一、前言6 B7 i. G: H# v% T, Z; S \4 x
国道1号五股杨梅段拓宽工程总长约40公里,在整体施工上须沿既有高速公路两侧狭长带状布设,空间狭小有限,尤其国道1号里程37k+400~39k+100北上侧属岩屑崩滑高敏感区,依据环评承诺事项路线须予以回避,故而于该路段前后五杨北上线须两次跨越国道1号至南下侧,以避开前述敏感区。7 s0 j- s4 S) b
前述两次跨越间路段共同布设于高速公路南下侧,位置位于于泰山收费站至林口间,该路段南下侧大窠坑溪紧邻国道1号与路线平行,高架桥沿国道1号与大窠坑溪间狭窄廊带布设,考量大窠坑溪部份已整治且为多样生态之自然溪流,桥梁布设空间有限,为尽量避免桥梁侵入大窠坑溪与遮蔽日照,路线系采上下层桥面部分重叠方式布设,并采双层外悬帽梁之树状式单柱及大偏心方式配置桥墩,较高之北上线于跨越国道1号平面主线后,紧临国道1号侧布设,南下线置于外侧下方(如图1),使共构桥柱可立墩于国道1号既有边坡,避免侵入河道。
二、桥梁设计 % o0 ] o" s* t1 s* ]2.1桥型方案沿革 & w9 \# x. e' N: g设计阶段初期,路线方案采北上线高架桥于跨越中山高后,再跨越南下线,于外侧与南下线同侧沿中山高与大窠坑溪间狭窄廊带续往南行,原拟定双层共构桥梁型示如图2所示。# ]+ X# v# ]" d9 x1 Z1 X
因大窠坑溪紧邻中山高与路线平行,致局部路段须于溪中落墩。大窠坑溪现况部分河道已整治,部分仍为具多样生态之自然野溪,且溪中落墩路段河道宽度不一。有关溪中落墩路段河道,经以25年频率设计、50年频率不溢堤之原则,进行水理演算及检核,于通水断面不足路段,规划在既有路权内采复式断面加宽河道或加高护岸(如图3)。2 E# y+ \2 A) `% r5 J/ I, ]0 P0 a
本方案桥体渐次升高,具层次美感,惟大窠坑溪需河中立墩及改道,将新增用地面积约4,000M2,新增建物拆迁26户。于98年6月26日,经本局召开会议,与经济部水利署第十河川局、台北县政府高滩地工程管理处及泰山乡公所等相关水利主管机关就本议题进行研商,结论表示系属河道中平行落墩,并无核准案例,委外审查通过机率甚微。若采改变河道方式,应以维持原河道宽度为原则,且经中央主管机关核准。另因需另增收用地,恐无法配合于101年底前完工之时程。3 {9 y( Q. e- y1 Z4 [
为因应前述会议结论,经再行研拟现行之设计方案,配合结构立墩需求,将本路段采北上线与南下线平面位置互换,即将较高之北上线于跨越中山高平面主线后,紧临中山高侧布设,南下线置于下方外侧(如图4、5),使共构桥柱可立墩于中山高既有边坡,避免侵入河道用地。本方案与地形环境较无契合感,惟近中山高桥梁较高,对用路人高度之压迫感较小,且因大窠坑溪河中不须立墩,河道不须改道,故无新增用地及建物拆迁之问题。4 @9 W7 ?0 a( ? 2.2主梁" A# C v3 T0 } t( @
本路段桥梁工程配合现地线型,采双层桥面部分重叠共构方式布设,其结构行为相较于一般框架式双层共构桥梁更为复杂,上层桥梁因高度较高(约27M~49M) ,为降低地震力对结构之影响,尽量采用轻量化设计,故选择重量轻的钢箱型梁;下层桥梁因地震力较小,则可考虑采用单纯的预力箱型梁及钢箱型梁,惟考虑本路段施工条件,下方为大窠坑溪,预力箱型梁无法采用传统逐跨架设工法施工,若采用支撑先进工法,工作车位置又将与上层桥墩冲突,采預鑄节块又因工址附近均属保护区,无法设置預鑄场,故综合以上各项考量,决定下层桥亦采用与上层桥梁相同之钢箱型梁结构。3 g4 G7 r. S" ?2 ]8 ^" ~9 H0 T
本路段全线采上、下层共构长度2.857公里,其桥面依单向三车道配置之标准宽度为16.05M,但配合二处跨越段平面半径390M之设置,部分桥面须加宽最大至19.397M ,以提供足够之停车视距,维持行车安全。共构桥梁采较轻量之中跨径钢箱型梁桥配置(上、下层各13单元52跨,配置为52.5+3@55+12*4@55m),并配合前述桥面宽度需求,上下层采三室及双室钢箱之配置,钢梁深度均为2.5M,桥面则采RC桥面板,另为使既有国道1号用路人有良好的视觉效果,钢箱梁外侧腹钣均采用1:4之斜腹钣,断面示意图如图6所示。 b, }6 a. r Y2.3桥墩2 A; w" `) U. |, z. b
本路段双层高架道路其桥墩平均高度达40m,属于高桥墩,且须配合大窠坑溪行水区域采双层外悬帽梁之树状型式,较不适合采預鑄节块桥墩,故考虑采用场铸RC桥墩或钢桥墩。考量本工程施工区域主要位于国道1号与大窠坑溪间之下边坡施工,全线于便桥及构台上施工,施工空间狭窄、出入口少及动线不佳,且桥墩柱及帽梁量体甚大,采钢桥墩现场施工量大品质不易控管,钢构地组空间亦不足,故参考日本3H工法的构想,选择单柱式RC桥墩内配置H型钢柱及内施预力之结构型式。7 o, ]& d9 `+ }5 b6 ?9 {
每座混凝土桥墩内设置H型钢柱,一方面H型钢柱可取代部份钢筋承受荷载,改善传统高桥墩的钢筋间距过于紧密,导致钢筋绑扎困难与混凝土浇置问题,另一方面H型钢柱可作为模板设置与钢筋组立时的支撑构架,避免造成施工意外之风险,每座桥墩配置6根H型钢柱,其中四根H型钢柱从桥墩基座延伸至上层帽梁,另外2根H型钢柱则从桥墩基座延伸至下层帽梁,如图7所示。7 c/ Q9 Y; c4 ?* {) Y$ x' N
全线共配置53座桥墩,各座桥墩所对应载重大小不尽相同,故将桥墩断面尺寸划分成六种断面尺寸,以撙节工程成本,其中垂直行车之横向宽度有400cm与450cm尺寸,平行行车之纵向尺寸则有500cm、540cm与580cm三种变化。又因受限于严苛用地限制,大偏心单柱式桥墩配置导致常时静载重及活重作用下,即对柱底及大悬臂帽梁产生较大的偏心弯矩,为避免此一弯矩对墩柱及帽梁在常时情况下可能产生挠曲裂缝,于墩柱加以配置预力钢腱以消除混凝土开裂之疑虑,配置如图8所示。