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國內現有橋樑目視檢測評等法之探討比較 作者 黃詮友。國立埔里高工。建築科三年甲班 林韋君。國立埔里高工。建築科三年甲班 林毅仲。國立埔里高工。建築科三年甲班

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國內現有橋樑目視檢測評等法之探討比較

壹●前言 目視檢測是以目視方法對整座橋樑構件作一全面性之檢查。目視檢測過程除以繪 圖或照片記錄劣化或損害部位外,並以量化方式評估對各構件之劣化情形,建立 橋樑現況之基本管理資料,最後依各構件權重計算該座橋樑現況之綜合評估分 數,即該座橋樑之狀況指標(Condition Index),作為維修之優選排列之依據。 目視檢測雖然簡捷快速,可節省相當之經費與時間,惟檢測評估過程易於加入檢 測員主觀意識,若檢測員檢測評估不當,將造成維修決策之困擾甚或錯誤;故檢 測評估方法或準則,對橋樑檢測工作之時程、成本或管理極具重要性,應慎為選 擇。 目前世界各國對於橋樑檢測評估制度與實施方法均不相同,檢測之評等記錄方式 亦不一樣,各國所發展的制度與方式皆以考慮該國之橋樑特性為出發點,並配合 其特殊的人文、地理環境,而建立適合該國的橋樑檢測評估制度與評等模式。我 國目前尚未制定統一的橋樑檢測評估制度,亦沒有一套標準化的評估準則,但國 內橋樑主管機關,則陸續各自發展出各具特色且實用的評估準則與評等記錄模 式。 本論文將針對這些檢測評等方式探討其特性與優缺點。針對發展較為齊全的應為 針對橋樑目視檢查所作的劣化評等法,即 D.E.R.U.評等法與 A.B.C.D.評等法該二 種目視評等法作一比較。

貳●正文-D.E.R.U.評等法與 A.B.C.D.評等法之之比較 目視檢測之構件劣化評估準則,依使用之檢測評估系統不同而異。 美國聯邦公路總署(FHWA)使用之評估系統,係將構件(Elements)劣化情形分為好 (Good)、普通(Fair)、差(Poor)3 級予以評等;另對組合構件(Components),則以 0~9 及 N 予以評等[註 1]。 日本道路公團使用之評估系統,將構件劣化情形分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ及Ⅳ計 4 級予以 評等;惟評等前,仍應考慮劣化情形,例如構件發現裂縫時,應先考量裂縫之形 1

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狀、幅度及間隔等劣化情形等,再給予評等[註 1]。 國內內政部營建署訂頒供各縣市政府使用「市區道路橋樑安全檢測手冊」之檢測 評估系統,亦仿效日本道路公團將構件劣化情形分為四級,惟稱為 A、B、C 及 D 計 4 級[註 1]。 交通部高速公路局與公路局採用之檢測評估系統,係將構件劣化分為「劣化程度」 (Degree)、 「劣化範圍」 (Extend)、及該劣化現象對該構件之「重要性」 (Relevancy) 三部分予以評估,並將構件劣化情形分為 1、2、3 及 4 計 4 級給予評評等,故亦 稱為 D.E.R.檢測評估系統[註 3,4]。 表 1 列出國內目前現用的主要評估準則,D.E.R.U.評等法為昭淩工程顧問公司為 交通部國道高速公路局開發橋樑管理系統時所制定的目視檢查評估準則,而 A.B.C.D.評等法則為財團法人中華顧問工程司為當時的台灣省住都局所編訂的 「混凝土、鋼橋一般檢查手冊」[註 2],所制定的目視檢查評估準則,二者均有 其他橋樑管理機關採用作為構件劣化的評等準則,並各有其特色與優缺點,下一 節將針對此二評等法作詳細的比較與分析。 一、D.E.R.U.與 A.B.C.D.評等法之比較 所謂 D.E.R.U.評等法,就是將橋樑之劣化情形,分成劣化的嚴重程度(Degree)、劣 化範圍(Extend)及該種劣化情形或現 象對橋樑結構安全性與服務性之 影響度 (Relevancy)[ 註 2] 三部 分加 以評估,並 由檢查 員依據劣化構件 維修的 急迫 性 (Urgency)作處置對策之評估建議。此種評等法有以下之特色[註 5]: 1、可簡化檢測工作 因為 D.E.R.U.評等法僅針對有劣化部分加以評估,對於良好之構件不需進行評 估,如此可簡化檢測工作,並且使問題一目了然[註 5]。 2、特別考慮劣化對橋樑重要性的影響 D.E.R.U.評等法不但針對劣化嚴重程度與劣化範圍作評估,同時亦考慮劣化對整 2

