[台灣] 國道4號-豐原潭子段參訪：工程揭密

本文同步發表於公路邦FB社團討論區 https://www.facebook.com/groups/twroadclub/posts/2315839738595788/ ========================================================================== 撰文: 公路邦公民記者團 /2023年1月7日 採訪日期: 2022年8月26日 https://imgur.com/kxr3yhw.jpg ↑國道4號環線-豐原潭子段通車路線 (本圖由黑皮提供) 國道4號豐原潭子段最後一哩即將通車! 相信各位邦友應該非常期待吧~公路邦民記者 團在2022年8月底，由高速公路局第二新建工程處及C714標遠揚營造安排參訪C713、 C714工地，實地走訪國道4號豐原潭子段C713 & C714標工地。記者團透過這次參訪開 箱，深入了解設計理念、工法與特色，如實分享給各位邦友。 https://imgur.com/hcmgsv8.jpg ↑國道4號環線-豐原潭子段, 分為C711~C715標 (黑皮提供, 公路邦anddy加註) 國道4號豐原潭子段全長11公里、雙向4車道各寬3.65公尺、設置3處交流道，設計時速 為每小時100公里。目前潭子到潭子系統路段(C715)已經於2022年1月先行完工通車， 而此次豐勢交流道至潭子交流道(C711~C714)即將於2023年1月16日正式通車，通車後 將可在台中形成完整的環狀高快速公路系統，是近年來台中最重大的國道公路工程。 工程共分為5標，範圍如下，本文由西至東依序介紹各標的特色: C711標: 豐勢交流道~1號隧道西口 C712標: 1號隧道西口~2號隧道西口 C713標: 2號隧道西口~潭子高架橋前 C714標: 潭子高架橋~潭子交流道 C715標: 潭子交流道~潭子系統(台74)，目前已通車 C711豐勢交流道: 端點立體化 原先國4終點豐原端直接下平面銜接台3線，C711標將這裡進行了立體化，改設置豐勢 交流道銜接台3線豐勢路二段。未來豐勢路與國道4號的車流將可以透過豐勢交流道快 速地進行銜接，而且還預留了東豐快速道路的銜接介面，未來車流可以透過東豐快速 道路通往石岡、東勢等地區。國道4號的路線則會透過隧道段往西進入豐原的東側丘陵 內，不過東豐快速道路因當地民眾種種因素(嗯…)，據說不會使用預留的銜接介面。 https://imgur.com/p7bgzPv ↑豐勢交流道,里程17K。 西向出口&東向入口(往潭子)，各1車道 https://imgur.com/kVj5jtV ↑豐勢交流道東向出口&西向入口(往清水) https://imgur.com/PypbWmt ↑國道4號預留了東豐快速道路的銜接介面， 未來車流可以透過東豐快速道路通往石岡、東勢等地區。(本圖由黑皮提供) https://imgur.com/j2Y6SrP ↑豐勢交流道西向出口下橋處 https://imgur.com/cZBGJ9f ↑東向過了豐勢交流道不遠，前方即將進入豐原一號隧道(里程17.8K)。 通車路段小型車速限100km/h、大貨車速限90km/h。 C712豐原1號隧道: 隧道收縮縫一致 東向隧道長度1791公尺、西向隧道長度1781公尺。配置單向雙車道、車道寬3.65公尺 、隧道淨寬7.9公尺，寬度比蘇花改略寬。 https://imgur.com/THjUVUa 921地震影響國道4號建設甚巨，由於路線通過車籠埔斷層，以至於不僅變更當年的原 始設計，也讓這次新通車的豐原潭子段必須想出各種因應方式減輕地震可能帶來的災 害。 