110 地方特考四等 建築工程 施工與估價概要 考古題詳解

核心觀念

本題考查地盤調查中最常用的現場試驗之一：標準貫入試驗（Standard Penetration Test，簡稱 SPT）。重點包括：

1. 試驗設備與落錘條件。
2. 試驗操作程序。
3. 標準貫入值 $N$ 的定義。
4. $N$ 值在黏性土壤中的土層判別與工程應用。
5. SPT 結果的修正、限制及與黏土強度的經驗關係。

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一、標準貫入試驗之定義

標準貫入試驗係在鑽孔中，以規定重量之落錘，從規定高度自由落下，反覆打擊標準分裂式取樣器，使其貫入土層，藉由貫入一定深度所需之打擊次數，評估土壤之密實程度、稠度及承載特性。

標準貫入值 $N$ 定義為：

標準分裂式取樣器在排除最初座入貫入深度後，再貫入 $30\ \text{cm}$ 所需之總打擊次數。

通常使用：

• 落錘重量：$63.5\ \text{kg}$，約 $140\ \text{lb}$
• 落距：$76\ \text{cm}$，約 $30\ \text{in}$
• 取樣器：標準分裂式取樣器
• 座入深度：前 $15\ \text{cm}$
• 計算深度：其後 $30\ \text{cm}$

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二、試驗內容與操作程序

1. 鑽孔及清孔

先依地質調查計畫鑽至試驗深度，並將孔底鬆土、沉積物及坍落土清除，使孔底保持穩定。

清孔時不得過度擾動孔底土層，否則會使土壤原有狀態改變，造成貫入阻力失真。

2. 放置標準分裂式取樣器

將標準分裂式取樣器接於鑽桿底端，垂直放置於孔底。取樣器通常具有可拆卸之外殼，完成試驗後可取出土樣，供土質鑑定及後續試驗使用。

3. 以標準落錘打擊

以重量 $63.5\ \text{kg}$ 的落錘，自高度 $76\ \text{cm}$ 自由落下，連續打擊鑽桿，使取樣器貫入土中。

操作時須控制落錘高度、落錘重量及打擊方式，使試驗條件符合標準，避免因人工操作差異造成結果偏差。

4. 記錄各段貫入之打擊次數

取樣器總貫入長度通常為 $45\ \text{cm}$，分成三段，每段 $15\ \text{cm}$，分別記錄所需打擊次數：

$$N_1,\quad N_2,\quad N_3$$

第一段 $15\ \text{cm}$ 為座入段，主要用以穿過孔底鬆散土及使取樣器穩定座入，因此不列入標準貫入值。

標準貫入值為：

$$N=N_2+N_3$$

其中 $N$ 代表取樣器在第二、第三段共 $30\ \text{cm}$ 貫入深度所需之打擊次數。

5. 試驗終止條件

若發生下列情形，通常可判定為拒打（refusal）或試驗無法正常進行：

• 在規定最大打擊次數內，貫入量仍不足。
• 打擊次數極高而貫入量極小。
• 遇到岩塊、卵礫石或其他障礙物。
• 鑽桿、取樣器發生異常變形或損壞。

拒打資料應註明實際打擊次數及貫入量，例如「50 擊貫入 8 cm」，不可直接任意換算成一般 $N$ 值。

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三、試驗結果之修正

現場記錄的 $N$ 值會受到落錘能量、鑽桿長度、鑽孔直徑、取樣器構造及操作方式影響，因此進行不同工地或不同設備間比較時，宜採用能量修正值。

常用能量修正值為 $N_{60}$：

$$N_{60}=N C_E C_B C_R C_S$$

其中：

• $C_E$：落錘能量修正係數
• $C_B$：鑽孔直徑修正係數
• $C_R$：鑽桿長度修正係數
• $C_S$：取樣器修正係數

若以實際輸入能量表示，也可寫成：

$$N_{60}=N\frac{E_R}{60}$$

其中 $E_R$ 為實際傳入鑽桿系統之能量效率，以理想標準能量的百分比表示。

應注意，$N_{60}$ 為試驗條件標準化後的結果，並不等於土壤本身完全不受現場條件影響的「真實強度」。

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四、以黏性土壤為例之運用方式

1. 判別黏土稠度

黏性土壤通常以標準貫入值 $N$ 判斷其稠度。常用經驗分類如下：

$N$ 值（擊）	黏土稠度
$0\sim2$	極軟
$2\sim4$	軟
$4\sim8$	中等
$8\sim15$	硬
$15\sim30$	很硬
$30$ 以上	堅硬

