沙鹿陸橋改建工程 金質獎之精進作為

呂正安 交通部公路總局第二區養護工程處 卓蘭工務所主任

林進基 土木技師

前言

金質獎乃行政院公共工程委員會,藉由公開表揚優良公共工程之機關、廠商及個人,以提升公共工程品質,進而改善生活環境及促進廠商良性競爭。每年辦理之金質獎,其門檻為獲查核成績85分以上、且工程進度在60%。其後由各參賽機關精挑慎選才能取得工程會評比,能獲推薦已屬不易,能獲獎者更號稱獲得工程界的奧斯卡獎。筆者有幸參與台12線沙鹿陸橋改建工程,獲交通部推薦參加第17屆金質獎,評比獲優等之肯定,茲分享精進之道,供工程界參考。

壹、工程概要

沙鹿陸橋改建工程,契約金額新台幣4億1,378萬元,屬金質獎評比之土木類第二級之工程。「主辦機關」為交通部公路總局第二區養護工程處、「設計單位」為台灣世曦工程顧問股份有限公司、「監造單位」為交通部公路總局第二區養護工程處、「施工廠商」為恒億營造股份有限公司。沙鹿陸橋位於台12線(台灣大道)里程3K+448處,如圖1所示,為台12線上唯一跨越鐵路的高架橋,乃大臺中市區往來臺中港區之主要通道。

1103-3-1

圖1 台12線沙鹿陸橋位置圖

沙鹿陸橋高架跨越梧棲排水、縱貫鐵路海線,及舊台1線(中山路)等,又橋南、北兩側,各有2座機車及人行地下道穿越海線鐵路,且兩側鄰房密集。因工址位於沙鹿市區,腹地受限,僅能採用就地改建方式。又台灣大道每日雙向車流達40000PCU,交通維持考量下,主辦機關詳評後,決議採用半半施工方式辦理改建,透過地方說明會及記者會,宣導施工改道;又為低擾動環境及友善鄰里,採用低震動、低噪音及低粉塵之鋸盤式切割,搭配大型油壓鋼剪之拆橋工法[1];其次,因新舊橋墩共構、及高架橋須跨跨鐵路及市區中山路,無法採用就地支撐,故採用預鑄吊裝工法[2];再者,海線鐵路為單線通行,故地下道箱涵段,研擬採用托軌工法,來維持列車正常營運[3]。

沙鹿陸橋為一工法單純、卻具有多元挑戰之工程,設計階段經過設計原則、初步設計、細部設計等[4] [5]。主辦機關密集與設計單位依工區特性,擬定前段所述之相對應之策略。惟土木工程的挑戰常是層出不窮,施工階段仍有非預期的挑戰。本工程在施工時,工區內面臨形形色色的眾多管線,如何確保安全及維持運作[6],以及鐵路軌道相關設施,涉及臺灣鐵路管理局,不同單位間之分工協調及安全規劃等,皆有賴第一線的監造單位及施工廠商,透過PDCA管理循環,方能順遂完成,進而獲金質獎評比之肯定。

貳、沙鹿陸橋施工前精進作為

沙鹿陸橋標準斷面如圖2所示,每日雙向車流40000PCU、工區兩側鄰房約400戶,密集分佈於工區兩側、15種管線錯綜複雜分佈於工區,及4座地下道穿越海線鐵路,為涵蓋3度空間挑戰之綜合性工程,堪稱國內橋梁界挑戰性極高之工程。

1103-3-2

圖2 沙鹿陸橋標準斷面圖

2.1車流維持

台灣大道為大臺中地區之東、西通行交通動脈,封閉全線施工勢必造成嚴重衝擊,故規劃採用半半施工方式進行,如表1所示。施工團隊第一階段主線封閉前,即邀集相關單位嚴密審查交維計畫,方進行封閉作業。

表1 沙鹿陸橋改建工程半半施工規劃

 

施工階段

施工內容

交維方式

第一階段

中央主線四車道

北側人行地下道

快車行駛兩側匝道

機車行駛機車地下道

行人走南側人行地下道

第二階段

兩側匝道各兩車道

北側機車地下道

南側機車地下道

南側人行地下道

快車行駛中央主線

機車行駛中央主線外車道

行人走北側人行地下道

主線封閉後,立即邀當地交通執法警察機關,檢視車流改道情形,並做成檢討紀錄辦理精進改善,如台灣大道與中山路口之號誌秒差再微調以利車流更順暢、工區兩端設立LED牌面加強夜間警示等。第一階段完工後期,由施工廠商依第一階段施工經驗,提報第二階段施工交通維持計畫,並邀當地公所及里辦公室等現勘,將平面道路三條圳一街及二街,安全穿越橋下工區之規劃、平面迴轉通旁住戶進出動線與施工動線交織之規劃、台灣大道上車流匯入主線之安全模式,一一事先審查。改線後亦比照第一階段,立即與交通執法警察機關,現勘檢視改道後車流,尤其重視台灣大道上高架橋,採快慢車分流-先慢車上主線、後快車上主線-之情形,研商精進作為:如重要路口車行轉向加繪導引標線、文明街口因儲車空間不足且位於下坡段,故路口禁止左轉。改道精進後,車流雖多卻井然有序;鄰房出入雖不便卻能獲體諒。

