共同管溝與預(yù)鑄箱涵

  英，法等歐洲地區(qū)，從早期的人工開挖下水道系統(tǒng)，到1823年法國人開發(fā)盾構(gòu)施工法之后，城市地下隧道的應(yīng)用才得以大量的推廣，而共同管溝的實(shí)用性也漸漸得到普遍的認(rèn)同，隨著科技的發(fā)展，地下管道也越來越復(fù)雜，城市地鐵，雨水道，下水道，供水管，天然氣，電力，電信，光纖，都市交通與監(jiān)控系統(tǒng)，等等越來越復(fù)雜的地下管線，造成了道路長年開膛破肚的施工惡夢，新規(guī)劃的共同管溝，或利用既有管道作多用途的新技術(shù)，將會(huì)是都市建設(shè)的新課題。而早期的城市規(guī)劃因大多未考慮到共同管溝，一旦地下管線形成后要再整合，困難度就大了，如舊管線拆除費(fèi)用，新建共同管溝的建設(shè)成本，施工難度，如何引進(jìn)新技術(shù)以控制成本及確保質(zhì)量。

  共同管溝的管材一般采用混凝土作為結(jié)構(gòu)體，從小尺寸的U形電纜溝，圓形的水泥管，方形的箱涵，一直到大口徑的盾構(gòu)圓形與方形隧道，因埋設(shè)深度的差異，施工法也因地質(zhì)與交通問題的不同條件，從明挖覆蓋，頂推工法，盾構(gòu)工法，舊管更新，管材采用預(yù)鑄或現(xiàn)澆等，有多種不同的工藝選擇，如何吸收國外經(jīng)驗(yàn)，找到最能符合各城市現(xiàn)有條件的施工方法，與最經(jīng)濟(jì)的規(guī)劃投資，才能有效的發(fā)揮共同管道的優(yōu)勢，吸引都市內(nèi)各個(gè)不同部門的參與意愿。同時(shí)混凝土構(gòu)件廠也須思考如何脫胎換骨以新的生產(chǎn)概念積極參與共同管溝的建設(shè)工程。

  1、共同管溝與預(yù)制構(gòu)件

  提到共同管溝就會(huì)聯(lián)想到預(yù)制構(gòu)件，因無論采用何種施工方法都會(huì)用到預(yù)制構(gòu)件，即使是明挖現(xiàn)澆的箱涵施工，在過十字路口段一般也會(huì)考慮采用預(yù)制箱涵以減少施工期對于交通的影響。

  有關(guān)各種共同管溝所使用的管材，無論是盾構(gòu)隧道的管片，圓形水泥管，方形箱涵都是賣設(shè)于地下，都會(huì)面臨如何達(dá)到不漏水的指標(biāo)，在一般水工的管道稍有漏水也還可接受，但是共同管溝與地鐵隧道一樣，隧道一但有滲漏將會(huì)是較嚴(yán)重的問題，雖然市面上已有多種修補(bǔ)滲漏的工藝，畢竟在地底下處理滲漏的費(fèi)用還是較不劃算的。

  提到共同管溝就會(huì)聯(lián)想到預(yù)制構(gòu)件，因無論采用何種施工方法都會(huì)用到預(yù)制構(gòu)件，即使是明挖現(xiàn)澆的箱涵施工，在過十字路口段一般也會(huì)考慮采用預(yù)制箱涵以減少施工期對于交通的影響。

  有關(guān)各種共同管溝所使用的管材，無論是盾構(gòu)隧道的管片，圓形水泥管，方形箱涵都是賣設(shè)于地下，都會(huì)面臨如何達(dá)到不漏水的指標(biāo)，在一般水工的管道稍有漏水也還可接受，但是共同管溝與地鐵隧道一樣，隧道一但有滲漏將會(huì)是較嚴(yán)重的問題，雖然市面上已有多種修補(bǔ)滲漏的工藝，畢竟在地底下處理滲漏的費(fèi)用還是較不劃算的。

  如何設(shè)計(jì)可靠的與方便施工的預(yù)制構(gòu)件的銜接口，與選擇可靠的止水膠條，可多參考國外經(jīng)驗(yàn)，但也應(yīng)考慮國內(nèi)的加工條件，以及施工的嚴(yán)謹(jǐn)性否則止水的效果會(huì)有所差異。