此分類屬於經驗性判斷，應配合土樣觀察、含水量、液性限度、塑性指數及其他現場試驗共同研判。

2. 估算黏土之無側限抗壓強度

對飽和黏土，可利用無側限抗壓強度 $q_u$ 與不排水剪力強度 $c_u$ 的關係：

$$q_u=2c_u$$

在特定經驗關係下，可粗略估算：

$$q_u\approx 12.5N\ \text{kPa}$$

因此：

$$c_u\approx \frac{q_u}{2} \approx 6.25N\ \text{kPa}$$

例如某黏土層測得：

$$N=8$$

則可作初步估算：

核心觀念

淺基礎是指基礎埋置深度較小，主要利用基礎底面與地基土的承載力，將上部結構荷重傳至地盤的基礎形式。其設計重點包括：

1. 地基承載力是否足夠。
2. 基礎總沉陷及差異沉陷是否在容許範圍內。
3. 基礎底面壓力是否均勻。
4. 基礎是否具有足夠的抗剪、抗彎及耐久性。
5. 基礎形式是否適合柱位、牆位、荷重大小及基地條件。

淺基礎通常適用於表層土質具有足夠承載力，且建築物荷重不致造成過大沉陷的情況。常見種類可依承受構件及基礎平面配置分為：

• 獨立基礎
• 連續基礎或條形基礎
• 聯合基礎
• 跨接基礎
• 筏式基礎

基本承載力概念可用下式表示：

$$q=\frac{P}{A}$$

其中，$q$ 為基礎底面平均壓力，$P$ 為傳至基礎的荷重，$A$ 為基礎底面積。基礎面積越大，平均接觸壓力通常越小，但仍須配合地基承載力與沉陷分析。

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解題方法

本題要求「試繪圖及說明」，作答時可採取下列架構：

1. 先說明淺基礎的定義與適用前提。
2. 依基礎承受的構件分類。
3. 每一種類型繪製簡圖。
4. 說明其構造特徵、適用情況及限制。
5. 最後補充選擇基礎形式時的判斷原則。

繪圖不必追求比例精確，但必須清楚表示柱、牆、基礎底版與地基土的相對關係。

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一、獨立基礎

示意圖

 柱
 ││
 ││
 ┌──┴┴──┐
 │ 柱墩 │
 ┌──┴──────┴──┐
 │ 基礎底版 │
────┴────────────┴──── 地基土

獨立基礎又稱單獨基礎，係每一根柱下方各設置一座基礎，使柱荷重由單一基礎底面傳至地基。

適用情況

1. 柱位分散且柱間距較大。
2. 各柱荷重相對較小。
3. 地基土承載力良好，能承受基礎底面壓力。
4. 基地沒有嚴重偏心或鄰地限制。
5. 建築物採梁柱結構系統，柱下荷重可分別傳遞。

獨立基礎通常具有施工簡單、材料用量較少及經濟性良好的優點，是一般低層建築及中小型柱梁結構最常見的淺基礎形式。

注意事項

若柱靠近地界，基礎無法向外擴展，會產生偏心荷重；若柱距很近，使相鄰基礎底版互相重疊，則不宜繼續採用獨立基礎，應改採聯合基礎、跨接基礎或筏式基礎。

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二、連續基礎或條形基礎

連續基礎是沿牆體或一排柱連續設置的基礎，依承受對象可分為牆下連續基礎及柱列下連續基礎。

1. 牆下連續基礎

示意圖

 牆體
 ┌──────┐
 │ │
 │ │
 ┌──┴──────┴──┐
 │ 連續基礎底版 │
────┴────────────┴──── 地基土

適用情況

1. 承受承重牆的線形荷重。
2. 牆體沿長度方向連續，荷重以每單位長度表示。
3. 建築物為磚造、砌體或承重牆結構。
4. 基礎底面需將牆體荷重分散至較大面積地基。

