113 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

土壤液化題主要考三件事：液化的形成機制、液化造成的建築物破壞模式，以及如何從地盤改良與結構基礎兩方面防治。

土壤液化通常發生於地下水位以下的飽和、鬆散砂土或粉砂質土層。地震反覆剪動使土壤顆粒有趨於緊密排列的傾向；若孔隙水來不及排出，超額孔隙水壓便會上升，土壤有效應力與剪力強度隨之降低。有效應力關係式為：

其中 $\sigma'$ 為有效應力、$\sigma$ 為總應力、$u$ 為孔隙水壓。當孔隙水壓上升至接近總應力、使有效應力大幅減小時，土壤便失去原有的承載與抗剪能力，呈現類似液體的行為。

解題方法

本題可依「成因 → 建築物受損方式 → 防治原理與工法」作答。第一小題交代液化發生的土層條件與孔隙水壓機制；第二小題從基礎失去支承、地盤變形及地下構造物上浮等角度分類；第三小題則依防治目的分類，說明工法如何改善土壤或降低建築物受液化的影響。

（一）何謂土壤液化？（5 分）

土壤液化是指飽和鬆散砂土或粉砂質土層受地震反覆震動時，土壤顆粒重新排列、孔隙水壓上升，致使有效應力及土壤剪力強度大幅降低的現象。當有效應力接近零時，土壤失去原有的承載能力與抗剪能力，呈現類似液體的狀態。

液化後常伴隨噴砂、噴水、地盤沉陷、地裂或側向流動。須注意，土壤液化不是土壤真的變成水，而是土壤顆粒間的有效接觸力大幅減少，使地盤無法維持原有的強度與穩定性。

（二）建築物因土壤液化而破壞的模式（5 分）

1. 承載力喪失與建築物沉陷 基礎下方土層液化後，承載力降低，建築物可能整體沉陷；若不同位置的沉陷量不同，則形成差異沉陷，使建築物傾斜、梁柱或牆體開裂，嚴重時可能倒塌。

2. 地盤側向流動造成基礎位移 液化地盤若位於河岸、海岸、邊坡或擋土結構附近，可能朝臨空面或低處側向移動。基礎因此產生水平位移、轉動或剪切破壞，建築物可能傾斜或受損。

3. 樁基礎受損或失去支承 樁周土壤液化後，樁的側向支承力減少，樁身可能承受較大的彎矩與剪力；若地盤側向流動，也可能造成樁身彎曲或斷裂。液化層下方土層若不足以提供穩固支承，樁基礎仍可能發生沉陷或位移。

4. 地下構造物上浮 地下室、地下槽體、管涵等構造物重量較輕時，液化土層可能因浮力作用使其上浮，造成底板、接頭或管線破壞。

5. 地表沉陷與維生管線破壞 地震後超額孔隙水壓消散、土層重新壓密，地表會下陷；差異沉陷與地裂可造成給排水、瓦斯及其他埋設管線接頭拉裂或斷裂，影響建築物正常使用。

（三）土壤液化防治工法（20 分）

防治工法應依液化層的深度、厚度、範圍、土質與地下水條件，以及建築物型式、施工空間和經濟性選擇。基本方向有三種：改善地盤以降低液化可能性、調整基礎以降低液化造成的損害，以及兼採地盤與結構措施。

1. 地盤加密工法

藉由提高鬆散砂土的密度與抗剪強度，降低震動時孔隙水壓上升及液化的可能性。

• 振動壓實、振動沉管或砂樁工法：利用振動使砂土密實；砂樁也可提供排水通道。適用性須考量土層條件、施工空間及振動對鄰近建物的影響。

核心觀念

模板支撐是施工期間承受模板、鋼筋、新澆混凝土及施工活動荷重的臨時結構。倒塌通常不是單一原因，而是設計承載力不足、支撐系統不穩、施工荷重或作業方式失控等因素共同造成。

模板支撐安全應依序檢視：設計是否足夠、材料與構造是否符合設計、荷重是否妥善控制、施工與拆除是否依程序進行。以命題當年（民國 113 年）法規為準，相關規定見《營造安全衛生設施標準》第 131 條及模板支撐相關規定。

解題方法

本題是原因分析題，可依「設計—材料構造—施工荷重—管理作業」分層作答，再說明各項如何導致失穩或破壞。模板支撐系統須同時具備足夠的強度、剛度與整體穩定性；任一環節不足，都可能使荷重無法安全傳至地盤或下層結構。

