中 華 大 學 碩 士 論 文
建構跨河橋樑之跨部會協調機制 -以台鐵內灣支線為例
系 所 別：土木與工程資訊學系碩士 學號姓名：E09404024 高子宏
指導教授：楊朝平 博 士
中華民國九十六年七月
摘 要
臺灣因山脈分佈因素，而使河川分佈於各地，故橋樑為交通系統 中不可或缺的重要結構物；在新建橋樑時，因為對象河段存在構造物 而影響設計時，須與各機關進行協調以定案。
本研究以台鐵內灣支線為案例，說明因橋樑工程於規劃、設計階 段未臻完善考量之影響，而面臨環評及河川管理單位之諸多問題，致 使須辦理跨部會協調工作。因橋樑工程須進行跨部會協調的問題都具 有其關連性，故須配合法規面及專業面整合，藉以建立完善機制，始 可有效率完成協調工作。
關鍵詞：跨河橋樑、協調機制
Abstract
In Taiwan, the rivers distribute in each place because of the sierra distribution factor, therefore the bridges are indispensable important structures in transportation system .If the object section of river existence structures affects the design when building a new bridge, we must carry on the coordination with various institutions to reach a verdict.
This research, take Taiwan railway Neiwan Line as an example, is focused on the thoughtlessness effect on planning, design for bridge engineering, due to environmental impact assessment and the supervision of river management office etc. .So the coordination and cooperation of all involved parties are necessary. Because all the questions needing the communications of imter-ministerual programs in bridge engineering all have their correlations, we must make the law and the professionalism conformity, so as to establish consummation mechanism, then we may complete the coordinated mechanisms effectively.
Keywords：river crossing bridges；coordination mechanisms
誌 謝
在研究所學習的日子裡，承蒙恩師 楊朝平教授在論文撰寫上給 予悉心指導與觀念啟發，本論文才能順利完成，並且在研究過程中學 習到許多寶貴的理念與知識，謹此表達最高的敬意與感謝。
在求學期間感謝各位師長給予學術基礎的建立，同窗師兄弟的共 同切磋、協助與支持，且相互砥礪奮戰堅持到最後；工作單位的長官 給予支持與指導，同仁提供寶貴的資料及意見上的協助，使本論文得 以付梓，謹在此致上最崇高的謝意。
最後，謹將本論文獻給我最親愛的家人，感謝你們在進修期間的 支持與鼓勵，讓我研究學習歷程無後顧之憂。對不及備載的長官、師 長及親朋好友們一併致上萬分的謝意，請你們與我共同分享這喜悅的 一刻。
高 子 宏 謹識 中華大學 土木與工程資訊學系 中華民國九十六年七月
目 錄
摘要 ---i
目錄 --- ii
表目錄 --- vii
圖目錄 ---viii
第一章 緒論 --- 1
1.1 研究背景 --- 1
1.2 研究動機 --- 2
1.3 研究目的 --- 2
1.4 研究方法 --- 3
1.5 論文架構 --- 3
第二章 文獻回顧 --- 7
2.1 台灣河川特性 --- 7
2.2 河川橋樑之一般設計原則 --- 9
2.2.1 水理特性考量 --- 9
2.2.2 橋址選定原則 ---10
2.2.3 橋址佈設原則 ---11
2.3 跨河建造物設置法規 ---12
2.3.1 橋址選擇 ---13
2.3.2 跨距配置 ---15
2.3.3 橋墩設計 ---17
2.3.4 水理分析 ---18
2.3.5 橋樑高程 ---19
2.3.6 基礎設計 ---20
2.3.7 橋基保護 ---21
2.4 頭前溪橋之設計變更困難點 ---22
2.4.1 地理環境概述 ---22
2.4.2 流域特質分析 ---23
2.4.3 水資源設施分佈 ---24
第三章 台鐵內灣支線之規劃 ---31
3.1 緣起---31
3.1.1 高鐵建設計畫 ---31
3.1.2 台鐵內灣支線之興建緣起 ---32
3.1.3 台鐵內灣支線之計畫概述 ---33
3.2 規劃 ---34
3.2.1 台鐵內灣支線之規劃概述 ---34
3.2.2 頭前溪橋之規劃概述 ---38
第四章 台鐵內灣支線之設計 ---47
4.1 路線工程 ---47
4.1.1 佈設條件 ---47
4.1.2 佈設原則 ---47
4.1.3 路線設計 ---48
4.2 結構工程 ---49
4.2.1 沿線橋涵設計 ---49
4.2.2 高架設計 ---49
4.3 頭前溪橋基本落墩設計 ---51
4.3.1 縱向跨距配置 ---51
4.3.2 橋下道路設計 ---52
第五章 頭前溪橋設計變更之跨部會協調 --- 53
5.1 隆恩堰移設階段 ---53
5.2 鐵路線形變更階段 ---58
5.3 跨部會協調機制 ---62
5.3.1 行政組織概述 ---62
5.3.2 中央目的事業主管機關權責 ---63
5.3.2 協調機制建立 ---64
第六章 結論與建議---106
6.1 結論 --- 106
6.2 建議 --- 107
參考文獻---108
表 目 錄
表 1.1：台灣鐵路橋樑數量統計--- 4
表 1.2：台灣鐵路橋樑分類統計--- 5
表 1.3：台灣鐵路橋樑橋齡統計--- 5
表 2.1：頭前溪主流現有橋樑---25
表 2.2：頭前溪主流現有取水設施---25
表 4.1：新竹捷運及台鐵乙級線定線標準---48
表 5.1：隆恩堰移設可行性研究案研討---65
表 5.2：隆恩堰移設可行性研究期中報告審查研討---68
表 5.3：隆恩堰評估修建之最佳方案成果審查研討---71
表 5.4：隆恩堰移設可行性研究期末報告審查研討---78
表 5.5：修正後之隆恩堰修建最佳方案成果審查研討---82
表 5.6：隆恩堰修建或改建方案後續事宜研討---86
表 5.7：水理與堰體安定分析報告概述---91
表 5.8：環境影響說明暨差異分析報告審查研討---94
圖 目 錄
圖 1.1：研究流程--- 6
圖 2.1：跨河建造物示意---26
圖 2.2：橋墩型式示意---26
圖 2.3：河川沖刷型式---27
圖 2.4：橋墩沖刷型式示意---27
