112 專技高考高等考試 大地工程技師 大地工程施工學 考古題詳解
第 一 題25 分
開挖工程之安全監測項目一般包括哪幾項？並就擋土結構與支撐系統，分別說明應安裝何種儀器、進行何種量測，以及開挖期間之監測頻率。
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核心觀念
本題考查開挖安全監測的兩個層次：一是掌握擋土壁、支撐系統、地盤與鄰近設施的受力及變形；二是依開挖階段及施工事件安排量測頻率，及早辨識異常趨勢。
監測項目應依工程規模、地層、地下水、施工方法及周邊環境規劃。常見項目包括：
- 擋土結構：壁體側向變位、傾斜、土壓及結構應力。
- 支撐系統：支撐軸力、地錨拉力，以及中間柱隆起或沉陷。
- 開挖面與地下水：開挖底面隆起、基地內外地下水位及水壓。
- 周邊地盤與設施：地表沉陷、地盤側向變位、鄰近建築物及構造物沉陷、傾斜與裂縫。
- 基礎及其他重要構件：筏基底版水壓、基礎版上浮或沉陷等。
監測結果須配合開挖深度、支撐安裝與預力施加、抽水及支撐拆除時點判讀。單看某次讀數不夠，還要觀察累積變位與變化速率。
解題方法
作答時先按「監測對象—量測項目—儀器—頻率」整理，再分述擋土結構與支撐系統。頻率可依《建築物基礎構造設計規範》第八章開挖安全監測的建議作答；實際工程仍應依核定監測計畫及現場風險調整。
以下監測頻率以命題當年（民國 112 年）適用之規範及建議為準；頻率表屬監測規劃建議，並非各工程一律採用的固定法定週期。
擋土結構的監測
| 監測項目 | 儀器及量測內容 | 開挖期間監測頻率 |
|---|---|---|
| 擋土壁側向變位及傾斜 | 壁中傾度管配合測斜儀，量測壁體沿深度的水平位移分布及傾斜變化 | 每階段開挖前後及支撐（或地錨）施加預力前後量測；開挖期間每週至少二次。每層支撐（或地錨）拆除前後亦須量測，每週至少一次 |
| 擋土壁側向土壓 | 土壓計量測壁體所受側向土壓變化 | 依監測計畫隨各開挖階段量測；開挖期間至少配合各階段開挖前後監測 |
| 擋土壁鋼筋應力 | 鋼筋計量測壁體鋼筋應力變化 | 基地開挖期間每天一次；平時每週二次 |
壁體變形監測應注意變位是否集中於特定深度，以及開挖或拆撐後變位是否明顯增加。土壓計反映壁土作用，鋼筋計反映壁體構件受力，兩者與傾度管的變位資料可相互比對。
支撐系統的監測
| 監測項目 | 儀器及量測內容 | 開挖期間監測頻率 |
|---|---|---|
| 支撐軸力 | 支撐應變計（常用振動式應變計）量測支撐應變，據以掌握軸力變化 | 每階段開挖前後及支撐施加預力前後量測，每週至少二次；最下階開挖至底版澆置完成前，每天至少一次。每層支撐拆除前後量測，每週至少一次 |
| 地錨拉力 | 地錨荷重計量測地錨拉力變化 | 每階段開挖前後及地錨施加預力前後量測，每週至少二次；最下階開挖至底版澆置完成前，每天至少一次。每層地錨拆除前後量測，每週至少一次 |
| 中間柱隆起或沉陷 | 中間柱設置觀測點，以精密水準測量其垂直位移 | 配合各階段開挖及支撐施工量測；頻率依核定監測計畫安排，並於支撐受力變化較大的階段加密 |
第 二 題25 分
乾式與濕式噴凝土施工有何差異？以及噴凝土施噴作業前之施噴面處理要點為何？（20 分）
噴凝土於噴漿作業之潛在危害有哪些？（5 分）
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核心觀念
本題考查噴凝土兩種拌合與輸送方式的差異、施噴前的施工面處理，以及噴漿作業的職業安全衛生危害。噴凝土是將水泥、粒料及水等材料以噴射方式施作於岩盤或坡面，用於支撐、保護或穩定施工面。
解題方法
作答時依「材料何時加水、如何輸送、施工特性」比較乾式與濕式；再按「清除、排水、潤濕、確認」整理施噴面處理要點；最後列出危害及其發生原因。
乾式與濕式噴凝土施工差異
| 比較項目 | 乾式噴凝土 | 濕式噴凝土 |
|---|---|---|
| 拌合方式 | 水泥、粒料及摻料先行乾拌，水通常在噴嘴附近加入 | 水泥、粒料、水及摻料先在拌合機中均勻拌合 |
| 輸送及加水位置 | 乾拌料以壓縮空氣送至噴嘴，再加水噴出 | 濕拌料以輸送機送至噴嘴，通常於噴嘴處加入速凝劑後施噴 |
