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1、桥梁场铸节块悬臂工法桥梁场铸节块悬臂工法在国内首次使用在花莲的长虹大桥，此工法为一系统化之施工方式，每一节块皆是在现场以工作车按节块循环施筑，操作易于熟练，目前在国内共有六十三座桥梁采用此工法，总长度达六十二公里，包括著名的中山高圆山大桥、北二高牛栏河桥、中南二高、东西向快速道路等，在这些桥梁中包括北二高六座已完工的桥梁在内共有十四座桥梁是已施筑完成，占总长度的26%，而二高后续工程等目前正以悬臂式施工法施筑的桥梁共20座，占总长度的24%，已发包而尚未施工的悬臂预力桥梁还有十七座，占总长度的28%，再加上占总长度22%，尚未发包的十二座桥梁，可以看出，此工法的发展仍有不可忽视的空间。 有鉴于
2、此，在内政部营建署所推动的营建自动化、提升桥梁科技的政策下，由财团法人台湾营建研究院结合产官学界，共同为此工法在台湾扎根进行实务与理论的整合，至今已有初步的结果，为了了解此工法在过去、现在和未来在国内应用的情形，也为了让此工法技术能广为交流与推广，因此编定本技术推广手册，希望藉此场铸桥梁悬臂工法的推广手册的发行，能提供工程界对此桥梁施工方式有一初步而全面的了解，本手册主要内容包含以下几个部分，兹概述于下: 1.工法概要对场铸桥梁悬臂工法做一简要大略的介绍，针对此工法之优点、适用性、施工方式及此一工法的应用做一探讨，以提供阅读者初步的概念。2.施工设备场铸桥梁悬臂工法主要的施工设备即工作台车，此
3、处即针对工作台车加以详细的介绍。3.施工作业与关键技术此部分主要是描述场铸桥梁悬臂工法之施工作业流程，并对施工安全作业、预拱量的计算与测量及拱度控制作业等作一叙述。4.质量管理作业主要是阐述场铸桥梁悬臂工法中关于工作车的推进、混凝土施工及预力施工的品管作业。并提供检核表以供工程界参考。5.投标前后考量事项列出厂商在投标前后必须考量的注意事项，并列出施工前所需送监造单位之施工计划书之项目。6.工程实绩列出台湾采用场铸桥梁悬臂工法完成的桥梁、目前采此工法施工的桥梁以及尚未发包施工的桥梁，供工程界参考。本手册以上内容主要是对此工法提供初步而完整之叙述，当然对于有实作经验的先进前辈们而言，内容仍不够详
4、实，若有误之处也请不吝指教。悬臂式桥梁工法发展至今已有50年以上的历史了。1928年Freyssinet就运用悬臂工法的概念建造Plougastel桥。在桥梁建造初期，悬臂式工法并不常被运用，这是因为预力的概念在当时并不成熟，而悬臂工法所建造的每块节块主要便是靠预力来连结，直到1950年，德国Diwidag公司的Finsterwalder第一次成功的将平衡悬臂预力结构使用在建造Balduinstein和Neckarrews两座桥梁上，悬臂工法才使用在愈来愈多的桥梁上，从1950到1965年，欧洲就有超过300座以节块悬臂工法完成的桥梁。初期的悬臂式预力桥梁，其两悬臂端的连接是以铰接方式结合，这
5、是由于悬臂式预力桥若以铰接方式结合，其每一桥柱及其两侧的悬臂梁在施工阶段可视作一个静定的结构个体，在分析及计算上较固接结合便捷，但此种连接的方式将使得桥面因混凝土潜变干缩等长期行为而产生较大的垂直变位(相对曲率)导致高低起伏的情形，直到1962年，由于结构分析方法之精进，法国的Lacroix Falgarde桥和Bouguen桥成功的以固接的方式来结合，成为刚架构造的桥梁结构型式。 悬臂式桥梁工法的发展，在初期是使用预铸节块悬臂式工法，这是将每块节块在预铸场内浇置完成后，再运至工地现场进行吊装，而直到1964年，场铸节块悬臂式工法才开始被运用在桥梁的建造上，此种工法特别之处是使用”工作车”来进
