108 高普考高考三級 土木工程 營建管理與工程材料 考古題詳解

核心觀念

本題屬於營建管理中「工程經濟與財務分析」範疇，核心在於評估營建專案生命週期之資金運用效率與獲利能力。主要涉及之理論與公式包含：

1. 資本成本（Cost of Capital, $k$ 或 $WACC$）：企業或專案為取得投資所需資金所必須支付的代價，在工程經濟實務上常作為「最低可接受報酬率」（Minimum Acceptable Rate of Return, MARR）或折現率的基準。其典型計算為加權平均資本成本（Weighted Average Cost of Capital, WACC）： $WACC = w_d \cdot r_d \cdot (1 - t) + w_e \cdot r_e$ 其中 $w_d, w_e$ 分別為負債與權益比重，$r_d$ 為稅前債務成本，$t$ 為營利事業所得稅率，$r_e$ 為權益成本。
2. 投資報酬率（Rate of Return, $ROR$ / Internal Rate of Return, $IRR$）：工程專案於營運期內各期淨現金流入折現後，恰好等於初始投資成本時之折現率，即使專案「淨現值為零（$NPV = 0$）」之實質收益率： $NPV = \sum_{t=0}^{n} \frac{CF_t}{(1 + IRR)^t} = 0$ 其中 $CF_t$ 為第 $t$ 期之淨現金流量，$n$ 為專案評估期（壽年）。
3. 專案財務可行性準則：以資金取得成本（資本成本）作為檢驗專案產能效益（投資報酬率）之門檻值，評定專案是否具備經濟利潤與承攬／投資價值。

解題方法

本題為標準申論題，答題架構應先立論定義、輔以數學式與財務意涵，再深入比較兩者互動關係與決策準則：

1. 子題 (一) 切入點：分項清楚定義「資本成本」與「投資報酬率」，並指出兩者在財務決策中的角色定位（前者為「資金取得的成本門檻/機會成本」，後者為「專案資產內生的獲利能力」）。
2. 子題 (二) 切入點：

• 建立系統化的比較架構，依 $ROR > 資本成本$、$ROR = 資本成本$、$ROR < 資本成本$ 三種情境，論述對淨現值（$NPV$）與專案可行性之影響。
• 延伸論述營建工程之實務面向：納入融資槓桿風險、互斥方案比較之規模限制（應採增額分析法 $\Delta IRR$），使論述具備資深工程顧問之深度。

解題技巧

1. 名詞勿混淆：工程財務管理中的「投資報酬率（ROR）」在專案現金流量折現分析中，學理上即指「內部報酬率（Internal Rate of Return, IRR）」，切勿僅以粗略的會計報酬率（ROI）帶過，寫出折現公式與 $NPV=0$ 是得分關鍵。
2. 三段式判定：比較關係時，必須同時點出對應的 $NPV$ 正負號變化（大於 0、等於 0、小於 0）以及對業主／營造廠企業價值的增減影響。
3. 加分亮點：在評析可行性時，點出營建業特性（如工期長、資本密集、高財務槓桿），說明資本成本會隨工程風險調整（風險調整折現率法），能顯著提高專業度。

【答案】

(一) 資本成本與投資報酬率之定義

1. 資本成本（Cost of Capital）

• 定義：指營建企業或工程專案為籌措興建與營運所需資金（含自有資金與外部借款），所必須支付給資金提供者（股東、銀行或債權人）之最低補償率或代價。
• 學理內涵：
• 機會成本本質：代表投資者將資金投入該工程專案，而非投入其他同等風險水準替代標的所放棄之最高收益率。
• 最低可接受報酬率（MARR）：在工程經濟分析中，資本成本通常作為專案折現現金流量之折現率，或評估專案可行性之門檻率（Hurdle Rate）。
• 計算形式：通常以加權平均資本成本（$WACC$）表示：

核心觀念

1. 法源依據：

• 本題以命題當年（民國 108 年）法規為準。主要依據《政府採購法》第 39 條，以及主管機關（行政院公共工程委員會）依本法訂定之《機關委託技術服務廠商評選及計費辦法》第 9 條規定。
• （法規補充：政府採購法於民國 108 年 5 月修正公布第 39 條，增訂專案管理廠商因故意或過失致機關受損之賠償責任及違反利益迴避之懲罰性違約金條款；現行法各相關技術服務法規條文與專案管理內涵均維持此架構。）

2. 專案管理（PCM, Professional Construction Management）的定位：

• 公共工程主辦機關受限於人力編制或缺乏專業工程技術人員時，得依採購法第 39 條規定，將其身為「業主（Owner）」所應辦理之規劃、設計、供應或履約管理等事務，委託具備專業技術與管理能力之第三方廠商（PCM 顧問）代為執行。
• 專案管理的角色是「代表機關」執行上位管理、整合、協調、審查與諮詢，並非直接取代第一線的施工廠商或專屬監造廠商，且必須遵守嚴格的利益迴避原則（不得與規劃、設計、施工或供應廠商為關係企業或同一負責人）。