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體橋樑結構的安全性影響及其是否對交通安全造成影響等加以考慮 。此為 D.E.R.U.評等法最大的特色與優點[註 5]。

表 1 國內目前主要使用的檢測評估準則 評估準則

檢測項目

劣化評

橋況評估

分類方式

等標準

指標

檢測類別 類別 D.E.R.U.

目視檢查

評等法

A.B.C.D.

採用之機關 依構件分為 20 項 分為 1~4 分為 CI,PI, 高公局 目,第 21 項為其 級

FI,OPI 四種指 公路局

標[13]

儀器檢測

分為 7 種檢測項目

目視檢查

分為 8 大類,及其 分為

評等法[12]

細項分類

基隆港務局

A~D 級

鐵路局 前住都處 台北縣政府

危險度

耐震能力評估

為初步評估

評分法[15] 承載能力評估 耐洪能力評估

加權分

以分數高低評 交通部科技顧

數計算

定危險度與安 問室研究用

全性

3、減少填寫資料 由於僅針對有缺陷的構件進行評估,且僅以 0~4 之數字來記錄檢查結果,因此可 大量減少資料的填寫,不但使現場檢測人員方便記錄,亦使檢測報告簡潔扼要, 一目了然。對於在道路網上需大量且迅速調查橋樑狀況時,相當方便且容易[註 6]。 4、針對維修之急迫性提出維修之時程 D.E.R.U.評等法對於構件檢查後之處置對策有清楚且明確的建議,如此可使維修 之時程有具體之概念,並方便進行維修作業之規劃[註 7]。

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5、建議維修工法及經費概算 D.E.R.U.評等法可配合維修工法表,建議劣化處維修對策所需之數量與單價;並 進行經費的概算,如此可利於橋樑主管單位進行維修預算之編列[註 8]。 6、可計算橋樑之各種分析指標,並作優選排列 D.E.R.U.評等法可以 D.E.R.值,配合構件對橋樑重要性之權重,而以理論模式計 算橋樑之狀況指標與優選排列等指標之分析[註 9]。 A.B.C.D.評等法之精神,則主要是強調建立系統化、組織化的檢查架構,其為避 免遺漏任何之檢查項目,故除將橋樑結構分為八大類外,每一大類則依構件又分 為許多子項目,而每個子項目則以條列方式列出其破損項目或檢查項目,直接供 檢查人員參照勾選損傷等級並記錄說明文字。此種評等法亦有其下列特點: 以條列方式列出破損項目,此即為現場檢查時應檢查的項目或檢查重點。此對於 新進或生手之檢查員而言,可較具體明確的瞭解應檢查的項目與重點,同時對於 檢測項目可作較標準化、一致性的規定[註 9]。 評等之等級已包含損傷程度及應採取之對策原則,此可簡化現場記錄之工作,然 而亦可能對檢測之判斷造成偏差之影響。對於此點,將於後續 A.B.C.D.評等法綜 合比較中之內容再作探討[註 9]。

二、檢查項目之比較 D.E.R.U.評等法的檢查項目共分為 21 項,其中第 1 至第 11 項為一般檢測項目, 亦即橋樑的整體性(全橋性)與橋樑兩端的項目,第 12 至第 20 項檢查項目則針對 每一座橋墩與橋孔逐跨進行檢視,第 21 項為其他。目視檢查項目如表 2 所列[註 10]。 A.B.C.D.評等法將橋樑結構物分為:橋面版構件、上部結構、橋墩、基礎及土壤、 橋台及引道、支承、伸縮縫及其他附屬設施等八大類檢查類別,每一類別再區分 檢查主項目與細項目,見表 3 所列[註 10]。

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表 2 D.E.R.U.評等法目視檢查項目[註 11] 項次 檢查項目

