关于高铁桥梁及隧道施工图解

高铁桥梁及隧道施工简介

摘要

台湾高速铁路主体工程的兴建自公元2000年三月起，几乎是全长330公里同时动工。其中近80%为高架桥，10%为隧道，为期于公元2005年十月份顺利通车，不论桥梁与隧道，均采用了快速安全的施工方式。本文简单叙述台湾高铁桥梁与隧道施工方式。

壹、前言

台湾高速铁路计划由台北至高雄，全长345公里，除由台北车站至新庄树林处之15公里由政府兴建外，其余330公里全由台湾高速铁路公司负责兴建。全线共分为12个土建施工标。经过邀标、议约、议价及决标的程序后，各标均于2000年中陆续开始施工。

土建标均采设计施工合一(D/B)之合约型式，由土建承商按合约所订之设计与工程规范，自行委请顾问公司办理设计，另再委请独立审查顾问办理设计审查工作。表一即为各土建标承商及其顾问公司之综整表。

由台湾高铁公司负责兴建的330公里中，高架桥即有250公里，约占全线之76%，隧道长度为44公里，约占全线之13%。高架桥与隧道之施工于本案中，占有极重要且关键的角色。本文即就本案各标高桥梁与隧道的施工方法摘要报告。

貳、高铁桥梁之设计与施工

2.1高铁桥梁的设计考虑

高铁桥梁基于安全、舒适，易于维护的前提下，在设计上有些特别的考虑，兹举数则条列如下:

1.采用钢筋混凝土或预力混凝土桥梁，并尽可能避免采用钢构桥梁。

2.桥梁之所有支承均应易于检修，并应在结构体使用寿命期间内，以不影响列车正常运行之情况

下轻易调整及更换。支承之更换作业应局限在午夜至凌晨6点之间并于4小时之内完工。

3.桥梁之设计应将维修吊车于桥面版悬吊部位造成之垂向载重纳入考虑。

4.上部结构应于顶版底面每一检修口上方预埋可承受3公吨吊装重量之吊环。所有检修口均应配

置可上锁之镀锌钢盖板。

5.最大设计地震力：系考虑地震回归期为950年之地表加速度，在此地震作用下，主结构允许产

生非弹性变形并允许损坏发生，并应可修复，惟不允许结构发生脆性破坏，以致倒塌。

6.安全运转设计地震：相当于三分之一之最大设计地震力。在此地震作用下，结构反应必须维持

在弹性范围，不得有塑性变形产生。

7.增加桥梁支承长度：高铁桥梁设计规范规定桥梁最小设计防落长度为政府颁布之铁路桥梁耐震

设计规范之规定值1.2倍。

8.通过断层之结构型式选择：以较柔性之结构物（如路堤）通过为主，以加速地震后修复速度，

如因现地限制，需采桥梁通过，则需额外加大防落长度。

9.施工中地震力之考虑：土木承包商需依据高铁桥梁设计规定，以25%之设计地震力设计相关之

施工设备，以确保施工设备于施工期间之结构安全。

2.2 高铁桥梁的结构型态

一、基础

(一)、扩展基脚（Spread Footing）

扩展基脚属浅基础，其断面尺寸为（L*W*D）10m*10m*2.25m～17.5m*17.5m*2.7m。

若土壤之承载力适合而且无沈陷之疑虑，则扩展式基础在施工上比桩基础简便许多。扩

展基础仅限在接近地表处存在适当之承载层，且其下方无任何具高度可压缩性质之土

层，经计算所得之沈陷量并未超过容许限值之状况下使用。

扩展基脚于台湾高铁计划的使用情形如表二。图一为C220标新竹车站段之一例。

施工范围基础总数量

(座)

扩展基脚

(座)

区域扩展

基脚比例

混凝土立方

(立方公尺/

座)

北工段

(C210~C240)

1,644 1,138 69% 280～830 南工段

(C250~C296)

6,431 1,094 17% 225～456 总计8,075 2,232 28%

表二、台湾高铁桥梁浅基础

图一、扩展基脚(C220标)

(二)、桩基础（Pile Foundation ）

桩承基脚属深基础，桩径为1.5m ～2.5m ；根据台湾高铁针对桩承基础之规定，凡于浅基础无法以安全、经济之方式承载设计载重，且又无法符合规定之沈陷标准者，均应使用深基础。另即使于地层之承载力适合使用浅基础处，若表层土壤有遭受冲刷或冲蚀之虞者，仍应使用深基础设计。

高铁沿线基桩型式大多采全套管基桩及反循环基桩，基础之型式与深度应依工址地工调查之结果判定，并根据地工调查之结果计算基础土壤之容许承载压力、基桩承载力、预期沈陷量与地下水位等数据。

桥梁基础设计为因应工址地质与区域地震力变化而有差异，尤其高铁桥梁工程纵贯台湾西部走廊，桥梁总长约250公里，沿线之基础设计考虑与设计结果反应其工址地质与区域地震力变化；表三为桩基础于台湾高铁计划使用之情形。由表二与表三之统计数据，北部标段之基础型式采扩展基脚比重较南部标段高，南部采用桩承基础之平均桩长远较于北部标段高出约一倍。

除扩展基脚与桩基础外，高铁全线并未采用其它型式之基础。

二、墩柱

皆为场铸桥墩，形式有单柱、双柱、三柱、四柱及Y 形柱，其断面尺寸为﹙L*W ﹚2.5m*2.5m ～5.0m*4.3m 或 3m ～5m 直径之圆柱。单柱结构广泛使用于主线高架桥结构中，双柱、三柱、四柱结构各为车站路线结构，而Y 型柱(如图二)仅见于C295标。

墩柱基础顶部之覆土厚度依台湾高铁规定不得小于600 mm ，且都会区内以及邻近公路地区之基础顶部高程应符合相关主管机关之规定，以容纳地表排水与管线设施施作所需之深度。 轨道及相关工程完工，经所有外加呆载重作用后，相邻墩柱间之差异沈陷量不得超过下列限制：

● 简支多跨桥梁 – 差异沈陷之斜率不得大于1/1,000 ● 连续跨桥梁 -- 差异沈陷之斜率不得大于1/1,500

混凝土之弹性模数E （杨氏系数）应符合交通部「公路桥梁设计规范」之规定。混凝土、钢筋、预力钢绞线、预力钢棒等材料之应力与应变关系亦应符合交通部「公路桥梁设计规范」之规定。桥梁结构混凝土于28日龄期之最小抗压强度应符合如表四之规定。