¶ 高速公路耐震補強工程具特殊性之補強案例資料｜10. 直接基礎置換為樁基礎
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。
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。
案例資料總目錄 ｜ 橋梁構件、檢測與維修 ｜ 高速公路局工程規範與技術資料
-以M37C 標國3 梅林溪排水橋為例
頁內索引：原檔第104頁 ｜ 原檔第105頁 ｜ 原檔第106頁 ｜ 原檔第107頁 ｜ 原檔第108頁 ｜ 原檔第109頁
¶ 原檔第104頁
原檔可擷取文字（公式、圖內標註與表格欄位請對照上方原版面）
直接基礎置換為樁基礎 -以 M37C 標國 3 梅林溪排水橋為例
¶ 原檔第105頁
原檔可擷取文字（公式、圖內標註與表格欄位請對照上方原版面）
直接基礎置換為樁基礎 -以 M37C 標國 3 梅林溪排水橋為例 摘 要 部分橋梁於河川行水區設置直接基礎，因環境變遷與河床逐年下降，恐有基礎板底部承載 層沖蝕疑慮，為一併辦理橋梁基礎耐震與耐洪能力的提昇，可考慮採用基礎置換工法(或稱換底 工法)，惟一般換底工法適用於既有基礎為深基礎之結構，本文以國道 3 號高速公路「梅林溪排 水橋」為例，說明直接基礎置換為樁基礎之施工步驟及方法。 關鍵字：直接基礎換底工法 一、前言 近年來氣候變遷，強降雨不斷，於民國 98 年 8 月 8 日之莫 拉克颱風更帶來空前的降雨量，沖毀南臺灣百餘座大小橋梁， 高速公路耐震補強計畫除依公路橋梁耐震設計規範進行耐震評 估外，另一併考量河川沖刷影響，若有耐震或耐洪能力不足之 基礎，一般採增樁托底方式進行補強，惟新舊樁帽的巨大量體 將加劇對河床的沖刷，故針對沖刷量較大且影響橋梁安全之基 圖 1 先拆後建施工案例 礎，可採「基礎置換工法」將基礎下降或縮小基礎量體以減少 沖刷影響。 基礎置換工法依施工步驟分為「先拆後建」及「先建後拆」 2 種方式，「先拆後建」係先以臨時重型支撐架支撐上部結構， 拆除既有基礎後重建新基礎，完成基礎置換；「先建後拆除」則 圖 2 先建後拆施工案例 係於既有基礎外側新建永久下部結構，以永久下部結構支撐既 有上部結構後拆除既有基礎及墩柱，完成整體下構置換。惟現行基礎置換多為樁基礎置換為樁 基礎。本文以國道 3 號高速公路「梅林溪排水橋」為例，說明直接基礎置換為樁基礎之施工步 驟及方法。 二、直接基礎置換為樁基礎 2.1 梅林溪河川橋結構配置及評估結果 本 橋 位 於 雲 林 縣 斗 六 市 內 ( 里 程 263k+949.6~264k+361.6) ， 跨 梅 林 溪 ， 跨 徑 配 置 為 26+9@40+26 公尺，橋長 412 公尺，為單一振動單元。原設計係依交通部公路橋梁設計規範 76 10-1
¶ 原檔第106頁
原檔可擷取文字（公式、圖內標註與表格欄位請對照上方原版面）
年版辦理，各墩基礎均採直接基礎，基礎尺寸分成 3 種：6x10m、15x12m 及 14x11m。 經評估梅林溪排水橋直接基礎於設計及最大考量地震力情況下，部分直接基礎縱向及橫向 穩定性不足，須進行基礎補強。且梅林溪因上游施作湖山水庫，導致本橋有長期沖刷潛勢(P4、 P5 及 P7 已有護岸保護)，其深槽區(P6 橋墩處)覆土自完工時之 EL.91m 下降至 EL.87.62m，經水 理分析最大可能沖刷高程為 EL.81.45m，將低於既有直接基礎底高程(EL.83.0m)，橋梁面臨沖刷 風險，故需辦理補強工作，梅林溪河川橋立面圖及現況如圖 3 及圖 4 所示。 ↓2001 年豁線 ←─最大洪水位 ↑2016 年豁線 圖 3 梅林溪河川橋立面圖 圖 4 梅林溪河川橋現況 既有 P6 基礎尺寸為 14x11m，若於既有基礎外直接新設全套管基樁之增樁托底方式補強， 除增加阻水斷面外，當既有直接基礎底部承載層遭淘空後，既有基礎板撓曲強度不足，無法滿 足本案預期之補強性能，詳圖 5。故本案建議採基礎置換工法，將直接基礎置換為樁基礎，除 提昇承載、耐震能力外，亦縮小基礎阻水斷面，增加其耐洪能力。 圖 5 增樁托底方案引致基礎撓曲強度不足示意圖 10-2
¶ 原檔第107頁
原檔可擷取文字（公式、圖內標註與表格欄位請對照上方原版面）
圖 6 梅林溪基礎置換工法平面圖 2.2 基礎置換施工步驟 施工方式係採重型支承架方式轉移部分上部結構重量(50%橋梁自重)，待力量轉移後方可切 除部分既有基礎板；騰出空間進行全套管基樁施作，將新設基樁與既有基礎板連結後即為南北 向各自獨立基礎。 完成各自獨立基礎後即可進行既有基礎下方土壤清除，進行永久基礎底板鋼筋綁紮及混凝 土澆鑄作業，完成基礎置換工作，詳細施工步驟如下所述： 步驟一 步驟二 步驟三 圖 7 梅林溪基礎置換施工步驟圖 步驟一： 於既有基礎兩側及中間施作全套管基樁，並於基樁中埋置H型鋼作為臨時支撐 柱，並組立臨時重型支撐橫梁轉移部分上部結構重量於已施作完成之基樁上。 完成力量轉移後即可切除墩柱外側之既有直接基礎，並於既有墩柱外側施作全 套管基樁。 步驟二： 完成全套管基樁後，局部降挖；透過植筋將柱底保留之既有基礎與新設之全套 10-3
¶ 原檔第108頁
原檔可擷取文字（公式、圖內標註與表格欄位請對照上方原版面）
管基樁進行連接。 步驟三： 全面降挖後將南北兩向基礎及臨時支撐架基礎聯合為一整體基礎，完成基礎置 換工作。 設置重型支撐架 切除部分基礎 增設全套管基樁 基樁與既有基礎連結 基礎聯合 完工復舊 圖 8 施工現場照片 完成之基礎板阻水尺寸由 14m 縮減至 11m；基礎型式亦由原來之直接基礎置換為樁基礎， 避免直接基礎下方淘刷導致影響橋梁安全之危害。 三、結論 近年橋梁受極端氣候影響，部分橋梁有基礎裸露及耐洪能力不足情形，故國內發展出「換 底工法」，惟前揭換底工法均為樁基礎置換，或採改變橋墩結構型式方式辦理，本文提出一在不 改變橋墩結構型式情況下進行既有直接基礎置換為樁基礎之工法。 透過臨時支撐及分階段施工方式將南北兩向獨立之直接基礎置換為南北聯合之樁基礎，亦 有效縮小整體阻水面積，進而增加橋梁耐震與耐洪能力。 參考文獻 1. 交通部，「公路橋梁耐震設計規範」，民國108年1月。 2. 交通部，「公路橋梁耐震評估與補強設計規範」，民國110年3月。 3. 國家地震工程研究中心，「公路橋梁耐震性能設計規範研究（第2 期）（上冊、下冊）」，民國 101 年12月。 10-4
¶ 原檔第109頁
原檔可擷取文字（公式、圖內標註與表格欄位請對照上方原版面）
4. 中華民國結構工程學會，「公路橋梁耐震性能設計規範草案複審成果報告書」，民國102 年11 月。 5. 交通部臺灣區國道高速公路局，國道高速公路後續路段橋梁耐震補強工程（區段1-1）「細部 設計報告(第M37C標)」，民國106年6月。 10-5
上一頁：9. 耐洪及耐震能力提升工程(換底工法)（3／3） ｜ 下一頁：11. 基礎耐震評估考量基礎阻尼常數折減係數CD