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「內政部委託辦理營造業工地主任 220小時職能訓練課程講習計畫」職能訓練
課程教材(第二版) 第七單元 工程施工機具與施工技術
(教材編製協辦單位:國立台灣科技大學)
(第一次修訂版)
課程科目:施工機具規劃及管理
道路工程施工技術
橋梁工程施工技術
隧道工程施工技術
基樁工程施工技術
建築工程施工技術
委託單位:內政部
編著者:蔡茂生
中 華 民 國 九 十 八 年 八 月
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「內政部委託辦理營造業工地主任 220小時職能訓練課程講習計畫」職能訓練
課程教材(第二版)
第七單元 工程施工機具與施工技術 (教材編製協辦單位:國立台灣科技大學)
課程科目:施工機具規劃及管理
道路工程施工技術
橋梁工程施工技術
隧道工程施工技術
基樁工程施工技術
建築工程施工技術
委託單位:內政部
編著者:蔡茂生
中 華 民 國 九 十 八 年 八 月
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目 錄
章 節 目 錄 ...................................................................................................... iii
圖 目 錄 ............................................................................................................ xi
表 目 錄 ........................................................................................................... xii
照 片 目 錄 .................................................................................................... xiii
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ii
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iii
章 節 目 錄
第一章 施工機具規畫與管理 ........................................................................... 1
1.1 營造工程施工管理要項 .............................................................. 1
1.2 施工技術與機具發展趨勢 .......................................................... 4
1.3 施工機具之選用 .......................................................................... 4
1.3.1 施工機具選擇考量條件 ....................................................... 4
1.3.2 施工機具之獲得方式 1 ......................................................... 5
1.4 機具調度管理 2 ............................................................................ 5
1.5 施工機具維護 2 ............................................................................ 6
1.6 施工機具繳回 .............................................................................. 6
1.7 施工機具費用之估算 1、3 ............................................................. 8
1.8 機械施工災害之防止 .................................................................. 9
1.8.1 施工機械災害類型 ............................................................... 9
1.8.2 作業環境 ............................................................................... 9
1.8.3 機械性能 ............................................................................. 10
1.8.4 管理因素 ............................................................................. 10
1.8.5 施工機械災害之防範 ......................................................... 11
第二章 道路工程施工技術 ............................................................................. 13
2.1 道路工程主要施工項目 ............................................................ 13
2.2 土方工程 1 .................................................................................. 13
2.2.2 開挖 ..................................................................................... 14
2.2.3 填土作業 ............................................................................. 17
2.2.4 滾壓夯實 ............................................................................. 20
2.2.5 運輸機具 ............................................................................. 21
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2.3 路基工程 4 .................................................................................. 22
2.3.1 耙土作業機具 ..................................................................... 22
2.3.2 灑布加強劑機具 ................................................................. 22
2.3.3 壓實機具 ............................................................................. 22
2.4 瀝青混凝土路面工程 6 .............................................................. 23
2.4.1 瀝青混凝土拌和廠 2 ........................................................... 23
2.4.2 瀝青混凝土運輸設備 6 ....................................................... 25
2.4.3 瀝青混凝土鋪築機具 ......................................................... 25
2.4.4 柔性路面刨除及再生施工設備 ......................................... 27
2.5 混凝土路面工程 ........................................................................ 28
2.5.1 混凝土拌和廠及運輸設備 2 ............................................... 28
2.5.2 混凝土散佈機 ..................................................................... 28
2.5.3 混凝土鋪築機 ..................................................................... 29
2.5.4 滑動模版 ............................................................................. 29
2.5.5 修面及養護機 ..................................................................... 29
