穿著衣服改衣服之國道耐震補強工程解析

         林建志  技師

壹、前言

國道高速公路是台灣最重要的公路系統，每日負擔著六大核心都會商業區、科學園區、機場、港口及醫療中心等繁忙的交通量，尤以本文之國8全線及國3新化段，為台南地區東西及南北向交通大動脈，是大台南最重要之交通運輸網路。當台灣面臨災難性地震侵襲時，即使橋梁結構有所損傷，仍必須維持救災交通的順暢，保障救災害及復健工作之進行，讓國家緊急救災系統人員、物資，能在最短的黃金時間內抵達災區；國道高速公路為台灣最重要的生命線救災道路，本工程橋梁於補強後之耐震性能，均須以能滿足此震後服務性能之要求為準。

爰為減少震害、避免傷亡，交通部循依新版公路橋梁耐震設計規範，重新檢核及評估國道高速公路之新舊橋梁，對於不符合最新耐震設計規範之橋梁進行耐震補強，期能於日後大地震發生時，將損害程度降至最低並擔負整體防災計畫運輸維生功能重任；近年通案檢討路段橋梁，同時針對經濟部地質調查所2010年公布新增第一類活動斷層對國道橋梁影響，辦理「高速公路橋梁耐震補強後續路段評估與研究」，據以檢討後續路段的最適補強策略與建設計畫，施工過程不可中斷既有車行動線，猶如穿著衣服改衣服，此為補強工程與新建工程最大差異之處。經綜合考量後續路段橋梁結構之耐震能力「耐震指標」及震損之社會成本「交通衝擊指標」，排定耐震補強之優先順序，依據分析評估結果，且考慮路網特性，將「高速公路後續路段橋梁耐震補強建設計畫」逐步實施。

貳、橋梁補強工法說明

本文工程範圍係國道8號全線、國道3號347k+200新化系統交流道~360k+000(含鹽水溪橋)之所有橋梁，橋址分別座落於台南市安定區、新市區、新化區、關廟區，主橋梁計有18座。結構型式詳如表1，包括2k+402(東向、西向)、高架橋1k+622~3k+834(東向、西向)、溝渠橋3k+217(東、西向)、溝渠橋4k+542(東、西向)、高架橋5k+784~10k+294(東、西向)、新市交流道匝道1、新市交流道匝道2、匝道 2 新市、匝道 1 新市、匝道 3 新市、匝道 4 新市、11k+418(東、西向)、11k+792(東、西向)、14k+415 穿越橋(東、西向)、穿越橋(14k+617)(東、西向)、崩溝溪橋(東、西向)、二高穿越橋(L/P7)、二高穿越橋(CDR-2)、崩溝溪排水橋(南、北向)、崩溝溪排水橋(R/P2)、崩溝溪排水橋(R/P3)、冷水埤溪橋(南、北向)、南 168 高架橋(南、北向)、頭前溪橋(南、北向)、1-4號跨越橋、關廟交流道連絡道穿越橋(南、北向)、關廟交流道跨越橋、RAMP1 及 LOOP4 排水橋、關廟溪排水橋(南、北向)、358k+144跨越橋(5號)、358k+541 跨越橋(6號)、359k+234鹽水溪橋(北)、359k+225鹽水溪橋(南)等，平面圖如圖1。

表1  橋梁結構型式(國8、國3新化段)一覽表

參、主要工程內容

工程內容包括結構工程、大地擋土工程、排水復舊工程、交通復舊工程、管線配合工程、機電配合工程，分述如下：

一、    結構工程：增設混凝土止震塊、增設鋼板止震裝置、增設液態黏滯性阻尼器、既有盤式支承更換為鉛心橡膠支承、墩柱鋼板包覆補強、墩柱混凝土包覆補強；如原剪力強度不足以承擔產生塑鉸所需之剪力時，再搭配外包鋼板、RC 補強來增加其抗剪強度。

二、    橋墩基礎耐震補強：基礎補強通常所費不貲，因此耐震補強施工應儘量避免，以達到基礎不需補強之目標；然若基礎補強為不可避免時，則應考慮強度、承載力及介面之力量傳遞。另外，針對台灣常見之基礎裸露導致耐震能力或承載力不足之基礎，或於高液化潛能之基礎結構，則必須考慮基礎補強。本工程下部結構基礎補強，分為淺基礎及深基礎，淺基礎之補強工法主要為加大基礎板結構，部分基礎依需求增設鋼管樁，深基礎加大樁帽基礎結構，配合增加基樁，並回填復舊。

