110 港務人員升資考試員級晉高員級 技術類(選試港埠工程)-航港局 港埠工程 考古題詳解

核心觀念

本題考查高雄港洲際貨櫃中心建設的規劃內容，以及工程與港埠發展需求之間的關係。作答時應交代建設範圍與主要設施，再說明其如何回應貨櫃船舶大型化、港口競爭、貨運成長及港市土地使用等需求。

高雄港洲際貨櫃中心分為第一期及第二期；題目問「建設之內涵及建設目的」，宜以洲際貨櫃中心整體規劃作答，並指出第二期的主要建設內容。此為工程計畫與港埠政策題，沒有特定計算公式或法條；以下以民國110年考試時的規劃內容說明。

解題方法

依「建設內涵—建設目的」兩層作答：

1. 建設內涵：說明基地開發、碼頭與水深、貨櫃場及配套設施。
2. 建設目的：將設施對應到船舶大型化、裝卸量能、樞紐港競爭力、港區產業調整及港市發展等需求。

作答時要區分洲際中心整體建設與第二期工程。第二期除貨櫃碼頭外，亦包含石化及散雜貨碼頭、填海造地、港勤船渠與港區公共設施；不可將計畫簡化成只有貨櫃碼頭。

建設內涵

高雄港洲際貨櫃中心位於高雄港第二港口外側海域，以填海造地擴充港埠用地，分期建設現代化碼頭與後線基地。

• 第一期：以貨櫃碼頭及其後線基地為主，提供大型貨櫃船靠泊與貨櫃儲運空間。
• 第二期：規劃填築約422.5公頃新生地，建置貨櫃碼頭、石化油品碼頭及散雜貨碼頭，並興建貨櫃場、石化儲運設施、港勤船渠、區內與外環道路、公共設施及附屬建築等。
• 貨櫃中心後續發展：第二期貨櫃碼頭區納入第七貨櫃中心規劃，與第一期合計規劃5座深水貨櫃碼頭及後線場地，以提高貨櫃裝卸與儲運能力。

核心觀念

港灣工程的目標不只是維持航道、碼頭與防波堤的使用功能，也要避免工程使海岸棲地單一化或阻斷生物移動。生物多樣性可從三個層次理解：物種多樣性、棲地（生態系）多樣性、遺傳多樣性。本題重點是透過規劃、設計、施工及營運管理，減少棲地破壞，並增加港區可供不同生物利用的棲地種類與環境條件。

生態設計不是單純在構造物上增加植栽或投放魚礁，而是依據當地潮汐、水深、波浪、底質、水質及物種需求，讓工程設施在滿足安全與港埠功能的同時，兼具棲地功能。

解題方法

可依「調查評估、避讓減輕、棲地營造、施工管理、監測維護」的順序作答。這樣能涵蓋工程全生命週期，也能說明如何由掌握現況，逐步轉化為設計及管理措施。

一、工程前調查與規劃

1. 調查既有生態基線：掌握工程範圍及鄰近海域的潮間帶、潮下帶、底質、水質、海草床、藻礁、珊瑚、紅樹林、河口濕地等棲地，以及魚類、底棲生物、鳥類等生物分布。
2. 辨識敏感區與生態廊道：標示繁殖場、育幼場、覓食地、遷徙路徑及重要棲地，優先避開或縮小工程影響範圍。
3. 比較工程方案：評估不同位置、線形、構造型式及施工方式對棲地、水流、波浪與泥砂輸運的影響，優先採用能維持環境連通性、減少棲地破碎化的方案。

二、工程設計增加棲地異質性

1. 改善單一、平滑的人造岸壁：在安全與維護條件允許下，採用緩坡、階梯式或複合式岸壁，提供不同潮位帶與水深的生物利用空間。
2. 增加表面粗糙度、孔隙及微棲地：可在適當部位採用凹凸表面、孔隙構造、潮池、縫隙或生態護面，提供附著、躲避、覓食及繁殖場所。消波塊或護基等構造物也可透過表面與間隙設計，增加棲地類型。
3. 營造多樣的水下棲地：依當地環境條件，保留或復育天然礁體、海草床等棲地；必要時可規劃兼具消波或護基功能的生態構造。

核心觀念

巨型人工沉箱是大型鋼筋混凝土箱形構造物，通常具有中空、分隔的箱室，利用浮力將沉箱運至預定位置，再以注水或填料增加重量，使其逐步下沉並安放於整平的基床上。沉箱常用於重力式碼頭、防波堤及護岸等港灣構造物。

