114 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

核心觀念

本題考查混凝土產業的全生命週期減碳。答題不能只寫「改用低碳水泥」，而要從材料製造、混凝土配比與施工、構造設計與使用、拆除回收及產業治理等環節，提出能兼顧減碳、耐久性、結構安全與經濟性的策略。

混凝土的碳排主要來自水泥熟料製程與能源使用。石灰石煅燒成生石灰時會產生製程排放，窯爐燃燒燃料則產生能源排放；混凝土生產、運輸、施工及後續維修拆除，也會帶來其他排放。因此，減碳應同時降低單位材料排放及工程所需材料總量，並以生命週期評估避免把排放轉移到其他階段。

解題方法

可依「源頭減量、低碳材料、製程能源、工程應用、循環回收、碳管理」六個面向組織答案。先說明水泥熟料製程為主要減碳對象，再由混凝土配比與工程全生命週期補足，便能涵蓋產業端與工程端的因應策略。

混凝土產業因應策略

一、源頭減量與材料效率

1. 降低不必要的混凝土用量：透過結構系統選擇、合理跨距與構件尺寸、結構分析及施工圖整合，避免過度設計、重複構件及施工耗損。減少混凝土用量，可直接降低水泥、粒料及運輸需求。
2. 提高資源使用效率：改善配比與生產管理，減少退料、廢料及不合格品；採用適當的高性能混凝土或預鑄構件，提升材料利用率與施工精度。
3. 重視生命週期碳排：設計階段比較不同材料、結構形式及施工方案的全生命週期排放，避免只看單位材料碳排，卻忽略實際用量、維修頻率或使用年限。

二、降低水泥與熟料的碳排

1. 降低熟料比例：熟料是水泥製造排放的重要來源，可在符合規範及性能要求的前提下，使用適當的礦物摻料部分取代熟料，例如飛灰、高爐爐石粉或石灰石粉，製成混合水泥或低碳水泥。
2. 發展低熟料或新型膠結材料：持續研發及推廣低熟料水泥、替代性膠結材料等技術，並確認其強度發展、體積穩定性、耐久性及施工性。
3. 精準控制膠結材料用量：依工程需求設計混凝土配比，避免為追求過高強度或施工便利而增加水泥用量。摻料取代比例及配比仍須經試驗確認，不能為了減碳而犧牲結構安全與耐久性。

三、改善水泥製程與能源使用

1. 提升窯爐與製程效率：改善窯爐操作、預熱與煅燒效率，降低每噸熟料所需燃料；回收利用製程餘熱，並提升生產設備的能源效率。
2. 使用低碳能源與替代燃料：逐步以再生能源或低碳電力供應廠內用電，並在符合環境及安全規範下，使用適當替代燃料，降低化石燃料消耗。

核心觀念

本題考查基樁的負摩擦力（negative skin friction）。當樁周土層相對於樁身向下沉陷時，樁土間的剪力方向向下，沿樁身對樁施加下拉力，稱為負摩擦力或下拉力（downdrag）。它會增加樁身軸力及樁的沉陷量，降低基樁可供承受外部荷載的有效承載能力。

負摩擦力常見於軟弱黏土、鬆散填土或其他會發生固結沉陷的土層。其關鍵條件是：樁周土的沉陷量大於樁身沉陷量。土與樁的相對位移使樁周摩阻由一般向上支承，轉為沿樁身向下拖曳。

成因與受力機制

反循環基樁採用泥水循環排渣成孔，施工時樁孔內通常維持泥水液面與水頭，以穩定孔壁。若泥水水頭控制不當、泥水性質不適當，或孔壁遭沖刷、坍孔，可能造成周圍土層擾動、流失或鬆動；混凝土灌注品質不良，也可能使樁身與周土接觸狀況不佳。這些施工因素會提高樁周土體後續沉陷或樁土相對位移的風險。

但負摩擦力的直接力學原因不是「反循環」本身，而是樁周土相對樁身向下移動。常見誘因包括：

• 軟弱黏土因自重或新增填土、堆載而固結沉陷。
• 地下水位下降，造成土層有效應力增加及壓密沉陷。
• 鄰近抽水、開挖或其他施工引起地盤變形。
• 樁周回填土或鬆散土層在使用期間繼續壓密。

沿樁身向下的摩擦力會累積為下拉力。以中性點以下樁周摩阻仍提供向上支承為例，樁身最大軸力常出現在中性點附近；設計時須將下拉力納入樁身軸力與承載檢核，而不可把整段樁側摩阻一概視為有利承載力。

解題方法：先辨方向，再列減輕策略

作答時先指出土與樁的相對沉陷方向，說明負摩擦力是樁周土對樁的向下拖曳力；再由兩條途徑提出策略：減少樁周土沉陷或相對位移，以及降低樁土界面的下拉作用。最後補充設計上須將剩餘下拉力納入分析。

減輕負摩擦力影響的策略

一、核心觀念

本題考查兩項模板施工管理觀念：再撐的受力與施工時機，以及系統模板的模組化特性和現場管制。

「再撐」是指拆除模板及原支撐後，於樓板或梁等構件下方重新設置支柱或支撐架，讓構件在混凝土強度尚不足以承受後續施工荷重時，仍有適當支承，並將部分荷重傳遞至下層結構。再撐須配合拆模順序、混凝土強度及樓層施工荷重規劃，不能只視為把支柱重新頂回去。

