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行政院公共工程委員會 第九屆公共工程金質獎得獎作品之二 |
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【土木類】 設計品質優良獎 優等獎 國道6號南投段第C608標埔里隧道及愛蘭交流道工程 主辦機關：交通部臺灣區國道新建工程局 設計單位：中興工程顧問股份有限公司 |
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國道6號南投段第C608標埔里隧道及愛蘭交流道工程
| □林桂森／國道新建工程局第二區工程處 處長 □張震宇／國道新建工程局第二區工程處南投工務所 副主任 |
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一、計畫源起 南投縣為臺灣唯一不臨海，縣境多山之縣份，主要產業以農產品及秀麗山水之觀光產業為主，近年來政府大力推動「無煙囪工業—觀光」之發展，南投縣之觀光產業經地方政府及民間力量的共同努力，已有相當亮麗成果，惟現有且唯一之主要道路台14線每逢連續假日即出現車潮壅塞之情形，嚴重影響遊客前往觀光景點旅遊慾望，為改善此情形，各界極力爭取建設一條快捷之高速公路，政府體察民眾殷殷期盼之情，並考量縮短南投縣埔里鎮、國姓鄉及草屯鎮與台中都會區之城鄉差距，全力協助提昇南投縣觀光產業發展競爭力之目標而決定規劃設計施作「國道6號南投段工程」，全長37.6公里。二、工程概述 (一) 工程名稱：國道6號南投段第C608標埔里隧道及愛蘭交流道工程(二) 發包金額：23億4,600萬 (三) 開工日期：93年3月18日 (四) 完工日期：96年11月8日 (五) 主辦機關：交通部臺灣區國道新建工程局 (六) 設計單位：中興工程顧問股份有限公司 (七) 監造單位：中興工程顧問股份有限公司 (八) 施工單位：利德工程股份有限公司 本標工程計有 2 路段 第一路段 第二路段  圖-1 國道6號南投路線平面及構築示意圖   圖-2 C608標工區分佈位置 三、設計理念 上述四大設計理念分述如下： (一) 路線幾何 國道6號路線原規劃路線為中橫快速道，為配合現階段路線終點之設計，計劃路線採90°彎度銜接台16線省道。路線平曲線半徑以行車速限80-60-40 kph 各加10 kph，線形曲線規劃為R5,000(左)- A151- R320(左)- A151- A102- R160(右)- A102- R92(右)- A68- 直線(圖-3)，交流道環道路肩加寬，拉長失控車輛撞及護欄前之應變時間，降低事故可能性或嚴重性(圖-4)。  圖-4 交流道環道路肩加寬 隧道火災時，用路人第一時間獲得資訊和逃生，是避免生命損失的首要原則，並以顏色區分逃生門和其他功能門，人行聯絡隧道(逃生隧道)門與主隧道壁齊平，聯絡隧道(逃生隧道)門、緊急電話間於側隧道壁塗繪大型圖案標示(圖-5)。  圖-5 隧道逃生設施配置 埔里隧道路段路線縱坡度 1.370%，路線縱坡度小於 2%，增加車輛行駛速發揮動力最大效益，降低車輛排放的污染物排放量(圖-6)，利用自充填混凝土材料減少水泥使用，減少CO2之排放(圖-7)。   本工程為減少資源的浪費與提升資源的再利用，自充填混凝吐膠結材之45﹪利用煉鋼爐之石粉代替水泥、隧道與基礎開挖之土方做為路堤填築材料，避免土方堆棄造成環境污染、利用水庫沉積之迂泥鍛燒輕質骨材代替混凝土配比之天然骨材，降低河川氾濫開採(圖8~10)   第C608標因位處埔里盆地群山環繞景致優美，為避免用路人因隔音牆阻隔風景之通視，乃採用透明材質之隔音牆(圖11)，以利觀賞週遭山景，可大大降低封閉感。  交流道處主線路堤構築路段原為水作田，屬濕地性質基地，由於水源穩定，水質良好且緊鄰南港溪與眉溪間，利用匝、環道高架橋構築之空間，設置生態池進行棲地補償(圖-13)，主線路堤段以生物廊道提供水、陸生物通行，灌排水溝設置逃生爬坡供落溝生物脫離，永續該區域豐富生態環境之發展(圖-14)。   (七) 脊背橋 脊背橋位於愛蘭交流道絡道高架橋前段，總長為300公尺，跨徑配置為80+140+80公尺，橋面全寬25.95公尺，橋塔較橋面高出20.25公尺，藉由橋塔兩側斜拉鋼纜的協助，梁深僅約一般梁橋之60%，使梁體更為纖細。施工方式採懸臂工法施作梁體節塊，斜拉鋼纜則配合節塊施工進度佈設，利用脊背橋優美簡捷的線條融入周圍天然美景並成為埔里地區新地標(圖-15)。 斜拉鋼纜之鋼腱採可單根抽換設計，鋼索與外護套管(HDPE)間以聚氨酯(發泡劑)灌注，作為鋼腱防銹保護措施，在維修上已事先考量其適用、安全及快速性。  