113 專技高考高等考試 土木工程技師 施工法(包括土木、建築施工法與工程材料) 考古題詳解

113 年・專技高考・高等考試・土木工程技師
試題代碼 施工法(包括土木、建築施工法與工程材料)

第 1 題25 分

高層建築物於興建過程中,經常會採用內置式塔式吊車(Interior Tower Crane)之施工機具。請說明內置式塔式吊車組立時之施工程序;並舉例說明一般內置式塔式吊車如何隨建築結構物向上施作過程而爬升之施工程序。

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核心觀念

內置式塔式吊車(內爬式塔吊)設置於建築物內部,常利用電梯井、核心筒或預留的垂直空間安裝。塔身藉由建築結構上的支承梁或支承架承載,並以爬升架、油壓千斤頂等設備,隨建築物逐層完成而向上爬升。

內爬式塔吊與外爬式塔吊的主要差別,在於內爬式塔吊的荷重透過支承系統傳入建築結構,塔身不必沿建築物外側逐節增高;因此,支承位置、結構強度、爬升次序與爬升時的受力轉換,是組立及爬升作業的核心。

組立施工程序

組立順序依機型與製造商規定調整,考場可依下列一般程序作答:

  1. 確認位置及施工條件 選定核心筒、電梯井或預留空間作為塔吊位置,確認吊運半徑、起重能力、塔身垂直空間及後續拆除路徑。依塔吊反力設計建築物支承梁、支承架及預埋或錨定構件,並確認混凝土已達設計要求的承載強度。

  2. 安裝支承系統 在設計樓層或指定標高設置支承梁、支承架或爬升框架。校正其水平、標高、中心線及與塔身的相對位置,並確認錨定、焊接或螺栓連接完成。內爬塔吊工作時,通常由不同標高的支承點共同限制塔身位移,並將垂直力、水平力及傾覆效應傳至建築結構。

  3. 組立塔身基部及塔節 以輔助吊車或其他施工吊裝設備,於預定位置安裝塔身基部、底節及所需塔節,逐節校正垂直度並完成接頭螺栓或銷接。塔身初期須依設計固定於支承系統或基礎錨定點。

  4. 安裝爬升設備與上部機構 依機型安裝內爬架、爬升框架、油壓千斤頂及其支承或導向構件,再安裝迴轉機構、塔頂、平衡臂、起重臂、配重、鋼索及吊鉤等。各部件應按製造商規定順序組裝,避免尚未形成穩定狀態時即解除必要支承。

  5. 接線、檢查及試運轉 完成電源、控制與安全裝置安裝,檢查塔身連接、支承點、爬升設備、制動器、限位裝置及起升、迴轉、變幅等機構。確認塔吊安裝狀態符合規定後,進行試運轉及必要檢查,再投入使用。

隨建築結構向上爬升的例子

以塔吊位於電梯井、由上、中、下三組支承位置配合爬升的方式為例。實際支承數量與設備型式依個別機型及設計而定,以下說明典型作法:

  1. 預先設置新的上層支承點 建築物完成一定高度且結構達到要求後,在預定的新樓層安裝上層支承梁或支承框架,確認其錨定及承載能力。下方原有支承點此時仍承托塔身。

  2. 安裝或移設爬升支承及油壓設備 將爬升支承、爬升架及油壓千斤頂安裝於規定位置,使千斤頂能以建築結構上的支承構件作為反力點。檢查各支承、銷軸、連接件與油壓系統,並確認爬升路徑暢通。

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第 2 題25 分

柔性鋪面主要係指瀝青混凝土路面,請分別說明瀝青混凝土面層之鋪築以及滾壓兩項作業之施工程序與管理重點分別為何。

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核心觀念

瀝青混凝土柔性鋪面藉由瀝青混合料的黏結與骨材嵌擠承受車輪荷重。面層施工的品質控制,重點在於鋪築前確認下承層與黏層狀況、維持混合料適當溫度、均勻連續鋪築,並在可壓實的溫度範圍內完成滾壓。鋪築與滾壓須視為連續作業,避免混合料離析、接縫不良或壓實不足。