2.5.6 鋸縫機 ................................................................................. 30
2.6 道路施工注意事項 .................................................................... 31
2.6.1 路基施工注意事項 ............................................................. 31
2.6.2 瀝青混凝土路面施工注意事項 ......................................... 31
2.6.3 剛性路面施工注意事項 ..................................................... 31
2.6.4 既有道路上施工注意事項 ................................................. 32
第三章 橋樑工程施工技術 ............................................................................. 35
3.1 橋樑工程之組成 ........................................................................ 35
3.2 橋樑基礎工程施工技術與設備 ................................................ 36
3.2.1 基礎工程 1 ........................................................................... 36
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3.2.2 沉箱基礎 ............................................................................. 38
3.2.3 圍堰及棧橋施工 ................................................................. 39
3.2.4 井式基礎 ............................................................................. 40
3.3 墩柱施工 .................................................................................... 41
3.4 支承墊安裝 ................................................................................ 42
3.5 橋樑上部結構吊裝工法 ............................................................ 43
3.5.1 預鑄吊裝工法 ..................................................................... 43
3.6 場鑄工法 .................................................................................... 46
3.6.1 就地支撐工法 ..................................................................... 47
3.6.2 支撐先進工法 ..................................................................... 48
3.6.3 平衡懸臂工法 ..................................................................... 48
3.6.4 節塊推進工法 2 ................................................................... 50
3.6.5 預力施工 ............................................................................. 51
3.7 鋼樑施工技術與機具 ................................................................ 52
3.8 橋面版工程 ................................................................................ 53
3.9 橋樑工程施工注意事項 ............................................................ 53
3.9.1 橋梁工程特性 ..................................................................... 54
3.9.2 橋樑施工主要災害類型 ..................................................... 57
第四章 隧道工程施工技術 ............................................................................. 61
4.1 隧道工程施工作業之組成 ........................................................ 61
4.2 鑽炸法施工技術與機具 ............................................................ 62
4.2.2 鑚機類型 2 ........................................................................... 62
4.3 部份斷面開挖機具 .................................................................... 63
4.3.1 掘削機構造 4 ....................................................................... 64
4.4 隧道支撐施工機具與設備 5 ...................................................... 65
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4.4.1 噴漿機 ................................................................................. 65
4.4.2 岩釘打設設備 ..................................................................... 66
4.4.3 支保架設設備 ..................................................................... 66
4.4.4 灌漿機 ................................................................................. 66
4.4.5 高空作業車 ......................................................................... 67
4.5 全斷面隧道鑽掘機 .................................................................... 69
4.5.1 TBM構造 6 ....................................................................... 69
4.5.2 TBM隧道支撐方式 9 ....................................................... 71
4.5.3 TBM 施工管理 ................................................................... 71
4.6 潛盾工法機具 ............................................................................ 72
4.6.1 潛盾機分類 ......................................................................... 72
4.6.2 潛盾隧道支撐環片 10 ......................................................... 75
4.6.3 背填灌漿 ............................................................................. 76
4.6.4 二次襯砌 ............................................................................. 77
4.7 潛盾施工管理 ............................................................................ 77
4.7.1 地層安定處理 ..................................................................... 78