自充填混凝土具有「澆置過程不須施加任何震動搗實，完全藉由混凝土自身之高流動性通過鋼筋間隙填充至模版各角落」能力之混凝土，由於該混凝土具有高流動性、抗析離性、高度之自充填特性，大幅提昇傳統混凝土因充填不實所造成之蜂窩及外觀不佳之情形，膠結材因採用爐石粉替代水泥及免振動減少施工成本而具有其經濟性(表-1~3)。    臺灣自 1970 年代闢建高速公路，引進使用開放級配、密級配、瀝青處理底層鋪築路面，歷經多年使用經驗，重車易造成路面車轍及雨天時路面排水不佳的問題，亟待變革性解決，歐洲地區國家經卅多年研究、改善與推廣，現在多用抗車轍之大粒徑石膠泥結構層與排水性面層鋪築路面，除改善上列問題外，亦可有效降低路面行車噪音。本工程，除隧道內採剛性路面外，路工段在傳統BTB及DGAC上層鋪設石膠泥瀝青混凝土（Stone Mastic Asphalt 簡稱SMA）及多孔隙瀝青混凝土（Porous Asphalt Concrete 簡稱PAC ），橋工段則在DGAC上層全面使用PAC(圖-16~17)。   為營造高速公路橋下墩柱與沿線環境之融合，本工程橋墩設計型式計有4M∮圓柱、橢圓形扁柱及多邊造型柱，利用光線投射角度呈現墩柱陰影之變化(圖-18)。  四、工程施工特點 (一) 首座脊背式橋梁，鋼索配置採平行拉索，可進行單根鋼腱抽換。脊背式橋梁造型與斜張橋類似，惟橋塔較低，結構量体不致太過龐大；其斜拉鋼索結構上視為外置預力，應力變動幅度較低，可提高鋼索之抗疲勞能力，施工亦較斜張橋簡單，本案採 80+140+80 公尺跨度配置，斷面為雙向共構，僅於雙向結構中央設置單柱橋塔及單一鋼索面，造型特殊但結構線條可維持簡潔性(圖-19~26)。      傳統混凝土因受限坍度之規定，施工階段必須要有相當人力與振動設備進行混凝土作業舖築與振動搗實，造成施工工率及成本的負擔，完成之施工品質亦常發生結構表面蜂窩、氣泡、冷縫等外觀品質瑕疵之情形(圖-27)。 自充填混凝土具有優異之流動性、人力節省、完成面外觀平整滑順之特性，施工工率較傳統混凝土提升約40﹪，人力節省可達50﹪，為一經濟有效率之施工材料(圖-28)，本工程墩柱結構採用SCC，除施工階段縮短混凝土澆置時間及作業人力外，由於平整滑順之外觀品質亦節省完工後外觀修飾之額外負擔；SCC之配比設計於膠結材部分，其重量之45﹪可以爐石粉替代水泥，因此對於減碳之環境保護亦具有相當貢獻(圖-29)。    石膠泥瀝青混凝土使用高比例粗粒料所形成的跳躍級配之瀝青混凝土，主要組成材料為: 高黏度瀝青，粒料採用70~80％#4篩以上粗粒料，礦物填充料採用通過#200篩含量約8~10％，添加纖維約0.3~0.4％，由於SMA採用穩定粒料、高稠度之瀝青膠漿及低孔隙率，可有效減少車轍，提高抗老化性並可防止瀝青路面之剝落與龜裂(圖 30)。    國道高速公路一般於交流道匝環道內空間之處理，大致以假山、植草、植樹及近來增設意象藝術雕塑等方式設計；由於國道新建工程局為再自我提升國道高速公路之設計與施工品質，期許國道6號為第三代高速公路，因此，本計劃之主軸除新材料、新工法之外，生態保護更為設計與施工之重點，因此在國道6號工程中首次嘗試採用施工鋼棧橋、施工專用便道、生態池、生物廊道、水溝脫離坡道等設計，完成成果深獲環保及生態團體之讚賞與肯定，愛蘭交流道業於97年1月局部通車，生態池與交流道併存之設計，更普獲用路人之驚豔，本工程生態與工程並存之成功施工經驗實足為後續工程規設之參考(圖-33~35)。   五、結語 『工程是生態環境的殺手』是一般民眾對工程的第一印像與直覺，本工程本於「尊重生命、關懷大地」原則，設計階段經過詳細調查，除結構的設計考量配合延線景觀的融合外，規劃路線亦迴避生態敏感區域並採取減輕或補償對策，高架化創造連續綠帶空間，營造生物多樣性環境，本工程的完成為埔里地區創造便捷的交通運輸效益，簡潔優美的脊背橋更為埔里創造新的地標景觀。本工程首次採用自充填混凝土進行橋樑墩柱重要結構之施作，其優異之工作性、強度及完美品質外觀，提供公共工程更經濟之施工材料選項；石膠泥瀝青混凝土及多孔隙瀝青混凝土良好之路面承載及排名性大幅提升雨天車輛行駛高速公路之安全性，國道6號工程新的設計與施工理念業經施工及通車驗證確認，新工法、新材料及生態環保理念之應用，可降低成本提高效率，更可與生態環境共容共存。 總括國6之設計與施工，全遵循下列原則與理念而推動 1. 公路建設者應以順天應人的理念，推動節能減碳、資源再生利用，以達環境永續發展的目標。 2. 公路建設除符合人、車的需求外，須考量其周邊生物的生存權。 3. 公路建設本諸「尊重生命、關懷大地」胸懷，迴避生態敏感區域並採取減輕對策。 4. 路廊對棲地的破壞，應有補償替代方案。 5. 規設時應創造多孔質及連續綠帶空間，營造生物多樣性環境。 6. 應採高效率施工方法，縮短工地作業時間，減少對環境的干擾。 7. 施工期間應減少粉塵、廢氣與廢水排放，選用低噪音與振動施工設備。 8. 除了『美』與『好』之外其餘不留下。 所以本標工程方能在工程會的設計評選中脫穎而出，榮獲〝金質獎〞美譽。 |
