114 高普考普通考試 土木工程 土木施工學概要 考古題詳解
第 一 題25 分
軟弱土層可能導致承載力下降及過度沉陷,進而造成結構破壞,而灌漿法為常見的地質改良方法之一,請說明其適用條件與注意事項。
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核心觀念
灌漿法是將水泥漿、化學藥液或其他適當材料,在一定壓力下灌入地層孔隙、裂隙或預先形成的孔洞,以改善地盤性質。主要目的包括:
- 提高強度與承載力:填充孔隙或膠結土粒、岩體裂隙。
- 降低滲透性:形成止水或減少地下水流動的效果。
- 控制變形與沉陷:補充地層空隙,改善鬆散、破碎或不均勻地層。
- 填補空洞與阻絕地下水:例如岩盤裂隙、地下構造物周邊空隙或局部淘空區。
灌漿效果取決於地層粒徑與孔隙、裂隙大小、地下水狀況、漿液性質、灌漿壓力及施工配置。灌漿並非適用於所有軟弱土層,須先掌握地層條件,再選擇材料與工法。
解題方法:依地層條件判斷適用性
答題時可從「漿液能否進入地層、進入後能否達到改良目的、施工是否會造成副作用」三方面說明。
一、適用條件
-
地層具有可灌性 地層孔隙或岩體裂隙須足以讓漿液進入。砂礫層、鬆散砂層及裂隙岩盤較適合採用滲透灌漿;地層過密、孔隙過細時,普通水泥漿不易滲入,須依需要評估較細顆粒水泥或化學灌漿。
-
改良範圍與目標明確 適用於需局部提高地盤強度、降低滲透性、填補空洞或改善構造物基礎周邊地層的工程。灌漿孔位、深度、間距及灌漿範圍,應依地質調查及改良目標規劃。
-
地層狀況適合所選工法
- 滲透灌漿:漿液滲入土體孔隙,適用於有足夠孔隙通道的砂土、砂礫及裂隙岩盤。
- 劈裂灌漿:以控制壓力使地層產生劈裂,漿液沿裂縫擴展,適用性須依地層及周邊設施條件審慎評估。
- 壓密灌漿:以低流動性漿體擠壓、壓密周圍土體,適用於局部鬆散或需補強的地盤。
- 化學灌漿:用於水泥漿難以進入的細砂或細孔隙地層,但須評估材料安全性、耐久性及地下水環境。
第 二 題25 分
請說明脫模後養護不良對混凝土性質的影響。
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核心觀念
混凝土脫模後仍須適當養護,使水泥有足夠水分與時間持續水化。養護不良常見情形包括表面過早乾燥、濕度不足、養護時間不足,以及日曬或風吹造成水分快速蒸發。其主要影響是水化不完全,並伴隨乾燥收縮及表層品質劣化。
解題方法
依「水分與水化 → 強度與體積穩定性 → 耐久性與表面品質」說明影響:
- 水泥水化不完全:水分快速散失會中斷水化作用,使混凝土強度發展受限,早期及後期強度均可能降低。
- 收縮與裂縫增加:表面乾燥收縮受到內部混凝土或構件約束,容易產生表面裂縫;裂縫也會成為水分與侵蝕性物質進入的通道。
- 表層品質變差:表面可能疏鬆、粉化、起砂或剝落,並降低耐磨性;
第 三 題25 分
根據「公共工程施工綱要規範」,試以瀝青混凝土鋪面斷面的簡圖,說明基層與底層的相關位置、用途並比較兩者粒料級配的差異。
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核心觀念
本題考查瀝青混凝土路面各結構層的上下位置、承載功能與級配差異。依公共工程施工綱要規範,第02722章為「級配粒料基層」,第02726章為「級配粒料底層」;實際材料與級配仍須依設計圖說及契約規定選用。以下依民國114年命題時的規範架構說明。
解題方法:先畫出路面層次,再比較功能與級配
由路面頂部往下,瀝青混凝土鋪面典型斷面如下:
車行荷重 ↓
┌──────────────────────────┐
│ 瀝青混凝土面層 │ 抵抗磨耗、提供平順與防水表面
├──────────────────────────┤
│ 級配粒料基層 │ 緊鄰面層下方,承受並分散荷重
├──────────────────────────┤
│ 級配粒料底層 │ 位於基層下方,繼續分散荷重、改善支承
├──────────────────────────┤
│ 路基 │ 支承整體鋪面結構
└──────────────────────────┘
因此,基層在底層之上,底層在路基之上。若工程設計未設置其中某一層,則應依設計斷面施工,不可僅憑典型斷面推定一定有兩層。
基層與底層的用途
| 比較項目 | 基層 | 底層 |
|---|---|---|
| 位置 | 面層下方、底層上方 | 基層下方、路基上方 |
| 主要功能 | 承受面層傳下的車輪荷重,並將荷重擴散至下層;提供穩定、平整的面層鋪築支承 | 將上部荷重進一步分散至路基;提供均勻支承,並隔離路基細料、減少路基與上部粒料互相影響 |
| 結構角色 | 較接近面層,是主要粒料承重層 | 位於較下方,協助基層與路基間的荷重傳遞與支承 |
基層與底層都屬粒料結構層,均須具備足夠的穩定性與壓實度;兩者差異主要在所在位置、承載角色及各章規範所列的級配與品質要求。
粒料級配差異
第 四 題25 分
請比較剛性路面與柔性路面的組成材料與優缺點。
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核心觀念
本題考查剛性路面與柔性路面的材料組成、承載機制與工程優缺點。剛性路面以水泥混凝土版承受並分散車輪荷重;柔性路面以瀝青混凝土面層配合粒料基層、底層及路基,逐層傳遞荷重。
組成材料與承載方式
| 比較項目 | 剛性路面 | 柔性路面 |
|---|---|---|
| 主要面層材料 | 水泥混凝土,常用波特蘭水泥、粗細粒料、水及必要摻料 | 瀝青混凝土,由瀝青膠泥與粗細粒料、礦粉等拌合 |
| 下部結構 | 混凝土版下可設底層或基層,以提供均勻支承、排水及施工平台 | 通常設瀝青面層、粒料或瀝青基層、底層及路基,各層共同承載 |
| 荷重傳遞 | 混凝土版具有較高抗彎剛度,能以板作用將荷重分散至較大範圍 | 依各層材料強度與厚度逐層傳遞荷重,應力向下逐漸擴散 |
剛性路面通常須考量混凝土收縮、溫度變化及版間傳力,設置適當的接縫;柔性路面則須確保各結構層的厚度、密實度與排水能力。
優缺點比較
剛性路面
- **優點:**版體剛度高,荷重分散能力佳,通常不易產生車轍;耐久性佳,適合重車交通量大或停車、起步頻繁的路段;長期養護頻率通常較低。
- **缺點:**初期造價較高,施工與養護須控制混凝土品質、養護及接縫;混凝土達到可通車強度需時間,修補及管線開挖後復原較不便;