¶ 高速公路耐震補強工程具特殊性之補強案例資料｜21. 因應文化遺址之補強考量（1／4）
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M37G 標國3 烏山頭高架橋為例
頁內索引：原檔第203頁 ｜ 原檔第204頁 ｜ 原檔第205頁 ｜ 原檔第206頁 ｜ 原檔第207頁 ｜ 原檔第208頁
¶ 原檔第203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）
因應文化遺址之補強考量 -以 M37G 標國 3 烏山頭高架橋為例
¶ 原檔第204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）
因應文化遺址之補強考量 -以 M37G 標國 3 烏山頭高架橋為例 摘 要 烏山頭遺址為臺南市政府列冊考古遺址，其範圍約為國 3 里程 229k+380~230k+030，長約 650m。國 3 烏山頭高架橋於新建階段已委託考古學者專家進行遺址搶救發掘，實際搶救作業於 民國 86 年 8 月 4 日至 87 年 1 月 17 日，持續工作 160 天，搶救範圍包含 17 處橋墩基礎。本工 址基礎經耐震詳細評估後需補強者共計 97 座。其中，共 30 座橋墩受本文化遺址範圍直接影響 而需辦理考古遺址搶救。 本工程全面檢討隔減震補強(包含鉛心橡膠支承 LRB、液態黏滯阻尼器 VD、力量分散裝置 STU)及變更支承系統等方案。最後採取隔震補強方案，可有效降低地震力，除部分活動端橋墩 之 PC 樁基礎耐震性能過低仍需補強外，已可有效減少基礎補強規模與數量。 另配合本工址地層特性及橋下低淨空作業空間條件，考量基礎補強量體影響後續遺址搶救面 積、臨時擋土設施之工期與經費，研擬 300mmψ高強度微型樁、610mmψ鋼管樁及 150cmψ全套管 基樁共三種基礎補強方案。經整體評估後，選用 610mmψ鋼管樁為最終施工方案。 關鍵字：橋梁耐震補強、基礎補強、鋼管樁、文化遺址 一、前言 國道高速公路後續路段橋梁耐震補強工程(臺南路段)第 M37G 標，由交通部高速公路局第 二新建工程處執行，台灣世曦工程顧問股份有限公司擔任設計及監造，威勝營造有限公司承包 工程。工程地點包含國道 8 號台南系統交流道匝環道橋、國道 3 號新化系統交流道(R/P6 等)、 國道 3 號 328k~330k 烏山頭高架橋及交流道橋。烏山頭高架橋補強工程包含中空柱灌柱、混凝 土包覆、墩頂增設鋼止震裝置、混凝土止震塊、部分單元採隔震支承(LRB)補強及基礎增樁擴基 補強等項目，其中基礎增樁擴基補強、墩柱混凝土包覆補強包含開挖工項，涉及鄰近烏山頭遺 址範圍，須辦理考古遺址搶救。 烏山頭遺址為臺南市政府列冊考古遺址，其範圍為烏山頭交流道(171 號市道)以南至嘉南大 圳導水路(如圖 1)，約為國 3 里程 229k+380 ~230k+030，長約 650m。施工初期第二新建工程處 第三工務所召開「第 M37G 標烏山頭交流道以南施工區域(烏山頭文化遺址)」施工協調會議，並 邀集局本部、工程處及臺南市政府主管機關文化資產管理處、設計與監造單位及施工廠商研商 討論，確認後續須依文資處規定辦理遺址保護工作，包含列冊範圍內(如圖 1 之 B 區)之考古遺 址價值及內涵調查評估工作，與 500 公尺外敏感區(如圖 1 之 A、C 區)之施工中遺址監看作業， 21-1
¶ 原檔第205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）
並依文資法相關規定交由專業考古學者專家辦理調查評估工作及施工中遺址監看作業。 二、工程補強內容 2.1 遺址搶救區 依考古專家調查評估，嘉南大圳以南區域(P43L~P45L、P42R~P44R)考古遺留密度低，建議 以施工監看進行保護即可，因此，遺址搶救區內(詳圖 1 所示 B 區)橋墩包含主線高架橋 P28L~P42L、P27R~P41R、交流道橋(二)之 PR22~PR23 及交流道橋(三)之 PR32~PR33，共 34 座 橋墩。需進行基礎補強共 30 墩，橋墩補強共 20 墩、更換 LRB 支承共 16 墩、安裝鋼板止震裝 置者共 34 墩，各橋墩需進行之補強工項詳表 1。 為降低施工中地震風險，於更換 LRB 支承前需先完成基礎補強。另一方面安裝鋼板止震裝 置後，將限縮既有支承拆卸與 LRB 更換空間，故更換 LRB 支承橋墩之所有補強工項，建議待 基礎補強後再辦理。橋墩補強包含中空柱灌注混凝土與 RC 包覆，需由柱底向上施作，仍需局部 開挖，為避免牴觸文資法規定，亦建議待遺址搶救後再行施作。故遺址搶救區內可先施作項目， 為 P36L~P42L、P35R~P41R、PR22~PR23 及 PR32~PR33 共 18 墩之鋼板止震裝置安裝，詳表 1。 圖 1 烏山頭遺址及其敏感區範圍分區圖 21-2
