1、高屏溪斜張橋基礎(chǔ)及橋塔施工夏明勝交通部臺灣區(qū)國道新建工程局第四區(qū)工程處屏東工務(wù)所主任1.1概述第二高速公路高屏溪斜張橋位于高雄縣與屏東縣交界處，于高屏溪中游約28公里，即臺21線里嶺大橋下游約1公里處，跨越高屏溪，全長2，617公尺，高屏溪斜張橋為國內(nèi)第一座高速公路復(fù)合式斜張橋，全橋共分為六大單元。其中第一單元，跨越省道臺21線及高屏溪主流部份，采超大跨徑單塔不對稱斜張橋設(shè)計，橋塔高183.5公尺，橋面平均高出地面處約四十余公尺。本斜張橋之結(jié)構(gòu)形式為兩跨不對稱單面復(fù)合式結(jié)構(gòu)，側(cè)跨由A1橋臺跨越臺21線省道，連接A1橋臺與P1橋塔，跨徑180公尺，為預(yù)力混凝土箱型梁構(gòu)造；主跨連接P1橋塔與P2橋

2、墩，跨越高屏溪主河道，跨徑330公尺，為全焊接鋼床鈑箱型梁構(gòu)造（圖一）。預(yù)力混凝土箱型梁與鋼床鈑箱型梁于橋塔處銜接并座落于橋塔系梁上，橋面寬34.5公尺（圖二），主跨與側(cè)跨之梁深均采3.2公尺，以保持橋梁側(cè)面外觀之一致性。橋塔采混凝土A型單柱結(jié)構(gòu)型式（圖三），橋塔與上部結(jié)構(gòu)箱型梁間以單扇兩列平行輻射狀不對稱鋼纜（共計十四組）相銜接，鋼纜一端固定于箱型梁中央，另端錨碇于橋塔頂柱上。橋塔為A型構(gòu)架，將上部結(jié)構(gòu)各方向之龐大力量利用37公尺深之隔墻箱壁式基礎(chǔ)傳達于地層中。箱型梁與橋塔間，除箱型梁底部設(shè)有盤式支承將上部結(jié)構(gòu)垂直載重傳遞于橋塔外；于箱型梁側(cè)與橋塔連接處，另設(shè)有水平支承箱，以將上部結(jié)構(gòu)之水平

3、力傳遞于橋塔。P2橋墩部分設(shè)有盤式支承、剪力榫及拉力連桿以傳遞垂直及水平各向力。1.2隔墻箱壁式基礎(chǔ)施工高屏溪橋主橋為一單塔不對稱混合式斜張橋，橋長510公尺，塔高183.5公尺，上部結(jié)構(gòu)之各種載重大多均由橋塔承受?？紤]橋塔基礎(chǔ)需提供巨大之承載力與較大之勁度，并考慮橋塔所座落之行水區(qū)沖刷問題，本橋塔基礎(chǔ)采用較具剛性之隔墻箱壁式（即一般的連續(xù)壁）基礎(chǔ)兩座，為國內(nèi)首度采用于橋梁基礎(chǔ)者。其基礎(chǔ)斷面為一閉合格子形狀，外圍長19公尺、寬15.8公尺、深37公尺、壁厚120公分，基礎(chǔ)上方為一厚4公尺之基礎(chǔ)版，兩座基礎(chǔ)版間由地梁連接，以克服水平側(cè)向力，地梁下設(shè)有兩道2.7公尺長、33公尺深之連續(xù)壁以作為地梁

4、之支撐（圖四）。1.2.1工程地質(zhì)分析及評估本橋P1橋塔位于沖積平原上，其下地質(zhì)主要為卵石、礫石、粉土及中細砂間夾泥巖及透鏡體所組成，本橋于設(shè)計階段曾于橋址處進行鉆孔以了解地層分布狀況，施工前，為充分了解施工區(qū)域之地質(zhì)狀況，于橋塔基礎(chǔ)施作區(qū)域內(nèi)再補充鉆探，并與原鉆探資料相互比對。依據(jù)鉆探資料分析得知，現(xiàn)有地面高程為EL+28，低水位或常水位位于EL+23，約于地面下五公尺左右，此五公尺土質(zhì)為灰色極疏松黏土質(zhì)砂，甚不穩(wěn)定。溝壁施工開挖時，若地層水位過高，將會產(chǎn)生自然崩塌，造成施工上困難，須采抽水措施以降低水位防止擠壓；EL+20EL+5.2之地質(zhì)為卵石層及礫石砂層，削挖時可能會產(chǎn)生局部滑落及失水

5、現(xiàn)象，溝壁挖掘施工宜緩慢，并對穩(wěn)定液之選擇應(yīng)加以特別考慮，以利削挖作業(yè)之進行；EL+5.2EL-7主要為砂巖及泥巖，為一不透水層，S.P.T N值很高，應(yīng)不會產(chǎn)生失水及土層崩塌情況。EL-7至預(yù)定削挖深度EL-16之間，為正常情形，應(yīng)不會產(chǎn)生失水及局部滑落也不會造成沉泥現(xiàn)象。1.2.2施工機具依據(jù)鉆探資料得知，橋塔下地質(zhì)大多屬卵礫石層，并且卵礫石最大粒徑應(yīng)小于50公分，且無巖層存在。本橋塔基礎(chǔ)最大開挖深度為44公尺，壁體厚度為120公分，考慮結(jié)構(gòu)形式及地質(zhì)條件，施工機具采用MHL（MASAGO HYDRAULIC LONG ARM BUCKET）油壓式長臂削掘機，為日本真砂株式會社制造，此類型

6、之機具為目前構(gòu)筑地下連續(xù)壁最常使用之削掘機具。其系以履帶式桁架吊車掛載M.H.L.削掘機進行挖掘作業(yè)。上下之動作系由電力驅(qū)動之纜繩控制，另有油壓驅(qū)動之調(diào)整板藉以修正其水平及垂直方向之偏差，精度可達1/200以上。削掘機前端為一具以油壓控制之蛤式抓斗，利用強力油壓系統(tǒng)控制操作其抓斗開合，挖掘取土。本工程所采用之抓斗有效開挖長度為260公分。1.2.3導(dǎo)溝構(gòu)筑橋塔塔址下20至25公尺多為卵礫石夾細砂，地表下23公尺范圍內(nèi)為極疏松砂土層，透水性佳且易于崩塌，若依據(jù)原設(shè)計導(dǎo)溝施作深度1.6公尺，則須進行大開挖以降低原地面高程，但若進行大開挖將產(chǎn)生積水問題造成施工困難，考慮上述種種因素，現(xiàn)場乃決定將原設(shè)

7、計1.6公尺深之導(dǎo)溝加深至3.3公尺。導(dǎo)溝開挖之初，首先清除地上障礙物，將地表整平，清查地下障礙物并遷移之。依據(jù)測量數(shù)據(jù)進行放樣，為導(dǎo)溝構(gòu)筑之第一項工作，定出連續(xù)壁之中央位置并檢查結(jié)構(gòu)圖之尺寸是否與相關(guān)結(jié)構(gòu)物相配合。放樣完成后，各角點應(yīng)固定保護，并引點至鄰近建筑物及其它固定位置處，以供后續(xù)工程之利用。然后依據(jù)放樣標(biāo)示位置進行導(dǎo)溝開挖、組模、扎筋、澆置混凝土、拆模及回撐等工作，在進行導(dǎo)溝混凝土澆置之時，亦同時于地表澆置混凝土鋪面，以便于施工機具之行走及施作。導(dǎo)溝的良好與否影響將來連續(xù)壁的垂直度，構(gòu)筑之初須小心確定中心線位置。開挖應(yīng)注意土溝兩側(cè)之修齊及底部之整平，減少材料之損耗。導(dǎo)溝開挖寬度為連續(xù)

