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航港視界

臺灣港群111年10月號 2022-10-05
基隆港水域加深浚挖及土方收容填區圍堤工程

基隆港水域加深浚挖及土方收容填區圍堤工程

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  • 撰稿:基分工程處郭仕謙、督導何秉均/處長陳華雄

為配合國家重大建設發展,並兼顧基隆港港池疏浚及土方收容需要,本公司推動「基隆港航道、迴船池水域加深浚挖工程及土方收容填區圍堤工程」,預計除可因應後續基隆港擴建工程之施工場地及施工碼頭需求外,亦可提供基隆港區浚挖土方收容填區,並使現有航道及迴船池滿足未來貨櫃輪大型化之進出港水深需求。

工程緣起及目的

為降低單位運輸成本,近期航商積極部署更大型之貨櫃船,以提升自身競爭優勢;因應航商計畫將進入基隆港之船型提升為6,000TEU貨櫃輪滿載進出港之需求,本公司推動「基隆港航道、迴船池水域加深浚挖工程及土方收容填區圍堤工程」計畫)將基隆港航道、迴船池配合進行浚深,擬於港口西防波堤與西碎波堤間水域進行圍堤作業,以響應政府之環境保育政策,再利用浚挖土方作為擴建港埠用地之填地料源,減少將疏浚土方海拋或外運之費用。  

基隆港航道、迴船池水域加深浚挖工程及土方收容填區圍堤工程.png

圖1  基隆港航道、迴船池水域加深浚挖工程及土方收容填區圍堤工程

工程概述
(一)    圍堤工程
圍堤堤線將以西防波堤堤堤頭向堤根處220m與W33B碼頭延伸至西碎波堤兩點連線作為定案配置,堤址總長約270m
(二)
    浚挖工程
基隆港現況係以5,000TEU貨櫃輪滿載為計畫進港船型,調整為6,000TEU貨櫃輪滿載則為限水呎方式進出港,航道及迴船池水深皆為-15.5m;而原訂5萬GT之客輪船型,則依基隆港未來國際觀光郵輪靠泊之需求,修正為137,000GT郵輪。

工程之創新性、挑戰性及周延性
(一)    設計創新性:
由地質鑽探資料可知(如圖2),本工程圍堤堤址軟弱土層(SPT-N值<4)厚度約為10.0m,為檢核各斷面水深堤體穩定性,經地工分析軟體STABL計算之成果可知,若以未經改良前之現況地質進行圍堤堤體施作,堤體圓弧滑動各破壞面之安全係數皆小於1.0,顯示未來堤體將因海床承載力不足而產生破壞,故勢必進行地盤改良。
為克服軟弱底床承載力不佳問題,確保堤體下方承載力足夠,以往工程案例皆採用土方置換之方式進行,即將軟弱土層之部分全部挖除後,再將承載力良好之石料進行置換,惟因本案軟弱土層後度高達10m,若採置換方式期工程費將大幅提高,故本工程擬利用拋石基礎改良增加堤底承載力,以拋放堤心石自然沉陷方式置換軟弱土層,將石料進行預壓,並配合沉陷監測進行補拋作業, 將堤址之土層足以承載未來堤體結構之重量,待沉陷監測結果於穩定後,將未來堤體底部高程以上之石料回收,方可進行沉箱安放及方塊吊排等工項。而施工過程中,因基礎拋石將底床之軟弱土層擠除,造成堤體旁之地盤有隆起現象,為維持防波堤之設計水深,須定期進行水深測量並浚深至設計水深。

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圖2  圍堤範圍地質鑽探資料

(二)    設計挑戰性:
以往海事工程沉箱製作部分皆採用海上浮沉台船進行作業,除施工場地較大外,沉箱製作完成後,亦可直接利用浮沉台船拖放至計畫供址或沉箱儲存場進行安置,惟因近年大型海事工程日益增多,國內浮沉台船之數量目前尚無法支應本工程,而因本工程沉箱尺寸相對較小,故本工程可利用基隆港W28碼頭之升降平台(如圖3)進行沉箱製作,因此區域場地較小,無法使用滑模進行沉箱製作,僅可利用普通鋼模層層構築,在施工場地有限之條件下,仍於工期內施作完畢。
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圖3  基隆港W28碼頭之升降平台