6、行现场混凝土箱型梁的浇置，而非在预铸厂制作悬臂节块。场铸悬臂工法因不须使用大量的支撑鹰架、不影响桥下舟车之通行、施工不受季节或河道水位之影响、更适合于大跨径桥梁施工。国内悬臂式桥梁工法之引进，始自1966年花莲的长虹桥，在长虹桥首次采此先进技术后，续在台北市新生北路与建国高架桥、中山高速公路拓宽工程及北二高工程多次广泛采用此种悬臂施工法。本工法系先施筑桥墩柱，再于桥墩柱上方利用支撑架施筑柱头节块，在施拉主钢腱预力后拆除支撑，并于其上部组装工作车，此时工作车开始施作第一节箱型梁，在浇置第一节块箱型梁并施拉主钢腱预力后继续进行第二节块的施工，以此步骤循序渐进将桥梁向左右两侧延伸，直至悬臂端和另一墩
7、柱之悬臂端接合，桥梁便施筑完成。2.1工法之优点悬臂工法由于除柱头节块外，全部以工作车施筑，故除柱头节块外皆无需架设支撑，且每一悬臂节块长度不大，较可适应线形的变化，根据国内外的施工经验，悬臂式桥梁施工法主要有下列各项优点: 1、因无支撑鹰架，故无支撑鹰架下陷之顾虑，且于水深流急或洪水泛滥之河流地区、深谷或地质软弱之桥址以及须维持船航或都市街道交通流量较大处之桥梁施工最为适宜。 2、按节块逐节循环施工，作业程序固定，工人反复操作易于熟练，可达到标准极高之品质与效率。 3、以工作车作业，施工场地集中，节块依序推进，故管理与监督均较方便，如此可提高效率及施工品质，且混凝土之养治亦较容易。 4、藉由
8、悬臂端工作车之载重及预力，可探知混凝土之品质及预力之大小，故在施工过程中，具检核之效果。 5、模板可反复使用，发挥类似活动模板之功能，可达到施工快速及高经济效益。 工作车可加设施工棚架，使得施工受天候之影响较少。 6、倘桥梁结构采连续刚构设计，可避免因桥梁中央之铰接而产生过大的相对曲率，增加行车的舒适性。 7、施工时，纵坡线型之调整较为容易。 2.2工法之适用性 场铸悬臂工法是用工作车将桥梁的整个上部结构于现埸浇置完成，由于工作车所浇置的每一节块长度可视桥梁跨径大小及节块重量予以配置约2.55.0公尺左右，所以用此工法所建造之桥梁，其平面曲率半径可较小，一般可低达250公尺左右，亦有小至150
9、公尺的例子，惟曲率半径若在250公尺以下，则因工作车偏角过大而需以特殊方法辅助锚碇作业，虽然如此，此工法可说是除现场支撑工法外，在所有工法之中适合于曲率半径最小的工法。此工法在垂直坡度上的限制约在6.8%左右，即倾角约3.9度，由于桥梁两端皆有工作车，若桥面纵向坡度超过限制，则两端工作车在推移时可能发生倒退或前滑的情形，所以就安全上的考量，垂直倾角以不超过此角为宜。由于悬臂工法每一节块施筑长度较小，虽使其平面的曲率半径得以较小，但其总施工期却较其它工法长，所以在配合实际施工状况以及经济上的考量，悬臂工法适用的桥梁跨径应在60公尺以上，一般跨径长度都在70公尺以上到200公尺，最大可达250公尺
10、左右较具有其经济性。2.3 悬臂工法之施工方式 悬臂工法之施工方式可分为平衡施工法与不平衡施工法两种，由于计算复杂度上的考量，早期大多数都以平衡施工法来施作，但由于此种施工方式在人力及机具的调配上有较大的限制，故在目前实际的运用上多采不平衡施工法施作。平衡施工法 如图2.1所示，平衡施工法是以二部工作车同时配置于柱头节块上，以左右二节块同时作业采对称式施筑，再推移工作车，此法因二部工作车需同时配置，故需较长之柱头节块，且由于两侧作业程序相同、人力及机具调配遭受限制且缺乏弹性，所以所需机具人力较多。针对此一缺点，工程界在实际的运作上常做了一些调整，以每一墩柱用一组人力轮流于两端施工来改善人力及机
11、具调配上的限制，即依:左端混凝土浇置右端混凝土浇置左端施拉预力右端施拉预力左端工作车推进右端工作车推进，以一左一右的方式施工，而非达到同时施工的完全平衡状态，此种方法将会产生不平衡力，开始演变为不平衡施工法。 图2.1平衡施工法 不平衡施工法: 如图2.2，不平衡施工法是在柱头节块上先组立一部工作车，施筑一节块后向前推进至下一节块位置，再于柱头节块上相反方向组立第二部工作车，施筑一节块后推至下一节块位置，由于此工法于设计分析时通常只允许一个节块的不平衡载重，故节块向两侧延伸时必须以一左一右方式交错进行完成节块作业，如图2.3。这种施工法的柱头节块长度之需求较短，以节块长3.2 m为例，柱头节块
