混凝土結構物維修補強思維陳宗禮.ppt
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1、混凝土結構物維修補強思維 與案例探討(工程醫學)陳 宗 禮,一梅達工程顧問有限公司 總經理美國混凝土學會(ACI)會士(Fellow)中國土木水利工程學會 混凝土工程委員會 既有混凝土結構處理小組 召集人台灣混凝土學會(TCI)混凝土工程技術委員會混凝土結構維修技術小組 召集人,工程醫學與工程健康保險制度,工程醫學-既有結構物維修與補強技術工程健康保險制度-人與物均有生、老、病、死的宿命人體有醫院維護健康延長壽命的健康保險制度汽車等機械也有維修保養廠維持正常使用與延續使用壽命的維修保養機制工程構造物的健康保險制度仍付之闕如?,土木之語源,古者民,澤處復穴冬日則不勝霜雪雨露夏日則不勝暑熱蛝虻聖人
2、乃作為之築土構木,以為室屋上棟下宇,以蔽風雨,以避寒暑而百姓安之(淮南子 卷13 氾論訓),建築物與人體功能對照圖,建築的意義:,人類運用人類的智慧,在地球的表面,築造一個適合人類生存與生活的空間,以排除大自然的天災風、雨、雪、地震等加諸於人類的威脅,使人類得以在地球的表面從事人類的活動與延續人類的文化,二十世紀自然資源之掠奪與建設,第一次世界大戰.第二次世界大戰(資源掠奪)都市計畫建設.修路.造橋.築壩.建港人定勝天思維與自然資源之濫用自然資源之有效利用與分配地球環境保護之整合與再利用技術開發大自然反撲威脅(地震.洪水)人力有限.天威無窮之謙卑思維與共生,二十一世紀面臨之問題,工程結構物之壽
3、命與老化世界性景氣衰退.國家經濟財力拮据地震.洪水.土石流等自然災害淘汰不適用之工程構造物荷重需求變更增加.耐震補強需求由原來從無到有的建設技術轉變成養生延壽復健強身之時代技術需求,土木工學(Civil Engineering),為市民(Civil)的需求之工學(Engineering)地球-資源有限 自然-與自然共生時間-人間與自然之共同作業,並非永久人間-謙虛.尊敬大自然,無國界.勿自我設限,應有彈性,變換角度(負擔變依靠).築土構木 活土育木經國濟民 築土經國,新土木工學,科學-變幻自在,材料與土木之調合醫學-都會人與土木金融工學-土木金融工學生物學-與生物共存之土木風險學-人力有限,天
4、威無窮工程醫學-既有結構物維修與補強,土木工程技術人員的新舞台,歌星、演員、模特兒、技術人員都需要表演舞台才有展現特殊技能的機會技術人員以往藉由組織公會爭取權益保障工作機會,但是卻無法突破粥少僧多的窘境技術人員如同明星,只有少數人紅得發紫而多數人卻得到處走唱,永遠分不到一杯羹?如何尋找可以一展長才的人生舞台,人人有錢賺,社會才不會亂,是否須要深思?,土木工程技術人員的新角色,同樣的舞台可以扮演不同的角色 合作共生同樣的角色必須尋求不同的舞台 發展共存人生的舞台視社會需求而不斷的變化技術人員的角色視舞台與觀眾而變化技術只是入門 貢獻所學 發揮所長 才是目的舞台不只一個 角色不只一樣 絕非單一不變
5、計畫永遠趕不上變化變、變、變是唯一的不變,土木工程的新舞台:工程醫學既有混凝土結構物維修及補強,既有混凝土結構物的維修與補強的對象為已經存在的既有結構物,並非新建工程結構物可以依設計施工技術來創造出的理想狀態有些結構物的損傷是因為受到如大地震或風災等外力突然猛烈的攻擊所造成,有些則是因為自體劣化緩緩的吞噬著結構物的機能與生命力,既有混凝土結構物維修及補強,例如一個違背工程基本教義而未經合格專業技師設計監造的所謂違章建物(私生子)或未正確設計監造的所謂瑕疵建物(殘障兒),因此受到工程界與大自然的排斥 不僅如此,違章建物或瑕疵建物卻又如天譴般的承擔著設計不良與施工瑕疵的原罪而逐漸因損傷而吞噬其機能