三、    上構防落補強：為防止橋梁受大地震侵襲時上部結構由橋墩、橋台或伸縮縫處掉落，對於梁端防落長度或是支承強度不足時，藉由防落裝置或落橋防制系統來降低落橋的發生機率，以此補強方式來提昇橋梁耐震能力是較經濟且有效的方法。本工程上部結構防落設施，主要為增設混凝土止震塊、鋼板止震裝置、剪力榫。由於施工位置皆在帽梁或橋台與箱梁內等有限且狹窄之空間，場鑄施工多以搭設施工架施作，鋼構件施工則配合吊車等機具進行補強作業(上構防落補強施工時，部分箱梁底板需配合臨時人孔開設)。

四、    大地擋土工程：基於防汛期對大地擋土工程造成影響，施工前務皆洽廠商詳細規劃，配合防汛期妥善調整施工時程；下部結構耐震補強工程施工時儘量避開每年5-11月汛期時間，利用非汛期施作，並定點裝設預警裝置監測河川水位，隨時注意豪雨及颱風動態，以降低施工風險。各基礎及墩柱施工，除施作空間可採用明挖方式外，餘則採用鋼板樁L=6m、9m、13m(SP-III)、16m(SP-IV)、H型鋼L=6m、9m及波浪鋼板支撐(直徑5.5m)施作。

五、    排水工程復舊：路側溝及明溝復舊，包括台南系統交流道主線、南科聯絡道、新市交流道、新化系統交流道、鹽水溪橋等。

六、    交通復舊工程：辦理反光熱處理聚酯標線(t=2mm)、瀝青混凝土面層刨除(5公分)、密級配瀝青混凝土等復舊工程。

七、    機電配合工程：路燈電源、管線及既有電力纜線因辦理基礎補強或墩柱補強牴觸辦理臨遷及永遷(關鍵，施工前召集會勘確認，留存紀錄)。

八、    安全衛生：制定「安全衛生監督查核計畫」，並依照職業安全衛生相關法令規章及相關規定辦理安全衛生相關監督查核作業；針對轄區工程，於施工前檢核修正設計階段施工安全風險管理監造項目，督導工程廠商訂定「施工安全風險管理報告書（含各階段報告）」並進行審核，經核定後作為監造執行安全衛生檢查之依據，並隨工程進行及變更作調整，以確保施工過程安全無虞，並於各標完工前整理「施工風險管理執行成效報告」（可採分標或合併提送），落實說到做到、做到有效。

肆、特殊或突發困難狀況及協調解決經過

以「國8高架橋基礎補強與天然氣管線牴觸為例」，因P103墩位早期天然氣管線埋設係向公所申請，設計階段經調查並無該處管線資料，因而基礎補強位置與該管線牴觸；後因工程廠商進場，採透地雷達掃描確認管線位置，召請現勘，辦理變更，歷經多次協商，以改變支承型式方式(補強三部曲，先系統補強、再韌性、最後強度補強)，分散P103地震力至鄰近基礎，團隊如期、如質，完成施工。

伍、工程管理作為

一、施工期間，依承商提送經核定之施工網圖暨分月預定進度表(S-Curve)，分別追蹤要徑狀況及進度差異，監造單位每月召開施工檢討會，工程司每月召開督導會報；如遇有要徑進度落後情況時，主動通知承商限期改善及增加施工檢討會之頻率。經採上揭行動，本團隊依施工期程滾動檢討各要徑進度，提前列管廠商人、機、料使之保持量能充足，終保持整體工程進度超前並提前完工。

二、本工程高風險作業經設計單位於規劃設計階段，評估相關較高風險之作業項目，於開工前傳遞予監造單位、廠商;開工後即透過定期(每季)或不定期方式召開『施工安全風險控制對策檢討會』，共同滾動檢討更新管控之高風險作業項目、作業位置及精進安全管理作為，以作為工程執行中之危害控管;檢討會議會後,由廠商將會議研議後之執行方式宣導、佈達，且依作業階段需求妥適規劃相關安衛教育訓練課程，落實安全資訊傳遞，降低施工階段高風險性作業產生之風險，成效良好。

陸、結語

一、工程執行過程，仰賴團隊組織完整且專業人力足夠，做實事、接地氣，超前部屬管控人、機、料，主動輔導廠商辦理第一級品質管制工作，說到做到，做到有效，持續守護橋梁安全。

二、凡事豫則立，不豫則廢，主辦機關、顧問公司、營造廠三位一體，持續維持道安、推動多項精進作為，品質的盡心付出、安全的貼心作為，台南安定區的民眾都看在心裡，藉本文給辛苦的工程人員，讚美喝采。