淺談鋼軌樁CH0309

 

   寫"盛衰史"，就想到以前的擋土工法---鋼軌樁、鋼板樁、預壘樁、衝擊樁、擋土柱以及現代普遍流行/通用的連續壁。

    先聲明，我不是結構專家、甚至可以說結構很爛，所以，只敢從實務的角度切這些題目。如果有高手願意提供指教/指正，無任感激。

   鋼軌樁，顧名思義就是以火車用的鐵軌釘入土中當地下室開挖時的擋土之用。尺寸、型號請查書。不過，我認為就是一般台灣常見的火車軌道(不是另外中國東北所用的較大型火車的鋼軌，其實，我也搞不清楚，較大號的火車，鋼軌是啥模樣!?)。

   因為細長比的關係，所以鋼軌樁的長度只有二種尺寸:8公尺長及12公尺長左右。如果是地下室開挖一層，大概使用的就是8公尺長的鋼軌，地下室深度不超過8公尺，使用的就是長12公尺左右的鋼軌。

   一般的原則就是鋼軌長度是開挖深的的1.5倍。換句話說:土方開挖完成以後，還有1/3的鋼軌插在開挖面以下的泥土中。

   原則上，鋼軌長度、間距等還是要經過結構技師簽證。我知道的鋼軌樁間距大概是從45公分到60公分不等。鋼軌與鋼軌之間利用鋼軌的凹槽，放置厚約1-1.5公分的杉木板擋土。

   早期，釘鋼軌樁是使用簡易的木槌以捲揚機吊起/放下、一次一次將鋼軌垂直釘入土中，後來為了省事事省、乾脆就以挖土機的挖斗扣住鋼軌頂端，將鋼軌垂直壓入土中。

   監督的工程師為了控制鋼軌的垂直精確度，多在鋼軌釘設線上及垂直90度角的線上架設垂直水線(簡單的以鋼筋架個三腳架，中間吊一條尼龍水線/下端繫一塊磚頭等重物即是)，藉以觀察/指揮挖土機的鋼軌壓入角度。因此，我們不難想像鋼軌樁的垂直精確度實在大有問題。

   土方開挖時，施作工人會帶來一綑一綑的杉木板(寬約10-15公分，厚約1-1.5公分、長約100公分)，等到開挖約有1公尺以上時，一個工人在下方的已開挖面上報鋼軌間距數字，一個工人在上面依照報來的數字以電鋸裁切木板後，交給下方的工人兩端放入鋼軌側面凹槽內、用以填補鋼軌樁中間的空距以免土石坍塌滑落。此時，就可以看到鋼軌樁的釘設狀況了:間距上寬下窄或上窄下寬者比比皆是；前凸後凹者更是稀鬆平常。所以才會需要一個工人報數字、一個工人在上面裁剪木板。但是，也引伸一些問題:

    1、鋼軌突出地下室外牆外側的牆面線太多時，怎麼辦?有些鋼軌突出，可能佔去牆厚的1/2以上、更悽慘的狀況是牆厚幾乎不見，怎麼辦?

    2、面向鋼軌樁，鋼軌前凸會影響地下室的外牆厚度；內凹則會爭加混凝土的用量，怎麼辦?

    3、施工時，鋼軌樁釘不下去，怎麼辦?

    4、地下室完成後，鋼軌樁要拔除時，拔不起來，怎麼辦?

 (現在寫這些，都是依靠我的記憶、加上停停寫寫。實在覺得一定文筆錯亂/無有章節段落，歉甚!!)

  先把施工順序寫完:  鋼軌樁之間的擋土木板施工完成後、外牆鋼筋綁紮前，工人會拿一捲一捲的柏油油毛氈來、將長條型的油毛氈蓋在鋼軌樁上，兩側以釘槍將油毛氈釘在/固定在鋼軌樁的兩側木板上；這是避免地下室外牆搗築混凝土以後，鋼軌樁直接被混凝土咬住、拔不起來。

   等到地下室頂版的混凝土澆置完成後，鋼軌樁就可以拔除。這裡會有二種情況產生:

   第一種情況是活動吊車停在馬路上或空地上可以直接拔出鋼軌來，那是第一選擇。

   第二種情況是某些角落或基地內側的鋼軌距空地/道路太遠，活動吊車的機械手臂長度不夠時，只有將活動吊車開到地下室頂板上來拔鋼軌。此時，工程師必須注意地下室頂版的混凝土強度是否足以支持/承載吊車重量?一般多是保養14天以後、地下室的模板/樑支撐不拆、加上於吊車行走路線/停放位置及伸出的支撐下方鋪設鋼板，以確保結構體不被破壞。