導致模板支撐倒塌的原因

一、設計不當或未經妥善計算

1. 未依模板形狀、支撐高度、預期荷重及混凝土澆置方法進行設計，或未製作施工圖及強度計算書。
2. 設計荷重估算不足，漏計模板、鋼筋、新澆混凝土、施工人員、機具、材料堆置及泵送混凝土造成的衝擊或偏載。
3. 支柱間距、水平繫條、斜撐或接頭配置不足；未檢核支柱的軸壓、彎曲、挫屈及整體側向穩定。
4. 未考量支撐高度、地盤承載力、下層樓板承載能力等條件，造成支柱過長易挫屈，或底部沉陷、樓板受力破壞。

二、材料或組立品質不良

1. 支柱、鋼管、扣件、接頭或木料強度不足，使用變形、鏽蝕、破損、腐朽材料，或混用不同規格且未確認承載能力。
2. 支柱接頭未確實連接，接頭位置或搭接方式不當；底座、頂托未妥善固定，造成滑移、偏心或局部失效。
3. 支柱底部未設穩固墊板，地面鬆軟、不平或排水不良，受力後產生沉陷、傾斜。

核心觀念

本題考查基礎開挖期間，開挖區外土體因應力釋放、擋土壁變形、地下水位下降、土砂流失及地盤破壞而產生的地表沉陷。作答時應按「土體移動、地下水變化、施工品質與地盤穩定」分類，並簡述各原因如何造成周圍地盤體積損失或壓密。

本題屬工程原理題，無須援引特定法條或公式。

解題方法

以「開挖後，周圍土體為何會往下移」為主軸，逐項說明造成土體體積減少或支承條件改變的機制：擋土系統向坑內位移，會帶動坑外土體朝開挖區移動；地下水位降低，會使土體有效應力增加並引發壓密；漏水或湧砂則會直接帶走土粒，形成地盤損失；開挖底部或周邊地盤破壞，也會使坑外地層失去穩定。

周圍地盤下陷的原因

1. 擋土壁向開挖區側移或傾斜 開挖移除土體後，擋土壁內側土壓減少，牆體受坑外土壓及水壓作用而向坑內變形。若支撐設置不及時、支撐剛度或預力不足、支撐間距過大，或擋土壁剛度不足，壁體位移會增大，帶動牆後土體向坑內移動，造成地表沉陷。

2. 地下水位下降引起土層壓密 抽水降水或坑內滲水使地下水位下降，土中孔隙水壓降低、有效應力增加，飽和黏土及鬆散土層因而壓密下沉。若抽水影響範圍擴及基地外，鄰近地盤與建物也會跟著沉陷。

3. 擋土壁或止水設施滲漏，造成土砂流失 擋土壁接縫、樁間、壁體缺陷或止水帷幕未達有效深度時，地下水可能夾帶細砂流入開挖區。土粒流失會在坑外形成空隙或鬆動區，導致地盤下陷；漏水若持續發展，還可能擴大為地層淘空。

核心觀念

鋼骨工程估價的核心，是依設計圖及施工製造圖，先掌握各構件的規格、數量、重量與施工方式，再將材料、製作、運輸、吊裝、接合、塗裝及檢驗等費用完整編列。鋼骨工程常以重量作為主要計價基礎，但實際計量與付款方式仍應依契約約定。

鋼材理論重量可用下式計算：

鋼材密度通常取 $\rho=7{,}850\text{ kg/m}^3$。型鋼可依型錄單位重量乘以長度計算；鋼板則以長、寬、厚及密度計算。估價時應區分構件的理論淨重與採購、加工所需的材料重量，並依契約及估價基準處理損耗、接合板與零件重量。

解題方法

可依鋼骨工程的施工流程，從數量計算一路檢核至現場安裝，逐項列出成本：

1. 核對圖說與規格 依結構圖、施工製造圖及規範，確認鋼材種類、強度等級、尺寸、構件長度、接頭形式、螺栓或焊接方式，以及表面處理與防火要求。圖說未明確的項目，應依契約規定釐清後估價。

2. 計算鋼材數量與重量 依構件逐件計算型鋼、鋼板、加勁板、接合板、底板及其他零件的重量，再彙總各類材料。估算時應留意型鋼長度、接頭及開孔等對材料用量的影響。損耗應按合理的採購及加工條件計入，不宜把任意損耗率直接當成工程計量數量。

3. 編列工廠製作費 包括放樣、切割、鑽孔、組立、焊接、矯正、加工設備及製作品質檢查等。若有特殊形狀、厚板、複雜接頭或高精度要求，應反映其加工難度與工時。

4. 編列接合與檢驗費 計入螺栓、銲材及其他接合材料，並考慮螺栓施工、現場焊接，以及必要的焊道檢驗、非破壞檢測與材料試驗。檢驗範圍及頻率依設計、規範與契約辦理。