臺灣近期高快速道路橋梁之技術發展(上)
一、前言
隨著社會繁榮發展，平原地區土地開發利用漸趨飽和，交通部國道新建工程局近十幾年來規劃興建的高快速道路路線多行經山區、沿堤防共構，或經過都會地區部分為了節省用地面積，多以高架橋方式通過，因此橋梁工程數量急驟增加，並積極引進橋梁新技術、新材料、新工法及兼顧環境景觀及生態等創新作為，皆得到落實並顯現成效。本文首先就102年4月份全線完工通車的國道1號五股楊梅段拓寬工程（以下簡稱五楊工程）中特殊橋梁工法進行介紹，包含泰山林口雙層橋（採全跨徑式吊裝工法）及林口跨越橋（採旋轉工法），另外針對近年來橋梁之技術發展及設計考量，包括橋梁上構輕量化設計、新材料應用、生態景觀作法、營建自動化等逐一進行介紹，期讓讀者對臺灣近期高快速道路橋梁之技術發展能更進一步認識瞭解。
二、五楊工程特殊橋梁
五楊工程北端銜接汐止五股高架段（里程約31K處），南端止於楊梅收費站北側(里程約71K處)，全長約40公里（如圖1），橋梁段長約33.7公里，約佔路線總長之84%，於98年10月開始施工，102年4月全線完工通車，路線緊沿現有國道1號兩側佈設，原則採高架拓寬方式設計，惟路線於北上線側里程約37.5K~39K區間，因迴避東側邊坡地質敏感區，故北上線於里程約37K附近跨越國道1號至南下線側，並採北上線置於上層、南下線置於下層之雙層共構設置（泰山林口雙層橋），後於里程約40K附近再度跨越國道1號（林口跨越橋）回歸原北上線側，以下就泰山林口雙層橋採用之全跨徑式吊裝工法及林口跨越橋採用之旋轉工法分別概述之。
1.泰山林口雙層橋
五楊工程因迴避國道1號北上線側37.5K~39K之地質敏感區，北上線與南下線採上下雙層共構設置(北上線置於上層)，而兩端則與2處跨越國道1號大跨度橋梁相銜接（如圖2）。另外路線沿大窠坑溪而行，需注意避免於溪中立墩而影響河川之功能，致僅能於既有高速公路與大窠坑溪間狹窄廊帶立墩，並採雙層外懸伸帽梁之樹狀式單柱及結構大偏心方式配置（如圖3）。本路段路線長度共2.855公里，墩柱上層高度達30∼45M，為減輕自重，上下層橋均採等斷面鋼箱型梁配置及RC橋面版，標準跨徑55M，全長2,855M；下部結構採用矩形RC橋墩內部配置H型鋼，部分橋墩為避免柱底及大懸臂帽梁產生較大之偏心彎矩產生撓曲裂縫，於墩柱配置預力鋼腱以消除混凝土開裂之疑慮（如圖4）。
本路段因墩柱為雙層結構，且工區腹地狹小，吊裝空間與運梁動線受限等因素，宜採制式化及營建自動化之橋梁工法，因此結合「預製節塊吊裝工法」及「全跨吊裝」之精神，以桁架式工作車吊裝鋼梁，採用國內鋼箱型橋梁工程首見之「全跨徑式吊梁機吊裝工法」進行鋼梁吊裝作業。因工作車固定於橋墩工區免暫撐架，減少工地地面支撐及吊梁設施之空間，且鋼梁可於工廠製作及試拼裝完成後，即可運至工地立即吊梁組裝，不需於工區地面另設鋼梁儲存空間，可大幅減少鋼橋吊梁施工對工址環境之影響，尤其緊鄰大窠坑溪及高速公路，施工空間極其狹窄，本工法無論對大窠坑溪生態維護及國道1號之交通安全均有大幅助益，全跨徑式鋼梁吊裝工法相關施工及完成照片如圖5所示。
2.林口跨越橋
