周南山觀點：馬太鞍溪橋如何破壞？如何復建？

馬太鞍溪堰塞湖潰堤，大家都把重心放在光復鄉的淹水，卻對於馬太鞍溪橋的破壞甚少討論。身為土木系教授和土木工程師，需要討論這座橋的破壞原因，與如何重建而避免重重蹈覆轍。

洪流中橋的破壞模式

在莫拉克風災時，有高達數十座的橋樑遭到破壞。但破壞模式並不是傳統的重力式破壞，而是橋樑受到側向土石流和漂流木的衝擊 (圖一)。另一種破壞模式是土石及漂流木塞在橋下，加上浮力，引起橋面板被頂起而斷裂(圖二)。換句話說，橋面版承受的垂直力不是向下，而是向上，跟一般教科書描述的不同。加上橫向的土石流衝擊力遠遠大於原設計，導致橋墩破壞，更引發上面的橋樑翻覆。

這次才完工6年的馬太鞍溪橋 (圖三) 的破壞也不例外，甚至於連上游端的橋墩都被沖走(圖四)。因此今後在山區的跨河橋設計一定要記取教訓，需要考慮可能發生堰塞湖所造成的洪水量，高程拉高，河中間落墩減少，而不是僅以100年或200年洪峰流量的設計就足夠。

全球氣候變遷，水文的歷史已經不可靠了，加上神出鬼沒的隱形堰塞湖，天威難測，設計寧可保守一些。一次災變的損失，包括人民傷亡、財產損失和社會動員的成本，絕非橋樑和堤防的工程造價所能相比。

莫拉克風災的經驗--新發大橋

在莫拉克風災時，筆者正擔任中興工程顧問公司的總經理，風災後我們組了三個團隊，義務勘災逾月，針對橋樑、邊坡和水利設施進行全省災害的調查與復建工程建議，還出版了一本報告，供各級政府參考。

當時的中興工程顧問社張家祝董事長也任中鋼董事長。位於高雄縣六龜鄉，跨越荖濃溪、聯絡新發村與荖濃村的新發大橋被土石流沖毀，中鋼乃慷慨捐獻了一座新橋--新發大橋，由中興工程顧問公司設計。

當時我們的設計方案是提高橋梁高程19公尺，以避免重蹈遭到土石流衝撞的覆轍。為了表現中鋼的特色，在橋梁結構方面採用了鋼結構的桁架橋 (Truss Bridge)。造型上巧用中鋼的 「中」 字，再加上「鋼」結構，乃突顯了中鋼的精神。(圖五、六) （相關報導： 周南山觀點：光復鄉如何避免被再度肆虐？以地工技術重建馬太鞍溪堤防永續防線 ｜ 更多文章 ）

為了避免被土石流衝撞受損，採用直徑7m的圓柱橋墩，並加鋼板包覆。柱高45m，並以井式基礎開挖，直徑10m ，崁入岩盤22m深 (圖七)。

馬太鞍溪橋的破壞模式與新發大橋相似，都是土石流和漂流木衝撞並塞在橋下，造成橋面版頂起和上浮破壞。因此復建工程最重要的是要把橋面版拉高，至少能讓類似這次堰塞湖的激流能夠順利通過，而不至於對橋墩、橋面發生卡橋的不利影響。

在重建方案中，依一般工程規劃，可考慮下面幾個方案:

(1) 按照原橋重建，以預力箱型樑 (Prestressed Box Girder)為主，加高橋梁高程，橋樑的墩柱數與原橋相同或相近。

(2) 採用斜張 (Cable- Stayed)橋，中間只落一墩 (圖八)

(3) 採用桁架 (Truss)橋，中間落一或二墩 (圖九)

(4) 採用吊橋(或稱懸索橋，Suspension Bridge)，中間不落墩 (圖十)

(5) 採用河底潛盾 (Shield)隧道 (圖十一)(6) 採用河底明挖覆蓋(Cut and Cover)隧道 (圖十二)

為周全的評估，避免個人成見，筆者請教了AI大神: ChatGPT 5.0對於6個方案進行評估，並打分數決定優先順序。

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馬太鞍溪橋該如何重建？---與ChatGPT 5 的對話

我向ChatGPT 5 提出下列問題：

台灣最近馬太鞍溪堰塞湖潰堤，發生大洪水，衝擊橋樑,使原有橋樑斷裂並飄走。 在重建復原方案(河寬近四百公尺,左右各雙線,另加機車道)中,可能有下面幾個方案。

第一,按照原橋重建，以箱型梁橋(Box Girder Bridge)為主,加高橋梁高程至少10m。

第二,改為斜張橋(Cable-Stayed Bridge),中間只落一墩。

第三,採用桁架橋(Truss Bridge),中間落一或二墩。

第四,採用懸索吊橋（Suspension Bridge),在河 中完全不落墩。

第五,採用河底潛盾(Shield)隧道,從兩側以隧道方式完全避開河流的衝擊。

第六,採用明挖覆蓋隨道 (Cut and Cover Tunnel),利用乾季或防水工法施工。

AI大神,您可否對這六種方案做出評估與建議。評估權重包括長期安全及耐久性(50%)、經費(20%)、工期(15%)、環境景觀(10%)及減碳(5%)等。評分以1分為最差,5分為最佳,乘以權重後,以總分呈現優先順序。

