¶ 高速公路耐震補強工程具特殊性之補強案例資料｜7. 河川橋直基沖刷之補強方式（1／3）
發布機關：交通部高速公路局
版本／性質：111年7月；耐震補強工程案例
原始來源：官方出版頁 ｜ 官方原始PDF
使用提醒：本件為111年7月出版的耐震補強案例資料，非通用設計或施工規範；各專題的地震需求、地質條件、材料數值及施工限制須連同原工程背景閱讀。
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-以M81 標國3 鹽水溪河川橋、M41 標國4 豐原高架橋為例
閱讀提醒：原件用語差異：本專題目錄、標題及正文工程資料寫國4豐原高架橋，結論（原檔第79頁）卻寫國道3號；本站保留原件，引用時請核對工程位置。
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河川沖刷之補強對策
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河川橋直基沖刷之補強方式 -以 M81 標國 3 鹽水溪河川橋、M41 標國 4 豐原 高架橋為例
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河川橋直基沖刷之補強方式 -以 M81 標國 3 鹽水溪河川橋、M41 標國 4 豐原高架橋為例 摘 要 臺灣河川多屬坡陡流急，每逢暴雨即水勢洶湧，劇烈沖刷橋橔柱基礎及橋台處之河床，週 而復始導致橋梁墩柱傾斜或其他型式之破壞而造成交通中斷，人命及財物的傷亡損失更是歷年 來重覆地發生在我們的周遭。河川橋可能受天然或人為因素影響，導致橋址附近河床因沖刷或 向源侵蝕下降，造成橋梁基樁或沉箱結構體裸露，受水流力或地震力作用之結構行為致貫入土 層深度減少，進而降低了橋梁之耐洪與耐震能力。 早期於山區承載力良好之河川橋梁，因河床堆積層厚度多為 2 至 5 公尺，均為河床沖積礫 石、石塊與砂泥組成且其下基岩完整堅實。故多採直接基礎型式並以蛇籠或混凝土鼎塊保護。 因各河川主管機關之河道治理規劃報告持續更新，計算洪水流量皆有增大之趨勢。考量河 川沖刷仍會影響橋梁直接基礎之穩定性，故於本文中以國道 3 號鹽水溪河川橋、國道 4 號豐原 高架橋為例，提出橋梁直接基礎於河川沖刷之補強策略。 關鍵字：橋梁耐震補強、河川沖刷、基礎補強。 一、 前言 橋梁沖刷包括河川演變的常時沖刷、橋梁窄縮河槽所引起的一般沖刷及局部沖刷及洪水發 生當下的瞬時沖刷，這些沖刷是相互關聯的，最大沖刷深度則須將前述各種沖刷可能一併考慮。 目前國內橋梁設計規範對橋梁沖刷深度之載重組合並無明確規定，惟於常時載重下應考量 最大沖刷深度之結構安全已為共識。然而，依過去之設計經驗，橋梁基礎設計之控制因素常為 地震之載重組合，此時所採用之沖刷深度，目前設計時均依循 2002 年 AASHTO 公路橋梁標準 規範之規定，採 1/2 最大沖刷深度及最大地震力之組合進行設計。其設計考量應是著眼於等級 III 地震力與最大沖刷深度同時發生機率甚低，若考量河川沖刷發生後常伴隨有回淤現象發生， 該規定應尚屬合理，故以此標準作河川橋基礎耐震評估。 河川橋耐震補強時應以「河橋共治」的理念，同時考量河川長期變化對橋梁安全所造的影 響，以及橋梁補強可能對河床沖刷及河川防洪治理之影響。 二、 M41 標豐原高架橋跨軟埤仔溪與 M81 標跨鹽水溪排水之基本工程資料說明 2.1 第 M41 標-豐原高架橋跨越軟埤仔溪 國道 4 號豐原高架橋於 90 年 6 月完工，管轄機關屬高速公路局中區養護工程分局，橋址位 7-1
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於臺中市神岡區及豐原區(詳圖 1)，起訖里程為 9k+819~17k+485，總長 7.67 公里，其中跨越軟 埤仔溪排水之單元為 U1，里程為 9k+819~10k+086，現況橋梁東行線與西行線各於河道中落一 墩(P3L、P3R)，橋梁結構基本資料如下。 1. 結構型式：預力箱形梁橋，橋寬 16.1~16.38m，單柱式，直接基礎。 2. 跨徑配置：33.5+5@40+33.5(M+M+F+F+F+F+M+M) 圖 1 第 M41 標-跨軟埤仔溪排水溝橋梁位置 2.2 第 M81 標-跨鹽水溪河川橋 國道 3 號鹽水溪橋屬 C367 標工程範圍，於民國 88 年竣工，跨越許縣溪(鹽水溪河川水系詳 圖 2)，南北向各為一振動單元，全長為 555 公尺，上部結構為 PC 箱形梁，採節塊推進工法，支 承系統為盤式支承，於鉸接端橋墩配合使用剪力鋼箱承受水平力。下部結構橋墩為單柱式混凝 土橋墩，其中 P6、P7 為低矮實心橋墩，餘為六角形中空 RC 橋墩，基礎為直接基礎。橋梁基本 資料如下： 1. 結構型式：PC 箱形梁橋，橋寬 16.1m，單柱式，直接基礎。 2. 跨徑配置：30+11@45+30(m) (M+M+M+M+M+M+F+F+M+M+M+M+M+M) 7-2
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本橋位置 圖 2 河川水系-鹽水溪 三、 河川橋直接基礎沖刷補強設計 3.1 第 M41 標豐原高架橋跨軟埤仔溪排水橋 豐原高架橋主要係採用 76~84 年公路橋梁耐震設計規範進行設計，工程範圍內共計 354 座 橋墩及 1 處橋台。評估結果顯示大部分橋梁支承系統強度不足，而橋墩及基礎補強者眾，初步 研判主因除現行規範(98 年版)地震力提高外，採 76 或 84 年設計規範之橋梁於鋼筋施工細節及 耐震相關考量亦較不足。 國道 4 號跨越軟埤仔溪範圍位於第 1 震動單元，其結構平立圖說詳見圖 3，墩柱及基礎詳 見圖 4，跨越軟埤仔溪現況詳見圖 5；豐原高架橋第 1 震動單元經耐震評估分析後，其整體耐震 性能尚符合最新耐震規範要求，惟其基礎耐震性能經檢視後須進行橋基補強設計，其中以河道 中之橋墩 P3L、P3R 因位於河道中，故需將軟埤仔溪河川沖刷影響納入補強設計考量。 7-3
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圖 3 豐原高架橋-單元 1 結構平立面圖 7-4
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圖 4 豐原高架橋-單元 1 墩柱基礎標準斷面 圖 5 豐原高架橋-跨軟埤仔溪現況 7-5
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