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在人類社會中，不論是平地或山上常出現房子、道路、堤防與擋土牆等構造物，其建設材料經常能看到的應是人人都熟知的混凝土、木材或石材；不論千百年前的古蹟或現代華麗的構造物，都可以看到它們的身影。每種材料都擁有各自獨特的建設方法。但每個雄偉的作品，除了剛開始完工的盛大風光，對於他如何完成、為甚麼這樣設計與為甚麼可以解決人們的需求，通常都在時代的變遷下會被遺忘。
在日本或台灣，每逢颱風豪雨，「土石流」經常是人們最懼怕與熟知的土砂災害，但新興防災材料-「鋼構防砂壩」(文中簡稱鋼構壩)，在近代社會裡，成為抵禦土石流與兼顧自然河川環境的神兵利器。讀者近年在台灣的山林健行時， 應在溪流中可注意到這些顯眼的鋼管構造。在鋼構防砂壩發源地的日本，自1960年發明以來，記錄其至今超過60年的所有詳細情報資訊，是近代建設材料中使用情形與構造變遷過程，被紀錄最完整與詳細的構造物之一。
本期電子報將透過砂防鋼構造物研究会針對鋼構防砂壩的詳細資訊收錄，介紹其研發歷史、超過24種豐富的型式結構、施工設計理念與失敗經驗分享，與可激起你我興趣，想立即購買機票前往日本參觀的鋼構防砂壩主題博物館!
在鋼構壩誕生之前，土石流的現地觀測已開始進行；從1960年在山梨縣被稱為「山津波」的土石流事件開始，土石流的親身記錄觀察與測量工作，已變成當時是防砂界的潮流趨勢。1969年在富山縣常願寺川的立山火山(可參考電子報第92期)發生日本全國著名的六九谷土石流事件(圖2)，國土交通省松本砂防事務所、京都大學與名古屋大學合作，在土石流事發前於當地設置大型土石流觀測設施，希望能觀察土石流的運動狀況。在事發當時，該觀測站成功發揮效果，使土石流的流動呈現間歇性，可以被測量和視覺化，在當時是十分少見的成果。 松本砂防事務所更藉由此次土石流調查結果，研發出鋼製攔阻設施，認為「通過設施將水和石頭分開，可以阻止土石流災害。」，鋼構壩的概念即誕生與開始發展。(資料來源自砂防鋼構造物研究会會長田畑茂清-2010年12月14日砂防学会講演要旨)
鋼構壩在人們尚未充分了解土石流運動型態時即被研發出世。使用鋼管作為骨架，中間內填混凝土，人們認為這樣可藉由混凝土的剛性強度，抵抗土石流與提升耐久性，因此初期研發的型式大部分都因此有填充混凝土；爾後人們認為鋼構壩設計成英文字母A，用於土石流的土砂材料攔阻與吸收衝擊力方面較佳 ，第1代的鋼構壩-A型鋼構壩至此橫空出世(圖3)。但從圖3可得知，在後續試驗過程發現，混凝土受礫石撞擊時因其剛性容易破碎，不具變形延展性。因此啟發人們後續使用鋼管材料時逐漸開始不填充混凝土，並且著重在提升鋼管受撞擊時的「凹變形能力」、 吸收能量之作用進行研發。
之後在時代的潮流下，出現各種型式的鋼構壩體，但1960年代初期其實仍常被防砂界質疑其功能性，總是被人們認為「透過型設施真的能阻止泥砂流動嗎？」。
但在當時鹿兒島縣的櫻島土石流事件，多處傳統混凝土防砂壩皆無法有效防止土石流。而在當地嘗試利用設置於溪流底床，使用鋼軌製成的透過型鋼構壩「 すのこえん堤」卻發揮了抵擋土石流的功效(圖4)；另外在日本當時進入了一個叫做「環境の時代」的時期，被認為鋼構壩比混凝土壩更適合保護溪流環境；還有在日本各地後續多個案例中發揮攔阻漂流木減少災害的效果下，鋼構壩開始被人們重視與普及使用。
但人們目前仍認為土石流的特徵仍未被研究徹底與鋼構壩效果仍會受限，因此在壩體型式的挑選上仍與混凝土壩並用且持續嘗試。
依據砂防鋼構造物研究会的資料庫指出，鋼構壩形式可分為非透過型、透過型與非典型鋼構壩等3種型式，細分成構造為10項(ex:狹縫構造、框架構造、格子構造)，並再細分樣式高達24種(ex:A型、B型、T型)。資料庫詳細羅列，提供大家了解日本全國各地各種壩體型式的位置與使用情形(圖5)。
鋼構壩在日本與台灣較常見的型式為透過型鋼構壩，發明初期共有超過6間廠商爭先研發，爾後多年在廠商競爭與市場機制下，「日鐵住金建材」、「JFE建材」與「共生機構」成為日本鋼構防砂界三大公司(圖6)。
其中透過型鋼構壩與非典型鋼構壩，截至本篇電子報發布時間為止，多達17種樣式，以透過型狹縫構造鋼構壩12種為最多。另外防砂界三大公司中的日鐵住金建材株式會社，與日本伊藤忠丸紅鋼鐵株式會社和台灣中國鋼鐵結構股份有限公司，在台灣成立「 中構日建股份有限公司」，從西元2011年起積極發展台灣的鋼構壩事業。