本題屬施工程序與品質管理題,核心不是單列機具名稱,而是依「施工前準備、鋪築、滾壓、品質檢查」說明各階段的作業順序及管制重點。

解題方法

依施工流程分成兩部分作答:

  1. 鋪築作業:從下承層檢查及黏層處理開始,說明混合料運送、攤鋪、厚度與接縫控制。
  2. 滾壓作業:說明初壓、複壓、終壓的目的與順序,再補充溫度、速度、搭接、壓實度及表面平整度管理。

作答時可用「程序+每步管理重點」並列,能同時呈現施工順序與品質控制。

一、瀝青混凝土面層鋪築

(一)鋪築前準備

  1. 檢查下承層:確認路基、底層或既有鋪面堅實、平整、乾燥,無鬆散、積水、泥土及油污;凹陷或損壞處應先整修。
  2. 清掃並施作黏層:清除表面塵土及雜物,依施工規範於新舊鋪面或各層間均勻施作黏層材料,使上下層黏結良好。黏層應避免漏灑、積聚,並待其達到適宜狀態後再鋪築。
  3. 確認施工條件:檢查天候、下承層狀況、施工範圍及高程;雨天、路面潮濕或不利於黏結及壓實的條件下,不宜鋪築。
  4. 校正設備與控制線:確認攤鋪機熨平板、供料及自動找平設備正常,並依設計高程、橫坡、寬度及鋪築厚度設定控制。

(二)混合料運送與供料

  1. 混合料由拌和廠出料後,以清潔、適當覆蓋的車輛運送,減少熱量散失、雨水侵入及污染。
  2. 到場後檢查混合料外觀與溫度;有結團、污染、明顯離析或溫度不符規範者,不得使用。
  3. 車輛應平順卸料並配合攤鋪機連續供料,避免攤鋪機停頓造成厚薄不均、表面波浪或接縫不平。

(三)攤鋪作業

  1. 以攤鋪機按設計寬度、厚度及橫坡均勻、連續鋪築;必要時人工修整邊角、井蓋周圍及機具不易到達處。
  2. 控制混合料攤鋪溫度與攤鋪速度,使其在後續滾壓前仍有足夠壓實溫度;攤鋪速度應與供料、滾壓能力相配合。
  3. 隨時檢查鋪築厚度、寬度、高程、橫坡及表面均勻性,並留意粗細料分布,防止粗骨材集中或局部離析。
  4. 縱向與橫向施工接縫應切齊、清潔,依規定塗布黏層材料並妥善銜接;新舊鋪面接合處須避免形成高差、鬆散或滲水通道。

二、滾壓作業

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第 3 題25 分

在地下連續壁的施工過程中,導牆(Guide Wall)施工之精準性,對於連續壁壁體原有土砂之抓掘與後續鋼筋籠之施作具有關鍵性的影響,稍有不慎,即可能產生嚴重的坍塌意外。請說明導牆施工可能產生的缺失情況有哪些?並說明如何防止這些導牆施工缺失的發生。

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核心觀念

導牆是地下連續壁施工前,沿壁體中心線先行施作的淺基礎鋼筋混凝土構造。它的主要功能是:

  1. 定位與導引:控制槽溝中心線、壁厚及抓掘方向。
  2. 穩定淺層土體:支撐地表附近的土層,減少槽口坍塌。
  3. 支承施工荷載:作為抓掘機具定位及鋼筋籠吊放時的導引基準。

導牆位置、間距、高程或剛度有誤,會使抓掘槽溝偏位、傾斜或尺寸不符;導牆破壞或變形則可能造成槽口失穩,並影響鋼筋籠吊放。

解題方法

本題採「幾何精度缺失」與「結構穩定缺失」兩類整理,再分別說明成因與預防方式。答題時須把缺失與後續影響連結,並提出放樣、地盤處理、配筋支撐及施工荷載管制等對策。

導牆施工可能缺失及防止方法

一、中心線偏位、導牆間距不符

**缺失情況:**導牆中心線放樣錯誤,或兩側導牆間距過寬、過窄、不均勻,會使連續壁壁體偏離設計位置、厚度不符;間距不足時,抓掘機具及鋼筋籠也可能受阻。

防止方法:

