《美国70号高速公路技术介绍(简体字版).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《美国70号高速公路技术介绍(简体字版).doc（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、公路工程技术与环境景观之融合美国科罗拉多州环境敏感公路I-70 Glenwood Canyon 之经验与省思 美国科罗拉多州I-70 Glenwood Canyon段穿越峡谷，环境敏感、风光秀丽，加上怒涛汹涌的科罗拉多河贯穿其中，是美国高速公路系统中最后完成的一段，也是全美闻名的景观道路。 I-70 Glenwood Canyon段采取了多项与环境、生态与景观相融合的新技术，包括：双阶栈桥、加劲挡土墙、双T型挡土墙、预力悬臂式桥面版、预铸节块桥梁、隐藏式地锚锚头、落石防护系统、自然相结合的休息区、智能型隧道系统、假隧道、生态廊道与环境兼容的岩面染色等，对环境、景观与生态之帮助颇大，值得吾人借镜
2、。 二、I-70 Glenwood Canyon特殊工法简介 科罗拉多的Glenwood Spring 位于丹佛之西部约160英哩处，是罗斯福前总统的夏宫，以温泉、峡谷与滑雪胜地闻名。该峡谷长约为二十公里，雄伟与秀丽兼备，峡谷与河流共存，称之为Glenwood Canyon(葛兰姆峡谷)。 丹佛与Glenwood Canyon间的70号州际公路(I-70)因穿越落基山脉而成为地形陡峭、施工困难且环境敏感的公路。沿途经世界级的滑雪胜地，加上怒涛汹涌的科罗拉多河贯穿其中，是全美闻名的景观道路。 科州I-70 Glenwood Canyon段是美国高速公路系统最后完成的一段，于1992年完工，途经悬
3、崖、峭壁、峡谷，风光绮丽，与中横及苏花公路相类似。在1970年代规划之初，亦曾遭部份环保人士与沿线居民之质疑与反对。由于Glenwood Canyon为兼具雄壮与秀丽的峡谷，为免草率规划、设计可能对环境、生态与景观造成不可弥补的损伤，故短短二十余公里的高速公路规划、设计，就花费长达十余年的时间，且施工期间与细部设计部份重迭，亦长达十年之久。为配合规划设计，进行多项与地工相关的研究计划，期间更数度透过研发与实验之结果，变更设计，精雕细琢反复研究讨论，务必做到精益求精、天人合一的境界，其审慎态度可见一斑。I-70 Glenwood Canyon是美国景观式高速道路兴建之楷模，并荣获1993年全美土
4、木工程成就奖。以下是该公路的一些特色。 1.以高架桥与半桥半墙(栈桥)通过环境敏感地区 由于狭谷地区空间有限，为避免开挖造成环境破坏及落石问题，多以高架桥及双阶栈桥(Terrace Viaduct)方式通过(图一)。采取双阶栈桥可以减少开挖量，并增加线型的优美。 栈桥部份以预铸、预力式双T型挡土墙(Twin-T Panel Walls)为主(图二)，以取其施工快速、面版统一而美观之优点。在栈桥之上则为悬臂式预力混凝土铺面，悬臂之宽度为2公尺(图一)。悬臂不仅可节省空间，亦因日射之阴影(南向)而造成挡土墙较低之错觉，可减少驾车者之压迫感。 此外，所有的桥墩和挡土墙皆漆上与其峡谷岩石背景(多为黄褐
5、式砂、页岩互层)相仿的颜色，以降低结构物对周遭环境的冲击。 I-70 Glenwood Canyon因雨量稀少、植被不易，为避免高架桥之兴建破坏生态，乃广用悬臂式平衡预铸节块工法(照片1)，如此可避免众多的假设工程破坏植物之生长。 2.生态与环境的保护措施 为避免桥墩施工破坏周遭环境，在规划时特就预定路线详细调查其植被，在设计时尽量避免将桥墩之位置座落于树丛中。此外，悬臂式桥台较传统式垂直面墙所造成的扰动要少很多，亦可减低施工范围对植物的损害程度(图一)。尤有甚者，业主并将每一颗树加以登记并予以标价，如包商因施工不当而损坏时，将依价码赔偿。例如：一颗木棉树的价码为美金22,000元。 虽然全线