6、與生命力。,既有混凝土結構物維修及補強,不論這些損傷瑕疵以何種姿態出現在結構物生命的舞台上,儘管能夠以工程學的觀點解釋及診斷其發生原因,然後給予相關且必要的維修與補強處置;然而,維修與補強並不是一定能夠保證讓損傷瑕疵從此消失於結構物的生命舞台;反而常常是這場舞台劇故事並非如想像的單純,而是在既有結構物生命主幹裏原本被置於社會、工程業界與個人心理暗室裡的瘤結,卻因為一場損傷戲碼而橫生枝節。,既有建築物之補強補修技術分類,(一)急救保命-震害受損之緊急補強修復(受傷)(二)養生延命-建物劣化之補修補強修復(老化)(三)復健強身-耐震改修之補強補修修復(健身)依 目的、屋齡、環境、維護管理、體質、病
7、情、復原目標之不同,其診斷與醫治方法及處理技術亦不同,名詞定義,損 傷-因外力或自體劣化造成之瑕疵,可採補修(治療)之 手段,恢復原有之性能者損 害-瑕疵程度嚴重,非經補強或局部重作(手術移植)無法恢復原有之性能者補 修-採用修復之手段,可恢復原有之性能或機能至無實用障礙之狀態的作業補 強-必須將造成損傷或劣化之因素消除,並加強其性能之補修(手術)改 修-將各項性能、機能,採補強、補修、加作、重作、或更新(移植)等手段,改善至初期原有性能以上之水準,中醫之診斷與處方之方法,四 診 望診、聞診、問診、切診(診斷)(觀察)(打聽)(詢問)(斷定)八 綱 陰(女)陽(男)表(外)裏(內)(處方)寒
8、熱 虛 實(體 質)(體 況),四診:望、聞、問、切,既有建築物之補強補修技術,既有混凝土結構物之維修及補強技術與新混凝土結構物之設計、施工技術並不盡相同,前者猶如混凝土結構物之工程醫術,後者則為混凝土結構物之生產技術。由於其對象結構物在設計、施工與長年使用不同齡期之養護、維修及環境所需考慮之條件及情況均不相同,正如醫生看病,對於病人之性別、體質、成長環境、年齡、身體保養、病歷、生活環境等情況之不同,而在進行診斷醫療時,應妥加考量其差異。,建築及土木技術人員之知識盲點,化 學 知 識塗 材 知 識防 水 知 識(大多聽信廠商或以責任施工搪塞),二十世紀工程師的時代任務,投資人,業主-新 郎-生
9、產意願-資金提供土 地-新 娘-生產承受-承接結果設計工程師-醫 生-生產計畫-人工授精監造工程師-助產士-生產監督-接 生營 造 廠-代孕婦-代理生產-生 子建 築 物-兒 子-生產結果-產 品兒 子(建築物)生產後,新郎、醫生、助產士、代孕婦全跑去找二奶、三奶去了,孤兒(建築物)寡母(土地)流落街頭乏人照顧(孤兒會成長、老化、受傷,養生延壽、復健強身成為需求),二十一世紀工程師的時代使命,照顧二十世紀時代的工程產物(孤兒寡母)養生(維護管理)延壽(劣化補修)復健(損傷補修)強身(劣化補強)時代需求 使命 商機 新舞台,工程維修及補強技術=工程醫學醫療技術,醫學醫療技術與工程維修補強技術類似
10、前者以人為對象,後者以既有建築物為對象違章建築物=私生子(違背工程基本教義者)瑕疵建築物=殘障兒(未正確設計或監造者)損傷建築物=傷病患(受外力或自體劣化者)損壞建築物=死傷者(已死亡或無藥可救者)醫療並非萬能 醫者的無奈 醫療的倫理拆除建築物=屠宰場(判死刑斬首示眾或須截肢者),工程技術人員的無奈,需要面對既有構造物的生命與大自然環境及天災活生生的纏鬥無法避免環境的衝擊與颱風、地震、豪雨、洪水、土石流、山崩的大自然災變當人類的侷限在工程構造物的生命舞台上乏力踱步時,工程技術人員的侷限也活生生地展現在維修與補強技術能力的侷限上總有:只能敬意地看著、無奈地奉送操在自己手上的工程構造物的生命消失於
