108 鐵路特考員級 土木工程 土木施工學概要 考古題詳解

核心觀念

本題考查三項施工管理知識：自充填混凝土的材料與施工特性、混凝土澆置對模板側壓與支撐安全的影響，以及鑽孔式傾斜儀的量測程序。答題時宜依序說明「混凝土如何自行充填密實」、「如何控制澆置以降低模板風險」，以及「傾斜儀如何取得並比較深度方向的變位」。

（一）自充填混凝土（SCC）

定義與特性

自充填混凝土（Self-Compacting Concrete, SCC）是具有高流動性、良好填充性與抗離析性的混凝土。它在自重作用下，不需或僅需極少振動，即可流入鋼筋密集、形狀複雜或不易振動的模板空間，並包裹鋼筋、填滿角隅及密實成形。

SCC 並非單純增加用水量以提高坍度。若只加水，容易造成材料分離、泌水及硬固後品質下降；SCC 必須透過配比設計，使其兼具流動性、通過障礙物的能力，以及抵抗粗骨材下沉與漿體分離的穩定性。

主要性能要求

1. 填充性：能在自重作用下流動，填滿模板及構件角隅。
2. 通過性：能穿越鋼筋間隙及其他障礙，不致阻塞或形成粗骨材架橋。
3. 抗離析性：流動過程中維持漿體、砂與粗骨材均勻，不發生明顯離析或泌水。

配比與施工要點

SCC 常以高效減水劑提供流動性，並以粉體材料增加漿體量、改善黏聚性及抗離析能力；視配比需要，可使用黏度改質劑。配比設計須同時控制水膠比、粉體量、骨材級配與漿體黏度，不能只追求流動度。

施工前應確認新拌混凝土的流動與穩定性符合要求，並確認模板及支撐能承受預期側壓。澆置時應保持連續與均勻，避免不必要的長距離流動、間歇或集中大量下料；SCC 雖通常不需振動，仍須依施工計畫控制下料位置與速度，並觀察模板、接縫及支撐狀況。

（二）混凝土施工程序與澆置速率的配合

核心觀念

新拌混凝土對模板產生側向壓力。澆置速度愈快，混凝土在凝結前累積的高度愈高，模板所受側壓通常愈大；混凝土溫度、坍度、凝結時間、外加劑及構件形狀也會影響側壓。因此，澆置程序與速率須配合模板設計能力及現場支撐狀況，避免模板變形、接縫漏漿、支撐失穩或爆模。

施工控制方法

1. 澆置前檢查：確認模板、繫桿、背撐、支柱、接縫及基礎支承牢固，並檢查模板尺寸、垂直度與支撐配置。
2. 分層、分段澆置：依施工計畫採水平分層或分段澆置，使混凝土逐層上升；各層厚度與範圍應配合振實作業及構件形狀，避免局部快速堆高。
3. 控制上升速率：依模板設計所容許的側壓及現場條件，控制每小時澆置高度或進料量。不得以單一固定速率套用所有構件；高牆、柱等側壓較敏感的部位，應特別遵守核定施工計畫。
4. 避免集中衝擊：下料應分散、均勻，避免混凝土集中堆積或直接衝擊模板；必要時調整卸料位置及下料方式。

核心觀念

管制圖是將材料試驗結果依時間順序繪入圖表，並以統計方法建立中心線及上下管制界限，用來辨識施工品質是否仍受正常、隨機原因影響。若數據雖未超出管制界限，卻呈現非隨機的排列或趨勢，仍表示製程可能發生異常原因，應調查並檢討。

解題方法

判讀時分兩步：

1. 看點位是否超界： 單點超出上、下管制界限，通常屬異常訊號。
2. 看點位排列是否非隨機： 即使各點都在界限內，若連續性、方向性或聚集情形明顯，也應判定製程可能有異常原因。

本題著重第二步，說明管制圖常見的非隨機趨勢及其可能原因。

（一）應予檢討的異常趨勢

符合下列任一情形，宜視為異常訊號並檢討：

• 點超出管制界限： 任一點高於上管制界限或低於下管制界限。
• 連續上升或下降： 多個連續點呈持續上升或下降，顯示製程有趨勢性變化。
• 連續點落在中心線同一側： 長串數據集中在中心線上方或下方，顯示平均水準可能已偏移。
• 點位呈週期性或規則波動： 數據反覆高低起伏，呈現固定週期或明顯規律。
• 點位過度集中或分散： 數據異常靠近中心線，或在界限附近聚集；亦包括短期波動幅度突然變大。
• 點位分布不對稱或出現群聚： 數據並非隨機散布，而集中於某些區段或呈現特定型態。

連續點數、分區警戒規則等判定門檻，依採用的管制圖規則而定；考試作答應掌握「超界」及「非隨機排列」兩大類訊號。

（二）異常的可能原因

核心觀念

本題考查基礎開挖時的地下水控制。常見作法分為兩類：

• 降低地下水位工法（降水工法）：將開挖區內或其周邊地下水抽除，降低水位與孔隙水壓，使開挖面保持乾燥。
• 止水工法（截水工法）：在開挖區周圍或底部設置低透水性屏障，阻止地下水流入，減少湧水與外部水位變化。