  每一個(gè)地區(qū)的地質(zhì)條件，地下水位高低，埋設(shè)的覆土深度，地震因素，施工現(xiàn)場的條件，都有不同的差異性，因此構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)厚度，配筋量，組裝時(shí)的連接固緊方式，等諸多因素的影響，預(yù)制構(gòu)件實(shí)際上無法完全適用一種標(biāo)準(zhǔn)，在管壁的厚度，配筋，或是否采用預(yù)應(yīng)力，以及混凝土的強(qiáng)度應(yīng)多少要考慮有幾種等級(jí)的選擇。

  下列有關(guān)共同管溝的信息謹(jǐn)供參考

  2、共同管溝的設(shè)計(jì)重點(diǎn)

  經(jīng)由完善之系統(tǒng)規(guī)劃及經(jīng)濟(jì)效益分析，決定路線（網(wǎng)）分布及收納之管線種類及數(shù)量后即可開始進(jìn)行共同溝之設(shè)計(jì)。共同溝主體為一箱涵或隧道結(jié)構(gòu)收容特定之管線，除了主體結(jié)構(gòu)之標(biāo)準(zhǔn)部（一般斷面）外，為了管線之功能、配置及營運(yùn)與安全之需求，必須配合設(shè)置許多設(shè)備及特殊部（斷面變化及標(biāo)準(zhǔn)部以外之部分）設(shè)施（圖八），這些設(shè)施設(shè)備與結(jié)構(gòu)體于地質(zhì)與地下水之環(huán)境下，需特別考慮與注意之狀況即為共同溝之設(shè)計(jì)重點(diǎn)。此外于營運(yùn)期間為降低或避免不同管線間之相互影響，維持管線之功能，亦為設(shè)計(jì)時(shí)需特別注意之處。

  就結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部份，應(yīng)考慮下列重點(diǎn)：

  ① 軟弱地盤之長期沉降

  由于共同溝為一線形（網(wǎng)狀）結(jié)構(gòu)，沉降可能造成線形坡度變化，對于重力流之管線（如污水管）產(chǎn)生影響。此外結(jié)構(gòu)接頭或伸縮縫處亦可能因差異沉降產(chǎn)生錯(cuò)位，導(dǎo)致滲水甚或管道內(nèi)之管線挫屈。對于可能產(chǎn)生造成較大沉降之軟弱地盤區(qū)域應(yīng)特別注意。

  ②地下水位引致之上浮力

  共同溝為一箱型（管狀）中空結(jié)構(gòu)體，于地下水位較高，覆土較淺之區(qū)域需進(jìn)行浮力檢核，尤其于地下水位變化較大處，應(yīng)特別注意。

  ③地震

  由1995日本阪神地震之經(jīng)驗(yàn)可知，共同溝于有地震威脅之區(qū)域，其耐震設(shè)計(jì)為不可或缺之重要因素。進(jìn)行耐震設(shè)計(jì)時(shí)除需考量當(dāng)?shù)刂驼鹪O(shè)計(jì)規(guī)范外，由于管道為一較大區(qū)域之線型（網(wǎng)狀）結(jié)構(gòu)且深度較接近地表，其破壞原因較一般結(jié)構(gòu)物不同之處，一為強(qiáng)烈之地震波引致之力學(xué)破壞，一為因地表破壞（變形），如地表斷裂、滑動(dòng)、不均勻沉降及液化等。

  于分析上之基本考量除地質(zhì)條件外，一為垂直地表方向傳遞之剪?波所造成管道橫斷面之剪力變形（Racking），一為與管道軸向成45度交角傳遞之水平剪力波所造成結(jié)構(gòu)體之撓曲及軸向變形。此外可以具可撓性之接頭設(shè)計(jì)降低地表變形對管道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生之影響。

  ④液化

  由于共同溝之埋深一般而言皆位于液化可能發(fā)生之深度內(nèi)（地表下20公尺），在經(jīng)過疏松砂層且地下水位較高時(shí)，應(yīng)對地層之液化潛能進(jìn)行評(píng)估，根據(jù)當(dāng)?shù)啬驼鹪O(shè)計(jì)規(guī)范所規(guī)定之液化評(píng)估方式，對于具有液化可能之地層，進(jìn)行地盤改良，避免因液化造成管道之破壞如結(jié)構(gòu)體上浮，地盤承載力降低，或地表變位等現(xiàn)象。

