112 原住民特考四等 土木工程 土木施工學概要 考古題詳解
第 一 題25 分
近年來臺灣地區常因颱風或豪雨而導致邊坡坍方,造成無數人員傷亡及財產損失。
(一) 試問通常道路邊坡破壞的原因為何?(10 分)
(二) 有何改善方法?(15 分)
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核心觀念
道路邊坡穩定取決於土石材料的抗剪強度,以及坡體所受的滑動力。當滑動力超過抗剪阻力,或坡體內部的水、地形及外力條件改變,便可能發生崩塌、滑動或落石。本題重點是從地質、地形、地下水與人為活動等方面,說明邊坡失穩的常見誘因。
解題方法
作答時可先列出「先天條件」,再說明「降雨等觸發因素」與「人為因素」如何降低邊坡穩定性。常見原因如下:
- 地質與材料條件不良:岩層風化破碎、節理或裂隙發達、軟弱夾層存在,或土石抗剪強度不足,容易形成滑動面。層面、節理等不連續面若朝向坡面傾斜,也會增加順向滑動或岩塊崩落的風險。
- 地形坡度陡峻:坡面越陡,沿坡向的重力分力越大;坡腳遭河流、海浪或道路開挖侵蝕,則可能失去支撐而滑動。
- 颱風豪雨入滲:雨水沿裂隙或土層入滲,增加坡體重量;地下水位上升時,孔隙水壓增加,會降低土體有效應力與抗剪強度。降雨集中、持續時間長或短時間雨量極大時,風險尤其顯著。
- 排水不良:坡頂截水溝、坡面排水溝或地下排水設施不足、堵塞或破損,使水集中滲入坡體,造成沖蝕、軟化、管湧或孔隙水壓升高。
- 地震及其他外力:地震造成震動與慣性力,可能使原有裂隙擴大或使坡體失穩;車輛振動、爆破等也可能成為誘因。
- 不當開發與施工:坡頂堆置土石或建物會增加荷重;坡腳開挖、切坡過陡、超挖或施工破壞原有支撐,會降低穩定性。未妥善保護的裸露坡面亦容易遭雨水沖蝕。
- 植生或坡面保護不足:植生遭移除、坡面裸露,會削弱表層土壤的固結與抗沖蝕能力,使淺層崩塌更容易發生。
解題技巧
可用「地、坡、水、力、人」整理原因:地質與材料、坡形與坡腳、水文與排水、地震等外力、人為開挖及堆載。特別要指出豪雨的兩項作用:增加坡體重量,以及提高孔隙水壓、降低有效應力。
(二)改善方法
核心觀念
邊坡改善應依破壞型態、地質材料、地下水情況及道路使用條件選用,通常從「減少水的影響、降低滑動力、增加抗滑能力、避免災害擴大」著手。單靠植生或單一構造物,未必能處理深層滑動或地下水造成的失穩。
解題方法
第 二 題25 分
鋼筋為鋼筋混凝土中主要的抗拉材料。
(一) 試問依 CNS 560「鋼筋混凝土用鋼筋」規定,每支竹節鋼筋應標示哪些內容?(10 分)
(二) 說明 SD 420 與 SD 420W 兩種鋼筋在機械性質有何異同?(15 分)
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核心觀念
本題考 CNS 560「鋼筋混凝土用鋼筋」的竹節鋼筋標示,以及 SD 420 與 SD 420W 的機械性質。鋼筋標示可辨識製造來源、鋼種與尺寸;兩種鋼筋雖具有相同的降伏強度範圍,抗拉強度、抗拉與降伏強度比,以及可銲接性要求不同。
以下以命題當年(民國 112 年)適用的 CNS 560:2018 為準。
解題方法
(一)每支竹節鋼筋的標示內容
每支竹節鋼筋以浮雕方式標示,依序包括:
- 國碼:依 CNS 12842 標記。
- 製造廠商名稱或商標。
- 鋼種符號:如 SD 420、SD 420W;標示時「SD」得省略。
- 鋼筋號數:如 10、13、16 等。
- 驗證登錄號碼。
例如「00 YZ 420W 10 C1」:00 為國碼、YZ 為廠商標記、420W 為鋼種、10 為鋼筋號數、C1 為驗證登錄號碼。
(二)SD 420 與 SD 420W 的機械性質
依 CNS 560:2018 的規定比較如下:
| 機械性質 | SD 420 | SD 420W |
|---|---|---|
| 降伏強度 | 420~540 N/mm² | 420~540 N/mm² |
| 抗拉強度 | 620 N/mm²以上 | 550 N/mm²以上 |
第 三 題25 分
何謂噴凝土?(10 分)其配比應注意事項為何及施噴方式有哪些?(15 分)
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核心觀念