| 水量控制 | 由噴嘴操作人員控制加水，操作技術影響水灰比與品質 | 拌合時即可較精確控制水量與配比，品質較穩定 |
| 設備及輸送 | 設備通常較簡單，材料可用壓縮空氣輸送；管路阻塞風險較低 | 需要適合輸送濕拌料的設備，須注意管路堵塞及清洗 |
| 作業環境 | 粉塵及回彈較多，作業環境較差 | 通常粉塵與回彈較少，作業環境較佳 |
| 適用及限制 | 適合小規模或施工條件較不利於濕拌料輸送的作業；品質較仰賴噴嘴手技術 | 適合較大規模、需穩定品質的作業；設備與施工管理要求較高 |
乾式法的關鍵在於「乾料先送、噴嘴加水」；濕式法則是「先拌成濕料、輸送至噴嘴」。兩者均須控制噴射速度、配比、噴嘴操作及速凝劑使用，才能確保噴凝土與施工面密貼、減少回彈並達到設計品質。
施噴前的施工面處理要點
- 清除鬆動物及污染物：以壓縮空氣或高壓水徹底清除風化碎片、浮石、泥土、灰塵、油污及其他妨礙黏結的物質；清除後將掉落物移出施工面。
- 處理滲水與地下水：施工面有滲水或漏水時，先設置導水或排水措施，解除水壓，避免水流沖刷新拌噴凝土或在背面形成水壓。
第 三 題25 分
試說明何謂機械攪拌工法，以及其施工順序。（應配合簡圖說明）
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核心觀念
機械攪拌工法是以攪拌軸及攪拌葉片深入原地層，將原位土壤與水泥漿液等固化材料直接攪拌混合，形成具有一定強度、止水性或穩定性的「水泥土柱」或連續水泥土體。施工時不先挖除土壤，再以改良材料置換。
本題重點是說明「原位土壤、固化材料、機械攪拌」三者如何配合，以及攪拌軸下鑽與提升時的施工順序。與高壓噴射灌漿不同，機械攪拌是靠葉片直接切削、翻動並混合土體。
施工順序
以下以常見的濕式水泥漿液深層攪拌為例：
- 整平、放樣與定位：整平施工位置，依設計放樣樁位，將攪拌機移至樁位並校正垂直度。
- 配製固化材料：依設計配製水泥漿液，確認水灰比及供漿量，並使供漿管路接妥。
- 下鑽攪拌與注漿：啟動攪拌軸旋轉，攪拌葉片切入土中並下鑽；依施工規範在下鑽過程供應水泥漿液，使漿液與原位土初步混合。
- 到達設計深度後攪拌：攪拌軸到達樁底設計深度後，依規定持續旋轉攪拌，使底部土體與固化材料充分混合。
- 提升攪拌：攪拌軸旋轉提升，依設計及施工規範持續供漿或攪拌，使樁身各深度的土體均勻混合。
- 必要時重複攪拌：若設計要求複攪，攪拌軸再次下鑽、提升，以改善水泥土均勻性。
- 完成樁體並移位：攪拌軸提升至地面後完成單樁施工；移至下一樁位施工。
第 四 題25 分
已知連續壁施作於如下圖所示之地質條件：上層為黏土、中層為礫石土、下層為黏土。
此時之壁體單元挖掘在施工上會遭遇何種危害？應如何因應？（應配合簡圖說明）
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核心觀念
本題考連續壁單元槽溝穿越「黏土覆蓋層—高透水礫石層—黏土底層」時的地下水與槽壁穩定問題。上、下黏土層透水性低，夾在其中的礫石層透水性高；圖示水位高於礫石層頂部，表示礫石層為受上、下黏土層限制的承壓含水層。
當槽溝挖穿上層黏土進入礫石層，承壓水會向槽內湧入；礫石層又不易形成穩定液的泥皮，穩定液容易滲漏。兩者會使槽內液面下降、支撐壓力不足，造成礫石流失、槽壁坍塌、地表沉陷，嚴重時引發湧水、湧砂或管湧。槽溝挖入下層黏土前，亦須防止承壓水壓力造成槽底隆起或破壞。
解題方法
先由地層剖面判斷水文地質條件，再依序說明「開挖時的危害」與「維持水土穩定的措施」：
地表
────────────────────
上層黏土 │槽溝│
│ │ ← 槽內穩定液水頭
承壓水位 ────────────┘ │ ← 水位高於礫石層頂
════════ 礫石含水層 ════════
│ │ ← 高透水、易漏漿及湧水
下層黏土 └────┘ ← 槽底須進入下層黏土
施工危害
- 穩定液漏失：礫石孔隙大、透水性高，槽內穩定液容易進入地層，難以在槽壁形成連續泥皮，導致液面下降及槽壁支撐力減弱。
- 承壓水湧入：槽溝切穿承壓含水層後，地下水向槽內流動，挾帶礫砂沖刷槽壁，造成湧水、湧砂及槽壁坍塌。
- 地層流失與地表沉陷：礫石被地下水帶入槽內，形成地層空洞或鬆動區，進而造成鄰近地表及設施沉陷。