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山區高速公路建設生態環境融合對策之探討

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Academic year: 2022

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(1)

中 華 大 學 碩 士 論 文

山區高速公路建設生態環境融合對策之探討

系 所 別:土木與工程資訊學系碩士班 學號姓名:M09604012 林宛瑩 指導教授:吳 淵 洵 博 士

中華民國 九十八 年 八 月

(2)

摘 要

早期山區公路之建設對於環境生態及景觀之諧和與保護較缺乏 整體且完整之處理,因此對於地貌及棲地碎裂干擾衝擊極大。隨著時 代潮流演進,傳統山區公路之建設方式已無法符合生態環境保育之需 求,致使許多立意良善的公路建設計畫遭到質疑甚至反對。

本研究之目的為探討臺灣山區高速公路之規劃與設計,如何避免 公路沿線之生態環境破壞,研議不同的工程方法與因應策略以期公路 建設可與沿線生態環境達到較佳之融合,同時亦可兼顧山區民生之需 求與國家經建發展之目標。

本研究蒐集、彙整國內外相關文獻與案例並加以檢討與分析,研 議國內外山區公路建設造成環境與生態不良影響及因應改善措施;針 對公路建設影響生態環境較為顯著之路堤與路塹研議替代方案以期 達到與生態環境教佳融合;最後依據國內外實證案例歸納山區高速公 路應注重之環境生態融合影響因子,並根據影響因子研擬山區高速公 路規劃設計之解決對策方面,進而提出規劃與設計之建議標準作業程 序,提供國內工程界之參考。

關鍵詞:公路建設、山區高速公路,路堤路塹,生態環境

(3)

致 謝

本論文承蒙恩師 吳淵洵博士,於學生在研究期間給予細心指導 與指正,使學生的專業知識獲致提升,於生活態度上謹記積極負責、

誠信待人。更於論文撰寫期間逐字批閱斧正,使本論文得以順利完 成,謹在此致上最高的敬意,師恩浩瀚學生將永銘於心。

感謝口試委員 周南山博士、 李煜舲博士,百忙之中撥冗指正並 提供許多寶貴意見,使得本論文更臻充實。在求學期間,感謝 楊朝 平博士與 呂志忠博士給予基礎學識之建立及對論文的指正與建議,

在此致上衷心之謝意。

感謝同儕冠評、義堅、文思、俊煙、振興、奉舉等人於課業上互 相支持與鼓勵;學弟妹姿潔、辰聰等人的熱情協助;好友崇宇、秋蓉、

彥伶等人兩年來的陪伴與關心,感謝大家豐富我的研究所生涯。

最後,感謝我最親愛的父母及家人,讓我的研究學習歷程無後顧 之憂,還有所有關愛我的朋友們,你們是我最堅強的依靠與最溫暖的 呵護,願你們與我分享這份喜悅。

林宛瑩 謹致 中華民國九十八年八月于新竹

(4)

目 次

摘要 ... I 致謝 ... II 目次 ... III 圖目次 ... VII 表目次 ... X 照片次 ... XI

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 研究範圍與限制 ... 2

1.5 研究方法與流程 ... 3

1.6 研究內容 ... 3

第二章 文獻回顧 ... 6

2.1 道路發展與生態化的關係 ... 6

2.1.1 早期(1900-1970) ... 6

2.1.2 後期(1980-2000) ... 8

2.2 臺灣高速公路之發展 ... 11

(5)

2.3 臺灣公路建設不良之影響 ... 12

2.3.1 山區公路建設不良之影響 ... 12

2.3.2 高速公路建設不良之影響 ... 13

2.4 臺灣公路建設之改善 ... 16

2.4.1 公路之結構型式 ... 16

2.4.2 公路之排水設施 ... 20

2.4.3 公路之生態保育 ... 22

2.4.4 公路之動物安全設施 ... 23

2.5 國外山區公路之參考案例 ... 25

2.5.1 美國科羅拉多州 I-70 Glenwood Canyon 高速公路 ... 26

2.5.2 瑞士盧森環湖公路 ... 27

2.5.3 日本日光宇都宮道路 ... 30

2.5.4 日本鬼首道路 ... 32

第三章 路堤、路塹結構之負面影響與替代方案 ... 36

3.1 路堤/路塹之規劃與設計 ... 36

3.1.1 路堤 ... 37

3.1.2 路塹 ... 41

3.2 路堤/路塹規劃設計方案之改善 ... 46

3.2.1 擋土工法 ... 46

3.2.2 落石防

工法 ... 51

(6)

3.2.3 坡地防蝕工法 ... 53

第四章 山區公路工程對生態環境的影響 ... 56

4.1 公路造成生態環境破壞之概述 ... 56

4.2 公路造成生態環境之影響 ... 58

4.2.1 公路工程施工期間對生態族群之影響 ... 58

4.2.2 公路完工後對生態族群之影響 ... 59

4.2.3 公路對環境產生之物理影響 ... 61

4.2.4 公路對環境產生之化學影響 ... 66

4.3 公路破壞生態之案例 ... 68

4.3.1 國道 3 號林內段之紫斑蝶 ... 68

4.3.2 綠島環島公路之陸蟹及兩棲動物 ... 69

4.3.3 日本 334 號國道北海到斜里郡斜里町真鯉 ... 70

第五章 案例探討 ... 71

5.1 中國雲南省思小高速公路 ... 71

5.1.1 設計與施工階段 ... 72

5.1.2 生態與環境之保護措施 ... 78

5.2 美國科羅拉多州 I-70 公路 ... 82

5.2.1 設計與施工階段 ... 83

5.2.2 生態與環境之保護措施 ... 87

5.3 臺灣國道 6 號南投段 ... 89

(7)

5.3.1 設計與施工階段 ... 89

5.3.2 生態與環境之保護措施 ... 92

5.4 臺灣新竹客雅大道 ... 97

5.3.1 設計與施工階段 ... 97

5.3.2 景觀與生態之保護對策 ... 102

5.5 臺灣台北三芝北投公路(研議興建中) ... 106

5.3.1 規劃設計階段 ... 106

5.3.2 生態與環境之保護措施 ... 111

5.6 臺灣蘇花高速公路(研議興建中) ... 112

5.4.1 規劃設計階段 ... 113

5.4.2 生態與環境之保護措施 ... 118

5.7 案例整合與標準作業流程之建立 ... 119

5.5.1 山區高速公路與環境生態融合之影響因子 ... 119

5.3.2 生態融合之標準作業流程 ... 122

第六章 結論與建議 ... 125

6.1 結論 ... 125

6.2 建議 ... 126

參考文獻... 127

(8)

圖目次

圖 1.1-1 研究流程 ... 5

圖 2.4-1 國道 5 號以預鑄節塊橋墩減少對環境之破壞 ... 18

圖 2.5-1 I-70 穿過峽谷區多以雙階棧橋之方式通過 ... 27

圖 3.1-1 半堤半塹橫斷面示意圖 ... 38

圖 3.1-2 路堤橫斷面示意圖 ... 38

圖 3.1-3 以高架橋代替路堤,可減少環境生態之干擾及破壞 ... 39

圖 3.1-4 以隧道代替路塹,可減少環境生態之干擾與破壞... 43

圖 3.2-1 加勁擋土牆之剖面圖 ... 48

圖 3.2-2 雙面加勁路堤之示意圖 ... 48

圖 3.2-3 加勁橋台之示意圖 ... 48

圖 3.2-4 加勁結構應用於單面公路路堤之拓寬示意圖(一) ... 48

圖 3.2-4 加勁結構應用於雙面公路路堤之拓寬示意圖(二) ... 48

圖 3.2-5 土釘與加勁牆結合示意圖 ... 49

圖 3.2-6 地錨格梁結構之綠美化示意圖 ... 51

圖 3.2-7 可供邊坡防蝕之地工格框(蜂巢格網)示意圖 ... 54

圖 4.1-1 闢建公路後,對週邊環境之干擾範圍 ... 57

圖 4.1-2 公路對環境產生各種污染源及影響範圍 ... 58

(9)

圖 4.2-1 無公路之坡地及水系 ... 63

圖 4.2-2 建築公路後造成水系之改變 ... 64

圖 4.2-3 邊坡於自然狀態下之水系分佈 ... 64

圖 4.2-4 公路建設導致地表與地下水系之改變 ... 65

圖 4.2-5 漫地流之集中方向示意圖 ... 65

圖 4.2-6 公路建設對生態環境所產生之負面影響因子 ... 67

圖 5.1-1 昆曼國際大通道路線示意圖 ... 72

圖 5.1-2 思小公路地理位置圖 ... 72

圖 5.1-3 思小公路之走廊帶 ... 73

圖 5.2-1 穿過峽谷區多以雙階棧橋方式通過 ... 83

圖 5.3-1 國道 6 號之路線圖 ... 90

圖 5.4-1 客雅大道地形位置圖 ... 98

圖 5.5-1 三芝北投公路範圍示意圖 ... 107

圖 5.5-2 大尺度生態調查衛星影像圖 ... 107

圖 5.5-3 大尺度生態調查地形圖 ... 107

圖 5.5-4 中尺度調查番薯里生態重要棲地範圍 ... 108

圖 5.5-5 中尺度調查內竿蓁林生態重要棲地範圍 ... 109

圖 5.5-6 匝道切割內竿蓁林之生態區 ... 109

圖 5.5-7 匝道移至路線東側,迴避生態區 ... 109

(10)