圖 2.5：局部沖刷示意---28
圖 2.6：束縮沖刷示意---28
圖 2.7：頭前溪流域地理位置示意---29
圖 2.8：頭前溪流域交通系統概況---29
圖 2.9：隆恩堰堰體及取水口---30
圖 2.10：頭前溪流域河防構造物位置 ---30
圖 3.1：高鐵之路線及站區配置---39
圖 3.2：台鐵內灣支線改善計畫範圍---40
圖 3.3：台鐵內灣支線平面示意---40
圖 3.4：台鐵內灣支線跨頭前溪平面示意---41
圖 3.5：原規劃頭前溪橋落墩設計平面示意---41
圖 4.1：新建電化路線建築界限---49
圖 4.2：路線標準斷面圖---50
圖 4.3：頭前溪橋橋址---50
圖 4.4：隆恩堰南側溢洪道及自來水取水口---51
圖 4.5：頭前溪橋樑結構配置平面示意圖---51
圖 4.6：內灣支線與西側橋下道路共構示意---52
圖 5.1：替代方案路線平面示意---98
圖 5.2：隆恩堰移設階段相關單位協調流程---99
圖 5.3：鐵路線形變更階段相關單位協調流程--- 100
圖 5.4：建橋後水理分析之剖面位置示意--- 101
圖 5.5：建橋前後水流流向變化示意--- 101
圖 5.6：建橋前後水位差異示意--- 102
圖 5.7：建橋前後流速差異示意--- 102
圖 5.8：替代方案路線示意--- 103
圖 5.9：替代方案路線結構配置示意--- 103
圖 5.10：中央機關跨部會協調流程 --- 104
圖 5.11：交通部轄屬單位辦理跨部會協調流程 --- 105
第一章 緒論
本章首先論述研究之背景、目的及動機敘述之，續輔以流程圖說 明研究之方法，最後概述本論文之架構。
1.1 研究背景
臺灣因山脈分佈之地形及走向因素，而使河川呈東西流向分佈於 各地，所以於鐵、公路路網開發過程中，常須架設橋樑藉此可快速通 過河川、山谷等天然障礙。因此，橋樑為交通系統中不可或缺的重要 結構物，成為連通地形阻隔之要徑，是為國家交通運輸建設的重點，
係足以影響整體經濟發展。
台灣鐵路長久以來因運輸政策的方向及地理環境的限制一直未 能充份應用及發展，近年來因台北市鐵路地下化的興建、西部縱貫鐵 路及東部鐵路區域性的改善，促使國內的鐵路工程有蓬勃的發展。隨 著社會需求、建設規模擴大，橋樑於交通建設中扮演著重要角色，一 旦橋樑發生損壞，不但會直接造成個人生命、財產的損失，也會因交 通系統中斷，而擴大為對經濟、社會造成衝擊。
根據統計，臺灣地區約有兩萬餘座橋樑（公路總局，2005），而 截至 2002 年 10 月底止，鐵路改建工程局自行統計鐵路橋梁的數目為 2,449 座(表 1.1~表 1.3)，其中有 35％橋樑之橋齡超過 50 年，其餘 7
％橋樑於近 10 年內亦開始面臨橋齡老化的問題。因此，除了平日對 橋樑之檢測與維護是保障交通安全之因素外，屆齡橋樑的新建亦將成 為日後交通工程建設之重要項目。
1.2 研究動機
若於河中設置構造物後，橋墩將會干擾河道流暢，導致河川水流 流速與方向上的變化，造成橋址處河床下降或泥沙淤積，日積月累的 結果使得橋墩基礎裸露或河川通水斷面減少，甚至造成河川流路變 遷，當日後地震或洪水來臨時，河川外貌之改變將會對橋樑結構安全 與河防安全造成威脅。故跨河橋樑之設計重點除橋樑結構安全之考量 外，更應兼顧河川之水文水理與河防安全，始能避免災害之發生。
又於既有鐵路橋樑旁興建新橋，須受到維持鐵路營運而不得影響 行車安全之限制，如基礎之開挖施工或打樁振動等因素皆不得危害既 有橋樑，故新舊橋樑之位置與斷面形狀及河川的特性等皆是規劃新建 鐵路橋時應予以考量之因素。而新建鐵路橋方面，除考量河川水文、
水理、地形及地質等特性外，尚須從經濟成本的角度考量其橋樑型 式、斷面尺寸、跨距大小、橋墩型式、施工方法等，期以最佳化之目 標設計橋樑跨距及落墩位置。
1.3 研究目的
新建跨河橋樑之設計時程主要影響因素為「落墩設計」，根據以 往經驗要使落墩設計定案，須耗費甚多時間進行跨部會溝通協調。在 新建鐵路橋方面，因為對象河段往往已經存在諸多構造物，如公路 橋、鐵路橋、輸水橋、輸油橋、輸氣橋、堤防、攔河堰、取水工、防 潮閘門等，皆會成為鐵路橋落墩設計之支配因素，故須慎重的全盤考 量。前述河道構造物之主管機關含縣市政府、公路總局、鐵路局、自 來水公司、石油公司、瓦斯公司、水利會及河川局等甚多；故於鐵路
橋規劃及設計階段，均須與各機關進行跨部會協調，以達平順圓滿完 成跨河鐵路橋之設計作業。本研究擬以台鐵內灣支線頭前溪橋跨越隆 恩堰之相關部會協調經驗，建立一制度化跨部會協調機制，以提供後 續橋樑工程單位進行之參考。
1.4 研究方法
為探討新建跨河鐵路橋設計階段之跨部會協調事宜，本研究以新 竹台鐵內灣支線為案例進行研究，圖 1.1 為其研究流程。首先，概述 此路線之規劃及設計內容，藉以提出河川單位對頭前溪橋原設計之質 疑點，而使該路線之主辦機關需施行設計變更。接著，彙整跨河鐵路 橋設計之相關法規，並根據資料詳細說明主辦機關於施行頭前溪橋設 計變更期間之跨部會協調。最後，依筆者淺見對整個計畫執行面進行 探討，並建立有關參與跨部會協調跨河橋樑時之相關機制。
1.5 論文架構
本論文共分六章；第一章為「緒論」；第二章「文獻回顧」說明 一般跨河橋樑之設計考量及頭前溪橋之設計變更困難點；第三章「台 鐵內灣支線之規劃」，概述該路線之興建緣起、計畫及台鐵內灣支線 及頭前溪橋之規劃概述；於第四章「台鐵內灣支線之設計」，概述該 路線之設計原則及具體項目，並藉以點出主辦機關需施行頭前溪橋設 計變更之原委；於第五章說明主辦機關於施行頭前溪橋設計變更期間 之跨部會協調事宜，並藉此建構跨河橋樑各階段之相關跨部會協調作 業；最後，第六章為結論與建議。
表 1.1 台灣鐵路橋樑數量統計（鐵路改建工程局，2002）
20 m 以上大橋 2~20 m 小橋 共 計 線 別
座數 長度 座數 長度 座數 長度
花東線 38 5637.20 146 95867 184 6595.87
北迴線 22 5973.16 98 57388 120 6547.04
宜蘭線 55 5529.25 265 159581 320 7125.06
縱貫線 147 22285.56 922 557576 1069 27861.32
台中線 46 11238.02 141 87684 187 12114.86
支 線 46 5603.03 340 189025 386 7494.28
南迴線 66 8820.98 117 72587 183 9546.85
總 計 420 65087.2 2029 1219708 2449 77284.28 註：鐵路橋樑總計 2449 座，總長度 77.3km。
表 1.2 台灣鐵路橋樑分類統計（鐵路改建工程局，2002）
線 別 鋼橋 R.C 橋 預力橋樑 其他橋樑
小計 (座)
花東線 1 163 20 0 184
北迴線 0 88 11 0 99
宜蘭線 10 266 38 10 324 縱貫線 129 885 39 34 1087 台中線 8 154 25 11 198 其他支線 95 279 1 1 376
南迴線 0 117 64 0 181
總 計 243 1952 198 56 2449
表 1.3 台灣鐵路橋樑橋齡統計（鐵路改建工程局，2002）
建造期間 橋齡 橋樑座數 百分比
民國 35 年以前 ＞56 年 847 35 民國 35 年~55 年 ＞36 年 171 7 民國 55 年~75 年 ＞16 年 955 39 民國 75 年~84 年 ＜7 年 305 12