8、壁之設(shè)計厚度及兩旁各加2.5公分的空間，模板之組立務(wù)求平直。灌注混凝土?xí)r須注意兩側(cè)同時實施，且最好分兩層澆置，以防模板移動及變形，鋪面及吊車道亦應(yīng)一并澆置，以減少施工接縫。拆模后注意養(yǎng)護，并用適當(dāng)之材料上下間隔交錯回撐之，以免溝壁變形。地下連續(xù)壁施工過程中于轉(zhuǎn)角、叉角處最易發(fā)生坍落，為避免因角隅坍落造成施工困難，導(dǎo)溝交角與轉(zhuǎn)角處；壁體內(nèi)、外兩側(cè)各50公分范圍內(nèi)施設(shè)高壓噴射成型樁。高壓灌漿成型樁起于EL+25.5，約位于導(dǎo)溝底上方50公分處，止于EL+15.5，樁長約10公尺，此為較可能崩塌之深度。因高壓噴射成型樁之直徑、強度、灌漿壓力、灌漿配比、鉆桿提升速度皆與地質(zhì)條件息息相關(guān)，因此于施作前，

9、先于導(dǎo)溝外側(cè)施作兩支3公尺長之試灌樁，完成后挖出檢視，其樁徑約65公分，取樣七天平均強度為6-11 kg/cm2，其強度經(jīng)分析可滿足施工要求。因考慮地下連續(xù)壁施工時陽角較陰角易于崩塌，故規(guī)劃高壓噴射成型樁位置時，主要設(shè)置于陽角處，T型及L型轉(zhuǎn)角處各灌注3支，十字型轉(zhuǎn)角則灌注5支（圖五）。1.2.4單元規(guī)劃及施工地下連續(xù)壁施工一般都依據(jù)開挖機具及施工條件將連續(xù)壁劃分單元施工，單元為連續(xù)壁施工中基本施工單位，依其尺寸及形狀，一單元通常須經(jīng)數(shù)次挖掘，一次挖掘稱為一刀，每一單元自開挖始至混凝土澆置完成止均應(yīng)連續(xù)施工，不得中斷，故單元開挖前需確認所有相關(guān)作業(yè)是否已能配合，尤其是鋼筋籠制作完成時間及混凝土

10、澆置時間。單元開挖之時間與開挖深度、開挖刀數(shù)及地質(zhì)條件均息息相關(guān)。本連續(xù)壁基礎(chǔ)開挖深度自地面起算約44公尺，其中由于有一約20公尺之卵礫石質(zhì)砂層，因此開挖速度較慢，每一刀開挖時數(shù)約達8-12小時，依開挖刀數(shù)可估計每一開挖單元完成時間，然后進行鋼筋籠吊放。本工程連續(xù)壁除口字型的外圍側(cè)壁外，中間尚有三道隔墻，具有許多角隅及叉角，因單元的接頭部分較容易形成弱面，故一般于規(guī)劃分割單元時均不將接頭設(shè)于角隅及叉角處，使角隅及叉角處能成一完整單元。本工程連續(xù)壁單元分割配合平面形狀，主要規(guī)劃分割為L型、T型及十字型為主，較一般工程的地下連續(xù)壁單元分割復(fù)雜，其單元分割及施工順序（圖六）。由于結(jié)構(gòu)平面復(fù)雜，其施工

11、順序必須妥為規(guī)劃，避免有些單元因開挖過久未澆置混凝土而致崩塌之情況發(fā)生。以下將各單元依其形式分類及施工順序詳述其施工刀法：1、 直線型單元，兩側(cè)均為母接頭本類型單元計有1、2、6、7、9、10，單元長度共分3公尺及3.4公尺兩種，以三刀施工，其中除第2單元須配合單元5下刀外，其余各單元開挖時先開挖兩側(cè)母接頭，抓斗中心由端板外側(cè)50公分處下第一刀，端板外側(cè)開挖長度為180公分，內(nèi)側(cè)80公分，第一、二刀將兩頭母單元開挖完成后，中央剩余140公分及180公分土心，以第三刀挖除。單元2因須配合單元5的開挖，其刀法順序如前所述，惟其第二刀及第三刀須交錯開挖。本群單元三刀開挖長度總計分別為6.6及7公尺。

12、2、 L型單元，一公一母接頭單元3屬此一類型，規(guī)劃以三刀開挖，第一刀抓斗沿導(dǎo)溝凹槽邊緣下刀，第二刀須配合單元15開挖，在單元15開挖第一刀后，其與單元3第一刀之間的 75公分土心，以第二刀挖除，第三刀挖除垂直向公接頭剩余的100公分土心。單元5也為一公一母L型單元，兩向之長度略有差異，計開挖三刀，與單元2相接的公接頭側(cè)僅長2.8公尺，考慮土壓平衡問題，第一刀沿導(dǎo)溝凹槽邊緣下刀，且須配合單元2同時施作，其順序較單元2之邊刀更早，第二刀下于另向母接頭端板外50公分，剩余之140公分土心則以第三刀挖除。單元17、18亦為L型公母單元，兩向之長度略有差異，以三刀施工，首先第一刀沿導(dǎo)溝凹槽邊緣開挖；第二

13、刀考慮土壓問題須配合相鄰單元19及20的第一刀交錯下下開挖施工；另一向公接頭之土心僅余100公分及110公分，以第三刀挖除。3、 T型單元，雙公一母接頭單元4屬此類型，計開挖三刀，第一刀抓斗中心于母接頭端板外側(cè)50公分處下刀；第二刀挖除T行基部220公分土心；垂直向尚剩余30公分土心，以第三刀挖除。4、 T型單元，三母接頭單元11為T型單元，三頭均為母接頭，計以五刀開挖。第一、二刀落于T型底部兩母接頭端板外側(cè)50公分處，以挖除兩母接頭；第三刀落于垂直向母接頭端板外側(cè)50公分處，以挖除該母接頭；第四刀挖除T型底部兩母接頭間所剩余之土心；第五刀挖除垂直向所剩余30公分土心。5、 十字型單元，三公一

14、母接頭單元8為十字型單元，接頭為三公一母，由于與第6、7單元相鄰之公接頭部分，已于單元6、7開挖時挖除；另與單元4相鄰之公接頭部分，亦已于單元4開挖時挖除了180公分，故本單元僅余公母接頭間約550公分土體須挖除，規(guī)劃以三刀施工。第一刀落于母單元端板外50公分處，如此約剩290公分土心，若考慮一刀挖除中央260公分土心，則兩端各剩15公分土體，將極容易產(chǎn)生崩塌，且連同第一刀，總共將需四刀，并不經(jīng)濟，故以兩刀交錯施工，以第二、三刀交錯挖除剩余之290公分土心。6、 十字型單元，四公接頭單元單元12為四個公接頭之十字型單元，經(jīng)四頭相鄰單元開挖完成后，本單元僅余中心約210公分土心，故以一刀一次挖除

15、。7、 T型單元，雙母一公接頭單元13、14屬此類型，以四刀開挖施工。第一、二刀落于母接頭端板外50公分處，挖除母接頭部分；第三刀挖除母接頭間剩余土心（90、180公分）；第四刀挖除垂直向剩余土心（90公分及80公分）。8、 T型單元，三公接頭單元15為三個公接頭之T型單元，開挖時須與第3單元配合下刀，規(guī)劃以三刀開挖。第一刀距離單元3端板外165公分處下刀，此時左右將各剩余約75公分土心，其中與單元3相鄰之土心已配合該單元開挖時挖除；第二刀挖除靠近單元13側(cè)之剩余75公分土心；第三刀挖除垂直向剩余之80公分土心。單元16亦為三個公接頭之T型單元，由于與單元5及單元14之公接頭部份均已于各該單元