圖 5.5-8 橋墩落柱避開水域 ... 110

圖 5.5-9 橋墩落柱避開濱溪林帶 ... 110

圖 5.5-10 橋梁之預鑄式節塊漸進式工法示意圖 ... 110

圖 5.6-1 蘇花高速公路路線示意圖 ... 113

圖 5.6-2 4 號隧道移至永春隧道示意圖 ... 114

圖 5.6-3 米溪路段路線偏離永樂里聚落示意圖 ... 114

圖 5.6-4 武塔社區路段以 5A 隧道取代高架橋示意圖 ... 115

圖 5.6-5 以隧道型式穿越觀音海岸示意圖 ... 116

圖 5.6-6 太魯閣國家公園以隧道型式穿越示意圖 ... 117

圖 5.7-1 建設山區高速公路產生環境破壞之影響因子 ... 119

圖 5.7-2 山區高速公路之標準作業流程 ... 122

(11)

表目次

表 2.1-1 1920-1970 年間道路生態發展之記事 ... 7

表 2.1-2 1980 年至今道路生態發展之記事 ... 10

表 2.2-1 臺灣高速公路之結構比例 ... 11

表 2.2-2 臺灣高速公路之演化 ... 11

表 3.1-1 路堤與路塹之優缺點 ... 36

表 3.1-2 高路堤、加勁路堤與高架橋對生態環境影響之比較 ... 41

表 3.1-3 深路塹、明挖覆蓋隧道與隧道對生態環境影響之比較 ... 43

表 5.6-1 蘇花高之歷程 ... 112

表 5.7-1 影響因子之解決對策 ... 120

(12)

照片次

照片 2.1-1 德國公路綠廊帶設立標誌 ... 9

照片 2.1-2 瑞士 50m 寬綠橋跨越高速公路 ... 9

照片 2.1-3 瑞士 N8 公路之綠橋 ... 9

照片 2.1-4 瑞士 N8 公路綠橋兩端設有柵欄 ... 9

照片 2.1-5 德國道路與農莊連結 ... 9

照片 2.3-1 新中橫公路水里玉山線東埔段大迴頭彎路坡崩坍 ... 13

照片 2.3-2 新中橫公路水里玉山線東埔段路坡嚴重崩坍 ... 13

照片 2.3-3 力行產業道路下邊坡坍滑掏空既有民宿 ... 13

照片 2.3-4 中橫公路果農濫墾情況嚴重 ... 13

照片 2.3-5 交流道將生物棲地切割得支離破碎 ... 14

照片 2.3-6 竹南西湖段施工區域以路堤方式構築 ... 14

照片 2.3-7 路塹型邊坡生態機能不佳 ... 15

照片 2.3-8 國道 3 號關西段護坡景觀效果不佳 ... 15

照片 2.3-9 國道 3 號路堤施工中產生坍滑破壞 ... 15

照片 2.3-10 國道 3 號 85K+700 順向坡發生全面滑滑破壞 ... 15

照片 2.3-11 國道 5 號雪山隧道北上線 37K+099 施工中發生湧水抽坍 意外 ... 15

(13)

照片 2.3-12 國道 10 號 21K+380 泥岩邊坡沖蝕情況嚴重,邊坡滑動擠

壓路邊溝,造成排水溝斷裂 ... 15

照片 2.4-1 國道 3 號新店交流道,以高架橋取代高路堤 ... 18

照片 2.4-2 國道 3 號基汐段瑪陵橋以大跨徑跨越水路或棲地 ... 18

照片 2.4-3 國道 5 號石碇高架橋採單柱單斷面設計,減少開挖 ... 18

照片 2.4-4 國道 3 號彰化高架橋採支撐先進工法,減少橋下環境之干 擾 ... 18

照片 2.4-5 國道 3 號之景美隧道南口 ... 19

照片 2.4-6 隧道管冪輔助施工法 ... 19

照片 2.4-7 國道 5 號雪山隧道洞口最小開挖與生態綠化 ... 19

照片 2.4-8 台 18 線阿里山公路觸口段設計天然草溝 ... 20

照片 2.4-9 投 71 鄉道採箱籠水溝施工,可適應當地環境... 20

照片 2.4-10 國道 3 號 132k 鋪設前 ... 21

照片 2.4-11 國道 3 號 132k 鋪設後 ... 21

照片 2.4-12 國道 6 號愛蘭交流道之路側排水截流溝 ... 21

照片 2.4-13 國道 5 號 9K+382 設置拱涵生物通道連接棲地環境 ... 22

照片 2.4-14 國道 6 號愛蘭交流道提供魚類覓食及產卵空間 ... 22

照片 2.4-15 國道 6 號愛蘭交流道之生態池 ... 23

照片 2.4-16 設置誘導網,引導動物經由廊道通過馬路 ... 24

照片 2.4-17 通過廊道之動物-白鼻心 ... 24

(14)

照片 2.4-18 廊道完工 ... 24

照片 2.4-19 陽明山國家公園之公路設置警告標誌 ... 24

照片 2.4-20 茂林國家風景區警告標誌 ... 25

照片 2.4-21 墾丁國家公園設置小心陸蟹之警告標誌 ... 25

照片 2.5-1 雙階棧橋,右為科羅拉多河 ... 27

照片 2.5-2 遠景照,瑞士公路興建的懸臂式道路面版 ... 28

照片 2.5-2 近景照,瑞士公路興建的懸臂式道路面版 ... 28

照片 2.5-4 景觀式擋土牆 ... 29

照片 2.5-5 景觀式隔音牆 ... 29

照片 2.5-6 瑞士高架橋梁之橋墩基座周圍植生情況(近景) ... 29

照片 2.5-7 瑞士高架橋梁之橋墩基座周圍植生情況(遠景) ... 29

照片 2.5-8 Vitznau 鎮利用廢棄輪胎填築的擋土牆植生後之景況 ... 29

照片 2.5-9 日光宇都宮道路蟲鳴山隧道 ... 31

照片 2.5-10 動物廊道 ... 31

照片 2.5-11 舊有 108 號道路積雪封閉狀況 ... 32

照片 2.5-12 右側為鬼首道路,左側為舊 108 道路 ... 32

照片 2.5-13 加大橋梁跨徑以利生物通過 ... 33

照片 2.5-14 設置接近自然環境之動物橫越道路 ... 33

照片 2.5-15 道路側溝加設生物脫逃用緩坡 ... 34

(15)

照片 2.5-16 小動物利用道路側溝脫逃緩坡情形 ... 34

照片 2.5-17 以鋼索運輸系統運送施工機具 ... 35

照片 2.5-18 廢水處理系統 ... 35

照片 2.5-19 大口徑河川改道管路 ... 35

照片 2.5-20 樹木防護設施 ... 35

照片 3.1-1 夏威夷 H-3 公路兼具美學與生態保全 ... 39

照片 3.1-2 加勁路堤應用於新竹寶二水庫聯絡道路 ... 40

照片 3.1-3 路塹為高速公路常用之型式 ... 42

照片 3.1-4 國道 3 號埔頂隧道(明挖覆蓋隧道) ... 44

照片 3.1-5 蓋挖段兩側管棚施工 ... 45

照片 3.1-6 蓋挖段套拱施工 ... 45

照片 3.1-7 蓋挖段套拱施工完畢 ... 45

照片 3.1-8 蓋挖段回填完畢 ... 45

照片 3.1-9 茅山隧道採用橋隧相接之形式 ... 45

照片 3.2-1 加勁擋土牆應用於國道 5 號南港石碇段 ... 46

照片 3.2-2 多階式植生加勁擋土牆 ... 46

照片 3.2-3 加勁擋土結構應用於隧道洞口之防護 ... 49

照片 3.2-4 隧道洞口上方景觀效果不佳 ... 49

照片 3.2-5 美國科羅拉多州 I-70 Glenwood Canyon 的隱藏式地錨 ... 50

(16)

照片 3.2-6 地描格梁結構綠美化前 ... 51

照片 3.2-7 地描格梁結構綠美化後 ... 51

照片 3.2-8 落石防護網 ... 52

照片 3.2-9 消能環 ... 52

照片 3.2-10 瑞士 Vitznau 鎮之廢輪胎擋土牆(近景) ... 53

照片 3.2-11 瑞士 Vitznau 鎮之廢輪胎擋土牆(遠景) ... 53

照片 3.2-12 暨南大學聯外道路邊坡蜂巢格網施工 ... 54

照片 3.2-13 地工防沖蝕網墊 ... 55

照片 3.2-14 地工防沖蝕網墊之施工 ... 55

照片 3.2-15 天然椰纖維防沖蝕網墊與鋼索網、土釘或岩栓併用 .... 55

照片 3.2-16 高抗拉地工加勁格網 ... 55

照片 4.2-1 日本橫紋鶚被撞死在路邊 ... 60

照片 4.2-2 陽明山公路被車撞之麝香貓 ... 60

照片 4.3-1 紫斑蝶穿梭在國道 3 號 ... 68

照片 4.3-2 綠島設置警告牌,提醒用路人 ... 69

照片 4.3-3 日本 334 國道麋鹿因車輛致死 ... 70

照片 4.3-4 日本 334 國道有麋鹿走上公路 ... 70

照片 4.3-5 日本 334 國道設置麋鹿柵欄 ... 70

照片 4.3-6 日本 334 國道設置麋鹿警告標示 ... 70

(17)