一般來說隧道施工，分成上半部的「頂拱」與下半部的「仰拱」兩部分，過去的工程 在施工時大多都是頂拱、仰拱各自做，而國4的1號隧道靠近斷層帶的地方為了避免斷 層錯動造成隧道的結構損壞，所以特別將頂拱跟仰拱的伸縮縫設置在一樣的位置，使 地層錯動時各自隧道伸縮縫單元各自獨立移動，避免彼此拉扯而造成隧道襯砌損壞， 降低對隧道結構體本身的造成損壞。 https://imgur.com/XYPzJF6 ↑同步設置的伸縮縫設計 (本圖由黑皮提供) C712、C713豐原1、3號隧道: 消防防災 豐原1、3號隧道長度1585公尺，在消防分類上並非3000公尺以上之甲級長隧道，但因 應環評要求與提升安全性，特別採用與台9線蘇花改同樣的自動水霧設備系統，在國道 為首次使用。從國外案例來看，隧道火災最怕高溫燒熔整體結構，因此當火災時透過 自動水霧先達成火場降溫(並非滅火)，營造後續避難逃生與緊急救援的安全環境；隧 道另有配置避車彎及緊急車行隧道，火災時隧道的閘門就會打開，引導車輛藉由車行 隧道進行緊急疏散 https://imgur.com/JFg2HyJ ↑豐原1,3號消防比照蘇花改長隧道，火災時可透過自動水霧先達成火場降溫 (並非滅火)。 2號隧道因長度較短因此沒有配置 (高公局提供) https://imgur.com/3wiQHOk ↑豐原3號隧道: 避車道與緊急逃生車道，配置與蘇花改長隧道群非常類似 https://imgur.com/JR5eHnx ↑緊急逃生車道連通東西向兩隧道，火災時隧道的閘門就會打開，引導車輛藉由車行 隧道進行緊急疏散 (本圖由公路邦林冠宏提供) https://imgur.com/588zCi6 ↑豐原3號隧道口的緊急電話。緊急電話近年來利用率低已紛紛拆除， 且橫向國道原則不再設置，這支電話因為在隧道口因此仍保留。 C713斷層帶上的高速公路:以路塹跨越 出了3號隧道之後，視野頓然開闊，這路段東側貼著丘陵、西側俯視豐原台地，還與車 籠埔斷層呈60度角相交。 https://imgur.com/F3wJIYV ↑國4豐原~潭子沿線共經過3次斷層帶，因此設計上必須考慮地震防災 (高公局提供,公路邦anddy加註) 路塹與路堤是早期建設公路的主流方式，在國道1號彰化以南路段常見，然而缺點就是 需要挖掘或堆積大量土石，現代由於橋梁技術的進步、以及環保意識抬頭，已漸漸改 由高架取代。為了因應未來可能遇到的地震，如果採橋梁形式通過的話，日後將無可 避免發生墩柱斷裂、橋梁變形及偏移的危險，因此返璞歸真採用路堤、路塹形式，若 日後公路受損的時候可以相對容易地來進行修復。 https://imgur.com/U67TdCj ↑以路塹跨越車籠埔斷層，採用路堤、地塹形式，若日後地震受損， 可以相對容易來進行修復。 C714潭子高架橋: S型大彎設計 國道4號出了路堤、地塹的丘陵路段，隨即採用高架橋方式繞了一個S的曲線下坡往潭 子前行。大家可能會有疑問，為什麼不直接開一個直線過去? 也有邦友質疑為何不直 接沿著旱溪走，而要大費周章的繞道丘陵開隧道呢? 當年選線時並非沒有考慮旱溪路線，但走平地會遇到人口密集社區，除了得徵收拆遷 大量民房導致經費暴增，未受徵收的社區也會面臨日後的噪音汙染。然而走人口較少 的丘陵，又會被罵繞路浪費錢，環保團體也說為何要挖山破壞環境生態? 怎麼做都被 罵，甚至遷怒與選線無關的工程人員。