台湾国道1号五股杨梅段拓宽工程

一、前言
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。
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
. E3 y+ @4 ]/ ~2 e: ~+ H6 W2.1桥型方案沿革
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。
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）。
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。
1 o' K# e4 x2 Q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。
2.2主梁
7 ?0 X6 O2 ~7 z; ^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。
, M* I- ~& H7 ?8 G, t% S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。
2.3桥墩
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。
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。
' _8 y  e9 L+ I& F* q! ?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。

▲ 图1 桥梁共构段设计方案平面示意图 ▲ 图2 设计阶段初期双层共构桥型示意图

▲ 图3 设计阶段初期断面示意图

▲ 图4 设计定案双层共构桥型 ▲ 图5 断面配置示意图

▲ 图6 北上线及南下线钢梁标准断面示意

▲ 图7 桥墩内置H型钢柱断面示意图

▲ 图8 桥墩内置预力钢腱柱断面示意图

2.4基础
6 B4 S$ q. n" [5 l本路段地层依据既有及地质调查资料显示，沿线砾石层分布深度约在地表下0～2.8M以下，标准贯入试验N值大于50，地下水位位于地表下1.7M至13.4M。桥梁工程基础因紧临大窠坑溪，受地下水位影响大，故以桩基础设计，另因基础开挖紧邻中山高速公路，为控制高速公路变形及确保施工安全，采用H型钢及临时地锚作为临时开挖挡土。
3 E- T1 |, x) \( I三、桥梁施工
. W; o, N4 T, A; C6 ~本高架桥梁隶属「国道1号五股至杨梅段拓宽工程计画第C903标泰山林口段工程」，全长约2,869M(含北上及南下线全长约5,713M)，为单向各3车道，单柱双层式高架桥结构，桥高约27～49M。本标工程由荣工工程公司承揽，于99年1月22日开工施作，目前桥梁工程部分已完成，预订102年3月全部完工。
3.1基础
本路段由于施工空间狭隘之及现场地形陡峭复杂，施工时承包商为减少基础开挖尺寸，建议变更采用井式基础施工，并为进一步确认地下水对施工之影响，经研拟抽排水及紧急应变计画后，进行试作，验证尚可符合施工安全要求，故于地形陡峭路段改用井式基础，并配合采用竹削工法作为临时开挖挡土措施，如图9-1~2，其它地形较平缓处则以原设计施工。
3.2桥墩
桥墩为钢筋混凝土矩形单柱式内置6支H型钢，墩柱尺寸为(5.0～5.8)×(4.5)M。其施作过程及重点摘述如下：
$ W! q+ s3 A. C) a: M. F1.墩柱：
墩柱高度为21M～45M，除了第一个升层为调整层，配合墩柱高度需求调整此单元高度外，其余则以4M为一个升层进行施作为原则。每一升层于钢筋组立完成后，再以系统模板吊装组立该升层。墩柱混凝土采以泵送车压送自充填混凝土(SCC)，如图10-1及10-2施工照片所示
7 {) t  k( U$ \7 N。
2.南下线帽梁：
3 }3 v& v: f" n4 X由于施工地点紧邻高速公路及大窠坑溪，缺乏足够的场地架设帽梁底模之暂撑架，尤其南下线帽梁悬臂长达12M以上，故以型钢三角托架及预力钢棒组立暂撑架。暂撑架组装完成后吊装组立帽梁底模及端模，接着开始绑扎组立帽梁钢筋以及安装预力钢腱套管并穿线。帽梁钢筋完成后便可吊装侧模，待模板封组锁固完成后浇置SCC，完成南下线帽梁。如图10-3及10-4施工照片所示。
3.北上线帽梁：
& a; y7 n1 K! ~. X* T0 [8 P由于北上线帽梁模板是以南下线帽梁为支撑，因此，南下线帽梁施作时须先预埋暂撑架底座螺栓，于南下线帽梁达设计强度时，即可开始组立北上帽梁底模暂撑架。暂撑架组装完成后吊装组立帽梁底模及端模，然后开始绑扎组立帽梁钢筋。帽梁钢筋完成后便可吊装侧模，待模板封组锁固完成后浇置SCC，完成北上线帽梁。如图10-5及10-6施工照片所示。
$ g/ `3 h) U4 Q' I0 Y- [4.预力施拉：
, M4 {4 ^. R5 g双层桥载重大于一般桥梁，再加上南下线帽梁悬臂长度高达12M以上，故本标墩柱有垂直(墩柱部分)及水平预力(南下线帽梁)之设计。垂直预力钢腱系墩柱帽梁完成后才穿线，南下帽梁的水平预力钢腱则是在混凝土浇置前先将钢腱穿好线，并封头。如图10-7及10-8施工照片所示。
* a1 Z% \3 L; o& L0 {( U8 h. S3.3钢桥–全跨径式吊装
本标工程因墩柱为双层结构，且工区腹地狭小，吊装空间与喂梁动线受限等因素，宜采制式化及营建自动化之桥梁工法，采用国内钢箱型桥梁工程首见之「全跨径式吊梁机吊装工法」进行钢梁吊装作业。本节针对钢箱型梁之吊梁机构造及吊梁作业概述如下。
1.吊梁机构造
本工程所使用之全跨径式吊梁机全长约120M，可跨越三个桥墩，每次推进以一跨为单元。本工程为配合工进需求共设置两台吊梁机，有关吊梁机之主要构造如图11。
2.吊梁作业
吊梁机执行吊梁时，首先卷扬机将钢箱梁从运梁板车卸下，并以二至三个节块为一单位进行地组，每跨钢箱梁地组为两大单元，接着利用椅座与前脚架支撑之横移轨道，将钢箱梁横移至盘式支承上方，调整定位后接合两大单元之接头，并将钢箱梁与盘式支承锁固。当执行南下线外侧(大窠坑溪侧)钢箱梁吊装时，在进行空接后，将钢箱梁横移吊放至预先摆放的临时横移轨道上，利用油压千斤顶横移至定位。其吊梁作业施工顺序如图12-1～6照片所示。
& @7 p- F- @# u4 S1 d% ~四、结论
1.本标工程囿于地形狭窄及用地限制，设计阶段经密集开会检讨研议后采上下层桥面部分重叠大偏心桥墩之配置，能兼具造型景观、行车视野感受、下层采光并减少用地征收，且施工阶段亦能如期如质施作完成，颇获外界好评，着实成效良好。
4 G/ \  G6 e% S/ S2.本标工程桥墩内设置H型钢柱，可取代部份钢筋承受荷载，改善传统钢筋间距过密绑扎困难与混凝土浇置问题，亦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，本局目前亦对此种配置型式办理营建自动化工法相关研究，未来于高桥墩设计时可参采此种结构配置型式。
3.本工程采用国内钢箱型桥梁工程首见之「全跨径式吊梁机吊装工法」进行钢梁吊装作业，具有吊梁速度快、起吊点少钢梁免落地、工区免节块暂置场、免暂撑架、吊梁用地小、对地表扰动小等优点，可供业界参考应用。
: C3 w/ r0 {# M7 u/ V. V4.本标工程原采桩基础设计，惟部分现场施工空间狭隘及现场地形陡峭复杂，遂变更采用井式基础施工并配合采用竹削工法，经由本次施工经验及成效，尔后本局工程遇有陡峭边坡地形时可纳入设计采用。

