山區公路採F型鋼護欄增加路幅 案例分享

1呂正安段長、林進基技師

1 交通部公路總局第二區養護工程處谷關工務段

摘要

台灣山脈主要呈南北走向,造成橫貫公路勢必需通過高山路段,而山區公路受限早期施工技術及設備,較少採用高橋墩之橋梁或長隧道,多採沿山腰繞行盤旋而過。台8線中橫公路,為台灣地區最早貫通的橫貫公路,採用人工開鏧,穿過山勢陡峭、地質破碎的路段,十分艱辛。近年異常天候情形加劇,加上地震頻繁,造成山區公路經常受損,路幅愈加狹窄,無法會車。受民國88年921集集大地震影響,台8臨37線(中橫便道)多處路段路幅不足,僅供暫行通車。為維持民眾通行需求,因應採用預鑄鋼結構於現地鑽孔裝設之工法,克服每日通行需求又可增加路幅,便捷安全作法,供工程界設計施工參考。

壹、前言

台8線(中橫公路),自0K東勢至112K大禹嶺之間,為公路總局第二區養護工程處谷關工務段轄養路段,如圖1所示。其中自上谷關至德基路段,於88年921集集大地震中受損嚴重而封閉休養,至101年5月搶通,將原台8線37k至61k全長24km,設為台8臨37線(即中橫便道),採用管制方式,供「梨山居民往返」、「工程維修」、「急難救助」、「學術研究」及「公務」等性質通行,每天固定開放通行時段:3~7時段,夜間封閉[1]。

中橫便道雖經搶通供通行,惟路段先天地質較破碎且遭強震侵襲,經巡查統計,落石熱點及地貌變異分析崩塌潛勢較高之路段,如照片1所示,再分3年(104年至107年)8標復建工程,以強化便道安全。主要涵蓋:路基擋土牆、明隧道、邊坡保護工、鋼便橋等工程。其後經詳細安全評估程序及實車試駕等,就人車路災等面向論述,報准於107年11月16日開放,市區客運乙類大客車,搭載一般民眾通行中橫便道。自921地震之後,歷經19年,首度開放一般民眾由中橫便道進入大梨山地區,不僅照顧弱勢及學童,同時對當地觀光、經濟,也邁出重要里程碑。

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圖1 谷關段轄區路線圖

 

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照片1 台8臨37線部分路段蝕溝縱深且落石潛勢高(6k+500)

受限中橫便道多處道路寬度不足無法會車,如照片2所示,實有必要增加路幅寬度。而沿山腰繞處地勢多陡峭,拓寬工程十分困難,不僅機具站立空間受限,而只能採用較小型機具;且地質破碎條件下,於陡峭邊坡上架設施工機具,風險及困難度皆高;又作為唯一通行便道,需配合每日開放班次,暫停施工供車隊安全通過,工序佈設需精心規劃。經業主、設計單位、廠商等,詳細勘查現況、研商方案、成本考量、效能評估,彙集共識後,採用預鑄F型鋼結構工法,為可行性較高之方案,不僅現地開挖量大幅降低、高空搭架作業減少,且鋪設鋼板可供通行,對於山區路幅不足之路段,係屬安全性及施工性,皆合宜之工法。

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照片2 中橫便道局部路寬(3m)不足會車且邊坡陡峭破碎(台8臨37線22K+150)

貳、結構設計

如前節照片2,為典型中橫便道中常見之地形條件,路幅狹窄且邊坡為峭壁斷崖,設計明隧道或地錨擋土牆等,皆需搭設施工架,不僅風險高,且阻斷影響通行道路時間甚長。考量結構性、施工性及通行需求,採用F型鋼構護欄方式-橫向大梁外接雙肢(視結構需求)錨於原路上,如圖1所示。

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立面圖

 

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平面圖

 

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剖面圖

圖1 應用於中橫便道之F型鋼護欄圖[2]

圖1所示,為中橫便道所採用之F型鋼護欄,其結構系統為每斷面,2支H150*100*6*9(L=Email住址會使用灌水程式保護機制。你需要啟動Javascript才能觀看它)之型鋼,其上以H200*00*5.5*8(L=3.5m,其上設置19mmψ剪力釘)連結,兩者形成F型式之構架。各F型構架,再以H200*100*5.5*8(L=2m)型鋼作為縱向連結梁,再將鋼板護欄鎖固於梁上,如圖1中剖面A-A及B-B所示。完成鋼構架組立後,其上鋪設30cm厚雙層筋,成為一體性之板梁系統。

參、施工重點

主要施工流程如下,施工情形如照片3所示:

一、開挖整地並準備鋼板。

二、採用鑽堡進行鑽孔,如照片3(1),鑽後鋪設鋼板供通行,如照片3(2)。

三、夜間吊放F型鋼結構大梁,如照片3(3),吊放後鋪設鋼板供通行。

四、組立鋼筋及鎖上護欄鋼支柱,如照片3(4)。

五、灌漿及養護,如照片3(5)。

六、完成情形如照片3(6)及(7)。

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(1)鑽孔

 

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(2)鋪設臨時通行鋼板

 

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(3)吊放F型鋼梁

 

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(4)組立鋼筋

 

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(5)灌漿

 

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(6)架設完成

 

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(7)完成後路幅增加情形

照片3 中橫便道設置F型鋼護欄增加路幅

肆、結論與建議

F型鋼護欄適用於山區路幅不足需增加寬度處,惟技師仍需依地質條件、路段載重條件等,檢核水平主梁尺寸、錨定長度及深度。因作業環境常於山區人煙稀少路段,加以本作業墜落為高風險項目,建議施工中應加強防墜作為,如組立鋼筋前,先架設安全母索供人員勾掛,另吊放作業時宜派專人監看,留意避免撞擊鄰近障礙物(如樹枝),以降低施工風險。另本系統設計之F型鋼主梁,懸臂外伸長為1m,其下邊坡若有沖蝕之虞,致懸臂段增長,則主梁承載彎矩恐超出設計容許值,建議可採用噴漿固結坡面或設計施作斜撐於坡面上,以利結構長期穩定。本工法兼具鋼構件廠內鑄造品質優良、快速施工,以滿足臨時通行需求,供養護山區路段設計及施工參考之精進作為。

參考文獻

1. 陳嘉盈、呂正安,「中橫公路復建工程設計及管理之經驗分享」,臺灣公路工程第44卷,第3期,PP.2-32,2018年3月。

2. 交通部公路總局第二區養護工程處,「105年度第2次豪雨災害台8臨37線21K+700、22K+000及22K+150段新建明隧道工程竣工圖」,2018年7月。

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