既有橋梁抬升工法施工技術挑戰

-以高雄捷運岡山路竹延伸線穿越介壽陸橋為例（上）

吳義隆 局長/成大都計博士/高雄市政府捷運工程局

葉錦璋 土木技師/副理/台灣世曦高工處

林正國 監造主任/台灣世曦高工處

劉佩璋 施工所長/新亞建設公司

葉木中 結構技師/亞新工程顧問

一、前言

  國內各大都會區捷運建設計畫，正如火如荼積極推動中，從可行性評估、綜合規劃、設計、施工、營運等，均依照既定時程，全力趕辦中，高雄市政府在捷運建設計畫的推動上，更是向前大步邁進。目前共有三條路線營運中，分別是紅線、橘線和環狀輕軌，2021年12月累積運量已突破7.7億人次。除了既有的捷運暨輕軌營運之後，高雄捷運局正辦理捷運黃線，小港林園延伸線中，加上施工中的岡山路竹延伸線、以及已通車到輕軌C24愛河之心站之輕軌二階，總共耗資2,416億元的「捷運四線齊發」工程，將使現有61.8公里的捷運路網，幾近倍增至114.3公里，引領高雄邁向更綿密的軌道交通運輸時代。

捷運工程，大部分均在繁忙的道路上施工，經常面臨各式各樣挑戰，本文將以『既有橋梁抬升工法』作分享。以高雄捷運岡山路竹延伸線穿越介壽陸橋為例，從設計、施工構想，考量工址複雜環境、地質條件、既有結構、施工時程、空間受限及施工安全等因素，透過風險評估，工程團隊集思廣益，研擬安全的橋梁改建施工工法。藉由本工法施工過程的紀錄與經驗分享，提供工程界參考。

二、工程概述

本工程範圍，起點為高雄捷運南岡山站(R24)北端尾軌，往北爬坡穿越介壽路橋及跨越阿公店溪，路線轉至台1線，往北至臺鐵岡山車站前，計畫長度約1.193 公里，設置一座高架岡山車站(簡稱RK1車站)，計畫路線示意圖，詳圖1。案例橋址位於岡山區介壽東路，於台1線中山南路上方之介壽陸橋，捷運路線出R24車站後，以平面線型與介壽陸橋交會，採箱涵穿越介壽陸橋下方。因應捷運路線線型至介壽陸橋處，以3%坡度拉升，為保有足夠穿越介壽陸橋路堤之淨高空間，必須提高介壽陸橋的台1線及舊臺鐵上方之線型，故需辦理陸橋抬升；另考量陸橋東側營運中臺鐵路線安全，以不變動臺鐵上方橋梁之線型與高程，調整提高台1線及舊臺鐵上方之橋梁線型與高程為原則，詳圖2，整體陸橋縱坡設計規劃，需符合道路規範。

本案工程已於110年12月30日完工並開放通車。

圖1  計畫路線及案例工程位置平面圖

圖2  介壽陸橋與省道及臺鐵相對位置圖

三、設計議題

1. 上構橋梁減重(詳圖3)

(1) 介壽陸橋民國89年之竣工圖，無結構部分圖說內容，無法得知結構尺寸，鋼筋配置及基樁元素，僅能由平、縱斷面概略得知橋台型式。

A. 陸橋抬高後，既有橋台高度需加高，背後填土亦加高，橋台本身及基樁將承受額外垂直力及彎矩。

B. 現場鋼筋探測，無法測得牆身主筋位置，基樁亦無法探測，因此無法進行補強計算。

C. 因應前述問題，方案採不額外增加橋台本身受力為對策。

(2) 陸橋抬升之設計方案。

A. 更改橋梁型式為鋼橋降低自重，減少自重引致的地震慣性力及彎矩。

B. 跨台1線橋重量至少減少200T，跨臺鐵橋減少120T。

C. 既有跨台1線橋寬32M/橋長35M，預力PCI梁，梁深2M，全橋重約1500T，兩側橋台加高重量共增加約200T。

D. 既有跨舊臺鐵橋寬32M/橋長22M，預力PCI梁，梁深0.8M，全橋重約900T，兩側橋台加高重量共增加約120T。

圖3  介壽陸橋抬高路段結構示意圖

2. 縱坡調整(詳圖4)