民國 84 年以後 ＜7 年 171 7
圖 1.1 研究流程 河川單位對原設計之意見
研究主題與內容確定
台鐵內灣支線之規劃 台鐵內灣支線之設計 跨河橋梁設計考量之文獻回顧
頭前溪橋設計變更之跨部會協調
結論與建議
論文撰寫
第二章 文獻回顧
本章內容包含四大部分之相關文獻，首先敘述台灣河川特性及 河川分類；其次以河川橋樑之水理特性說明橋址選定及橋樑佈設等一 般設計原則；再以依「跨河建造物設置審核要點」之法規面進行橋樑 規劃、設計應考量之分析；最後，敘述目前頭前溪橋之設計變更困難 點。
2.1 台灣河川特性
台灣地區共有河川 129 水系（交通部科技顧問室，1999），因地 形狹長，中央山脈縱貫全境，除東部之水系沿花東縱谷呈南北流向 外，其餘大小溪流多以中央山脈為分水嶺，西部之水系由東向西注入 台灣海峽，東部之水系由西向東注入太平洋。台灣山地面積約佔全部 面積的 71%，僅有 29%的平地(標高低於 100m)。山地中水有 33%為 高於 1000m之高山地區，其餘介於 100m至 1000m之間。台灣河川之 性質為：
一、流域狹小
台灣地區的流域面積特小，超過 1000km2者僅有 9 條，介於 500km2
～1000km2者有 7 條、其餘皆小於 500km2。 二、河流短促
台灣大部分河川之長度在數十公里以內，長度超過 100km之河川 包括濁水溪、高屏溪、淡水河、大甲溪、曾文溪及烏溪等 6 條，其中 最長之濁水溪亦只有 186.4km，無論流域面積或河流長度遠不及世界 其他大河。
三、坡降大
台灣地區因山區地勢陡峻，地形狹窄，河川均坡陡流急。坡降特 大，尤其東部河川陡於西部河川。其中河川上游之坡度多超過 1/100、
下游段之坡度約為 1/200～1/500，台灣地區河川平均坡度低於 1/1000 者僅 5 條。
河川依自然地理位置及形成條件，可分為山區河川與平原河川。
山區河川乃流經地勢高峻，地形複雜山區的河川稱之，其發育過程主 要是水流侵蝕，通水斷面呈現發育不全的Ｖ型和Ｕ型河谷，河川型態 極不規則，水位和流量變幅大；河流中之泥砂主要偶推移質形式出 現，河床變形緩慢。平原河川流經地勢平坦，土質疏鬆平原地區的河 川稱之，其發育過程主要是為泥砂的堆積作用，河谷斷面為發育完全 的河漫灘河谷，水流較為平穩；河流中之泥砂主要以懸移質為基本運 動形式，河床邊界由細砂構成，水流與河床的相互作用十分明顯，河 道改變也較大（國道新建工程局，2003）。
另一方面，若依河川之平面特徵、動態特徵或河床演變特徵，共 可分為四種類型。
1. 順直型河川：中等流量時河槽順直，邊灘地成犬牙交錯狀分布，
並在洪水期間向下游平移。
2. 蜿蜒型河川：中等流量時河槽具有彎曲外形，深槽緊靠凹岸、砂 灘依附凸岸，凹岸沖蝕、凸岸淤積；河身在無約束條件下向下游 蜿蜒蛇行，在有約束條件下平面型基本保持不變。
3. 交替消長型河川：中等流量時河槽分汊，各汊道周期性的交替消 長。
4. 散亂型河川：中等流量時河槽河身寬淺，砂灘密佈、汊道縱橫，
而且變化十分迅速。
2.2 河川橋樑一般設計原則 2.2.1 水理特性考量
一、山區河川
1. 山區河川之河谷兩岸一般較為穩定，故沿河谷線選擇橋址時，可 在較大河段範圍內，評選出技術可行、且經濟合理之橋址。
2. 注意高灘地與河槽的劃分，橋長不能小於河道寬度；在具有較大 河灘之開闊河段，要適當加長橋長，以宣洩洪水漫淹高灘地時之 流量。
3. 不宜施設大型河道治導構造物，改變河道水流特性。
4. 注意彎道凹岸之水流壅高作用對沿河路線之影響；沿河路堤不宜 侵入河道，以避免路堤基腳伸入彎曲凹岸河床，而遭受沖刷受損。
5. 橋址路線如受條件限制必須跨越兩河流之匯流口段時，應儘量在 距離匯流口之上游或下游稍遠處，以免因河床沖淤反覆多變之特 性，影響橋樑構造物的安全性。
6. 應儘量維持流域之水文特性及河道水流之天然狀態。
二、平原河川
1. 平原河段種類較多，其河道演變各異，但對於比較穩定之順直型、
分汊型及蜿蜒型河段，一般性之設計方法基本適用；惟對辮狀型 河段，仍須特別考量。
2. 平原河川常有相對比較穩定而藕節相間的特點。設計橋樑時應儘 可能選擇在節點跨越，尤其對蜿蜒型、分汊型和辮狀型河段更為 重要。
3. 在辮狀型河段上，不能以全河均勻通洪條件計算決定墩寬，亦不 宜施設大型河道治導構造物。
4. 對具有河床淤積堆高潛勢之辮狀型河段，需適當提高樑底高程，
已提供足夠之橋下淨空。
2.2.2 橋址選定原則
橋址選擇是跨河橋樑規劃設計中一項複雜而重要之工作。不僅對 橋樑之穩定、工程造價、施工與養護等具直接之影響性，亦與周邊道 路、當地的建設發展規劃及民眾權益(或利益)等皆有密切之關係。因 此，橋址選擇必須結合當地的實際情況，全面考慮各種影響因素，經 過深入的現場調查與初步測設，選擇數個橋址方案，徵詢相關單位(如 當地縣市政府、河川局等)之意見。既要符合目前的需求，亦需考量 當地未來的發展，經過全面性深入分析研究和評估比較後，再決定選 擇方案。一般性之橋址選定原則如下（公路總局，2005）：
1. 橋樑包括橋墩、橋台及橋樑附近之路堤、引道，其佈設應考量各 類河段之特性，結合地形、地質、地貌及水文等自然條件進行設 計。
2. 初步決定路線時，應考慮選擇最適當之跨越河流位置，以節省建 造、維護及改建費用。
3. 須研究瞭解河道之天然流況，在必要的情形下，即使採行河道整 治、或施設降低沖刷潛勢與防止結構體損害之其他措施，亦應予 考慮。
4. 在河道時常改變處建造橋樑，設計時應考慮天然因素可能引起河 道變遷之情況，將基礎加深。
5. 對於技術複雜、修復因難或具重要性之橋樑，在已定路線大方向 之前提下，應根據河流型態、地質特性、地面設施、施工佈置及 與地方之工業、農業發展的關係，在較大範圍的河段內作全面評
選；當方案評選結果相仿時，應優先採用水文及地質條件較好之 橋址。
6. 考量施工場地、材料運輸、設置便橋等各方面之要求，並考慮建 橋後養護維修的方便性。
7. 橋樑軸線一般應採直線，否則宜採用較大之平滑曲線半徑和較小 的縱坡。
2.2.3 橋樑佈設原則
一、橋樑佈設之一般性佈設原則為：
1. 橋樑長度不得小於河川治理計畫線或河川行水區寬度；無河川治 理計畫線或行水區寬度未公佈者，宜協調主管機關決定之。
2. 橋樑跨徑應儘可能加大，以減少通水面積遮斷率。
3. 橋樑之最低樑底高程必須高於河川兩岸之堤防堤頂高程或計畫堤 頂高程。但橋臺處因地形等因素限制，且橋樑已採弧形工法辦理 者，則橋臺處之樑底高程得採計畫洪水位加適當出水高。
4. 橋樑應根據河道、野溪分佈情形、流域特性、水文和水理條件合 理佈設，並應與路基、隧道、都市鄉鎮等之排水設施，組成完整 通暢的排水系統。
5. 流量較大之天然河道或坡陡流急的河床，不應輕易改移流路。如 確能改善橋樑狀況或有顯著經濟效益時，方可改移河道流路或截 彎取直，但應採取相關措施，確保水流暢通和改道後之河床穩定。
二、於山區河川橋樑佈設原則為：
1. 一般以逢野溪設置橋樑為原則，盡量保持水流之天然狀態，避免 施設導流堤、攔水壩等設施過分集中水流。
2. 地形比較開闊平坦之山區河谷、台地或丘陵緩坡地帶可適當將野 溪之流路改道合併設置橋樑。對於水流集中、流量較大的河道與 野溪仍以分設橋樑為宜。
3. 流路彎曲而線路斜交之山區野溪、深溝，可根據水文、地形、地 質和施工條件，考慮通洪能力，選擇良好位置，避免河道土石坍 方、流木堵塞等災害。
