ψ800 mm之自來水管，無法進行管遷，施作期間需特別注意地層擾動情況，以避免自來水管接頭產生滲漏。   
(二) 地質概況本案鄰近大漢溪，地質狀況主要為粉質砂土及砂質粉土，常時地下水位約為GL-3.0 m，其地質概況如下表所示：  (三) 施工內容 人行地下道預鑄箱涵推進工程，主要施工項目可分為下列數項： 1. 工作井工程： (1) 發進井（9.0m×4.8m×10.8m）。 (2) 到達井（6.8m×2.8m×10.3m）。 2. 地盤改良工程： (1) 發進端鏡面。 (2) 到達端鏡面。 (3) 發進井封底。 (4) 到達井封底。 (5) 到達端工作井與既有排樁界面止水處理。 3. 管冪工程：ψ410.5mm管冪鋼管，L=15.0m，合計42支。 4. 箱涵推進工程：5.05m×3.65m×1.00m預鑄箱涵，合計15節。 二、工法說明 本案考量因箱涵推進需進行挖掘且須防止地下水入侵及保持地表車道交通暢通，故於箱涵推進前先於箱涵推進路線周圍施作管冪，箱涵推進則採開放式刃口推進工法，前端配合人工開挖，並視現場狀況施作藥液止水灌漿，以利推進作業進行。主要施工項目可分為四大項，施工內容詳述如後章節。(1) 工作井工程 (2) 地盤改良工程 (3) 管冪工程 (4) 箱涵推進工程 (一) 工作井工程 本工程預定於思源路往板橋方向路段兩側人行道及大漢橋下安全島設置發進井及到達井兩處工作井，其中：(1)發進井：長度9.0m，寬度4.8m，開挖深度10.8m；(2)到達井：長度6.8m，寬度2.8m，開挖深度10.3m。 1. 開挖支撐擋土設施 (1) 工作井開挖擋土設施預定採用鋼鈑樁配合水平支撐進行，為減少施工噪音、震動及考量橋面限高無法施工情況，鋼鈑樁打設規劃全部採用油壓貫入方式進行。 (2) 由於到達井位置與既有排樁重疊，故需敲除部分既有排樁（詳參圖2.1、2.2），而到達井鋼鈑樁與既有排樁交界處則規劃施作ψ50cm C.C.P.止水樁；另到達端若因淨空限制需接樁，基於止水之考量，則於鋼鈑樁周圍施作ψ50cm@40cm C.C.P.止水樁；到達井內之既有排樁則配合開挖逐層敲除。   2. 箱涵推進工項 (1) 反力牆及基礎底版 本工程發進井內構築1座反力牆，為鋼筋混凝土結構體，以承受推力之反作用力，反力牆尺度為寬9.0m、高5.9m、厚度60cm。兩處工作井底部均構築60cm厚鋼筋混凝土基礎版作為底版。 (2) 鏡面工 發進口需設置入口墊圈，入口墊圈安裝處需先構築混凝土牆，鏡面外發進端及到達端須施作地盤改良，防止鏡面破除時地下水滲入，以確保施工可行性及安全性。 (二) 地盤改良 1. 施作範圍及數量 (1) 依據鑽探資料顯示發進端及到達端周圍之土層為透水性佳之砂質土層，地下水位高，預鑄箱涵推進前須先進行鏡面破除工作，為防止破鏡時土層崩塌或湧水，以確保破鏡部份之自立性與止水性，故於發進井及到達井鏡面外施作地盤改良，兩處工作井之改良長度均為1.9cm，改良寬度均為10.45m，改良厚度分別為9.05m（發進端）、10.90m（到達端）；地盤改良施工圖則如圖2.3、2.4所示。 (2) 為減少擋土設施貫入深度及開挖面底部止水性，於工作井開挖前施作封底灌漿以確保開挖面安全，厚度3.0m；地盤改良施工圖則如圖2.3、2.4所示。 (3) 到達端界面止水灌漿，則如圖2.1所示。   本案地盤改良採用二重管高壓噴射灌漿工法，採用其優點並搭配特殊藥劑─”速滲”，”速滲”與水泥混合後注入改良地層，能夠改良飽和土壤、鹽性土壤、流沙…等各種地層，並有效提高水泥漿液滲透性。 二重管高壓噴射灌漿工法主要以高壓泵將水或硬化劑(主要為水泥漿)利用裝置於鑽孔機前端特製的小口徑噴嘴，使之產生高壓噴射流切削周圍土層，噴嘴切削旋轉上昇的同時將硬化劑噴射注入於土層中，促使與被切削的土層強制混合或取代之，以達成預定範圍內土層之剪力強度強化及降低透水性之目的。 
