工程研究

海堤設計價值工程研析案例

一、前言

價值工程研析乃屬於方法論之應用科學，籍由機能分析、創意構想及評估分析等過程，達到提昇價值之功效。然此應用科學需經由不斷之訓練、累積相當之經驗方可達到較完善之成果，本工程司為推動價值工程之應用，特於91/3/16~91/4/8選派各部工程師數員參與40小時之”價值工程第一級訓練”課程，作者特將本研析小組之案例為文記要研析過程及成果，以供初期接觸價值工程研析人員之參考。

本文係採用現有工程較單純之案例進行價值工程研析之訓練，以體會價值工程之精神及運作方式，並希望藉由研析技術，激發工程師之創意，進而研議經濟可行之建議方案，並達到訓練之目標。

二、研析標的說明

林口灰塘位於林口發電廠海側，佔地約20公頃，海堤長約1.2 公里，可容納125 萬方之煤灰填築。於民國76年完工使用，至84年間發現海堤內側供阻絕煤灰漏出之不織布已有破壞情形，致使灰塘出現外漏之現象。台灣電力公司遂委本工程司辦理灰塘海堤防漏改善設計，目前亦已完工使用，且成效良好。本價值工程研析，並非對原設計及原設計改善工程進行批判，而是希望籍由另外一種思維，提供工程人員創意之空間，或許可得到意想不到之效果。故本文將依據原改善設計構想進行機能分析，經過完整之機能特性確定後，再行發揮研析人員之創意構想，篩選可行之構想，並進行評估作業，最後建議符合原設計機能且又經濟可行之方案。

(一)原灰塘漏灰情形及破壞原因

原灰塘防漏灰之設計乃採用一層濾布舖設於海堤後側，並於後側壓覆大塊石以防止颱風期間越浪之沖擊，詳圖一所示。然早期對濾布之使用尚屬初始階段，並未對濾布設計有較完善之考量，以致將濾布設置於大塊石之下方，在大塊石較尖銳之邊緣與濾布接觸面形成應力集中，濾布因而極易破壞。

(二)原改善設計說明

基於原設計濾布多已損壤，故必須重新舖設濾布，原改善工程已檢討原設計之缺失，針對應力集中現象以4∼10cmf之小卵石當緩衝，並將兩層濾布舖設於其中，另為防止越浪衝擊，則在面臨外海受浪較大之海堤區段採用20∼40cmf之大卵石壓覆，在受浪較小之區段則以山級配回填保護之，詳圖二、圖三所示。改善工程完工前後對照之實景詳圖四。

(三)研析目標

本改善工程之項目較為單純，其主要研析項目:包括濾布、 濾石、壓覆石、背填灰四種工項之機能替代，希望替代品可減少施工界面，並降低成本。

三、研析流程

依據價值工程之標準研析流程進行資料之蒐集、機能分析、成本模式、創意構想、判斷建議之過程，詳圖五所示。

(一)資料蒐集

研析過程中需對原設計內容有充份之了解，包括設計之理念、成本、預算等資料，以供後續機能成本分析及方案優劣研判之參考依據。

(二)機能分析

海堤防漏主要依據濾布過濾及排水之功能，來達到阻隔煤灰漏出之效果。然濾布質量較輕易受外力而移動，故必須以石料固定，另尚需克服波浪之波能，經由拋石堤身殘餘之波壓力造成濾布之破壤，故濾石亦需發揮分散波壓力之效。而濾石之重量亦小，在颱風來襲，海堤有大量越波時，濾石之穩定性將不保。故需於越浪較大區段，設置壓覆石以防止沖刷現象。相關海堤防漏機能分析詳表1所示，機能系統FAST圖，詳圖六所示，機能－成本矩陣分析詳表2所示。由表可知，以過濾排水為主要機能而言，其成本所佔比例約31%，但為保護此過濾排水之功能之保護措施(固定濾布、分散載重及抵擋波浪)則花費約68%，故保護措施之功能替代將有較大發揮創意構想之空間。

(三)創意構想

依據上述機能分析之成果，針對設置濾布、固定濾布及扺擋波浪進行創意構想，詳如表3所示，由表中可知三種功能中皆可採用地工織物製成之砂袋或砂包加以替代，亦即籍由功能之替代，將較複雜之工程項目簡化之，並降低工程之介面，當可發揮降低成本之效果。

四、研析建議

由創意構想中挑選較為可行之構想，進行方案研擬，由於濾布採用地工織物已是最經濟之方式，故保持原設計方式；固定濾布於原設計採用卵石亦可說是最經濟可行，但抵擋波浪功能若採用連鎖方塊或砂袋壓覆皆可替代原設計之塊石，經進一步成本分析發現採用地工織物製作之太空包砂袋（約2T）具有多重功能，即採用一層太空包可替代濾布、濾石及及壓覆塊石各一層之功能，此乃為可行之構想方案；另採用連鎖方塊則僅能替代原設計之塊石壓覆功能，經評估其經濟性並無太大之改善，故方案篩選之結果乃以太空包進行主要功能之替代。

依據方案篩選之結果，研擬建議斷面詳圖七、圖八所示，經由原改善案與建議案之比較說明詳表4所示，發現建議案擁有與原改善設計相同之機能，其缺點除需以吊車吊放施工，稍有增加施工難度外，其優點則為施工之材料數量已大量減少，相對經費亦大量減少約14%，足顯建議方案有其優勢，當可視為經濟可行之建議方案。

五、後記及感謝

價值工程之研析，對工程設計之創意構想有激發及提昇之效果，工程師往往囿於以往之經驗而無法跳脫自我經驗之框架，墨守成規雖可達到設計安全之標準，卻無法達到最佳之經濟性。在本次研析之過程中深刻體會到工程師之設計對工程內容中之機能分析較難有較佳之剖析，此亦顯示，機能分析之完整性乃可顯示對工程特性了解之透徹，若在進行工程之規劃設計前，先針對工程機能需求進行確認，將可有效達到工程規劃設計所需之機能，再經由創意構想分析之過程，方可選取較佳之方案。

本次價值工程研析最令人留下深刻印象之成果，乃為將傳統、呆板之工程設計賦予更豐富之想象空間，籍由有系統之分析方法，將視為當然之設計理念，解析成為工程之機能特性，並激發工程人員之創意構想，進而選取可行之替代方案。本文僅選取較單純之海堤防漏改善設計現有案例，進行價值工程之研析，進而提出經濟可行且有別於傳統設計之建議方案。實在令人驚訝在單純之設計案例中，經由價值工程之研析，其成效仍然相當卓著。

本研析工作經價值工學會張柏毅、李榮興、陳乃城老師之指導，受益良多，在此深表謝意。

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