4.7.2 開挖管理 ............................................................................. 78
4.7.3 支撐施工管理 ..................................................................... 79
4.7.4 施工測量 ............................................................................. 80
4.7.5 地盤沉陷原因與對策 ......................................................... 81
4.7.6 地層安定輔助工法 ............................................................. 84
4.7.7 潛盾施工管理自動化 ......................................................... 85
4.8 隧道施工注意事項 13 ................................................................. 90
第五章 基樁工程施工技術 ............................................................................. 93
5.1 基樁工程之類型 ........................................................................ 93
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vii
5.2 打樁機具設備 2 .......................................................................... 94
5.2.1 錘擊式樁錘(Percussion hammers) ..................................... 94
5.2.2 振動樁錘(Vibration hammers) ............................................ 94
5.2.3 油壓式打樁機 ..................................................................... 95
5.2.4 打樁施工檢查重點 ............................................................. 95
5.3 場鑄基樁施工技術與機具設備 ................................................ 96
5.3.1 反循環基樁 ......................................................................... 96
5.3.2 全套管基樁(All Casing Drill Piles) .............................. 96
5.3.3 場鑄樁施工檢查重點 ....................................................... 101
5.4 攪拌樁施工技術與機具 .......................................................... 104
5.4.1 施工機具設備 ................................................................... 104
5.4.2 施工步驟與注意事項 ....................................................... 105
5.5 土釘施工技術與機具 .............................................................. 106
5.5.1 施工機具設備 ................................................................... 107
5.5.2 施工步驟與注意事項 ....................................................... 107
5.6 基樁作業注意事項 .................................................................. 108
第六章 通用施工機具與設備 ........................................................................ 111
6.1 運搬機械 1 ................................................................................. 111
6.2 車輛系運搬機械 ....................................................................... 111
6.2.1 卡車(Truck) ........................................................................ 111
6.2.2 傾卸車(Dump Truck) ......................................................... 111
6.2.3 拖車(Tractor 及 Trailer Truck) ........................................... 111
6.3 輸送機 ...................................................................................... 115
6.3.1 皮帶輸送機(Belt Conyeyor) ....................................... 115
6.4 起重機具 2 ................................................................................ 118
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viii
6.4.1 絞車 ................................................................................... 119
6.4.2 輪胎式起重機 3 ................................................................. 119
6.4.3 履帶式起重機 ................................................................... 119
6.4.4 塔式起重機 ....................................................................... 120
6.4.5 起重機作業管理 ............................................................... 124
6.5 施工電梯 .................................................................................. 124
6.5.1 施工電梯之構造 ............................................................... 125
6.5.2 施工電梯施工注意事項 ................................................... 126
第七章 混凝土工程及施工架 ....................................................................... 129
7.1 混凝土拌和設備 1 .................................................................... 129
7.1.1 拌和場種類 2 ..................................................................... 129
7.1.2 拌和機 ............................................................................... 130
7.1.3 材料貯存設施 ................................................................... 132
7.1.4 配比及計量設施 ............................................................... 133
7.1.5 控制設備 ........................................................................... 134
7.1.6 附屬設施 ........................................................................... 135
7.2 混凝土運輸機具 4 .................................................................... 136
