披星戴月

施工與監測
金門大橋工程為國內首座大規模跨海大橋工程,工址最大水深 23 公尺,潮差 6 公尺以上,工址地質為堅硬之花崗岩,且岩盤深度變化大。由於環境條件特殊,設計及施工方面受限於海象(海流流速、流向、潮位及海底地形)、氣象(強風、大雨及濃霧)及離岸作業(海上施工運輸及資源供應)等不利因素影響,施工較陸上施工更加困難,是橋梁工程技術的一大挑戰。

依橋梁結構所在位置、設計工法、區段(主橋段、邊橋段及引橋段)等之不同,海上橋梁施工依工址水深區分為深水域工區及淺水域工區
主橋段及邊橋段所在之深槽區,水深 20~23 公尺,工區若採架設臨時施工棧橋的方式相當困難且較不經濟,故規劃以船團船機施工。施工時先架設施工構臺,再進行基樁施工;樁帽設計懸於海床面上,以懸吊式圍堰施工。配合淺水域工區設置之施工棧橋及棧橋尾端設置之臨時碼頭,供船團船機臨時停靠及上下物料。施工作業所需主要船機包括:拖船、平臺船、打樁船/含打樁機組之升降平臺船、混凝土拌和船、起錨船、起重船等。

橋梁下部結構基礎為全套管基樁配合樁帽之型式,其施工方式規劃採升降平臺船打設基樁外套管並以其為支柱架設施工構臺,於構臺上配置相關施工機具進行基樁鑽掘、取土工序,待全套管基樁鑽掘完成後,進行鋼筋籠之吊放作業、水泥混凝土澆置。後再吊放鋼製或混凝土製樁帽圍堰組裝於外套管上,樁帽圍堰止水及抽水後,進行鋼筋綁紮、澆置樁帽混凝土。

至於橋梁上部結構,原採平衡懸臂場鑄工法由橋塔向兩端施築節塊並施拉預力,並配合橋塔外置預力鋼腱之安裝及施力。為提高施工效率,承包商提出替代方案,就主、邊橋上部結構採取預鑄節塊吊裝工法施工,節塊生產線與工區分離,增加空間利用性;簡化傳統橋梁之施工步驟,提高安全性;節塊生產並可採輪班制,提昇施工效率;節塊生產標準化,品質更穩定。

橋梁下部結構基礎施工
淺水域工區考量其海水潮差變化快速、低潮位時之水深不足以供一般施工船舶靠近施工作業區域,故必須由陸上向海中沿著橋梁走向架設臨時施工棧橋,再沿施工棧橋在各橋墩位置架設臨時施工平臺,如此規劃可確保淺水域工區施工人員、機具、設備及材料等之運輸動線及施工空間。至於橋梁上部結構,引橋段橋梁採用支撐先進工法,由兩端陸岸向海中逐跨施作。

引橋橋墩則配合施工便橋及構臺施作基樁。樁帽最大尺寸為11×11×2.5公尺(長×寬×高);樁帽施工方式,除部分深水區之橋墩採懸吊式圍堰外,其餘位於淺灘區之橋墩則採傳統雙層鋼板樁圍堰施工。

金門主橋墩柱為高粱穗心造型,考量墩柱及脊背橋外置預力塔柱線形變化,施工放樣前須以3D模型確認橋墩斷面與高度之座標,標定模板尺寸進行分層組裝,柱體鋼筋亦隨斷面變化而調整鋼筋綁紮角度,主橋主筋有 1,020 支、續接器更有 4,860 顆之多,足見在海面上主橋除需克服施工期間強勁東北季風影響,進行鋼筋綁紮作業更是備極辛苦。