「我們作工程的，造橋鋪路做的是積福、積德 的事，可惜在施工期間對當地民眾造成不便與干擾，導致網路上常有些人質疑我們， 批評我們」 遠揚營造鄭旭成協理面露無奈的向公路邦民記者團說。 考量新田營區及密集人口居住的鐮村社區，為了減少民地的徵收與抗爭，最終丘陵線 方案3勝出，以優美的S曲線上下丘陵。直接開一個直線爬山看似最快，但這不是安全 的設計，例如台中市新闢的向上路五段，就是因為縱坡大，上山爬不快、下山太陡煞 不住造成車禍不斷。高速公路可不能如此，須同時兼顧線型、縱坡的規範，適度的彎 曲可以減緩坡度並降低駕駛疲勞。 https://imgur.com/gy2LzAy ↑原方案1與方案2皆會穿過鎌村社區密集處，為了減少社區的徵收與抗爭， 最終較偏但坡度最緩的方案3勝出，造就優美的S曲線上下丘陵。 現場實際站在S彎觀察可以明顯感覺到路面是斜的，而且是兩軸向都是斜的，除了上 下坡的斜度，內外側也是。以道路工程用語來說，分別指的是「縱坡」及「橫坡」， 路面設計須兩者同時考量，尤其是「彎道超高」(註)，才能確保車輛高速行駛過彎時 仍然保持平穩順暢。S彎特別的點在於縱坡高達3.98%、橫坡超高達8%，又陡又斜，非 常考驗施工單位鋼箱梁施作技術。 https://imgur.com/LR4JVZC C714潭子高架橋: 耐震抗災設計 潭子高架橋是國內首案採用高強度鋼板之大跨距橋梁設計，以大跨距穿越三義支斷層 及三義斷層，可減輕自重、跨徑加長、落墩數減少。看到這裡，邦友也許會疑惑，前 面才講到國道4號工程重視抗震設計，怎麼這路段卻使用橋樑通過，而不是路堤/路塹 工法呢? 有2個理由: 1. 減少土方用量: 為了讓高速公路得以從40公尺高的台中山區順利銜接到位處平地上 的潭子交流道，如果用路堤形式來施作的話會需要填超大量的土方，填土範圍過大會 對周圍社區造成直接的衝擊，環評基本上難以通過。例如蘇花改工程當年環評時就對 於土方問題嚴格監督，因此觀音隧道挖掘時將土方廢物利用，就近在南口填了一個「 漢本土堤」。可見土方的利用與去化對於環評是非常重要的一個議題。 2. 跨越三義斷層: 在高度落差40公尺的路段，如果用路堤形式來施作，一旦發生地震 ，大量土堤崩落肯定造成大災害，不得不使用難以快速修復的橋樑型式。那麼要怎麼 不用土堤又能夠速修復的辦法呢? 高公局決定採用高強度鋼板與大跨距的橋梁設計，避 免在斷層帶上立墩；此外將橋梁的支撐墊改以活動端施作，可吸納斷層錯動水平移動 量達84公分，萬一遇到地震可馬上因應，根據錯動後之狀況，配合調整RC墊高度。 在過去的橋梁工程中大多以固接式的支撐墊設計為主，這樣的工程方式雖然看似牢固 ，但是如果地面的水平移動量過大時，橋樑本身也將會跟著地面一起產生劇烈晃動。 也就是說，設計跳脫原先思考模式，並不以「防震」為考量，而是順應未來可能會發 生的地震，找出減低破壞的工法 https://imgur.com/OlTJ9AS ↑潭子高架橋: 高公局採用高強度鋼板與大跨距的橋梁設計，避免在斷層帶上立墩 (本圖由高公局提供/公路邦anddy加註) https://imgur.com/i4kOQZz ↑傳統橋樑RC支撐墊，剛性固接的設計在面臨強震時易直接破損，修復較難 https://imgur.com/83uNfp3 C714能快速替換的成型標線 國道4號經過這個大彎之後，就會直接銜接已通車的潭子交流道。在銜接處周遭仔細一 看可以發現，車道邊線與槽化線竟然不是常見的熱拌漆，而是一層膠帶貼紙! 為了因 應日後通車要重新劃設標線之麻煩，施工單位使用「成型標線貼紙」貼上臨時標線， 待通車時撕除即可快速變換，而不必花大錢重新刨除AC路面，個人認為是個巧妙的作 法。 