7.2.1 預拌車 ............................................................................... 136
7.2.2 吊筒 ................................................................................... 137
7.2.3 輸送帶 ............................................................................... 137
7.2.4 混凝土壓送機具 ............................................................... 137
7.3 支撐工程 5 ................................................................................ 138
7.3.1 支撐之種類 ....................................................................... 138
7.3.2 支撐工程之施工 6 ............................................................. 139
7.4 施工架工程 7 ............................................................................ 141
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ix
7.4.2 施工架之種類 ................................................................... 142
7.4.3 高空作業車 ....................................................................... 143
7.4.4 施工架設置應注意事項 ................................................... 145
第八章 建築裝修、防水工程 ....................................................................... 153
8.1 裝修、防水工程施工技術 ...................................................... 153
8.1.1 裝修工程之類型 1 ............................................................. 153
8.1.2 外牆石材裝修工程 2 ......................................................... 158
8.1.3 防水工程 3 ......................................................................... 160
8.2 帷幕牆工程 .............................................................................. 163
8.2.2 帷幕牆之分類 ................................................................... 163
8.2.3 帷幕牆之施工 ................................................................... 163
第九章 綠建築與生態工程 ........................................................................... 169
9.1 綠建築之推動 .......................................................................... 169
9.1.1 綠建築評定指標 1 ............................................................. 169
9.1.2 綠建築標章制度 2 ............................................................. 170
9.2 綠建材之使用 .......................................................................... 171
9.3 生態工程 5 ................................................................................ 172
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圖 目 錄
圖 1-1 工程管理流程 ....................................... 3
圖 2-1 路基工程施工作業流程及施工要點 .................... 23
圖 2-2 瀝青混凝土施工作業流程及施工要點 .................. 27
圖 2-3 剛性路面施工作業流程及施工要點 .................... 30
圖 3-1 橋樑工程主要作業施工流程 .......................... 36
圖 3-2 基礎及橋墩作業流程圖 .............................. 43
圖 3-3 橋樑就地支撐工法作業流程圖 ........................ 47
圖 4-1 NATM 工法施工作業示意圖 6 ......................... 66
圖 4-2 乾式噴凝土設備組成示意圖 6 ......................... 68
圖 4-3 濕式噴凝土設備組成示意圖 6 ......................... 68
圖 4-4 土壓式潛盾工法配置圖例 ............................ 75
圖 4-5 潛盾隧道出碴系統分類 .............................. 88
圖 5-1 反循環基樁施工流程圖 .............................. 97
圖 5-2 全套管基樁施工流程圖 .............................. 99
圖 5-3 SMW 攪拌樁連續壁施工流程圖 ...................... 106
圖 7-1 模版支撐工程施工作業流程 ......................... 141
圖 7-2 施工架組立作業流程 ............................... 146
圖 7-3 施工架拆除作業流程 ............................... 150
圖 8-1 建築外牆石材安裝作業流程 ......................... 159
圖 8-2 帷幕牆作業流程圖 ................................. 165
圖 9-1 綠建築標章圖樣 ................................... 170
圖 9-2 綠建材標章(摘自內政部建築研究所網頁) .............. 172
圖 9-3 融合生態考量之設計流程圖 ......................... 174
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xii
表 目 錄
表 1-1 機具設備需求申請表 ................................. 6
表 1-2 機具設備派遣單 ..................................... 7
表 1-3 機具設備維修申請單 ................................. 7
表 1-4 機具設備繳回單 ..................................... 8
表 3-1 橋樑平衡懸臂工作車工法作業內容 .................... 49
表 3-2 鋼樑施工作業內容 .................................. 52
表 3-3 橋面版工程作業內容 ................................ 53
表 3-4 橋樑工程主要工程項目及作業內容彙整 3 ................ 53
表 4-1 隧道類型區分 1 ..................................... 61
表 4-2 鑽炸工法作業內容及使用之機具 ...................... 67
表 4-3 各種潛盾機維持開挖面安定之方式 12 ................... 89
表 8-1 建築裝修工程類型 ................................. 154
表 8-2 建築防水工程類型 ................................. 162
表 9-1 綠建材之分類 ..................................... 172
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xiii
照 片 目 錄
照片 2-1 挖溝機作業 ...................................................................................... 15
照片 2-2 裝載機作業 ...................................................................................... 15