GPT回答：好的！以下依您指定的權重

（長期安全與耐久性 50%、經費 20%、工期 15%、環境景觀 10%、減碳 5%）
對六種方案在「河寬約 400 m、左右各雙線＋機車道」的需求下，給出1–5分評分（5=最佳），並計算加權總分與優先順序。

加權評分表

優先順序（由高到低）：

①懸索吊橋（3.90）＞ ②斜張橋（3.75）＞ ③河底潛盾隧道（3.45） ④箱型樑（3.40）＞ ⑤＝⑥桁架橋＝明挖覆蓋（3.15）

關鍵解讀（結合 400 m跨距與多車道需求）──

A.懸索吊橋（首選）：河中零墩能根本避開堰塞湖潰堤後的洪峰、漂流木與淘刷衝擊；400 m主跨可行且景觀佳。代價是造價與工期較高、錨碇地質需嚴格把關、主纜防蝕與健康監測須納入全壽期策略。

B.斜張橋（次選、均衡解）：以單一中墩或大跨方案，可把中墩退至非主沖刷帶，兼顧安全與景觀；對於雙向雙線＋機車道的寬橋面，斜張在結構效率與施工資源上較可控。維護重點在纜系防腐與更換週期。

C.河底潛盾隧道（極致安全）：營運期幾乎不受洪水影響，但前期地質不確定性大（透水層、湧水壓、軟弱夾層)，工期長、機電運維成本高；若極端環境保護或景觀限制嚴格，可作長期方案。

D.箱型樑（最快恢復通行)：技術成熟，但河中落墩仍是脆弱點，需強化防沖刷、導流與防撞鼻。 （相關報導： 周南山觀點：光復鄉如何避免被再度肆虐？以地工技術重建馬太鞍溪堤防永續防線 ｜ 更多文章 ）

E.桁架橋：模組化施工快、成本中等，但同樣受中墩風險限制。

F.明挖覆蓋：乾季或圍堰施工對河道擾動較大，施工風險與工期壓力相對高；完工後耐久性可，但不如潛盾在環境影響上友善。

建議的決策路線──

1.若目標是長期韌性與生態景觀：優先懸索吊橋；地質/錨碇若受限，改採斜張橋（大跨＋中墩離開主沖刷帶）。

2.若目標是最快恢復交通：可採箱型樑（或桁架）。

3.若有嚴格的生態/視覺走廊要求且資源允許：評估潛盾隧道的全壽期成本與風險共擔條款（地質超限條款、湧水回灌與減壓設計）

詰問一:明挖覆蓋隧道工法施工簡易，可在河床乾季時施工

我問：明挖覆蓋隧道工法施工簡易，在河床乾季時施工其實對於河流的影響不大，工期可以縮短(由兩側同時施工)。是不是重新考慮一下，它的分數應該提高呢?

GPT回答：好問題！在「乾季施工＋兩側同步＋完善導流與圍堰/排水設計」的前提下，明挖覆蓋（Cut & Cover）確實可把工期與環境衝擊壓低。基於您提出的施工策略，我把它的分數做「情境化調整」如下：

#重新評分假設（明挖覆蓋）

前提：

*乾季分期導流（保持最小生態基流）、短期圍堰、分隔施工面。

*兩岸對打、箱涵/底板預製化與標準化工序。

權重：安全50%、經費20%、工期15%、環境10%、減碳5%

明挖覆蓋（調整後）

= 4×0.50 + 3×0.20 + 4×0.15 + 4×0.10 + 3×0.05

= 2.00 + 0.60 + 0.60 + 0.40 + 0.15

= 3.75

對照：原先為 3.15。在您提出的「乾季＋兩側同步」最佳化工法下，上升到 3.75。

詰問二:明挖覆蓋隧道工法,它的成本為何會比橋樑貴呢

我問：明挖覆蓋隧道工法,它的成本為何會比橋樑貴呢?