4. 坡陡流急的野溪或土石流危險溪流，均不宜更改河道、或合併河 道、或大幅度改變流路以設置橋樑。
5. 若須跨越河寬較小之土石流潛勢溪流時，可考量以單跨(不落墩) 方式興建，以避免橋墩因受土石流作用而遭災損。
三、於平原河川橋樑之佈設原則為：
1. 在蜿蜒河段上，洪水時之洪流方向與彎道直衝段之處，即高水位 時截彎取直之地方，該處河岸易遭受水流沖刷，形成側向侵蝕、
水流改道之災損。
2. 在辮狀河段上佈設橋樑時，應適當考慮難變動範圍內，結合該河 段之河道治理計畫(或規劃)，採取必要之河道治導措施，使河槽的 擺動有所約束而趨於穩定。
3. 在分汊河段上興建橋樑，應盡量減少改變水流的天然狀態，保持 天然河床的動力平衡條件。
2.3 跨河建造物設置法規
於河川範圍內新建、增建橋樑及匝道橋，依水利法及台灣省河川 管理規則相關規定，主辦單位需向河川主管機關提出河川公地使用申
請，並提出水理分析報告。而為維持水流通暢及河道穩定，經濟部水 利署乃於 2001 年 6 月頒行「跨河建造物設置規範」，俾利審核跨河建 造物之興建及設置。日後，經過相關專家、學者討論，復於 2006 年 6 月 12 日修頒「跨河建造物設置審核要點」（經濟部，2006）。其內 容含橋址選擇、跨距配置、橋墩外形、水理分析、橋樑高程、基礎設 計、橋基保護等（羅天健，2002；交通部運研所，1998）。
2.3.1 橋址選擇
「跨河建造物設置審核要點」第三條規定下列位置不得設墩，但 因實際狀況必須設置時，應由申設單位檢附詳細水理分析並擬具保護 跨河建造物及河防設施之適當措施，送河川管理機關辦理。
一、河寬突縮點
河川於寬度突然變化的河段，尤其在較寬河段變化至較狹窄河段 處，水流具有較高的流速與沖刷能量，其上游河道均呈現水位壅高的 現象。若於河寬狹窄處設置橋樑，則通水斷面將更形狹窄，對於河道 穩定與上游河段水位均有負面影響，並且其增加之沖刷潛勢易造成橋 墩基礎裸露。
二、河川合流點
因兩河川能量變化之差異，河川合流點處之河床斷面因兩河川之 合流而較不穩定，容易形成漩渦，造成沖刷加據；另由於洪峰匯聚常 導致流速加大或水位抬升，增加沖刷潛勢，在河道斷面變化較難測之 情形下，橋樑設計所需考應之因素更加複雜，除橋樑之安定性難預測 之外，亦須增加橋墩保護工之費用。
三、河道彎曲處
河道彎曲處因外側水流流速較快，易遭沖刷形成凹岸，相反內側 水流流速較慢，易產生淤積形成凸岸。橋樑之設置除凹岸必須加強保 護之外，對於凸岸之淤積亦較難預測，故對橋樑之安定性及河道斷面 之變化愈顯得難以掌控。
四、洪流時流向與低水河槽不平行河段
此類河段一般指蜿蜒低水路河段而言，其低水流路因洪流而改 道，對橋樑之安全性較難預測。
五、河床坡度變化較大處
因河床坡度之變化，河川水理狀況亦會產生變化，河床沖刷或淤 積亦因而產生，於上陡下緩之河床，淤積會減小通水斷面，於上緩下 陡之河床，沖刷會影響橋樑之安全。
六、橋長應大於河川行水區寬或河川治理計畫線
以往部分工程為了減少橋樑工程施工費用，設計時將部分引道伸 入河川範圍內，導致排洪面積縮小，亦造成橋址處流速加大增加沖刷 潛勢。另若擬跨越之橋樑尚未有治理計畫時，宜適度預留治理計畫之 河寬，以避免將來影響排洪功能。
七、橋樑與河川流向之斜交角度不宜過大
橋樑若非正交跨越河川水流，則立於河川內之橋墩於水流垂直方 向之投影面積，將隨斜交情況增加而加大，造成通水斷面減少率增 加，將增加墩前壅水高及橋址處之流速，進而增加沖刷潛勢，將增加 橋墩基礎裸露的可能性與橋墩保護工之費用。
2.3.2 跨距配置
橋樑跨距配置所應考量之範圍既多且廣，包括斷面配置、橋墩高 低、落墩位置、結構型式、施工方式與水理分析等，以下就其所應考 量之要素做概略說明。
一、跨距配置應符合規範之要求
對於跨河橋樑之跨距配置，應滿足，「跨河建造物設置審核要點」
（第五條第五、六款等）對於河川內落墩限制之基本要求，其規定最 小跨距為 40m，且河寬在 50m以下者不得落墩。跨距配置原則上應 儘量避免落墩於堤前坡、低水河槽岸邊兩側 20m內、堤防臨水坡趾 20m內及水防道路上(見圖 2.1）；對於跨距配置無法滿足其基本規定 者，應再補充相關水理分析資料。
二、結構及景觀整體考量
一般而言，結構型式屬於連續樑橋之結構因受溫度伸縮、混礙土 乾縮潛變之影響，於橋墩頂將形成一水平變位，而此水平變位將造成 矮橋墩底受到極大之外力，而必須一再地放大橋墩尺寸以滿足結構之 需求。然而，放大橋墩尺寸卻也使得橋墩底所承受之外力隨之加大，
如此惡性循環的結果將對於週遭景觀與橋樑結構性及工程造價造成 極大的衝擊。若在橋高度足夠之情形下，適度地加大跨距以減少水中 橋墩數目，則無論對於橋樑景觀、結構性、經濟性與河床沖刷之影響 均有正面之效益。因跨河橋樑常常作為相鄰縣市鄉鎮間之聯繫動脈，
如能採用長跨距特殊造型橋樑，除了可達到景觀上之造型優美、外觀 宏偉外，還可成為縣市鄉鎮之地標。
三、跨距配置與上下游鄰近橋樑之跨距配合
若於新建橋樑之上、下游鄰近範圍內已有既有橋樑，則橋樑之跨
距配置應考量下述幾點（「跨河建造物設置審核要點」第九條第一～
五款）：
1. 橋樑拓寬或新建於舊橋上下游，而新舊橋中心線距離小於兩倍既 有橋樑之最小跨距者，其對水理之影響應視為單一橋樑，可採用 與舊橋相同之跨距，且沿水流方向新設橋墩應儘量與既有橋樑之 橋墩對齊，使出水高減少率與通水遮斷面積率之增加量降至最 低。但舊橋之跨距不符合本規範之規定者，必須提出檢討成果送 請河川管理權責單位審查。
2. 若新舊橋中心線距離小於兩倍既有橋樑之跨距，但新橋必須採用 與舊橋不同之跨距時，因兩橋距離近，其對水理之影響應視為單 一橋樑，因此本橋之出水高減少率與通水遮斷面積率必須依新舊 兩橋橋墩在垂直水流方向投影面積之總合計算。
3. 若舊橋之樑底高程低於河川計畫洪水位以下者，則不得於鄰近增 拓建橋樑。
四、分離橋面之跨距配置
若施設之橋樑為各行車方向各為獨立一座橋樑時（如南下線與北 上線各為一座橋樑時），則跨距配置應將兩向橋樑之橋墩順洪水主流 方向平行，以減少對水流之阻礙。
五、橋樑工法之配合
橋樑工法之選擇常與跨距配置、工程經費、施工期程有密不可分 的關係。一般而言，跨河橋樑必須考應排洪之需求，故不宜採用埸鑄 支撐工法；而對於橋樑工法之選擇上，通常應考量工程之整體效益，
而不能僅考應單一因素之利與弊即草率地作出決定。但無論如何，工 法之選擇必須不得危害鄰近既有橋樑之結構安全與營運安全。
2.3.3 橋墩設計
橋墩之設計主要考量橋墩外型、橋墩方向、橋墩位置及橋墩保護 工等四大部分。
一、橋墩外型
橋墩之形狀將直接影響水流通過時所產生之亂流，故對於橋墩形 狀之選擇應儘量減少對水流之阻礙。一般而言，橋墩斷面愈小且外形 愈平滑如圓形者，因其無方向性，且渦流所產生擾亂水流之情況亦較 其他形狀者為小，故圓形為最佳之形狀。若因結構需求採用長條形橋 墩，則橋墩形狀以橢圓形、長圓形或尖形為佳（見圖 2.2）。又框架式 橋墩較單柱式橋墩有較多根柱子立於水中，其距離亦很近，導致水流 通過時水理狀況較為複雜，因此，應儘量採用單柱式橋墩為宜。
二、橋墩方向
橋墩方向應以與垂直水流方向之投影斷面積最小為原則，即橋墩 之長軸應與洪流方向平行。若遇低水流路方向不一致，橋墩長軸應與 洪流之方向平行，因低水情況不致因橋墩長軸與水流方向不平行而產 生水位壅高造成災害。一般而言，洪流之方向與兩岸堤防平行。
三、橋墩位置
