高屏溪斜张桥基础及桥塔施工.docx

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第页共NUMPAGES26页第PAGE\*MERGEFORMAT26页共NUMPAGES\*MERGEFORMAT26页高屏溪斜张桥基础及桥塔施工夏明胜交通部台湾区国道新建工程局第四区工程处屏东工务所主任1.1概述第二高速公路高屏溪斜张桥位于高雄县与屏东县交界处，于高屏溪中游约28公里，即台21线里岭大桥下游约1公里处，跨越高屏溪，全长2，617公尺，高屏溪斜张桥为国内第一座高速公路复合式斜张桥，全桥共分为六大单元。其中第一单元，跨越省道台21线及高屏溪主流部份，采超大跨径单塔不对称斜张桥设计，桥塔高183.5公尺，桥面平均高出地面处约四十余公尺。本斜张桥之结构形式为两跨不对称单面复合式结构，侧跨由A1桥台跨越台21线省道，连接A1桥台与P1桥塔，跨径180公尺，为预力混凝土箱型梁构造；主跨连接P1桥塔与P2桥墩，跨越高屏溪主河道，跨径330公尺，为全焊接钢床钣箱型梁构造（图一）。预力混凝土箱型梁与钢床钣箱型梁于桥塔处衔接并座落于桥塔系梁上，桥面宽34.5公尺（图二），主跨与侧跨之梁深均采3.2公尺，以保持桥梁侧面外观之一致性。桥塔采混凝土A型单柱结构型式（图三），桥塔与上部结构箱型梁间以单扇两列平行辐射状不对称钢缆（共计十四组）相衔接，钢缆一端固定于箱型梁中央，另端锚碇于桥塔顶柱上。桥塔为A型构架，将上部结构各方向之庞大力量利用37公尺深之隔墙箱壁式基础传达于地层中。箱型梁与桥塔间，除箱型梁底部设有盘式支承将上部结构垂直载重传递于桥塔外；于箱型梁侧与桥塔连接处，另设有水平支承箱，以将上部结构之水平力传递于桥塔。P2桥墩部分设有盘式支承、剪力榫及拉力连杆以传递垂直及水平各向力。1.2隔墙箱壁式基础施工高屏溪桥主桥为一单塔不对称混合式斜张桥，桥长510公尺，塔高183.5公尺，上部结构之各种载重大多均由桥塔承受。考虑桥塔基础需提供巨大之承载力与较大之劲度，并考虑桥塔所座落之行水区冲刷问题，本桥塔基础采用较具刚性之隔墙箱壁式（即一般的连续壁）基础两座，为国内首度采用于桥梁基础者。其基础断面为一闭合格子形状，外围长19公尺、宽15.8公尺、深37公尺、壁厚120公分，基础上方为一厚4公尺之基础版，两座基础版间由地梁连接，以克服水平侧向力，地梁下设有两道2.7公尺长、33公尺深之连续壁以作为地梁之支撑（图四）。1.2.1工程地质分析及评估本桥P1桥塔位于冲积平原上，其下地质主要为卵石、砾石、粉土及中细砂间夹泥岩及透镜体所组成，本桥于设计阶段曾于桥址处进行钻孔以了解地层分布状况，施工前，为充分了解施工区域之地质状况，于桥塔基础施作区域内再补充钻探，并与原钻探资料相互比对。依据钻探资料分析得知，现有地面高程为EL+28，低水位或常水位位于EL+23，约于地面下五公尺左右，此五公尺土质为灰色极疏松黏土质砂，甚不稳定。沟壁施工开挖时，若地层水位过高，将会产生自然崩塌，造成施工上困难，须采抽水措施以降低水位防止挤压；EL+20~EL+5.2之地质为卵石层及砾石砂层，削挖时可能会产生局部滑落及失水现象，沟壁挖掘施工宜缓慢，并对稳定液之选择应加以特别考虑，以利削挖作业之进行；EL+5.2~EL-7主要为砂岩及泥岩，为一不透水层，S.P.TN值很高，应不会产生失水及土层崩塌情况。EL-7至预定削挖深度EL-16之间，为正常情形，应不会产生失水及局部滑落也不会造成沉泥现象。1.2.2施工机具依据钻探资料得知，桥塔下地质大多属卵砾石层，并且卵砾石最大粒径应小于50公分，且无岩层存在。本桥塔基础最大开挖深度为44公尺，壁体厚度为120公分，考虑结构形式及地质条件，施工机具采用MHL（MASAGOHYDRAULICLONGARMBUCKET）油压式长臂削掘机，为日本真砂株式会社制造，此类型之机具为目前构筑地下连续壁最常使用之削掘机具。其系以履带式桁架吊车挂载M.H.L.削掘机进行挖掘作业。上下之动作系由电力驱动之缆绳控制，另有油压驱动之调整板藉以修正其水平及垂直方向之偏差，精度可达1/200以上。削掘机前端为一具以油压控制之蛤式抓斗，利用强力油压系统控制操作其抓斗开合，挖掘取土。本工程所采用之抓斗有效开挖长度为260公分。1.2.3导沟构筑桥塔塔址下20至25公尺多为卵砾石夹细砂，地表下2~3公尺范围内为极疏松砂土层，透水性佳且易于崩塌，若依据原设计导沟施作深度1.6公尺，则须进行大开挖以降低原地面高程，但若进行大开挖将产生积水问题造成施工困难，考虑上述种种因素，现场乃决定将原设计1.6公尺深之导沟加深至3.3公尺。导沟开挖之初，首先清除地上障碍物，将