海水不停,橋墩怎麼蓋?從臨時平台到水下基礎
|作者:吳資彬(主持技師 / 土木技師)|現場實務與工法觀察
跨海橋梁的橋墩如何在水中施工?本文以一套概念工法,說明臨時作業平台、鋼板樁圍堰、基樁、封底混凝土與分階段抽水的關係,並提醒不同水深、地層及設計條件會改變施工順序。
開車經過跨海大橋時,我們看到的是水面上的橋墩和橋面。但在水面以下,真正把力量傳到地層的基礎,通常看不見。
如果施工位置四周都是水,機具要站在哪裡?鋼板樁圍堰完成後,又能不能馬上把裡面的水抽乾?
這支動畫用一套概念工法,帶大家從海面看到海床下。影片中的構件、尺寸與順序都是說明原理的示意,並非特定工程施工紀錄。
先建立海上的施工立足點
在這套示意方案中,工作船把機具和材料送到施工位置,先打設臨時樁,再架設鋼梁與甲板,形成海上作業平台。平台上的臨時樁是施工階段的支撐,和最後承受橋梁力量的永久基樁,功能不同;實際工程也可能採用不同的施工平台或船機配置。
圍堰完成,裡面仍然有水
接著以鋼板樁圍出施工區,並依開挖深度及設計條件設置圍檁、跨撐或其他支撐。圍堰的作用是隔開並支撐施工區,不代表裡面已經乾燥。基樁和水下開挖等工作,仍可能在水下進行。
鋼板樁、支撐和圍堰嵌入地層的深度,都需要配合水壓、土壓、潮流與施工階段設計,不能從示意畫面推定尺寸。
基樁把橋梁力量傳到適合的地層
橋梁基礎型式會依地層和設計選擇。以鑽掘樁作為其中一種例子,施工時可能使用護筒維持孔壁,放入鋼筋籠,再以導管等方式澆置混凝土;不同樁型與施工條件,採用的程序和設備可能不同。
基樁完成後,會依設計與施工程序處理樁頭、施作承台,再往上興建橋墩。基樁透過端承、樁側摩擦或兩者共同作用,把上部結構的力量傳到合適的土層或岩層。
圍起來不等於能直接抽水
圍堰內外有水位差時,水壓會對圍堰、支撐和底部產生作用。若封底、止水、抗浮或支撐條件尚未確認就抽水,可能造成底部上浮、滲流或圍堰失穩等風險。
因此,在這支動畫採用的示意順序中,先進行水下開挖與基樁施工,再施作水下封底混凝土;待封底強度、止水、抗浮及支撐條件依設計和施工計畫確認後,才分階段降低圍堰內水位。FHWA 的橋梁水下檢查手冊也說明,部分圍堰會在抽水前施作水下封底,以抵抗水壓造成的上浮與進水;並非所有工程都使用同一方案。
承台與橋墩完成後,處理臨時設施
圍堰內作業條件確認後,才能接續進行承台及橋墩施工。待永久結構完成,依核定施工計畫回水並處理臨時支撐、平台與鋼板樁;部分鋼板樁可能拔除,也可能依設計留置或截除,實際方式因工程而異。
從海面上看,最後留下的是橋墩與橋面;水面以下,則有把力量傳到地層的永久基礎。中間的施工平台、圍堰和支撐,多半是為了讓工程能在水域環境中分階段完成。
每座橋的施工順序都要回到條件與設計
不同工程的水深、地層、潮流、橋梁型式與施工資源都不相同,可能採用不同基礎型式、圍堰方案或施工順序。本文是工程原理說明,沒有提供可供施工使用的尺寸、設計或方法;實際工程須依調查資料、設計圖說、計算與施工計畫辦理。
下次經過跨海大橋時,也許可以想想:水面下還藏著哪些我們平常看不到的工程?
參考資料
FHWA, Underwater Bridge Inspection Reference Manual,第 3.5.2–3.5.3 節。用於核對深基礎、鑽掘樁、圍堰及封底的一般說明;美國聯邦手冊,不代表臺灣工程規範或個案設計。
圖像說明:本文圖像為 AI 生成的工程概念示意,非實際工地照片、施工紀錄、設計圖或計算成果。人物為 AI 秘書導讀角色。