一般低水路之河槽會因洪流過境而變化，而河岸與河床交點處之 剪力較高，為避免橋墩局部沖刷之效應及增加坡趾之沖刷深度，橋墩 必須避免設置於堤前坡、低水河槽河岸 20m內（包括河床及高灘地）、 堤防坡趾 20m。此外，橋墩必須設置於低水河槽岸邊 20m以內之高 灘地時，該段河岸必須設置護岸工以防止河岸之橫向沖刷。橋墩應儘 量避免與堤防共構，以避免共構後之結構行為變得複雜而難以掌控。
四、橋墩保護工
河床高度因流量、上游泥砂入流量及河床採砂行為之影響，其變 化因素甚多且複雜。為維持橋墩處河床之高程，設置橋墩保護工為一 重要且應慎重考應之工程項目；而橋墩保護工之設置應與河川管理權 責單位協調後為之。橋墩保護工法大致有拋石工法、蛇籠工法、鼎塊 排置工法…等，但橋墩保護工法型式之選用常常與水理分析之結果有 密不可分的關係。
2.3.4 水理分析
跨河結構物為影響河川發展因子之一，因墩柱壅水將改變河段流 況、流速及河床沖淤變化，故水理分析報告甚為重要，因可藉由報告 內容明瞭該區域河川是否會因新設跨河結構物，造成水位壅高影響河 堤安全及增加橋墩後束縮河道通水遮斷面積之影響安全程度。
依「跨河建造物設置審核要點」中除符合第五條第六款落墩規定 者，得免附水理演算分析外，一般情況均需進行一維或二維之水理分 析。水理分析一般主要內容如下：
一、橋址計畫位置
其內容包含地理位置、相關河川治理計畫斷面、河川圖籍套繪等。
二、河流概況
內容包含流域概況、地質、氣象、水庫、山坡地水土保持、土地 利用現況與流域開發計畫等。尤應針對橋樑跨越河道處，其上、下游 河段之地形、河流特性、既有之水工構造物與跨河構造物等相關位 置，尤其是河床粒徑組成、堆積層厚度、植物生長狀況、歷年深槽橫 向及縱向沖淤變化趨勢與範圍、歷年洪災紀錄等資料加以研判分析，
作為規劃設計之依據。
三、相關河川治理計畫
包括治理原則、計畫流量、計劃洪水位、河床高與堤防高及計畫 河寬與整治斷面等五項。
四、橋樑配置及通水遮斷面積率
考量現況河道斷面、結構配置、配置原則、跨越橋平面、縱斷面 圖及通水遮斷面積率等。
五、水理分析 1. 演算流量。
2. 一維水理分析。
3. 二維水理分析。
4. 橋墩沖刷推估，含橋墩局部沖刷深度、河床質移動厚度、河槽束 縮沖刷深度、歷年沖淤變化及最大沖刷深度研判。
2.3.5 橋樑高程
跨河橋樑之樑底高程應高於設計水位再加上一定值（出水高）， 該值應能涵蓋橋樑沉陷、河床長期淤積趨勢，或避免因墩前水位壅高 或漂浮物阻礙而減少橋樑通水斷面積等考量。「跨河建造物設置審核 要點」第六條，規定橋樑之最低樑底高程必須高於河道兩岸之堤防堤 頂高程或計畫堤頂高程，以避免出水高不足而導致河川氾濫。交通部 所頒布之「公路排水設計規範」，規定出水高之最小值於主要河川為 1.5m、次要河川為 1.2m、普通河川為 1.0m、其它水路為 0.8m（交 通部，2001）。此外，台灣高速鐵路設計準則對於河川橋之最小出水 高度亦有所規定，於主要河川為 2.0m、次要河川為 1.5m、普通河川 為 1.2m、其它水路為 1.0m。
跨河橋樑所選用之型式亦為決定橋樑高程與路線高程之因素。一 般而言，採用下承式橋樑之樑底高程較能滿足河面出水高之要求，因 於跨河段採用上承式橋樑，常會為了同時滿足樑深及出水高的要求而 刻意調高路線線形，而使橋樑造價整體經費增加。
2.3.6 基礎設計
橋樑基礎結構之安全乃跨河橋樑結構安全之根本，跨河橋樑設計 時應儘可能考量降低因水流對橋樑設置所造成之影響。基礎設計之主 要考量事項如下：
一、基礎型式宜採用剛性大之深基礎
由於河川除了有河道改變、下降等之變化情況，且還有經年累月 之局部沖刷與洪水來臨時之動床現象，因此，橋墩基礎必須滿足上述 變化，方能安全承載橋樑，而要符合上述條件，一般均以設置深基礎 為解決方案。在配合地質條件下，深基礎應選擇剛性較大之型式，以 便當發生設計所預期之河床下降造成基礎裸露時，較能抵抗洪流或流 石之衝擊，避免深基礎露出部分斷裂而危害橋樑安全。
二、適度考應深基礎之沖刷深度
一般具沖刷趨勢之橋樑，其沖刷深度一般可分為束縮沖刷、局部 沖刷、短期及長期趨勢（見圖 2.3）等四部分，將前述各部分之值累 加即可得所需之設計沖刷深度。
三、沖刷深度應考應洪流之迴歸期
洪流之迴歸期與設計沖刷深度有關，重要河川所採用之洪流迴歸 期較長（取 100 年或 200 年之洪水頻率），而對於次要或普通河川之 洪流迴歸期較短（取 50 年之洪水頻率）。
四、基礎頂高程之決定
依據「跨河建造物設置審核要點」第五條第三款規定，橋墩基礎 頂部應低於實際河川斷面最低點及計畫河川高。
五、深基礎橋墩之佈設範圍
一般而言，於承載層較淺之區位，跨河橋樑於堤防線外（遠離河 川側）即採用淺基礎佈設，但近來偶有發生因堤防位置改變或防洪頻 率加大，致原來為淺基礎之橋墩改變為行水區之一部分，造成需對淺 基礎之橋墩加固。因此，在考應深基礎橋墩之佈設範圍，宜蒐集相關 資料並請河川管理單位協助了解未來之變化趨勢，以先因應，尤其對 河川治理計畫尚未定案之橋址建議可作較保守之考量。
2.3.7 橋基保護
一般而言，河床若不斷受到水流之沖蝕而下降，自然將形成橋基 裸露之趨勢，而要做好橋基保護須先瞭解河床沖刷型態（見圖 2.4）。
總沖刷係為一般化沖刷及局部化沖刷兩大型態所組成，而局部化沖刷 可再區分成橋台及橋墩之局部沖刷及束縮沖刷兩種：
一、局部沖刷
係指 河 道 由 於 因 橋 墩 或 水 工 結 構 物 的存在，對水流產生局部 阻礙或干擾的現象，迫使水流在橋墩前壅水、繞流，流速與流向的 劇烈變化，引起附近產生馬蹄型渦流及河床面剪應力，進而造成河床 局部淘刷與高程的下降（見圖 2.5）。
二、束縮沖刷
係指係指因設置橋基（墩），以致佔據部份之河寬，造成通水斷 面減小，形成阻水效應並造成水流之通水斷面束縮行為，因而導致迴
水效應及通過橋址處之流速增加，進而導致對河床衍生出沖刷現象
（見圖 2.6）。另外，須考應河床動床移動深度，其調查須於洪水來臨，
針對河床面砂波移動之情況作局部觀測，或由動床之物理及數值模 式，予以推估。至於河床長期沖淤趨勢方面，除與河性及集水區狀況 有關外，亦受人為採砂、取水、築堤、建壩等影響。
2.4 頭前溪橋之設計變更困難點
頭前溪流域因為其溪流短促、坡度陡斜、河岸侵蝕沖刷、河水變 動性大，遇有颱風則災情慘重。因為頭前溪之河川特質性，而倍增台 鐵內灣線頭前溪橋設計變更之困難度；故於本節特別針對其河川情勢 予以說明。
2.4.1 地理環境概述
頭前溪流域位於本省西北部之新竹縣、市境內，北鄰鳳山溪流 域，東接大漢溪域域，南界大安溪流域，西有客雅溪流域及中港溪流 域，流域面積 565.94km2（見圖 2.7)。上游主要支流上坪溪發源於雪 山山脈之鹿場大山(標高 2,616m)，經五峰鄉、橫山鄉，在竹東鎮上游 與發源於李棟山(標高 1,913m)之油羅溪匯合後（約 24km），向西流經 竹東鎮、芎林鄉、竹北市、新竹市，於南寮附近注入台灣海峽；頭前 溪本流河床平均坡降約 1/190。
頭前溪流域內的主要鐵公路系統，南北向有縱貫鐵路、高速鐵 路、中山高速公路、北部第二高速公路、台 1 線省道、台 3 線省道、
西濱快速道路，擔負南北向生活圈內及通過性主要交通運輸功能；東 西向有內灣鐵路、東西向快速道路、122 縣道、120 縣道、118 縣道，
擔負生活圈內東西向之主要交通運輸（見圖 2.8）。
2.4.2 流域特質分析
頭前溪主流之縱坡可約略分為 4 段，除頭前溪中正大橋處之坡降 因新城斷層與該橋固床工因素，造成該處沖刷劇烈且坡降極大外，其 餘呈現出上游較陡下游較緩之自然現象。頭前溪之河槽大致可分為 2 個型態，一為中上游河段之辮狀河槽，一為下游河段之複式河槽，惟 隆恩堰以下至頭前溪橋之複式河槽乃因第二河川局（以下略稱二河 局）構築低水護岸所形成，並非自然之河川斷面。