16、施工時挖除了180公分，故T型底部僅余220土心，以第一刀挖除；第二刀挖除垂直向剩余之90公分土心。9、 直線型單元，兩側(cè)均為公接頭單元19、20為直線兩頭公接頭單元，以一刀開挖，由于相鄰單元17及單元18的部分于開挖時會產(chǎn)生土壓平衡問題，故其下刀時須配合各該單元的第二刀交錯向下開挖。10、 地梁單元地梁單元為一單純之270公分長矩形單元，因施工機具抓斗的有效施工寬度為260公分，一刀無法涵蓋全部施工范圍，若以兩刀交錯開挖，其下端將無法修齊，故以一刀開挖，兩側(cè)剩余土體以pipe沖洗，再以抓斗挖除底部沉泥。1.2.5穩(wěn)定液選擇及質(zhì)量管理連續(xù)壁施工之質(zhì)量除與施工技術(shù)息息相關(guān)外，其施工過程中開挖溝壁

17、之穩(wěn)定性亦為一重要之因素，而壁體穩(wěn)定性又與穩(wěn)定液的質(zhì)量有極大關(guān)系。穩(wěn)定液使用之目的，在利用穩(wěn)定液之液壓以抵抗施工挖掘過成中所發(fā)生之土壓及水壓，另穩(wěn)定液經(jīng)由溝槽壁面滲透到土層中附著于土壤粒子表面，而形成一層泥膜于壁面，可防止由于地下水之涌出而引起壁面崩塌，以達到穩(wěn)定壁面的目的。一般而言，穩(wěn)定液大多以皂土系（Bentonite）為主。本工程由于結(jié)構(gòu)特殊且重要，基于施工質(zhì)量及安全性的考慮，選用高分子聚合物材料-超泥漿第二代（Kwik-Vis）為開挖時之穩(wěn)定液。超泥漿與水拌合后即產(chǎn)生膨脹作用，以提高水的粘滯度，可在開挖壁面形成一層富有韌性的膠合薄膜，達到穩(wěn)定溝槽的效果。超泥漿穩(wěn)定液本身帶陰離子，而土壤

18、亦系帶陰離子之顆粒，兩者之間互相排斥，因此于削掘過程中土壤泥砂不會產(chǎn)生水解作用形成泥漿，可加速土壤顆粒之沉淀，降低含砂量，保持穩(wěn)定液之質(zhì)量。同時超泥漿不會與混凝土中的鈣離子作用產(chǎn)生劣化現(xiàn)象，可多次重復(fù)使用。使用完后可用管子將穩(wěn)定液回收至儲存設(shè)備中，待另一片連續(xù)壁單元施工時再行使用。每一片連續(xù)壁施工前，首先須檢測穩(wěn)定液酸堿值是否在811范圍內(nèi)，如果低于PH值8以下，則須加以調(diào)整；檢測粘滯度是否達到3240vis馬氏漏斗粘滯度（946cc/1500cc），如果不足，則必須添加超泥漿調(diào)整。每一單元施工完回收穩(wěn)定液，重復(fù)使用前須再次檢測其酸堿值及粘滯度，確定符合規(guī)定后方得使用。使用完成后可使用次氯酸鈉

19、（即家用漂白劑）將超泥漿分解處理，在24小時后將其完全變成中性，無污染周遭環(huán)境之虞后，予以適當(dāng)棄置。本工程于實際施工時，經(jīng)由長時間檢測穩(wěn)定液各項性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)其含砂量相當(dāng)?shù)停畲髢H1%左右，在吊放鋼筋籠前量測其沉泥厚度亦不嚴(yán)重，經(jīng)由超音波檢視其兩側(cè)開挖壁面亦相當(dāng)平順，并無坍塌情形發(fā)生，可見超泥漿與砂層已產(chǎn)生相當(dāng)優(yōu)良之膠結(jié)。單元開挖時除需隨時注意穩(wěn)定液之補充外，同時亦須注意穩(wěn)定液之損耗情況以確定是否有逸水之情況發(fā)生。本工程因地下水位于地表下5公尺以下，導(dǎo)溝內(nèi)液面維持在鋪面下10-30公分，壁面所承受之凈水壓力有助于開挖壁體之穩(wěn)定，但因地質(zhì)透水性佳，水頭較高將使穩(wěn)定液有加速流失之可能，施工過程中使用適

20、當(dāng)堵漏劑防止逸水，使用之胖大海系高壓干燥之原木纖維，遇水即會膨脹松散，使用時用鏟子將其削成小片置于導(dǎo)溝旁，先用水將其沖軟，若遇大量逸水時將胖大海鏟入導(dǎo)溝，胖大海纖維將會流向逸水處將地層之孔隙阻塞，發(fā)揮防止逸水之功能。1.2.6鋼筋籠加工及組立地下連續(xù)壁之鋼筋籠之組立系先于鋼筋加工場預(yù)組，然后再利用適當(dāng)?shù)跛蜋C具，吊放于壁體中，再澆置混凝土。故鋼筋作業(yè)場之設(shè)置應(yīng)考慮材料進場、下料之方便；鋼筋加工取料之便利；施工動線是否流暢；吊車起吊點是否方便；行進至下放鋼筋籠地點是否太遠等因素。一般連續(xù)壁絕大部分為直線單元，僅角隅處為L型單元，故鋼筋籠加工平臺以H型鋼于地表架設(shè)即可（平面加工臺）。本工程由于平面形

21、狀較復(fù)雜，故除直線單元與L型單元外，尚有許多T型及十字型單元。直線、L型與T型單元鋼筋籠均可于平面加工臺上加工，但十字型鋼筋籠必須于一特制高臺上加工，本工程于現(xiàn)場施作一高約2.8公尺之平臺供鋼筋籠之突出角放置及加工之用。本工程鋼筋籠全長計38公尺，分為上下兩截組立，搭接長度為1.4公尺，上截鋼筋籠長度為19.4公尺，下截鋼筋籠長度為20公尺。鋼筋籠組立時，先立端板，使之平直后再逐一焊接，端板與端板之間應(yīng)以滿焊確實執(zhí)行，并以兩根#5以上鋼筋補強之，鋼筋籠方能平直。主筋與副筋采跳點焊接，焊接時須控制電流與電弧長以避免鋼筋產(chǎn)生熔蝕現(xiàn)象，上下層鋼筋須以支撐鋼筋加以固定，其中斜撐補強筋組立之位置應(yīng)特別注

22、意維持在一直在線，并將特密管位置預(yù)留妥當(dāng)，以避免造成特密管不易安裝。母單元接頭部分突出鋼筋應(yīng)力求平直，以免影響公單元之下放。母單元接頭處為避免混凝土澆置時由端板兩側(cè)溢出造成漏漿，須于端板兩側(cè)安裝帆布，施工時接頭應(yīng)確實鎖緊，并須小心不可弄破帆布，以免漏漿。鋼筋籠之制作應(yīng)配合開挖速度，并適當(dāng)超前，絕不可有開挖完成后等待鋼筋籠之現(xiàn)象。本工程因連續(xù)壁頂較導(dǎo)溝面深約6公尺，為利于連續(xù)壁底灌漿管與完整性試驗管之安裝，端鈑及部分主筋須延伸至導(dǎo)溝下約30公分處。鋼筋籠組立完成后，再依施工圖位置安裝壁底灌漿管與完整性試驗管。本工程連續(xù)壁單元分割形狀相當(dāng)復(fù)雜，因此鋼筋籠吊放控制相對較不容易，考慮各單元分割之形狀及

23、鋼筋籠重量，采用100噸履帶式吊車，并以八點吊法吊放鋼筋籠，以確保兩側(cè)起吊高度相同。所謂八點吊法是以吊車之主吊鋼纜吊起3.5公尺長之H350型鋼，采用型鋼乃為避免鋼筋籠因起吊受擠壓變形。型鋼下固定有兩個蹄形吊具，每一吊具下接一鋼纜，鋼纜一端以吊具固定于鋼筋籠頂部上層，另一端固定于鋼筋籠頂部下層，由于兩鋼纜為等長，因此可使鋼筋籠兩端起吊高度相同。吊車之副吊型鋼下接兩滑輪，滑輪下各連接一鋼纜，鋼纜一端固定于鋼筋籠上層，一端固定于下層，兩滑輪下之鋼纜等長，但較主鋼纜長，且其兩端并不固定于鋼筋籠之同一斷面上。鋼筋籠吊起時，主吊與副吊同時作用，至鋼筋籠吊起約成45度時，放松副吊鋼纜，完全由主吊施力。因主