2.2鄰房調查

工址兩側鄰房密集分佈,施工前由第三公正單位—臺灣省土木技師公會,辦理鄰房調查,調查完成後召開鄰近建築物現況調查說明會,如圖3所示,邀請鄰房住戶參加並公開調查報告。會中詳細向住戶說明調查過程及權益保障,如程序方面係由土木技師公會分三次通知:第一次平信通知、第二次平信通知、第三次掛號通知;作業面進行傾斜測量、水準高程紀錄、外觀拍照內部結構及裝修表面拍照記錄等;保障面除將報告公開,住戶亦得索取資料。開誠布公的作為獲住戶認同,為敦親睦鄰之良策。

1103-3-3

圖3 沙鹿陸橋於施工前辦理鄰近建築物現況調查說明會

參、沙鹿陸橋施工中精進作為

面對工區每日雙向車流40000PCU,而採取安全有效之交維對策,及兩側鄰房眾多而辦理鄰房調查說明會等,皆為市區施工順遂之重要前置精進作為。而一般市區橋梁皆有管線附掛或埋設於工區,本橋管線多達15種,含蓋水、電、瓦斯、電信、軍方等。又海線縱貫鐵路維持安全通行及正常營運下來進行四座地下道改建,需協調臺灣鐵路管理局之局本部車次安排調度單位、工務段、電務段及電力段等,亦是嚴苛的挑戰。

3.1基礎施工

面對工區內形形色色的管線,或掛或吊、或淺埋或深埋,監造單位除要求廠商辦理詳細探挖確認位置外,亦積極協調各管線單位,事先要求管線單位發包備料,以利隨時可機動進場處理臨遷或永遷;遇有兩單位間之介面,則主導協調合理進場順序,且檢討主體工程施工動線,避免多方交織而相互牽制,否則不利工進,亦有可能導致管線受損之危害。然本工程眾多管線中,以埋於地下之臺灣電力公司69KV超高壓電纜、及台灣自來水公司所屬直徑1000MM之臺中港區供水幹管,埋設平面如照片1所示,其潛在危害及對施工影響最大。

1103-3-4

照片1 沙鹿陸橋工區超高壓電纜及供水幹管分佈情形

由於台電及台水之二管線埋深,大都介於50~80公分之間,於鐵路下方則為潛遁穿越情形,尤有甚者,工區橋墩基礎10墩中有9墩,遭遇水管及電管夾擊情形。倘施工稍一不甚,則可能釀致工區遭水淘空、或電纜壓降爆破,波及鄰房,嚴重則鐵路中斷、港區大範圍停水及停電等。

面對覆土層淺薄之水管,施工重機具,如基樁搖管機,作用其上可謂如履薄冰,不得震動過劇,而損及自來水幹管及69KV超高壓電纜。因此,施工團隊運用力學原理構思簡易有效之疏導力量系統。全套管搖管機施工時,採用型鋼式摩擦樁加鋪鋼板工法(Friction Pile with Steel Plate Method),使搖管機在操作時作用力,能無損管線下,透過型鋼傳遞至地底下,如圖4所示。本工程之主線及匝道施工,共計167支全套管基樁,均順利施作完成,未曾造成自來水幹管或超高壓電纜損傷。

1103-3-5

圖4 沙鹿陸橋第二階施工車道配置示意圖

自來水1000MM臺中港區供水幹管淺埋於地下,且於海線鐵路旁之主線,PN5潛盾穿越海線鐵路、及東行匝道PN1潛盾連接梧棲大排,如照片2所示。因東行匝道PN1基礎,三邊分別受主線基礎、舊橋梁基礎及地下道結構之限制,故先透過3D套繪,檢討管位與基礎衝突情形,又經評估管線遷移耗資費時,故採行主體工程基礎調降之工法,調降後之基礎,須十分精確,方能確保現地施工空間、及管線保護工施作可行性,如圖5所示。

1103-3-6

照片2 沙鹿陸橋基礎PN1與水管衝突情形

 

1103-3-7

圖5 基礎施工前檢討沙鹿陸橋基礎PN1與水管衝突並研擬調降基礎

自來水幹管在與台水公司研議後,採用鋼製山型吊架,將水管固定,並加設點井抽水、採用吊桶出土及加強監測高程等方式,由監造及施工單位,密切協調水公司,以全方位周延之規劃及施工,方得以順利完成。另台電公司69KV超高壓電纜,影響基礎施工最劇者為西行匝道PN2,同樣在與台電公司充份協調,採用安全可行之鋼纜吊管工法,且透過三方加強監看,共同維護管線安全。水管及電纜之保護方式如照片3及4所示。