於河床質方面，在溪洲大橋至隆恩堰河段，都已經整治過，河川 棲地環境較為單調，其河道寬廣，大部分為緩流，僅在一些攔水的人 工構造物附近會有較淺的靜水域或是深潭的出現，河床質多為泥砂和 細砂石所組成。在隆恩堰至竹林大橋河段，河川因進入山區地形故較 為豐富，流水型態以深流、淺流、淺瀨及部分潭區為主，河床質大部 分是泥沙沉積形成結構較鬆軟的沉積地質，在這一小段河段中有多處 斷層作用的痕跡。
頭前溪歷年洪災相關資料甚為缺乏，早期除前水利局第二工程處 曾蒐集調查 1963 年 9 月之葛樂禮颱風所引起之洪災浸水面積所得資 料較為具體外，直至近年來方針對造成頭前溪沿岸淹水或堤防、護岸 損壞之風災建立相關資料，包括 2001 年 9 月之納莉颱風、民國 2004 年 8 月之艾利颱風及 2005 年 8 月之馬莎颱風等。依據歷次洪災情形 與水理分析結果，頭前溪之洪災成因可歸納如下：
1. 河口治理計畫尚未辦理完成。
2. 橋樑高度與長度不足。
3. 防洪工程設施尚未健全。
4. 流路直衝防洪構造物。
5. 橫斷構造物之影響（隆恩堰、固床工等）。
2.4.3 水資源設施分佈
頭前溪於新竹縣市界之水資源設施為隆恩堰，位於新竹縣頭前溪 中游經國橋上游約 1km竹東鎮與竹北市交界處，由原新竹水利會隆恩 取水口延伸改建而成。主要功能為公共給水與灌溉，與寶山水庫及將 來之寶山第二水庫聯合運用，可增加新竹地區供水量，為新竹地區重 要水源。攔河堰本體為混泥土柱半透水堰，取水方式為溢流堰頂管柵 式後方取水，有別於一般閘門控制式攔河堰另設獨立取水口者，取水 堰頂標高 43.69m，設計取水量 6cms（見圖 2.9）。
除圖 2.10 所示之河防構造物外，表 2.1 所示頭前溪流域尚有橋樑 29 座（本流 12 座、支流上坪溪 6 座、油羅溪 11 座)，表 2.2 所示頭 前溪主流中有 11 處取水設施。
表 2.1 頭前溪主流現有橋樑（水利署第二河川局，2005，2006）
流域 橫向建造物 橋長(m) 橋寬(m)
舊港大橋 280 8.5
竹港大橋 1155 19
溪洲大橋 443 8.5
頭前溪橋 573.5 25
頭前溪鐵路橋 740 13.5
經國大橋 800 21
國道一號橋 809 28
高速鐵路橋 560 24
中正大橋 680 10
新中正大橋 643.5 24
國道三號橋 787 34
頭
前 溪 主 流
竹林大橋 880 24
表 2.2 頭前溪主流現有取水設施（水利署第二河川局，2005，2006）
取水口 流 高程
域 左 右 岸
名稱
(m)
取水方式 鳥瓦窯取水口 3.78 導水路取水 湳雅自來水淨水廠取水口 - 馬達抽水
白沙屯圳取水口 17.79 馬達抽水 隆恩圳兼自來水取水口 35.70 導水路取水
自立圳麻園肚取水口 46.81 引麻園肚取水 下員山圳麻園取水口 54.85 導水路取水 左
下員山圳取水口 69.7 導水路取水 東興圳取水口 46.74 直接取水 舊港圳取水口 54.85 導水路取水 崁下圳取水口 66.66 導水路取水
頭前溪主流
右
芎林圳取水口 104.82 導水路取水
圖 2.1 跨河建造物示意（交通部運研所，1998）
圖 2.2 橋墩型式示意（交通部運研所，1998）
圖 2.3 河川沖刷型式 （交通部科技顧問室，1999）
圖 2.4 橋墩沖刷型式示意（國道新建工程局，2003）
總沖刷
一般性沖刷 局部性沖刷
長期性沖刷 短期性沖刷 束縮沖刷 局部沖刷
累進性沖刷或沉積 河道擴大化
河道蜿蜒變遷
河床質移動 匯流沖刷
河道深槽化、彎道、
辮狀及側向侵蝕
橋墩沖刷 橋台沖刷
保護工之跌水或水 躍沖刷
圖 2.5 局部沖刷示意（公路總局，2001）
圖 2.6 束縮沖刷示意（公路總局，2001）
圖 2.7 頭前溪流域地理位置示意（水利署第二河川局，2005）
圖 2.8 頭前溪流域交通系統概況（水利署第二河川局，2005）
圖 2.9 隆恩堰堰體及取水口
圖 2.10 頭前溪流域河防構造物位置（水利署第二河川局，2005）
第三章 台鐵內灣支線之規劃
本章分述「緣起」及「規劃」兩大節，其中緣起一節含高鐵建設 計畫、台鐵內灣支線之興建緣起及計畫概述，而規劃一節含台鐵內灣 支線及頭前溪橋之規劃概述。
3.1 緣起
臺灣南北高速鐵路（以下略稱高鐵）的興建可結合鐵路、公路及 都會區捷運系統，形成高效率之大眾運輸路網，提供便捷之交通服 務，以減緩小汽車的成長與使用，進而解決公路交通的壅塞及都會區 的停車問題；並將臺灣西部走廊連成一日生活圈，帶動區域均衡發 展，縮短城鄉差距（見圖 3.1）。而跨新竹縣、市之「台鐵內灣支線」，
即為高鐵新竹站區之重要聯外道路。
3.1.1 高鐵建設計畫
高鐵建設計畫係遵照立法院的決議，依據「獎勵民間參與交通建 設條例」，採由民間投資興建營運後轉移政府（BOT）之方式辦理。
交通部於 1998 年 7 月與台灣高速鐵路股份有限公司（以下略稱高鐵 公司）簽訂「台灣南北高速鐵路興建營運合約（特許期 35 年）」及「台 灣南北高速鐵路站區開發合約（特許期 50 年）」，是目前世界上採方 式推動規模最大的交通建設。本計畫主要工程皆採國際通行之統包合 理標方式辦理公開招標，並引進高效率之施工管理方式與完善的品保 制度，透過國際工程團隊與本國營建業之分工與合作，執行各項工程 之施工。
高鐵建設計畫全長 345 km，沿途設置台北、桃園、新竹、苗栗、
台中、彰化、雲林、嘉義、台南及左營等 10 個車站，以及南港、板 橋兩個營運輔助站。完工通車後，可將台灣西部地區南北交通時間由 目前的 4hr縮短為 90min.，屆時西部走廊可整合為一經濟生活圈；尤 其，高鐵車站附近地區，不但是區域轉運之樞紐，也是台灣未來政治、
經濟、文化及休閒發展之焦點。
高鐵桃園、新竹、台中、嘉義及台南等五個車站係以特定區整體 開發方式，規劃為各具主題性之新市鎮，是未來國家實現高品質生活 環境與經濟成長的重要基礎。其整體開發循都市計畫擬定、公共工程 設計施工、都市設計審議與管理等三階段執行，並依民間參與公共工 程特性，劃設「高鐵車站專用區」以及「產業專用區」，新的區域核 心將為台灣國土發展注入一股嶄新動力。
3.1.2 台鐵內灣支線之興建緣起
台鐵內灣支線之興建緣起如下所列：
一、 為利高鐵新竹站聯外大眾運輸系統及周邊城鄉發展，高速鐵路工 程局（以下略稱高鐵局）規劃利用台鐵新竹內灣支線連結，並完 成改善計畫（略稱：內灣計畫）。
二、 內灣計畫業經行政院 2004 年 9 月 27 日院臺交字第 0930043548 號函核定執行，並列入「新十大建設」中「台鐵捷運化」項下辦 理，交由交通部鐵路改建工程局（略稱鐵工局）代辦施工。
三、 原擬由「新竹都會區大眾捷運系統計畫」內已規劃路線，連絡新 竹市區、竹中站、高鐵新竹車站特定區、新竹縣政府等地；惟興 建成本龐大、財務效益偏低，且興建期程無法配合高鐵通車，經 與地方政府多次協調溝通後，改以「結合捷運紅線與台鐵內灣支
線改善」作為優先推動方案，以有效整合現有資源。
3.1.3 台鐵內灣支線之計畫概述
台鐵內灣支線之計畫範圍如圖 3.2 所示，擬於 2005 年~2009 年利 用台鐵既有內灣支線以新竹站為路線起點，雙軌電化，終點與高鐵六 家站共站，路線全長 11.28km，總工程經費 63.15 億元。
其預期計畫效益如下：
一、 吸引其他運具使用者轉移使用本支線，減少道路車輛之使用，改 善空氣品質與噪音，提高環境品質與生活水準，促進交通安全與 都市發展。
