| □林楚儒／技師 |
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一、前言 金門跨海大橋的平面佈置圖如照片1所示，西邊是烈嶼后頭湖埔路至東邊的大金門湖下慈湖路，路線長約5.4公里，橋梁部分4.77公里，主橋係位於兩端海岸深槽區，有5座橋墩間之跨徑皆200公尺，以利船隻航行如照片2所示，主橋長度1.05公里，橋墩在水面以下，是混凝土樁外覆以鋼套管做為模板，無法拆除，本工程最難的地方，是水面下的結構工程，打入海面下20多公尺的海底岩盤之2.0或2.5公尺的基樁委實不容易，是本工程可預期到的第一困難處，尤其是照片3深漕區的樁帽的施作，照片2空心高粱桿造型的橋墩，照片4橋塔高拉力斜張鋼索錨碇，照片5海面上達35公尺高之主橋兩尾跨左右各31.5及36.5公尺，延伸入引橋部份的混凝土大梁如何現場澆置?本工程最難的部份在圖1所示的樁帽之施作，抗水浮力跟防止水從底模滲進的水壓達0.6~0.7kg/cm2，約兩層樓高的水柱之塞水路委實不容易，其它不易事，請看以下之章節： 依國工局的招標須知：引橋跟邊橋的上部結構共約4.3萬立方公尺，可用替代的預鑄工法，換句話說預鑄節塊可從台灣的港口直接運送到金門外海，以減少24%的混凝土在金門的道路上跑，這些都是用在尖峰用量的時候，會使交通打結，使施工不能順利地展開。以上種種困難如無有效解決的話，承包商可能會賠錢，最嚴重的話可能會延遲兩年完工。  二、對金門跨海大橋這種規模，大陸所處理的模式 依前一個承包商樺棋跟中國大陸接洽情形，大陸人都拍拍胸膛表示金門跨海大橋只是小菜一碟，對中國大陸而言，確實不算什麼!因為盧浦大橋、膠州灣大橋及杭州灣大橋也都大過金門跨海大橋的規模，但後者是台灣近代200年，甚至未來200年內也難得碰到的跨海大橋，所有台灣的大橋最多也只不過跨河而已，跨河跟跨海差很多，台灣的河川絕大部分於非雨季或颱風季節，河床幾乎乾枯，但跨海大橋則不同，不但沒有乾枯的情形，而且還有漲潮或退潮情形，令人十分頭痛，深槽區動不動就20多公尺深。  筆者曾經在屏東東西向快速道路某段的得標廠商工作過，該公司資本額2億，標到的工程卻是20億元，因懸臂施工法的大梁是變寬橋面，技術相當難，找協力廠商合作，都被抬高價錢，最後虧損10%，公司就幾年不見了。至於大陸的國營施工隊施作模式是：先答應一個價錢，譬如70億元台幣吧!遇到前所未見的困難，就更改設計方法，70億元用盡了，就跟國務院報告，在查無人為敝端，只是因為施工困難而已，就慷慨地追加到140億元，工期因技術太難，無法4年完工，也依現況而查無人謀不臧的情形，就核可工期至6年，台灣的制度太僵硬，跨海大橋表面風平浪靜，實則底下是波濤洶湧，看不見的施工困難度，則會慢慢地浮現，腐蝕整個工期，以下逐項說明可預期的施工困難性。 三、結構分析的模式 以說明其複雜度 金門大橋即使是在設計階段也是蠻難的、蠻複雜的，圖2、圖3分別表示主橋與高粱空心桿造型的橋墩、橋塔、斜張吊索還有大梁內預力鋼腱的配置，桿件數量為660根，節點366點，從海底伸出的諸多鋼套管加混凝土基樁全模擬成一根直立桿件， 樁底彈簧係數可從單樁入岩層部份分析出來，旋轉彈簧係數要從群樁的垂直彈簧係數對各樁的間距的力矩求出[1]，此模式市售程式要跑一個晚上，但筆者所寫的程式第一次跑時，因要執行車輛活載重，故要跑4小時，以後每次鋼腱一有修正，則只要跑兩小時就能結束，為什麼筆者的程式能這麼快? 