¶ 原檔第206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）
表 1 遺址搶救區內橋墩補強工項 橋墩編號 基礎 橋墩 更換 鋼板止 橋墩編號 基礎 橋墩 更換 鋼板止 (北上線) 補強 補強 LRB 震裝置 (南下線) 補強 補強 LRB 震裝置 P28L V V V P27R V V V P29L V V V P28R V V V P30L V V V P29R V V V P31L V V V P30R V V V P32L V V P31R V V P33L V V P32R V V P34L V V V P33R V V V P35L V V V V P34R V V V V P36L V V V(*) P35R V V V(*) P37L V V V(*) P36R V V V(*) P38L V V V(*) P37R V V V(*) P39L V V V(*) P38R V V V(*) P40L V V V(*) P39R V V V(*) P41L V V V(*) P40R V V V(*) P42L V V V(*) P41R V V V(*) PR22 V V V(*) PR32 V V V(*) PR23 V V V(*) PR33 V V V(*) 小計 15 10 8 17 小計 15 10 8 17 註：(*)係代表該工項無涉及地表開挖，不受遺址區影響，可先行施作。 2.2 非遺址搶救區影響 非遺址搶救區橋墩如 P20L~P27L，因為與遺址搶救區橋墩 P28L、P29L 屬同一橋梁單元， 其更換 LRB 支承亦無法先行辦理，以避免造成同一橋梁單元內盤式支承與隔震支承並存，因個 別支承勁度差異過大，而造成既有支承損壞，致使隔震系統補強失效，耐震能力降低。另考量 支承更換施作空間，鋼板止震裝置建議於更換支承後再行辦理。南下線橋墩 P19R~P26R 也有相 同情形，建議非遺址搶救區部分橋墩之更換 LRB 支承及鋼板止震裝置應待遺址搶救後再施作， 惟因此區不需進行遺址搶救，故基礎與橋墩補強工作因不受影響，可先行施作。非遺址搶救區 受影響橋墩共 16 座，補強工項詳表 2，基礎補強共 10 墩、橋墩補強共 2 墩，更換 LRB 支承與 安裝鋼止震裝置均為 16 墩。其中，基礎補強與橋墩補強不受遺址搶救工作影響。 表 2 非遺址搶救區內受影響橋墩補強工項 橋墩 基礎 橋墩 更換 鋼板止 橋墩 基礎 橋墩 更換 鋼板止 編號 補強 補強 LRB 震裝置 編號 補強 補強 LRB 震裝置 P20L V(*) V(*) V V P19R V(*) V(*) V V P21L V(*) V V P20R V(*) V V P22L V(*) V V P21R V(*) V V P23L V V P22R V V P24L V V P23R V V P25L V V P24R V V P26L V(*) V V P25R V(*) V V P27L V(*) V V P26R V(*) V V 小計 5 1 8 8 小計 5 1 8 8 21-3
¶ 原檔第207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）
三、減少基礎補強數量可行性評估 本橋於設計階段已經全面檢討隔減震補強(包含鉛心橡膠支承 LRB、液態黏滯阻尼器 VD、 力量分散裝置 STU)及系統改善方案之可行性。然因本橋原結構基礎強度餘裕量不足，既有 PC 樁抗拉強度低、既有 RC 樁結構強度偏低等原因，經設計階段詳細評估結果，即使加裝液態黏滯 性阻尼器增加系統阻尼，或增設力量分散裝置分攤地震力，均無法避免柱底不發生塑鉸，因此 無法避免基礎補強與減少補強規模。 隔震補強方案評估結果(即更換 LRB 支承)，可有效降低地震力，本橋原補強方案已規劃第 2、4、5 單元，含南北向橋梁共 6 個單元，採用鉛心橡膠支承 LRB 隔震補強工法，並依規範規 定加裝防落橋裝置。配置 LRB 支承後，除部分活動端橋墩之 PC 樁基礎耐震性能過低仍需補強 外，已有效減少基礎補強規模與數量。 