項目分類

項次

檢查項目

項目分類

1

引道路堤

A、B 兩端

12

橋墩保護設施

逐橋墩

2

引道護欄

A、B 兩端

13

橋墩基礎

逐橋墩

3

河道

單項

14

橋墩墩體

逐橋墩

4

引道路堤-保護措施

A、B 兩端

15

支承/支承墊

逐橋墩及橋台

5

橋台基礎或沈箱

A、B 兩端

16

止震塊/防震拉桿

逐橋墩及橋台

6

橋台

A、B 兩端

17

伸縮縫

逐橋面伸縮縫裝置

7

翼牆/擋土牆

A、B 兩端

18

主構件(大樑)

逐橋孔

8

摩擦層

單項

19

副構件(橫隔樑)

逐橋孔

9

橋面版排水設施

單項

20

橋面版、鉸接版

逐橋孔

10 緣石及人行道

單項

21

其他

單項

11 欄杆及護欄

單項

備註:如為連續橋面,則無伸縮縫項目

表 3 A.B.C.D.評等法之結構物分類及檢查對象表[註 12] 檢查之結構分類 A.橋面版構件

1.磨耗層 2.緣石 3.人行道 4.中央分隔島 5.胸牆 6.欄杆 7.橋面沉陷

B.上部結構

1.橋面版結構

2.主構件

3.副構件

C.橋墩

1.帽樑

D.基礎及土壤

1.基礎 2.河道沖刷、侵蝕、沈積 3.地形斜坡

2.墩柱

4.土壤液化 5.保護設施 E.橋台及引道

1.橋台 2.背牆 3.翼牆 4.引道 5.保護設施

F.支承

1.支承及其週邊 2.阻尼裝置 3.防止落橋措施

G.伸縮縫

1.伸縮縫裝置

H.其他附屬設施

1.標誌、標線

2.標誌架及照明設施 5

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3.隔音牆


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4.維修走道 5.排水設施 6.其他設施

二種評等法之檢查項目大同小異,只是在檢查項目之群組分類上稍有差異,因此 檢查項目均屬相當齊全。但 A.B.C.D.評等法並未如 D.E.R.U.評等法將橋樑檢查的 記錄分組方式(全橋一式或逐橋孔等)列出,提供檢查人員作為記錄方式之參考[註 12]。 三、判定標準之比較 D.E.R.U.評等法將判定等級分成 1~4 級予以評等,但若「無此項目」或「無法檢 測」或「無法判定」時,則以 0 予以記錄。對於構件維修的急迫性(U)為 1 時表示 例行性維護即可;U 值等於 2 時則表示 3 年內進行維護即可;U 值等於 3 時,表 示 1 年內應進行維護;U 值等於 4 時,表示需緊急維修處理。其評等準則如表 4 所示。 A.B.C.D.評等法之判定標準則分為 A~D 四級,若無此項目或無法判斷結構物之損 傷狀況時,則記錄為 N,上述以外之場合則記錄為 OK。其評等準則如表 5 所示[註 13]。 四、檢查記錄方式之比較

D.E.R.U.評等法為精簡檢測記錄之作業,達到快速、大量的檢測工作,故對檢查 記錄表格之版面安排作相當審慎的規劃與設計,每座橋 20 項檢查項目(外加第 21 項「其他」)之記錄均集中於同一張紙上,如此可使檢查人員每次出外檢測,不 必攜帶太多的記錄紙,且可方便記錄,一目瞭然;若一座橋超過一頁記錄紙,則 可換新的一頁記錄。而為簡化記錄,其採取每一構件若有二處以上之破損,則選 擇最嚴重處記錄 D.E.R.值,其餘損傷則可在同一張表格下方逐項記錄其發生位 置、數量、維修急迫性,及其維修處置對策等。D.E.R.U.評等法之檢測表格可分 成五個主要部分:基本資料欄、橋樑整體性(全橋性)的一般檢測項目欄(1~11 項及 第 21 項)、各橋跨結構構件檢測項目欄(12~20 項)、各項破損與瑕疵的說明及維修 工法建議欄、檢測員意見欄。另外再配合一張維修工法與處置對策一覽表,即可 讓檢查員攜帶至現場展開檢查作業[註 13]。

