快速綠色建橋——ABC橋樑快速施工法在中國台灣特殊橋型中的應用

傳統的橋樑施工，大部分為現場施工且受天氣影響較大，現場需要大量人員、機具、材料等。鋼橋、預應力混凝土梁、鋼及混凝土組合梁、混凝土橋面板、橋墩、橋台、承台及基礎，施工需立支架。風險高，安全性低，工期長，尤其對橋址交通衝擊較大，也對周邊環境帶來影響。因此，採用橋樑快速施工法，以無支架或少支架作業，成為橋樑建設發展的趨勢。橫移工法為快速施工法之一，應用在拆老橋、建新橋，能降低對交通及環境造成的衝擊。本文旨在介紹橫移工法在特殊橋型（拱橋及斜拉橋）中的運用。

快速施工的優勢

美國現有約60萬座橋樑，大約1/4近15萬座橋樑須加固或拆除重建。美國聯邦公路局FHWA（Federal Highway Administration）考慮基於減少施工對橋址交通的影響，提出橋樑快速施工ABC（Accelerated Bridge Construction），內在效益包含安全、質量、耐久性、社會成本及環境衝擊。ABC運用改良的規劃、設計、材料及施工法，在建造新橋、更換及修復老橋時，以更安全有效的成本方法減少工期。ABC改善了現場施工性、項目交付時間、人員安全，降低了交通、工期、氣候等因素的影響，減少周邊環境、道路、管線遷移及路權取得。

ABC技術手冊（Accelerated Bridge Construction Final Manual）內容包含基礎及牆構件、快速路堤施工、預製橋樑構件及系統、結構放置法、快速作業合同。其中，預製橋樑構件及系統PBES（Prefabricated Bridge Elements and Systems）為運用策略達到執行ABC目標，並制定手冊及預製節段連接方式供執行參考，為目前極力推廣的預製裝配化橋樑施工。結構放置法（Structural Placement Methods）可採用自我驅動模塊運輸車、橫移工法、推進工法、重型機具吊裝工法。自我驅動模塊運輸車先以老橋維持交通，新橋在工廠或鄰近橋址建造完成後，以多輪軸自我驅動模塊運輸車運載至橋址安放，可360度旋轉運動。橫移工法先以老橋維持交通，新橋在鄰近橋址建造完成後，拆除老橋，以推拉橫向平移新橋至橋址。推進工法建造新橋，在橋台設預製場，以縱向節塊推進工法，逐步完成新橋。重型吊裝工法建造新橋，新橋在工廠或鄰近橋址建造完成後，直接以重型吊裝工法完成新橋。

案例分析

橫移工法快速施工應用在拆老橋建新橋，能減少對交通及環境帶來的阻礙。目前在一般梁橋應用技術比較成熟，特殊橋型較少應用。

案例1：高速公路五股楊梅段拓寬工程

校前路鋼管桁架鋼拱橋

高速公路五股至楊梅段拓寬工程終點楊梅收費站前既有校前路跨越橋，因墩位與拓寬工程衝突，將原有老舊三跨連續預力箱梁橋，拆除改建為單跨60 m之台灣首座單弦鋼管桁架鋼拱橋，以形塑五楊高速公路高架橋入口門戶意象（圖1-2）。考慮施工維持既有道路交通，節省臨時便橋施作費用，並降低衝突干擾，采先建後拆方式，於南側先行施作鋼拱橋，再將舊橋拆除後，以頂升橫移工法將鋼拱橋移至定位，為此工法應用於台灣特殊橋之首例。

圖1 鋼拱橋立面圖

圖2 鋼拱橋完成圖

校前路鋼拱跨越橋為單弦拱橋，主跨徑60m，全寬24.5m，配置雙向四車道，中央分隔帶2.5m布設鋼拱，並於兩外側設置1.5m寬人行道。主梁深1.5m，共布設5支縱向大梁，包括第一階段改道通車階段中間3支鋼箱梁，兩外側再設置各2支I形鋼樑，中央單弦鋼管桁架拱高12.5m，拱高跨徑比約 1/5，以3支直徑508mm鋼管為桁架主構件，鋼拱配置10支垂直吊索聯結中央主鋼箱梁。吊索最大設計載重包含初始預力約150tf，使用19t-15.2mmψ之鋼絞索。吊索系統依PTI規範規定，通過200萬次反覆載重之疲勞及極限應力試驗。