法規及規範說明以命題當年（民國 114 年）為準。本題的再撐重點可參照《結構混凝土施工規範》有關拆模與再撐的原則；模板支撐安全設計及構築，亦應符合《營造安全衛生設施標準》相關規定。

二、再撐的使用時機

（一）為增加模板周轉、縮短工期

混凝土尚未達到完全承受施工荷重的強度時，若為了儘早拆除模板、將模板材料移作上層使用，可先拆除模板及原支撐，再於必要位置設置再撐。這使模板可以周轉，但樓板或梁仍保有支承。

（二）多層建築快速施工或施工荷重較大

多層建築施工速度快時，上層澆置混凝土、堆放鋼筋或模板、施工人員及機具等荷重，會經由支撐傳至下方樓層。若下層混凝土強度尚不足以承受該荷重，可利用再撐將荷重分配、傳遞至下方數層樓板，避免單一樓層承受過大施工荷重。

（三）再撐的設置與拆除原則

1. **先設計、後施工：**依各樓層混凝土強度、構件跨度、支撐配置、施工荷重及澆置順序，預先規劃拆模與再撐程序；涉及結構安全者，須經設計及監造確認。
2. **位置宜上下對準：**再撐位置原則上與上層支撐對齊，使荷重沿較直接的路徑傳遞；變更位置須經計算確認。
3. **避免過度頂緊：**再撐應確實接觸並承擔預定荷重，但不可任意強力頂升，以免對梁、版造成額外應力或反向變形。
4. **再撐期間控制荷重：**拆模及再撐作業過程中，構件承受的應力不得超過當時混凝土強度所能承受的範圍；下方承接荷重的樓層亦須檢核其容許強度。
5. **拆除時機：**再撐應維持至受支承構件的混凝土強度足以承擔所需荷重，並確認施工荷重及支撐系統狀況後，才可拆除。

三、系統模板的特點

系統模板是以標準化、模組化的面板、支撐構件及連接配件組合而成，通常依建築物構件尺寸與施工計畫配置，可重複組裝使用。

1. **模組化、標準化：**面板與配件尺寸固定，組立方式有一致規則。
2. **組拆速度快：**使用專用夾具、插銷或連接件組裝，可減少現場裁切及釘接作業。
3. **品質較穩定：**構件規格一致，較容易控制尺寸、垂直度、平整度及接縫。

核心觀念

本題考查地下深基礎的結構自防水、外防水層，以及施工縫等薄弱部位的止水細節。高樓地下室常承受地下水壓，不能只靠表面塗料；應以防水混凝土形成連續結構，再由迎水面防水層及節點止水構造共同阻水。

防水設計與施工的基本原則是：

1. 連續：底板、外牆及必要的頂板防水層應連續銜接。
2. 迎水面優先：盡量在地下水接觸結構的一側設防水層，避免水進入結構後才從室內補漏。
3. 節點加強：施工縫、後澆帶、變形縫、穿牆管及底板與外牆交接處，都是容易滲漏的部位，須設計止水並加強施工。
4. 防水與結構並重：控制混凝土裂縫、蜂窩、孔洞及冷縫，並保護防水層不被鋼筋、回填或後續工序破壞。

本題未指定材料系統或設計圖說，因此以下依一般地下室外防水設計說明；止水材料、層次厚度及檢驗標準仍須依核定圖說與施工規範辦理。這是施工法題，無須套用特定法條。

解題方法

作答時依「結構本體 → 接縫及貫穿部位 → 迎水面防水層 → 保護與檢查」說明，可同時交代防水構造和施工順序。要點是把防水視為連續系統，而不是只列舉一種塗料或卷材。

防水處理步驟及注意事項

一、施工前規劃與基面準備

先依地下水位、水壓、地質、開挖及支撐工法，確認底板、外牆與必要頂板的防水範圍、材料系統及收頭方式。若採地下連續壁等工法，應一併檢討連續壁與內襯牆、底板交接處的止水與排水安排。

施工前應確認混凝土表面堅實、平整、乾淨，清除浮漿、油污、鬆動物及尖銳突出物；蜂窩、孔洞、裂縫與施工缺陷應先修補。陰角、陽角及轉折處依材料要求整修成適當圓弧或斜角，避免防水層折裂或局部厚度不足。

**注意事項：**防水層施工條件須符合材料規定，包括基面乾燥或含水狀態、環境溫度及雨天限制。不得以防水層遮蓋尚未修補的孔洞或不穩定基面。

二、施工防水混凝土結構體

底板及地下外牆採符合設計要求的防水混凝土，依核定配比與施工程序拌製、運送及澆置。施工時確實振動搗實，避免漏振、離析、蜂窩及形成冷縫；澆置完成後按規定養護，控制乾縮與溫度裂縫。

外牆模板螺桿、預埋件與穿牆管應配合防水設計處理。例如採用止水螺桿，拆模後應按核定作法封補螺桿孔；穿牆管應事先設置止水環、套管或其他核定止水構造，避免事後鑽孔破壞結構防水。

**注意事項：**防水混凝土不能取代外側防水層，也不能補救施工縫、孔洞或裂縫處理不良。混凝土澆置、振動與養護是結構自防水的基本品質控制。

三、施工縫、後澆帶及變形縫止水

施工縫應依結構與防水設計配置止水帶、止水鋼板或遇水膨脹止水材等，並確實固定，使澆置後仍位於設計位置。接續澆置前，應清除施工縫表面浮漿與鬆動混凝土，按規定處理界面，再澆置後續混凝土並搗實。