照片 5.1-1 順應地勢布線,降低對環境的破壞 ... 74

照片 5.1-2 上下分離式斷面 ... 74

照片 5.1-3 左右分離式斷面 ... 74

照片 5.1-4 半路半橋斷面 ... 74

照片 5.1-5 斜坡上之路堤擋土牆 ... 75

照片 5.1-6 低填方路基 ... 75

照片 5.1-7 橋梁可維護底下地貌 ... 76

照片 5.1-8 橋梁保護水塘 ... 76

照片 5.1-9 橋梁跨越河流,保存沿線水系 ... 76

照片 5.1-10 曲線橋梁可增加對地貌之保護 ... 76

照片 5.1-11 穿越山林的隧道保護了原始地貌 ... 77

照片 5.1-12 橋梁與隧道相連,可保護原始地貌 ... 78

照片 5.1-13 隧道仰坡零開挖進洞之施工 ... 78

照片 5.1-14 完工後之隧道 ... 78

照片 5.1-15 思小公路附近正覓食之亞洲象 ... 79

照片 5.1-16 野象谷路段橋梁式動物隧道 ... 79

照片 5.1-17 樹木與橋梁和諧共處 ... 80

照片 5.1-18 施工時儘量保有橋下之原生植被 ... 80

照片 5.1-19 採用人工挖孔法修築橋梁下部構造 ... 80

(18)

照片 5.1-20 利用舊有道路作施工便道 ... 80

照片 5.1-21 陡路堤邊坡設置擋土結構 ... 81

照片 5.1-22 路塹邊坡進行復育 ... 81

照片 5.1-23 邊施工邊復育之上邊坡 ... 81

照片 5.1-24 通車初期之邊坡復育 ... 81

照片 5.2-1 Glenwood Canyon 壯闊景觀,峽谷與河流共存 ... 82

照片 5.2-2 Glenwood Canyon 附近聞名之滑雪勝地 ... 82

照片 5.2-3 I-70 Glenwood Canyon 段完工之景觀 ... 83

照片 5.2-4 I-70 榮獲美國 1993 年土木工程成就獎 ... 83

照片 5.2-5 雙階棧橋 ... 83

照片 5.2-6 以高架橋通過環境敏感區 ... 84

照片 5.2-7 廣用預鑄截塊工法建築橋梁 ... 84

照片 5.2-8 雙 T 型預鑄擋土牆施工時 ... 84

照片 5.2-9 I-70 途經 Vail Pass 的加勁擋土牆 ... 84

照片 5.2-10 台北市木柵萬芳區之地錨 ... 85

照片 5.2-11 地錨之錨頭可隱藏於面板中 ... 85

照片 5.2-12 地錨擋土牆之牆面處理後,階前植被與背景相融合 .... 85

照片 5.2-13 隧道口處理成假隧道 ... 86

照片 5.2-14 利用隧道穿越險峻山脈 ... 86

(19)

照片 5.2-15 休息區建築物採斜屋頂,與天際線平行 ... 87

照片 5.2-16 在 I-70 的擋土牆邊,附設有自行車道 ... 87

照片 5.3-1 配合地形建築橋梁 ... 91

照片 5.3-2 北山高架橋及國姓 2 號隧道 ... 91

照片 5.3-3 鋼棧橋跨烏溪主流降低水域干擾 ... 91

照片 5.3-4 斗山高架橋施工便道跨越民宅 ... 91

照片 5.3-5 飯島氏銀鮈 ... 92

照片 5.3-6 水潭區設立警告標示 ... 92

照片 5.3-7 東草屯之交流道 ... 93

照片 5.3-8 東草屯之生物廊道 ... 93

照片 5.3-9 愛蘭交流道之生態池 ... 93

照片 5.3-10 公路排水溝邊設置生物逃生坡道 ... 94

照片 5.3-11 公路邊之隔音牆 ... 94

照片 5.3-12 完工後埔里隧道形成生物走廊和綠帶 ... 95

照片 5.3-13 施工後保留原土 ... 95

照片 5.3-14 栽種植物,做生態復育 ... 95

照片 5.3-15 施工時使用自充填混凝土 ... 95

照片 5.3-16 橋墩柱全面使用自充填混凝土 ... 95

照片 5.3-17 以水庫淤泥再生製造輕質混凝土 ... 96

(20)

照片 5.3-18 採用水庫淤泥再生輕質混凝土澆置石灼巷跨越橋 ... 96

照片 5.3-19 多孔隙瀝青混凝土路面 ... 96

照片 5.3-20 路面鋪築完成 ... 96

照片 5.4-1 部分路堤使用加勁擋土結構 ... 99

照片 5.4-2 剛完工之加勁路堤 ... 99

照片 5.4-3 完工 4 年後之加勁擋土結構植生恢復良好 ... 99

照片 5.4-4 擋土牆表面以砌石加以美化 ... 99

照片 5.4-5 剛完工之懸臂擋土牆表面植生 ... 99

照片 5.4-6 完工 4 年後擋土牆表面植生狀況 ... 99

照片 5.4-7 邊坡之排水箱涵 ... 100

照片 5.4-8 道路旁之生態工法施作之排水設施 ... 100

照片 5.4-9 橋梁順應地形地貌 ... 100

照片 5.4-10 橋梁橫跨客雅溪段 ... 100

照片 5.4-11 橋梁保存橋下建物 ... 101

照片 5.4-12 橋面上之造型燈桿 ... 101

照片 5.4-13 橋梁之橋頭造型 ... 101

照片 5.4-14 橋梁之橋頭廣場 ... 101

照片 5.4-15 明挖覆蓋建造之隧道 ... 101

照片 5.4-16 隧道上方復舊以減少道路切割之負面影響 ... 101

(21)

照片 5.4-17 隧道經過新竹客運駕訓班區域 ... 102

照片 5.4-18 明挖覆蓋隧道上方植生以融入當地景觀環境... 102

照片 5.4-19 擋土牆上方植生美化景觀 ... 103

照片 5.4-20 擋土牆上方之行走步道 ... 103

照片 5.4-21 分隔島採造型緣石建造(一) ... 103

照片 5.4-22 分隔島採造型緣石建造(二) ... 103

照片 5.4-23 橋梁西端之景觀涼亭 ... 104

照片 5.4-24 道路周邊設立自行車道與人行道 ... 104

照片 5.4-25 道路周邊之木棧橋人行步道與停車區域 ... 104

照片 5.4-26 設立警告標示,禁止山坡地砍伐 ... 104

照片 5.4-27 地形對照解說圖牌 ... 105

照片 5.4-28 植物對照解說圖牌 ... 105

照片 5.5-1 中尺度直昇機空拍影像 ... 108

照片 5.5-2 小尺度珍貴樹木測量標定 ... 108

照片 5.6-1 北迴鐵路新觀音隧道北礦坑 ... 116

照片 5.6-2 舊北迴隧道觀音隧道礦坑 ... 116

照片 5.6-3 清水斷崖 ... 116

(22)

第一章 緒論

1.1 研究背景

公路為維持民生必要之建設,亦為提昇國家整體發展之重要基 礎。由於使用目的各有差異,因此公路的類型甚多,惟就發揮交通時 效及提昇國家總體競爭力而言,當以國道高速公路之影響為最。

臺灣地質條件脆弱,環境因素複雜,導致目前的山區公路建設常 因颱風、豪大雨或地震等環境因素而發生邊坡坍滑及土石流等災害,

影響民眾生活及交通安全至鉅(周南山等人,2003)。以蘇花公路為 例,其為花東地區與北部地區間唯一的聯外運輸公路,因山區路段緊 臨蘇花海岸闢建,路線蜿蜒,多急彎和陡坡,雖經歷年來持續改善,

仍因先天條件不良,每遇颱風、豪雨侵襲即中斷通行,嚴重影響用路 人安全(邱琳濱等人,2008)。此外,東部地區地處台灣板塊與菲律賓 板塊交界,強震發生頻率極高,若蘇花公路因強震損毀,將使花東地 區成為孤島,救援備感困難,民眾死傷及財產損失恐難以計數(周南 山,2008)。為了不使花東地區因惡劣環境因素之影響而造成重大災 害,政府規劃興建一條「安全」、「可靠」、「全天候」之蘇花高速公路,

保障花東民眾之民生安全實屬必要(邱琳濱等人,2008)。

由於早期山區公路之建設對於環境生態及景觀之諧和與保護較 缺乏整體且完整之處理,因此對於地貌及棲地碎裂干擾衝擊極大,對 生態環境之保育產生不良影響。隨著時代潮流的演進,生態環境保育 課題已逐漸成為當今顯學,傳統山區公路之建設方式已無法符合時代 需求,致使許多增進山區民眾福祉,立意良善的公路建設計畫遭到質 疑甚至反對,蘇花高速公路之興建爭議即為典型之案例。

臺灣高速公路的規劃與設計重點,依據建設時程可概分為三個時 期,中山高是第一代,著重實用;二高、北宜是第二代,著重景觀與

(23)

