113 地方特考離島四等 土木工程 測量學與土木施工學概要 考古題詳解
第 一 題25 分
今使用可能有視準軸誤差的水準儀進行直接水準測量。請說明實際測量作業時,要如何消除該誤差?
以此儀器測得兩點的高程差為 ,後視距離總合為 ,前視距離總合為 ;經檢定得知該水準儀的視準軸誤差量為向上 ,試算出經視準軸誤差改正後,兩點的高程差應為何?
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核心觀念
直接水準測量以後視讀數減前視讀數求高程差。若水準儀有視準軸誤差,視準軸不水平,讀數誤差會隨視距增加;後、前視距離不相等時,兩側誤差不會完全抵銷。
本題的視準軸向上,表示視準線由儀器向遠處逐漸升高。同一水準尺上,視距愈遠,視準線讀取的位置愈高,因此尺上讀數愈小。要消除此誤差,可在作業時使每一測站的後視距離與前視距離相等,讓兩側讀數受到相同的視準軸誤差,於高程差計算中抵銷。
解題方法
設視準軸傾角為 ,後視與前視距離分別為 、。向上的視準軸使距離為 的尺讀數較水平視準線讀數少 ,因此:
而正確高程差為 ,所以:
將角秒換算為弧度:
第 二 題25 分
道路轉彎地方及地形坡度變化地區,在道路設計上需採用道路曲線,請說明道路曲線可分成哪些類?其各自適用的時機及目的為何?
在道路轉彎處設置一簡單圓曲線,其切線長 及外偏角 ,試算出曲線半徑應為何?
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核心觀念
道路線形須同時處理平面方向與縱向坡度的變化:
- 平面曲線:用來連接平面上的兩條直線,使道路轉彎平順。常見形式包括單曲線、複曲線、反向曲線及緩和曲線。
- 縱面曲線(豎曲線):設於縱坡改變處,使不同坡度的路段平順銜接,常見有凸形與凹形豎曲線。
曲線的配置目的,是讓行車方向或坡度漸變,提升行車舒適與安全,並配合地形及道路用地條件。
道路曲線類別、適用時機與目的
一、平面曲線
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單曲線 以單一半徑的圓弧連接兩條相交切線,適用於一般道路轉彎。可使車輛沿連續圓弧改變行進方向。
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複曲線 由兩個以上、半徑不同且彎向相同的圓弧連續組成,適用於受地形、用地或既有設施限制,無法用單一半徑順接的路段。各圓弧半徑宜避免變化過於突兀,以維持行車平順。
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反向曲線 由彎向相反的兩段曲線連接而成,適用於道路需連續改變左右彎向的地形或路段。兩曲線間宜設緩和曲線,以利車輛平順轉換彎向。
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緩和曲線 介於直線與圓曲線之間,或不同曲率的圓曲線之間,曲率由零逐漸變為圓曲線曲率。適用於較高設計速率或需改善轉向、超高漸變的路段,可降低離心力突變,使行車及路面超高過渡較平順。
二、縱面曲線(豎曲線)
第 三 題25 分
在進行地下部分之擋土與土方開挖作業時,因土壓力與水壓力之考量,有時可採取分區進行土方開挖之施工方式,例如島區式開挖工法(Island Excavation Method)即為其中的一種施工方法;請詳細說明島區式開挖工法之施工程序與其施工之優缺點等特性。
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核心觀念
島區式開挖工法(Island Excavation Method)是在地下室擋土與開挖工程中,先挖除基地周邊土方、保留中央土體作為土堤或土島,再利用中央土體支承擋土壁,分階段完成周邊地下結構與中央區開挖的施工方法。
其主要利用中央保留土體提供被動支承,降低擋土壁向基地內側的變形;周邊已完成的地下結構則可作為後續開挖的支撐系統。適用時須配合擋土壁形式、地下水控制、土質條件、施工機具與地下結構配置規劃。
施工程序
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施作擋土壁及必要的止水、降水設施 依設計施作連續壁、排樁或其他擋土設施;若地下水位高或有滲水疑慮,須配合止水與地下水控制措施。
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先開挖基地周邊,保留中央土島 由地表向下分層開挖周邊區域,中央保留一塊較高的土體。中央土島不得任意挖除,其範圍與高程須足以提供擋土壁所需的側向支承。
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施作周邊地下結構與支撐構件 在周邊開挖區進行基礎、地下室外牆、樓板或其他設計構件施工。若採樓板作為支撐,須待混凝土達到規定強度並確認與擋土壁連結有效後,才能進行後續開挖。
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利用周邊結構支撐擋土壁,開挖中央土島 周邊結構具備設計支撐能力後,分層開挖中央土島。視施工配置,可由坡道或預留出土通道運出土方;開挖期間仍須監測擋土壁位移、地表沉陷及地下水狀況。
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完成中央區基礎與地下結構 中央土方挖至設計底部後,施作中央區基礎、底版及其餘地下結構,並依設計完成接頭、防水與回填等後續作業。
優點
第 四 題25 分
為使工程施工資訊公開透明化,並落實環安衛與品質管理的提升,工程專案應設置適切的工程告示牌,請說明土木工程在工區現場設置的工程告示牌應注意與包含哪些內容?
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核心觀念
本題考查公共工程告示牌的設置目的、基本資料及依工程規模增加的資訊。告示牌除了讓民眾了解工程內容與施工期程,也提供監督、陳情及聯絡管道,並呈現工程品質管理、環境保護與職業安全衛生的責任人員。
法規依據為行政院公共工程委員會《工程告示牌及竣工銘牌設置要點》。**以下以命題當年(民國 113 年)法規為準。**該要點於民國 114 年修正並更名為《公共工程告示牌設置要點》,解題仍依 113 年規定。
解題方法
作答可按「設置位置與維護、一般工程基本資料、依工程規模增列項目、特殊事項」四部分整理。先列一般公共工程告示牌的共同欄位,再補充查核金額以上、巨額以上工程的增列資訊,即能完整回應題目對公開透明、環安衛與品質管理的要求。
告示牌應注意與包含的內容
一、設置與維護注意事項
- 設於工地出入口或民眾容易看見的位置,內容清楚易讀,不妨礙交通及工地安全。
- 告示牌應保持完整、牢固與整潔;工程資料如有變更,應即時更新,避免牌面資訊與實際施工情況不符。
- 一般公共工程告示牌基本內容以中、英文對照為原則;版面、尺寸及製作方式依工程會規定、機關規範及契約圖說辦理。
- 工程完工後,依規定辦理告示牌拆除或後續處置。
二、一般公共工程基本內容
告示牌應載明:
- 工程名稱、主辦機關。
- 設計單位、監造單位、施工廠商。
- 工程概要。
- 施工起迄時間。
- 工地主任(負責人)姓名與電話。
- 專任工程人員姓名與電話。
- 經費及來源;如包含中央政府機關補助,應載明補助計畫及經費。
- 重要公告事項、相關通報專線。
- 全民督工電話及網址。
三、依工程規模增列的內容