牆下連續基礎可避免牆體荷重集中於狹窄地基面上，並使牆體沿長度方向均勻傳力。

2. 柱列下連續基礎

示意圖

 柱 柱 柱
 ││ ││ ││
 ┌──┴┴────────┴┴────────┴┴──┐
 │ 連續基礎底版 │
────┴───────────────────────────┴──── 地基土

適用情況

1. 柱位排列成一列，柱距較小。
2. 柱下獨立基礎相互接近，造成基礎底版重疊。
3. 柱荷重較大或各柱荷重差異明顯。
4. 需要使多根柱共同分擔地基反力，以減少差異沉陷。

柱列下連續基礎可視為長條形的梁或倒置梁板，將多根柱的集中荷重沿連續基礎分配至地基。

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三、聯合基礎

聯合基礎是由同一座基礎底版承受兩根或兩根以上柱荷重的基礎形式。

示意圖

 柱 柱
 ││ ││
 ││ ││
 ┌──┴┴──────────────────┴┴──┐
 │ 聯合基礎底版 │
─────┴───────────────────────────┴───── 地基土

平面上常見為矩形聯合基礎，也可依柱荷重及柱距採梯形配置。

適用情況

1. 兩根柱距離很近，使獨立基礎底版互相重疊。
2. 柱靠近基地邊界，外側無法設置對稱的獨立基礎。
3. 兩柱荷重不同，必須調整基礎形狀，使合力通過基礎底面重心附近。
4. 柱位受到鄰近建築物、地下管線或地界限制。
5. 需要以一個共同基礎控制兩柱的差異沉陷。

聯合基礎的設計要點，是使基礎底面地基反力分布合理，並避免因柱荷重合力偏離基礎中心而產生過大的偏心壓力。

核心觀念

本題考查「預力混凝土」的定義，以及依「預力導入混凝土構材的時機」所區分的兩種施工方式：

1. 先拉法（Pre-tensioning）
2. 後拉法（Post-tensioning）

預力混凝土是在混凝土承受使用荷重前，先利用高強度鋼材施加預壓力，使構材內部產生預先設定的壓應力，以抵銷使用荷重所造成的拉應力，降低裂縫與撓度，並提高構材的跨越能力及耐久性。

其基本受力概念為：

$$\text{預力造成壓應力}+\text{使用荷重造成拉應力}$$

藉由預力作用，使混凝土在使用階段的拉應力降低，甚至維持於壓應力狀態。

若預力 $P$ 作用於截面形心，平均壓應力約為：

$$\sigma_c=\frac{P}{A}$$

若預力鋼材偏離截面形心，偏心距為 $e$，則截面另產生彎矩：

$$M=Pe$$

截面上下緣的應力可概念表示為：

$$\sigma=\frac{P}{A}\pm\frac{Pe}{Z}$$

其中：

• $P$：預力
• $A$：混凝土截面積
• $e$：預力鋼材相對於截面形心的偏心距
• $Z$：截面模數

因此，預力混凝土並非單純增加鋼筋數量，而是先對混凝土施加壓縮作用，再利用高強度鋼材承受拉力，形成「鋼材拉伸、混凝土受壓」的複合構造。

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解題方法

本題的切入方式為：

1. 先說明預力混凝土的構造及目的。
2. 再依預力導入的時間，分為先拉法與後拉法。
3. 各方式均應說明施工順序、預力傳遞方式、適用場合及優缺點。
4. 配合簡圖表示「拉鋼材、澆置混凝土、放張或錨定」的先後關係。

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一、先拉法

1. 定義

先拉法是在混凝土澆置前，先將預力鋼材拉伸並固定於台座兩端；待混凝土澆置並達到規定強度後，解除鋼材端部的拉力，使鋼材收縮並將預力透過與混凝土間的黏結作用傳入混凝土。