24、吊于鋼筋籠上有四個吊點，副吊亦有四個吊點，故稱八點吊法。1.2.7水中混凝土澆置及壁底灌漿鋼筋籠吊至定位后，再檢測穩(wěn)定液性質(zhì)一次，即可安裝特密管澆置水中混凝土。10吋特密管澆置水中混凝土之有效擠壓半徑以11.5公尺計，須依此原則將特密管位置作適當(dāng)規(guī)劃（圖七），對于非直線單元，每一轉(zhuǎn)角及交角處，均應(yīng)配置一特密管。澆置期間每車完成后利用水尺量測并記錄混凝土深度，為確保特密管于澆置期間經(jīng)常保持埋置于混凝土中至少1.5公尺，必須同時記錄特密管深度。本工程采用10吋特密管澆置混凝土其長度每支長3公尺，并有1公尺及2公尺長管數(shù)支搭配，特密管續(xù)接時，接頭處須墊防水膠圈以確保特密管之水密性，另澆置時各管應(yīng)同時

25、平均澆置，不可集中于某一兩支特定之特密管，以免造成混凝土高差過大，使得高處混凝土將低處含沉泥之劣質(zhì)混凝土面覆蓋，產(chǎn)生包泥現(xiàn)象。母單元澆置時速度應(yīng)稍慢，約3040m3/hr（公單元澆置速度約7080m3/hr），以防止漏漿。施工前并應(yīng)于端板外填碎石23公尺，以抵抗?jié)仓脮r混凝土產(chǎn)生之側(cè)壓力，及兩側(cè)之混凝土不等高可能產(chǎn)生的側(cè)移。對于公母單元，因公接頭處相鄰單元已施工完成，故澆置混凝土?xí)r有向母接頭傾斜的趨勢，于施工中須隨混凝土澆置回填碎石，碎石回填高度須較混凝土面高約2公尺，直至碎石高度達連續(xù)壁高度1/3為止。施工過程中如發(fā)生漏漿，應(yīng)即于端板外側(cè)回填碎石至漏漿位置，以阻止漏漿繼續(xù)發(fā)生，并于混凝土澆置完

26、成后且達相當(dāng)強度時，利用適當(dāng)機具于端板外側(cè)混凝土堆積之處鉆孔并利用pipe清洗漏漿，宜把握清洗的適當(dāng)時機，若時間過久，混凝土強度已太強，將不易清除，通常約于混凝土澆置后隔日上午處理。斜張橋橋塔由于承受到極大之載重，對于連續(xù)壁壁底的處理必須確保完善，為恐地質(zhì)承載條件與鉆探資料不符，于轉(zhuǎn)角、叉角及每隔三公尺范圍內(nèi)須預(yù)埋灌漿管（圖八），于混凝土澆置2448小時施作高壓水泥灌漿補強，其壓力應(yīng)達70bar，如灌漿量已超過200公升而仍未達所需壓力時，應(yīng)即停止灌漿，并以清水清洗灌漿管，等候1272小時后再行灌漿，其壓力至少須達40bar，否則須重復(fù)上述步驟至少一次后方可停止灌漿。1.2.8完整性試驗超音波

27、完整性試驗主要系利用超音波在一均質(zhì)材料中傳遞速率為一定值之原理來檢視材料是否有瑕疵或差異。一般對于澆置完整之均質(zhì)混凝土，其超音波傳遞速率約為4000±200公尺/秒，若因澆置不良而造成混凝土粒料分離或出現(xiàn)蜂窩時，其超音波傳遞速率將會降低。依據(jù)超音波檢測之傳遞時間剖面圖，可將檢視結(jié)果區(qū)分為優(yōu)良、輕微缺陷、次要缺陷與嚴(yán)重缺陷等四個等級，前兩者為可接受單元，后兩者為不可接受單元，如屬后兩者則應(yīng)提出補救計劃。超音波完整性檢驗以叉角、轉(zhuǎn)角及平接處為原則，并每隔1.5公尺預(yù)埋二支管作超音波檢測用（詳圖七-預(yù)埋管配置圖）。超音波測量設(shè)備包括發(fā)射器與接收器、音波函數(shù)生成器與示波器及紀(jì)錄器等三部分。于

28、連續(xù)壁單元施工完成后，將音波發(fā)射器與接收器放入預(yù)埋管中，沉至管底，然后將兩者同時緩緩拉起，于拉起的同時，利用示波器之波形存取功能，將各個深度所接收的波形儲存于磁盤驅(qū)動器內(nèi)，使用超音波完整性試驗測試程序，讀取波形，并計算超音波在各個深度的傳遞時間及接收波能量，以繪出各個深度混凝土中音波傳遞時間與深度的關(guān)系曲線，同時計算其傳遞速度，根據(jù)曲線變化分析混凝土質(zhì)量良窳。依據(jù)超音波完整性試驗量測數(shù)據(jù)分析，本工程除了測管彎曲造成訊號漸變及少許因鋼筋造成之噪聲外，其余顯示訊號均屬可接受單元，質(zhì)量優(yōu)良。1.3橋塔施工斜張橋橋塔造型為A型混凝土構(gòu)造，其上端有一約70公尺之直柱以錨碇鋼纜，并于兩股斜撐柱間設(shè)計一空心

29、橫向預(yù)力梁（簡稱橫梁），相連接形成一A型橋塔，塔高自基礎(chǔ)面起算為183.5公尺，兩支傾斜塔柱為空心混凝土柱，傾斜角度約為72.6度，外圍尺寸由底部之8.38公尺×9公尺往上漸變，于高度約110公尺處相交;直桿為混凝土實心斷面，高約70公尺，頂部尺寸為5公尺×6公尺，因直桿必須作為斜張鋼纜錨碇端，故有字形補強鋼鈑，鋼鈑后方焊有許多剪力釘及連接鐵件，以使鋼構(gòu)與混凝土緊密結(jié)合。本工程橋塔采用爬升模(Climbing Formwork)施工，為便于模板施工，將橋塔分為42升層及頂層燈室。除橫梁處及塔柱閉合處等少數(shù)特殊升層略為調(diào)整外，每升層之垂直高度為4.2公尺。橋塔為整座斜張橋最重

30、要之承重結(jié)構(gòu)體，未來通車后必須經(jīng)常進行檢修，以維使用之安全，為便于使用期間之檢修，于北側(cè)橋塔內(nèi)部設(shè)置有一部電梯，其行程起自橋面上達橋塔閉合處，除此之外，橋塔其它部位均設(shè)爬梯。施工期間于橋塔兩側(cè)外部設(shè)有施工用升降機兩部，并隨橋塔施筑而往上爬升，作為運送施工人員、機具及材料使用。塔頂設(shè)有5公尺高之燈室，由其內(nèi)部向外水平射出光束，以加強本橋之地標(biāo)效果。另外本工程考慮夜間之景觀，辮理變更設(shè)計增加景觀照明，將于橋面增加光源，照亮橋塔、鋼纜及上部結(jié)構(gòu)箱型梁，本橋橋塔甚高，且附近無遮避物，于夜間將其照亮，將有極佳之視覺效果。有關(guān)橋塔施工部分將分為模板作業(yè)、鋼筋組立作業(yè)及混凝土澆置作業(yè)等詳加說明。另外，對于本