https://imgur.com/XCHQPEi ↑施工單位在通車端點周遭使用「成型標線貼紙」貼上臨時標線， 待通車時撕除即可快速變換，而不必花大錢重新刨除AC路面。 (高公局提供) 國道新亮點:遠眺台中盆地 工程講了這麼多，介紹一下本次通車路段的的風景。全段風景亮點首推優美的S曲線， 位於里程25~26K處，這個急速下坡的S彎構成絕佳的賞景位置! 得利於位置在丘陵平原 交界處，視野無遮蔽相當廣闊，車行往潭子方向行駛，后里、豐原一帶到台中盆地的 美麗風景皆盡收眼底，大肚台地、中科也是清晰可見，當天參訪時甚至肉眼看到三義 火炎山! 相信夜景更是絕美，邦友經過時千萬別錯過，不過提醒開車時還是以安全為 重囉~ 肯定與銘謝 最後要感謝高速公路局第二新建工程處及遠揚營造接待，並感謝他們勞心勞力的為國 家建設付出。從參訪言談中，記者團感受到他們是真心投入，視之為己任，而不是只 是當作一個工作而已。公路界有一句話:「公路是否容易養護，從設計就已經決定了」 ，高公局不愧是台灣公路界第一把交椅，非常專業且精益求精，長遠考量地震風險並 不斷尋求新工法以減輕日後維護修復，令人印象深刻。 此外從參訪中記者團也發現遠揚營造施工的嚴謹與用心，這個印象在參訪結束後的4個 月得到印證。遠揚營造在12月行政院公共工程委員會舉辦之「第22屆公共工程金質獎 」，公共工程品質優良獎土木類榮獲2個獎項，可謂實至名歸： 國道4號豐原潭子段第C714標潭子交流道工程榮獲特優 國道4號豐原潭子段第C711標豐勢交流道工程榮獲優等 https://imgur.com/VR0Gw4W https://imgur.com/NDYA02Y (空拍圖由公路邦O2ArFish提供) 他們在國道4號完工之後，接下來就要前往台南，進行台61線西濱快速公路曾文溪橋工 程，預計2028年完工。屆時台61線將可直通台江大道，快速連結台17線、台86線及國 道8號，請各位邦友加油集氣祈求順利吧! https://imgur.com/lYSoPUP 公路邦民記者團, 參訪成功~ 感謝高速公路局第二新建工程處張勝晟主任及遠揚營造鄭旭成協理的接待 (本圖由公路邦林冠宏提供) **感謝Youtuber黑皮支援圖文** 延伸閱讀：https://www.youtube.com/watch?v=h62aMvzN0CE 【大台中都受惠！國4豐潭段下週通車全新高速公路搶先看】 (註)彎道超高(Ramp turn superelevation): 當車輛在彎道上行駛時，產生橫向推力 及離心力。道路平曲線段内將車道外側升高或内側降低，使車道頂面構成向內側單面 傾斜橫斷面的工程設置。為防止車輛向外側滑或翻覆，並抵消離心力的作用，就需將 路的外側抬高。 -- ╭──╮ ┌──╮ ╭╮ ╭╮╭──╮╭──╮╭──╮ ╰╮╭╯ │┌╮│ ││ │││╭╮│╰─╮││╭╮│ ││ ╭╮╭╮││││╭──╮ ││ │││╰╯│╭─╯│╰╯││ ││ │││││││││╭╮│ ││ ││╰─╮││╭─╯ ││ ││ │╰╯││└╯││╰╯│ ││ ││╭─╯││╰─╮ ││ ╰╯ ╰──╯└──╯╰──╯ ╰╯ ╰╯╰──╯╰──╯ ╰╯ -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 120.126.103.12 (臺灣) ※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Road/M.1673218227.A.9FA.html