國工局規劃組地工科/撰稿圖片提供
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圖1-1 橋址路線位置 |
一、前言
金門大橋西起烈嶼后頭地區，東迄大金門湖下慈湖地區，路線全長約5.4km，其中約4.7km位於海上，路線位置如圖1-1。
二、工程環境概述
1.地形地質與大地工程調查
金門群島地處大陸東南沿海，福建九龍江口外，其中以金門島與烈嶼為兩大主要島嶼。金門本島南北最長約16km，最狹處約4km，東西寬約21km。烈嶼在金門島西方約3km處，俗稱小金門，兩島總面積約146km2。
金門地質大致可分為兩部分，一是形成金門本島及烈嶼基盤的中生代花崗片麻岩，在基盤局部裂隙中有零星分布的火成岩侵岩脈；另一是覆蓋於岩盤上，依序堆疊了更新世的金門層、紅土礫層與現代未固結的沖積層。在地質構造方面，金廈地區有「九龍江斷裂」與「濱岸斷裂」通過烈嶼之西北側與南側，但均未直接通過計畫路線，地質活動性亦低。
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圖2-1 海中鑽探作業 |
2.大地工程調查
本計劃大地工程調查包括地表地質調查、鑽探取樣、現地試驗與室內試驗、借/棄土區與砂石材料調查及海域震波探測調查等項目，海中鑽探作業情形如圖2-1。鑽探調查工作於民國99年6月1日開工，於99年8月20日完成，共施鑽48孔，其中海上39孔，陸上9孔，總進尺為2,082m。此外並利用震測剖面儀(Subbottom profiler)進行海域震測調查，測線佈設為沿中心線兩側各擴50m共3條測線，垂直車行方向則每200m一條測線，共施作測線10.6km。
根據地質調查結果顯示，深槽區岩盤分佈深度變化大，約從海床面下1m至36m不等，且風化程度、RQD及岩體強度差異亦大；岩盤上方堆積粉土質砂層，接近表層偶有粉土質粘土或砂質粉土等堆積。至於淺灘區之海床覆土層厚約為10~75m不等，且鄰近烈嶼端之岩盤面變化甚大，工址全線地質剖面如圖2-2。岩心照片如圖2-3。
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圖2-2 地質剖面圖 |
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圖2-3 岩心照片 |
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表2-1 金門地區海象資料彙整表 |
3.氣象與海象
本區域每年10月至翌年3月東北季風盛行，風速強，全年約有2個颱風影響金門地區海域，每年3至5月為當地霧季，全年霧日約31天。橋梁沿線海域最大水深約23m，最大潮差約6.3m，海象資料彙整如表2-1所示。
三、基礎規劃設計
1.基礎型式
鑽探結果顯示深槽區橋墩座落位置之地形與岩盤變化急遽(部分里程橋軸橫向相距25m之兩鑽孔岩盤深度差異達10m以上)，且覆土層厚度變化大(部分覆土層僅約1m)、N值亦變化大。基礎若採鋼管樁或鋼管版樁需打設入岩，考量入岩施工工期長，且成本及後續維護費用較高等因素，故排除鋼管樁及鋼管版樁井筒式基礎；另由於岩盤深度變化大，若採沈箱座底其施工性亦不佳，安全性低，故亦排除，因此選擇以全套管鑽掘樁施工。
2.引用規範
因金門與香港地區同樣多為花崗岩地質區，故基樁承載力評估乃參照香港花崗岩地質經驗及工程實例辦理。考量國內並無基樁入岩之相關設計規範，若採AASHTO規範評估岩盤承載力將偏保守，故基樁入岩相關承載力部分係採香港規範；惟考量海床高程變化及傾斜岩盤，於計算極限承載力時採折減係數0.85。土層部分之承載力評估則依據公路橋梁設計規範辦理。
3.設計成果
基礎設計原則為進入岩盤之基樁底部需座落堅實岩盤(岩盤風化度低於ISRM分類級數3(中度風化)。樁帽高程配置則為主橋與邊橋段以退潮時不露出基樁為原則(樁帽底EL.-4.2M)，引橋以退潮時不露出樁帽為原則(樁帽頂EL.-3.2M)。對於基礎受波流影響及沖刷深度則按數值分析與水工模型試驗之結果決定(如圖3-2)，原則為深槽區基礎(主橋與邊橋)採防淘刷保護工，不考慮沖刷深度；引橋區基礎則不作保護工，考慮沖刷深度，沖刷深度約為6~7.2m。基礎設計成果如表3-1。此外，由於大橋新建後航道位於深槽區橋跨間，因此航道兩側基礎亦設計有防撞設施。
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圖3-2 水工模型試驗結果 |
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表3-1 基礎設計成果表 |
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