¶ 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（2／3）
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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¶ 原檔第73頁
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軟埤仔溪排水為臺中市管區域排水，其支流計有陽明山排水、下溪洲支線及下溪洲分線， 管理機關為臺中市政府水利局，豐原高架橋第 1 震動單元之 P3L 及 P3R 於河中落墩，概位於河 道中心里程約 3k+188 處。依據臺中市政府水利局 103 年 5 月「軟埤仔溪排水暨周邊排水系統規 劃檢討規劃計畫」所示，本河段於重現期距 10 年現況洪水位 155.23m，本橋址上下游河段之堤 岸高程及洪水位資料，詳見表 1 所示： 表 1 軟埤仔溪現況一覽表 洪水位 堤頂高程 重現期距水位 河川斷面 河心累距 (m) (m) (m) 備註 編號 (m) Q10 左岸 右岸 Q2 Q5 Q25 16 3106 155.33 155.18 154.15 153.51 154.63 156.20 豐原高架橋編號 16.1 3188 155.23 155.56 154.28 153.93 154.45 156.13 P3 橋墩 16.2 3202 155.41 155.63 154.29 154.53 155.06 156.13 此外，查閱「軟埤仔溪排水暨周邊排水系統規劃檢討規劃計畫」顯示該報告中無相關河段 河床長期沖刷深度資料，故採用交通部國道新建工程局第二高速公路後續計畫第 C323 標「臺中 環線」於 90 年竣工圖與本計畫河床測量高程之差值為河床長期沖刷深度，由圖 6 顯示豐原高架 橋僅於橋墩編號 P3(概位於軟埤仔溪河道中心里程約 3k+188 處)河床由 90 年至 106 年(本計畫測 量)計下降 1.32 公尺。 圖 6 軟埤仔溪豐原高架橋橋墩 P3 河床線 利用水理因素、河床質、橋墩資料等推估本設計標範圍各河川橋或排水橋之橋墩最大可能 沖刷深度，該橋墩(編號 P3)最大可能沖刷深度約 10.73 公尺，如表 2 所示。 7-6
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表 2 豐原高架橋沖刷深度表 最大可能 a.河床質移 b.長期沖刷 c.局部沖刷 d.束縮沖刷 沖刷深度 橋梁 跨越河川 橋墩編號 動厚度 Yt 深度 Yu 深度 Ys 深度 Yc 備註 (a+b+c+d) (m) (m) (m) (m) (m) P3L 0.92 1.32 6.96 1.53 10.73 豐原高架橋 軟埤仔溪 P3R 0.92 1.32 6.96 1.53 10.73 基礎補強工法之選擇需考量施工之安全性、經濟性及迅速性。常用之基礎補強工法包含： 擴座加固工法、增厚工法、增設基樁/基腳工法、增設連梁工法、施拉預力鋼鍵工法、地盤改良 工法、托底/換底工法與鋼板包覆工法等。任何工法皆須符合耐震相關需求。 以下針對各工法之特性進行介紹： 1. 擴座加固工法：因應增加的地震需求，或因沖刷導致基礎承載力不足時，於基礎四周 加大斷面，增加承載面積之工法。 2. 增厚工法：基礎板之抗剪力不足以承受樁反力，或正彎矩鋼筋量(底層筋)不足，藉由增 加有效深度提升抗剪強度及抗彎強度，並配合剪力鋼筋施作。 3. 增設基樁、基腳工法：既有之深基礎因承載力不足，可於原基礎外緣增設基樁，藉以提 升整體之承載力。 4. 增設連梁工法：以地梁連結各基礎，藉以分散應力以期整體安定之工法。 5. 地盤改良工法：以水泥系改良材等予以改良基礎周邊地盤，藉以提升地盤承載力或水 平耐力之工法。同時亦可以作為抑制超額孔隙水壓力，防止地盤液化之對策。 6. 托底/換底工法：基礎經評估已無法經由上述工法改善其承載力時，或提升其耐震需求 時，在考量通車的狀況下配合臨時支撐系統進行下部結構替換之工法。 7. 鋼板包覆工法：於裸露的基礎結構(樁基礎、沉箱基礎)包覆鋼板，提高其圍束力，藉以 提升其抗水平力及防止河道中物體碰撞之工法。 考量於軟埤溪排水中橋墩 P3L、P3R 之基礎為直接基礎，且有受沖刷之可能，經評估後，因 直接基礎若經沖刷後致使基礎承載力不足，導致橋梁有傾覆之危險，影響橋梁結構安全，故除 採擴座加固工法以提高基礎穩定性及承載力外，並於擴座部分採密排樁設計，避免基礎下方土 壤因沖刷造成淘蝕，影響基礎穩定性及承載力。 補強方案採基礎向外擴基 175cm 後，於擴基部分施作 150cm 場鑄密排樁(樁長 25m)，提供 基礎下方土壤圍束保護，避免基礎因軟埤溪河水沖刷淘空下方土壤而失去承載力，並配合基礎 強度需求加厚 50 公分，相關補強圖說詳見圖 7~8。 7-7
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圖 7 軟埤仔溪豐原高架橋平面圖(補強後) 圖 8 軟埤仔溪豐原高架橋(P3L、P3R)基礎補強詳圖 7-8
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3.2 第 M81 標國道 3 號鹽水溪河川橋 國道 3 號鹽水溪橋 N、S，整體耐震性能以及基礎耐震性能皆足夠，但因鹽水溪橋跨越許縣 溪，P1~P2(N、S)有沖刷問題，現況詳圖 9、10。依據交通部「公路排水設計規範」(107 年)，橋 墩最大可能沖刷深度為局部沖刷深度、河槽橫斷面束縮導致之沖刷深度及河床質移動層厚度之 和，如圖 11 所示，計算出沖刷深度為 8.58m(常時)、4.78m(地震)，詳表 3 以及表 4。 補強方案採用增樁補強，但因南北向基礎過於鄰近，增樁補強施工不易，且基礎尺寸大， 若增樁補強，基礎版承受彎矩會增加，必須增厚基礎，最終經濟效益較差，故改採排樁方式，於 P1~P2(N、S)橋墩基礎版外圍施作 80cm 場鑄密排樁(樁長 10~14m)，詳圖 12~14，其中 P1N 橋墩 為最高樁底高程 17.3(m)，已低於常時沖刷後高程 20.15(m)，給予基礎下方土壤、岩盤良好圍束 保護力，避免因沖刷淘空而失去承載能力。 圖 9 鹽水溪河川橋(北、南)現況 圖 10 鹽水溪河川橋 P1~P2(北、南)現況 7-9
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