1103-3-8

照片3 沙鹿陸橋基礎施工採鋼吊架固定水管搭配吊桶出土

 

1103-3-9

照片4 沙鹿陸橋基礎施工採多條鋼纜懸吊固定69KV超高壓電纜

前述兩管造成基礎施工挑戰嚴峻,若三方有一方怯於承擔,相互推諉,則無法凝具共識,遑論完成施工。因此,本工程面對困難挑戰,監造及施工單位勇於面對,以力學為基礎、因地制宜研擬安全、可行又經濟之方案,再透過積極協調管線單位,共維施工順遂,實為團結共克難關之良好範例。

3.2地下道施工

沙鹿陸橋兩側座落機車及人行地下道,如照片5所示,須在不影響鐵路正常運行下進行改建,故設計階段研擬採用托軌工法,將軌道置換到臨時鋼構橋梁上,其下供施工人員作業,如照片6所示。

1103-3-10

照片5 沙鹿陸橋兩側機車及人行地下道分佈情形

 

1103-3-11

(1)地下道施工前需先進行托軌工程

 

1103-3-12

(2)托軌鋼梁下方進行開挖作業

 

1103-3-13

(3)托軌鋼梁下方進行箱涵施工

照片6 沙鹿陸橋地下道托軌工程及其下方施工情形

臺鐵局海線軌道為單軌通行,本工區內列車無改道空間,故施工期間,列車行駛不得中斷,方能確保箱涵施工安全無患。列車通行安全,主要係於開挖區之穩定及軌道的平穩,故監造及施工單位於架設工程梁前,將共同管溝頂全面開挖、量測高程及整平,確保工程梁支承面平順;再者,考量箱涵施工期間支承樁之穩定,將開挖擋土支撐、與工程梁橋之支承H型鋼樁之距離,由原設計1M提高至3M以上,並每日監測工程梁高程,有效確保開挖區及軌道高程的穩定性,如圖6所示。於箱涵完成後,為確保鐵軌長期無下陷,開挖區之採用控制性低強度混凝土(CLSM)進行回填,另支承H型鋼樁不予拔除,可確保工區無壓密沉陷之虞。

1103-3-14

圖6 沙鹿陸橋地下道托軌工程精進作為

肆、結論與建議

沙鹿陸橋改建工程施工經歷交通維持詳加規劃、環境品質嚴加控管、管線保護周延創新、穿越鐵路地下道施工步步為營,始經交通部推薦,參加公共工程委員會,舉辦之工程界最高榮譽金質獎,並榮獲優等獎。獲獎的一刻,參與團隊所有的辛苦都化作榮耀成果,且廠商可有保證金減半之實質優惠。加上近來政府持續推動施工標採用最有利標方式辦理採購,獲得金質獎更有加分效果,建議有心為國家社會貢獻之工程機關、廠商等,可積極投入金質獎評比,從過程中淬煉成長,從成果中享受成就。

參考文獻

1. 交通部公路總局第二區養護工程處(2017年9月29日)。「台12線沙鹿陸橋改建工程參加第17屆公共工程金質獎簡報」。

2. 陳敬明、呂正安、盧勇廷(2017年6月)。「市區橋梁工程之梁場規劃、吊裝考量及精進作為-以台12線沙鹿陸橋改建工程為例」。臺灣公路工程,第43卷,第6期,PP.2-28。

3. 陳敬明、呂正安、盧勇廷(2017年8月)。「穿越鐵路之地下道工程托軌工程施工及精進策略-以台12線沙鹿陸橋改建工程為例」,臺灣公路工程第43卷,第8期,PP.15-37。

4. 交通部公路總局第二區養護工程處(2013年12月)。「台12線沙鹿陸橋改建工程委託測量、設計及地質探查技術服務工作」設計原則及橋梁型式報告(第二版)。

5. 交通部公路總局第二區養護工程處(2014年8月14日),「台12線沙鹿陸橋改建工程委託測量、設計及地質探查技術服務工作」細部設計成果。

6. 陳敬明、呂正安、盧勇廷(2017年4月)。「台12線沙鹿陸橋V型墩柱遇地下管線之安全防護」。臺灣公路工程,第43卷,第4期,PP.30-55。

 

【本文稿經由台灣省土木技師公會技師報同意轉載;未經允許請勿任意轉載】

 



【版權重要說明】:本網站內容係由該著作權人或團體同意下轉載、或由該作者或會員自行創作上載發表之沒有違反著作權之圖稿內容,一切內容僅代表該個人意見,並非本網站之立場,本站不負任何法律責任;若讀者認為文章或評論有侵權不妥之處,請與聯絡我們,將儘速協同處理;同時未經本網站同意請勿任意轉載內容,我們也將保留一切法律追訴權利。