快速绿色建桥——ABC桥梁快速施工法在中国台湾特殊桥型中的应用

传统的桥梁施工，大部分为现场施工且受天气影响较大，现场需要大量人员、机具、材料等。钢桥、预应力混凝土梁、钢及混凝土组合梁、混凝土桥面板、桥墩、桥台、承台及基础，施工需立支架。风险高，安全性低，工期长，尤其对桥址交通冲击较大，也对周边环境带来影响。因此，采用桥梁快速施工法，以无支架或少支架作业，成为桥梁建设发展的趋势。横移工法为快速施工法之一，应用在拆老桥、建新桥，能降低对交通及环境造成的冲击。本文旨在介绍横移工法在特殊桥型（拱桥及斜拉桥）中的运用。

快速施工的优势

美国现有约60万座桥梁，大约1/4近15万座桥梁须加固或拆除重建。美国联邦公路局FHWA（Federal Highway Administration）考虑基于减少施工对桥址交通的影响，提出桥梁快速施工ABC（Accelerated Bridge Construction），内在效益包含安全、质量、耐久性、社会成本及环境冲击。ABC运用改良的规划、设计、材料及施工法，在建造新桥、更换及修复老桥时，以更安全有效的成本方法减少工期。ABC改善了现场施工性、项目交付时间、人员安全，降低了交通、工期、气候等因素的影响，减少周边环境、道路、管线迁移及路权取得。

ABC技术手册（Accelerated Bridge Construction Final Manual）内容包含基础及墙构件、快速路堤施工、预制桥梁构件及系统、结构放置法、快速作业合同。其中，预制桥梁构件及系统PBES（Prefabricated Bridge Elements and Systems）为运用策略达到执行ABC目标，并制定手册及预制节段连接方式供执行参考，为目前极力推广的预制装配化桥梁施工。结构放置法（Structural Placement Methods）可采用自我驱动模块运输车、横移工法、推进工法、重型机具吊装工法。自我驱动模块运输车先以老桥维持交通，新桥在工厂或邻近桥址建造完成后，以多轮轴自我驱动模块运输车运载至桥址安放，可360度旋转运动。横移工法先以老桥维持交通，新桥在邻近桥址建造完成后，拆除老桥，以推拉横向平移新桥至桥址。推进工法建造新桥，在桥台设预制场，以纵向节块推进工法，逐步完成新桥。重型吊装工法建造新桥，新桥在工厂或邻近桥址建造完成后，直接以重型吊装工法完成新桥。

案例分析

横移工法快速施工应用在拆老桥建新桥，能减少对交通及环境带来的阻碍。目前在一般梁桥应用技术比较成熟，特殊桥型较少应用。

案例1：高速公路五股杨梅段拓宽工程

校前路钢管桁架钢拱桥

高速公路五股至杨梅段拓宽工程终点杨梅收费站前既有校前路跨越桥，因墩位与拓宽工程冲突，将原有老旧三跨连续预力箱梁桥，拆除改建为单跨60 m之台湾首座单弦钢管桁架钢拱桥，以形塑五杨高速公路高架桥入口门户意象（图1-2）。考虑施工维持既有道路交通，节省临时便桥施作费用，并降低冲突干扰，采先建后拆方式，于南侧先行施作钢拱桥，再将旧桥拆除后，以顶升横移工法将钢拱桥移至定位，为此工法应用于台湾特殊桥之首例。

图1 钢拱桥立面图

图2 钢拱桥完成图

校前路钢拱跨越桥为单弦拱桥，主跨径60m，全宽24.5m，配置双向四车道，中央分隔带2.5m布设钢拱，并于两外侧设置1.5m宽人行道。主梁深1.5m，共布设5支纵向大梁，包括第一阶段改道通车阶段中间3支钢箱梁，两外侧再设置各2支I形钢梁，中央单弦钢管桁架拱高12.5m，拱高跨径比约 1/5，以3支直径508mm钢管为桁架主构件，钢拱配置10支垂直吊索联结中央主钢箱梁。吊索最大设计载重包含初始预力约150tf，使用19t-15.2mmψ之钢绞索。吊索系统依PTI规范规定，通过200万次反复载重之疲劳及极限应力试验。