  ⑤伸縮縫與防水

  共同溝之線形結(jié)構(gòu)應(yīng)于規(guī)范之長度內(nèi)設(shè)置伸縮縫，以因應(yīng)管道結(jié)構(gòu)因溫度變化、混凝土收縮、及不均勻沉?降等因素可能導(dǎo)致之變形，此外于特殊段、斷面變化、及彎折處皆須設(shè)置伸縮縫。對于預(yù)計(jì)變形?可能較大處應(yīng)考慮設(shè)置可撓性伸縮縫如軟弱地盤、地質(zhì)變化復(fù)雜及破碎帶、潛在液化區(qū)等。伸縮縫之構(gòu)造于管道之側(cè)墻、中墻、頂版及底版處設(shè)置伸縮鋼棒，并于該處管道外圍設(shè)置鋼筋混凝土框條，以利剪力之傳遞及防水，并設(shè)置止水帶止水。

  管道結(jié)構(gòu)應(yīng)采用水密性混凝土并控制裂縫發(fā)生，外表使用防水膜或防水材聊保護(hù)，伸縮縫之止水帶設(shè)計(jì)及施工應(yīng)特別注意

  ⑥特殊斷面

  特殊斷面之設(shè)置為方?管線之布設(shè)與運(yùn)作，包括管道分岔或交會(huì)部分、材料搬運(yùn)口及通風(fēng)口、電纜或管線接頭、管類伸縮裝置室、閥制裝置室、集水井等處需設(shè)置此類一般較標(biāo)準(zhǔn)斷面為大之特殊斷面。應(yīng)注意設(shè)置之目的及功能需求，如結(jié)構(gòu)體之轉(zhuǎn)角應(yīng)符合管線之最小曲率半徑，材料搬運(yùn)口處應(yīng)設(shè)置斜角避免損傷電纜，逃生口之安全考量，開口部應(yīng)設(shè)于設(shè)計(jì)洪水位之上并設(shè)防止入侵與破壞設(shè)施，及人孔蓋之設(shè)計(jì)必須防水等。必須外露于地表設(shè)施亦須注意美觀。

  就設(shè)施與設(shè)備部分考量

  ①出入口、材料搬運(yùn)口及通風(fēng)口

  為管道內(nèi)所收納之管線之維修、檢查或施工，需于共同溝適當(dāng)間隔與地區(qū)設(shè)置人員進(jìn)出與機(jī)具料件出入所需之出入口及材料搬運(yùn)口（圖九）。此外為排出共同溝內(nèi)有害氣體，補(bǔ)充新鮮空氣及?溫，共同溝內(nèi)需交互設(shè)置自然通風(fēng)口及強(qiáng)制通風(fēng)口（圖十）。開口之設(shè)置高程需滿足設(shè)計(jì)規(guī)范內(nèi)對于洪水高程之規(guī)定，以避免洪水進(jìn)入損害管線。

  ②排水

  為排出共同溝內(nèi)壁面之滲漏水，與由通風(fēng)口及人員進(jìn)出口進(jìn)入之雨水及消防用水，需于共同溝內(nèi)設(shè)置排水設(shè)施以避免造成管線之損害及人員作業(yè)時(shí)之危險(xiǎn)。于管道內(nèi)劃分排水區(qū)段，選擇最低點(diǎn)設(shè)置集水井及安裝交互運(yùn)轉(zhuǎn)之沉水式泵浦排水。

  ③防災(zāi)及安全

  為預(yù)防或降低管道內(nèi)設(shè)備發(fā)生火災(zāi)或其他災(zāi)害之可能性，以保護(hù)工作人員之安全，以及防止人為蓄意之破壞，需于管道內(nèi)設(shè)置防火、防爆及防破壞設(shè)施。一般項(xiàng)目包括自動(dòng)火警警報(bào)設(shè)備、瓦斯檢知設(shè)備、異常進(jìn)水警報(bào)設(shè)備、人員入侵監(jiān)視設(shè)備、CO及CO2濃度檢知設(shè)備（圖十一）、消防設(shè)備、緊急電話及廣播設(shè)備、緊急避難指示設(shè)備、與其他設(shè)施如防火門、防火壁等