31、橋塔施工過程中較特殊之橫梁施筑作業(yè)、預(yù)頂作業(yè)、拱度控制、施工線性控制及監(jiān)測作業(yè)亦作一原則性之?dāng)⑹觥?.3.1模板作業(yè)由于橋塔高度甚高，其施工屬高空作業(yè)，考慮施工條件，并為減少組拆模板時程，縮短作業(yè)時間及增加施工之安全性，本工程特別就橋塔之施工采用爬升模板(Climbing Formwork)，并選用木模，經(jīng)承商評選采用有多座知名斜張橋及吊橋施工經(jīng)驗之德國PERI公司制造之自動爬升模板系統(tǒng)，其面板為涂布酚樹脂之合板（Plywood）。爬升模板系統(tǒng)包含用以操作模板爬升之油壓動力系統(tǒng)、含結(jié)構(gòu)模板及工作平臺之模板系統(tǒng)、及固定模板和工作平臺之錨碇系統(tǒng)等三部份。當(dāng)每一升層之鋼筋綁扎完成并經(jīng)檢驗合格，將固定

32、于前一升層之爬升模板外移完成脫模作業(yè)后，即可進行模板爬升作業(yè)。模板爬升分為外模爬升及內(nèi)模爬升兩部分，其中外模爬升(含工作平臺及支撐)系利用本身之油壓動力系統(tǒng)來進行，屬于全自動爬升模，內(nèi)模(亦含工作平臺及支撐)之上移則須利用塔式吊車吊升，故屬于半自動爬升模。橋塔之?dāng)嗝鏋榘私切?，模板制作時即將外模分為四片，爬升時四片各自獨立爬升。每片之爬升作業(yè)，首先進行軌道爬升，此項作業(yè)系先松開軌道與固定架之固定螺絲，使軌道可自由移動，再利用爬升模本身之油壓系統(tǒng)及千斤頂將軌道往上拉，并固定于已完成混凝土澆置的上面升層之固定架（事先利用預(yù)埋螺栓方式固定于混凝土壁體）。其次進行主體模板（含工作平臺）之爬升，此項作業(yè)也

33、是使用同一油壓系統(tǒng)及千斤頂，并利用軌道上之突出物作為千斤頂之反作用力點將模板往上頂，如此完成模板之爬升作業(yè)（圖九），當(dāng)四面模板均爬升至定位，最后再將模板內(nèi)移完成組模作業(yè)。1.3.2鋼筋組立當(dāng)前一個橋塔升層施筑完成后，即可進行次一升層之鋼筋組立作業(yè)。依設(shè)計圖橋塔垂直向主筋采36mm竹節(jié)鋼筋，間距10公分，且因斷面外徑尺寸往上漸縮，故隨著升層上升，鋼筋支數(shù)往上遞減。因考慮鋼筋量多，間距小，且呈傾斜狀，不易固定，故主筋之連續(xù)全都采用續(xù)接器而不采用傳統(tǒng)之搭接方式，以保持足夠之鋼筋間距，增加工易性，提高混凝土之澆置品質(zhì)。因橋塔主筋系采用續(xù)接器續(xù)接，故鋼筋車牙為鋼筋加工之主要作業(yè)，其作業(yè)質(zhì)量良窳影響材料檢

34、驗與現(xiàn)場扭力試驗成果。另外，考慮于高空進行鋼筋組立作業(yè)時受風(fēng)力影響極大，固定不易，故每支主筋配合橋塔升層高度均裁切為4.2公尺并車牙，而不采用定尺鋼筋（一般約12公尺），以配合每升層之組筋續(xù)接作業(yè)。由于橋塔之高度極高，故鋼筋之運搬系采用塔式吊車，為便于鋼筋續(xù)接作業(yè)及安全考慮，設(shè)置一鋼筋吊架，吊架上綁約10條繩索，每條繩索上可綁一支鋼筋，此鋼筋下端已車牙，上端不但車牙且已預(yù)先鎖上續(xù)接器，當(dāng)?shù)踔潦┕ど龑游恢脮r即可進行鎖固續(xù)接作業(yè)。塔柱斜腳部份因主筋為傾斜，故鋼筋續(xù)接時必須一人站于較高處將鋼筋扶持使之傾斜，另一人于鋼筋底部鎖續(xù)接器，且須錯開續(xù)接。續(xù)接作業(yè)程序先由施工人員以鏈條式扳手鎖緊，并以扭力扳手

35、檢測合格后，再由監(jiān)造單位以扭力扳手抽測，以確認施工質(zhì)量。續(xù)接器之扭力值，依型錄36mm扭力需達343N-m，即所有扭力檢測均以此為準(zhǔn)。主筋續(xù)接且經(jīng)檢驗合格后，先以一上一下二根大號水平向鋼筋將整排主筋依設(shè)計間距焊接固定，其余之橫筋即可輕易固定。有關(guān)箍筋施工方面，為使主筋與工作筋之固定及箍筋之搭接接合處穩(wěn)固，乃采用焊接接合，故19mm以上鋼筋采A706低含碳量之鋼筋，以符合焊接需求，并不致造成鋼筋強度降低。1.3.3橋塔混凝土澆置橋塔之混凝土澆置作業(yè)隨著施工高度變化，采用不同之混凝土澆置機具設(shè)備，在橫梁以下橋塔部分因高度較低，使用移動式混凝土泵送車，而橫梁以上因受混凝土泵送車之臂長與輸送力量限制，

36、避免高揚程的泵送造成骨材分離及泵送困難，而采用高空吊桶方式澆置，利用塔式吊車吊送吊桶(每只3m3）于地面及澆置位置之間，以澆置混凝土。因塔腳具傾斜角度，且鋼筋密置及間距狹小，其傾斜面外側(cè)不易灌滿混凝土及震實，故于澆置前先置放6英吋之PVC管8支，并將混凝土澆置于PVC管上之漏斗內(nèi)，利用該等PVC管將混凝土直接送至深層，并隨著澆置高度上升，提升PVC管之高度，直到澆置至升層高度之2/3，即可將PVC管去除。另外，因塔腳傾斜且鋼筋排列繁密，為求震動作業(yè)完整，使振動棒可確實而順利進入傾斜塔腳底部，特別置放可移動式之槽鋼，震動棒再沿著傾斜之槽鋼滑至欲震動位置。改用吊桶澆置后，因吊桶附有可卷起之軟管，可

37、傾斜放至任意位置，故不再使用PVC管。且改用吊桶后，澆置速率較慢，故工人有較多之時間進行震動作業(yè)，故震動用之槽鋼亦省略了。橋塔橫梁為一空心預(yù)力梁，系作為將上部結(jié)構(gòu)之載重傳遞至橋塔及基礎(chǔ)之結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其斷面尺寸為4公尺×5公尺，上方有三個盤式支承墊，作為上部結(jié)構(gòu)箱形梁之支撐。此外，橫梁并設(shè)計有127T-12.7之預(yù)力鋼腱30束。橫梁距地表高度為38公尺，其施工方式系采就地支撐方式施工，于橫梁下方設(shè)置重型支撐架作為組立橫梁模板及鋼筋之工作架。由于橫梁系與橋塔第11升層共構(gòu)，非屬標(biāo)準(zhǔn)斷面，故必須拆卸爬升模板另行組模施筑。于完成第10升層后，拆除橋塔內(nèi)側(cè)面外模以便安裝第一支臨時側(cè)向支撐，同時吊

38、移內(nèi)模，爬升橋塔外側(cè)面外模至第11升層位置，同時架設(shè)橫梁重型支撐鋼架并組立橫梁底模，澆置橫梁底版。于橫梁底版上組立側(cè)模及橫梁頂版模板，然后與第11升層共構(gòu)施工。俟塔柱第13升層完成后，于橫梁外側(cè)架設(shè)工作平臺以施拉預(yù)力。橋塔橫梁設(shè)計有三十束預(yù)力鋼鍵，每束計有二十七支鋼絞線，其預(yù)力之施拉作業(yè)系分為兩階段進行，當(dāng)橫梁上方之橋塔第12升層施筑完成后先施拉60%預(yù)力，當(dāng)斜張橋側(cè)跨徑預(yù)力箱梁完成座落于橫梁后，再施拉剩余之40%預(yù)力。1.3.4預(yù)頂作業(yè)A形橋塔由于兩塔柱呈傾斜狀，其本身之自重及橋面載重將使橋塔柱向內(nèi)傾，一方面為消除內(nèi)傾之變形；另一方面為消除橫梁之干縮及潛變，于橋塔施工過程中特別于高程65.1

