橫置連續壁敲除-以鏈鋸切割工法為例

□謝宇珩／臺北市政府捷運工程局北區工程處 副處長
□何啟誠／臺北市政府捷運工程局北區工程處 助理工程員
□洪國峰／春原營造／日商岩田地崎營造聯合承攬商 結構施工組 組長

一、前言

        捷運車站於設計及施工階段為考量防洪，通常會於車站與潛盾隧道工作井間設橫置連續壁，以做為臨時阻絕外水侵入之擋牆，並待隧道鏡面破除、貫通及聯絡通道等較高風險工作完成後，方將橫置連續壁敲除。
        以往橫置連續壁敲除時多採機具敲除，除容易產生震動、噪音及粉塵等問題外，亦可能造成既有結構受損，因此近年來台北捷運已陸續採用鏈鋸切割工法，該工法可依工地現場狀況將壁體做適當之分割切除後，再以吊具、吊車等將混凝土塊清運至合法棄置場地。
        本文將以臺北捷運土城線延伸頂埔段CD552區段標橫置連續壁切割為例來介紹該工法，以供工程界的先進參考。

二、鏈鋸切割工法

(一)原理：使用油壓動力驅動鑽石鏈條磨擦混凝土及鋼筋(或型鋼 )達到切割之目的。
(二)特點：
        1.震動小。
        2.對既有結構體沒有任何的破壞。
        3.噪音低(約73dB)、灰塵少、無碎塊
        4.整塊切除，且鋼筋與混凝土同時切斷，不需另行切斷或燒段。(詳圖1)
        5.工期較短。
        6.切割後剖面平整、不需修補即可直接使用(詳圖2)。
(三)施工機具：
        由鏈鋸切割機(控制台、動力)、導向滑輪組及鑽石鍊條所組成(詳圖3~5)，其中最主要部分為鑽石鍊條，該鏈條係由高張力鋼絲採合金混合燒結或黏結人工鑽石之方式所製成，並以顏色來區分其硬度，其中一般最常使用之鏈條為黃色(詳圖6)，其可切割鋼筋含量在2%的結構物。
        以CD552區段標為例，係採用DS-WS15型號的鏈鋸切割機組及黃色鑽石鏈鋸，而其規格如表1及表2。

(四)施工步驟：
        該工法因施工人員可否到達切割結構物的前、後面，區分為人員皆可到達的穿透式鏈鋸切割工法(詳圖7)及人員僅能到達一面的插入式鏈鋸切割工法(詳圖8)，施工步驟如下：
        1.放樣：根據現場工程師指定或施工圖標示之座標，確認切割範圍並標定之。(詳圖9)
        2.現場準備工作：
         (1)施工中為避免鏈條突然斷裂，需將施工區域以警示帶或其他設施予以隔離。
         (2)於切割作業時，為避免鏈鋸過熱需使用水冷卻，但該冷卻水會漫流且影響施工作業安全，故需佈置集水區，並視水量大小，設置抽水機具。
        3.鑽孔：在切割路徑上，使用鑽石鑽孔機，配合適當的鑽石鑽頭，在切割分段點鑽孔，以使鑽石鏈條穿越。(詳圖10)
        4.安裝切割導向滑輪組、支架，並將驅動裝置固定。
        5.安裝鏈條並連接到切割機上，另需檢查滑輪上的鏈條是否於正確位置後，將導輪扭緊並將切割機的鏈條護板裝上。若切割結構物僅有一面為人員可到達時，則藉由插入式導向輪安裝鏈條及反向切割。
        6.安裝鏈條冷卻水源裝置。
        7.確認所有安裝設施是否正確後進行切割，並依現況適時調整導向輪方向及鏈條之縮減，另於切割快完成貫穿時，需放慢切割速度，避免貫穿時，造成機具受損。
        8.切割完成後安裝吊裝點，開始吊運混凝土。(詳圖11)