係因鄰近桿件的所有節點儘量接近如較小的字體所示，使整體的半寬帶能大大地縮小，程式執行起來的速度就會加快，可以馬上得到答案，而且很快便知道因靠大金門側的岩盤比靠小金門側的要軟弱，故潛變、乾縮及熱脹冷縮現象，靠大金門側的伸縮縫之縫隙要比小金門的大一些，所以東邊的主橋末端與邊橋末端之間隙要留大一點，以免夏天兩互鄰之橋末端撞在一起，頂壞昂貴的伸縮縫，但也不能留太大，致使來往車輛有蹦跳的不適之感，此都未在設計時闡明，也是承包商的風險之一，這是預期不到的第二困難處。  四、海底下樁帽模板施做的困難度 海面下最大樁帽模板是29.4x23.4x7m，若是為混凝土構造，約750公噸重，由海灘運往外海時會產生運送困難度，相當難以克服，箱模板底部，開孔處為2.5m加鋼套管至少為直徑2.7m的開孔，將鋼套管與箱模板底部開孔之間的孔隙，由圖1以上圓鋼鈑跟牛腿以螺栓對鎖後，再澆置至少50公分厚之水中封底混凝土，所謂水中混凝土作業，就是牛腿跟其上之圓鋼鈑都要在6米多深度的海面下銲接，無法事先在陸地上銲好，因為每根樁要打入岩盤裏，都不會等長，導致每根樁之牛腿高高低低的，根本無法按放圖4之箱座模板，所以此處的作業費用會大大地暴漲，而出乎預算之外。然後將混凝土在水中直接倒入該箱底，通常國外稱此混凝土製的箱座模板為PC House，把箱座上下倒過來放，而不開孔的話就是一間202坪的House了。PC House若採用鋼製，重量約100公噸，由陸地上搬往外海比較容易，但海面下拆卸鋼鈑以回收，其成本非常高昂，此事也是很容易造成承包廠商虧損的地方，每根樁上的牛腿若箱底沒加上水中封底混凝土的話，則抽乾水後，牛腿受海水上浮的拉拔力約為160公噸，若有澆置封底混凝土，則只剩為125公噸，澆置好樁帽混凝土時，每根樁上之牛腿承受壓力為150公噸，因此水中銲接每根樁上的牛腿銲道強度要大於150或160公噸，其成本是相當高昂，這是預期不到的第三困難處。 所謂水中澆置封底混凝土係在箱型模板內浸滿海水時，就利用特密管接近底版處直接於海水中將將混凝土注入，而將海水往上頂、往上排開，但因混凝土較重，都會滯留在箱底，繼續倒入大量混凝土至330立方左右，不能間斷，且混凝土不可攪拌以免混入海水，澆置到預定高度時，再由蛙人潛入5~6米的水裏將混凝土表面抹平，以利抽乾海水後，工人可以下去綁紮鋼筋。抽乾海水至某一高度時，需按裝H型鋼支撐鋼樑成八卦型，以防止PC House的箱壁被外圍的海水壓扁、壓壞。  五、露出海面上的空心高粱桿造型之橋墩的施做困難度 由照片4可知露出海面上的空心高粱桿造型之橋墩相當難施工，不但鋼筋裁切、彎紮困難，現場綁紮也不易，模板組合更艱難，支撐此怪異造型的模板之支撐架更是不輕鬆，工作都交纏在一起，很難舒暢地展開，因為國內無此複雜造型的施作經驗，加入再多人力也無用，搞不好要拖慢半年才能完工，此空心高粱桿造型之橋墩位在施工要徑(Critical path for construction)上，急也無濟其事，只能眼睜睜地看它慢下去，這是預期不到的第四困難處。