3. 施工步驟(1) 放樣及標示：在預定施做位置以50公尺布尺量測間距，再以鋼筋或噴漆標示出預定孔位以資識別。如遇地下埋設物等障礙時可酌予移動孔位。 (2) 樁位確認及鑽機定位：依樁位平面位置圖將樁位標示出並編號，鑽機應先行架設穩固，使其無搖晃之虞，再以角度尺校正其角度無誤後方可進行鑽孔作業。 (3) 鑽孔及灌漿作業： A.鑽孔：以CC-2L型鑽機採用沖洗法旋鑽方式，將鑽桿鑽掘至設計底部深度，同時視情況可搭配鑽桿前端噴射嘴旋轉鑽入地層。 B.灌漿：鑽孔至設計深度後，於鑽桿內置入鋼珠，阻塞鑽桿前端噴嘴，將依規定配比拌合之水泥漿液經過濾網後，由高壓泵浦輸入高壓灌漿管，並將壓力、流量提高至設計值。開啟鑽機自動上昇裝置，並將鑽機上昇速率設定為設計速率緩慢上昇開始噴射漿液，鑽機迴轉數設定為6~12 r.p.m.，待鑽桿前端噴嘴達到設計頂部高度時停止噴射漿液，提升鑽桿填充孔洞，提出地面時，沖洗殘留漿液，即完成一支改良樁。 4. 漿液(含藥劑)配比 
5. 鏡面水平低壓藥液灌漿考量發進、到達端鏡面地改之重要性，及施工區域場地限制，本工程另規劃水平低壓藥液灌漿，以補強垂直地面灌漿之不足。 鏡面滲水測試時，打開每孔止水閥開關施測l分鐘，並以量杯收集滲水量。若隧道整個鏡面僅滴少許清水並無滲水現象，且滲水量小於管理參考值(可依達西定律計算之)，則經業主會勘現場核可後，可進行鏡面破除工作。若地下水以低流速滲出大於管理參考值，並伴隨土砂流出則即屬危險，應採取滲水補強措施。 (1) 試水孔鑽透工作井擋土壁體時觀察壁體與改良體間之間隙，若發生大量滲水，或試水孔之滲水量超過管理值時，則立即停止試水作業，採用水泥漿配合CS-30藥液進行水平低壓止水灌漿。補灌完成後再進行試水作業，以確認補灌止水效果。 (2) 若試水孔之滲水係發生於地盤改良體內之間隙，亦採用水泥漿配合CS-30藥液或CS-30藥液純液進行水平低壓止水灌漿。 (3) 施工步驟 A.針對滲水之試水孔，將單環塞(Single Packer)灌漿管插入止水閥開關內，單環塞灌漿管連結漿液輸送管，灌漿前須將各試水孔之止水閥開關打開。 B.水泥漿灌注：將拌合完成之水泥漿(水灰比W/C = 1.0)經低壓灌漿泵浦輸入灌漿管內，以1~3 kg/cm2之初始壓力進行灌注，初始壓力視吃漿狀況及地質狀況得調整之。若遇灌漿壓力與初始壓力之增值大於2kg/cm2以上或灌漿尖峰壓力達5 kg/cm2以上時，代表此孔之灌漿量已趨於飽和，則立即停止灌注水泥漿，隨即灌注CS-30藥液。 C.CS-30藥液灌注：視試水孔滲水情況及灌注範圍，依所需作用的時間，調配CS-30藥液中A液與B液之混合比例，攪拌均勻後以藥液灌注機將混合後之CS-30藥液經單環塞灌漿管，以1~3 kg/cm2之初始壓力進行灌注，初始壓力視吃漿狀況及地質狀況得調整之。若遇灌漿壓力與初始壓力之增值大於2 kg/cm2以上或灌漿尖峰壓力達5 kg/cm2以上，代表此孔之灌漿量已趨於飽和，則停止灌注CS-30藥液，如此即完成1孔水平CS-30藥液止水灌漿工作。 