其他單元，如第 1、3、6、7 單元及交流道橋 1~4，則因為橋梁結構型式不適合(如第 1 單元 為懸臂工法橋墩固接)、匝道匯出入範圍橋寬變化幅度大(如第 3、6 單元)，或與梁端間隙不足等 因素(如第 7 單元與交流道 1~4)，經評估需採用傳統補強工法，已無法減少基礎補強數量。惟為 縮減遺址搶救面積，將配合研擬其他基礎補強工法，如：200~300mmψ高強度微型樁、610mm ψ鋼管樁及 150cmψ全套管基樁(原補強方案)。 綜整補強用各種基樁之優缺點及適用性，詳表 3。因 200~300mmψ高強度微型樁雖可直接 貫穿既有基礎施工，無需擴基可減少既有基礎外之開挖，惟本橋基礎補強主要目在於提高樁體 強度與拉拔力，而微型樁因承載力較低，且勁度低，加上其抗彎抗剪強度較於其他兩者均偏低， 補強效益不佳，因無法符合本橋基礎補強需求，建議不採用。 表 3 非遺址搶救區內受影響橋墩補強工項 優點 缺點 適用性 1. 機具小，活動性高 1. 承載力低 1. 耐震補強：直接基礎承 2. 淨空7m以上可不需開 2. 橋墩基礎案例少，低淨 載力或穩定性不足 挖 空機具需改裝，普遍性 2. 適用於堅硬土層 3. 鑽掘方式適用於堅硬 較低 3. 現況空間受限 200mm 地盤 3. 樁徑小，勁度低 4. 通常用於建築工程 ~300mmψ 4. 淨高不足時，可降挖置 4. 不適用於行水區 基礎底施工 微型樁 5. 樁間距小，基礎尺寸相 對較小 6. 採貫穿既有基礎方式， 基礎不需擴座 1. 機具小，活動性高 1. 承載力低 1. 耐震補強：既有基樁強 2. 淨空7m以上可不需開 2. 相較於一般RC樁，鋼 度不足 610mmψ 挖 管樁樁數多，費用較 2. 軟弱土層(低淨空)；一 3. 淨高不足時，可降挖置 高。 般土層(非低淨空) 鋼管樁 基礎底施工 [150mmψRC/150mmψ 3. 現況空間受限 鋼管樁≒1.0] 4. 抗彎矩、剪力強度高 4. 通常用於港灣工程 21-4
¶ 原檔第208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）
優點 缺點 適用性 5. 樁間距小，基礎尺寸相 3. 低淨空需採振動敲擊 對較小 式，僅適用地質軟弱工 址 4. 垂直度控制不易 5. 現場銲(續)接耗時 6. 橋墩基礎案例少，低淨 空機具需改裝，普遍性 較低 7. 不適用於行水區 8. 需 考 量 鋼 材 鏽 蝕 量 0.03mm/年 1. 可配合需求增加樁長 1. 機具能量需求大 1. 新設或補強橋梁均可 2. 因應不同土層變更施 2. 運作空間需求高 適用 工方式：全套管、反循 3. 低淨空全套管施工需 2. 臨水域或土壤液化區 環、Auger等 大於8m 域 大口徑 3. 樁承載力高 3. 可適用所有土層 4. 受相鄰構造侷限施工 RC樁 4. 樁徑大，樁體勁度高 空間 4. 耐震補強：既有基礎承 5. 國內專業廠商多，動員 5. 樁淨間距大 載力或強度不足 快 6. 基礎尺寸較大 5. 現況施工空間需求大 6. 施工標準化 7. 降挖範圍大 6. 河川橋沖刷之耐震補 強 四、基礎補強變更方案評估 配合本工址地層特性及橋下低淨空作業空間條件，建議採用 610mmψ鋼管樁為本工程補強 方案。經蒐集前期相關資料，國道橋梁耐震補強曾有低淨空鋼管樁施工案例，如第 M11、M12 標，其淨高需求約為 7m，且施工機具尺寸亦較全套管基樁小，如需局部降挖施工，降挖範圍亦 較全套管機具小。惟低淨空鋼管樁施工係採振動壓入方式，對於偏硬之岩盤或卵礫石地質條件， 工率相對較差。 檢視本工址地質鑽孔資料，平均於地表下方約 30m 出現泥岩，其上則為相對軟弱之粉土質 細砂或粉土質黏土，研判應可適用於低淨空鋼管樁施作。以下挑選二個具代表性之基礎型式進 行變更方案評估，分別為： 案例一：主線高架橋之橋墩 P37R~P38R、P38L~P39L， 案例二：交流道橋(二)、(三)之橋墩 PR22~PR23、PR32~PR33； 以此二案例詳細比較原設計與變更方案之搶救發掘面積數量。 案例一 主線橋高架橋墩 P38L~P39L、P37R~P38R： 1. 主線高架橋落於遺址搶救區範圍者，共計 26 座橋墩，其中北上線 P38L~P39L 及南下線 P37R~P38R 為雙柱式聯合基礎，基礎擴基尺寸較大，故作為遺址搶救面積評估對象，可 具代表性。 21-5
上一頁：20. 減輕環境破壞之支承補強施工方法（3／3） ｜ 下一頁：21. 因應文化遺址之補強考量（2／4）