竹棚與金屬棚:從材料科學看安全與應用
在任何樓宇外牆工程或高空維修工作中,棚架的核心功能都是相同:提供穩定的平台、讓工人安全通行、並承托工具與物料。不同之處在於,竹棚與金屬棚在材料本質、力學行為、耐久性與耐燃性上,有明顯差異,各國亦因此發展出不同的使用習慣與監管制度。
在亞洲部分地區,尤其是香港、華南及東南亞城市,竹棚仍然十分普遍;而在歐洲、北美、新加坡等地,鋼或鋁等金屬棚已經成為主流。近年香港圍繞棚架與火災的討論,某程度就是傳統工藝與現代安全標準之間的一次集體反思。
結構與施工:輕巧機動VS標準化高承載
竹棚採用天然竹竿,以尼龍或塑膠繩綁扎成格狀框架,靠「紮索」技巧形成一個具韌性的三維結構。竹的密度遠低於鋼,單支竹竿可由工人肩扛搬運上樓或穿梭後巷,無需大型吊機,對於舊區、窄街或樓宇維修場景特別合適。研究指出,合適品種與成熟度的竹,其拉伸強度可與部分結構木材相近,配合合理的支撐及連牆設計,足以應付一般外牆維修所需的荷載。
金屬棚則多採用鋼或鋁合金製成標準化構件,如鋼管、插銷節點、扣件等,按模組拼裝而成。鋼材的強度、屈服點及許用應力都有清晰的工程等級,工程師可按歐洲 EN 12811或本地金屬棚實務守則進行結構設計與驗算。相對而言,金屬棚更適合高載重、超高層或需要精確計算的工程,例如大型基建或幕牆安裝。
就施工效率而言,有經驗的竹棚師傅在熟悉的樓宇環境下,搭建速度可相當快,尤其是「包樓」式維修;金屬棚的裝拆速度較穩定可預期,但受限於構件重量與運輸方式,對場地條件要求較高。因此,竹棚在密集舊樓維修市場仍保持競爭力,而金屬棚則在新建工程、工業項目及高風險工地更常見。
耐燃性與火場表現:可燃VS不燃,但都會變弱
討論「邊種安全啲」,核心不是「會唔會燒」,而是「點樣燒」與「燒咗會點樣影響結構」。這裏可以從兩方面看:材料本身的燃燒行為,以及整個棚架系統在火場的表現。
竹的燃燒與實驗數據
竹屬天然有機材料,其主要成分是纖維素、半纖維素與木質素,和木材十分接近,因此在火場中是可燃物。實驗室使用「錐形熱流量計」(cone calorimeter)對工程用竹材進行燃燒測試時,量度了點燃時間、熱釋放速率、碳化速度等指標:
一、工程化竹板在固定熱流(如 50 kW/m²)下的平均碳化速率約為每分鐘 0.24–0.59 毫米,與多種軟木和硬木相若或稍優。
二、隨著表層形成碳化層,竹的內部受熱會被減弱,碳化速率在約 30 分鐘後趨於穩定,說明炭層本身具一定阻熱效果。
這些數據說明,竹在受火時會點燃、產生炭化層並逐漸失去承載能力,但其燃燒行為與一般結構木並無本質差異,並非特別「易爆」的材料。問題在於:棚架是連續布置在外牆,以多支竹及繩索連成一體,當外面再包上一層可燃防護網,整個系統就可能成為連續的燃料通道。
多名火災科學與結構專家在近期討論中指出,乾竹竿表面積對質量比高,配合塑膠綠網時,可形成一個「通風煙囪」,支援火焰沿外牆高速向上蔓延,並經棚架的橫杆、直杆及綁結跨過不同樓層。從工程角度看,這並非工藝問題,而是「可燃架體 + 易燃圍網」這個組合本身帶來的火災行為風險。
金屬的耐火行為與結構退化
鋼與鋁在火場中一般被視為「不燃」:即本身不會像竹一樣持續焚燒成為燃料,亦不會提供可燃物給火勢繼續蔓延。這是為何世界多數地區傾向以金屬棚作為長期安全基線。