(三) 設計周延性:
(1)
  斷面形式:
未來本計畫圍堤完成後,除可作為港區土方收容填區外,待填區完成後,亦可設置為港勤船舶作業基地及泊靠碼頭。由現況水深可知,堤址水深約位於-10.0m內,依以往設計經驗,港內護岸、碼頭可採用方塊堤較為經濟,然由於圍堤位置仍會受到波浪影響,方塊堤之構造容易受到波浪影響而產生破壞及漏砂現象,故初步建議圍堤斷面仍採沉箱型式較為安全,兩側則採方塊堤及回收消波塊銜接既有結構堤體,此斷面將可有效節省工程費,未來亦可考量做為船席使用。

(2)堤後防漏處置:
圍堤防漏砂設計主要係將海水與回填砂間以濾石層構造阻隔達成防漏效果,本計畫主要考量回填料並無嚴重之化學污染性,故容許回填區內水份滲出,但仍須防止回填材料藉滲透水一併漏出。通常採用濾層設計防漏,此為國內常用之方式;濾層之設計在排除土壤中多餘之水份,或防止土壤之沖蝕,採用土壤粒徑大小之濾石層方式以達到過濾及排水效果除堤後濾層外,以往漏沙發生位置大多位於沉箱榫之間隙,故於本計畫中,於沉箱安置定位好後,將於沉箱榫間灌注水中混凝土,以確保背填沙不因海水位潮汐或波浪作用而漏沙。

(3)
  拋石基礎改良:
由地質鑽探資料可知,本工程圍堤堤址軟弱土層(SPT-N值<4)厚度約為10.0m,為檢核各斷面水深堤體穩定性,經地工分析軟體STABL計算之成果可知,若以未經改良前之現況地質進行圍堤堤體施作,堤體圓弧滑動各破壞面之安全係數皆小於1.0,顯示未來堤體將因海床承載力不足而產生破壞,故勢必進行地盤改良。

工程遭遇困難問題與解決方法
新冠肺炎之影響:
(1)
  問題說明
承商原預定開始由國外進口堤心石材料時值新冠肺炎,以致國外料源進口困難,改由國內廠商提供,但堤心石之實際進料數量相較經核定之施工網圖估算每週最少須進料方數明顯不足,嚴重影響工程進度。
另因新冠疫情於110年5月15日再次爆發,雙北區域隨即進入三級警戒,雖本工程沉箱製作工項已完成,對本案影響較小,惟國外石料船機辦理進出港簽證事宜及如何辦理相關防疫措施等,均無明確之辦法,恐影響後續拋石作業進行。


(2)
  因應對策
經與承商之多次協商討論,決定堤心石材料改由國內購買,並每日統計進料數量及每週召開施工協調會議將此議題列管追蹤,才使進度開始大幅超前。


工程顯著效益
(一)    工程效益:
(1)
 未來圍堤造地完成後,將可提供港區內之新生地,供基隆港港務使用,以提升基隆港區作業能量。
(2)
  亦可配合既有W33B碼頭進行連線,延伸既有W33B碼頭之長度,增加港區碼頭數,可為基隆港再爭取一碼頭席數,提升未來使用彈性,發揮本工程之最大效益。

(二)
    節能減碳及生態環境維護:
(1)
      由於本工程為於西防波堤及西碎波堤間設置圍堤,勢必需與既有防波堤銜接,西碎波堤側大多為4T及8T消波塊,可回收再使用。
(2)
      本計畫沉箱內回填沙及堤後背填沙可就地取材,採用港區浚挖之土方,減少外購沙所產生運輸排碳量。

結語

整體而言,基隆港航道、迴船池水域加深浚挖工程及土方收容填區圍堤工程,於基隆港既有港區內進行圍堤造地,除配合國家重大建設發展外,後續亦可作為基隆港區內之施工場地,並兼顧基隆港港池疏浚及土方收容需要,以達到節能減碳及提升全球海運之競爭力之目的,使基隆港更具發展潛力


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