(三) 管冪工程管冪工法乃是沿預鑄箱涵推進路徑外圍，打設一排閉合之連續性鋼管結構，以對開挖斷面進行先期防護，並阻斷箱涵結構體與地層之接觸，以減少對土體之擾動。 1. 管冪施工數量 本案預計每支管冪鋼管推進距離15.0m，採用ψ410.5mm鋼管，每節鋼管長度1.0m～2.0m，合計42支（630.0m）。 2. 管冪施工內容 (1) 管冪施工主要是利用推管機將加工過之鋼管穿過土層向預定位置推進，每節鋼管採用滿焊方式續接，每支鋼管與鋼管之間則利用特製卡榫互相結合，鋼管呈連續排列形成管冪。    (3) 鋼管推進完成後於鋼管卡榫處進行藥液（CS-30）止水灌漿。 (4) 管冪全部完成後於鋼管內部灌注fc’=140kg/cm2水泥砂漿。 (5) 管冪推進主要機具及設備  3. 管冪工程施工流程及程序   (1) 鏡面試水施工流程  (2) 鏡面試水檢驗標準 鏡面滲水測試時，打開每孔止水閥開關施測l分鐘，並以量杯收集滲水量。若隧道整個鏡面僅滴少許清水並無滲水現象，且滲水量小於管理參考值(100cc/min/孔)，則經業主會勘現場核可後，可進行鏡面破除工作。若地下水以低流速滲出大於管理參考值，並伴隨土砂流出則即屬危險，應採取滲水補強措施。 (3) 鏡面試水滲水補強措施 鏡面試水產生滲水情形之處理方式原則大致可區分為下列二種情況予以說明： A.試水孔鑽透工作井擋土壁體時觀察壁體與改良體間之間隙，若發生大量滲水，或試水孔之滲水量超過管理值時，則立即停止試水作業，採用水泥漿配合CS-30藥液進行水平低壓止水灌漿。補灌完成後再進行試水作業，以確認補灌止水效果。 B.若試水孔之滲水係發生於地盤改良體內之間隙，亦採用水泥漿配合CS-30藥液或CS-30藥液純液進行水平低壓止水灌漿。 (4) 止水對策 試水孔之滲水處理對策規劃採用水泥漿配合CS-30藥液進行水平低壓止水灌漿，補灌完成後再進行試水作業，以確認補灌止水效果。 5. 路徑測量 (1) 方向及高程測量 A.工作井外測量：係指路面高程測量，推進管路導線中心測量，以及工作井定位測量。 B.工作井井內測量：係將推管之中心線及高程，引入井內並設置基準點，以作為推管進行中檢測中心線及高程的依據。 (2) 誤差修正 A.箱涵高程差：不得大於箱涵長度1.0%。 B.水平方向偏差：水平方向與中心線偏差不得大於箱涵長度1.0%。 C.高程差及水平方向偏差逾限時，設置偏心推墊或調整修正方向千斤頂，並緩慢推進及校測，修正回至預定值。  1. 施工要領 本案預鑄箱涵推進距離約14.2m（合計15節箱涵），元押千斤頂使用12支125噸千斤頂，有關總推力及推進距離計算另詳設計圖說。 (1) 推進工設置：包含鏡面框安裝、發進台構築、推進系統等。 (2) 刃口、第一節箱涵組裝及第一節箱涵推進（配合前端開挖）。 (3) 第一節箱涵推進完成後吊放第二節箱涵，組裝鋼製接頭、止水膠圈及預力鋼棒安裝，第二節箱涵推進（配合前端開挖）；依序完成箱涵推進。 (4) 推進完成：推進完成後拆除刃口及推進設備，施作場鑄、預鑄箱涵預留接頭及發進、到達端接頭止水處理。 (5) 灌注減摩劑：為使推進時推力減輕，降低管推進時之阻力，及延長每段推進距離及減少中押之設置，故實施管外周灌注減摩劑。減摩劑由灌漿孔注入，其參考配比詳如表2.7所示。  2. 箱涵推進施工流程  3. 路徑測量 (1) 方向及高程測量 A.工作井外測量：係指路面高程測量，推進管路導線中心測量，以及工作井定位測量。 