依據速率60km/hr，最大縱坡度限制為7%，設計結果為5.1%，以捷運穿越箱涵之高程作為設計基準，抬高既有介壽陸橋，並以不影響東側臺鐵上方橋梁線型，進而消除臨軌作業風險。經研析後，設計設定3處PVI點，抬升影響範圍約270公尺，抬升高度最高約1.95公尺，其中包括西側跨越台1線橋梁及東側跨越舊有臺鐵上方橋梁，詳圖3。此抬升方案與東側既有跨臺鐵橋梁平順銜接，不影響臺鐵上方橋梁高程，於舊臺鐵與臺鐵之間，線型上低點處以加設排水溝方式解決橋面排水。

圖4  介壽陸橋縱坡調整圖

3. 捷運箱涵半半施工(詳圖5)

施工採擋土支撐方式，順序先施作南半側完成後，再進行北半側，如圖5所示。

圖5  捷運箱涵半半施工順序示意圖

四、工法特性

1.設計採取輕量化：考量沿用之既有橋台，缺乏詳細結構資訊，設計時採用鋼構橋取代PCI橋，減輕上部結構彎矩；以及配合設置減重箱涵，減少土壤靜重，維持整體結構穩定。(詳圖6)

2.施工期間交通維持：本陸橋抬升工程位於岡山區186線道，為岡山地區銜接國道1號之重要幹道，配合交通需求，需維持車道通行，施工期間維持雙向1快1慢車道通行，將交通影響降至最低。

3.舊橋拆除切割工法減低噪音震動：本陸橋抬升工程與台1線正交，舊橋拆除倘以傳統敲除及運棄，將影響橋下台1線交通；本工程既有橋面採切割後整塊吊離，PCI梁亦於切割後整支吊離，可加速舊橋拆除時程，縮短影響台1線交通時間，並消弭傳統敲除之噪音振動，確保施工中橋下通行安全。

4.新建鋼構梁夜間吊裝減少影響：新建鋼構橋梁位於台1線及舊臺鐵路線上方，施工時採取夜間封閉道路吊裝，吊裝速度快且減少施工中風險。

5.部分結構體敲除後再利用：除主結構以吊裝運除以外，部分次要結構舊地敲除之後，將粒徑研磨至10~15公分，作為工區臨時便道及回填材料使用，回收材料循環使用。

五、介壽陸橋抬高之交通維持

由於介壽陸橋為中山高速公路聯絡岡山地區之重要道路，在介壽陸橋線型抬高之施工時，仍然要維持道路雙向暢通，因此配合工程之半半施工，交通維持亦有配套措施。

1.陸橋抬升工程採半半施工，階段一南半側施工，占用往東人行道、車道及中央分隔島。南半側橋面板移除，採半半施作，橋下台1線封閉單向車道。拆除及吊裝南半座鋼I梁，夜間封閉台1線(詳圖7)。

2.橋面板打除採半半施作，配合橋下台1線輪流封閉單向車道。大梁拆除及吊裝作業時，夜間封閉台1線(22-06時)。車流改道岡山路或阿公店路。

六、施工流程

1.階段1：移除南半側橋面及大梁(圖8)

A. 封閉北半側往東人行道、車道及中央分隔島。北半側橋面維持雙向通行(東西向各一快/一慢車道)。

B. 南半側切割及拆除既有橋面板構造。

C. 南半側切割及夜間吊離既有PCI梁。

2.階段2：南半側橋台加高(圖9)

D. 切割既有橋台及新設抬升橋台及背牆。

E. 新設混凝土支承墊。

F. 背牆後方新設減重箱涵。

G. 台1線及舊臺鐵上方鋼橋吊裝(圖10)。

H. 橋面板施工。

3.階段3：捷運箱涵施工(圖11)

I. 設置擋土支撐措施。

J. 開挖及移除既有結構。

K. 新建捷運箱涵結構。

L. AC鋪築道路復原及交維改道(南半側開放，封閉北半側)。 

4.階段4~6：北半側施工，施工程序同階段1~3(圖12)

5.階段7：中央分隔島施工

圖8  橋面及大梁移除

圖 9  橋台升層牆身施作

圖10  舊臺鐵上方鋼橋及台1線上方鋼橋吊裝

圖11  捷運箱涵施工

圖12  北側捷運箱涵、台1線上方鋼橋及舊臺鐵上方鋼橋現場施工情形

七、施工關鍵課題

 1.既有結構物調查：本案缺乏既有結構尺寸，鋼筋配置及基樁樁徑及基樁配筋，僅概略得知橋台型式。為瞭解既有構造狀況，於橋台中央處辦理非破壞檢測，確認混凝土強度fc’皆大於混凝土設計強度(210kgf/cm²)，並據以辦理後續設計作業。（待續）