2. 施工順序

$$\text{拉伸鋼材} \rightarrow \text{固定鋼材} \rightarrow \text{澆置混凝土} \rightarrow \text{混凝土硬化} \rightarrow \text{放張} \rightarrow \text{預力傳入混凝土}$$

3. 示意圖

（1）拉伸並固定鋼材

固定台座 固定台座
┌──────┐ ┌──────┐
│ │==================================│ │
└──────┘ ← 預力鋼材拉伸固定 → └──────┘

（2）澆置混凝土包覆鋼材

固定台座 固定台座
┌──────┐ ┌──────┐
│ ┌──────────────────────────────┐ │ │
│ │ 混凝土構材 │ │ │
│ │ ========================== │ │ │
│ │ 預力鋼材 │ │ │
│ └──────────────────────────────┘ │ │
└──────┘ └──────┘

（3）放張後，預力由黏結作用傳入混凝土

┌──────────────────────────────┐
│ 混凝土構材 │
│ ←← 混凝土受壓 ←← │
│ ========================== │
│ 預力鋼材收縮 │
└──────────────────────────────┘

4. 受力及構造特徵

先拉法的預力鋼材在澆置混凝土時已位於混凝土內部，放張後主要靠：

• 鋼材與混凝土間的黏結力
• 鋼材表面與混凝土間的握裹作用

將預力傳給混凝土。因此，先拉法通常屬於有黏結預力構造。

5. 適用場合

先拉法需要大型固定台座及連續生產設備，適合工廠大量製造預鑄構材，例如：

• 預力混凝土樁
• 預力混凝土梁
• 預力樓板
• 鐵路軌枕
• 預鑄版及其他標準化構材

6. 優缺點

優點：

• 工廠化生產，品質容易控制。
• 可重複使用拉力台座，生產效率高。
• 鋼材與混凝土黏結良好。
• 不需要另設套管及端部錨具。
• 適合大量、規格化的預鑄構材。

缺點：

• 需要大型固定台座，設備投資較高。
• 構材長度及形狀受生產設備限制。
• 不適合大跨度現場澆置構造。
• 搬運及吊裝可能造成施工限制。

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二、後拉法

1. 定義

後拉法是在混凝土澆置前，先於構材內設置預力鋼材通道或套管；待混凝土硬化並達到規定強度後，再將預力鋼材穿入或利用既設鋼材施加拉力，最後以端部錨具固定，使預力傳入混凝土。

2. 施工順序

$$\text{設置套管或預埋鋼材} \rightarrow \text{澆置混凝土} \rightarrow \text{混凝土硬化} \rightarrow \text{張拉鋼材} \rightarrow \text{端部錨定} \rightarrow \text{灌漿或封閉}$$

3. 示意圖

（1）澆置混凝土時預留套管

┌──────────────────────────────┐
│ 混凝土構材 │
│ ┌────────────────────┐ │
│ │ 套管或孔道 │ │
│ └────────────────────┘ │
└──────────────────────────────┘

（2）混凝土硬化後穿入並張拉鋼材

核心觀念

本題重點在說明「營建工程管理」的完整架構，包含：

1. 工程管理的定義。
2. 營建工程管理所需具備的要件。
3. 工程管理的實施過程與管理方式。
4. 工程管理所追求的目標。
5. 可用於施工順序、施工內容及進度規劃的圖表工具。

工程管理不是單純排定施工日期，而是以工程契約、設計圖說及施工規範為依據，整合人力、材料、機具、方法、資金與資訊，在既定期限及預算內完成符合品質、安全及使用功能要求的工程。

以命題當年（民國 110 年）法規為準；本題主要考營建管理基本原理，未指定須適用特定法條，實務上仍應依政府採購法、營造業法、職業安全衛生法及相關施工規範辦理。現行法規如有修正，解題仍以命題當年法規及工程管理基本原理為準。

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一、工程管理之意義

工程管理係指工程主辦機關、業主、設計單位、監造單位及承攬廠商，依據工程目標及契約條件，對工程之規劃、設計、發包、施工、驗收及維護等階段，進行組織、計畫、執行、控制與協調的管理活動。

