倒Y字型斜張橋塔施工 二重疏洪道斜張橋工程

本工程位於二重疏洪道入口，為大漢溪、新店溪及淡水河交匯處，主辦單位內政部營建署考量興建環河快速道路台北側橫越二重疏洪道段工程，對二重疏洪道排洪功能所造成的影響，於規劃階段即已將斜張橋列為主要選項。對於大型斜張橋，即跨度超過300公尺及橋塔高度100公尺以上之國內施工案例相當稀少，而考慮施工過程所涉之各項力學計算及規劃分析作業，筆者之一的蘇副總於決標後，即指示以集合內部多位技師及工程師成立團隊，針對過程每項細節及程序逐一分析及檢討，以期提升整個技術及管理積效。

斜張橋橋塔之造型大致可區分為門架H柱型、單塔柱型及倒Y字型等。門架H柱型橋塔主要由兩根立柱橋塔及橫梁構成，其代表如重陽橋；而單塔柱型橋塔顧名思義係以單根中央塔柱獨自支撐斜張鋼索，其代表如香港丁九橋；另倒Y字型(或稱A字型)橋塔因形狀類似英文字母Y倒置而得名，塔柱以斜向立柱方式向上發展至合併為單根直立柱或雙立柱之造型，其代表有高屏溪斜張橋及日本Tatara 橋等。除上述各種橋塔造型外，尚有其他演變之特殊造型如單柱釣桿式橋塔，如中山大直橋；圓拱型橋塔如貓羅溪橋及台中烏日橋等，均具有景觀式及地標式的美學造型（詳圖1）。

本文僅針對本工程斜張橋倒Y字型橋塔部份之施工項目簡要說明：

一、工程簡介

二、橋塔結構型式

本工程橋塔之主結構部分可分為基樁、基礎、 V型下塔柱、下橫梁、中塔柱、中橫梁、上塔柱及上橫梁，亦可簡易區分為塔柱結構及基礎結構二部分（詳圖2）。基礎結構部分主要以總計88支直徑1.8公尺全套管基樁貫入承載層，樁帽為6.5公尺厚，長48.8公尺及寬34.8公尺鋼筋混凝土版，該混凝土版共使用混凝土數量超過11,000立方公尺。

橋塔部分，下塔柱以73度向外傾斜，由底部10公尺x6公尺漸變為7公尺x4公尺之實心鋼筋混凝土柱構成，中塔柱部份則轉為以77.8度向內傾斜，柱體為7公尺x4公尺空心鋼筋混凝土塔柱，中塔柱於中橫梁位置銜接上塔柱，上搭柱同樣為7公尺x4公尺空心塔柱，中上塔柱於標高63.7公尺處，以半徑250公尺圓曲線，漸變至標高116公尺處成為垂直塔柱。

橫梁部分分下中及上橫梁，下橫梁為空心梁，梁深7公尺預力混凝土結構，頂面設有支承墊支撐部分上部結構載重，該橫梁同時支撐中上塔柱軸向載重之水平分量，為避免橫梁產生張應力，於橫梁軸向設置46組直線預力，以抵抗上述載重，中上橫梁為梁深4.5公尺之空心箱型梁，同樣配置軸向直線預力，以抵抗斜張索之水平分量。

三、材料及人員運送

橋塔之施工過程中，施工人員須不斷往返頂部的工作面或橫梁位置，施工材料及設備亦需往高處運送或拆除運離至地面。人員上下設備及通道需考慮能否到達每處工作點及其工作之安全性，於塔柱施作過程均須利用自動爬升模之平台，同時埋置各項平台設備。

本工程左右塔柱均安裝一台Elimak上捲盤式施工電梯，該型施工電梯可配合塔柱之爬升面之角度，以特製之支撐扣件達到傾斜爬升之功能，施工電梯底部平台位於下橫梁頂之高程位置，施工人員如需搭乘該施工電梯，必須先行使用施工樓梯步行22公尺高度至下橫梁處，而為何不直接將電梯底部平台架設於地面層，以省去工程人員至工作地點而必須每天步行7層樓高之施工樓梯，最主要的原因為下塔柱呈反方向內傾，使電梯支撐之架設相對困難所致，另一考量原因為施工地點屬疏洪道，地面上任何設備均有被淹沒之可能性，而施工過程確實發生多次被大水淹沒。（詳照片1、2）