六、橋塔上的鋼箱之錨碇方式妨礙了橋塔以爬昇模方式施工的順暢度 由照片4可知橋塔係內部埋入8公分厚鋼鈑所做成的空心箱子以左右拉住斜張吊索，因整個鋼殼係空心構造，使爬昇模在澆置混凝土，並自動往上爬昇時的順暢性受到阻礙，為趕工期再怎麼增加人力都沒用，很有可能又拖上半年時間才能完工，這又是在要徑上，實在很要命，主辦單位真的不要諱疾忌醫，應從善如流能夠答應施工單位廢掉鋼殼原設計，改採實心混凝土施工，將斜張吊索延長到橋塔對面交叉錨碇，然後每對吊索在同一水平面錨碇時，採跳蛙式左右交換，以便11對斜張吊索中的10對能互相抵銷扭力，只剩下最後一對的扭力無法抵銷而已，但至少扭力以可從11/11降到1/11了，只靠橋塔本身實心混凝土加箍筋，便可輕易地承受第11對不能抵銷的小扭力，所增加的實心混凝土重量，又可輕易地從主橋厚重的腹版做變更，以削薄而減輕橋墩重量，所以這是政府所加在人民頸上之預期不到的第五困難處。 七、橋梁底版之預力一般都錨碇在底版高處，影響施工速度 由圖5(a)可知台灣橋梁底版之預力，一般都錨碇在距離底版的高處，而懸臂施工法的節塊之外模係採用系統模，通常是鋼模比較耐用，不管由較深之梁節塊，例如圖5(a)由左推到右邊較淺之節塊，外模都不用切短，但腹版內模可就慘了，要一個節塊一個節塊地將內模高度鋸短，才能往前推進以拆掉內模，而錨碇在腹版近天花板處，該處木模要撕開幾乎整個節塊的寬度，這種錨碇在近天花板處，工人有個術語稱呼，叫做壁龜，可見對其頭痛之印象。假使能將錨碇降至近底版處，如圖5(b)所示，由大節塊推到小節塊，腹版底部都要鋸掉，所以錨碇模版不需怎麼處理，腹版之內模稍加整頓，對每有錨碇之節塊而言，可節省一天之時間，設主橋由3對懸臂工作車施作，則可省下16天的工作時間，換句話說政府主導的主辦單位若不能同意稍做鋼腱的錨碇位置的調整，就會多花費16天的時間，這是可預期得到的，為第六個稍有困難之處。八、主橋兩尾跨與邊橋相接壤之場撐段，是一個施工非常困難且危險之處 
前面說過：由照片5顯示最左邊的細柱上，類似T型的海面上達35公尺高之主橋兩尾跨左右各31.5公尺，及延伸入引橋36.5公尺部份的混凝土大梁，係採用場撐方式施工，邊橋及主橋兩末端，接在最細的柱上端以縱向活動的盤式支承聯結，都是變寬面橋面版的箱梁構造，靠主橋這31.5公尺部分，不但變寬面，且腹版的兩斜面類似臉頰之坡度要由8:1急遽地變至4:1，模版施做非常困難，假使工人忙於10層樓高處，聚精會神並專心進行調整曲線變化的外模，往往一陣海風突然吹來，很容易將工人吹入大海，造成工安問題，這麼困難的現場高空模板施做，如能改在地面上，以預鑄節塊方式，並進行假安裝，證實沒問題後， 再一塊塊吊上橋面，以假懸臂施工法，由最左邊之柱往左右兩邊推進，最後跟主橋、引橋的主要懸臂施工法梁末端合攏後，再把最左邊細柱頂端的假懸臂梁鋸斷，最後鑿出伸縮縫來，此種技術，筆者在高鐵C260標於彰化山區裡以推進工法縫隙做軌道結構互制作用(Track structure interaction)，這也是預期不到的第七困難處。