其核心工作可歸納為：

• 訂定工程目標。
• 分析工程範圍及工作內容。
• 編製施工計畫及進度計畫。
• 組織及分配人力、材料、機具與資金。
• 控制工程進度、成本、品質及安全。
• 協調各工種、分包商及相關單位。
• 處理設計變更、工期展延、索賠及工程爭議。
• 完成驗收、移交及保固維護。

營建工程具有一次性、地域性、露天作業、多工種同時施工、施工環境變動大及參與單位眾多等特性，因此必須透過系統化管理，降低施工中的不確定性。

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二、營建工程管理應具備之要件

1. 明確的工程目標

工程開始前，應明確界定：

• 工程範圍。
• 預定工期。
• 工程預算。
• 品質標準。
• 使用功能。
• 安全及環保要求。
• 法令及契約責任。

若工程目標不明確，後續容易發生設計變更、工期延誤、成本超支及責任不清等問題。

2. 完整的工程資料

工程管理的依據應包括：

• 工程契約。
• 設計圖說。
• 工程數量清單。
• 施工規範。
• 預算書。
• 地質及現場調查資料。
• 相關法令及許可文件。
• 施工計畫及品質計畫。
• 職業安全衛生計畫。

圖說、規範及數量資料必須相互一致，施工前並應進行圖說檢討，發現矛盾時及早釐清。

3. 健全的管理組織

工程管理須建立權責分工明確的組織，例如：

• 業主或主辦機關：負責工程決策、經費及契約管理。
• 設計單位：負責設計內容及技術問題。
• 監造單位：負責施工品質、進度及契約履行之監督。
• 承攬廠商：負責施工計畫、現場管理、工安及工程實施。
• 分包商及供應商：依契約完成專業工項或材料供應。

組織內應建立指揮系統、報告程序、會議制度及文件流通制度。

4. 完整的資源配置

營建工程所需資源通常包括：

• 人力：現場工程師、工地主任、技術工人及作業人員。
• 材料：混凝土、鋼筋、模板、磚材、門窗及機電材料。
• 機具：起重機、挖土機、泵送設備及測量儀器。
• 資金：工程款、材料款、人工費及機具費。
• 技術與資訊：施工方法、設計資料、進度及品質紀錄。

資源配置必須配合進度計畫，避免材料及人員過早進場造成閒置，也避免資源未及時到位而造成停工。

5. 可執行的施工方法

施工方法應考量：

• 現場條件。
• 工程規模。
• 工期要求。
• 材料特性。
• 機具能力。
• 工人技術。
• 施工安全。
• 成本及環境影響。

施工方法應具有可操作性，並須在施工前完成技術檢討及必要的施工計畫書。

6. 有效的控制制度

工程管理必須建立控制基準，並將實際成果與計畫比較，常見控制項目包括：

• 進度控制。
• 成本控制。
• 品質控制。
• 安全衛生控制。
• 材料及設備控制。
• 契約及文件控制。
• 環境及交通維持控制。

控制的基本程序為：

$$\text{計畫} \rightarrow \text{執行} \rightarrow \text{量測} \rightarrow \text{比較} \rightarrow \text{修正}$$

7. 良好的協調與溝通

營建工程常涉及建築、結構、機電、消防、空調、景觀及室內裝修等專業，必須透過下列方式進行協調：

• 工程協調會議。
• 施工界面會議。
• 圖說會審。
• 施工前協議。
• 現場巡查。
• 書面通知及工程聯絡單。
• 進度及品質報表。

其中，工種間的「施工界面」是常見問題來源，例如機電管線與梁柱、天花板及隔間牆之間的衝突，應在施工前透過圖說整合予以排除。

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三、營建工程管理之過程

1. 工程規劃階段

規劃階段主要工作為：

• 確認工程需求及功能。
• 調查基地、地質、交通及環境條件。
• 確定工程規模及範圍。
• 估算工程經費。
• 初步研擬工期。
• 分析工程風險。
• 選擇適當的發包及施工策略。