三、CD552區段標案例

        捷運土城線頂埔站位於新北市土城區中央路四段118巷與中央路四段52巷口之間，為傳統式的地下二層島式月臺車站，地下一層為穿堂層，第二層為月台層，車站長約292公尺，內淨寬約21公尺，開挖深度約21公尺，採明挖覆蓋工法施作；橫渡線位於中央路四段52巷與三民路口之間，該段係作為列車換軌迴車之用，為地下一層至二層的明挖覆蓋隧道，隧道長約129公尺，寬約21~23.61公尺，開挖深度約21公尺，亦採明挖覆蓋工法施作。
        位於橫渡線內之橫置連續壁厚度為1公尺、深度約24.7公尺，寬度為23.61公尺，共分為7個單元(含與主體連續壁接合的2個單元)。
        因廠商於支撐系統配置時係將車站與潛盾隧道工作井以兩個單獨區域分別進行設計，所以兩區域的各層支撐高程不同，因此施作橫渡線永久結構體時，橫置連續壁無法一次全面敲除，僅能先行敲除下部連續壁，且為支撐其上部連續壁的自重，廠商需在橫置連續壁端版處設置鋼立柱支撐方能依序拆除。
        該標橫置連續壁敲除範圍長23.61m，高約10.6m (拆除深度自EL.97.9~108.5，詳圖12)，敲除範圍分為四個階段，雖然鏈鋸工法的工期較傳統的敲除工法短，但鏈鋸工法的施工費用遠高於傳統的敲除工法，因此廠商在考量費用及工地周遭大多為科技廠房無法接受較大的震動下，共使用機械破碎、水鑽排孔及鏈鋸切割等三種工法，其中配合破碎機可敲除之高度，將面積最大的第二階段(2-1、2-2)採用機械打除方式，其餘階段(1、3、4)採用水鑽排孔鑽孔及鏈鋸切割方式進行(詳圖13)，而其施工流程如下：
(一)第一階段：
        1.為支撐橫置連續壁上部的自重，廠商於拆除前需在橫置連續壁端版處設置鋼立柱支撐，因此將每根鋼柱立柱切割區分成16塊(詳圖14)，每塊平均重約2.5t。
        2.使用鏈鋸切割鋼立柱架設處，切割完成後藉由堆高機或怪手，將切割塊移至吊料口，外運處理。
        3.鋼立柱組裝架設及安裝側向支撐於EL.104.6。(詳圖15)
(二)第二階段：
        1.先使用鏈鋸，沿機械打除範圍的四周切割，以利後續機械有效率的打除。(詳圖16)
        2.為避免碎石影響底版預留鋼筋和續接器，於底版與連續壁間 (EL.97.9~99.6)，填入細砂作為保護。回填高度約和底版平。(詳圖17)
        3.機械打除底版上方區域(EL.104.6~99.6)。(詳圖18)
        4.清理殘方並將回填砂清除乾淨(EL.99.6~97.9)。(詳圖19)
        5.再使用機械打除底版區域連續壁(EL99.6~97.9)。(詳圖20)
        6.將現場碎石殘方清理完成後構築底版。(詳圖21、22)
(三)第三階段：
        採用鏈鋸切割標示區域(EL.106.5~104.6) (詳圖23)。
(四)第四階段：
        採用鏈鋸切割標示區域(EL.108.5~106.5) (詳圖24)。
(五)將切割後的混凝土塊，利用堆高機運至吊料口，做外運處理。


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四、結論

        近年來民眾對於環保之要求及標準逐漸提升，因此以營建環境而言，對於無震動工法之需求性與重要性與日俱增，尤其於進行既有結構敲除作業時，因敲除而造成鄰房噪音、震動及粉塵等環境污染，因此發展及引進了許多工法，如：鑽石鏈鋸、水刀、水鑽排孔、盤鋸、膨脹藥劑、油壓咬碎等。
        惟部分工法除受限於專利及單價偏高等問題外，施工小包的配合度亦是一大關鍵，因此導致廠商全面採用的意願不高，故如何推廣及大量引進，以降低施工成本，增加勞工安全及提升工程品質將成為首要之舉，因此希藉由臺北捷運土城線延伸頂埔段CD552區段標的一些經驗能提供工程界做為後續選擇切割工法之參考。

參考資料

1.臺北都會區捷運系統新莊線CK570A區段標「BL9站連續壁切割工程鑽石鏈鋸施工計畫書」(核定版)(2007年1月)
2.臺北都會區捷運系統松山線CG590A區段標「CG290施工標中華路排水箱涵台高鐵既有連續壁切割計畫書」(核定版)(2009年2月)
3.臺北都會區捷運系統松山線CG590A區段標「CG290施工標G14站台北地下街-TTY隧道與台北地下街連通處連續壁鏈鋸切割施工計畫書」(核定版)(2011年1月)
4.臺灣桃園國際機場聯外捷運系統CA450B標工程「與CA450A標介面連續壁整體切割施工計畫書」(第A版)(2011年12月)
5.臺北都會區大眾捷運系統土城線CD552區段標工程「橫置連續壁敲除計畫暨計算書」(第B版)(2012年11月)
6.臺北都會區大眾捷運系統松山線CG590B區段標工程「CG294標G19台北小巨蛋連續壁鏈鋸切割施工計畫書」(第C版)(2012年12月)
7.莊建忠、葛博淵(2008)，「無振動低噪音鑽石鏈鋸工法應用於營運介面連續壁破除」，捷運技術半年刊第38期，第188~195頁。