照片 2-3 傾卸車載運土方作業 ...................................................................... 15
照片 2-4 越野型傾卸車載運土方作業 .......................................................... 16
照片 2-5 推土機作業 ...................................................................................... 17
照片 2-6 平路機作業 ...................................................................................... 17
照片 2-7 振動壓路機滾壓作業 ...................................................................... 18
照片 2-8 AC 舖築作業 .................................................................................... 27
照片 2-9 AC 刨除作業 .................................................................................... 28
照片 2-10 剛性路面舖築作業 ........................................................................ 30
照片 3-1 基礎施工(東西向八里新店線) .................................................. 38
照片 3-2 水上作業平台及圍堰(八里新店段 2-3A 標) ............................ 40
照片 3-3 井式基礎施工(八里五股段) ...................................................... 41
照片 3-4 橋墩施工(八里五股段) .............................................................. 42
照片 3-5 高鐵 C250 標 I 型粱吊裝 ................................................................ 45
照片 3-6 預鑄節塊吊裝(第二高速公路 C326 標) ................................... 46
照片 3-7 全跨徑吊裝(高鐵 C250 標)........................................................ 46
照片 3-8 橋梁就地支撐施工(八里新店線 C801 標) ............................... 47
照片 3-9 支撐先進工作車(高鐵 C250 標) ............................................... 48
照片 3-10 平衡懸臂工作車(八里新店線 C804 標) ................................. 50
照片 3-11 預力穿線機 .................................................................................... 51
照片 3-12 預力施拉作業(高鐵 260 標) .................................................... 51
照片 3-13 預力完成情形(高鐵 C260 標) ................................................. 51
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xiv
照片 3-14 鋼樑吊裝(八里新店線) ............................................................ 52
照片 3-15 鋼樑推進工法(八里新店線 C805 標) ..................................... 52
照片 4-1 油壓鑽堡 .......................................................................................... 63
照片 4-2 旋臂式掘削機 3 ................................................................................ 64
照片 4-3 噴漿機 .............................................................................................. 69
照片 4-4 雪山隧道導坑 TBM ......................................................................... 70
照片 4-5 雪山隧道主坑 TBM ......................................................................... 71
照片 4-6 擠壓式潛盾機 .................................................................................. 73
照片 4-7 土壓平衡式潛盾機 .......................................................................... 74
照片 4-8 加泥式土壓平衡潛盾機 .................................................................. 74
照片 4-9 泥水加壓式潛盾機 .......................................................................... 74
照片 4-10 隧道支撐環片 ................................................................................ 76
照片 4-11 背填灌漿設備(地面部份) ........................................................ 76
照片 4-12 背填灌漿設備(開挖面部份) .................................................... 77
照片 4-13 隧道內背填灌漿作業 .................................................................... 77
照片 4-14 隧道內測量儀器 ............................................................................ 81
照片 4-15 潛盾機操作台 ................................................................................ 90
照片 5-1 振動打樁機 ...................................................................................... 95
照片 5-2 油壓打樁機 ...................................................................................... 95
照片 5-3 旋鑽式全套管鑽機 ........................................................................ 100
照片 5-4 搖管機 ............................................................................................ 100
照片 5-5 全迴轉式全套管鑽機 .................................................................... 100
照片 5-6 全套管樁開挖 ................................................................................ 101
照片 5-7 全套管基樁鋼筋籠吊放 ................................................................ 101
照片 5-8 土壤攪拌樁(SMW)鑽機 ................................................................ 104
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xv
照片 5-9 小型鑽機鑽孔作業 ........................................................................ 107
照片 5-10 鑽機鑽孔導架 .............................................................................. 107