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表 4 D.E.R.U.評等法之評估準則[註 14] 0

1

2

3

4

尚可

嚴重損害

程度(D)

無此項目

良好

範圍(E)

無法檢測

< 10% <

影響性(R)

無法判定重要性

急迫性(U)

無法判定急迫性

例行維護

3 年內

1 年內

緊急處理維修

30% < 60%

表 5 A.B.C.D.評等法對結構損傷等級之判定標準[註 12] 判定等級

A

損傷輕微,需作重點檢查。

B

有損傷,需進行監視,必要時視狀況補修。

C

損傷顯著,變形持續進行,功能可能降低,必須加以補修。

D

損傷顯著,有重大變形及結構物功能降低,為確保交通之安全順暢, 或避免對第三者造成障礙,必須採取緊急補修。

N OK

無此項目或無法判斷結構物之損傷狀況。 上述以外之場合。

A.B.C.D.評等法則因為以條列方式逐條列出檢查項目與可能發生的損傷瑕疵,使 檢查員可核對項目而予以記錄,故其檢查記錄表格乃依照八大項結構檢查分類, 各有一至二張的檢查記錄表格。而以一座橋樑而言,至少都需十多張以上的記錄 表格,因此,檢查員每次外出作業,均需攜帶大量且不同的記錄表格以茲應用。 而對於各橋跨結構構件的檢測項目而言,A.B.C.D.評等法並沒有明確規定各橋跨 究竟是彙整記錄於同一張表格,亦或逐橋跨分別記錄在各自的表格[註 16]。

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五、D.E.R.U.與 A.B.C.D.評等法綜合比較 綜合上述之評析與比較後,本部份將針對二種評等法之優缺點進行條列式比較。 1、 D.E.R.U.評等法 A、D.E.R.U.評等法強調的是大規模、快速的進行龐大數量橋樑的初步普檢與篩選 評估,故檢測記錄方式需甚為精簡、快速,其 D.E.R.之記錄方法即相當符合此精 神。但對於新進的生手而言,無一具體的檢查項目與重點可茲參考,恐較容易遺 漏某些劣化情況或流於主觀意識。為彌補此缺點,高公局針對 D.E.R.U.評等法另 編訂「公路橋樑一般目視檢測手冊」[註 2],詳細說明 D.E.R.U.評等法之使用原則 與方法,並列表說明各種劣化現象的劣化程度判斷值(D 值),以便於橋樑檢測人 員檢測前先熟悉如何作判斷,並作為實際檢測時之參考,此將敘述於下一點。 B、D.E.R.U.評等法已針對混凝土剝落、路堤沖刷或侵蝕、基礎沖刷、路堤沈陷、 蜂窩、撓曲裂縫、剪力裂縫、排水設施阻塞、護欄劣化、保護層厚度不足、摩擦 層表面劣化、支承劣化、伸縮縫劣化、混凝土表面劣化、洪水沖積物等十五項劣 化現象的劣化程度(D 值),由輕微到嚴重逐條列表說明,並提供案例照片說明, 以提供檢查人員作為檢測判斷之參考。 C、D.E.R.U.評等法對劣化程度(D 值)判斷等級之「原則性」定義不夠明確。高公 局雖然已另行編訂一般目視檢測手冊,列表說明各種劣化現象的劣化程度該如何 判斷,並舉辦檢測前之職前訓練,但對於其他利用 D.E.R.U.評等法進行檢測的機 關或人員(如顧問公司),不見得會完全熟悉高公局之一般目視檢測手冊的說明, 而主要仍以劣化程度判斷之「等級定義」作為檢測判斷之標準。若能夠透過訓練 瞭解劣化程度判斷等級之定義與準則,或作明確的說明與解釋,則該評等法將會 更加理想,並值得廣為推廣使用。 D、D.E.R.U.評等法對於 R 值而言,將因不同的構件、不同的劣化現象、以及發 生位置的不同,而在評等記錄上有所差異,如何正確的評估,即有賴於檢查員的 工程經驗與工程素養來判斷。對於一般初用 D.E.R.U.評等法的工程師而言,R 值 的判定可能是一個困擾,因此高公局在「公路橋樑一般目視檢測手冊」中,針對 各個構件各種劣化情形的 R 值與 U 值列成表格,提供檢測人員作為參考。此表 8

