運研所新工法提升橋樑基礎抗沖刷能力 獲發明專利
運研所研發「地工織布橋梁基礎保護工法」,提升橋樑基礎抗沖刷能力,除獲發明專利外,也在「2022台灣創新技術博覽會發明競賽」中獲得「銀牌獎」。(運研所提供)
〔記者鄭瑋奇/台北報導〕台灣南北長、東西短,中間中央山脈高度逾3000公尺,導致東西向河流坡陡流急,對跨河橋樑的橋墩沖刷嚴重。為提升橋樑基礎保護,交通部運輸研究所研發「鼎型塊+地工織布」的新橋樑基礎保護工法,109年與交通部高速公路局合作,於國道3號大甲溪橋進行現地試驗,經過去年整年的試驗,發現剛性鼎型塊搭配柔性地工織布保護方案,能有效減緩橋基水流沖刷,提升鼎型塊穩定性的效果。
運研所副所長陳天賜表示,跨河橋樑橋墩受到河水長期沖刷,如果沒有做適當保護,橋樑基礎容易裸露,使橋樑乘載力、結構安全受到影響。現行在淺水區大多是用鼎型塊方式來保護橋基,雖然保護效果好,但常面臨鼎型塊下方細粒料(砂石)遭沖刷流失,導致鼎型塊傾斜、流失。對此,運研所研發出鼎型塊+地工織布新保護工法,減緩鼎型塊底下粒料被沖刷,經過一系列水工模型及在大甲溪橋現地試驗,結果確實有助於減少鼎型塊傾倒情況。
運研所預計明年跟高公局擴大試辦,增加淺水區橋墩使用鼎型塊+地工織布新保護工法,後續若確認確實有效果的話,就會向交通部公路總局、地方政府的橋管單位推廣。陳天賜說,這項工法是在原來設置鼎型塊的工序上,增加1天的時間去鋪設地工織布,1個橋墩的成本約較原來單純設置鼎型塊增加10%,讓鼎型塊下的細粒料不會輕易被沖走。
地工織布(Geotextile)是將聚丙烯纖維(PP)利用織造方法所製成,運研所指出,它具有高強度、高透水性、耐腐蝕、抗紫外線、無汙染性及材質柔韌便於施工等特性。運研所港灣技術研究中心科長賴瑞應表示,地工織布過往在土木工程、邊坡防護上有廣泛應用,一個橋墩的鼎型塊鋪設費用約600萬,增加地工織布價格約60萬。
對於為何會想到將地工織布應用到跨河橋樑的橋基保護上,賴瑞應說,台灣河川沖刷問題比國外嚴重,在橋墩基礎保護工法上,各界研究非常多,運研所過去在在港灣構造物保護上,有研究用地工織布保護細粒料流失,就想到能夠透過鋪設地工織布,應該也能減少河川細粒沙流失,讓鼎型塊比較穩固。
運研所指出,這項創新工法可減少日後所需維修面積約90%左右,達到延長保護橋基壽命,以及減少維修頻率效果;該工法設計構想具技術創新性,今年4月已獲得經濟部智慧財產局發明專利,發明第I759792號。
經過110年沖刷後,試驗橋址(P24L)與鄰近橋基沖刷情形比較。(運研所提供)
試驗橋址(P24L)鋪設鼎型塊+地工織布保護工法前河道狀況。(運研所提供)
鼎型塊+地工織布保護工法鋪設施工示意圖。(運研所提供)
鼎型塊+地工織布保護工法鋪設斷面示意圖。(運研所提供)
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