  我記得剛軌樁的施工數量估算，一天是100支。當然剛開始，工程可能比較不順，正常以後應可超過此數字，所以平均應無問題。 

 所謂正常的情況:一般施工工人會在整地、放樣、確定鋼軌釘設位置以後，沿釘設線放置跳板，釘設時，鋼軌下端就靠著跳板邊緣垂直釘設。鋼軌樁在一般的黏土層，只要輕輕一壓就整根釘入土中，非常快速；但是，所有的基地表層多有回填土，運氣不好遇到的回填土是含有很多石塊/磚角/木頭等雜物時，鋼軌樁的釘設就很緩慢、甚至釘不下去；唯一的辦法就是用怪手將這些表面的回填土挖掉，形成一道類似導溝的凹槽，然後以懸空的水線標明定設位置，而後施工。這就是開始工率無法如預期的主要原因。

   我個人以為:鋼軌樁是我所知的擋土樁最簡陋的一種。開挖深度超過8公尺、開挖鄰地有建物、地下水太高等等因素都不適宜以鋼軌做為擋土樁。因為鋼軌太細、精確度有疑問、無法擋水....所以，近來建築工地很少看到鋼軌樁，倒是路旁的土木工程(挖個箱涵、排水溝等)還常見鋼軌的蹤影。但是，最大優點就是便宜、迅速、方便；所以一般小型開挖仍多使用鋼軌樁。

   如果，建築工地設計/採用鋼軌樁，工程師當然只有盡可能要求其垂直精確度，避免開挖後歪歪斜斜的。不過，很難。其次，編地下式外牆混凝土數量時，務必記得將損耗放大，至於要放多少?30%以上絕對跑不掉。

   如果，鋼軌侵入地下室內，影響地下室外牆厚度，如果歪斜的很厲害，一個辦法就是將那根鋼軌切除。如果影響牆筋的綁紮，那就將牆內移(牆變厚)，牆外側的混凝土變成損耗。所以，如果地下室檔土設計是鋼軌樁，務必要求設計者:地下室內的設施與外牆之間的尺寸務必保留一些彈性，否則到時誰也無能為力(例如:停車位的方格線、地下室水箱與外牆應有的間距等)。

    如果，釘設鋼軌時，釘不下去怎麼辦?若是在地表不是很深的地方/而且普遍如此，可能就是前面所說的回填土有問題，以挖除回填土的方法來解決；如果偶而一隻釘不下去，可能是碰到地層中夾有較大塊的卵石/木頭/...，真的釘不下去，就只有放棄，但是鋼軌也不必拔出，就留在那裡吧。

    施工完成後，如果鋼軌拔不起來，也就算了。鋼軌老闆會認賠的。

    規範裡規定，鋼軌拔除後，留下的鋼軌洞必須以川沙填滿；老實說，那是愛說笑，有機會填填看，一邊灌水、一邊填砂也填不了多少砂，盡力就好。

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   最後補充一下活動吊車拔鋼軌時，會在機械臂的最前端懸吊一隻長約5-6公尺的支柱，拔鋼軌時，機械臂架在這根支撐上，然後捲動吊索將鋼軌拔起。

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   當然，所有擋土工法，都有適合的土質限制。比方說:鋼軌樁/預壘樁/鋼板樁適合於黏土層及壤土地質。衝擊樁及擋土柱適用於級配(卵礫石)地質。另有一種改良式的衝擊樁也用於有卵礫石的地層。

  97.07.17.增補

我最近幫建築師朋友監造的工地還是使用"鋼軌樁"，有一些不同的地方:

1、鋼軌樁是用"怪手"裝"震動機(如照片)將鋼軌打入的。

2、先將"鋼軌"釘入地中約1-2公尺成一排(如照片)，很像鋼板樁的作法。有一定長度以後才一次將鋼軌一支ㄧ支釘入預定深度。

3、搗築混凝土前，以前是用"黑紙"(寬約30公分的油毛氈)、用釘槍釘在鋼軌上以避免混凝土搗築後，鋼軌被混凝土咬住，拔不起來。這次，看到工人是以整片塑膠布將整片鋼軌樁及夾板都遮蓋起來，不知是否造價較便宜?(如照片)。