GPT回答：非常好的問題。明挖覆蓋隧道的成本在理論上可以低於深層潛盾隧道，但若與一般橋梁相比，仍常被評估為較高，原因主要在於施工條件、臨時防水工程與開挖恢復的附加費用。以下分項說明：

一、主要成本構成比較

二、成本差異的典型數值範圍（參考國際及台灣案例） （相關報導： 周南山觀點：光復鄉如何避免被再度肆虐？以地工技術重建馬太鞍溪堤防永續防線 ｜ 更多文章 ）

所以：「明挖覆蓋」比一般橋梁高、但仍低於潛盾。主要原因是：

1.材料量大（厚箱型結構＋防水層）

2.臨時導流與圍堰工程昂貴

3.回填與生態復舊成本高

4.若做為公路隧道，還需配置照明、排煙、通風、防火系統

三、何時成本可「下降」

若滿足以下條件，明挖覆蓋的成本可接近橋梁甚至略低：

*施工地點河床寬但淺、土層穩定（可短期導流）。

*採「預製箱涵分段推進」或「半寬施工」方式。

*河道回填後可作共構空間（如行人/自行車道、排洪涵洞），提高多功能效益。

*簡化機電系統（非長隧道者）。

結論整理

詰問三：是否有考慮到馬太鞍溪平常基流水非常少，大部分時間都是乾旱的，事實上不需要圍堰即可施工

我問：由於馬太鞍溪平常基流水非常少，大部分時間都是乾旱的，所以事實上大概不需要圍堰即可施工，所以它的成本是不是應該再降低一些才對?

GPT回答：有道理！如果馬太鞍溪平常多為乾河床、基流水很小，且能在乾季操作，以分期導流或淺溝導水替代大型圍堰，那麼明挖覆蓋（C&C）的臨時工程費與工期風險確實會顯著下降。基於這個「乾季、免大型圍堰」前提，我把 C&C的評分再上調，並給出「樂觀（乾河床）」與「保守（仍有突發洪峰備援）」兩種情境。

#情境化調整：明挖覆蓋（Cut & Cover）

假設 A：乾河床、免大型圍堰（樂觀）

*安全/耐久：4（完工後安全高；施工期仍需突洪應變）

*經費：4（臨時導流簡化、土方與抽排水成本下降）

*工期：4（兩側對打＋預製化，乾季窗口內完成主要工序）

*環境景觀：4（短期擾動，但復舊後地表可綠化/共構）

*減碳：3（混凝土量大；可用替代膠結料改善）

加權總分（權重：安50%、費20%、期15%、環10%、碳5%）

= 4×0.50 + 4×0.20 + 4×0.15 + 4×0.10 + 3×0.05

= 2.00 + 0.80 + 0.60 + 0.40 + 0.15 = 3.95

在此情境下，C&C躍升為第一名**（略高於懸索 3.90）。

假設 B：保守（仍設計突發洪峰備援、臨時護岸/導流規模較大）

*安全/耐久：4

*經費：3

*工期：3

*環境景觀：3

*減碳：3

加權總分

= 4×0.50 + 3×0.20 + 3×0.15 + 3×0.10 + 3×0.05

= 2.00 + 0.60 + 0.45 + 0.30 + 0.15 = 3.50

修正後總結各方案評分

把關與落地建議（讓「乾河床優勢」確實變現）

1.水文窗口與預警：建立乾季作業時段＋颱風/強降雨早期預警，明確停工撤場SOP與臨時導流啟閉標準。

2.簡化導流而非零導流：採淺槽導水/箱涵臨時分洪，兼顧基地排水路徑，避免短時對流雨致淹坑。

3.抗浮與滲控：底板抗浮設計（錨筋/加重）、周邊止水與回灌井，避免地下水浮力與側向滲流破壞。

4.預製化＋兩側對打：箱涵/側牆/頂板預製拼裝，把高風險工序壓縮在最短窗口。

5.復舊與生態：回填後河床型態/糙率復原、魚道與生物通道、護床固床工整合；地表可做綠覆或慢行空間共構。

6.碳與材料：高爐石/粉煤灰、再生骨材、鋼筋替代率；以標準化模數減少材料浪費與運輸里程。

結論

各位聰明且有耐性的讀者，看到這裏，相信你會認同我的結論：

（1）充分利用AI的優點，層層詰問它，可能會有意料之外的答案。

（2）馬太鞍溪橋的最佳重建方案，可能不是一座橋！多年前鐵路局也採用明挖覆蓋隧道穿越馬太鞍溪，在這次洪流中完全沒有受到任何影響。因此若預算足夠，明挖覆蓋隧道不失為最佳方案。

（3）ChatGPT再發展下去，我們工程師就要失業了！只有善用AI的人才能在職場上繼續發光發熱吧。 （相關報導： 周南山觀點：光復鄉如何避免被再度肆虐？以地工技術重建馬太鞍溪堤防永續防線 ｜ 更多文章 ）

＊作者為臺大土木系兼任教授，中國土木水利工程學會工程永續與環境美學委員會主委，土木技師