200703081754台灣高速鐵路土建工程簡介

台灣高速鐵路之興建計畫涵蓋甚廣,舉凡土建、軌道、車站、機電…等系統皆屬之,其中土建工程又屬基礎建設,為一切建設之根本,佔有相當重要之地位。由於高速鐵路系統之特殊性,土建工程規劃之原則是以安全、耐震及減少環境衝擊為最主要目標,玆就工程概述、工程設計與施工規劃三方面分別敘述如下:
一、 工程概述 (如圖一 土建分標與場站位置平面圖)
1. 路線
高鐵路線北起台北車站,南迄高雄左營車站不含側線全長343公里。
2. 場站與試車線
(1) 車站
高鐵路線沿途設置十個車站,包括台北(現台鐵台北車站加上板橋衛星站)、桃園(青埔)、新竹(六家)、苗栗、台中(烏日)、彰化、雲林、嘉義(太保)、台南(沙崙)與高雄(左營)等車站。
(2) 調車場
分別設於台北汐止、台中烏日及高雄仁武(含左營機九用地)三處。
(3) 工電務維修基地
分別設於台北汐止、新竹六家、台中烏日、嘉義太保及高雄仁武等五處。
(4) 試車線
60公里之試車線設於南部(約於282K至342K之間),並為主線結構之一部份。
3. 結構型式
(1) 路線
除了台北市區為明挖覆蓋隧道,並與台鐵隧道共構之外,北部路段至八卦山南側,隧道及路堤/路塹多集中於林口台地、新竹苗栗山區及八卦山區,其餘為高架橋。八卦山以南則除路線經過嘉義梅山及台南新化兩斷層,各有一段路堤外,餘亦均為高架橋,最後進入左營車站前,路線才降至地面。
(2) 車站
台北車站(包含板橋衛星站)、台中車站及左營車站將為三鐵(高鐵、台鐵及捷運)共構車站,桃園車站、新竹車站及台南車站為兩鐵(高鐵及捷運)共構車站。其中台北及桃園為地下車站,新竹、苗栗、台中、彰化、雲林、嘉義及台南為高架車站,高雄左營車站則為地面車站。
4. 其他工程
(1) 信號、通訊機房與變電站
(2) 緊急逃生設施與聯外道路
(3) 臨時與永久圍籬
(4) 既有道路與水路改道
(5) 管線遷移
(6) 電纜槽
(7) 隔音牆固定螺栓
(8) 隧道洞口及路工之景觀
5. 品質管理
由於本計畫為國內第一個大型公共工程之民間投資案,且以Design/Build之方式發包,為講求效率、提昇品質與降低成本,本公司首度引進國外自主品管之觀念,同時採用獨立驗證及認證制度(IV&V),並配合獨立審查顧問(ICE)及獨立監造顧問(ISE)之有效運作,以達公正嚴密之自主品管功能。
二、 工程設計
1. 依據規範
(1) 台灣南北高速鐵路土建設計規範
(2) 系統特性
(3) 國內相關法規
2. 路線設計標準
(1) 設計速度:350公里/小時
(2) 最高營運速度:300公里/小時
(3) 兩股道最小中心距:4.5公尺
(4) 平曲線:最小半徑6,250公尺
(5) 緩和曲線:採用半正弦波遞減曲線
(6) 豎曲線:採用拋物線曲線,最小半徑19,000公尺
(7) 路線最大縱坡:35‰
(8) 車站內最大縱坡:1.5‰
(9) 隧道內最小縱坡:3‰
3. 設計原則
(1) 路堤/路塹
考慮邊坡穩定、沉陷之限制、土壤液化、橋台背後之技術回填與水土保持法規等因素,而採用自然邊坡或擋土牆設計。
(2) 隧道
考慮隧道之空氣動力效應、隧道洞口位置與音爆問題、地下水與頂拱落盤問題、長隧道之緊急逃生需求、施工時程及方法等因素,而採用淨斷面積為90平方公尺,大於3公里之長隧道每3公里設置緊急逃生口一處,
(3) 橋梁
因高鐵系統之特殊性,需考慮橋梁之變位限制、軌道與結構互制行為之限制、耐震及車輛動力效應等因素。另鑒於本計畫橋梁數量之龐大,施工時間之急促,以及目前台灣營建市場面臨勞力短缺、工程品質有待提昇等問題。橋梁必須採用標準化之設計、機械化之施工,方得以因應。
4. 路線設計
(1) 除山區路段為隧道與路堤/路塹外全線高架,且與橫交之鐵公路均採立體交叉。
(2) 結構型式與配置
主線台北至高雄全長約327公里(不含板橋以北地下段及側線),其結構型式、長度、所佔比率及斷面配置圖分別如下:
l 橋梁 --- 249公里 --- 76.1% (如圖二 橋面永久配置圖)
l 隧道 --- 47公里 --- 14.4% (如圖三與四 隧道斷面永久配置圖)
l 路堤/路塹 --- 31公里 --- 9.5% (如圖五與六 路堤/路塹標準斷面圖)
三、 施工規劃
1. 施工分標:全線共分為下列十標 (如圖一 土建分標與場站位置平面圖)
(1) C210 (TK16+800~TK28+080) --- 迴龍隧道、林口隧道
(2) C215 (TK28+080~TK68+540) --- 湖口隧道
(3) C220 (TK68+540~TK86+320) --- 短隧道及橋梁
(4) C230 (TK86+320~TK109+760) --- 短隧道及橋梁
(5) C240 (TK109+760~TK130+600) --- 苗栗隧道
(6) C250 (TK130+600~TK170+400) --- 橋梁
(7) C260 (TK170+400~TK207+015) --- 八卦山隧道
(8) C270 (TK207+015~TK249+814) --- 橋梁
(9) C280 (TK249+814~TK284+221) --- 橋梁
(10) C290 (TK284+221~TK343+120) --- 橋梁 (試車線)
2. 施工方法
(1) 橋梁 (絕大多數為混凝土結構)
l 下部結構
分為擴展式基腳與基樁式基腳兩類,基樁式基腳又可分為反循環基樁與全套管基樁兩種,基樁直徑自1.5至2.0公尺不等。
l 上部結構
上部結構因地理環境之變化大致分為全跨度預鑄吊裝、支撐先進、平衡懸臂推進及場鑄支撐等四種工法。八卦山以南幾乎全為高架橋梁,基於工期、品質與價格之考量,將大量採用快速且可機械化施工之全跨度預鑄吊裝工法。
(2) 隧道
l 明挖覆蓋隧道
覆蓋層較淺或有特殊功能考慮之處,如桃園青埔地下車站,均採用明挖覆蓋工法。
l 鑽掘隧道
一般山岳隧道均採鑽掘施工。由於工期限制,超過3公里之長隧道,將增設橫坑或豎井,以增加工作面加速施工,並於完工後作為安全逃生通道。
(3) 路堤/路塹
以築路機械層層填築或開挖滾壓完成之。
3. 施工時程
為了配合桃園、台中及嘉義三處軌道基地之施工進度,土建工程除了南部試車線段應於開工後39個月完工外,其餘各標工程包含設計均應於43至51個月內完工。