實用;而第三代為南投高速公路,除了安全與實用之外,更著重於環 保和生態(鄒鳳雲,2004)。由此可知,在民生安全之前提下,目前 高速公路之興建已將環保與生態列為重點。在興建山區高速公路的同 時,土木工程如何與生態環境共生共存與自然融合,是工程界現在所 必須重視的課題。

1.2 研究動機

山區公路係山區民眾生活之所繫,保障及民生權益為政府無可迴 避之責任,然而興建山區公路亦勢必造成山區環境與生態輕重不等程 度之負面影響,因此目前山區公路之建設不僅要考慮經濟、成本與安 全,同時亦須兼顧生態環境之平衡發展。研議山區公路建設配合水土 防災、景觀、生態及環境之合理規劃設計策略實為工程界當務之急。

1.3 研究目的

本研究之目的為探討山區高速公路建設中,如何避免公路沿線之 生態環境的破壞,研議不同的工程方法與因應策略用以保護公路沿線 之生態與環境。期望能使臺灣山區高速公路之規劃與設計不僅可與沿 線生態環境達到最佳之融合,同時亦可兼顧山區民生之需求與國家經 建發展之目標。

1.4 研究範圍與限制

本研究範圍主要以蒐集國內外山區高速公路相關建設之環境保 護案例及破壞案例(生態、環境等),並加以檢討與分析。提出山區 高速公路常用結構型式、可能面臨之生態環境問題、解決對策與案例 探討。由於時程之限制,研究之內容僅著重於土木工程規劃概念之定

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性歸納與探討,未涉及工程設計、成本分析,以及生態環境調查評估 等相關細節。

1.5 研究方法與流程

本研究之執行流程如圖 1.1 所示。首先蒐集國內外之相關文獻,

探討山區高速公路建設造成環境與生態不良影響及改善措施;其次評 估路堤與路塹與生態環境之最佳融合方式與策略;最後依據國內外實 證案例擬訂山區高速公路與環境生態融合之影響因子,以及規劃與設 計之標準作業程序,提供國內工程界之參考。

1.6 研究內容

本論文共分六章,其內容概要說明於后:

第一章 緒論-說明本研究之背景、動機與目的、研究方法與流程,

以及研究範圍與限制。

第二章 文獻回顧-彙整國內外相關文獻與資料,提出道路與環境生 態之間的關係、國內高速公路之發展現況、國內外高速公路 建設造成環境不良情況及改善措施。

第三章 路塹與路堤之負面影響與替代方案-針對生態環境衝擊負面 影響較為顯著之路堤及路塹優缺點加以探討,並在維護生態 環境之前提下,研議其替代方案之可行性。

第四章 山區公路對生態環境破壞之影響-提出建設公路之施工前、

中、後對環境生態之影響,包含物理、化學及對生態物種之 影響。

第五章 實證案例之探討-以美國科羅拉多 I-70 高速公路、中國雲南 省思小高速公路、我國國道 6 號高速公路、蘇花高速公路、

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新竹客雅大道及台北三芝北投公路為案例,探討山區公路路 線評選及道路結構型態與水土、景觀、環境與生態配合之成 功與失敗相關經驗,並據以擬訂山區公路之標準作業程序。

第六章 結論與建議-針對研究成果提出重點結論與建議。

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道路發展與生態之 關係

國內高速公路之 發展沿革

國內公路建設造成 環境不良影響及

改善措施

國內外相關案例 研析

中國雲南省思小 高速公路

臺灣國道6號 高速公路 美國科羅拉多I-70

高速公路

臺灣蘇花 高速公路

擬訂山區高速公路與環境生態融合之考量因素 研議規劃與設計之標準作業程序

臺灣台北 三芝北投公路

臺灣新竹 客雅大道

圖 1.1-1 研究流程

(27)

第二章 文獻回顧

本章首先回顧道路發展與環境之關係,探討臺灣高速公路之發 展;其次整理臺灣高速公路建設不良所產生之影響及改善措施;最後 介紹國內外之相關案例,作為本研究之參考。

2.1 道路發展與生態化的關係

道路生態學,係探討道路與車輛及生物體與環境之間的相互作 用,了解自然環境與道路系統之間相互影響之相關研究。曾光霝

(2005)引述 Forman et al.(2002)有關道路生態之研究成果分早期 與近期之發展整理說明如次。

2.1.1 早期(1900-1970)

道路生態學早期著重於路基土壤的相關研究,由於早期的道路環 境不佳,頻頻產生水土流失、土壤侵蝕與沖積及排水不良等問題,導 致道路品質低劣,維護困難,其解決對策係以鋪面工程之發展為主。

而隨著道路之持續開發,隨之而來的大量環境破壞則成為促進道路生 態學發展的推手。歐美國家自 1920 年開始積極推動有關道路生態之 研究,藉以保護自然環境中之大型哺乳動物。表 2.1-1 整理 1920-1970 年間,美、加各地關於道路生態發展之相關記事。

(28)

表 2.1-1 1920-1970 年間道路生態發展之記事

(整理自 Forman et al., 2002)

時間 國家 事件 案例 機能

1920-

1930 美國

景 觀 道 路 與 園 道 建 構

(parkways)

相互興建

北卡羅萊納州的 藍嶺園道、弗吉 尼亞州的地平線 公路、緬因州山 漠島、蒙大拿州 之向陽公路、紐 約園道網路

提 供 駕 駛 人 在 行 車 時 享 受 景 觀 及 自 然 環境;結合旅遊交通 與景觀之欣賞。

1960 法國 生 物 通 道 之 緣起

道路發展迅速導 致野生動物活動 受到壓迫,因此 建造生態橋梁跨 越高速公路,兼 做農路使用。

即 之 後 所 謂 的 綠 色 橋梁(green bridges)

1970 美國 關 於 鹿 及 公 路之研究

賓夕法尼亞公路

(Pennsylvania turnpike)

制 定 高 速 且 多 車 道 的公路,衍生「動物 廊道」之觀念

1978-

1979 美國 動物廊道 猶他州西南方

考 量 鹿 群 遷 移 特 性 而設立(約 8m 寬通 道)

1985 美國 生物廊道 新澤西州北方

設計 30m 寬,不僅供 鹿穿越洲際公路,也 讓騎馬者通行

1986 加拿大 生物廊道 亞伯達省一座與 哥倫比亞省二座

設立 52m 寬通道,以 跨越河流,提供陸地 野生動物遷移之用

1970 美國 空氣污染

運輸工具散發之 不完全燃燒之燃 料,導致酸雨之 形成,危害人體 健康。環境保護 局提出對汽車排 放廢氣的解決與 研究方案

設 立 環 境 空 氣 品 質 標準,藉此降低汽車 廢氣排放量

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2.1.2 後期(1980-2000)

前期有關道路生態之研究偏重於人類安全、效率與成本,而在 1980 年之後,道路生態探討之主題則較多元,研究技術與施政策略 轉以提高自然保育為目標。不同國家分別設立相關部門,對道路、運 輸工具及野生生物保護提出不同對策。

德國與瑞士綜合不同道路生態學之概念,制法保護駕駛者之安 全。自從發展高速公路之後,為了防止野生生物與車輛之撞擊,設立 圍籬、標誌、動物通道、綠色橋梁並提高景觀之改善,更加強自然環 境與農村景觀之連結,促進道路與生態之發展(照片 2.1-1~2.1-5)。

荷蘭則是建立一個道路生態部門,以道路運輸、公共工程與水資 源管理為基礎,以填海與建造大壩之方式增加土地面積,但在 1953 年遭受暴風雨而受到嚴重災害。而後在 1979 年的高速公路建設計畫 中,砍除重要之古樹造成輿論撻伐。這兩事件成功催化政府設置生態 基金專款專用並成立相關部門專責進行。

日本則在 1973 年開始委託學術機構,探討道路建設對周邊植生 的影響;1981 年建造日光宇都宮道路落實生態道路之構想,並於 1997 年由日本道路公團正式推動生態道路建設(邱銘源,2002)。近年來 對於生態道路或生態道路工程之推行皆不遺餘力。1980 年之後世界 各地之道路生態發展記事如表 2.1-2 所示。

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照片 2.1-1 德國公路綠廊帶設立標 誌(陳章鵬,2006)

照片 2.1-2 瑞士 50m 寬綠橋跨越 高速公路(陳章鵬,2006)

照片 2.1-3 瑞士 N8 公路之綠橋(陳 章鵬,2006)

照片 2.1-4 瑞士 N8 公路綠橋兩端 設有柵欄(陳章鵬,2006)

照片 2.1-5 德國道路與農莊連結(陳章鵬,2006)

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表 2.1-2 1980 年至今道路生態發展之記事

(整理自 Forman et al., 2002)