39、公尺、105.2公尺及131.9公尺等三處設(shè)置臨時側(cè)向支撐，施以預(yù)力撐開兩斜柱向內(nèi)之傾力，以達校正結(jié)構(gòu)物變形之目的。經(jīng)規(guī)劃三次預(yù)頂位置之預(yù)頂力量分別為7000KN、3100KN及5OOKN。第一次頂開系于橫梁澆置混凝土前進行，預(yù)計在7000KN之頂力下其兩側(cè)約各頂開34，實際量測結(jié)果為，北側(cè)頂開32mm；南側(cè)頂開31。第二次頂開系于塔柱第21升層完成并將模板爬升至第22升層后進行，預(yù)計在3100KN之頂力下，其兩側(cè)將各被頂開約23.6mm，實際量測結(jié)果，兩側(cè)各頂開約23.5。第三次頂開系于橋塔閉合節(jié)塊澆置混凝土前進行，預(yù)計在5OOKN之頂力下，其兩側(cè)將各頂開約19，實際量測結(jié)果，頂開距離約各1

40、7。由以上之預(yù)頂結(jié)果顯示計算值與實際之預(yù)頂結(jié)果相差極微，顯示設(shè)計分析時采用之參數(shù)與實際狀況相近。1.3.5施工線性控制高屏溪斜張橋為一高度超靜定之特殊結(jié)構(gòu)物，由于系統(tǒng)復(fù)雜且施工方式又有相當(dāng)大變異性，因此施工過程中的質(zhì)量掌控益形重要，尤其是如何確保于施工期間和通車階段各項橋體線形、結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力及鋼纜拉力皆能符合設(shè)計要求，為施工過程中的最大挑戰(zhàn)。由于施工條件及各種環(huán)境中的可變因素，將使理論分析與實際施工成果會有一定差異存在，為確保橋體各部結(jié)構(gòu)符合規(guī)范要求，于施工過程中必須嚴(yán)密監(jiān)控施工成果，并不斷比對計算值與測量值的差異性，隨時校正之。斜張橋橋塔之監(jiān)控作業(yè)，大體分為線性監(jiān)控、內(nèi)應(yīng)力監(jiān)控及環(huán)境因素監(jiān)控等

41、三部份，監(jiān)控所獲之?dāng)?shù)據(jù)回饋原設(shè)計值，經(jīng)比對后，除可印證原設(shè)計之正確性外，亦可作為后續(xù)施工之參考，故線性控制作業(yè)實為斜張橋塔施工中重要之一環(huán)。由于高屏溪斜張橋之地理位置特殊，起點A1橋臺座落于臺21線公路旁之幾乎垂直的半山腰上，橋面與地面高差達45公尺，橋塔塔頂離地面約180公尺，P2橋墩位于高屏溪主流之對岸，與橋塔相距330公尺，因此，為解決山區(qū)、平地及渡河間對主橋塔之控制作業(yè)，必須由以下三方面加以考慮：1.監(jiān)測站位置之選擇；2.監(jiān)控作業(yè)所需之精度控制；3.監(jiān)控測量儀器之選定及相關(guān)因素之改正。1. 監(jiān)測站位置之選擇控制點選定前，首先勘察地形，在通視良好、三角點布設(shè)圖形強、不易受施工影響破壞之地

42、點共埋樁15處。以三邊三角網(wǎng)測量模式加以施測，以期增加邊角之多余觀測數(shù)量。施測過程中各相關(guān)點位之測角測距數(shù)據(jù)，均須滿足三等測量規(guī)范之要求，其間均加以溫度、氣壓等環(huán)境因素改正，并施以三角高程測量，作為內(nèi)業(yè)分差計算之參數(shù)值。平差過程中，必須將大地投影尺度比、化歸平均海水面之歸化值亦加入分差計算模式中。平差后所獲之結(jié)果，各點間之誤差橢圓均在2.7公厘范圍內(nèi)，其精度可滿足后續(xù)斜張橋塔之監(jiān)控作業(yè)所需。由于斜張橋橋塔身兼混凝土箱型梁及鋼梁之銜接重任，施工過程中，為考慮工進之需要，三部分之主結(jié)構(gòu)物必須同時施工，致使高程控制作業(yè)之先期作業(yè)，必須嚴(yán)謹(jǐn)且正確。首先將斜張橋單元分為三段施測，計分臺21線公路旁至山區(qū)

43、、公路平面區(qū)、高屏溪渡河等三測量區(qū)。施測期間，采往返直接水平作業(yè)模式，以比對相互間之?dāng)?shù)據(jù)，其中兩次數(shù)據(jù)之誤差值必須小于8mmK( K為公里數(shù))，各前后視之間距須小于50公尺，于山區(qū)路段則加以大地折光差改正及大地曲度比改正。各段水平測量作業(yè)結(jié)束及平差后，于各段內(nèi)選取點位施以三角高程測量，加以比對各段平差結(jié)果，比值均在2.5公厘范圍內(nèi)， 其精度可滿足后續(xù)斜張橋塔之高程銜接作業(yè)所需。2. 監(jiān)控作業(yè)所需之精度控制斜張橋橋塔高183.5公尺，A型塔自基礎(chǔ)至塔柱閉合處之高程差約110公尺，塔頂鋼結(jié)構(gòu)（預(yù)埋于塔頂直柱部分內(nèi)）與混凝土之共構(gòu)部分長約55公尺，以控制橋塔之線形作業(yè)而言，公路平面區(qū)之開展面不足10

44、0公尺之情況下，必須將控制站分段移位至山區(qū)及渡河區(qū)，且橋塔之監(jiān)控作業(yè)亦須分為三部分實施 ;又為顧及各升層之施工方便及橋塔線性之正確性，控制作業(yè)采用大部模版整置及細部模版整置兩階段進行監(jiān)控作業(yè)。于橫梁以下的部分監(jiān)控時，首先施以大部模版整置，于升層模版處，使用精密水平儀量測預(yù)先固著于橋塔旁之卷尺高程，以計算升層面之實際縱剖面，再加入預(yù)先計算之預(yù)拱值，以求得各模角之實際位置。依據(jù)求值于塔腳底部放樣模角支距線三條，使用日本制TOPCON （序號DT-110L）數(shù)字雷射經(jīng)緯儀(50公尺內(nèi)有效雷射光點為5mm) 架設(shè)于支距在線，使用直角目視器將光點上引至各模角橫向延伸桿上，藉以調(diào)整模版尺寸。當(dāng)大部調(diào)整完成

45、后，由主控站架設(shè)WILD T2經(jīng)緯儀及DI-2002精密測距儀或TOPCON 500全測站電子測距經(jīng)緯儀，實施三角高程測量及支距法，作為細部模版整置之依據(jù)，至誤差容許范圍內(nèi)。橫梁以上的部分監(jiān)控時，由于橋塔直立部分為混凝土及斜張鋼纜鋼墊鈑實心共構(gòu)結(jié)構(gòu)，其高度離地已超過100公尺，使用雷射經(jīng)緯儀產(chǎn)生之誤差量過大且受混凝土箱型梁之遮蔽，故于第一片鋼墊鈑之底部，先行設(shè)立相對控制站，并將雷射經(jīng)緯儀移至此處，監(jiān)控鋼墊板接合焊接作業(yè)，再依據(jù)各鋼鈑角點調(diào)整混凝土模板之相對尺寸，以取代橫梁下部監(jiān)控時之大部調(diào)整作業(yè)，細部調(diào)整則依循下部監(jiān)控時之模式繼續(xù)施行。為監(jiān)控斜張橋于施工期間之變位行為，于橫梁以下部分每5個升層