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格為使用 D.E.R.U.評等法不可或缺的參考資料,故應隨 D.E.R.U.評等法之等級判 斷定義一同被瞭解及使用。 E、使用 D.E.R.U.評等法之前,應作有系統的實際案例說明講解與專職訓練,並 對橋樑結構系統與力學特性先進行瞭解,使不同的檢查員在不同的時間、不同的 橋樑,儘可能達到一致的評等記錄;否則此種評估法極易受檢查員主觀因素、工 作態度、身體狀況與專業經驗能力等人為因素之影響,而使橋況優選評估失去標 準一致的意義。 F、D.E.R.U.評等法提供相當完整的橋況指標、優選排序指標之理論模式分析準 則,使檢測者可依照 D.E.R.記錄值,結合各構件對橋樑重要性之權重值,計算出 橋樑狀況指標(Condition Index, CI)與優選指標(Priority Index, PI),進而結合橋樑功 能性評估之功能指標(Functional Index, FI),而達到分析橋樑整體性優選指標 (Overall Priority Index, OPI)的整體評估[註 1]。 2、A.B.C.D.評等法 A、A.B.C.D.評等法之特色與優點在於其逐項詳列各檢查構件的劣化項目與檢查重 點,讓檢查員不論是生手或熟手,皆可清楚瞭解應檢測的項目與重點,故較不會 遺漏應檢查的項目;但此種方式,會花費較多的檢查時間,以及每次需攜帶較多 的檢查表格,故較不適合快速、大量的橋樑初步普檢[註 16]。

B、檢查記錄表格之安排方式較具擴充彈性,因為其將八大檢查分類各自編製表 格,並採用由上而下的編排方式,故若有新增項目時,可加在最後並無限擴充。 此對於資訊系統之設計,在畫面與報表之修改上亦方便許多。但此項優點亦有其 缺點,正如前所敘述,表格之數量比 D.E.R.U.評等法多很多,將增加檢查員在現 場工作時攜帶、保管的負擔。 C、對於構件的檢查評估準則(A~D 等級),僅以記錄構件的損傷程度為主,雖然 A~D 等級已包含應採取之對策原則(類似 U),但對於損傷或瑕疵的範圍、面積大 小(類似 E),以及對橋樑結構安全與服務功能的影響度(類似 R),並未以量化的數 值來評定記錄,因此無法以理論模式來計算分析橋樑的各種評估指標,此點為 A.B.C.D.評等法最大的缺失,亦為最應改進之處。 9

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D、A.B.C.D.評等法以記錄構件的損傷程度為主,而其對構件劣損程度之判斷隱含 了維修時程的處置原則(即急迫性之 U 值),然而維修時程的急迫性與損傷所造成 的影響度,應視構件之類別與損傷發生位置、型態,而有不同的判斷標準,故應 不適合結合在一起,否則易造成檢測判斷上之偏差。 E、A.B.C.D.評等法並沒有明確將八大項檢查分類區分為橋樑之整體性(全橋性)檢 查項目,以及屬於各橋跨之檢查項目,故對於各橋跨之檢查項目究竟是彙整記錄 於同一張表格,亦或逐橋跨分別記錄在各自的表格,並無規定。但以 A.B.C.D.評 等法之記錄欄位,雖勉強可將各橋跨相同之劣化狀況記錄於同一表格之同一劣化 項目,但對若要清楚明確的記錄各橋跨的劣損狀況與程度,則非逐橋跨各自以一 份表格記錄不可,而此將使記錄表格會依橋跨數而倍數增加,大大增加檢查員在 現場工作時攜帶、保管的負擔。 F、對於劣化與損傷等級之程度判定(相對於 D 值),A.B.C.D.評等法比 D.E.R.U.評 等法有較明確的規定與說明(可比較表 7-4 與表 7-5 之等級判斷狀況),但 A.B.C.D. 評等法實不宜在劣化程度之判斷標準上結合維修處置之原則(如第 4 點所述)。 G、A.B.C.D.評等法雖然逐條列出各構件的劣化項目與檢查重點,但並未列出各破 損與瑕疵的維修工法或處置對策建議,以供檢測人員方便、快速的提出因應措 施。此點在 D.E.R.U.評等法即有相當具參考價值的維修工法與對策建議一覽表, 提供檢查人員可迅速參考並提出因應對策,此亦非常值得 A.B.C.D.評等法作為改 進參考[註 1]。