時間 國家 事件 案例 機能

1980 西歐

道 路 對 蜂 群 與 兩 棲 類 動 物 之 影 響 研 究

道 路 旁 設 計 兩 棲 類 之 漏 斗 型 逃脫設施

在 兩 棲 類 繁 殖 及 遷 移季節中,有效減少 事故發生,並進行自 然保育

1980-

1990 北美 環 境 運 輸 計 畫改變

佛羅里達州 75 號 州 際 公 路 建 立 23 個地下通 道與 13 個綠色 橋梁

使 水 流 入 國 家 公 園 濕地,減少美洲的生 態威脅,計畫涉及政 府 及 州 際 合 作 與 資 金聯結

1990

加拿大 實 質 數 據 之 分析

野 生 動 物 因 車 輛而死亡,利用 生 物 與 車 輛 發 生傷亡之數據

警 示 生 物 出 沒 位 置,瞭解族群動態及 遷 移 特 性 以 減 少 傷 害

美國

溫室效應、全 球 暖 化 及 臭 氧問題

因 人 口 成 長 產 生 道 路 污 染 及 氣候變化

車 輛 之 使 用 導 致 碳 氧 化 物 及 微 粒 物 質 排放越多,對生態及 人類健康形成威脅 荷蘭 棲地連結 在 公 路 設 立 生

物移動通道 藉此連接棲地環境

美國 景 觀 生 態 學 研究

90 年末期道路 與 路 網 系 統 成 為 景 觀 格 局 及 機 能 之 關 鍵 組 成因子

起 因 於 道 路 景 觀 影 響,使景觀生態學開 始發展,建立道路及 道路系統標準

1990- 2000

荷蘭 美國

有關「道路生 態」之國際重 要會議

於 荷 蘭 與 美 國 之 佛 羅 里 達 州、蒙大拿州、

科 羅 納 多 州 舉 行 五 次 國 際 研 討會

於 1998 年美國生態 學會與地球物理聯 合會共同舉辦,並出 版 Conservation Biology(2000)與 Earth Surface

Processes and

Landforms(2001)期 刊

(32)

2.2 臺灣高速公路之發展

臺灣高速公路之演進大致可分為三個時代:第一代之高速公路為 國道 1 號,強調安全經濟。交通方面以供需求,技術方面則以路堤、

路塹居多,路線規劃以直線發展為主,每個收費站及服務區都可用就 好;第二代之代表則是國道 3 號及國道 5 號,初具環保意識,增加新 工法、新技術,其中橋梁、隧道即佔 60%,交流道之設計則與當地景 觀融合;第三代之高速公路則以國道 6 號南投段為代表,路線蜿蜒於 山區間,順應地形起伏,導致橋梁隧道設施高達 80%,其設計強調道 路與環境共生,除了安全經濟、便捷交通之外,更兼具環境生態保護 之概念(國道新建工程局,2003)。高速公路之結構比例及演化程序 如表 2.2-1 及表 2.2-2 所示。

表 2.2-1 臺灣高速公路之結構比例(國道新建工程局,2009)

國道時期 路堤路塹 橋梁 隧道

國道 1 號 90.2% 9% 0.8%

國道 3 號 68% 18.5% 13.5%

國道 3 號後續 56% 42% 2%

國道 5 號 15% 20% 65%

國道 6 號 18% 70% 12%

表 2.2-2 臺灣高速公路之演化(修改自國道新建工程局,2003)

國道名稱 路廊 技術 特色

第一代

國道 1 號 西部平原 傳統施工方法 安全、經濟、便捷 為主體

第二代 國道 3 號

西部平原邊陲 多橋梁隧道

引進橋梁隧道 新工法

路線線型及景觀提 升舒適性

第三代 國道 6 號

南投段

中部山區 橋梁隧道為主

提昇新工法 維護環境資源

除了安全經濟,增 加環境保護與道路 融合之概念

(33)

2.3 臺灣公路建設之不良影響

2.3.1 山區公路建設之不良影響

臺灣山區公路之建設曾發生若干水土災害等不良環境影響。依據 公路總局(2008)之統計,海拔 500m 以上之省道約為 736km,佔全 部省道(總里程數約為 4680km)之比例為 15.7%;海拔 500m 以上之 縣道約為 259km,佔公路總局代管縣道(總里程數約為 3359km)之 比例約為 7.72%。然而省道、縣道的路面坍方數量,由民國四十年的 145,815 m3,躍升為民國九十年的 2,003,297 m3,其成長幅度約為 13.7 倍。而發展至今,其狀況更為惡化。造成道路破壞之原因包含地質種 類、地質構造、環境條件如降雨與地下水,以及人為因素等(周南山 等人,2008)。

台灣因地質條件不佳、環境因素惡劣、雨量多且不均的先天因素 影響,又因山區公路建設欠缺良好設計規劃,極易造成災害的發生。

例如「中橫公路」及「新中橫公路」之現況(照片 2.3-1~2.3-4)。而 在生態與環境保護方面,早期山區公路建設受限於經費與工程思維,

對於公路沿線並未進行詳細的環境評估或替代、補償等策略,因此對 於地貌及棲地破碎之干擾衝擊極大,對生態保育產生不良影響。路廊 之截彎取直以及大量混凝土結構之運用則使山區周邊環境無法與公 路景觀融合(周南山等人,2008)。

(34)

照片 2.3-1 新中橫公路水里玉山線 東埔段大迴頭彎路坡崩坍(洪如 江攝,見周南山等人,2005)

照片 2.3-2 新中橫公路水里玉山線 東 埔 段 路 坡 嚴 重 崩 坍 ( 洪 如 江 攝,見周南山等人,2005)

照片 2.3-3 力行產業道路下邊坡坍 滑掏空既有民宿(周南山攝,見 周南山等人,2008)

照片 2.3-4 中橫公路果農濫墾情況 嚴重(洪如江攝,見周南山等人,

2008)

2.3.2 高速公路建設之不良影響

由於使用標準、需求之不同,高速公路之工程規格要求較為嚴 謹,對於環境生態與景觀之考量亦較為周全,因此與地方道路相較,

高速公路之興建對於山區環境生態之負面影響亦顯著降低,但早期之 高速公路建設較欠缺環境永續之概念,其興建之挖填及廊帶分佈切割 特性仍無可避免的對週邊環境生態造成輕重不等程度之負面影響。例 如邱銘源(2002)指出國道 1 號路堤與路塹段佔全線總長之 90%,對 於地景之切割十分嚴重(照片 2.3-5)。邊坡與交流道雖加以植生並逐 漸形成複層林相之次生林,惟因路權界樁之阻隔僅部分植生及小型生

(35)

物得以棲息,形成生態孤島效應。此外,國道 3 號竹南西湖段施工區 域部分為水陸交界之潮間帶,週邊之農地皆為候鳥遷徙之中繼棲地。

路廊沿著海岸線而行,並以路堤方式構築,勢必會對當地生態環境形 成干擾(照片 2.3-6)。國道 3 號路塹之邊坡型式,其規劃與設計為考 量土方平衡與路面高程之銜接,多以直接開挖現有坡地闢建路廊之方 式為之,導致對地貌及棲地破碎干擾極大。為了縮小用地範圍,邊坡 之斜率則十分陡直,且部份護坡型式採混凝土封底方式施作,喬木根 系立足困難,造成邊坡表面雖是一片綠意盎然,但生態機能低落(照 片 2.3-7)。關西段邊坡則因順向坡影響,直接使用地錨、排樁及噴凝 土,雖符合安全需求但景觀生態效果不佳(照片 2.3-8)。

國道 5 號路廊沿河谷或穿山而行,並大量使用橋梁及隧道等方式 構築,但溪谷流域週邊係生態多樣性較豐富之敏感區域,在部分橋梁 落墩、臨時地工保護措施及施工便道等施工過程中,仍難免對地貌及 流域造成干擾及破壞(邱銘源,2002)。此外,前述國道之施工均曾 行經部份地質敏感地帶,造成多次邊坡坍滑及隧道湧水抽坍等意外

(照片 2.3-9~2.3-12)。

照片 2.3-5 交流道將生物棲地切割 得支離破碎(連永旺攝,見洪如 江,2009)

照片 2.3-6 竹南西湖段施工區域以 路 堤 方 式 構 築 ( 國 道 新 建 工 程 局,2008)

(36)

照片 2.3-7 路塹型邊坡生態機能不 佳(邱銘源,2002,見周南山等人,

2008)

照片 2.3-8 國道 3 號關西段護坡景 觀效果不佳(吳淵洵攝,見周南 山等人,2008)

照片 2.3-9 國道 3 號路堤施工中產 生 坍 滑 破 壞 (國 道 新 建 工 程 局 , 2000,見周南山等人,2008)

照片 2.3-10 國道 3 號 85K+700 順 向坡發生全面滑滑破壞 (吳淵洵 攝,見周南山等人,2008)

照片 2.3-11 國道 5 號雪山隧道北上 線 37K+099 施工中發生湧水抽坍 意外 (國道新建工程局,2006,見 周南山等人,2008)

照片 2.3-12 國道 10 號 21K+380 泥岩邊坡沖蝕情況嚴重,邊坡滑 動擠壓路邊溝,造成排水溝斷裂 (周南山攝,見周南山等人,2008)

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2.4 臺灣公路建設之改善

由於經濟建設成長、科技產業進步,以及相關工程專業技術之持 續發展與研究,使得道路工程水準日益提升。而隨著時代潮流之演 進,生態環境保育課題逐漸成為當今顯學,工程師在規劃設計山區道 路時,多數已了解「人定勝天」並不可行,而盡可能納入「尊重生態、