46、，橋墩混凝土面上左、右側(cè)各設(shè)置測量反光貼紙一枚(精度為3mm±4ppm)，橫梁以上部分每4個升層設(shè)置一枚，鋼墊鈑則每片設(shè)置一枚，至目前為止共設(shè)置測量反光貼紙共26枚，于各重要之施工行為及定期監(jiān)測作業(yè)時，實施全面之監(jiān)測作業(yè)，并將其結(jié)果與相關(guān)之監(jiān)測結(jié)果結(jié)合判讀，以為后續(xù)施工之重要參考。3. 監(jiān)控測量儀器之選定及相關(guān)因素之改正為求斜張橋橋塔監(jiān)控作業(yè)之精度與質(zhì)量，致使獲取之?dāng)?shù)據(jù)足以供持續(xù)施工作業(yè)之判讀，所采用之測量儀器計有WILD T2精密經(jīng)緯儀及 DI-2002精密測距儀、NA-2002電子水平儀、日本TOPCON 500全測站電子測距儀、TOPCON DT-110L雷射經(jīng)緯儀、TOPCO

47、N AT-G6精密水平儀等，由于廠牌及精度之不同，于使用前必須先行于基線場加以比對，求得相互間之誤差量于誤差容許范圍內(nèi)，并每3個月定期校正一次，以期使用中之儀器均能保持正常狀態(tài)。監(jiān)控作業(yè)前應(yīng)先考慮數(shù)據(jù)采集時各影響監(jiān)測數(shù)據(jù)搜集之相關(guān)因素，先行控制及改善，下表為監(jiān)控作業(yè)前，各項已發(fā)生或未發(fā)生之影響因素及改善前后之誤差量比較表，可供后續(xù)施工之參考。項 次未改正前(mm)改正后（mm)控制點平差后之殘差0 2.70 2.7使用儀器之精度(a).使用反射菱鏡(b).使用反光紙4.4(5.4)4.4(5.4)投影坐標(biāo)系之變形量27.71溫度及氣壓之影響0 11.61人員施測之質(zhì)量0 100 5誤差總量:3

48、2.1 56.4(33.157.4)6.4 14.1(7.4 15.1)1.3.6監(jiān)測作業(yè)本工程為第二高速公路跨越高屏溪之重要橋梁，不單其功能無可替代，且由于結(jié)構(gòu)的特殊，斜張橋受力后之行為亦異于一般性的橋梁，為確保橋梁完工通車后之安全，將設(shè)立一套完整之監(jiān)測維修系統(tǒng)，計劃中將包含監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)之建立，于施工期間預(yù)埋各項監(jiān)測儀器以構(gòu)建預(yù)警系統(tǒng)，提供橋梁在風(fēng)力、地震力、車輛活載重及溫度變化等因素作用下，橋塔、斜張鋼纜及橋面版等之受力及變形數(shù)據(jù)，再經(jīng)由監(jiān)測系統(tǒng)之判讀程序加以辨識。監(jiān)測計劃中于橋塔各重要部位設(shè)置有鋼筋計、混凝土應(yīng)變計、變位計、傾斜儀、地震儀、風(fēng)速風(fēng)向計等種類之監(jiān)測儀器。施工中對已安裝之儀器

49、監(jiān)測作業(yè)均采用人工定期量測，屬于靜態(tài)之監(jiān)測。于橋梁主體結(jié)構(gòu)完成后，通車前，須進行載重試驗，檢核橋梁靜力與動力特性，建立橋梁之基本數(shù)據(jù)庫，以作為將來監(jiān)測維護之參考數(shù)據(jù)。本工程監(jiān)測儀器之購置及裝設(shè)系由承商負責(zé)，監(jiān)測計劃之執(zhí)行及監(jiān)測資料之分析則由財團法人成大研究發(fā)展基金會負責(zé)。1.4斜張橋施工控制高屏溪斜張橋設(shè)計時考慮其功能性，并配合現(xiàn)地環(huán)境景觀，采用高橋墩、長跨徑且結(jié)構(gòu)配置多樣化之形式，同時為提高施工質(zhì)量及縮短施工時程，同時采用系統(tǒng)化施工方法及施工機具，但亦因此而提高施工控制之困難度。橋梁施工控制之重點在于線形及內(nèi)應(yīng)力，然內(nèi)應(yīng)力及線形變化受設(shè)計基本參數(shù)、施工條件、施工方法與機具所左右，如何確認各項

50、影響因素以確保橋梁完工后能符合設(shè)計線形及結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力等需求為橋梁施工控制成功與否之關(guān)鍵。斜張橋之結(jié)構(gòu)系統(tǒng)相當(dāng)特殊且多樣化，施工方法又具有相當(dāng)大之變異性，因此施工質(zhì)量掌控相當(dāng)不易，如何確保施工期間及通車階段橋體線形、內(nèi)應(yīng)力及斜張鋼纜拉力皆能符合設(shè)計原意，為施工過程中的一大挑戰(zhàn)。一般而言，線形及內(nèi)應(yīng)力的誤差來源主要有三項，第一為結(jié)構(gòu)分析時分析模式不夠精確或是構(gòu)件重量及勁度模擬誤差；第二是構(gòu)件制造精度不夠，包含橋塔之垂直度、主梁之拱度及斜張鋼纜之長度；第三為構(gòu)件架設(shè)或組立所造成之誤差。施工誤差的訊息來自于施工過程當(dāng)中不斷的監(jiān)測，并將監(jiān)測值與理論分析值比對，以得知其間之差異性，因各項可變因素甚多，故實測

51、值與理論值絕難相同，施工過程中必須不斷探討誤差之原因并修正之。就長大跨徑之斜張橋而言，誤差之修正方式主要有斜張鋼纜拉力的調(diào)整、構(gòu)件幾何形狀調(diào)整或兩者兼施。由于誤差發(fā)生原因并不容易識別，不當(dāng)?shù)恼{(diào)整不僅于事無補，甚至可能產(chǎn)生負效應(yīng)，故斜張橋施工控制理念主要在于綜合考慮誤差之來源及影響，并于線形及內(nèi)應(yīng)力誤差容許范圍內(nèi)利用適當(dāng)之修正方式使橋梁完工狀態(tài)呈現(xiàn)最佳狀況。誤差修正方式與斜張橋結(jié)構(gòu)型式及施工方法息息相關(guān)，一般而言，構(gòu)件幾何形狀調(diào)整方法較適用于修正預(yù)鑄構(gòu)件于制造或組立時所產(chǎn)生之誤差，其修正方式在于經(jīng)由比對量測值及計算值之差異量，通過下一個或多個構(gòu)件接縫轉(zhuǎn)角進行調(diào)整。由于誤差來源相當(dāng)復(fù)雜且識別不易，

52、此一調(diào)整方法又有時效性，故較少被采用。較普遍修正方式為斜張鋼纜拉力調(diào)整法，然由于斜張橋為一高度超靜定結(jié)構(gòu)，鋼纜拉力之調(diào)整不僅影響橋梁線形，亦造成其它鋼纜拉力重分配，如何決定適當(dāng)調(diào)整量及調(diào)整時機為拉力調(diào)整作業(yè)之重點。本工程由于橋體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)非常特殊，施工期間之拱度變化相當(dāng)難控制，為確保橋梁完成時之線形及內(nèi)應(yīng)力能滿足設(shè)計之需求，施工初期即依據(jù)施工機具、 施工程序及現(xiàn)場條件，進行完整之施工階段結(jié)構(gòu)分析以預(yù)測線形及內(nèi)應(yīng)力變化情形，并建立一套完整之應(yīng)力及拱度監(jiān)測系統(tǒng)以期掌握施工誤差發(fā)展之趨勢，對于誤差之判讀及修正則以參數(shù)識別法作為施工控制之主要依據(jù)。一般斜張橋結(jié)構(gòu)分析方法可分為倒算法及正算法，倒算法是由橋