照片 6-1 卡車 ................................................................................................ 113
照片 6-2 傾卸車 ............................................................................................ 113
照片 6-3 拖車 ................................................................................................ 114
照片 6-4 拖曳式傾卸車 ................................................................................ 114
照片 6-5 平版版車 ........................................................................................ 114
照片 6-6 槽罐車 ............................................................................................ 114
照片 6-7 越野型傾卸車 ................................................................................ 115
照片 6-8 吊卡車 ............................................................................................ 115
照片 6-9 皮帶輸送機 .................................................................................... 116
照片 6-10 螺旋輸送機 .................................................................................. 118
照片 6-11 輪胎式起重機 .............................................................................. 120
照片 6-12 吊臂式起重機 .............................................................................. 120
照片 6-13 塔式起重機 .................................................................................. 121
照片 6-14 捲揚鼓 .......................................................................................... 121
照片 6-15 塔吊配重 ...................................................................................... 121
照片 6-16 塔座安裝 ...................................................................................... 122
照片 6-17 操作台吊裝 .................................................................................. 122
照片 6-18 塔架爬升裝置 .............................................................................. 123
照片 6-19 施工電梯構造 .............................................................................. 125
照片 7-1 混凝土拌和廠 ................................................................................ 129
照片 7-2 移動式拌和機 ................................................................................ 131
照片 7-3 混凝土預拌車 ................................................................................ 136
照片 7-4 混凝土輸送泵浦車 ........................................................................ 137
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xvi
照片 7-5 拖曳式混凝土輸送泵浦 ................................................................ 137
照片 7-6 鋁合金支撐架 ................................................................................ 138
照片 7-7 模組式鋼骨支撐架 ........................................................................ 139
照片 7-8 型鋼支撐架 .................................................................................... 139
照片 7-9 外牆施工架 .................................................................................... 142
照片 7-10 鋁合金施工架 .............................................................................. 143
照片 7-11 移動式施工架 .............................................................................. 143
照片 7-12 自走式高空作業平台車 .............................................................. 144
照片 7-13 高空作業車 .................................................................................. 144
照片 7-14 外牆電動工作平台 ...................................................................... 145
照片 7-15 洗窗機 .......................................................................................... 145
照片 7-16 放樣、底座安置 .......................................................................... 149
照片 7-17 三角托架組立 .............................................................................. 149
照片 7-18 施工架組立 .................................................................................. 149
照片 7-19 施工架組立完成狀況 .................................................................. 149
照片 8-1 地坪整體粉光機 ............................................................................ 155
照片 8-2 電動手工具 .................................................................................... 155
照片 8-3 高架地版施工 ................................................................................ 155
照片 8-4 木地板施工 .................................................................................... 156
照片 8-5 鋁合金天花版安裝完成 ................................................................ 156
8.1.1.3 隔間牆施工 ......................................................................................... 157