11、大地的舞台的時刻,災害來源分為:天災、地變、人禍三大類,自然災害(人類只有迴避 無力抵抗或避免)天災 颱風 豪雨 地震 雪崩預測 防備 迴避天災代表地球的生命力,但是卻威脅人類的生存,人力有限 天威無窮的謙卑思維,地變 地盤滑動 落石 崩坍 土質 岩質 地下水大自然是偉大的地形 地貌雕刻師,生態工法就是天災迴避術,大自然的猛威天災是無法逃避免除的,只有運用人類的智慧 遵循大自然的指導,發展因勢利導的迴避術,才能使天災變成 有災無害的結果,簡而言之:生態工法就是天災迴避術(人力有限 天威無窮的謙卑思維),天災迴避術(有災無害術),天災的來襲有的可以預知(颱風 颶風 豪雨),有的無法預知(地震),
12、但是無法逃避無力免除;不過其災變時間短暫,只要能夠迴避,撐過那幾小時(颱風 颶風 豪雨)或幾秒(地震)就可以躲過災害了,2004日本中越激震M7.1震害,日本中越激震,日本中越激震(M7.1 2515gal),日本中越激震,日本中越激震,日本中越激震,日本中越激震,新幹線高架橋墩(柱)損傷實況,2004日本神戶23號颱風災害,地震無法預知亦無法避免,地震後餘震無法預知亦無法避免,地震無法預知亦無法避免,死神最鋒利的彎刀-海嘯,死神最鋒利的彎刀-海嘯,死神最鋒利的彎刀-海嘯,死神最鋒利的彎刀-海嘯,死神最鋒利的彎刀-海嘯,死神最鋒利的彎刀-海嘯,火山爆發,火山爆發與雷雨閃電,地震外力作用對建築物
13、影響之應力過程變化,颱風可以預知但無法避免,颱風可以預知但無法避免,颱風可以預知但無法避免,颱風可以預知但無法避免,颱風可以預知但無法避免,颱風可以預知但無法避免,人為的破壞無法預知也無法避免,人為的破壞無法預知也無法避免,人為的破壞無法預知也無法避免,人為的破壞無法預知也無法避免,人禍(人為的災變 人性的弱點)的思維,天災不可怕 天災乃是地球維持生命的行動天災不成害 天災只有不知迴避才會成威脅人禍才可怕 自私與自大的人性往往是災害的根源有災不必然成害 災害只會威脅無能與自大的人!,人為災害(人類的自大 過信造成 須要管理制度來彌補),人禍 設計錯誤 工法不當 施工疏失管理 檢查 改善一般工程
14、技術人員大多容易曲解生態工法應該順應大自然、因勢利導的真義,自大、過度自信、固執、偏執、死愛面子,常設計錯誤(過度或不足)、選用工法不當(認識不清),甚至於不懂裝懂,硬著頭皮蠻幹又死不認錯,人禍 設計錯誤 工法不當 施工疏失,自己經驗不足沒把握,胡亂抄襲他人設計依樣畫葫蘆,設計出施工困難成本過高的工法,還硬拗為保守設計,打死也不願接受建議修正還有的設計者自己沒把握,同時設計出好幾種工法,還要業主自己選擇決定?還有人根本一知半解毫無經驗,還要審查批評人家的設計,閉門造車,不知廣結真正的專家,腦力激盪相互學習,協助尋求最佳決策,難怪天災一來就招架不住,被打得落花流水黔驢技窮,醜態百出.(一畚箕的蚯
15、蚓 不如一隻鴨母),大自然是最偉大的工程老師,人力有限 天威無窮地震乃邪惡狡猾恐怖但公正之神威力強大祂到處遊走悄然而至所經之處必將不適格的錯誤設計的不合格的偷工減料的建築予以摧毀並將不合理的設計或施工的部份劃上或數撇(/)加以註記,大自然是最偉大的工程老師,若人類仍不及時覺悟並即時補強改善祂會再度回頭(強震後之餘震)予以摧毀但對於正確合理的設計與認真用心忠實的施工之建築物則仍會予以保留不予傷害 祂是最偉大的工程老師一般人類的工程師是無法隱瞞欺騙或強辯的尊敬祂敬畏祂您必可以由祂的教導學習到很多的大自然知識,結構物損傷維修與補強哲學,結構物與人相同,都有生、老、病、死的宿命新建物之設計與施工技術,