二、 藉由高效率之軌道運輸系統，節省旅客旅行時間及使用其他運具 之運輸成本。
其計畫項目如下：
一、 土建工程：新建路基 1.36km，高架橋 9.92km，高架道路 0.60km
及竹中~內灣路線改善。
二、 軌道工程：舖設 11.28km之傳統軌道。
三、 高架車站：改建竹中車站及新建千甲、關東及六家 3 處車站。
四、 機電工程：全線電訊及號誌系統；新竹至六家間電力及變電系 統；1 座變電站。
五、 採購通勤電車 12 輛（委託台鐵局併案辦理）。
六、 其他相關設施：跨越頭前溪段橋下公路（含頭前溪橋段共構橋樑 0.60km），全線景觀、環工、排水等工程。
3.2 規劃
高鐵新竹車站特定區與新竹地區的發展核心 新竹市、新竹科學 園區等相鄰，如何有效提昇高鐵新竹車站之聯外運輸服務水準，將影 響高速鐵路對新竹地區服務品質及高鐵新竹車站特定區之開發成效 至鉅。鑑此，高鐵局乃研擬利用台鐵內灣支線自台鐵新竹站至竹中站 續沿新竹捷運紅線往北至高鐵新竹站之路線，規劃作為高鐵新竹站聯 外運輸系統，並委託中華顧問公司規劃（見圖 3.3）。於本節則根據此 規劃報告書，概述台鐵內灣支線之規劃內容（高速鐵路工程局，
2004）。
3.2.1 台鐵內灣支線之規劃概述
本案經研究分析相關規劃成果如次：
一、路線及車站
計畫路線全長約 11.2km，沿原台鐵內灣支線新竹站至竹中站後，
向北岔出一線沿高鐵路線西側進入高鐵新竹站區（以下簡稱本路 線）；沿途停靠新竹站、千甲站、關東站、竹中站、六家站共五站，
其中千甲站與關東站則為配合台鐵捷運化構想及考量地方民意要求 所增設之車站。
二、運量需求
預測本路線於 2005 年平均日運量約為 21,176 人次，其中高鐵新 竹站及特定區約有 15,671 人次使用本路線，佔平均日運量之 74.0%。
至 2016 年平均日運量為 24,756 人次，其中高鐵新竹站及特定區約有
17,729 人次使用本路線。另增設千甲站及關東站部分，預計 2016 年 本路線及台鐵新竹內灣支線增站之進出站旅客運量將較無增站時增 加日運量 5,875 人次。
三、工程規劃
本案於規劃期間積極協調地方政府及台鐵局意見，為配合台鐵局 及地方政府對平交道消除之訴求，並就均衡地區發展、土地使用強 度、騰空土地利用、道路規劃彈性、平交道肇事及噪音衝擊降低等潛 藏效益而論，建議採高架方式佈設。路線由台鐵新竹站至新竹貨場為 平面段（約 2.1km），而後爬昇以高架型式過千甲站後下降至平面段，
以平面方式(約 1.0km)穿越中山高速公路及經國橋引道後，再以高架 型式經關東站及竹中站後至高鐵新竹站。高架段總計約 8.2 km (含尾 端拖上線)，平面段總計約 3.1km；車站除台鐵新竹站為平面車站外，
其餘四車站均為高架車站；高架橋標準斷面寬度為 11m，路權用地寬 為 16m，路線平曲線及縱坡度均符合台鐵乙級線設計標準。本計畫 竹中至六家段橋墩位置大部分與高鐵橋墩對齊，並在頭前溪河川橋段 與西側橋下道路一併施工，基礎採共構方式規劃。
四、運轉分析
依目標年運量需求，規劃本路線列車以台鐵新竹站至高鐵新竹站 為營運區間；以列車平均行駛速度為 40km/hr ，行駛時間約為 18.3min.，採兩輛 1 編組方式營運，尖峰時段單向發車班距為 15
.
min ，離峰時段為 20min.；列車組數需求為 6 組；且新竹-竹中-六家 路段採雙軌電氣化。
五、用地需求
用地約需求 17.3ha，其中公有地約 10.6ha(大部分為台鐵局用 地)、私有地為 6.7ha，用地取得及拆遷補償費共約 4.22 億元。
六、建設經費
以政府投資興建情境分析，計畫總建設成本約為 63.15 億元。其 中本路線興建成本（含工程及用地費）約為 48.64 億元，另增購台鐵 電聯車 6 組約需 6 億元，合計為 54.64 億元（2003 年幣值）。另原內 灣支線竹中站至內灣站間改善工程約需 2.73 億元，橋下道路頭前溪 段工程約需 3.06 億元，以上合計共 60.43 億元（2003 年幣值）。
七、建設期程
本計畫興建路線若以傳統方式發包，採分段設計、分段施工興建 方式辦理，可縮短工程建設時期。倘本計畫可於 2004 年 2 月底核定，
則預計可於 2004 年 11 月動工，2008 年 8 月底完工。
八、經濟效益
經評估本計畫淨現值為 14.0 億元，益本比為 1.18(大於 1)，內部 報酬率為 7.8%(大於折現率 6%)，為符合經濟效益之投資計畫。
九、民間參與可行性
經就 BOT 及 OT 方式分析，本計畫若由民間機構經營，需重新 聘用人員、簽訂電費容量契約、負擔維修基地之興建成本及支付使用
台鐵設施租金，其興建及營運成本均較「政府興建台鐵經營模式」為 高，致營運期內淨現值皆為負值，且經營比小於 1(即營運收入不敷營 運支出)，本案不具民間參與可行性。
十、財務分析
經分析「政府興建並購車，台鐵經營」模式，評估 30 年營運期 (2008/09~2038/08)，於台鐵現行票價下在不考慮興建成本及攤提折舊 費用，分析台鐵財務結果自償率(SLR)為負 9.24%、計畫累計淨現值 (NPV)為負 4.55 億元，內部報酬率(IRR)為負值，顯示未來可能要朝 調整票價合理化之方向考量。於合理票價下，在不考慮興建成本及攤 提折舊費用，分析台鐵財務結果自償率(SLR)為 8.88%，累計淨現值 (NPV)為 4.37 億元，內部報酬率(IRR)大於 1，為可行方案。顯示未來 票價若有調整之可能，則對台鐵財務具正面效益，並無虧損情形亦無 需補貼。
於本案規劃過程中，高鐵局曾於數次邀集交通部路政司、運研 所、台鐵局、鐵工局、新竹縣政府、新竹市政府及高鐵公司等單位，
就本路線及車站方案、工程界面、規劃成果等進行研商或簡報，業已 達成共識。
本規劃報告已依據 2003 年 8 月交通部召開之「新竹都會區大眾 捷運系統先期計畫-台鐵內灣支線改善規劃」及「台南都會區捷運系 統先期計畫-台鐵沙崙支線規劃」兩案相關事宜會議結論修正完竣。
此會議結論中，敘明本案之後續主辦機關為台鐵局，工程執行則委請 鐵工局代為辦理。
3.2.2 頭前溪橋之規劃概述
高鐵新竹車站特定區計有西側之橋下道路及台鐵內灣支線竹中- 六家段，其均與高鐵平行，並以 104°之交角跨越頭前溪（見圖 3.4）。
橋樑所需橋面寬度約為 15.5m（橋下道路）+13m（內灣側線）=28.5m、 台鐵竹中-六家線 11m及高鐵 13m；合計包含路權、安全距離、維護 及施工等空間，總寬度約為 67m。即 67m之路廊共計有四座橋樑跨 越頭前溪，分別為高鐵橋下道路南北向各一座、台鐵內灣支線竹中- 六家段一座（以下稱頭前溪橋）及高鐵主線一座。
見所示，頭前溪橋之縱向配置宜盡量配合高鐵橋樑之橋墩位置
（見圖 3.5），俾避免橋墩零亂影響河川水理，並維持較佳之景觀。為 減少跨越頭前溪之橋樑量體（路廊總橋寬、橋樑數量、橋柱大小與數 量）之衝擊，於橫斷面配置上擬將頭前溪橋與橋下道路構築整體橋面 為設計原則；故日後較晚施工之路線，其縱向坡度需遷就已完工之橋 樑結構，不能有太大之變化。
圖 3.1 高鐵之路線及站區配置（高速鐵路工程局，2007）
圖 3.2 台鐵內灣支線改善計畫範圍（高速鐵路工程局，2004）
圖 3.3 台鐵內灣支線規劃平面示意
圖 3.4 台鐵內灣支線跨頭前溪平面示意
圖 3.5 原規劃頭前溪橋落墩設計平面示意
內灣支線 橋下道路
高鐵路線
頭前溪橋
第四章 台鐵內灣支線之設計