解題方法

本題為標準的「法規定義結合工程實務」申論題，答題層次分為兩大主軸：

1. 體系化歸納委託內容架構：以工程全生命週期（規劃、設計、招標、施工、驗收移交）為軸線，說明主管機關規定之專案管理主要服務範疇。
2. 實務面舉出 6 項具體委託內容：不可僅抄寫法條抽象名詞（如「設計之審查」），必須以工程實務上的具體工作項目（如：BIM 碰撞檢討、發包策略研擬、CPM 網圖進度監控、契約變更客觀審查等）進行清晰鋪陳，展現對土木營建實務流程之熟稔度。

選項分析

本題為申論試題，非選擇題，故無各選項之對錯分析。答題關鍵在於能否區隔「專案管理（PCM）」與「工程監造（Supervision）」之職責層次，並具體展現各階段之管理成果物。

解題技巧

1. 記憶框架（工程生命週期法）： 專案管理內容繁多，切忌雜亂背誦。實務題型最佳鋪陳方式是依序排列： $\text{規劃階段} \rightarrow \text{設計階段} \rightarrow \text{招標發包} \rightarrow \text{施工履約} \rightarrow \text{變更計價} \rightarrow \text{驗收移交}$ 各階段精準提取 1 項具代表性的實務任務，即可輕鬆湊足且超越標準 6 項，論述條理分明。
2. 答題陷阱提醒：

• 陷阱一：混淆 PCM 與監造。若寫「在工地現場抽查鋼筋綁紮、混凝土試體壓驗」，此為「監造單位」之現場查驗工作；PCM 的實務是「督導監造單位落實監造計畫、審查監造報表與品質系統」。
• 陷阱二：內容過於空泛。若只寫「進度管理」、「品質管理」，缺乏實務內涵；應具體點出「審查要徑網狀圖（CPM）」、「運用建築資訊模型（BIM）進行管線衝突檢討」等實務手法。

核心觀念

篩分析的留篩百分率，是某篩留置質量占試樣總質量的百分比；累積留篩百分率，是由最大篩往下累加至該篩的留篩百分率；過篩百分率則是 $100\%$ 減去累積留篩百分率。

AI MS-2 的標稱最大粒徑，為「第一個留住超過 $10\%$ 粒料的篩」再大一號的篩徑；最大粒徑則比標稱最大粒徑再大一號。

解題方法

試樣總重量為 $1998.92\text{ g}$。對每一篩先累加該篩及其上方各篩的留篩質量，再代入：

例如，19.0 mm 篩的累積留篩質量為 $106.18\text{ g}$，因此：

12.5 mm 篩的累積留篩質量為 $106.18+343.20=449.38\text{ g}$，因此：

其餘各篩依相同方式計算，結果如下：

核心觀念

本題評量考生對鋪面工程學（Pavement Engineering）​中「鋪面損壞模式（Pavement Distress Types）」及其物理、化學與力學成因之掌握程度。核心考點在於辨識：

1. 剛性路面（Rigid Pavement，水泥混凝土路面 PCC）​與柔性路面（Flexible Pavement，瀝青混凝土路面 AC）​的不同力學行為與破壞機制。
2. 題目指定的評析維度：材料特性（Material Properties）、配比設計（Mix Design）​與施工過程（Construction Procedures）。

依據交通部《公路工程施工標準規範》與相關鋪面設計準則（如 AASHTO Guide for Design of Pavement Structures），路面破壞往往非單一因素造成，而是材料劣質、配比不當及施工缺陷在環境與交通重載交互作用下的綜合表現。

解題方法

本題為標準的工程申論題，採三維矩陣分析法作答：

1. 路面型態界定：明確指出該破壞型態屬於剛性路面、柔性路面或兩者兼具（複合路面）。
2. 破壞機理闡述：簡述其力學、化學破壞之物理過程。
3. 三構面系統剖析：各子題皆嚴格切入「材料特性」、「配比設計」、「施工過程」三個面向進行條列歸納，切忌混雜泛論。