噴凝土(shotcrete)是將水泥、粒料、水及必要摻料拌成砂漿或混凝土,經管線輸送,再以壓縮空氣高速噴射至施工面;材料撞擊施工面時同時密實並形成混凝土層。其特色是能施作於垂直面、曲面及拱頂,且通常可減少模板需求,常用於隧道支撐、邊坡穩定、結構修補及薄殼構造。
本題的答題重點有二:一是說明噴凝土的定義與作用原理;二是交代配比設計要兼顧強度、可噴性、黏附性及回彈控制,並比較乾式、濕式與半濕式施噴方式。
解題方法:配比應注意事項
配比不宜只列一個固定水灰比或水泥用量,而應說明設計原則,再補充常見參考值。工程配比應依設計強度、施工條件與材料性質進行試拌,並經現場試噴及試體強度檢驗確認;契約圖說或施工規範另有規定時,依其規定辦理。
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水灰比與水量控制 水量須足以使材料輸送順暢、噴出後黏附施工面,並兼顧強度與耐久性。水量過多易造成垂流、剝落及強度降低;水量過少則會使噴射不均、粉塵及回彈增加,並影響密實。水灰比以重量比表示,即 常見工程規範參考範圍為濕拌式約 、乾拌式約 ;實際數值仍須依材料試驗及工程規定決定。乾拌式須特別控制噴嘴加水量及骨材含水狀況。
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水泥用量與強度 水泥用量須能滿足設計強度及黏附需求。部分工程規範以每立方公尺至少含水泥 作為參考要求,但不得取代工程規定及配比試驗。水泥品種亦須配合環境需求;有早期強度或湧水控制需求時,可依試驗選用適當水泥或摻用速凝劑。
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粒料級配、粒徑及含水量 粒料須潔淨、堅硬且級配適當,粗粒料最大粒徑應配合噴嘴、輸送設備及鋼筋間距,避免堵管或造成噴射不均。乾式及半濕式所用細粒料的含水量尤其重要,應保持穩定,以利均勻輸送及控制噴嘴加水。
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黏附性、回彈及施工性 配比須使材料噴出後能附著於施工面,不致大量反彈或下垂。施工面含水狀況、粒料級配、水量及噴射條件都會影響回彈;
第 四 題25 分
請回答下列問題:
(一) 何謂施工圖?(10 分)
(二) 繪製施工圖時應包含之基本項目及內容為何?(15 分)
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**核心觀念:**施工圖是依核定設計圖及相關設計文件,將工程設計意旨具體表達為可供現場施工、材料製作、查驗及估價使用的圖面與文件。其內容須使施工人員能明確判讀工程的位置、尺寸、形狀、材料、構造、施工介面及必要的施工要求。
施工圖通常由設計單位編製,或由承包商依契約、設計圖及規範深化繪製,並依規定送審或核定後作為施工依據。承包商深化繪製的施工圖,有時稱為施工製造圖或 Shop Drawing;它是將設計圖細部化,以配合實際施工與製作,不能擅自變更原設計的結構安全、功能及契約要求。
(二)繪製施工圖時應包含之基本項目及內容
**解題方法:**施工圖的基本內容可依「圖面識別、工程定位、構造尺寸、材料施工、介面細部、文件管理」六個面向整理,兼顧圖面能否讀懂、能否施工,以及能否查驗。
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圖名與圖面識別資料 標明工程名稱、圖名、圖號、圖次、比例、日期、版次,以及設計或繪製、校核、核定等相關人員或單位。多張圖面應有一致的編號與索引,便於查找及管理。
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位置與定位資料 提供建築軸線、座標、里程、基準點、標高及方向等資料,說明構造物與現場、周邊設施或其他工程的相對位置,使施工人員能依據基準放樣。
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平面、立面、剖面與細部圖 依工程需要繪製平面圖、立面圖、剖面圖及局部大樣圖,呈現構造物的形狀、配置、層次、連接方式與施工順序相關細節。重要或容易誤解的部位,應以局部詳圖放大表示。
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尺寸、標高及坡度 標示必要的長度、寬度、高度、厚度、間距、角度、標高、坡度及相關容許要求。尺寸應清楚、完整且彼此一致,避免施工人員僅憑圖面比例自行量取。