國產建材實業、潤泰聯手，完成北榮重粒子癌醫中心3大挑戰，爭取美國ACI建築大獎

斥資42億元興建的台北榮總重粒子癌症治療中心，為全台第一座重粒子治癌中心，主體結構由國產建材實業獨家供應，並由潤泰營造興建，為了防止輻射採用國產建材巨積混凝土的「冰鎮」工法，外牆飾板則以潤泰的「樹影預鑄工法」營造療癒感，在嚴謹效率的職人精神下，以15個月完成不可能的任務，卓越工程表現不僅榮獲「2020混凝土工程特優獎」，國產建材與潤泰集團還打算強強聯手，爭取美國ACI優良工程獎。

 

台北榮總重粒子癌症治療中心集眾專家之力興建完成，左起國產建材研發代表楊宗叡、北榮腫瘤醫學部技師劉晉昇、唐獎教育基金會執行長陳振川、台灣混凝土學會理事長詹穎雯、潤泰精材研發部副總鄭瑞濱。

 

全新落成的北榮重粒子癌症治療中心，規劃地下1層、地上4層，基地面積3,152平方公尺（約952坪），總樓地板面積為12,537平方公尺（約3,792坪），使用的重粒子治癌技術，主要採碳離子療法，利用同步加速器將粒子加速至光速70％，可針對癌症病灶精準照射，臨床研究顯示，重粒子治療的癌細胞殺傷力，是質子的3倍，被醫療界視為「癌症新剋星」，也因為重粒子的特殊性，使得建築工程面臨許多挑戰。

 

北榮重 粒子癌症治療中心不只是先進醫療殿堂，也是一棟療癒美建築。

 

 

挑戰1：巨積混凝土冰鎮工 法防熱杜裂 

 

首先因為重粒子設備的屏蔽需求，輻射防護區設計了厚度達6.5m的屏蔽牆，特別採用國產建材實業4,000磅的巨積混凝土來防輻射，然而由於建築體積巨大，容易產生「水化熱」現象，導致建築體如「發糕」般開裂，影響結構安全。尤其台灣有一年四季，夏天溫度更容易飆升，為了應付不同的天氣溫度，從混凝土的骨材與原料就必須管控，潤泰水泥冬山廠特別空出一個倉庫，專門提供國產調配巨積混凝土使用，每周供應水泥量約上百噸。

 

國產方面則研發調製最佳配比，首度使用「冰鎮」工法，在汐止廠架設冰庫，動工前還進行混凝土冰鎮與實體模型試驗，完全模擬施工實際狀況，並邀請第三方公正單位「台灣營建研究院」監測，以確保施工品質。國產建材研發中心副總楊志強表示，作法是在配比中加入5mm厚度冰，將初始溫度控制在攝氏25度以下，讓屏蔽牆澆築的巨積混凝土溫度控制在心溫小於攝氏70度，心表溫差小於攝氏20度，透過掌握時效與環環相扣的一次化施工，及縝密的溫度監控，達到絕對的防熱杜裂。

 

國產建材研發中心副理楊宗叡補充，使用冰鎮是經過嚴密計算，因為北榮的巨積混凝土必須兼顧高流動需求，坍流度達到50±10cm，且3～15秒須達到規定的坍流度，無論是事先的數值模擬或是實際溫度量測，發現都必須使用冰鎮把初始溫度往下降，而且根據過往的配比經驗，設計強度4,000磅看似不高，卻已是巨積混凝土的上限，強度若是超過，熱溫升會更難以控制。

 

國產建材巨積混凝土採用冰鎮工法，來控制水化熱現象。

動工前進行實體模型灌漿作業，模擬實際施工情形。

 

 

挑戰2：外牆預鑄工法，講求顏 色均勻

 

北榮重粒子癌症治療中心的另一大特色，就是外牆使用了潤泰的裝飾混凝土技術，以預鑄工藝打造的外飾牆板，經過混凝土配比收縮量的調控、橡膠模的成型，配合周遭環境呈現樹影、劈裂紋與清水面的樣貌，讓整體建築外觀呈現「沉靜」的效果，撫慰病患的心靈。

 

潤泰表示，外牆飾板總面積約4,403平方米，共使用489片，花三個月時間完成，預鑄飾板的最大挑戰，在於顏色必須均勻，因此從骨材、水泥、砂漿等原物料進行管理，一共需要4、5個料倉，單一料倉在進貨前都要清空，使用來源固定的原料，拌合時的攪拌才會均勻，事前光是試配比就花了不少時間，才能展現完美的預鑄工藝。 

 

 

挑戰3：克服施工難度，力拚15個月完工

 

除了混凝土配比上的挑戰，施工過程也有不少難題，需要逐一克服解決。潤泰表示，北榮一共使用了17,901立方米的巨積混凝土，主要使用在屏蔽牆與樑柱，來避免輻射外洩，由於巨積混凝土在施工時，還是會有熱漲冷縮的問題，因此屏蔽牆每隔7m，就要以角鋼設置避免裂縫。為了降低巨積混凝土的熱溫升效應，以分層逐塊方式澆築，如B1有5個升層、1樓有3個升層、2樓有2個升層，就以棋盤、跳島式的分塊澆築來進行，而澆築前也預先做了逐層水化熱的計算，才能確保最佳的施工品質。

 

另外由於潤泰集團總裁尹衍樑先生多次表示，醫療工程救人如救火，如果能早一天完工，就能及早多救一個人，秉持著這樣的信念，工程同仁都全力以赴。以地下層的大量巨積混凝土結構來說，7天澆築一次，共澆築107次，就需要749天，工期已經壓縮到極限，面對極短的工期，可以搶時間的工程只有樓上層結構，潤泰集團採用鋼構與預鑄外牆工法的解決方案，尤其是預鑄外牆工法，在地下層施作巨積混凝土時，預鑄工廠已經著手進行預鑄飾板的生產，這種同步作業的手法，大幅縮短了施工的時間，終於在15個月完工，對照日本大阪重粒子治療中心，整體工期約26個月完工，北榮工程的超高效率，可說是不可能的任務。

 

放置重粒 子放射治療系統的輻射防護區，屏蔽牆與樑柱大量使用國產巨積混凝土。

 

 

卓越工程表現，建築專家為之驚豔

 

在唐獎教育基金會執行長陳振川眼裡，因應四季不同溫度，巨積混凝土的作業程序與溫控很重要，尤其還要兼顧高流動性，達到屏蔽牆的防熱杜裂，相當不容易，還有因應重粒子精密設備，建築水平線必須精準，模板與支撐間的接合，都是施工上的重要考驗。

 

台大土木系詹穎雯教授、同時也是台灣混凝土學會理事長，他表示國產建材實業過去有台北醫學大學質子中心、台大癌醫中心、高雄長庚醫院質子中心的巨積混凝土供應經驗，這次北榮重粒子治癌中心是更高層次的挑戰，尤其冰鎮過程中，要考量加多少、多厚的冰，才能在運送到工地的期間恰好融解，都需要經過精密計算、實際試驗，還有潤泰在施工過程中，6.5m厚的屏蔽牆必須分塊澆築，都需要縝密的考量，這些工程上的卓越亮點，讓台灣混凝土學會為之驚豔，特別頒發「2020混凝土工程特優獎」予以肯定，也樂意推薦北榮爭取美國ACI優良工程獎，「這是值得推薦的個案，相信工程界會以這個創新建築為榮。」

 

台灣混 凝土學會理事長詹穎雯認為，北榮重粒子治癌中心有許多卓越亮點值得工程界參考。