西螺大橋換底工法特色與防汛期間特殊應變作為

前言

145縣道西螺大橋跨越濁水溪，為連接彰化與雲林間之重要橋梁，於民國41年12月底完工。日據時代昭和12年，西螺大橋開始興建，不料隨後爆發中日戰爭工程中斷，至昭和15年，32座橋墩始告完成，後又發生珍珠港事件，日本急於南道，將興建西螺大橋之材料移建海南島，興建工程再告停擺，過程一波三折，直至台灣光復再度動工，民國41年底完工、42年初正式通車，全長1,937.5公尺，橫跨濁水溪兩岸，僅比當時美國舊金山金門大橋略短，贏得「遠東第一長虹」美稱，詳如圖1所示。

圖1 左圖為西螺大橋舊照，右圖為新照

直至民國72年中山高速公路通車，中沙大橋開始取代西螺大橋之交通運輸功能，民國81年台一線溪州大橋通車，大多數車輛都改駛寬敞的新橋上，西螺大橋老舊的身影更加孤寂。曾是風華絕代的西螺大橋，紅色的鋼骨烙印在老輩的記憶深處，隨著歲月起起伏伏及遞嬗，破舊的西螺大橋雖垂垂老矣，卻是地方人士的希望所在。在地方人士的帶動下，籌辦西螺大橋相關活動，重新粉彩大橋，盼能引起民眾重視大橋對地方的意義。更進一步陸續舉辦西螺大橋觀光文化節，冀望能能將西螺大橋從實用功能提昇為觀光橋梁，藉由觀光節一屆一屆舉辦下去，重回過去虹橋夕照、遊客流連忘返的風光時刻。另由於受砂石之過量開採及颱風豪雨影響，使得本橋橋址之河床持續下降，沖刷加劇造成橋梁沉箱基礎裸露。民國79年時為考慮橋梁安全，禁止15公噸以上重車通行，目前僅讓小型車通行。

施工順序、工法特色與特殊作為

1.換底工法特色

何謂換底工法，其施工方式就是一般所謂的「托底工法」，主要為了保持原有構造物（如橋梁、排水箱涵等）安全功能及維持現有交通條件下，於現有構造物的主要支撐位置，如橋墩、筏基底部，先採用臨時的支撐，如型鋼千斤頂或基樁等，將現有建物托住，再將原有支撐（橋墩或柱子）抽換或新設置或換位置等，以遂工程其他目的。如為了抽換橋梁柱支撐，或變換支撐位置以避開新建築物等，此種工法建築構造物使用比較多，惟國內用於橋梁經驗，係從民國98年台一線溪洲大橋換底工法開始使用。

西螺大橋換底工法目前已經進入第二期並且即將完工，惟第一期與第二期工法稍有不同，不過都是換底工法，業主為公路總局第二區養護工程處。西螺大橋換底工法施工順序，僅以第二期（北端P10~P12及南端P21~P25共8墩）說明如下：(一)佈設橋面監測系統，(二)施築200cmψ全套管場鑄鋼筋混凝土基樁至設計高程並插入圓形鋼柱， (三)架設安全支撐架，(四)佈設支撐架上之監測系統，(五)替代斜撐桿安裝及架設千斤頂 ，(六)對安全支撐架施預壓，(七)以型鋼止震塊接合固定安全支撐架與襯托鋼架支撐系統，(八)打設鋼板樁，施作基礎開挖擋土措施，(九)基礎開挖至設計高程，(十)施作新基礎，(十一)施作新橋墩， (十二)拆除替代斜桿及安全支撐架，施作完成。詳圖2所示。

圖2 西螺大橋第二期換底工法

2.擋土工法選擇方面

本期工程採用雙層鋼板樁降低單層板樁開挖，減少側向擋土壁變位及露天開挖之危害，相較於前期採用單層鋼版樁設計，其設計殘留風險較低，並可藉由每日擋土支撐系統檢查，再降低或消除施工風險，如圖3所示，兩者工法於工程經費上差異不大。

圖3 本期採用雙層版樁設計與前期單層鋼版樁設計差異

3.支撐架選擇方面

本期採用圓鋼柱型式簡潔，阻水斷面小，施工空間較大，原沉箱敲除作業時不易碰撞，相對較為安全，而一般支撐架桿件多，阻水斷面大，施工空間狹小，進行原沉箱敲除作業時，容易產生碰撞，造成倒榻危害，且施工效率較低，故本期改良第一期之設計缺點，如圖4所示；惟圓形鋼柱必須注意鋼管支撐應力及挫屈計算，施工時必須注意每支圓形鋼管柱接合之扭力值檢驗。

圖4 本期圓鋼柱設計與前期一般支撐架設計差異

4.防汛期間特殊應變作為方面

本工程已面臨汛期（每年5月1日至11月30日）施工，由於工址位於濁水溪下游，如圖5所示。於防汛期間遇到颱風豪雨，其水位流量將達Q100=24,000cms，100年重現期距計畫洪水位為E.L 29.8m， 將影響施工安全，依據工程會97年7月9日「公共工程工地防減災作業要點」辦理，以及依據勞委會99年11月30日「營造安全衛生設施標準」第6條、第14條、15條及第16條等臨水施工相關規定，專業人員必須進行實施危害調查、評估，設置適當相關之防護設施及救生設備，並應建立作業連絡系統及警戒人員，擬訂緊急應變計畫、通報系統之通報單位及救援單位等，揭示於工務所顯明易見處。依據前揭規定施工單位進行之人員機具撤離等機制，詳圖6所示。

除上述法令基本要求之外，業主及承包商也利用流域管理機制，此有別於一般傳統預警機制，係利用流域上游之雨量站降雨紀錄作為控制基準，達預警功能，如圖7、8所示。例如利用公路總局建置之監視系統電腦視窗畫面、水利署災害緊急應變系統-水位逐時查詢電腦視窗畫面，如圖9、10所示；因本省天氣經常於流域上游降雨量比平地來得大，往往會忽略上游之雨量，無法防患於未然。因此，此一機制可確保施工人員及橋梁安全。

圖五 本工程位於濁水溪下游位置示意圖

圖6 本工程防汛期間人員機具撤離機制


圖7 傳統預警機制及流域管理機制差異圖

圖8 利用流域管理機制達預警功能


圖9 公路總局所建置之監視系統電腦視窗畫面


圖10 水利署災害緊急應變系統-水位逐時
查詢電腦視窗畫面

三、結語

本工程是台灣橋梁工程界獨創的「換底工法」，在維持橋梁上部結構安全情形下，橋基施工不影響橋面通行，可以符合原設計功能及目標；在創新安全設計方面，採用圓鋼柱支撐，可增加施工空間，降低碰撞危害，且利用雙層鋼板樁分層開挖，降低崩塌危害；在減災防災作為方面，採用e化之預警管理，確保施工人員及橋梁通行安全。基此，本工程自開工至今為「零災害」成果，且可如期、如質完工，確保橋梁延壽的預期目標。

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