6、尽量避免开挖，但隧道口与部份落石区之开炸仍难避免。此时，爆炸雷管之位置均经仔细规划，以避免造成岩壁凹凸不平。开挖或劈裂后之岩壁亦经染色，与背景之风化砂岩颜色相彷期与周遭环境相吻合。 为免公路之兴筑阻隔了本路段动物的行经路线，并在适当地点设置动物(如牛、鹿、羊)专用涵洞。此外，施工结束的地段，要求承商立即植生，并移种315万颗树苗及设置喷洒系统，按时洒水以利植生。由于湿地对于动植物之生态帮助甚大，复原工作尚包括新增数个湿地，以利野生动植物之栖息。 3.挡土结构 本路段之挡土系统可分填方与挖方两大类；在填方部份，多采用下列二种挡土结构： (1)双T型预铸、预力挡土墙(见图二)：此种预力墙类似扶臂式
7、RC墙，唯以预力钢键穿过扶臂部份，连至基础，并施以预力，使整体结构较为稳定，而预铸面版之施工，亦达到快速、美观、干扰交通较少等优点。 (2)加劲式挡土墙，科州以加劲墙来代替传统的RC挡土墙，以避免丑陋的场铸RC面版破坏了峡谷的天然美景，并节省巨额经费。 科州是美国最早采用加劲挡土墙的数州之一。曾在七年代，兴建I-70穿越Vail Pass 时，采用了造型优美的拱形面板式加劲挡土墙(照片2）。科州公路局曾早在1980年在Glenwood Canyon进行大规模的地工合成物加劲挡土墙现场试验，经证明可行，即大量推行于该州及其它各州的公路建设中。在Glenwood Canyon采用过的加劲系统，包括
8、Geogrid、Geofabric、VSL及Reinforced Earth等不同系统，成效均佳。 在I-70 Glenwood Canyon加劲挡土墙之面版方面，则以预铸式直条纹混凝土面版为主，线条简单，适合于高速通过时之视觉焦点。此外，在次要公路边坡则采用经过处理后的原木面版，配合不织布或织布，成效卓著。 在挖方方面，以阶梯式自上而下的地锚工法(与巴西地锚工法相似)较为常见。一般本省地锚之设计，锚头突出墙面，且常因施力不足而加锚，又面墙多以喷凝土处理加上锚头零散的座落于墙面上，导致视觉污染而影响环境景观的美感(照片3)。Glenwood Canyon采用的地锚，乃经特殊设计，将锚头隐藏于预
9、铸面版中(照片4)，且在阶梯段中广植白桦，与挡土墙之背景植被相符。每际秋天，形成一片金黄色灿烂的秋景(照片5)，停车坐爱枫林晚，霜叶红于二月花的美景再现，其不但能与自然融合，并可软化墙面，又可降低墙高的感觉，实为一值得引进之方法。 4.落石防治 在落石的防治方面，科州公路局曾发展一套科罗拉多落石预测程序(Colorado Rockfall Simulation Program)及落石潜在灾害评估系统，就Glenwood Canyon沿线潜在落石区进行调查与灾害评估。此外，并曾进行大规模的落石试验，以验证落石的落点、路线、速度、能量仿真之正确性与防治工法之有效性。 5.休息区之设置 休息区之设计
10、，则尽量利用地形地物，上下起伏之处设置各项休闲措施于其中，并与科罗拉多河的泛舟设备相连接，以方便泛舟的游客。厕所则采公园化、地下化(照片6)，若非刻意寻找，还不容易发现厕所之所在。又I-70休息区之配置，尽可能与天际线相符(照片7)，以免破坏景观。 此外，为尊重自行车族之权益，并自休息区起，沿高速公路之高架桥下，设置脚踏车道，直达滑雪区Vail，以增进人与大自然更直接的接触。(照片8) 6.智能型隧道与隧道洞口处理 I-70 Glenwood Canyon段有数座隧道，其中一座洞口恰座落于科罗拉多河中，故另以桥梁相结合。科罗拉多河的月光辉映着隧道洞口的圆形，构成一幅艺术图案，夜景迷人。 新建隧
11、道在管理方面，采用各种先进之感应及信息系统，并用大型实时调制解调器(Real Time Processing Computer)来配合，以使隧道每一路段之各种交通及物理状况，均能从管制中心之计算机终端机上一览无遗，再利用事先设好之计算机程序，就各种不符合标准范围之状况，指示必要的改善处理，并做实时追踪，以确信其改善之效果。 万一隧道内发生车祸，或不幸造成火灾，紧急之应变措施对人、车及隧道之安全极为重要。若隧道内照明系统因车祸而被破坏，乘客在火光熊熊、又四处漆黑之隧道内，逃生不易时，是否能够提供一套健全的紧急应变统以为因应？科州新进的智能型隧道管理系统有应付这种紧急且恶劣情况的能力。此外，隧道内