林口跨越橋設置於五楊工程北上線里程40K附近跨越國道1號至南下線側，採用之跨徑配置為135+216+135=486M，中央跨216M為國內最大跨徑之鋼箱梁橋，其施工方式採用國內首次使用之旋轉工法施工。其施工方式係將中央跨拆成南下旋轉段鋼梁及北上旋轉段鋼梁，分別於高速公路兩側邊坡構台上由低處向高處依序地組，每段鋼梁地組完成後，利用吊車吊至臨時支撐架上接續已安裝之鋼梁，並於兩段鋼梁中間閉合處設置軌道梁，以放置鋼梁旋轉活動端，橋墩上設置旋轉軸，讓鋼梁能利用軌道梁配合千斤頂、履帶式戰車輪等設備進行旋轉（南下段及北上段分別為15度及23度）、移動及調整位置與高程完成端口閉合（如圖6），林口跨越橋旋轉工法施工完成照片如圖7所示。
三、輕量化設計
隨著橋梁跨徑越來越大、工程用地範圍越來越狹窄、施工技術越來越進步，橋梁設計也朝輕量化、簡潔化之方向發展，近期應用之設計方式包括：
1.墩柱減量（雙柱改單柱）設計：可使橋梁整體造型更為簡潔、降低橋下壓迫感並提供更多的橋下使用空間（如圖8）。
2.箱型梁量體減低設計：為了因應及服務越來越大的交通量，橋面版採用的寬度也隨之加大，早期傳統雙箱式箱型梁橋設計，其量體甚大、橋下空間使用受限且具壓迫感，為了有效降低橋梁量體及改善橋下壓迫感，設計上改良採用預鑄斜撐版箱型梁，惟預鑄斜撐版吊裝管控不易，因此於近期橋梁設計上漸漸演進改採加肋箱形梁橋，除可有效改善預鑄斜撐版吊裝管控不易之問題，橋梁造型也更加簡潔，箱梁量體可較預鑄斜撐版箱型梁再減少約10%（演進趨勢如圖9），為目前箱型梁橋設計主流，近期也大量應用於高快速道路上（如圖10）。
3.複合材料之應用：隨著橋梁跨徑加大，橋梁上部結構勢必要採更輕量化之設計，因此複合材料橋梁之應用也越來越廣泛，近期常見應用於高快速道路之結構型式包括：
(1)波形鋼腹板複合橋梁：波形鋼腹板複合橋梁，為預力混凝土箱型梁橋之腹板，以加工為波浪形狀之鋼板取代，而形成的混凝土與鋼之複合構造橋梁，其具有上構輕量化、預力效率高、剪力剛性高、施工期程較短等優點。波形鋼腹板複合橋梁於台74快速道路首先採用，其中大里溪橋（如圖11）最大跨徑達145M，為世界次長波形鋼腹板梁橋；旱溪橋橋面寬度25.8M，為世界最寬波形鋼腹板梁橋。
(2)斜撐鋼管橋：斜撐鋼管橋係為減輕施工設備之工作能量負擔，主箱梁及二端部分懸伸板先行施作，而兩側其餘橋面板，再以場鑄方式施築，並藉預製鋼管支撐及於頂版施拉橫向預力。斜撐鋼管橋首先應用於國6高速公路南投段烏溪4號橋、平林高架橋（如圖12）等。
(3)PC-鋼混合梁橋：由於鋼梁自重較輕，利用鋼及混凝土材料之特性，擷取各別材料之優點，加大跨路口處之橋梁跨徑，採用PC-鋼混合構造設計，使橋梁立面仍能維持等梁深之簡潔線條。PC-鋼混合梁橋一般採用3跨，主跨75∼85M為最佳配置。PC-鋼混合梁橋首先應用於台74快速道路，近期完工通車之國1高速公路五楊拓寬工程亦有採用此種結構型式（如圖13）。
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| ▲ | 圖5、泰山林口雙層橋施工(左)及完成照片 |
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| ▲ | 圖8、橋墩雙柱改單柱 |
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