不過,「不燃」並不等於「火中不會出問題」。鋼材在約400–600°C之間,其屈服強度會顯著下降;在沒有防火塗層或包覆的情況下,長時間受火會令構件變形、失穩,甚至導致棚架局部或整體倒塌。因此,多國的金屬棚實務守則都要求在棚面外側使用阻燃或具認可標準的保護網、帆布,以避免火勢從外牆迅速「包裹」整個鋼架,同時在設計時要考慮緊急情況下的撤離與拆卸安排。
換言之,就「提供燃料」而言,竹是可燃,金屬是不燃;就「火中結構剩餘強度」而言,竹會碳化、截面變細,金屬則在高溫下強度下降、失穩。
這亦解釋了為何香港官員在公開說明中,會形容竹棚在耐火性方面「一定不及金屬棚」,並提出在合適工地逐步走向以金屬棚為主的路線圖。
實務與研究比較:風險不只來自「竹」或「鋼」
除了材料燃燒實驗,亦有研究直接比較竹棚與金屬棚在整體安全表現上的差異。較早一項由清華大學及香港學者合作的研究,透過風險分析及層次分析法,評估兩類棚架的事故風險,結果顯示:竹棚的事故風險指標約為 0.61–0.68;金屬棚的事故風險指標約為 0.32–0.39;反映在同等管理水平下,金屬棚在整體安全表現上被評為較佳,而竹棚則在成本與機動性方面更有優勢。
香港職安健局亦曾進行工程研究,提出改善竹棚可靠性的建議,例如規範竹材選取標準、檢測程序、以及加強連牆與防墮措施,試圖在不完全放棄竹棚的情況下,將其風險控制在可接受範圍內。勞工處及建築署其後發布多版《竹棚安全作業實務守則》與設計指引,將原本依賴師傅經驗的做法,盡量轉化為可以檢查和審核的技術要求,例如設計荷載、立杆與橫杆間距、連牆支撐布置、檢查頻率等。
另一方面,無論竹棚還是金屬棚,外側所用的防護網、帆布或塑膠片,其阻燃能力被證實在火場中十分關鍵。香港多份通函及工作守則,近年已開始直接引用國際阻燃標準(如 NFPA 701、BS 5867)作為驗證依據,要求工地必須使用具阻燃證書的圍網,並定期檢視其狀況。這些要求在金屬棚與竹棚上同樣適用,反映監管焦點正由「單一材料」轉向「整個外牆施工系統」。
各國取向:技術選擇背後的制度與城市條件
綜合上述,可以見到不同地區之所以選擇竹棚或金屬棚,往往是城市條件、經濟結構與監管能力的反映,而非單純「喜歡傳統」或「崇尚現代」。
在香港、華南及部分東南亞城市,竹棚兼具低成本、快速搭拆和可因應複雜樓宇外形調整的優點,對舊樓維修市場特別合適。在這些地方,政府多採取「保留使用、加強規範」的路線:一方面更新竹棚實務守則,另一方面逐步推動在高風險、特高層或公營工程上增加金屬棚比重。
而在歐洲、北美及新加坡,棚架多數建於超高層、新建樓宇或大型工地,對承載、標準化及法定責任有更嚴格要求,加上本地沒有大規模竹棚技術傳統,金屬棚自然成為標準選擇。這些地方的重點在於工程師設計、持牌承辦商制度,以及第三方檢測與定期檢查,而不是在不同天然材料之間作取捨。
從科學與工程角度看,兩種棚架各有合理存在的場景。在高層、重載、長期工程中,以金屬棚配合嚴格設計與檢測,較容易將耐火與整體安全設計納入同一套標準。至於在中小型、空間受限、成本敏感的維修工程中,若能確保選竹、紮棚、連牆、防護網及檢查程序符合法規,竹棚仍然可以是技術上可接受的方案。
因此,關鍵並不在於「竹 vs 金屬」的二元對立,而在於:當地是否有足夠的實驗數據、設計指引與監管能力,將這些材料的物理特性轉化為可管理的工程風險。現有研究與實驗顯示,竹在燃燒行為上與木材接近,而金屬雖不燃,卻在高溫下強度下降;在清楚理解這些科學前提後,再配合合適的法規與工地管理,才是決定「用咩棚」的關鍵依據。
撰文:TouchDown 創·著陸