16、不是書本上的文字與純粹的思考,而是活生生的既有結構物的生命面對的是既有結構物的生命與無法避免的大自然環境及天災正活生生的在纏鬥,為了再存在於大地上而拚鬥的工程結構物,結構物與人相同,都有生、老、病、死的宿命,結構物與人相同,都有生、老、病、死的宿命,既有結構物與大自然環境及天災正活生生的在纏鬥,既有結構物與大自然環境及天災正活生生的在纏鬥,結構物損傷維修與補強哲學,截至目前,人因有其宿命(生、老、病、死),醫學仍然是不完美的科學既有混凝土結構物亦有其宿命(生、老、病、死),故結構物之維修及補強工程也仍然是不完美的科學。,世界最高343M雲上大橋(法國),世界最長海底隧道橋(美國維吉尼亞州Mon
17、itor-Merrimac Bridge-Tunnel),世界最長跨海大橋13Km(加拿大),世界最長的水壩(中國三峽大壩),世界最高的杜拜塔688M大樓,世界第二高的台北101金融大樓,世界第二高的台北101金融大樓,世界之最 高、長、挺建物,基於人類自古以來對陽具的崇拜心理物以稀為貴,沒有永遠之最可預知未來將面臨維修補強技術的新挑戰,技術者倫理與溝通,技術者(Engineer)在古代乃指具有能夠發揮上天賦予才能之有創造力的智者(Ingeniator),現代則指如醫師、律師、工程師等專門職業人員(Professional),俗稱專家,其特徵為:因長期接受專門教育及從事專門性工作而具有比一般人
18、無法理解的專業能力,同時因而獲得其社會地位與報酬技術者(Engineer)被要求具備高倫理性及持續開發其專門能力(CPD:Continuing Professional Development),也被視為是一種的社會契約,技術者倫理(Engineer Ethics),並非指一般所謂的人與人之間的行動規範,而是指專業應用倫理,指作為專門職業人員應該遵循的技術者之判斷與行為的規範隨著時代的變化,工程學的內容與價值觀也產生巨大的變化,因此,技術者倫理也並非不變、不改,而是應該隨著時代的價值觀作適當的改變技術者倫理與法律和道德是不一樣的,技術者倫理(Engineer Ethics),定義:技術者以其專
19、業的立場自己蒐集資訊並加以分析,在詳細考量各相關狀況後,獨立於自身所屬的組織或他人的影響之外,所作的道德性意志之決定此種自律性(Autonomy)即為倫理的特徵指示技術者在作自律性的意志決定時的價值基準,稱為倫理規定(Code of Ethics)美國土木學會(ASCE)1914年制定日本土木學會(JSCE)1938年制定 1999年改訂,技術者倫理(Engineer Ethics),維修與補強工程設計施工如同醫生治病(醫病)工程所有權人接受補修如同病患接受醫療(醫人)現代科技發展的速度已經遠超過道德發展的步調-如強度韌性提昇技術、反應控制技術、基礎地盤對應技術、維修補強技術、改修更新重作技術
20、等等,技術者倫理與溝通,事實上維修與補強很難有所謂純粹結構物損傷這回事,而總是牽扯著複雜的人的問題,包括人際之間與內在世界、外在環境的恩恩怨怨,例如:設計錯誤、施工瑕疵、自體劣化、外力損傷等等,技術者倫理與溝通,工程技術人員應該如何在技術者倫理的處女地上謹慎地探索自己能夠介入的地方,例如:一個損壞嚴重而被判定復原無望的嶄新建物(危險建物),其所有權人想任其自生自滅;或老朽不堪的歷史建物,工程專家也幾乎束手無策的歷史古蹟,卻希望能擁有一絲絲延長生命的希望,技術者倫理與溝通,技術者倫理就像閱讀某篇晦澀難懂的文章而能夠提出詮釋,要在盤根錯節的維修補強技術與所有權人的願望之間,幫忙釐清那些事情是需要特
