顧好每座橋 一路平安底下的層層防護(上) | 台灣環境資訊協會-環境資訊中心

顧好每座橋 一路平安底下的層層防護(上)

2019年12月30日
公視記者 陳佳利 張光宗 顏子惟 陳添寶 鄭嘉明

想跨越山谷、河川甚至大海,我們需要橋梁。橋梁,是力的均衡、美的展現,每座橋梁都是眾人共同努力的心血結晶。它們和人一樣,撐久了會疲勞,負荷太重會受傷,會發生意外,也會老化、會衰敗。台灣大學土木系名譽教授陳振川呼籲,把橋梁當作長輩、親人,好好照顧它。

計畫連結大金門與小金門(烈嶼)的金門大橋,2012年開工,工作人員持續在艱困的海洋環境中奮鬥。要克服海流、強勁的海風、空氣中滿布的氯離子、23米的水深與堅硬的花崗岩。為此,承包商投入了十多億資金,引進各型船舶,包括可以起吊800噸的大型起重船、在海上進行混凝土作業的拌和船、15組基樁鑽掘機組等等,加上設計監造團隊與施工團隊密切合作,這座國內最大規模的跨海大橋,才逐漸有了雛型。

興建金門大橋,要克服海流、海風、空氣中滿布的氯離子、23米的水深與堅硬的花崗岩。

金門大橋全線5.4公里,跨海橋梁段4.8公里,為了拉大跨徑,減少落墩,中央深槽區的主橋,採用五塔六跨脊背橋設計,最大跨徑200公尺。最重要的是地基,要在深槽區樹立將近八十米高的墩柱,難題是花崗岩。

遇到堅硬岩盤,基樁鑽掘速度就必須放慢,最嚴峻的時刻,一天的鑽掘深度只有十幾公分。因應海上作業的特殊環境,金門大橋深槽區的樁帽工程,利用一種稱為鋼箱圍堰的特殊工法,先用鋼板圍住基樁,形成鋼箱,整個鋼箱下放到預定深度,請潛水夫在水底電銲封底,讓工作人員可以在海面下施工。

基樁完成,墩柱就能開始施作,交通部高速公路局第二新建工程處第五工務所主任張震宇表示,每天的施工會受到潮汐影響,只能趕在退潮,短短四到五個鐘頭的時間工作。

設計與施工,決定一座橋梁的先天體質,完工後的管理維護,決定一座橋能否達到目標使用年限。近幾年新建的橋梁,都以「全生命週期」的觀點出發,從橋梁誕生到最後時刻,每個階段都有嚴謹的規範。

另一座也以全生命週期為考量的大橋,位在淡水河口,將串聯北台灣的淡水與八里。淡江大橋是單塔不對稱的斜張橋造型,考量落日與岩盤等多重原因,橋塔設在淡水端,為了不影響淡水河口通行的船隻與通洪斷面,主橋跨徑達到450公尺,將成為全世界跨距最長的橋梁。主橋段在2019年2月開工,預計2024年完工,目標使用年限120年。

歷經千辛萬苦才誕生的橋梁,卻不是每座都能撐到最後。如果遭遇超越設計容受度的外力,或缺乏妥善照顧,橋梁也會夭折。

台北科技大學工程學院院長宋裕祺表示,2005年世界銀行報告中,台灣是自然災害的熱點,全世界會受到三種以上多重災害影響的國家,排名第一,台灣橋梁必須面臨到地震、洪水、鏽蝕、材料老劣化等問題。

每次意外都促成改變。九二一地震時,橫跨斷層而被扯裂的橋梁,在原地重建或改建時,衍生出更全面的思考。以連結南投縣名間鄉與竹山鎮的名竹大橋為例,當時是台三線沿線,破壞最嚴重的橋,車籠埔斷層錯動,造成橋梁結構受損和斷橋,損壞長度225公尺。

交通部公路總局第二區養護工務處南投工務段段長陳俊彰表示,名竹大橋(改建後)採用多跨連續性結構,並且配合止震塊跟支承固定塊,端點的部分有防落裝置,避免落橋。台灣大學土木系張國鎮教授說,跨斷層橋梁的防災計畫一定要設想替代道路,整體規劃一定要把防災計畫加進去。