主橋P44~P48共 5 座墩柱,施工階段升層高度由 1.325 ~ 4.00 公尺不等,承包商選用EFCO模板系統施工,其特色為將模板支撐組件及零件模組化、標準化,如背撐材(E-beam)、可調式斜撐構件、預埋螺栓組件、調整(水平及垂直)千斤頂等,墩柱特殊造型以木模搭配鋼模複合完成所需墩柱外型。
跨越大、小金門間海域之金門大橋工程在近岸區海床深度6公尺以下時,墩柱基礎採鋼板樁雙層圍堰工法施作,海床深度大於7米,甚至深達20米以上時,已無法採用傳統式鋼板樁工法施作墩柱基礎。因此金門大橋首次採用鋼箱圍堰工法設計施作,鋼箱圍堰最大尺寸(長×寬×高)為29×23×10.8 公尺使用於主橋段樁帽(29×23×5公尺),最小尺寸則為 7.5×7.5×12.2 公尺使用於引橋段樁帽(7.5×7.5×2.5公尺),深槽區主邊橋共有 11 墩、小金端引橋段共有 15墩採鋼箱圍堰基礎施作。施工順序係先利用海中基樁外套鋼管作為支撐,並將陸地組裝完成之鋼箱圍堰以 24支 鋼棒吊掛於基礎位置上方,接續利用 12部 千斤頂逐步沈降至海面下設計高度,再由潛水人員於海下 3~9 公尺安裝圍堰底版與基樁外套鋼管間封板,續於水中澆置封底混凝土(厚度 1.5 公尺)完成,再將鋼箱圍堰內部海水抽乾。

鋼箱圍堰內部海水抽乾後,需抵抗超過 5,000噸 之上浮力及每日 2 次之漲退潮海浪衝擊,利用 6 支基樁外套鋼管及外側4支抗浮鋼管共同抵抗水浮力及海浪衝擊力。另外鋼箱內部如仍有滲水,須由潛水人員潛至鋼套箱外底部,觸摸尋找滲漏處進行封堵,以確保鋼箱內部無滲漏,構築乾式施工環境,始能進行基樁外套鋼管切除、基礎鋼筋綁紮及混凝土澆置,施工過程繁瑣困難,更要警戒注意鋼箱內部海水滲漏狀況,在施工團隊日以繼夜持續努力排除困難,終於在 107 年 7 月 16 日凌晨澆注完成第一座P15墩柱鋼箱圍堰基礎。

金門大橋為國內第一座採用預鑄工法之長跨距海上橋梁工程,廠商東丕營造為加速工程進行,考量施工品質與安全,就主、邊橋上部結構箱形梁提報替代方案,將場鑄懸臂節塊施工改採預鑄節塊懸臂吊裝工法施工,於高雄興達港設置規模達6.6公頃的預鑄場,並設置三條預鑄節塊梁床生產線(主橋兩條,邊橋一條)及儲存區,為國內最大預鑄節塊生產基地

工程預鑄節塊是以長線接合鑄造法產製,節塊尺寸為漸變,每節塊寬度 15 ~ 18.8 公尺、高度 3~7 公尺,節塊重量最重達 268 噸,深槽區主邊橋上構預鑄節塊計有 376 塊。預鑄節塊完成後以「海運」方式運送,運輸至金門大橋工區各柱墩進行吊裝作業,每趟運距約 260 公里、載運時間約需40小時,每趟載運節塊 6~8 塊,共需約進行 47 趟運送作業,運送過程受海象及天候影響甚鉅,每一梯次之運輸作業均須事先掌控航線之天氣、風向及浪高等海象。

金門大橋為連絡大小金門兩島嶼間的唯一橋梁,且橋梁跨越寬闊海域,屬極嚴重腐蝕環境,考量本橋梁之耐久性、結構特性及日後續維護工作不易,為延長與確保金門大橋的服務年限及使用功能,配合計畫進度研擬監測點配置

計畫內容為:
(1) 長期材料腐蝕試驗與橋墩腐蝕監測
(2) 配合施工時之橋梁部分構件初始值之量測
(3) 完工時之橋梁結構初始值之量測
(4) 完工通車後第一年之完整監測
(5) 完工一年後之長期監測方案

計畫中之監測儀器,依照施工時程可分為兩類:施工中埋設及完工後再安裝。根據規劃之作業進度,進行上述(1)、(2)中,需於施工中進行預埋及佈設之監測點配置。

  • 完工一年內完成鋼纜之初始模態檢測、全時監測及定期監測後,接著進入維管營運期間,完工一年後的全時監測,若無儀器增加或更新,無論選擇何種方案,每年全時監測,後續每年定期檢測(第二年每半年乙次、第三年(含)之後每年乙次)。

  • 考量於本工程所在環境及於正常使用情形下,建議每3年為感測器更換週期。


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