順應自然」之原則,開啟山區公路建設融合生態工法之概念。有關臺 灣高速公路對於結構型式、排水設施、生態保育及動物安全設施等改 善措施之探討整理如次。

2.4.1 公路之結構型式

公路對生態環境影響所造成之最大因子為棲地切割與破碎效 應,因此在高速公路選線應執行環境影響評估以及依照德國與荷蘭在 1993 年提出的迴避(Avoid)、減緩(Minimize)與補償(Compensate)

之策略(唐先柏,2004),盡量避開環境敏感地區,道路之結構應大 量採用原地環境生態干擾最小的高架橋與隧道,以減少地面空間切 割,保持生物棲地的完整,降低公路建設對於生態環境之負面影響(蔡 厚男等人,2003)。

在國道 1 號時期,路堤路塹約佔 90.2%,橋梁隧道僅佔 9.8%;

國道 3 號時期橋梁隧道比例大幅增加到 45%;國道 5 號則位於複雜山 區,其整體構造幾乎完全是橋梁與隧道;目前完工通車的國道 6 號橋 梁隧道比例也高達到 82%,大量使用橋梁隧道確可減少道路對環境的 傷害及干擾。楊松隆(2006)彙整相關案例,說明目前橋梁規劃設計 與施工之重點除安全性外,亦強調如何能有效保留橋下空間,降低對 當地環境的破壞,因此長跨及高墩之橋梁往往成為山區高速公路之特 色。

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1、 國道 3 號之新店交流道

行經之道路跨越谷地,若採路堤構築將造成原地地形地貌大幅改 變及棲地阻隔,故以高架橋取代高路堤,保留橋下動物生態廊道 暢通,減少填土對棲地之傷害及借土對環境之破壞(照片 2.4-1)。 2、 國道 3 號之基汐段

以大跨徑之瑪陵橋跨越水路與棲地,保留橋下完整空間,對棲地 造成最小之干擾(照片 2.4-2)。

3、國道 5 號之石碇高架橋

傳統設計必須採雙柱雙斷面分離車道,基礎會大量開挖對陡峭山 坡產生大量破壞。為降低此種負面影響,遂採用單柱單斷面設 計,減少開挖對邊坡之影響,亦對週遭環境造成最小干擾(照片 2.4-3)。

4、國道 3 號之彰化高架橋

傳統橋梁均採就地支撐工法架設,對於橋下之環境造成嚴重破 壞,生物也因地面清除與整平作業而造成傷害。為避免此種負面 影響,本案使用高空作業架設橋梁,橋下不需支撐,因此對周圍 環境之干擾降至最低(照片 2.4-4)。

5、國道 5 號之台東太麻里段

路線經過環境敏感區,規定不能開闢施工便道。橋梁工程必須自 橋台施作,採漸進式橋梁工法配合預鑄節塊橋墩,橋梁由橋台一 端向另端前進,不需開闢施工便道,可縮短施工期間並間接減少 對環境之破壞(圖 2.4-1)。

(39)

照片 2.4-1 國道 3 號新店交流道,

以高架橋取代高路堤(楊松隆,

2006)

照片 2.4-2 國道 3 號基汐段瑪陵橋以 大跨徑跨越水路或棲地(楊松隆,

2006)

照片 2.4-3 國道 5 號石碇高架橋採 單柱單斷面設計,減少開挖(楊 松隆,2006)

照片 2.4-4 國道 3 號彰化高架橋採支 撐先進工法,減少橋下環境之干擾

(楊松隆,2006)

圖 2.4-1 國道 5 號以預鑄節塊橋墩減少對環境之破壞(楊松隆,2006)

(40)

在隧道設施方面,早期隧道設計為維持洞口之穩定,常需選擇有 相當岩覆才進洞,故洞口必須進行大規模之邊坡開挖。為減少此種大 地破壞,國道 3 號之景美隧道南口(照片 2.4-5),即設法以減少開挖 提前進洞為原則,採用明挖覆蓋工法施作,以期盡可能回復原貌,或 以輔助工法(如管冪工法)於隧道洞口處於極淺覆蓋之情況下,進洞 施作,將洞口週遭邊坡工程規模降至最低,並植生回復自然景觀,如 國道 5 號雪山隧道洞口之最小開挖與生態綠化(照片 2.4-6~2.4-7)。

此外,在國道 5 號之蘇澳花蓮段 2A 隧道,則以隧道構築取代路塹開 挖,可對棲地環境造成最小干擾。

照片 2.4-5 國道 3 號之景美隧道南口

(楊松隆,2006)

照片 2.4-6 隧道管冪輔助施工法(周南 山等人,2008)

照片 2.4-7 國道 5 號雪山隧道 洞口最小開挖與生態綠化(周 南山等人,2008)

(41)

2.4.2 公路之排水設施

近年來國內公路在排水設施之規劃與設計方面已逐漸融入生態 工法之概念,楊松隆(2006)彙整相關案例說明如次:

1、 台 18 線阿里山公路觸口段

因大部分排水溝之設計係以鋼筋混凝土為材料,導致側壁及溝底 均不透水,雨水無法滲入,造成地下水資源短缺又增加地表逕流量。

又因混凝土導致植物生長不易,動物又無棲息之處。為了提供生物棲 息空間,營造多孔質表面,本案採用自然滲透方式設計天然草溝。小 草有過濾及沉降作用,減少污染源,綿延不絕更可以作為生態廊道(照 片 2.4-8)。

2、 投 71 鄉道

路線行徑 921 地震災區,由於地質條件惡劣,導致地震後邊坡不 穩,若在坑溝設置剛性排水路,易因地層變動或地下水竄流造成變 位,影響結構物安全。本案使用之箱籠水溝屬柔性結構,可以適應較 大變形,且其滲透性高,表面孔隙大,可以減緩水流速度以符合工程 安全與生態需求(照片 2.4-9)。

照片 2.4-8 台 18 線阿里山公路觸口 段設計天然草溝(楊松隆,2006)

照片 2.4-9 投 71 鄉道採箱籠水溝 施工,可適應當地環境(楊松 隆,2006)

(42)

3、 國道 3 號 132K

採用多孔隙瀝青混凝土排水性路面,除可加速排水外,亦可有效 降低雨天行車時輪胎濺起的水霧量,減輕行車噪音及降低雨天夜間行 車之反光量,對於週遭動植物環境生態之干擾應可有效減緩(照片 2.4-10~2.4-11)。由於使用成效良好,因此國道 6 號亦採用相同工法。

照片 2.4-10 國道 3 號 132k 鋪設前

(楊松隆,2006)

照片 2.4-11 國道 3 號 132k 鋪設後

(楊松隆,2006)

4、 國道 6 號之愛蘭交流道

路側排水截流溝除具排水功能外,亦具有阻隔動物入侵車道而產 生意外之功能。考量誤入溝中之小動物能自行脫困,讓兩棲類動物自 行進出,亦於邊溝設置動物脫離斜坡(照片 2.4-12)。

照片 2.4-12 國道 6 號愛蘭交流道 之路側排水截流溝

(43)

2.4.3 公路之生態保育

建設公路期間或完工之後,均可影響動植物之生長空間,造成棲 地之破壞。近年來國內發現此問題相當嚴重,楊松隆(2006)彙整相 關改進措施之案例:

1、 國道 5 號 9K+382

為避免生物因棲地受到公路阻隔而設置了拱涵通道連接,除可保 持既有水路暢通外,在水路兩旁留設步道,亦可供陸生動物通行。此 外,在涵洞內則營造水陸兩種棲地環境,使兩棲類及爬蟲類動物可異 地覓食、產卵繁殖。對於不喜歡水的動物,其鋪面材料亦模擬原路徑,

以自然資材如土壤、石塊及落葉枯枝鋪設(照片 2.4-13)。

2、國道 6 號愛蘭交流道

利用原有的水域環境,在交流道下方開闢了生態池與生態島。以 往通常是將交流道的腹地填平,然後栽種園藝植物。本案直接保留原 有筊白筍田生態,運用水田原有灌溉水道與排水道,盡量維持原有地 形、地貌,並進一步規劃成濕地生態池。此外,在箱涵底部依原溪流 之實況舖設適合魚類生活之卵礫石,藉此增加表面粗操度,減緩流 速,並提供魚類覓食及產卵空間(照片 2.4-14~2.4-15)。

照片 2.4-13 國道 5 號 9K+382 設 置拱涵生物通道連接棲地環境

(楊松隆,2006)

照片 2.4-14 國道 6 號愛蘭交流道 提供魚類覓食及產卵空間(楊松 隆,2006)

(44)

照片 2.4-15 國道 6 號愛蘭交流道之生態池

2.4.4 公路之動物安全設施

高速公路通車之後,因車輛高速行駛常會導致動物分不清楚路線 而遭輾斃。以下是楊松隆(2006)彙整相關案例:

1、 陽明山國家公園

為保護橫越道路的野生動物,在101甲縣道及遊客中心下方的台2 甲陽金公路設置五處供野生動物地下穿越的生態廊道,附近並設置誘 導網及阻隔設施(照片2.4-16),誘引動物循此廊道穿越馬路(照片 2.4-17~2.4-18)。再針對保育類鳥類領角梟的固定飛行路線及最常與 車輛發生衝突之處設置警告標誌(照片2.4-19)。