本題重點是掌握「沉箱預製、出運、浮運、定位、下沉、安放及填充」的完整施工流程，以及各階段的品質與安全控制。沉箱的施工細節會因尺寸、預製場型式、出運設備、水深、海象及基床條件而異；以下以常見的預製浮運、現場注水沉放工法說明。

解題方法

依施工先後，將答案分成「施工準備與預製」、「出運與浮運」、「現場施放與沉放」、「安放後處理」四階段。作答時說明每一階段的主要工序，並點出控制事項，例如基床平整度、沉箱浮運穩定、定位精度、下沉速度及安放後標高。

施工及施放過程

一、施工準備與基床施工

1. 調查與施工計畫：依設計圖確認沉箱尺寸、重量、重心、吃水及預定安放位置；調查預製場、拖航路線、施放區域的水深、流況、潮位及海象，據以規劃預製、拖運、定位和沉放作業。
2. 預製場與出運設備準備：整備預製台座、鋼模、起重設備、浮沉台船或浮船塢；若採滑道或氣囊出運，須一併確認滑道、牽引設備及作業面符合出運需求。
3. 基床施工：依設計完成海床整平與基床拋石、夯實、整平等工作。沉箱安放前，應檢查基床高程、平整度及範圍，並清除妨礙安放的障礙物。基床不平會造成沉箱局部受力、傾斜或沉陷。

二、沉箱預製

1. 製作底板與箱室：依設計組立鋼筋及模板，澆置底板、外牆、隔牆等鋼筋混凝土構件。大型沉箱通常分層或分節施工，須控制各節尺寸、垂直度、施工縫處理及預埋件位置。
2. 混凝土養護與檢查：混凝土澆置後充分養護，達到出運所需強度後，檢查外觀、裂縫、尺寸及箱室隔艙情形；確認排水孔、注水孔、吊點、繫纜點等設施符合設計。
3. 浮運條件確認：檢查沉箱有無滲漏，並依沉箱自重、浮力及預定壓載狀況核對浮運吃水與穩定性。沉箱各箱室須保持可控制的進水或排水狀態，避免浮運時進水不均而傾斜。

三、出運及浮運

1. 由預製場出運：依工法將沉箱移至水域。常見方式包括浮沉台船或浮船塢承載出運、滑道下水及氣囊移運。採浮沉台船或浮船塢時，須控制下潛、承托、脫離及沉箱浮起過程，避免沉箱碰撞或受力不均。
2. 調整浮態與壓載：沉箱浮起後，檢查吃水、縱傾與橫傾；依計畫調整各箱室內水量或壓載，使沉箱保持穩定浮態，並確認拖帶設備及繫纜牢固。

核心觀念

本題考查 Hudson 公式中各參數的工程意義，以及在其他條件固定時，如何增加消波塊重量以提高其抵抗波浪的能力。Hudson 公式是估算斜坡式護面塊體在波浪作用下所需重量的經驗公式：

其中：

• $W$：單顆消波塊重量。
• $\gamma_r$：消波塊材料的單位體積重量；若以密度 $\rho_r$ 表示，則 $\gamma_r=\rho_r g$。
• $H$：設計波高，公式中重量與波高的三次方成正比。
• $K_D$：安定係數，反映塊體形狀、表面粗糙度、排列方式、波浪特性及破壞模式等因素；值愈大，表示塊體安定性愈高。
• $S_r$：消波塊材料與海水的相對密度，$S_r=\gamma_r/\gamma_w=\rho_r/\rho_w$。
• $\gamma_w$、$\rho_w$：海水單位體積重量及密度。
• $\alpha$：護面坡面與水平面的夾角；$\cot\alpha$ 為坡度的倒數。坡面愈陡，$\cot\alpha$ 愈小，所需塊重愈大。

本題所稱的「鋼模大小」在公式中沒有直接出現，而是透過單顆塊體體積與重量的關係影響可鑄造的塊重。若材料不變，塊體重量可寫為 $W=\gamma_r V$，因此要鑄造更重的塊體，須增加塊體體積。

解題方法

題目指定海水密度、安定係數、擺放坡度及鋼模大小均不變。由 Hudson 公式可知，這些條件固定後，能直接提高所需安定重量的變數是設計波高 $H$；提高 $H$ 時，所需塊重依 $H^3$ 增加。

然而，若連鋼模大小也固定，單顆消波塊的外部體積固定；在材料及鑄造密度不變時，單顆塊重也隨之固定。因此，不能只靠 Hudson 公式在上述條件全數不變下鑄造出更重的單顆消波塊。