照片 8-6 玻璃安裝 ........................................................................................ 157
照片 8-7 防水填縫施工 ................................................................................ 157
照片 8-8 窗簾安裝完成 ................................................................................ 158
照片 8-9 金屬護欄安裝 ................................................................................ 158
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xvii
照片 8-10 外牆石材安裝作業 ...................................................................... 160
照片 8-11 石材安裝完成 .............................................................................. 160
照片 8-12 屋頂防水施工 .............................................................................. 162
照片 8-13 帷幕牆材料進場 .......................................................................... 166
照片 8-14 帷幕牆框架組立 .......................................................................... 166
照片 8-15 帷幕牆固定鐵件安裝 .................................................................. 166
照片 8-16 帷幕牆框架安裝(內側) .......................................................... 166
照片 8-17 片版組立 ...................................................................................... 166
照片 8-18 片版組立調整 .............................................................................. 166
照片 8-19 斂縫及表面清潔 .......................................................................... 167
照片 8-20 帷幕牆大樓完成外觀(捷運 CH224 標大坪林站) ................ 167
照片 9-1 台大生物環境系統工程學系建造之綠房子 ................................ 170
照片 9-2 邊坡整治植生復育過程 ................................................................ 174
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xviii
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1
第一章 施工機具規畫與管理
為因應生活機能之基本需求,舉凡:鐵、公路、捷運等交通建設、自
來水供應系統、雨水及污水下水道、電力、電信系統等等公共設施,乃至
住宅、辦公大樓等建築、社區公園景觀設施等均需仗由營建工程之興建以
提供使用。營建工程所包含之類型相當繁雜,進行之作業項目繁多,採用
之施工技術繁雜,施工機具類型眾多,性能差異性頗大。在工程籌備期間
時,必須依據工程內容、基地施工環境條件,在契約規定之工期及預算許
可範圍內,妥善地選擇施工方法,運用良好之施工技術及性能優異之機
具,以確保得以順利、安全地完成。
1.1 營造工程施工管理要項
營建工程推動之前置作業為規劃設計。工程主辦機關(業主)委託工
程顧問公司或建築師辦理,該階段之工作內容依序為:工址調查、工程規
劃、方案設計等。
工址調查需事先依據工程之功能需求及工址環境特性擬定調查計畫
辦理。其內容包括:地形測量、地籍圖套繪、地質調查、基地週邊環境現
況調查、施工時間限制調查等。以瞭解該工程基地環境狀況,作為發展後
續規劃設計方案之重要依據。
工程方案就設計需求內容初擬,概估所需經費、工期,經評估選定方
案後進行設計,以確定各項內容,配置、平面、立面、剖面、詳細圖等以
標示構件形式、尺寸,使用之材料規格等,編定預算及施工規範,制訂契
約書及其他相關規定彙整編定為發包文件。
經工程招標採購程序確定得標之施工廠商後,由承包廠商依據其施工
構想,擬採用之機具設備等編定施工計畫。施工計畫之擬定需先確立該工
-
2
程契約內容,包括施工項目、作業方法與品質要求、工期、預算等,編列
詳實之計畫內容,依程序送審核定後開始施工。
施工管理之要務乃在針對合約規定及施工計畫之內容,確實掌握執行
過程之各項步驟與措施,以確保在規定工程期限內確保品質、環境、安全
之前提下順利地完成。施工管理之主要項目包括:
1. 工法、施工程序
2. 品質
3. 安全衛生
4. 環境保護
5. 工期
等。所採用之施工技術與機具為其中之關鍵要素,故為施工管理之重
點。工程管理流程如圖 1.1 所示。
有關施工技術與機具之選擇,應依據設計圖說,考量合約工期、預算
限制、施工安全衛生、環境保護等相關規定,予以整體評估後,採用最適
當之施工技術,搭配選用機具型式。進一步確定機具設備之規格及數量,
配合公司之政策以外包、租用或採購等方式,配合工程之推展適時進場施
工。
營建工程師之職責主要在於施工前評估選用適當之施工方式與程
序,預估所需之施工時程,據以評估所需之施工機具型式、需求數量,並
與機械工程師會商研訂詳細之機具規格,據以進行採購或租用乃至分包等
方式以獲得工程所需之機具、設備。施工期間有關機具之調度、維修保養,
乃至使用後之繳回等工作則由機械工程師負責處理。故本課程編排以配合
工程作業項目內容分別介紹各項施工技術及所需使用之機具設備類型、作
業特性、選用時評估考量之主要項目等,分別予以說明。
-
3
圖 1-1 工程管理作業流程
-
4
1.2 施工技術與機具發展趨勢
近年來,因機械、電機、電子、化工等各相關科技之發展,營造施工
技術日新月異,機械製造技術日益精良,施工技術與機具之發展具有如下
之趨勢:
1. 產能大幅提高
2. 操作簡單
3. 施工精確度提高
4. 技術勞力需求度降低
5. 作業安全性提高
6. 低污染、無公害之作業方式
7. 自動化乃至無人化之發展
1.3 施工機具之選用
施工機具為營建工程執行之主要工具,用以將工程設計成果依據規劃
之施工方法在預定工期內如期、如質、安全,且對原有環境衝擊最小下完
成,以獲致最佳之成本控制效益。
1.3.1 施工機具選擇考量條件
施工機具之選擇係基於工程設計內容、合約規定之工期、預算可容納
之範圍、安全性可確保、符合環境保護需求等要項而做最有效之考量。除
因應施工方法〈Method〉之需求外,尚須就施工場地之大小、通達道路之
寬度、坡度、轉彎半徑等選用可因應運轉之機械型式。另對機具之操控技
術人力,機具之營運維修保養等綜合考量後選擇適應作業之機具規格。
營建工程選擇機具、設備之因素如下:
1. 功率-機具、設備之規格、性能必須能配合工程預定進度所需。
2. 品質-機具、設備所完成之工作品質必須符合規範需求。
-
5
3. 作業需求-機具、設備之尺寸,操作過程所需之通路、迴轉空間、
承載能量等需能配合基地之作業環境。
4. 操作性-易於訓練熟悉機具、設備之操作。作業之靈巧、方便為選
用之要件。
5. 安全性-機具、設備之作業安全必須滿足法令規定。
6. 環境維護-作業之噪音、振動等營建公害之降低為選用之重要因素。
7. 成本-購置、租用之費用,使用過程之運轉、維護、保養等費用應
整合考量,以符預算控管之需。
1.3.2 施工機具之獲得方式 1
營建工程所使用之施工機具除少數必須就工程設計之特殊規格或施
工環境之特殊需要而採用特定規格之訂製型機具,因應該工程採購者外,
其他多採租用、連工外包等方式。故施工機具之來源可分為下列三種類型:
1. 訂製—依據該工程之特殊需求訂製,購置成本多採一次攤提方式於
工程費中支應。
2. 租機—向機械製造供應商租用,以租〈使〉用期間計費。
3. 外包—將機具之提供、操作及維修保養一併交由專業廠商,按工程
數量計價;少數亦有採租機、借人方式分別計算租機費用及人工費
用乃至維修保養、保險等費用者。
1.4 機具調度管理 2
為利機具運用,應依據施工預定進度排定機具使用計畫,預先提出申
請以利管理單位調撥提供。
施工單位申請機具使用,機具主管單位之核派、調撥等作業用表單格
式例如表 1-1、表 1-2 所示。
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6
1.5 施工機具維護 2
各類機具均需適當維護以保持應有之機能,依據機具類型排訂定期維
護計畫,於使用過程發生故障需予維修者提出報修申請。
1.6 施工機具繳回
工程施工告一段落,機具、設備需辦理繳回程序,以利其他工程申請
使用。
有關機具、設備之維修申請、繳回等作業表單格式如表 1-3、表 1-4
之例。
表 1-1 機具設備需求申請表
工程名稱: 申請日期:
項次 機具設備名
稱
型號(規
格)
作業內容 預定使用期間 數量 備註
核定
機具主管單位
審核
申請單位
-
7
表 1-2 機具設備派遣單
工程名稱: 派遣日期:
機具名稱 規格型號 維修項目 預定修復日期 備註
維修單位
申請單位
表 1-3 機具設備維修申請單
申請單位: 申請日期:
機具名稱 規格型號 維修項目 預定修復日期 備註