2. 設計及施工準備階段

主要工作包括：

• 完成基本設計及細部設計。
• 辦理圖說檢討及設計整合。
• 編製工程預算及數量。
• 取得建照、使照或其他必要許可。
• 辦理招標及決標。
• 選定承攬廠商。
• 審查施工計畫、品質計畫及安全衛生計畫。
• 辦理開工前會議。

3. 施工計畫階段

承攬廠商應依契約及現場條件編製施工計畫，內容通常包括：

• 工程概況。
• 施工組織。
• 施工順序。
• 主要施工方法。
• 工程進度表。
• 人力、材料及機具計畫。
• 品質管理計畫。
• 安全衛生計畫。
• 交通維持及環境保護措施。
• 緊急應變措施。

4. 施工執行階段

施工執行應依計畫進行，並配合現場實況調整。其管理內容包括：

• 放樣及施工測量。
• 材料進場檢驗。
• 各工項施工。
• 隱蔽部分查驗。
• 試驗及檢查。
• 工程估驗及計價。
• 施工日誌及進度紀錄。
• 安全巡查。
• 設計變更及現場問題處理。

5. 施工控制階段

施工控制係將實際成果與原定計畫比較，若發生偏差，應分析原因並採取改善措施。

例如：

• 進度落後：增加人力、延長工作時間、增加機具或調整施工順序。
• 成本超支：檢討材料耗損、施工效率及設計變更。
• 品質不符：停止相關工項、分析原因、修補或拆除重作。
• 工安風險升高：增設防護措施、改善作業程序及加強教育訓練。

6. 完工、驗收及移交階段

完工後應辦理：

• 完工檢查。
• 缺失改善。
• 功能測試。
• 竣工圖及操作維護資料整理。
• 正式驗收。
• 工程結算。
• 設施移交。
• 保固及缺失追蹤。

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四、工程管理可採用之方式

1. 目標管理

將工程目標轉化為具體、可量測的項目，例如：

• 於契約工期內完工。
• 工程費不超過核定預算。
• 工程品質符合契約及規範。
• 工安事故降至最低。
• 完成使用功能及性能要求。

2. 計畫管理

以施工計畫、進度計畫、材料計畫、機具計畫及人力計畫作為執行依據，並將各項計畫相互整合。

3. 進度管理

以進度表及網圖掌握各工項的開始、完成、先後關係及工期，定期將實際進度與預定進度比較。

4. 成本管理

成本管理包括：

• 預算編製。
• 工程數量及單價控制。
• 材料耗用控制。
• 人工及機具效率控制。
• 分包及採購管理。
• 變更設計及追加減帳管理。
• 工程估驗及付款管理。

5. 品質管理

品質管理通常包括：

• 品質計畫。
• 材料及設備檢驗。
• 施工自主檢查。
• 監造查驗。
• 試驗及測試。
• 不合格品管制。
• 缺失改善及追蹤。
• 品質紀錄保存。

6. 安全衛生管理

安全管理包括：

• 危害辨識及風險評估。
• 工地安全設施。
• 高處作業防護。
• 開挖及模板支撐安全。
• 起重吊掛安全。
• 用電及消防安全。
• 勞工教育訓練。
• 緊急事故處理。

7. 資訊及文件管理

透過施工日誌、會議紀錄、進度報表、品質檢查表、照片紀錄、變更文件及竣工資料，使工程資訊可追蹤、可查核並可作為責任判定依據。

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五、工程管理通常預期達成之目標

工程管理的主要目標可用「時間、成本、品質、安全、功能」說明。

1. 如期完成

依契約期限完成工程，並確保各主要里程碑按期達成。

2. 控制工程成本

在核定預算內完成工程，降低材料浪費、施工錯誤、返工及不必要的待工損失。

3. 確保工程品質

使工程符合設計圖說、施工規範、契約要求及使用功能。

4. 維護施工安全

防止職業災害，保障勞工、工程人員、使用者及第三人安全。

5. 達成預定功能

工程完工後應具備設計所要求的耐久性、使用性、舒適性及設備性能。

6. 減少工程風險及爭議

透過完善的計畫、紀錄、協調及變更管理，降低工期、成本、品質、契約及法令風險。

7. 兼顧環境與社會要求