參●結論 我們整理並列出兩種評等法之綜合比較,兩種評等法各有其優缺特性,且各有較 適合之使用時機。如以網路層級之橋樑管理系統而言,為求快速、大量的進行橋 樑評等作業,則毫無疑問應以 D.E.R.U.評等法較為適合,而內政部營建署之檢測 評估系統,因使用 A、B、C 及 D 之文字評估,未予量化,未能據以計算橋樑狀 況指標(Condition Index)及維修優先排序等橋樑管理系統所需之功能,故尚未能稱 為橋樑管理系統。

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經過實際的深入探討,以及各種分析的比較後,評斷出各種不同的看法,建立專 業橋樑檢測制度,再由專業技術人員從事檢測工作。 橋梁的安全,是維護用路大眾行的權利,也是辦理橋梁檢測及橋梁養護管理系統 的工作。 橋梁結構物是公路系統中不可或缺的一個重要環節,一旦遭受損壞而出現問題, 對於交通運輸及道路使用者所造成之影響將是非常深遠。因此基於重要橋梁安全 維護之考量,公路局積極推動橋梁安全評估及維修補強等重要工作。 在探討的過程中學習到更多有關於橋樑的結構、健性、安全性、支柱性…等等, 也讓我們了解橋樑給予社會的方便及對建築的重要性。

肆●引註資料 1、李有豐、林安彥,橋樑檢測評估與補強,全華科技圖書股份有限公司,民國 89 年 8 月。 2、混凝土鋼橋一般檢測手冊,台灣省住宅及都市發展局,民國 85 年。 3、林安彥,“高速公路橋樑管理系統”,土木工程技術,第 2 卷,第 2 期,第 97~110 頁,民國 87 年。 4、徐耀賜,公路橋樑之養護與維修,大學圖書供應社,民國 84 年。 5、高速公路橋樑一般目視檢測手冊,中華民國交通部台灣區國道高速公路局, 民國 84 年 12 月。 6、王國昌、李有豐,“橋樑檢測評估方法簡介”,土木工程技術,第 8 期,第 25~46 頁,民國 86 年 6 月。 7、王國昌、李有豐、葉啟章,“橋樑結構物檢測評估準則”,第三屆結構工程 研討會論文集,第 1467~1476 頁,民國 85 年 9 月。 8、李有豐,橋樑一般檢測評估,臺灣省交通處公路局橋樑維修檢測訓練班講義, 民國 86 年 5 月。 9、de Fleuriot, E., P.A. Nordengen, Y.-F. Li (李有豐), and P. A.-Y. Lin (林安彥), “Remedial Measures Required to Repair Concrete Bridges in Taiwan Based on The Assessment of Structural Defects,” Concrete in The Service of Mankind, Rehabilitation 11

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And Protection, pp. 503~513, University of Dundee, U.K., June 1996. 10、de Fleuriot, E., P.A. Nordengen, Y.-F. Li (李有豐), and A.-Y. Lin (林安彥), “A Bridge Management System for The Taiwan Area National Freeway Bureau,” International Bridge Conference, Bridges into the 21st Century, pp. 611~618, Hong Kong, October 1995. 11、石川一美,關於橋樑之維護管理(從檢測、測定到補修、補強),內政部營建 署演講講義,民國 88 年 10 月。 12 、 JASTCE, Outline of a Demonstration of the Sharing of Bridge Maintenance Information With STEP, Public Works Research Institute Ministry of Construction, 1998. 13、李有豐、林安彥,橋樑檢測與橋樑管理系統, 台灣省政府橋樑管理維護講 習班講義,民國 87 年 12 月。 14、市區道路橋樑安全檢測手冊,內政部營建署,民國 87 年。 15、台灣地區橋樑安全管理策略探討與制定計畫,交通部科技顧問室,民國 86 年 6 月。 16、建立公路橋樑安全檢測評估子系統軟體研究計畫,交通部科技顧問室,民 87 年 7 月。

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