各項破壞原因深入剖析

(一) 鹼性粒料反應（Alkali-Aggregate Reaction, AAR / ASR）

• 適用路面型態：剛性路面（水泥混凝土路面）。
• 破壞機理：水泥水化釋放出的可溶性鹼金屬離子（$\mathrm{Na}^+, \mathrm{K}^+$）與骨材內特定活性成分（主要是活性二氧化矽，形成 Alkali-Silica Reaction, ASR）發生化學反應，生成具吸水膨脹性的鹼-矽凝膠（ASR Gel）。該凝膠吸水後體積大幅膨脹，在混凝土內部產生超出抗拉極限的巨大內應力，導致路面產生不規則網狀龜裂（地圖狀裂縫 Map Cracking）、剝落（Spalling）及接縫擠碎損壞。
• 產生原因：
• 材料特性：
• 水泥本身鹼含量偏高（通常以當量氧化鈉計：$\mathrm{Na_2O_{eq}} = \%\mathrm{Na_2O} + 0.658 \times \%\mathrm{K_2O} > 0.6\%$）。
• 採用具鹼活性之二氧化矽骨材（如蛋白石 Opal、燧石 Chert、玉髓 Chalcedony、流紋岩等）。
• 配比設計：
• 水膠比（$W/B$）設計過高，導致硬化混凝土之滲透孔隙率大，外部水分易長驅直入。
• 膠結料配比中未適量摻用可抑制鹼反應之卜特嵐火山灰質摻料（如飛灰 Fly Ash、高爐石粉 GGBFS 或矽灰 Silica Fume）。
• 施工過程：
• 養護不良或工地排水不良，使路面板長期處於潮濕甚至積水狀態（相對濕度超過 $80\%$ 促發水化膠體膨脹）。
• 伸縮縫、施工縫密封填縫料施作不良或劣化未補，致使路表水夾帶除冰鹽（外加鹼源）滲入基底。

(二) 反射性裂縫（Reflective Cracking）

• 適用路面型態：複合路面（Composite Pavement）或鋪設於既有舊剛性路面／半剛性基層上方之瀝青加鋪層（AC Overlay）。
• 破壞機理：底層原有的舊水泥混凝土板接縫、收縮裂縫或半剛性基層之裂縫，在日夜週期溫差變化（板塊水平熱脹冷縮引發之水平拉應力）以及反覆行車輪載（車輛通過不連續板緣時兩側差異沉陷引發之垂直剪應力）雙重作用下，使裂縫尖端產生強烈應力集中，致使裂紋沿底層邊界面垂直向上傳播並穿透新鋪之瀝青面層。
• 產生原因：
• 材料特性：
• 瀝青面層材料抗拉強度（Tensile Strength）及抗疲勞韌性不足，或瀝青過度老化導致低溫延展性降低、脆性增加。
• 底層板塊剛度與上層瀝青韌度差異過大，應變調節容忍度低。
• 配比設計：
• 瀝青加鋪層之設計厚度不足，無法有效消散及衰減底層傳遞而上的動態剪應力與拉應力。
• 混合料未選用改質瀝青（Modified Asphalt），且界面未設計應力吸收薄膜夾層（SAMI, Stress Absorbing Membrane Interlayer）或防裂地工織物（Geogrid）。
• 施工過程：
• 加鋪前未對底層既有裂縫及伸縮縫進行預先修補、灌縫或實施板塊碎裂壓實化處理（Rubblization / Crack and Seat）。
• 鋪設時黏層（Tack Coat）噴灑不均或乳化瀝青未完全破乳破油即行加鋪，導致層間剪力黏結不良，加劇應力集中。

(三) 路面冒油 / 泛油（Bleeding / Flushing）

• 適用路面型態：柔性路面（瀝青混凝土路面）。
• 破壞機理：瀝青混凝土中瀝青膠泥體積過量，或混合料骨架壓實空隙過小。夏季高溫（路表溫度達 $50\sim 60^\circ\text{C}$）使瀝青熱膨脹黏度降低，在高密度車流動態重載反覆反衝壓密下，游離的過剩瀝青自粒料骨架孔隙中被擠出並浮升至路表面，凝結成一層光滑黑亮的瀝青薄膜，導致路表微觀紋理消失，潮濕時抗滑阻力（Skid Resistance）急遽下降。
• 產生原因：
• 材料特性：
• 瀝青膠泥之高溫針入度過大（高溫黏度過低、軟化點過低），高溫穩定性差。
• 粒料級配偏細，比表面積大但缺少嵌擠骨架結構。
• 配比設計：
• 最佳瀝青含量（OAC, Optimum Asphalt Content）設計偏高，混合料富含過多游離瀝青。
• 設計目標空隙率（Air Voids, $V_a$）太低（通常要求在 $3\%\sim 5\%$；若低於 $2\%$，高溫受壓時瀝青無處容納必向上外溢）。
• 粒料間隙率（VMA）設計不足，未保留足夠之瀝青膨脹緩衝空間。
• 施工過程：
• 透層（Prime Coat）或黏層（Tack Coat）瀝青噴灑過量，積聚在底層表面未經刨除或吸收即逕行鋪築。
• 瀝青拌和廠電子磅秤校正失準，瀝青噴注計量過量；或現場滾壓機具滾壓過度，壓碎粒料造成細料增加、空隙率閉合。