12、之排水、通信、紧急通信、救伤、照明、一氧化碳及二氧化碳浓度、紧急逃离措施及标志、紧急电源、交通等各种设施，均纳入隧道之管理系统，以期在计算机自动化处置下，保障人车及隧道之安全。Glenwood Canyon的隧道口，多采平面进洞，即将洞口表土清除后，即进行进洞作业。如洞口边坡有滑动之虞，则延长洞口，形成现代感十足的假隧道(照片9)。洞口之边坡设计，以自然斜坡为主，不采台湾最为常见的地锚，以免破坏景观。三、省思 传统的土木工程教育一般均以安全系数符合要求为设计的准则，而对于安全系数外的环境、景观与生态等问题则较为忽略。在学校里我们看重的是力学，而欠缺美学的训练。若非在美国科罗拉多州公路局九年实际
13、参与I-70的计划，相信笔者的工程素养仍停留在钢筋混凝土挡土墙的迷思中。在1997年的春天，笔者与中华大学吴渊洵教授考察欧洲山区工程，除赞叹其边坡工程与环境融为一体的景色外，更为其政府民间同心协力致力于景观环保的努力感佩不已。台湾经济的成长已使国民转而对自然景观与环境生态的重视，因此，土木及大地工程师在进行工程设计时，除安全与经济上的考虑外，应再对美学与生态上略下功夫。国内大学土木系所亦应考虑开设土木工程美学与生态工程等课程，或与景观、建筑系合作，鼓励土木系学生选修相关课程。部份国内外之地工新技术具有专利，以国内公共工程而言，在相关法令的限制下，新工法的专利可能成为发包与推广的阻力。此一法令问
14、题亟待有关单位予以重视，以免造成优良技术或产品反而无法使用的遗珠之憾。建议交通部或公共工程委员会对专利产品的处理进行研究，并落实至立法，以确保新技术之引进不至造成困扰。 对于新开发的技术，如何引进国内，亦需国内工程单位集思广益。笔者曾对加劲挡土结构之招标与发包策略进行研究，建议建立加劲挡土墙结构之预审制度，不但能确保加劲挡土墙结构之质量，更能加速招标与发包之流程。此外，亦建议透过价值工程方式，容许在原设计之外，由施工厂商提出替代方案，只需在相同或更佳的条件下，主办单位应尽量鼓励新工法、新技术的提出。审计单位、政风单位亦应以平常心视之，了解工程技术之推陈出新是提升国家竞争力的主要原动力，而不要以
15、怀疑的眼光看待工程师。 较诸国内电子信息业的飞速进展、日新月异，为国家争取数以亿计的外汇，国内土木工程新技术之引进与研发相对而言甚为缓慢，彷佛蜗牛学步。员工高达数千人的营建业和工程顾问公司，却甚少参与国际舞台与他国竞技，此与电子业的辉煌成绩相较，我辈土木工程师能不汗颜？其实土木工程师并非不长进，研发或引进新科技之最大障碍恐怕是法令规章之不足、承办人员的保守心态和审计、政风单位的不当干预。尝闻审计单位对于价值工程之心态是：既有更佳设计，何以原设计单位未能洞烛机先，显有失职之处。殊不知新技术之发展日新月异，在国内设计单位之作业时间与经费均被压缩之情况下，很可能无暇他顾，且亦可能信息不足，故只得抱残
16、守阙，习用旧章。因此国内工程设计多了无新意，不重环保与景观，更遑论生态保育。偶有佳作，反而需担心专利、绑标、规范等带来的困扰。故整个创新的大环境亟待制度面的通盘检讨。四、结论 1.利用地工新技术，可以对环境、景观、与生态破坏减至最低。美国科罗拉多州I-70 Glenwood Canyon采用了下列的工法：(1)双阶栈桥(2)加劲挡土墙(3)双T型挡土墙(4)预力悬臂式桥面板(5)预铸节块桥梁工法(6)隐藏式地锚锚头(7)落石防治工法及落石预测模式(8)与自然相结合的休息区(9)智能型隧道(10)假隧道(11)生态廊道(12)与环境兼容的岩面染色等等，对环境、景观及生态之帮助颇大，值得吾人借镜。2.吾辈工程师应认同一个观念，即工程本身不是目的，只是手段，其目的在改善社会环境和生活水平，故工程的设计应有景观保护和环境永续发展的观念，否则我们只是工程匠，而非工程师。