12、长度仅需约8.2 m即足够。此外，这种方法对于作业人力、机具之调配具较高之灵活度，也较符合经济效益，但是也由于在柱头节块两端节块数目、重量并不平衡，所以墩柱底部在施工期间将承受较平衡式施工法较多的弯矩，此外，由于弯矩并不是总是偏向一方，即弯矩方向随着左方节块或右方节块的浇置，而在顺时针方向和逆时针方向之间来回变换，由于弯矩所引致之挠度计算上便更加困难，此点不平衡工法便不如平衡工法的计算来得容易。 图2.2不平衡施工法(施工初期) 图2.3不平衡施工法(施工中) 2.4 悬臂工法在不同桥梁型式之应用 悬臂工法并不是只能用在单一的悬臂式预力桥梁型式上，它亦可以应用在其它的桥梁型式如拱型桥梁的建造上
13、，如图2.4之鲤鱼潭桥，在每一跨的两侧拱体部分，以现场支撑工法施作，而在拱顶跨的顶部相连部分，则是用悬臂工法完成，又如图2.5之西藏大桥，亦是一种将悬臂工法应用在拱型桥的例子。图2.6所示之碧潭大桥，在两墩柱间拱型跨顶部分，也是利用悬臂式工法所完成的。 图2.6 碧潭桥图2.4鲤鱼潭桥桥梁场铸节块悬臂工法 3.1压重式工作车 工作车承载的模板及混凝土重量，是以后方压重方式平衡者，称为压重式工作车。此类工作车本身之稳定性高，在装置时混凝土桥面上不须预留太多之预留孔，且组装、拆卸、及移动作业均较简单。而也由于此种工作车自重甚大，所以在施工中将使桥梁各断面应力增大许多，尤其对于长跨径的连续梁更为不利
14、，现在使用悬臂工法的桥梁中，几乎没有再看到压重式工作车的运用了。 图3.1 压重式工作车 3.2锚碇式工作车 锚碇式工作车承载之模板、构架及混凝土重量是以高拉力钢棒锚碇于已完成之混凝土大梁上，由于不须压重故工作车重量较轻，施工中各种应力增量较小，但在工作车后部须以锚碇钢棒固定，若锚碇钢棒没有锚碇好，则工作车易于倾倒，不可不慎。为了装设锚碇钢棒，在浇置每一节块时，桥面版皆须预留为数甚多之预留孔，以使工作车推进至此节块上时能加以锚碇，若忘了在浇置节块时预留锚碇孔，或是锚碇孔预留位置不准确，则工作车将因此停顿，故和压重式工作车相比，锚碇式工作车各种操作均较复杂。值得一提的是，由于现今桥梁的跨距要求越
15、来越大，故大部分使用悬臂工法的桥梁都是以锚碇式工作车进行施工，虽然压重式工作车作业较简单，但由于自重及其所需之压重块重量太大，致使在跨距太大时，各悬臂节块断面的应力将超过各节块所能支持的最大限制，所以在设计上，使用压重式工作车的桥梁其跨径上的限制便较使用锚碇式工作车为大，而锚碇式工作车虽因各种操作均较复杂，但这是可以由训练来改善的，而且虽说操作复杂，实际上并不困难，只要工人经过一、二个节块施筑后，大多可以驾轻就熟完成其余部分节块，这也就是为什么现在的悬臂式工法作业几乎不使用压重式工作车而改用锚碇式工作车施筑的原因。 图3.2锚碇式工作车(1)图3.3锚碇式工作车(2)3.3工作车的基本构件以锚碇式工作车为例，工作车之基本构件约可区分为下列十二个部份，工作车之正视图、侧视图、俯视图如图3.4、图3.5、图3.6所示。1.主钢架(Longitudinal Framework)如图3.7所示，主钢架为一简单稳定之三角形钢架组合，为工作车中用以支撑施工时之主要载重。图3.7主钢架2.前、后桁架(Transversal Framework,Front and Rear)如图3.8所示，前、后桁架位于两主构架间，这两个横桁架是用来连接两个主钢架以保持工作车之稳定性，并传递工作载重于主构架。图3.8 前桁架图3.9水平