本章將內灣支線之設計分為「路線工程」、「結構工程」及「頭前 溪基本落墩設計」三大部分，其中路線工程一節含佈設條件、佈設原 則及路線說明；而結構工程說明沿線橋涵設計考量及高架設計方案；
最後，頭前溪橋原始落墩設計一節以跨距縱向配置及橋下道路設計分 別概述。
4.1 路線工程
本路段路線工程分為台鐵內灣支線新竹站至竹中站間約 8km路 線改善工程及內灣支線竹中站至高鐵新竹站間約 3.2km路線新建工 程，全線長約 11.2km。
4.1.1 佈設條件
一、 新竹都會區捷運路網於台鐵竹中站至高鐵新竹站間路線係位 於高鐵正線之西側。
二、 捷運機廠位置，依原新竹都會區捷運規劃報告，位在頭前溪 與東西向快速道路之南側，及高鐵與捷運路線之西側。
三、 內灣支線竹中站至高鐵新竹站間路線及車站之佈設，須符合 上述兩系統(台鐵內灣支線及新竹捷運)之設計準則。
4.1.2 佈設原則
一、內灣支線新竹至竹中段
平縱面線形定線標準，將依照台灣鐵路管理局工務規章乙級線之
規定辦理。
二、內灣支線竹中至高鐵新竹站段
本路段平縱面定線標準，將依照新竹都會區大眾捷運系統之平縱 面設計準則及台灣鐵路管理局工務規章乙級線之規定辦理(如表 4.1 所示)。
三、標準橫斷面
係依據台鐵局新建電化路線建築界限配置（見圖 4.1），其上下行 軌道中心距離採 4.0m，軌道中心線至路床外緣距離，因考慮電桿內 緣面距軌道中心線距離須至少 2.8m。另考慮電桿基礎埋設空間，其 軌道中心線至路床外緣距離採 3.5m，路堤路塹段路床面總寬度為 11.0m，高架路段橋面總寬度亦為 11.0m（見圖 4.2）。
4.1.3 路線設計
一、內灣支線新竹至竹中路段
內灣支線新竹至竹中路段雙軌化平面線形佈設，係參照現有台鐵 內灣支線平縱面線形資料，以不增加現有台鐵內灣支線用地範圍為原 則，將現有單股道擴充為雙股道，藉以增加路線容量。
二、內灣支線竹中至高鐵新竹站段
內灣支線竹中站至高鐵新竹站間，其軌道聯外運輸系統線形佈 設，為依據原新竹都會區捷運路網紅線之廊帶內佈設，其定線標準則 按台鐵局乙級線之規定佈設，其土建設施初期將提供台鐵內灣支線使 用，未來則預留新竹捷運紅線銜接使用之空間，本路段全線以高架方 式佈設。
4.2 結構工程
台鐵新竹站經竹中銜接至高鐵新竹車站，係以台鐵內灣支線(新 竹-內灣)為主幹之高鐵新竹站軌道聯外系統；新竹至竹中站為內灣支 線之改善計畫，竹中銜接至高鐵新竹車站則屬新計畫路線。以下依沿 線橋涵結構工程設計考量因素及高架設計方案進行結構工程初步設 計之說明。
4.2.1 沿線橋涵設計
本案沿線橋涵結構設計所需考量之因素如下：
1. 依據交通部 2000 年修訂之鐵路橋樑耐震設計規範及 2006 年經濟 部修訂發布之跨河建造物設置規範。
2. 為因應未來新竹都會區捷運路網銜接利用，設計載重需考量未來 可能運行列車之最大載重容量。
3. 河川橋樑配合其特殊功能需求考量，如頭前溪河川橋，施工期間 需維持自來水之取水功能及水質。
4. 地區性人、車通行道路穿越橋之淨高及跨徑需配合城 規劃或都 市計畫進行調整。
5. 配合觀光遊憩特色之定位，橋涵結構之造型及表面處理施以較具 地方文化特色及自然產業景觀之構材。
4.2.2 高架設計
本案之初步設計分別以新竹站至竹中站路段及竹中站至高鐵新 竹站路段進行說明。
一、新竹站至竹中站路段
本路段改善設計之橋涵結構包含平面路段之排水橋、箱涵及高架 橋段。
1. 平面路段之排水橋及箱涵：本路段除鄰近新竹市區跨徑 12.90m之 車後坑橋，採用鋼筋混凝土 T 型樑橋或混凝土版橋(埋置 I 型鋼樑) 改建外，其餘之橋涵於原址以混凝土版橋或箱涵。
2. 高架橋樑路段：本路段高架橋樑之配置除計畫道路、現有平交道 及關東橋外，主要以制式之 30m跨徑配置，其間並以小跨徑(小於 30m)佈設，橋樑型式擬採簡支預力混凝土 I 型樑或預力混凝土箱 型樑配置。
二、竹中站至高鐵新竹站
本路線自竹中車站岔出後迄六家車站約 3.5km，包含兩個高架車 站及預定捷運 R13 高架車站。大致可區分為竹中高架車站路段、高 鐵平行路段及六家高架車站路段。
1. 竹中高架車站路段：本路段為位於竹中都市計畫區之車站站區，
橋樑以跨徑 35m預力混凝土箱型樑配置，再配合站區進行適度之 景觀設計。
2. 高鐵平行路段：由於本路段長約 2.6km與高鐵路線平行，高架橋之 跨徑除較特殊位址之橋樑及配合高鐵橋墩位置產生之小跨徑外，
大部分以標準跨徑 30m配置。
3. 高鐵新竹車站段之高架橋：高架橋之橋墩以配合高鐵站前停車場 之平面規劃及對齊高鐵橋墩位置之原則配置，橋樑型式則考量高 鐵及台鐵六家車站站區之整體景觀設計。
較特殊位址之橋樑為：
1. 跨越 50 M 計畫道路之高架橋：高鐵路線於計畫道路其前後之橋跨 配置均為 30m跨徑，並落墩於計畫道路 50M 計畫道路之中央；由 於計畫道路路面槽化島限制，本高架橋以 2@37=74m配置，其橋 墩亦落於計畫道路中央。
2. 預定 R13 車站路段：本路段包含新竹都會區捷運 R13 車站預定位 址及麻園肚維修機場側線岔出之橋樑。
3. 頭前溪橋樑路段：頭前溪橋樑路段包含南岸堤防與南寮竹東線東 西向快速道路，及北案堤防與 30m計畫道路。
4.3 頭前溪橋基本落墩設計
高鐵頭前溪橋樑段完工後，在北岸有四跨連續橋樑跨過堤防，南 岸以 96.5m之鋼桁架橋跨過堤防及南寮竹東線東西向快速道路。而本 節所述之設計係含台鐵頭前溪橋及高鐵橋下道路之橋樑。
4.3.1 縱向跨距配置
本案橋樑之新設橋址位於新竹地區自來水之取水攔河堰-隆恩堰
（見圖 4.3）；隆恩堰南側有溢洪道及自來水取水口結構物（見圖 4.4)。
由於橋樑中心線與堰體軸線兩者交角甚小，橋樑之基礎將難免與攔河 堰結構衝突，因此本橋縱向配置原則如下：
1. 避免於溢洪道及自來水取水口結構物之位置落墩，以維持自來水 之取水功能及水質。
2. 落墩位置對齊高鐵橋樑之橋墩，以避免增加頭前溪橫段面之截水 面積影響河川水理，並維持較佳之景觀。
3. 隆恩堰破堰堤再復舊以一次施工為宜，因此不論台鐵竹中-六家線
與橋下道路之橋樑基礎是否共構，以採同一工期施工為原則。
因此，橋樑之縱向配置如下（見圖 4.5）：
1. 跨南岸堤防及東西向快速道路之高架橋，採兩跨連續鋼箱型橋 47+86=133m配置，以主跨 86m跨越東西向快速道路。
2. 頭前溪兩岸堤防內之橋樑，由竹中-六家線里程增加方向配置為 35+40+100+40+36+96.5+2@40+30=457.5m；橋樑型式於長跨徑橋 樑(100 及 96.5m)採鋼桁架橋；其餘一般跨徑之橋型，除鄰北岸堤 防 30m跨徑外，擬採預力混凝土箱型樑配置。
3. 跨北岸堤防及 30m計畫道路之高架橋，搭配堤防內鄰跨 30m橋 樑，構成 30+77+50=157m之懸臂工法，三跨連續預力混凝土箱型 樑橋，以主跨 77m跨越堤防及計畫道路。
4.3.2 橋下道路設計
橋下道路配合高鐵線形分別佈設於高鐵兩側跨越頭前溪（見圖 4.6），高鐵東側橋下道路以獨立構築，西側配置採橋下道路與台鐵內 灣支線共構方式。由於台鐵竹中-六家線與橋下道路之交通機能不 同、載重、設計標準與結構型式規範不同及興建時程亦不同，並不適 合本段河川橋樑及長跨徑橋樑建造。是故，高鐵東側橋下道路橋樑以 獨立構築設計，而西側橋下道路與台鐵內灣支線以下部結構共構，上 部結構以獨立構築設計。台鐵內灣支線與西側橋下道路下部結構共構 方式，係將下部結構之基樁、樁帽先共構完成，而後興建獨立之橋柱 與帽樑，至於基礎版以上為分離之結構。