校前路跨越橋拆除改建為降低施工交通衝擊，採用先建後拆方式。首先於舊橋南側新建寬13.9m永久性跨越橋上部主要結構，作臨時交通改道使用，拆除舊橋完成新建橋台，再採用頂升橫移工法，夜間作業暫時封閉道路交通，橫移距離約14m，橫移重量約1500噸，將新建跨越橋上部結構北移至新建橋台之原校前路跨越中心軸線定位，恢復臨時中斷之交通。後續第二次施工於新建跨越橋兩側予以拓寬至24.5m，同時遷移自來水管至跨越橋南側人行道。相關橫移工法步驟及鋼拱橋施工階段詳圖見圖3-4。

圖3 鋼拱橋橫移步驟圖

圖4 鋼拱橋現場施工

案例2：桃19號道路拓寬工程斜拉橋

桃19號跨高速公路老橋位於大竹路，為配合該區域新規劃外環線道路拓寬改建，新橋為打造機場門戶意象採用斜拉橋，成為高速公路進出桃園機場新地標。橋型方案為雄翼騰飛斜拉橋，橋型意涵代表機場意象，翱翔騰飛，以雄翼騰飛斜拉橋象徵地方起飛。結構系統采單索麵背拉地錨式斜拉橋，主跨徑110m跨越高速公路，鋼橋塔塔高約26.5m，塔高主跨比約0.24，向北微傾約35度角，索麵以扇狀配置，標準梁深1.8m，整體造型輕盈簡捷，呈現展翅翱翔意象。橋址鄰近桃園機場應檢討航高限制，設計之橋塔頂高程為EL+105，加上避雷針及警示燈後高程約EL+107，滿足限高要求，約有7m施工空間。（圖5-6）

圖5 斜拉橋立面圖

圖6 斜拉橋完成圖

大竹路為桃園蘆竹區重要幹道，平日道路車流量大，桃19號既有大竹路橋改建過程須維持其通行功能，為降低施工交通衝擊，以先建後拆方式，減低對高速公路交通之影響，無需架設臨時便橋等一次性假設工程，可有效縮短工期及降低工程經費，桃19斜拉橋為台灣斜拉橋結合推進工法及橫移工法首例。

一般鋼橋施工采現場吊裝工法施作，由於本橋跨越高速公路，考慮施工應減低對高速公路交通之影響，主梁採用推進工法，主梁完成全斷面組裝後推進，再橫移至定位，有效降低對大竹路及高速公路之施工交通衝擊。A1橋台側先行施作施工構台，鋼樑吊放至施工構台焊接組裝，再進行推進作業，鋼樑整體規劃分為8個階段，總推進長度約112m（圖7）。

圖7 鋼斜拉橋主梁推進圖

本工程首先於舊橋北側以推進工法新建寬13.5m永久性跨越橋上部結構，作臨時交通改道使用。接著拆除舊橋完成新建橋台，再採用頂升橫移工法，夜間作業暫時封閉道路交通，橫移距離14.1m，橫移重量3300噸，將新建斜拉橋上部主要結構南移至新建橋台之原大竹路橋中心軸線定位，恢復臨時中斷之交通，後續第二次施工於新建跨越橋兩側予以拓寬至24.5m（圖8）。

圖8 鋼斜拉橋橫移步驟圖

快速綠色建橋新技術，具備縮短工期、提高質量、降低造價、延長耐久、增加安全及節能環保，特別適用在城市橋樑、交通及環境衝擊大之工區施工。快速施工橫移工法不限於一般梁橋，亦可運用於特殊鋼拱橋及斜拉橋，傳統改建老橋採用的全封閉式交通維持及改道方案，會增加更多的社會成本，減少交通衝擊是橋樑快速施工ABC首要目標，並大幅提高安全質量及縮短工期。

致謝：本文工程內容及圖片數據感謝由中國台灣林同棪工程顧問公司提供。

本文刊載 /《橋樑》雜誌 2020年 第3期 總第95期

作者 / 蔡俊鐿

作者單位 / 莆田學院