▲ 9-1.基础紧邻大窠坑溪施工 ▲ 9-2.井式基础施工

图9 双层桥梁基础施工照片

▲ 10-1.墩柱施作 ▲ 10-2.墩柱施作

▲ 10-3.南下线帽梁施作 ▲ 10-4.南下线帽梁施作

▲ 10-5.北上线帽梁施作 ▲ 10-6.北上线帽梁施作

▲ 10-7.垂直(墩柱)预力施拉 ▲ 10-8.水平(帽梁)预力施拉

图10 双层桥梁桥墩施工照片

图11 全跨径式吊梁机构造示意图

▲ 12-1.进场卸料 ▲ 12-2.现场地组作业

▲ 12-3.钢梁横移作业 ▲ 12-4.空接作业

▲ 12-5.横移轨道作业 ▲ 12-6.钢梁定位完成

图12 吊梁作业施工照片

这个桥有意思，可总感觉看上去好不稳哦

耳目一新，值得学习！！！

有意思，学习学习，感谢分享。

这个设计很新颖，双幅叠拼，节约占地

资料不错，感谢分享！

狭小空间上铺设高架线路，大量采用了倒L形双层桥墩，也是无奈。
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偏心过大，又设置了竖向预应力和盖梁的横向预应力，为了减小上部结构恒载，又采用了钢-混凝土组合梁。
, G/ l  G4 b2 D( ~为了在有限的空间布局里建设高架线路真是挖空了心思啊。

这玩意  小日本用得多   没空间情况下没办法了