2、 茂林國家風景區的 185 縣道

此處為紫斑蝶於世界上僅有之兩處渡冬型谷地之ㄧ,蝶群遷徙時 穿越道路於路側之積水處覓食時,常遭車輛干擾或輾壓,造成族群數 量之減少。為保護紫斑蝶,針對紫斑蝶的生態熱點設置「前有紫斑蝶 請減速慢行」之警告標誌(照片 2.4-20)。

(45)

3、 墾丁國家公園之台 26 船帆石路段

墾丁國家公園中的香蕉灣擁有許多陸蟹,但在墾丁旅遊旺季,常 會在屏鵝公路到香蕉灣的路段發現母蟹的屍體。為保護抱卵母蟹橫越 道路,墾丁國家公園初期先設置警告標識作為宣導(照片 2.4-21),

同時規劃在陸蟹出現最多的重點路段,於公路下方增建母蟹通行的地 下生態廊道。

照片2.4-16設置誘導網,引導動物 經 由 廊 道 通 過 馬 路 ( 黃 光 瀛 , 2006)

照片2.4-17通過廊道之動物-白鼻 心(楊松隆,2006)

照片2.4-18廊道完工(黃光瀛,

2006)

照片2.4-19陽明山國家公園之公路 設置警告標誌 (楊松隆,2006)

(46)

照片 2.4-20 茂林國家風景區警告 標誌(楊松隆,2006)

照片 2.4-21 墾丁國家公園設置小 心陸蟹之警告標誌(楊松隆,2006)

2.5 國外山區公路之參考案例

歐美諸國山區公路的設計與構築對環境保護的要求極高,大多數 的山區公路不但對週遭環境的衝擊低,甚至部份公路的構築與環境融 合成一體,此種設計與觀念上的創意值得加以借鏡。

周南山等人(2008)提出國外山區公路興建之成功係基於下列因素:

1. 以民意為基礎,依據經濟建設與民生發展之事實需求形成公路建 設之決策。

2. 長期審慎而完整之規劃與設計,盡可能降低公路建設對週邊環境 生態之衝擊。

3. 委請環境生態專業人員實質參與山區公路之工程作業,以務實誠 懇之態度面對環保人士之質疑,盡可能採納環保團體反對意見,

長期持續溝通、化解疑慮。

4. 引用新工法、新材料與嚴謹之工程管理制度降低山區公路施工產 生之負面影響。

本節彙整美國、歐洲、日本山區公路之成功案例,探討其環境保

(47)

護對策及生態工法之運用(周南山等人,2008)。

2.5.1 美國科羅拉多州 I-70 Glenwood Canyon 高速公路

周南山(2002)指出:

科羅拉多的 Glenwood Spring 位於丹佛之西部約 160 英哩處,是羅斯 福前總統的夏宮,以溫泉、峽谷與滑雪勝地聞名。該峽谷長約為 20 公里,雄偉與秀麗兼備,峽谷與河流共存,稱之為 Glenwood Canyon (葛蘭姆峽谷)。丹佛與葛蘭姆峽谷間的 70 號州際公路(I-70)因穿越 洛磯山脈(Rocky Mountain)而成為地形陡峭、施工困難且環境敏感 的公路。沿途經 Vail,Copper Mountain,Beaver Creek 等世界級的滑 雪勝地,加上怒濤洶湧的科羅拉多河貫穿其中,是全美聞名的景觀與 生態道路。

以下介紹該公路之特色(周南山,2002):

1、 以高架橋與棧橋通過環境敏感地區

由於狹谷地區空間有限,為避免開挖造成環境破壞及落石問題,

多以高架橋及雙階棧橋(Terrace Viaduct)方式通過(圖 2.5-1 及照片 2.5-1)。採取雙階棧橋可以減少開挖量,並增加線形的優美。

2、 生態與環境的保護措施

(1) 避免橋墩施工破壞周遭環境,規劃時就預定路線詳細調查其植 被;設計時盡量避免將橋墩位置座落在樹叢中。

(2) 使用懸臂式橋面所造成的擾動較少,可減低施工範圍對植物的損 害程度。

(3) 業主將每一棵樹加以登記並標價,如包商因施工不當而損壞時,

將依價碼賠償。

(4) 避免公路之興築阻隔本路段動物的行經路線,在適當地點設置動 物專用涵洞。

(48)

(5) 施工結束的地段,要求承包商立即植生,並移種 315 萬棵樹苗及 設置噴灌系統,按時灑水以利植生。

(6) 濕地對於動植物之生態助益甚大,復原期間新增數個濕地,以利 野生動植物之棲息。

圖 2.5-1I-70 穿過峽谷區多以雙階 棧橋之方式通過(周南山,2002)

照片 2.5-1 雙階棧橋,右為科羅拉 多河(周南山,2002)

2.5.2 瑞士盧森環湖公路

周南山(2006)說明:

盧森(Luzern)市是瑞士著名的觀光勝地,區內有 Vierwald 等四座高山 湖,群山環抱,有森林王國之湖的美稱。為了開發觀光資源,瑞士公 路當局在此闢建環湖公路。但為滿足山光水色景觀上之協調,其設計 有多處值得稱道之處。

以下介紹該公路之特色(周南山,2006):

1、懸臂式道路面版(Cantilever Deck)設計

為了降低對當地自然景觀之破壞,同時減少邊坡防護、整治的成 本 , 借 助 預 力 岩 錨 、 岩 釘 之 支 撐 將 路 面 托 架 於 峭 壁 之 上 ( 照 片 2.5-2~2.5-3),此種設計可完全避免傳統山區公路的挖填,減少公路 施工成本。

2、景觀式擋土牆

(49)

瑞士經濟以觀光事業為主,對於環境景觀之保護不遺餘力,公路 旁擋土結構的設計其景觀要求亦相對十分嚴格。傳統之混凝土擋土牆 並不多見,而是以植生式預鑄擋土牆、天然石材擋土牆或以紋飾、石 版 配 合 花 木 植 栽 加 以 美 化 , 對 駕 駛 者 增 加 其 視 覺 享 受 ( 照 片 2.5-4~2.5-5)。

3、高架橋梁

由於公路當局對於水土保持及景觀極為重視,因此很少大挖大 填,以連續高架橋方式通過對環境生態之衝擊較小,高且細的橋墩與 週遭之村落景觀相融,成為地標。橋墩基座周圍植生情況極佳,不僅 有助於橋梁之整體景觀,亦可減少橋墩沖刷、水土流失之機率(照片 2.5-6~2.5-7)。

4、廢輪胎的利用

瑞士公路當局對於環保工作之推行甚為積極,盧森湖畔 Vitznau 鎮附近特以廢輪胎填築成一約 8m 高之加勁擋土牆,除可有效解決當 地廢輪胎堆積問題外,兼可做落石防護牆之用,對於工程單位推行環 保之決心亦有極大的宣傳效果。植生後之廢輪胎擋土牆在景觀上不致 造成太大負面之影響(照片 2.5-8)。

照片 2.5-2 遠景照,瑞士公路興建 的 懸 臂 式 道 路 面 版 ( 周 南 山 等 人,2008)

照片 2.5-3 近景照,瑞士公路興建 的 懸 臂 式 道 路 面 版 ( 周 南 山 等 人,2008)

(50)

照片 2.5-4 景觀式擋土牆(吳淵洵 攝,見周南山等人,2008)

照片 2.5-5 景觀式隔音牆(吳淵洵 攝,見周南山等人,2008)

照片 2.5-6 瑞士高架橋梁之橋墩 基座周圍植生情況(近景)(吳淵 洵攝,見周南山等人,2008)

照片 2.5-7 瑞士高架橋梁之橋墩基 座周圍植生情況(遠景)(周南山 攝,見周南山等人,2008)

照片 2.5-8Vitznau 鎮利用廢棄輪胎填築的擋土牆植生後之景況(周南 山攝,見周南山等人,2008)

(51)

2.5.3 日本日光宇都宮道路

依據蔡厚男等人(2004)之整理:

本道路係為了紓解交叉穿越日光觀光區的國道 119 線與 120 線的嚴重 塞車情形所設計,道路總長為 30.7km,全線進出均加以管制。由於路 段中有 2.2km 需穿越日光國家公園特區,日本道路公團因而與日本環 境省於 1978 年達成養護公園的協定,日光宇都宮道路在 1981 年建成 通車。

設計重點如下(蔡厚男等人,2004):

1、 改善道路構造形式

本道路在經過鳴蟲山的路段,會穿過部分野溪,原本設計以路堤 方式穿越,但如此一來,將阻斷該棲地動物沿野溪覓食的路徑,經評 估後,局部路段改用橋梁以及隧道方式穿越,以降低環境衝擊(照片 2.5-9)。

從鳴蟲山隧道到安良澤路段,為考量路幅寬度及道路高程原計劃 採高填土之路堤,但經評估後認為高填土的取土必定造成大面積之開 挖,面臨景觀破壞及生態環境的衝擊;經檢討後將線形向大谷川方向 移動並檢討路堤高程之實際需求部分改為低路堤方式或橋梁興建,以 對地表做最小幅度之變動為最高指導原則。

2、保留動物移動的路徑

在道路規劃、設計階段,先進行生態調查,了解道路影響範圍內 的動物棲地分布、物種數量、族群、移動路徑等,再依據調查資料設 計保留相關動物的移動路徑。例如:路堤部分依據目標物種的高度與 相關習性設計;部分排水及截水道增設不鏽鋼隔柵,並留意孔徑大 小,以免小型動物經過時足部陷落。在道路路權範圍內,增設刺絲網,