校前路跨越桥拆除改建为降低施工交通冲击，采用先建后拆方式。首先于旧桥南侧新建宽13.9m永久性跨越桥上部主要结构，作临时交通改道使用，拆除旧桥完成新建桥台，再采用顶升横移工法，夜间作业暂时封闭道路交通，横移距离约14m，横移重量约1500吨，将新建跨越桥上部结构北移至新建桥台之原校前路跨越中心轴线定位，恢复临时中断之交通。后续第二次施工于新建跨越桥两侧予以拓宽至24.5m，同时迁移自来水管至跨越桥南侧人行道。相关横移工法步骤及钢拱桥施工阶段详图见图3-4。

图3 钢拱桥横移步骤图

图4 钢拱桥现场施工

案例2：桃19号道路拓宽工程斜拉桥

桃19号跨高速公路老桥位于大竹路，为配合该区域新规划外环线道路拓宽改建，新桥为打造机场门户意象采用斜拉桥，成为高速公路进出桃园机场新地标。桥型方案为雄翼腾飞斜拉桥，桥型意涵代表机场意象，翱翔腾飞，以雄翼腾飞斜拉桥象征地方起飞。结构系统采单索面背拉地锚式斜拉桥，主跨径110m跨越高速公路，钢桥塔塔高约26.5m，塔高主跨比约0.24，向北微倾约35度角，索面以扇状配置，标准梁深1.8m，整体造型轻盈简捷，呈现展翅翱翔意象。桥址邻近桃园机场应检讨航高限制，设计之桥塔顶高程为EL+105，加上避雷针及警示灯后高程约EL+107，满足限高要求，约有7m施工空间。（图5-6）

图5 斜拉桥立面图

图6 斜拉桥完成图

大竹路为桃园芦竹区重要干道，平日道路车流量大，桃19号既有大竹路桥改建过程须维持其通行功能，为降低施工交通冲击，以先建后拆方式，减低对高速公路交通之影响，无需架设临时便桥等一次性假设工程，可有效缩短工期及降低工程经费，桃19斜拉桥为台湾斜拉桥结合推进工法及横移工法首例。

一般钢桥施工采现场吊装工法施作，由于本桥跨越高速公路，考虑施工应减低对高速公路交通之影响，主梁采用推进工法，主梁完成全断面组装后推进，再横移至定位，有效降低对大竹路及高速公路之施工交通冲击。A1桥台侧先行施作施工构台，钢梁吊放至施工构台焊接组装，再进行推进作业，钢梁整体规划分为8个阶段，总推进长度约112m（图7）。

图7 钢斜拉桥主梁推进图

本工程首先于旧桥北侧以推进工法新建宽13.5m永久性跨越桥上部结构，作临时交通改道使用。接着拆除旧桥完成新建桥台，再采用顶升横移工法，夜间作业暂时封闭道路交通，横移距离14.1m，横移重量3300吨，将新建斜拉桥上部主要结构南移至新建桥台之原大竹路桥中心轴线定位，恢复临时中断之交通，后续第二次施工于新建跨越桥两侧予以拓宽至24.5m（图8）。

图8 钢斜拉桥横移步骤图

快速绿色建桥新技术，具备缩短工期、提高质量、降低造价、延长耐久、增加安全及节能环保，特别适用在城市桥梁、交通及环境冲击大之工区施工。快速施工横移工法不限于一般梁桥，亦可运用于特殊钢拱桥及斜拉桥，传统改建老桥采用的全封闭式交通维持及改道方案，会增加更多的社会成本，减少交通冲击是桥梁快速施工ABC首要目标，并大幅提高安全质量及缩短工期。

致谢：本文工程内容及图片数据感谢由中国台湾林同棪工程顾问公司提供。

本文刊载 /《桥梁》杂志 2020年 第3期 总第95期

作者 / 蔡俊镱

作者单位 / 莆田学院