53、梁完成狀態(tài)進行拆解計算，依施工步驟相反順序，逐步拆解計算每一施工階段之控制參數(shù)；正算法則采用與施工步驟相同順序，依據(jù)設(shè)計理念選擇部分設(shè)計參數(shù)作為未知數(shù)，依序計算各施工階段控制參數(shù)初始值，再經(jīng)由預(yù)設(shè)之邊界條件以迭代方式求解未知數(shù)方程式，并迭代控制參數(shù)至收斂為止，即可求得各施工階段之控制參數(shù)。一般而言，兩種方法皆適用于斜張橋解析計算，惟大跨徑混凝土斜張橋較常采用正算法，因混凝土之干縮與潛變行為在時間上只能順序，而倒算法在時間上是逆序。如要采倒算法并同時考慮混凝土干縮潛變行為，則須先經(jīng)由正算法計算干縮潛變初始值，再將該值代入倒算法計算過程中反復(fù)迭代以求得施工階段各項控制參數(shù)。本橋主體結(jié)構(gòu)為一預(yù)力混凝

54、土與鋼構(gòu)之混合式結(jié)構(gòu)物，由于其施工接口繁多，且施工順序相當(dāng)復(fù)雜，加上混凝土干縮潛變量對本橋影響極大，故采正算法拆解各施工階段之控制參數(shù)。為掌控斜張橋于施工期間之線形及應(yīng)力變化，一套完整且實用之監(jiān)測系統(tǒng)是必備工具，監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)容須包含監(jiān)測項目、監(jiān)測時機、監(jiān)測方法及監(jiān)測點配置，監(jiān)測系統(tǒng)配置細節(jié)與橋梁結(jié)構(gòu)系統(tǒng)及其施工方法有緊密的關(guān)系。本斜張橋之監(jiān)測項目包含線形、應(yīng)力及溫度等三項。橋塔之線形監(jiān)測已如上節(jié)所述。應(yīng)力監(jiān)測乃配合監(jiān)測計劃一并執(zhí)行，橋塔于連接地梁、塔腳基部、塔柱于橫梁上緣處及兩塔柱閉合之漸變段頂端附近配置有鋼筋計及混凝土應(yīng)變計；預(yù)力混凝土箱型梁共取14個斷面配置36片鋼筋計及36片混凝土應(yīng)變計；

55、箱型鋼梁則取5個斷面配置80片鋼梁應(yīng)變計；對于斜張鋼纜拉力監(jiān)測，主要是利用微振法判讀拉力大小，除此之外，亦于橋塔前后兩側(cè)對稱各選取5根斜張鋼纜安裝錨碇處應(yīng)變計，每處包含8片應(yīng)變計；預(yù)力混凝土箱型梁下方臨時支撐架反力監(jiān)測主要是利用安裝于支撐架上端之應(yīng)變計量測應(yīng)力變化，每一座臨時支撐架安裝12片應(yīng)變計，共分為三組分別黏貼于箱梁腹版下方之支撐梁上。溫度監(jiān)測為一配合工作，一般是與線形量測或應(yīng)力量測一起進行，其量測項目包含環(huán)境溫度、橋體溫度及鋼纜溫度，環(huán)境溫度以溫度計量測；斜張鋼纜溫度主要是以設(shè)置于橋面版上之一段假置鋼纜內(nèi)部鋼腱溫度作為參考基準(zhǔn)；橋體溫度量測于橋塔部分共考慮三處，兩處位于塔腳接近橫梁上緣

56、附近，一處位于塔柱漸變段頂端附近，預(yù)力混凝土箱型梁于第2、4、6、8、10、12及14等7個斷面中央腹版上下緣量測溫度，箱型鋼梁于每一節(jié)塊之中間斷面頂?shù)装嫣幐髁繙y三點溫度。每一監(jiān)測項目之量測時機配合橋體結(jié)構(gòu)特性及施工流程可概分為三個階段，第一階段為橋塔施工期間，此一監(jiān)測階段主要對象是自重所造成之變形，在于確認橋塔混凝土重量對PERI爬升模與塔體所產(chǎn)生之變形及三次頂開作業(yè)對橋塔所造成之應(yīng)力與應(yīng)變影響，量測作業(yè)于每一橋塔節(jié)塊混凝土澆置完成后及頂開作業(yè)前后進行。第二階段監(jiān)測作業(yè)主要是配合箱型鋼梁節(jié)塊吊裝作業(yè)進行，其間之重要施工項目亦包含塔柱施工及斜張鋼纜安裝。第二階段監(jiān)測作業(yè)依其目的之不同可歸為三組

57、，第一組主要在于監(jiān)測新增箱型鋼梁節(jié)塊對主梁所造成之影響，量測項目主要為鋼梁之垂直變位、扭轉(zhuǎn)變位及中心線偏差，量測時間為清晨，記錄數(shù)據(jù)包含環(huán)境溫度及結(jié)構(gòu)體溫度；第二組以監(jiān)測斜張鋼纜施拉初始拉力前后橋體線形變化狀況，監(jiān)測對象為主梁、橋塔及支承，前兩者為三個方向之變位，后者為橋軸向位移量，于施拉初始拉力期間同時進行微振法基準(zhǔn)點校正，各項量測工作之進行仍以清晨為主，量測數(shù)據(jù)亦包含環(huán)境溫度與結(jié)構(gòu)體溫度；第三組量測工作主要在于確認溫度變化對于斜張橋線形及應(yīng)力之影響，對于主梁、橋塔及支承之變位量測自早上六點開始至晚上九點結(jié)束，每三小時量測乙次，對于已安裝完成之斜張鋼纜及臨時支撐架則分別于早上九點及下午三點量

58、測拉力及支撐反力。第三階段監(jiān)測時機設(shè)定于預(yù)力混凝土箱型梁臨時支撐架拆除前后，由于支撐架拆除后將造成主梁與橋塔變形及斜張鋼纜拉力重分配，其變化量受橋梁結(jié)構(gòu)系統(tǒng)影響預(yù)測不易，因此拆除前須確認主梁與橋塔線形狀況及斜張鋼纜拉力與臨時支撐反力分布情形，并確認變化量與溫度之關(guān)系，量測工作預(yù)計于清晨六點開始至晚上九點結(jié)束，每三小時量測乙次，量測作業(yè)進行時須確實清除橋面上所有額外機具以符合結(jié)構(gòu)分析時所擬定之施工假設(shè)條件；支撐架拆除后，鋪面系統(tǒng)鋪設(shè)前，須重復(fù)進行前述測量作業(yè)以提供斜張鋼纜拉力調(diào)整所須相關(guān)數(shù)據(jù)。本工程之施工控制方式是以參數(shù)識別法為主，即于施工期間依監(jiān)測作業(yè)規(guī)劃進行主梁拱度、橋塔拱度及斜張鋼纜拉力量測，經(jīng)由比較實測值與理論值之差異性，識別設(shè)計基本參數(shù)之準(zhǔn)確性，并依需要重新修訂基本參數(shù)，更新結(jié)構(gòu)分析結(jié)果與重新設(shè)定拱度及拉力之期望值，以達到拱度及鋼纜拉力雙控之目標(biāo)。由于本橋箱型鋼梁勁度較低，且施工方式為懸臂吊裝工法，預(yù)期鋼梁懸臂端于吊裝期間之拱度變化量對于節(jié)塊重量及斜張鋼纜拉力相當(dāng)靈敏且不易掌控，故于前置作業(yè)中亦對主梁勁度參數(shù)進行識別，其識別方式為勁度參數(shù)分析，即調(diào)整主梁勁度值10%后進行結(jié)構(gòu)分析，經(jīng)由分析結(jié)果可知，其主梁變位量約有5%之差異，經(jīng)判讀此一差異量應(yīng)不致于影響主梁拱度。但若經(jīng)由實測數(shù)據(jù)判斷主梁拱度主要誤差可能來自