九二一地震之後,政府重新修訂橋梁耐震規範,一些在地震之前興建的橋梁,為了符合新的耐震標準,陸續展開補強工作。交通部高速公路局工務組組長楊熾宗表示,國一跟國三北部路段,耐震補強都已經做完,目前進行的是國三還有其他路段。另一個重要的橋管單位——公路總局,歷年來也投入五百多億元進行橋梁補強或改建。

中沙大橋的潛堰固床工遇颱風豪雨就損壞,高公局預計採用先建後拆的降底工法。

另外,經歷多座橋梁因為沖刷導致橋墩裸露,造成斷裂意外之後,沖刷問題成為管理重點。1978年興建的中沙大橋,橫跨濁水溪,二十多年前,因為上游砂石盜採嚴重,造成橋墩裸露。1995年起,高公局以潛堰固床工來保護中沙大橋。但是潛堰固床工一遇上颱風豪雨就損壞,為了長期穩定,高公局啟動一項新計畫。交通部高速公路局規劃組結構科科長羅財怡說明,預計採用先建後拆的降底工法,把整個橋梁基礎往下降,這樣洪水來了也不怕沖刷。

當水中的橋墩成為維護難題,長跨徑,行水區不落墩,成為另一種選擇。跨越高雄市大樹區與屏東縣九如鄉的高屏溪橋,主橋跨徑330公尺,1999年完工通車時,是亞洲跨徑最長的斜張橋,排名全球第二,僅次於德國的萊茵河鐵橋,在莫拉克風災時,毫髮無傷。

當水中的橋墩成為維護難題,長跨徑,行水區不落墩,成為另一種選擇。

維護跨河橋梁的安全,不能只著眼在結構本身。整個流域的情況都必須納入思考,包括集水區治理、河川疏濬情況等,不同單位必須互相協調,河橋共治。

另一項破壞橋梁的因子,土石流,因為有相同地點重複發生的特性,迴避它,成為聰明的抉擇。莫拉克颱風造成通往東埔溫泉的哈比蘭明隧道上邊坡坍方,下邊坡又位在陳有蘭溪轉彎的攻擊面,坡腳掏空、路基流失。莫拉克重建委員會經過評估,決定改線,不走原路,修建東埔日月雙橋跨越陳有蘭溪,確保居民出入安全。

莫拉克颱風造成通往哈比蘭明隧道坍方及掏空,修建東埔日月雙橋,確保居民出入安全。

台灣四面環海,鏽蝕是臨海橋梁最嚴峻的考驗。跨海大橋的橋墩日夜受到海浪拍打、海風吹拂,最難防範的敵人,就是空氣中無孔不入的氯離子。交通部高速公路局規劃組科長羅財怡說明,氯離子會加速鋼筋鏽蝕,鋼筋會膨脹七倍,把混凝土脹裂。

跨越吼門水道的澎湖跨海大橋,連結白沙島與西嶼,1970年完工通車,當時是遠東最長的跨海大橋,好景不常。台灣大學土木系名譽教授陳振川表示,澎湖跨海大橋通車五年後,就發現嚴重的鏽蝕。公路總局第三區養護工程處澎湖工務段副段長郭志宏說,澎湖地區特有的「鹹水煙」(註),讓整個島都籠罩在海風當中,由於舊橋腐蝕嚴重,1984年開始進行舊橋改建,採用鍍鋅鋼筋、二型的抗硫水泥等,歷經三十多年的驗證,確認當初防鏽蝕措施是有效的。

澎湖地區特有的鹹水煙[1],讓整個島都籠罩在海風當中,橋墩腐蝕嚴重。

面對不同型態的天然挑戰,橋梁設計衍生出不同的因應對策,想要維持橋梁安全,日常的檢測與保養同等重要。

:「鹹水煙」因為風浪關係,使得鹹雨成為澎湖的特殊氣象,尤其是下鹹雨之前必先刮怪風,而澎湖當地人稱鹹雨為「鹹水煙」。

※本文轉載自 公視《我們的島》節目—【顧好每座橋】

12/30(一) 22:00首播
01/04(六) 11:00重播

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