  ④通風(fēng)、照明、給水及受配電設(shè)備

  管線如電力或電信設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)將產(chǎn)生熱量，污水管內(nèi)之生化反應(yīng)亦可能使周圍溫度升高及產(chǎn)生有害氣體，或因其他原因產(chǎn)生之有害氣體，皆須藉由通風(fēng)設(shè)備排除及降溫。此外為管道內(nèi)人員作業(yè)需要及供應(yīng)清掃及消防用水需設(shè)置照明與給水設(shè)備，照度一般而言需15Lux以上，接水點(diǎn)一般設(shè)置于人員出入口附近。受配電設(shè)備則為供應(yīng)管道內(nèi)之泵浦、風(fēng)機(jī)、照明及插座等電力負(fù)載而設(shè)，可采用網(wǎng)路方式配電，分電盤設(shè)置于人員進(jìn)出口，并設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)或不斷電系統(tǒng)，供緊急照明、排水泵浦、風(fēng)機(jī)及監(jiān)控設(shè)備使用。

  ⑤警報(bào)設(shè)備、標(biāo)志及監(jiān)控管理中心

  為防災(zāi)及安全所設(shè)之警報(bào)設(shè)備所偵測到之異狀，需立即反應(yīng)通知管道內(nèi)之作業(yè)人員與監(jiān)控管中心（圖十二），作立即之應(yīng)變。監(jiān)控管理中心藉由計(jì)算機(jī)及遠(yuǎn)程遙控來監(jiān)控共同溝內(nèi)各項(xiàng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情形，達(dá)到環(huán)境質(zhì)量維護(hù)及管理功能，一般設(shè)施包括廣播系統(tǒng)、緊急電話系統(tǒng)、閉?電視系統(tǒng)、安全門禁系統(tǒng)、及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。標(biāo)志設(shè)施則為使管道內(nèi)工作人員迅速明了所在位置及各項(xiàng)設(shè)備用途，以提高效率并減低災(zāi)害發(fā)生之機(jī)?而設(shè)置，一般項(xiàng)目包括導(dǎo)引標(biāo)志、設(shè)備標(biāo)志、管線單位標(biāo)志、與注意標(biāo)志。

  ⑥電磁電力干擾防護(hù)

  于共同溝內(nèi)電力電纜（干擾者）及電信電纜（被干擾者）之長距離平行可能發(fā)生電磁電力干擾問題。電力電纜（高壓電纜）所產(chǎn)生之電磁場對于電信系統(tǒng)將造成噪聲，干擾電信系統(tǒng)之服務(wù)質(zhì)量。干擾防范措施可以三種方式進(jìn)行，其一為加強(qiáng)吸收配電系統(tǒng)的中性電流措施，二為加強(qiáng)平衡電力電纜及線路配置，三為加強(qiáng)遮蔽及接地設(shè)施。有關(guān)遮蔽措施可由三方面進(jìn)行，如表四所述。此外應(yīng)于管道內(nèi)部設(shè)專供設(shè)備接地兼遮蔽用之裸銅線與高壓電纜（圖十三）。且任何通信線、信號(hào)線或控制線，不可與電力配電線配置于同一側(cè)。非不得已時(shí)，電力用電線或電纜應(yīng)設(shè)于管道底層。

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  電纜支架于隧道安裝的問題

  在隧道內(nèi)鉆孔再用化學(xué)螺栓作為安裝電纜支架的施工過程常因鉆孔時(shí)碰到鋼筋而使孔位產(chǎn)生偏移，或損毀鉆頭的問題，此外在鉆孔時(shí)需又足夠長度的電纜線供數(shù)支電鉆同時(shí)使用，鉆孔人員，支架搬運(yùn)工人，焊工，固定支架的人員，數(shù)十人同時(shí)在隧道中工作，廢氣問題，飲水，吃飯，支架運(yùn)輸?shù)仍诎踩c質(zhì)量上會(huì)有一定的隱憂，因此建議盡可能采用預(yù)埋件做為固定支架的方法。