根據砂防鋼構造物研究会介紹與經筆者整理，目前市面17種樣式的透過型鋼構壩如圖7~圖11所示，從A型鋼構壩開始，較多為透過型狹縫構造鋼構壩，以及大部分以英文字母為設計概念發想如何抵抗土石流，且部分著重在漂流木的攔阻功能、壩體位置考量功能與施工方便和後續土砂管理維護為重點，顯示以上這些目標均是60年來在壩體研發進展時重要的現場經驗。
鋼構壩自1960年研發問世超過60年以來，累積了相當豐富的建設經驗，例如砂防鋼構造物研究会網站的鋼壩構工程指南明確指出，透過型鋼構壩並非適用於所有土砂災害類型，而是較適用在土石流攔阻調節、漂流木攔阻等功能，其餘狀況仍建議使用非透過型防砂壩(圖12)。
鋼壩構工程指南提供規劃、設計、施工與維護管理等等詳細資料參考，甚至有豐富的設置和效果案例，讓人能深入理解鋼構壩從無到有如何發揮功效的魅力。更特別的是砂防鋼構造物研究会網站提供鋼構壩色彩美學模擬器，提供春夏秋冬與市面常見5種鋼管顏色的色彩選擇，有興趣的讀者可以翻閱與點擊本段文字連結，深入體驗鋼構壩的樂趣! (圖13、圖14、圖15)
筆者前陣子有機會隻身前往參觀，發現情報館內部詳細展示了1989年至2019年，關於 3種透過型狹縫鋼構壩為主題的發展史(連結為影片)(圖17)。以本文章前面介紹的B型鋼構壩、格子型鋼構壩、J型鋼構壩為主題，特別用豐富的3D列印模型，呈現各樣式挺過歷年的各次重大土砂災害戰役，與每個年代各種樣式研發改良的契機(圖18、圖19、圖20)，綜合呈現 3種透過型狹縫構造鋼構壩精華之30年大全(連結為館內展示之模型大全介紹)。
當日參觀亦巧遇砂防鋼構造物研究会會長田畑茂清先生與幾位砂防學會專家，在筆者僅一人獨自參觀時，仍願意逐一協助解說分享，猶為感動其親力親為，讓身為參觀者的我體會鋼構壩無限的樂趣與奧妙，實在獲益良多(圖21)。
其中令筆者難忘的展覽內容，為現場展示了過去 鋼構壩歷次受災損毀調查紀錄。對工程構造物來說，人們時常會提及其工程效果，但鮮少公開失敗的經驗，其自省回饋給設計新型構造物的作法，令人十分驚豔與佩服，也提供筆者難得的寶貴經驗，並了解到這就是該構造物為何能屹立30年與輸出至世界多國防砂工程的原因。(圖22、圖23)(目前台灣、印尼、菲律賓等地均有相關鋼構壩案例，本段文字連結以巴西案例為介紹)
其內容經閱讀研究後，發現鋼構壩從平成26年到令和2年，有4次損毀調查記錄，依序從第1次至第4次之受災情形分別為礫石撞擊以致1/3壩高損壞、礫石撞擊以致壩體全毀、礫石越過壩頂後掉落以致結構趾部損壞，與鋼構壩受土石流推移以致結構整體向前移動的受災狀況。
經調查這4次依序受災原因為:前兩次均為礫石粒徑過大(約5m以上)、設計時誤用舊法規以致超過舊設計流量，與壩底上層與下層混凝土相互分離，但滑移後下層混凝土與現地環境摩擦作用以致僅位移些許的結果。
上述詳細的調查結果也提供鋼構壩後續研發精進的經驗，例如後續鋼構壩壩頂改良為更堅固、壩址選擇調整以避免流量束縮，水位上升而增加土石流能量、B型鋼構壩新研發成AB型鋼構壩，避免壩體趾部受損，與設計時參照各項新法規與注意安裝細節等等豐富的回饋意見。
本期電子報介紹了鋼構壩的研發史、豐富的種類、各項成果的工程指南精華與豐富程度超乎想像的主題博物館，想必讀者應有更了解鋼構壩這個驚奇的產物。俗話說「萬丈高樓平地起」，相關有趣的設計研發經驗與60年來資料回饋的統整，以及其自由變化豐富的構造特性，均是百年難得一件的一項作品! (影1)
希望藉由本期電子報，可以激發各位讀者對於自身專業或興趣，擁有隨心所欲、自由發揮創意的好奇心，因為只有不受限制去思考問題的本質與真正親自我擬定對策而不盲從，並對於結果順其自然，終究可以逐步踏實的獲取經驗，解決社會各種的難題!
最後以鋼構壩主題博物館入口放置砂防鋼構造物研究会會長田畑茂清先生的引言節尾(圖24)，分享提供各位讀者思考:
「正如砂防学会誌所述，一代又一代的災害經歷已經發生了變化，因此對透過型鋼構壩的體認，也隨著時間的推移而發生變化。但我們不要忘記，在透過型鋼構壩出現之前，就已經有人對土石流運動進行了研究。…透過型鋼構壩是保障居民安全的核心設施，必須保證壩體所用材料和零部件的品質，以及從施工到竣工的一致性品質控制以及施工管理。…新型設計型式將先予臨時認證，現場施工安裝後，經過土石流體驗驗證後才能達到正式認證。屆時，將由學術團體等方面成立災害調查委員會，並由專家組成。建設方面的知識和經驗等都會建立起來，最好建立一個讓人們參與並聽取意見的制度。」