21、別留意和關注的考慮作為一個主要維修補強決策者的道德觀點,從中挑出關鍵性的決定和選擇幫助所有權人依據個人的利益和價值觀,瞭解他們擁有的選擇及採取這些選擇的後果,技術者倫理與溝通,具有成敗風險的維修補強工程技術,在決策決定前應仔細且誠實的向所有權人及其相關人員解釋必須採取維修補強手段的原因及後果,包括如果不維修補強會產生何種後果以及採取維修補強後可能產生的後遺症,兩者之間並沒有完美無瑕的結果,只有好一點與差一點的差異而已,讓所有權人能夠有所選擇,並心甘情願的承受自己選擇的後果-復原延命但得承受後遺症之風險,或逐漸的步入毀壞的境地與其生命消失於大地的舞台,維修與補強技術人員的角色,扮演此類技術者的角
22、色是需要一定程度的專業訓練的一般受過新建工程相關訓練的技術人員很容易使人誤以為自己是該領域的專家雖然同情心與衝勁是走進維修與補強技術領域的入口,然而,如果未注意專業概念與尊重專業,則很容易使得未經省思與深究同情心與愛,不但未能達成原預期的幫助,反而可能成為補救對象的障礙(但提供幫助的人卻仍可能覺得自己很無辜),維修與補強技術人員的省思,目前維修補強技術專業尚有很大的改善與努力空間,也是須要再學習的新專業若因為專業性的建立不足(包括未能吸納與消化專業範疇外的批評意見),即貿然以民粹化作為思索損傷(生病)與補修(醫療)之間的複雜關係,長遠而言,所衍生出來的另一類倫理問題,仍需要進一步認真去思考,維
23、修補強施工技術=工程醫學技術,維修與補強施工技術只是一種手段,並非絕對也不是唯一,雖然不一定能夠保證讓損傷瑕疵(病症)從此消失;但是卻是混凝土結構物緊急補強(急救保命)與劣化維修(養生延命)、強化改修(復健強身)的最有效手段。人病了有醫院,車壞了有保養廠,建築物損傷要到那裡維修補強?,維修補強施工技術=工程醫學技術,混凝土結構物的維修與補強採用外加鋼索補強工法就似手臂骨折醫療採用吊帶採用支承補強工法就似大腿骨折醫療採用輔助支架或拐杖,脊椎骨手術醫療採用加強背架(俗稱鐵衣)輔助保護採用鋼板或纖維布貼附補強工法就似開放性骨折手術加鋼板或局部受傷醫療採用貼OK Band或撒隆巴斯,維修補強施工技術=
24、工程醫學技術,採用鋼板或纖維布捲覆補強工法就似醫療採用繃帶或束帶纏繞包護補強工法中有關置換工法就似醫療採用移植技術增設縱桁工法就似脊椎骨折手術醫療採用支架補強加厚工法就似醫療採用移植肌肉皮膚整型手術技術由此可知混凝土結構物的維修與補強採用之工程技術與人體醫學採用之醫療技術完全相似。,結構物生命的維繫與壽命的延續,混凝土結構物由無而有,也是有生命的,因此也與人體一樣有生老病死的宿命問題。維修與補強施工技術關係著結構物生命的維繫與壽命的延續,是混凝土結構物緊急補強(急救保命)與與劣化維修(養生延命)、強化改修(復健強身)的最有效手段,維修及補強之護產行動的障礙,震災後,下列問題無法解決或猶豫不決,
25、拖延補修時機而變成必須面臨拆除的命運:緊急維修及補強的費用應由誰來支付?誰來負責?緊急維修及補強的費用需多少?施工時機如何決定?緊急維修及補強之可行性由誰來判定?維修及補強後建築物仍然安全嗎?由誰來保證?,維修及補強之護產行動的障礙,維修及補強之設計由誰來作?可靠嗎?維修及補強之施工由誰來作?如何監督?可靠嗎?震害損傷究竟是天災?抑或人為疏失?責任如何釐清?由誰來判定?判定結果可以接受嗎?震害損傷大多為局部或底層較為嚴重,其補修費用應否由大樓全體住戶分攤?分攤比例如何?,維修及補強之護產行動的障礙,震害損傷之維修及補強計畫須參考原設計圖,可以如願取得嗎?(原設計者為規避責任,大多不願提出)損傷
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