與一般大樓不同 斜張橋塔式吊車原則通常使用外爬式塔式吊車

除人員上下需求外，施工材料之輸送亦是另一個重點課題，以塔柱超過135公尺之高度，必須使用塔式吊車輔助施工，斜張橋塔施作所需之塔式吊車與一般大樓施作之塔式吊車，最大之差異為大樓之塔式吊車會安裝於大樓施工中之結構體頂部，隨大樓結構之吊裝過程以大樓結構為支撐向上爬升，而所使用之塔節為固定長度，一般稱為內爬式塔式吊車。而斜張橋塔式吊車原則通常使用外爬式塔式吊車，爬升方式係以塔節頂部安裝外爬框，利用外爬框將新塔節併入主塔節中向上爬升，惟外爬式塔式吊車依台灣目前法規地震力之規範，原廠並沒有提供計算數據，若依保守方式則必須安裝多處繫連桿結構，而導致自動爬升模無法爬升。經多項評估後仍未找出最佳方案後，蘇副總提議以春源既有之鋼構架組成塔式構造，以內爬式塔式吊車方式於該鋼構架上爬升，並配合塔柱施工高程，陸續安裝下一升層之鋼構架，並輔以三組繫連結構與混凝土橋塔連結，提供塔吊水平穩定性。運送速率及吊重量亦為規劃重點考慮因素，於進度因素方面如何考慮將不同工項之吊升時間交錯使用，以減少塔式吊車之需求過度集中於部分時間點。（詳照片3、4）

四、自動爬升模

本工程斜張橋塔特點除高度超過100公尺以外，左右塔柱設有橫梁相互連結，橫梁中設有許多橫向預力提供橫向束制，塔柱接近中橫梁處以250公尺半徑曲線漸變為直線垂直段，中上塔柱斜張索錨碇區設置許多環狀預力等，每項特點均再再提高該橋塔之施工難度。

就橋塔施工初步規劃階段，除施工性之評估外，最重要之因素為施工安全考慮，因該橋塔之施工高度均在100公尺以上，如有任何事故災變均會導致無法收拾之局面，故選用之自動爬升模設備均以安全為重點考慮，爬升架除操作需簡易以外，防止錯誤操作之機制亦格外重要，還有考慮台灣每年夏季之颱風季節可能造成之災害等，抗風性能均需要達到安全標準。

春原營造決定引進美國自動爬升模系統

綜合各項因素後，春原營造決定引進美國EFCO公司之自動爬升模系統，該自爬模特式為爬升能量大、結構強及操作簡易、可整組同步爬升及回降，每當遇到颱風警報發佈後，可回降至澆置完成面以下。爬升模設備主要由前後兩組爬升架構成，每組爬升架由2組油壓千斤頂提供動力，爬升時先利用爬升千斤頂將爬升軌道(Mast)向上提升，到達預定爬升點之Mast Shoes（爬升軌道扣件）為止，並以Mast Shoes為支撐，下一步將爬升架支撐點置放於Mast上，以油壓千斤頂作用於Mast Key（軌道剪力榫）將爬升架向上提升，不斷循環同樣步驟，待爬架支撐點通過Mast Shoes後，再以剪力座板插入Mast Shoes橫槽內，將爬升架回降，並使爬升模之重量完全由Mast Shoes支撐。

爬升模之施工平台視需求增設，一般分為模板工作平台，設備平台，牆面修飾平台及電梯轉接平台，每層平台之載重設定約150kg/m2，模板平台因需置放少量施工機具，故考慮之載重提高至200kg/m2，但無論如何自爬模平台不宜堆放施工材料。（詳照片5、6）

五、結論

任何重大工程是否能順利進行，除業主、監造及施工團隊之緊密合作以外，事先之規劃完整與否非常重要，任何一個重點因素均會相互影響，小至鋼筋之搭接位置，預力端錨、斜張鋼索導管位置對升層之配置影響等，塔吊之繫拉結構與斜張索之空間交錯，電梯Mast與橫梁預力端錨配置及施工順序等，無一不須細心規劃至滴水不漏為止，這樣才能達到一流團隊之管理目標。

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