B.工作井井內測量：係將推管之中心線及高程，引入井內並設置基準點，以作為推管進行中檢測，推進箱涵之中心線及高程的依據。 (2) 預鑄箱涵測量紀錄表：推進進行中必須隨時檢測及紀錄推箱涵中心線及高程，以確定箱涵位置。中心線及高程之測量每推一節箱涵(1.0m)檢測一次為原則。以便隨時查核及修正推管之高程及方向。 (3) 誤差修正 A.箱涵高程差：不得大於箱涵長度1.0%。 B.水平方向偏差：水平方向與中心線偏差不得大於箱涵長度1.0%。 C.高程差及水平方向偏差逾限時，設置偏心推墊或調整修正方向千斤頂，並緩慢推進及校測，修正回至預定值。 4. 箱涵外灌漿 (1) 箱涵外周灌漿計畫 箱涵貫通後隨即實施管外圍灌漿作業，灌漿之材料主要為水泥漿，係利用箱涵之灌漿孔，以單連式泵注入管外與土壤間空隙，灌漿以前先實施管接縫處理。 (2) 灌漿材料及配比 灌漿材料之配比為水泥：砂=1：1~2，灌漿材料之配比表(每m3)如表2.8所示(可依地質狀態而修正之)。  (3) 灌注壓力：注入漿材壓力以不達1.0kg/cm2以上為原則，避免壓力過大損壞管體。 (4) 灌漿設備：單連式灌漿泵乙台，出力30kg/cm3以上，且吐出量為30~50L/分，並設置15kw乙台攪拌機，以及口徑1 1/4”之輸送管。 
5. 箱涵推進應變計畫(1) 大型障礙物之應變措施 A.對於大礫石、較大之障礙物，無法藉由刃口破碎者，可以人工挖除或以破碎機來排除之。 B.無法藉由上述排除者，研擬利用其他鑽機鑿除之。 (2) 路面沈陷之應變措施 依據本基地之現場情況，及本工程之施工狀況，其最可能產生對鄰近構造物之影響，應為一般地下推進工程，最可能遭遇到之地表沈陷問題，故除確實進行安全監測作業。故特別針對本項目處理方式進行說明。 A.若路面沈陷達到警戒值時，應立即檢討下列各項原因：A.超挖距離過大、B.地下水流失、C.背填灌漿不完全、D.擋土設施變形過大，並力求改善。 B.若路面沈陷達到行動值時時，則應立即停工，待改善完成後方可繼續進行施工。 (五) 安全監測 1. 監測項目   (1) 水位觀測井：主要佈設工作井兩側靠近箱涵推進路線處，以不妨礙施工及交通為原則。 (2) 地表沈陷點：主要佈設於工作井周圍及箱涵推進路線上（約1處/m），以不妨礙施工及交通為原則。 (3) 結構物沈陷點：主要佈設於發進井西側結構物及到達井南側橋墩位置，以不妨礙施工為原則。 (4) 結構物傾斜計：主要佈設於發進井西側結構物上及到達井南側橋墩位置，以不妨礙施工為原則。 (5) 支撐應變計：主要佈設於發進井及到達井角撐位置，以不妨礙施工為原則。  三、施工成果 (一) 本案於97年6月初正式進行動工，其間雖遭遇地中流木及老舊自來水管線漏水……等因素之影響，延宕施工進度，仍依約於98年4月中旬正式貫通，歷時共計約10個月。  (三) 依據開挖結果顯示，推進範圍內主要為黃棕色粉土質砂土及砂土質粉土，與原鑽探資料相近。另承商針對箱涵推進範圍內土層進行低壓灌漿，有效增加土體之自立性，增加開挖之穩定性。 
