地錨自由段注漿防銹蝕技術

撰稿 :尚新民  李明書 劉益宏 余逸隆  /駿馳工程股份有限公司

摘要:

1.研究動機

地錨 : 台灣山坡地佔整體土地面積約70%，工程開發時經常採用地錨作為防止滑坡設計，地錨構造於長期使用後是否仍能維持設計要求，成為公共工程安全關鍵因素之一。 在經歷幾次大規模滑坡災變後，政府部門針對高速公路兩側地錨進行了全面體檢，發現部分地錨自由段存在銹蝕情形。為防止滑坡災害再度發生，養護單位擬定受損地錨補強計畫，對既有地錨自由段進行注漿保護，抑止鋼鍵銹蝕情形持續發生。

造成既有地錨自由段銹蝕的主要因子是：水、空氣、腐蝕性物質。只要能夠隔離這些元素與鋼鍵接觸，就能夠減緩甚至免除鋼鍵銹蝕情況產生。傳統設計地錨自由段多採用油脂、保護套管、樹脂塗層及水泥漿灌注等方式保護鋼鍵降低銹蝕情況產生。但因為台灣地處亞熱帶海島區域，加上位於地球板塊交接位置，地錨自由段鋼鍵保護材料可能因為高溫、潛變、地震影響等造成劣化情形。

特別當地錨鋼鍵保護材料產生任何裂隙時，直徑僅約0.4奈米的水分子即可能夾帶著經由酸性氣體、草木腐化、鹽霧等產生的腐蝕性物質與鋼鍵接觸，此時透過氧化作用及潮濕氣候的加成影響，鋼鍵即可能造成嚴重浸潤銹蝕情況。

2.研究方法

根據全面現地目視及孔內攝影檢查，其中發生地錨損傷較嚴重的區域「鋼絞線和握線器是否鏽蝕」檢查項，33.33%有明顯異狀、66.67%為輕微異狀、0.00%為無異狀，安全性極不樂觀。政府部門為保障公共工程的安全性委託專業設計單位及營造單位進行研究測試，採用水泥系漿材最佳化配比，並於水泥(砂)漿中加入無收縮添加劑及阻銹劑形成複合功能漿材進行自由段灌注，達到兼收防止收縮裂縫產生及在鋼絞線表面生成鈍化保護層等功能。

依照地錨特性，採用水泥漿部份其配比為水:水泥:無收縮添加劑:防銹劑=0.5:1:0.06:0.001；採用水泥砂漿部分，其配比為水:水泥:砂:無收縮添加劑:防銹劑=0.5:1:2:0.06:0.001。經灌注後，地錨自由段已達到較佳的保護結果。維護部門另於地錨受損較嚴重區域，新設補強地錨以確保邊坡使用安全。 經過多次灌注複合功能漿材，確實填滿自由段並完全固化後，採用電鑽鑽入硬化後水泥砂漿內部10cm以上，測試漿材硬度並檢測是否隱含氣穴、浮渣、孔洞等缺陷，再將電子內視鏡置入鑽孔內記錄灌漿成果。檢查過程若發現水泥砂漿品質不佳或漿液未確實填滿，則自錨頭鑽孔至未填滿處進行補灌，以確保防護成效。

3.研究結果

現有作業方式主要以水泥漿材進行地錨自由段灌注，防止鋼鍵受到腐蝕為主，這類保護方式雖然運用材料且容易取得，但施工過程耗費時間較多，特別是靠近端錨部分，常需要仰賴人工採重力流方式多次灌注，還有水泥漿收縮、泌水、溫差開裂、受力或邊坡變形潛變、地震開裂等，水分再度侵入的潛在風險。經綜合考慮，並參考國外地錨固定端樹脂注漿替代水泥得作業方式，可考慮運用低膨脹倍率樹脂替代水泥漿材，避免上述風險產生。

經過實驗室測試，考慮施工方便性、工程性質及經濟性，低膨脹倍率樹脂漿材具備消除傳統水泥漿材無法避免缺點的優勢，值得養護單位及設計深入評估其可行性。以國內自行生產的TIPOR-03樹脂漿材為例，其原液比重約1.1~1.2，開始反應時間可控制約3分鐘，膨脹倍率3倍，膨脹後獨立氣泡較厚不破裂不收縮，耐高溫、防水、黏著性高，撕裂變形量約3%，抗張強度>10.6MPa，抗壓強度>14.1MPa，可使用中小型注漿設備施工，搬運迅速。因為這類樹脂本身pH值約7~9之間呈現弱鹼性，對於鋼鍵鈍化模形成具有加乘效果，可以達到多重保護自由端鋼鍵的效果。 使用於既有地錨自由段防護時，注漿管可自端錨預留孔盡量深入自由段底部，再將計算後需要的樹脂量一次性注入。

注入的樹脂依賴注漿壓力及自重流入自由短底部約3分鐘後開始反應，往周邊全方位侵入。底端膨脹的樹脂往孔口壓力較小的位置膨脹時，將會一併把孔內積水往外趕出並黏結在鋼鍵表面，形成阻絕空氣跟水的隔離層。由於優質的樹脂膨脹倍率穩定，注入自由段底部後施工人員即可轉移到下一處地錨進行灌注，可以大量節省人力作業時間。

但由於水泥與樹脂價差較大，經綜合評估後，採用樹脂微膨脹漿材替代水泥漿材進行計有地錨自由端防銹蝕填充，工料費用大約會提升50%左右，但對於公共安全、長期使用性及後續維護費用而言，採用樹脂漿材替代傳統水泥漿材仍然具有其運用價值。

4.結論

地錨自1969年引進台灣以來，大量運用在邊坡穩定、基礎開挖、壩體與橋樑基座穩定、隧道出入口穩固定等工程運用上，迄今已超過50年。其主要關鍵組件鋼鍵銹蝕的情形關係到地錨的壽命與效能，相對影響到公共安全性。 根據檢視曾發生滑坡位置的地錨發現，經過完整注漿及防護的固定段，鋼鍵發生鏽蝕情況並不普遍，但保護不周全的自由段則常有明顯銹蝕甚至斷裂情況。

礙於地錨自由段水泥漿灌注不易的事實，運用水泥漿材及未添加溶劑的MDI環保型異氰酸鹽樹脂樹脂漿材搭配的複合式填充方法，或是純粹使用環保型微膨脹樹脂進行地錨自由段填充，除了增加作業效率及達到完整填充效果外，同時藉由樹脂漿材的防水及黏結特性阻隔水分及空氣與鋼鍵接觸，提升錨座與混凝土間密合度，避免地表水經由保護蓋與格樑間二次施工縫流入自由段造成鋼鍵銹蝕現象，可以有效提升地(岩)錨長期使用的安全性，建議產、官、學界可以相互結合成立科研團隊共同研討其適用性及整體價值。

關鍵詞：地錨自由段；防銹蝕技術；樹脂微膨脹漿材；邊坡穩定；長期使用的安全性

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