台湾高速公路桥梁的过去与未来.doc

台灣高速公路橋梁的過去與未來 方 文 志 陳 國 隆 一、前 言 交通部國道新建工程局於1990年成立以來，主要負責國道路網之規劃與興建，鑒於台灣平原地區土地已充分利用，後續規劃的路線多行經山區，又路線經過都會地區部分為了節省用地面積，多以高架橋方式通過，因此橋梁工程數量急驟增加，橋梁佔主線之比例已由中山高速公路的9( 增加至二高後續計畫的45(，幾乎佔高速長度之半。為求橋梁施工快速完成，且能兼顧工程品質，因此積極引進橋梁新技術及新工法，以期更有效率地完成橋梁興建，俾使台灣區國道公路網的藍圖得以早日實現 (如圖1)，本文茲就台灣高速公路橋梁工程技術作一回顧與展望。 圖1 台灣區國道公路系統示意圖二、國道高速公路橋梁之回顧 2.1 中山高速公路時期 中山高速公路為1970年代政府推動十大建設之一，於1971年8月開始興建，歷時七年，於1978年全線完工通車。路線全長374公里，橋梁343座，總長33.9公里，約佔路線總長的9%。 中山高速公路橋梁結構之設計原則，除安全因素外、亦著重施工性及經濟性，除特殊情況外，上部結構儘量採用標準斷面，下部結構則配合地形、地質、跨徑而設計不同形式之橋墩及橋台。上部結構除圓山橋採用場鑄懸臂工法施工、大直橋採用預拱鋼梁 (Pre-Beam) 外，河川橋多採用預鑄預力Ⅰ型梁吊裝工法，而跨越橋則以就地支撐場鑄箱型梁工法為主。路線線形有時亦須配合橋梁之限制而作調整，且其跨徑約為20 ~ 40公尺之間，經濟跨徑約為25公尺，每一跨徑之工期需3 ~ 5月。 2.2 北二高時期 北部第二高速公路於1987年開始規劃興建，為避免拆遷及配合新市鎮之發展，路線多沿都市邊緣之丘陵地區，又為減少區域阻隔及用地面積，影響區域排水、降低土石方棄借及運送等環保問題，故橋梁比例大為增加，北二高全長117公里，橋梁107座 (不含匝道橋)，總長25公里，約佔路線總長之21%，北二高時期橋梁數量大幅增加，施工困難度亦相對提高，為使工程進行更有效率、更省人力，國道新建工程局即有計劃地引進國外新穎的橋梁施工法，就上部構造而言，即有節塊推進工法、支撐先進工法。下部構造則採用鑽掘式高壓灌漿工法、基樁式橋墩橋梁工法，以下就這些工法作一簡介。 2.2.1 新工法的引進 (1) 節塊推進工法 本工法一般適用於跨徑30 ~ 60公尺，橋長200 ~ 800公尺之直線或單曲線橋梁，施工時橋下不須設置支撐架，跨越深谷、河川、鐵公路亦不影響橋下交通或水流 (如圖2)。每跨距分為兩個節塊施工，每一節塊施工周期為一週，即每一跨徑約二週可完成。北二高頭前溪橋以14天完成46公尺一跨距的速度，當時在台灣橋梁施工創下一項新記錄，另北二高鳳山溪橋、木柵交流道六座高架橋均採本法施工。本工法亦兼具施工標準化、人力省、成本低、及較高的競爭力等優點。 圖2 節塊推進工法 圖3 支撐先進工法 (2) 支撐先進工法 本工法於跨徑為30 ~ 50公尺，橋長800公尺以上之橋梁較為經濟。施工時 (如圖3)不影響橋下交通或水流，故適用於跨越崎嶇地形、河流及鐵、公路之長高架橋。北二高桃園高架橋為等斷面雙丁型預力梁，即首先採用本法施工，施工速度維持在10 ~ 12天一跨距的水準。 (3) 鑽掘式高壓灌漿工法 北二高頭前溪橋首先引用本工法，橋址位處卵礫石層或風化岩、軟岩等較不易施工之地層，因考量河川中間而需採用深基礎者，基礎施工時，使用特殊鑽掘機鑽孔，到達承載層之前均須安裝套管以防孔壁坍塌，於灌注混凝土24小時後，藉預先埋置樁底及基樁四周之高壓灌漿管施予高壓灌漿。本工法具有增加基樁承載力及減少沉陷量等優點。 (4) 基樁式橋墩橋梁工法 本工法適用於路塹段之場鑄混凝土跨越橋且墩柱高度大於15公尺以上者。施工程序為先完成基樁作業並施築上部結構主體後，再將橋體下之土層開挖至橋下路面設計高程，露出路面之基樁部份經表面修飾後作為跨越橋之墩柱使用 (如圖4)。桃園環線一跨越橋即採此法施工，本工法可免除高支撐架架設之困擾及降低模板支撐成本等優點。 2.2.2 景觀橋梁 為兼顧景觀及結構系統之考量下，國道新建工程局也嘗試興建優美造型的橋梁，如碧潭橋與竹東雲南路跨越橋等。 (1) 碧潭橋 北二高路線經過新店碧潭風景區附近，為與周圍景觀配合，而採用長跨徑預力混凝土弧形橋設計 (如圖5)，不但造型優美壯觀，其主跨徑達160公尺與800公尺之連續橋長更是國內此類橋梁之紀錄。 圖4 基樁式橋墩橋梁工法 圖5 碧潭橋 (2) 竹東雲南路跨越橋 高速公路行經竹東地區採路塹設計，竹東雲南路跨越橋嘗試設計成 ??型剛構架，其斜撐式橋墩以45( 仰角與基礎鉸接相連 (如圖6)。??型剛構架橋梁不僅外觀輕巧活潑，造型優美外，更可以配合地形美化景觀。 圖6 竹東雲南路跨越橋 2.3 二高後續及北