(四) 由於上述輔助工程施作順利完成，故本案於預鑄箱涵推進作業時，雖受到預鑄箱涵吊置時間限制（僅可以於深夜進行），仍以約每日一節之進度順利完成。(五) 依據現場監測結果顯示，各監測項目均符合合約規範要求。 四、施工特殊狀況探討 (一) 推進路徑地表交通需保持全線暢通本案雖僅推進約15公尺之長度，惟由於推進路徑位於新莊市思源路重要交通要道下方，施工過程中地表道路交通需保持正常通車，需嚴格控制地表變位以維護通行車輛安全。   本案由於人行地下道箱涵頂部至地表覆土深度僅約4~5公尺（如圖4.2所示），故於箱涵推進過程中雖可注入滑材以減少箱涵與土層之摩擦力，亦可能因箱涵與土層的摩擦力造成覆土隨箱涵推進而移動，進而造成地表車道損毀、阻礙交通順暢及行車安全。 (三) 採用「口」字型閉合管冪工法 本案為採用「口」字型完全閉合管冪工法，主要原因為開挖區位於地下水位面下，但受限於地表交通問題，無法施作全面地改，另因覆土甚淺及工安問題，無法採壓氣工法來輔助開挖面穩定，為避免開挖期間發生湧水或管湧狀況，故採用「口」字型閉合管冪；經現場實證，開挖期間無發生湧水狀況，效果良好。 
(四) 採箱涵與管冪搭配施工基於上述狀況，本案乃採用預鑄箱涵推進方式搭配管冪進行施工，於人行地下道箱涵推進前先進行管冪工程，可阻斷箱涵與覆土之摩擦力影響，且以高強度預鑄箱涵推進取代挖除之土體，縮短開挖至結構體完成時間，將地表變形量降至最低，以維護箱涵推進過程中地表車道之安全，亦可保護箱涵掘進時開口部施工人員安全。 (五) 發進、到達井工作區域狹小 本案發進井尺寸僅4.8m×9.0m、到達井尺寸僅2.8m×6.8m，幾乎已達目前箱涵及管冪推進所可施工之最小空間，由此可見經過適當規劃，管冪及大尺寸箱涵推進，已可於腹地狹小之區域進行施工，此對都市區域施工更增加其可行性。 
(六) 箱涵及管冪推進遭遇地中流木本案工區位置鄰近大漢溪，淺層主要為為大漢溪沖積地層，地層中夾雜有大型流木，本案其他工項進行時亦常有遭遇。本案於管冪推進時亦遭遇地中大型流木，由於流木組織仍相當完整，並無法利用推管機頭予以切削排出，故在退出推管機頭後，改採地盤改良搭配人工方式自工作井內予以切除，待重新回填後再重新進行管冪推管作業。 (七) 採用高滲透性水泥灌漿 本案由於可供施作地盤改良之範圍狹小，故為涵蓋足夠之地盤改良空間，若採用傳統灌漿方式，勢必須採用超高流量、超高灌漿量及超高壓力搭配空氣噴射以提高改良樁樁徑，惟採用此類工法必然增加廢土漿之排放量及環境污染，於小工區範圍內可行性不高。 故本案施工廠商嘗試採用二重管高壓噴射灌漿工法搭配速滲水泥添加劑，採用其優點並搭配特殊「速滲」添加劑，此添加劑與水泥混合後注入改良地層，可在受限之灌漿量及壓力下有效提高改良樁之成形範圍，以克服小範圍施工所遭遇的不利因素。   六、結語 由於目前都市地區交通繁忙、腹地狹小，採用明挖方式進行地下管道工程已逐漸受到限制，因此發展一有效之地下推進工法日益重要，本案採用RC預鑄箱涵搭配管冪進行推進作業，亦不啻為一安全可行之方法，惟依本案之經驗，設計及施工過程中仍應注意下列事項：(一) 應事先詳加調查地下管線位置，在設計時即予以避開，以避免造成日後管冪及箱涵推進無法施工之情況。 (二) 除一般單純之地質種類外，更應詳加瞭解施工區域之地質特性，如有流木等地中障礙物等，應事先選擇合適之機具及工法，並且推進機具皆須具有退回功能，否則一旦無法順利掘進，因施工場地限制因素，將無法採用工作井方式取出。 (三) 此種類工法之成功關鍵乃在於管冪作業是否可以順利完成，其中又以管冪之鋼管卡榫連結完整為最重要，故對本項之施工品質管制應列為優先項目。 (四) 一般管冪工法多採φ800㎜鋼管搭配支保進行場鑄箱涵施作，但因本案受限於施工場地狹隘，故於強度計算後採用φ410.5㎜鋼管，並搭配預鑄箱涵推進，大幅減少頂拱無支撐長度；此方式對地表沉陷量控制，亦有相當助益。 |