兩類工法可依地層透水性、開挖深度、地下水位、鄰近建物及施工空間搭配使用。地下水處理的重點不只是「抽乾」，還包括防止開挖面破壞、維持施工安全及控制周邊地層變形。

解題方法

作答時先分別列出降水與止水的代表工法，再說明各工法常見的組合及其適用目的。接著從「施工面乾燥、開挖穩定、結構安全、周邊保護」整理處理地下水的目的，並補充降水可能造成的地盤沉陷等風險。

（一）降低地下水工法、止水工法及其搭配

1. 降低地下水位工法

常見工法如下：

• 明溝集水坑抽水法：在開挖面設置排水溝及集水坑，將滲入開挖區的水集中後抽除。適用於湧水量較小、地層穩定且不易因抽水流失細料的情形。
• 點井工法（Well Point）：沿開挖區周邊埋設多支點井，連接集水管與抽水設備，以連續抽水降低水位。常用於砂質土及中淺層開挖；降水深度受設備與地層條件限制，較深開挖常採分級降水。
• 深井工法（Deep Well）：設置較大口徑抽水井，利用井內沉水泵抽水。適用於透水性較佳、地下水量較大或開挖較深的情形。
• 真空井點工法：以真空設備輔助抽水，適用於細砂、粉土等一般重力排水效果較差的地層。
• 電滲透工法：利用電場使細粒土中的水移動並排出，主要用於細粒土不易以一般井點有效降水的特殊情形。

2. 止水工法

常見工法如下：

• 鋼板樁止水：於開挖周邊打設鋼板樁形成止水及擋土屏障；樁身接縫仍可能滲水，且止水效果受樁端深度、接頭及地層條件影響。
• 地下連續壁：於開挖周邊施作連續壁，兼具擋土與止水功能，常用於都市深開挖及地下車站工程。
• 排樁或連續排樁止水：以相互咬合或間距密集的樁體形成屏障，接縫及樁間止水效果須配合設計與施工控制。
• 灌漿止水：以水泥或化學灌漿填充地層孔隙、裂隙，降低透水性；可用於補強止水壁接縫、局部漏水處或開挖底部。
• 地盤改良止水：以深層攪拌、高壓噴射灌漿等方式形成低透水性改良體，可作為側向止水或底部封底。
• 凍結工法：以人工凍結形成暫時性止水與加固體，適用於特殊地層或局部施工需求，施工成本與維持條件較嚴格。

3. 常見搭配方式

核心觀念

本題考查壓路機將路基材料壓密的兩種作用方式：滾壓法以靜載與揉壓為主，震動法以週期性動力使土粒重新排列、減少孔隙為主。機具選擇須配合土壤顆粒性質：粗粒、非黏性土通常適合震動；細粒、具塑性黏性土通常適合揉壓或靜壓。

壓實效果除受機具型式與施工作業影響，也與土壤含水量、鬆鋪厚度及材料性質相關。工地通常藉試驗段調整機具、速度與遍數，以達到規定的壓實度。

解題方法

作答時可先依施力型態區分滾壓法與震動法，再逐一說明機具如何作用、適用土壤；第二小題則將影響因素分成土壤與鋪築條件、機具施力、操作方式三類，逐項列出並說明其影響。

（一）滾壓法與震動法

1. 滾壓法

滾壓法以壓路機自重與輪、鼓對土體施加的接觸壓力，配合反覆滾行，使土粒重排、孔隙縮小。常見機具如下：

• 光輪壓路機（smooth-wheel roller）：以光滑鋼輪靜壓，接觸面較平整，適合非黏性粒料、砂礫及路面表層整平；對塑性黏土的揉壓作用較弱。
• 羊腳滾（sheepsfoot roller）或凸塊輪壓路機（tamping-foot roller）：輪面具有凸腳，滾行時凸腳深入土層，形成集中壓力與揉壓作用，適合粉土、黏土等細粒黏性土。土體壓實後，凸腳逐漸退出土層表面，通常表示該層已逐步壓密。
• 輪胎壓路機（pneumatic-tire roller）：以多個充氣輪胎施壓，輪胎變形可產生揉壓效果，適用於砂土、粒料及部分細粒土；也常用於補充壓實與整平。其效果會受輪胎接地壓力及土壤含水狀況影響。

2. 震動法

震動法由偏心機構帶動鋼輪或振動板，對土體施加週期性動力，使顆粒克服摩擦、重新排列並填補孔隙。常見機具為振動壓路機，其滾筒可為光面鋼輪，也可裝設凸塊。

振動壓路機適用於砂、礫石及級配粒料等非黏性或低黏性粗粒土，對此類土壤可有效提高密實度。對高塑性黏土，單靠震動的效果較差，宜採羊腳滾或其他能提供揉壓作用的機具。振動壓實時，應依土層厚度及材料調整振幅、頻率與行駛速度，並避免不當過度振動造成粒料破碎或離析。