  • 施工前依設計圖及控制點複核中心線與轉角位置,放樣後再由測量人員檢核。
  • 依設計壁厚及施工需求控制導牆淨距,兩側配置應均勻,避免局部縮窄或擴大。
  • 導牆完成後再量測中心線與淨距,確認合格後才進行成槽。

二、導牆高程、深度或頂面不符

**缺失情況:**導牆頂面高程不一致、深度不足,或導牆頂面不平整,會影響抓掘深度基準、穩定液液位控制及鋼筋籠吊放高程;表層回填土未處理時,導牆下方支承亦不可靠。

防止方法:

  • 依設計高程控制導牆頂面,施工前後以水準測量檢核。
  • 導溝開挖深度應貫入穩定地層;遇厚層回填土或軟弱地盤,應先換填、改良或採適當基礎處理。
  • 導牆頂面整平,並清除槽口附近鬆土及積水。

三、導牆垂直度不良或變形

**缺失情況:**兩側牆面不垂直、局部彎曲,或導牆受到側向土壓、機具碰撞後內縮或外移,會使槽溝斷面偏斜,增加鋼筋籠吊放困難,也可能造成籠體偏位。

防止方法:

  • 以模板與支撐確保兩側牆面垂直,澆置前檢查模板尺寸及穩定性。
  • 導牆內側設置足夠的橫向回撐,待混凝土達到足夠強度後再拆除。
  • 導牆附近設置防撞與警示措施,避免挖掘機具或運土車輛碰撞。
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第 4 題25 分

混凝土是經常被使用的工程材料之一;請說明於工地現場澆注預拌混凝土時會產生泌水(Bleeding,亦有稱之為浮水)的原因與其對混凝土施工品質之影響,以及如何防止此種施工缺失之發生?

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核心觀念

泌水(Bleeding,又稱浮水)是新拌混凝土中,固體材料沉降、彼此排列密實時,部分拌合水向上移動並聚集在混凝土表面的現象。它是新拌混凝土離析的一種表現;泌水量與泌水速率過大時,會妨礙表面收光、降低混凝土均勻性及硬化後的耐久性。

本題考查泌水的成因、施工品質影響及預防措施。題目不涉及特定法條,主要依新拌混凝土材料與施工原理說明。

解題方法

依「成因 → 品質影響 → 預防措施」作答。先說明水為何上浮,再將影響分為表面品質、內部均勻性及與鋼筋或模板接觸處的品質,最後從配比設計、材料控制及現場施工三方面提出預防方法。

一、泌水的原因

  1. 固體顆粒沉降,拌合水向上移動 新拌混凝土澆置後,水泥、砂及骨材在重力作用下沉降與密實;水的密度較低,因而沿顆粒間隙向上排出,聚集於表面。泌水通常不是額外產生的水,而是拌合水在混凝土內部重新分布。

  2. 水灰比或用水量過大 拌合水過多會增加可向上移動的自由水,也容易使漿體黏聚性不足,造成泌水及離析。

  3. 細料或膠結材料不足,級配不佳 水泥、細骨材或其他適當細料不足,或骨材級配不良,使混凝土缺乏足夠的細顆粒填充孔隙、保持水分,水便較容易向上滲出。

  4. 材料特性與環境因素 骨材含水率掌握不準,會使實際拌合水量偏高;水泥細度、摻料種類與用量,以及溫度等條件,也會影響泌水速率與程度。

  5. 施工操作不當 過度振動或長時間振動,可能促使粗骨材下沉、砂漿與水上浮,使泌水和離析加劇。澆置後過早收光,則會把尚未排出的水封在表面下方。

二、對混凝土施工品質的影響

  1. 表面品質及收光受影響 表面泌水會形成水膜,使收光時機難以掌握。若在泌水尚未消散前收光,可能將水封入表層,造成表面起泡、剝離、粉化或龜裂。

  2. 表層強度與耐久性降低 上浮水分使表層局部水灰比提高,硬化後容易形成較多毛細孔,降低表面強度、耐磨性及抗滲性,並增加凍融或化學侵蝕等耐久性問題的風險

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