114 高普考普通考試 土木工程 土木施工學概要 考古題詳解

114 年・高普考・普通考試・土木工程
試題代碼 土木施工學概要

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

  1. 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。

  2. 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。

  3. 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。
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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:

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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;
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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

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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;
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