九、替代工法若沒用上所導致施工困難度 金門跨海大橋的引橋跟邊橋3.72公里，雖然主橋才1.05公里，可是施工技術性及困難性很高，是要徑的所在處，表面上引橋跟邊橋採預鑄工法較貴，但引橋的上部結構可省下9%，邊橋也可省下8%的混凝土量，既然是預鑄節塊施工，角隅的32鋼筋就不需要了，而且也無鋼筋的搭接頭，應該預鑄工法跟原設計的支撐先進工法及場鑄懸臂施工法等造價之加加減減後的結果會相差不遠，但全部都是預鑄節塊的施工之替代工法，自有其施工上的優越性，例如全部不採用預鑄節塊施工的替代工法， 於工程尖峰時段，金門靠橋址處之局部道路每天就有大卡車180輛次在奔馳，假使有了替代工法就可減至140輛次，對於施工要道的局部道路也少了這個壓倒駱駝的最後一根草，壞到不能使用的狀態也就可以豁免了，又採用預鑄節塊的話，可直接從台灣本島的臨港碼頭，譬如從興達港邊運到金門外海直接吊上安裝，減少乾淨的淡水使用量6,500立方米，不可小看這數量的淡水，金門是缺水的小島，缺水時期從本身的水庫所吸取過來的水對混凝土的拌合而言，品質上都是不及格的，到時只有停工一途， 又3.6萬立方米的礫石與砂雖可就近從大陸進口，但須在碼頭裝卸各一次，運到預拌場來回的短程大卡車，又會與主橋上部結構、基樁、橋墩的混凝土工作糾結在一起，工程施展不順暢，宛如是心血管阻塞的病人，需替代工法從海上直接將預鑄節塊運到橋墩處做心血管繞道手術一樣，所以無替代工法，而要金門跨海大橋能如期完工，將會非常困難。況且大陸發展經濟的模式跟20年前的台灣很相近，搞不好大陸會缺砂石，中央下令完全管制出口，大陸的政策可以說是：計畫永遠趕不上變化，3.6萬立方米的礫石與砂，就要完全要從台灣進來，那還不如在台灣就把它做成節塊，省去裝跟卸一次，而以舖鐵軌載節塊到碼頭的船隻邊吊裝上去，因此沒有了替代工法，施工中之自困式的交通打結，也是預期不到的第八困難處。 十、結論 金門跨海大橋工程，橋梁方面也不過是4.77公里，國內橋梁長度比它還長的，豈只百條?但本大橋之橋墩確有跨在海水深20幾米以上之多根，為未來台灣200年內，很難再碰到的類似之跨海大橋施作，而從邊橋末端到主橋之橋面，都有變寬橋面的變化，不利於海上施作，最好能改成局部的預鑄節塊施工，即在岸上好好地做預鑄，再拖到外海吊裝，則會比較保險。筆者在此，係以前瞻性的眼光，看待金門跨海大橋的施工性之困難技術，因為以前圖面上教我們怎麼劃，我們就照圖施工準沒錯，可是筆者的經驗是太高的難度反而會讓施工廠商破產，誰叫你別人不敢來投標，你卻勇敢來投? 例如屏東東西向快速道路某段，因懸臂施工法的橋梁是破歷史經驗的變寬橋面施作，懸臂工作車往前推出時，要像蝦、蟹脫殼似地往左右兩邊也要擴展以擴大之，你說多難就有多難呢！致使找來的協力廠商也要開高價，才願意施作，於是虧個10%，該廠家還好有完工，不過就此歇業一陣子了! 不要小看金門跨海大橋從主橋末端到邊橋尾跨，靠主橋這邊不但橋面變寬，而且兩頰的斜度由8:1急遽地變化至4:1，甚至還從樁帽頂架30多米的支撐架延伸上來的，在圖面上不覺得難，不過實際施工時，要有3度空間的變化，有時暫無法綁上安全索，工人在聚精會神地調整板模當時，就不易查覺海象的變化，例如起霧、狂風吹等，而容易跌落海上，碰到如此破歷史紀錄的困難性，有關單位是否可以在標單上另提一項技術困難性補助? 並且設立評分等級，若是該項補助款項低於或高於預算太多時，則評分越低，以篩選出較健全之包商，以免因大家預想不到的困難性發生時，使承包商做不下去的話，也終非國家之福。 參考文獻 1.林楚儒，預力橋梁的墩柱底之彈簧係數求解，現代營建雜誌社第398期，2013年2月。 |