防止動物不小心進入路面,造成交通事故或動物傷亡(照片 2.5-10)。

根據道路完工後 20 年的定期調查結果,證明表土的再利用對於

(52)

當地自然植被的恢復非常有效,且縮短了將近 10 年的恢復時間。依 據鳥類與蝴蝶的出現情況證明在 10 到 15 年間,路旁林地幾乎恢復原 始狀態。另外,在施工以前確認過該區的哺乳類物種,在施工後經過 觀察,有 80%利用生物箱涵或涵洞通行。

照片 2.5-9 日光宇都宮道路蟲鳴山隧道(龜山章,2001,

見蔡厚男與邱銘源,2004)

照片 2.5-10 動物廊道(道路環境研究所生態道路檢討委員 會,1997,見蔡厚男與邱銘源,2004)

(53)

2.5.4 日本鬼首道路

依據周南山等人(2008)之整理:

日本 108 號道路位於本州東北方,西起秋田縣本莊市穿越奧羽山脈東 至宮城縣石卷市,總長 195.1 公里,為連接日本海側與太平洋側交通 之重要道路。鬼首道路為 108 號道路中間段新建部分,位處栗駒國家 公園內,秋田縣、山形縣、宮城縣之交界處附近。由於舊有 108 號道 路線形崎嶇險惡、車道寬度狹窄,每逢冬季約半年時間積雪封閉,影 響地區交通與經濟活動甚鉅,故興建鬼首道路改善交通問題實有必要

(照片 2.5-11~2.5-12)。鬼首道路全長 13.7 公里,並有 7 條隧道與 17 座橋梁,1974 年開始相關調查工作,於 1982 年正式興建,耗時 14 年後於 1996 年完工通車。

照片 2.5-11 舊有 108 號道路積雪 封閉狀況(周南山等人,2008)

照片 2.5-12 右側為鬼首道路,左側 為舊 108 道路(周南山等人,2008)

本道路之生態與環境考量可依可行性評估階段、規劃設計階段以 及施工階段加以敘述:

1、可行性評估階段

為了考量公路興建對生態環境之影響,先提出環境影響評估,在 植物方面盡量減少改變土地,採用隧道及橋梁,盡量減少挖填,施工 過程中盡力植物保護。在動物方面針對珍貴品種之動物活動位置,設

(54)

置隧道等設施。在自然景觀方面依據相關法令規定,採用適合工法與 對策。

2、規劃設計階段 (1) 生物活動通道

在可行性階段即調查當地生物活動狀況,例如發現河床為動物活 動之路線,為減少橋墩落墩處之不利影響,即採用長跨徑之橋梁結構

(照片 2.5-13)。為減少路堤對於生物棲地切割之影響,設置接近自 然環境之動物橫越道路(照片 2.5-14)。

(2) 道路側溝加設生物脫逃用緩坡

為避免老鼠或蛇類掉落後路旁之側溝導致無法脫困之情況,側溝 每 20m 加設生物逃脫用緩坡(照片 2.5-15~2.5-16)。

照片 2.5-13 加大橋梁跨徑以利生 物通過(周南山等人,2008)

照片 2.5-14 設置接近自然環境之 動物橫越道路(周南山等人,

2008)

(55)

照片 2.5-15 道路側溝加設生物脫 逃用緩坡(周南山等人,2008)

照片 2.5-16 小動物利用道路側溝 脫逃緩坡情形(周南山等人,

2008)

3、施工階段 (1) 鋼索運輸系統

利用鋼索運輸系統運送施工設備,避免設置施工便道對樹木造成 砍伐,且造成水土保持問題(照片 2.5-17)。

(2) 污水排放處理

過濾隧道施工排放廢水中之泥砂後,再行排入河川內。以避免污 濁水源對河川內生物之不利影響(照片 2.5-18)。

(3) 採用大口徑管路以利河川改道

於河床上施工時,利用大口徑管將水源引至施工地點下游,以免 施工對於水源之污染,並減少施工對於溪流內魚蝦之影響(照片 2.5-19)。

(4) 樹木防護設施

將施工地點附近之樹木以軟墊環繞樹幹,作為樹木保護設施。以 免施工機具因施工活動對周遭樹木造成之損傷(照片 2.5-20)。

(56)

照片 2.5-17 以鋼索運輸系統運送 施工機具(周南山等人,2008)

照片 2.5-18 廢水處理系統(周南 山等人,2008)

照片 2.5-19 大口徑河川改道管路

(周南山等人,2008)

照片 2.5-20 樹木防護設施(周南 山等人,2008)

(57)

第三章 路堤、路塹結構之負面影響與替代方案

山區高速公路之構造型式包括路堤、路塹、橋梁與隧道,其性能 於高速公路之應用各有優劣。然而針對生態環境之衝擊,則以路堤及 路塹之負面影響較為顯著。本章著重路堤及路塹優缺點之探討,並在 維護生態環境之前提下,研議其替代方案之可行性。

3.1 路堤/路塹之規劃與設計

路堤/路塹為採用土方挖填築造之傳統施工技術,故為建造高速 公路中最常用之結構型式。然而如表 3.1-1 所示,路堤/路塹施工涉及 大量挖填,可能嚴重變更地形地貌,對生態環境極可能產生負面影 響,因此往往成為山區高速公路興建詬病之源,惟就公路之整體規劃 而言,公路結構型式之評選必須多方考量各種因素之利弊得失。在若 干條件之限制下,路堤與路塹仍具有必要性。在保護生態環境之前提 下,因應高速公路建設之整體需求,路堤/路塹之設計必須適度調整,

配合新工法或新材料之研發並進行多方案評選之考量,方可使路堤/

路塹能符合山區高速公路建設與環境融合之目標。

表 3.1-1 路堤與路塹之優缺點

路堤 路塹

優點

z 可充分應用剩餘土石方 z 路堤建造費用及長期維

護成本較低 z 施工簡便

z 路線平縱面設計與前後路段尚可協調 z 挖方可供前後路段填方之應用 z 地質狀況較佳時,施工成本較低 z 長期維護成本較低

z 降低道路交通噪音效果極佳

(58)

表 3.1-1 路堤與路塹之優缺點(續)

路堤 路塹

缺點

z 嚴重造成生物棲地切割或阻

z 嚴重變更地形、地貌及水系 z 施工造成環境公害之可能性

z 基礎地質條件不佳時,可能產 生沉陷、承載破壞或邊坡坍滑

z 嚴重造成生物棲地切割或阻隔 z 嚴重變更地形、地貌及水系 z 施工造成環境公害之可能性高 z 嚴重降低當地區域排洪抗災能力 z 地質條件不良時較易誘發邊坡災

3.1.1 路堤

路堤是山區高速公路,在縱向高差起伏較大的地形中。為順應路 線高程之需求,以填方形式出現之結構。一般路堤之設計高度小於 5m,當路堤高度大於 5m 時則屬高路堤,基礎荷重增加,施工風險亦 相對較高,應進行路堤穩定性驗算,採取必須的安全處理措施。

一般而言,高路堤在以下兩種情況下出現:

1、 在斜坡上,受山體橫坡的影響,路基一側的路堤邊坡必須延伸較 遠,形成高路堤(圖 3.1-1);

2、 在路線通過深度較大之 V 型谷地或 U 型山間平原時形成高路堤

(圖 3.1-2)。

(59)

圖 3.1-1 半堤半塹橫斷面示意圖(周南山等人,2005)

圖 3.1-2 路堤橫斷面示意圖(周南山等人,2005)

採用路堤設計的最大優點在於此種結構可充分利用其前後挖方 或隧道產生之剩餘土石方,降低剩餘土石方棄置的困難度。但就生態 環境而言,路堤極易產生動物阻隔效應,對植物生長也有極大之負面 影響。使用之路權也因邊坡範圍擴大而增加。位於谷地之路堤,則容 易造成逕流集中,形成水壓滲流或沖蝕,增加坡地崩塌之危險。如路 堤為必要之設計,則應對動物移動路徑設置補償措施及排水系統,並 盡量降低路堤填築高度及邊坡斜率等方式,使公路對生態環境之衝擊 得以緩衝。

取代高路堤之方案可考慮採用高架橋(圖3.1-3),其最大之優勢 在以結構體替代大量填方,較能與山區特有的地形及地貌相融合,減 少環境生態的干擾與破壞。高架橋對於生物棲地切割或阻隔影響較 小,景觀變化靈活,對地形、地貌及水系變更較少,在施工時對於環 境公害影響較低。夏威夷的H-3公路跨越了崎嶇不平的地形,保護未

(60)

開發的生態敏感區(照片3.1-1)。

然而臺灣地質狀況惡劣,環境因素複雜,工程材料資源亦較為匱 乏,因此往往導致高架橋之工程造價高昂、工期冗長,以及施工技術 較為複雜且完工後仍可能具若干地質與環境風險,在剩餘土方利用方 面亦較缺乏貢獻。

圖 3.1-3 以高架橋代替路堤,可減少環境生態之干擾及破壞

(蔡厚男等人,2003)

照片 3.1-1 夏威夷 H-3 公路兼具美學與生態保全(唐先 柏,2004)

參考文獻

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