維修單位
申請單位
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8
表 1-4 機具設備繳回單
申請單位: 申請日期:
機具名稱 規格型號 繳回日期 送回方式 備註
機具管理單位
申請單位
1.7 施工機具費用之估算 1、3
營建工程管理有關施工機具費用之估算係依據各該項機具、設備購置
之費用、使用年限,依據會計折舊原則,推算分年折舊比例,據以訂定使
用該項機具之費用再加計購置成本之利息,得出機具、設備之使用費用單
價。一般多依使用期間或完成之工程數量於相關施工項目中攤列機具費
用。
若以租用方式取得施工機具,供應商一般亦以各該機具、設備之耐用
期限計算投資回收期限,再考量市場供需情形,訂定租金。一般多依使用
期間計費。計費單位有:小時、日、月。對施工廠商而言,依使用期間長
短支付機具租金,較易掌控施工成本。唯如因故施工進度遲緩,勢將引致
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9
額外成本支付問題,未必有利。
另有採連人帶機一起租賃之方式,負責機具之維修乃至操作,按使用
期間計費之方式。
針對較為特殊之機具如隧道施工用之全斷面鑽掘機(TBM)、豎井鑽
孔機(Raise Borler),有些機具製造廠提供可於客戶使用後再予買回
(Buy-Back)之購置契約形式。以降低營造廠商於工程完工後機具閒置,
不只無法依使用年限攤提回本,還得負擔耗費不訾之保養費用。機具製造
廠買回整理後可在提供下一次需使用之施工廠商,堪稱兩相得利。
1.8 機械施工災害之防止
營造工程之進行必須利用機具、設備。近年來因科學技術之發展,營
建施工機具趨向大型化、自動化發展。機具能量愈來愈大,潛在之危害程
度自然較高。
營建工程施工災害之發生大抵而言可分成﹕施工環境、施工方法、施
工機械及設備、臨時及假設設施、安全防護措施、個人因素〈未具備相關
作業之專業資格、體能、心理因素等〉、管理。其中大多與施工機械有關。
1.8.1 施工機械災害類型
施工過程因機械作業引致之災害原因包括﹕
1. 作業環境
2. 機械性能
3. 操作因素
1.8.2 作業環境
施工場所之地形、地質、水文、天候等環境要件所蘊藏之能量可能引
致施工機械作業發生危害狀況包括:
1. 斜坡上作業
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2. 高處作業〈位能〉
3. 軟弱地層
4. 地下土〈岩〉壓、水壓
5. 供電設備近接作業〈電能〉
6. 鄰近河川、海岸
7. 緊臨既有建築物施工
8. 強風、豪雨、落雷、地震
等。
1.8.3 機械性能
施工機械、設備之性能可能引致之危害狀況包括:
1. 過負荷
2. 轉向性能
3. 煞車性能
4. 作業平衡性
5. 機件強度
6. 行走機能
7. 操作順序
等。
1.8.4 管理因素
管理因素引致施工機械作業之危害狀況包括:
1. 管理組織及人員
2. 管理計畫
3. 執行成效管考機制
等。
依據過去發生之職業災害統計資料瞭解,與施工機有關之災害類型包
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11
括:
1. 被夾、被捲
2. 滾落、滑落
3. 傾倒
4. 碰撞
5. 物體飛落
6. 倒塌、崩塌
7. 異常沈降
8. 異常氣壓
9. 爆炸
等。
1.8.5 施工機械災害之防範
為防止施工機械發生作業災害應事先充分了解作業場所之特性、妥慎
研定作業計畫、慎選機具性能、操作人員之教育訓練、落實執行自主檢查
等,以消弭可能出現之危害狀況,使災害發生之機率降至最低。其具體之
防範對策建議如下列:
1. 作業計畫之檢討修訂〈安全評估〉
2. 訂定安全作業標準〈SOP〉
3. 設置安全管理組織及人員
4. 成立協議組織、訂定協議計畫
5. 設置安全防護設施
6. 教育訓練及從業人員資格管理
7. 自主檢查〈機具維修保養、機具檢點、安全設施檢查等〉
8. 執行動態安全管理(配合施工作業實施狀況機動辦理)
等。
-
12
參考文獻:
1. 汪燮之,土木施工機械,第二章「機具費用」,國立編譯館主編,大中
國圖書公司出版,民國 95 年 10 月
2. 汪燮之,土木施工學,P89~91 第二章「施工規劃」第四節「機具管理」
國立編譯館主編,大中國圖書公司出版,民國 89 年 1 月
3. 汪燮之,土木施工學,P58~68 第二章「施工規劃」第三節「規劃」「施
工費用估算及預算」(3)「機具費用估算」國立編譯館主編,大中國圖
書公司出版,民國 89 年 1 月
-
13
第二章 道路工程施工技術
公路運輸為目前普及性、服務性最高之交通方式,對民眾生活之影響
極大。目前國內道路依主管單位區分包括有:鄉道、縣市道、省道、國道
等類型。道路工程一般需先進行土方開挖及整地工作,之後進行路面工程
施工。路面工程依使用之鋪面材料可區分為:柔性路面(瀝青混凝土)及
剛性路面(P/C 或 R/C)。道路工程所使用之機具設備,包括有:路基填築
過程所使用之土方作業機具,以及路面鋪設所使用之機具、設備。路面施
工機具設備之內容,分別包括鋪面材料產製設備、運輸設備、鋪築機具、
壓(搗)實機具及其他相關配合機具設備等。
2.1 道路工程主要施工項目
道路工程施工前需先辦理地形測量,依據設計圖進行放樣,將道路中
心位置標定打設中心樁,以為施工控制之依據。之後,進行整地,依設計
線型、高程,進行土方開挖、填築等作業。接著進行道路工程部份之施工
作業。
2.2 土方工程 1
道路工程為滿足車輛行駛之服務品質,必須維持一定之寬度、坡度、
轉彎半徑等線型設計標準。故在平面路段需設置開放路段,跨越河谷地形
則需設置橋樑,以隧道穿越山區。
原地面與設計高程有差異者,需以土方之開挖或回填至設計高程,相
關作業項目內容如下2:
1. 地面清除與掘除
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14
2. 路幅開挖
3. 邊坡開挖
4. 土方運輸
5. 棄土
6. 填土
7. 滾壓夯實
8. 沉陷監測
等。
土方作業應確實依設計圖標示之範圍、順序施工,並設置必要之保護
(含臨時保護)措施。依據行政院公共工程委員會制定之施工綱要規範中
相關規定彙整如下列之說明。3
2.2.1 開挖
開挖工程所使用之機具包括如下4:
1. 挖溝機
2. 推土機
3. 裝載機
4. 運輸車輛
5. 對堅硬之石方開挖機械需改採如下類型:
(1)破碎機(油壓、電動)
(2)岩石碎裂機
(3)切割機(Cutting Machine)
(4)旋臂式切割機(Roadheader)
(5)爆破設備及爆材
土方開挖作業需依據設計圖所標示之高程及平面線型於地面先行放
樣測量後,確定需開挖之範圍及高度,依序逐段、逐階進行開挖。施工過
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15
程必須密切注意開挖施工區週邊之穩定性,尤其是高開挖區邊坡之臨時保
護措施應確實,以防發生崩坍事故。(參照照片 2-1~照片 2-4)
照片 2-1 挖溝機作業
照片 2-2 裝載機作業
照片 2-3 傾卸車載運土方作業
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照片 2-4 越野型傾卸車載運土方作業
有關土石方開挖作業之進行應注意下列重點3:
1. 計畫書擬定
應先擬定土方工程分項施工計畫,按設計圖說所示之範圍、路
線、坡度、高程及橫斷面完成路幅開挖工作。
2. 排水系統設置
開挖工作進行中,應隨時保持良好之排水狀況,建造臨時排水
設施或備置抽水機等,以利開挖地區水之宣洩。排水設施出水口之
位置,應避免設於對路幅或路基可能發生沖刷之處。
3. 開挖順序
所有挖方應自上而下順序開挖。
4. 開挖邊坡施工要求
(1) 挖方開挖後之邊坡,須符合設計之坡度,邊坡之表面須平整。
(2) 在上邊坡內,所有鬆動突出之岩石或可移動之孤石,均須移去。
邊坡有不穩定,且有滑動傾向之材料,均應予以挖除及移除,
或作其他處理。
5. 土方調撥運用
需利用開挖所得之石料作為他種用途時,對開挖工作須有適當
之計畫,俾能獲得適當之數量,以配合其他工程之需要。
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17
6. 爆材之使用
施工時如需使用炸藥,應特別注意,勿使傷及人畜、財產。
7. 交通維持
開挖土石方時,如須維持交通,應擬妥交通維持計畫經核可後,
確實辦理勿使阻斷交通。
2.2.2 填土作業
填土作業所使用之機械設備如下 5:(參照照片 2-5~照片 2-7)
1. 推土機
2. 平路機
3. 滾壓機-包括有羊腳滾壓路機、鐵輪壓路機、震動壓路機、膠輪壓
路機等。
照片 2-5 推土機作業
照片 2-6 平路機作業
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18
照片 2-7 振動壓路機滾壓作業
填土作業之施工順序約略與開挖相反,其施工管理重點如下:
1. 計畫書擬定
應依設計圖說所示之路線、坡度、高程及橫斷面完成路堤填築
計畫。
2. 清除與掘除
填築路堤之前應將原地面雜草樹根及一切有害雜物清除及掘除
後修整平順,如有不適合材料,應事先擬定計畫經主辦機關核准後,
將不適用材料挖除換填適合材料,且按規定厚度及壓實密度分層舖
平壓實。
3. 坡地填土之前置處理
在山坡上建築路基,填築前,視土質情形將基地挖成略向內傾
之台階,刮鬆其表面,然後分層填築以防坍滑。
4. 積水地區之處理
池塘、沼澤、水田或有淤泥之處,填土前應先將積水排乾,挖
去軟弱淤泥層後,再用適當之乾土砂或石塊分層填壓,或經適當穩
定處理,藉使路基堅實。
5. 填土表面之臨時導排水設施
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所有填方應分層填築,每層應與路基完成後之頂面約略平行。
在路堤填築期間,填土面應經常維持具有適當拱度之平順坡面,以
利排水,並應防止雨水之沖刷。如路堤之坡度甚陡且其長度較長者,
每隔相當距離應設法導水旁流,以免沖毀路堤。
6. 分層滾壓夯實
填築材料應分層壓實,依規範限定之厚度壓實。用機動平土機
或其他適當機具攤平後滾壓之,每層未滾壓至規定之壓實密度前,
不得在其上舖築第二層。路堤應分層連續填築其整個斷面寬度,其
長度應視所使用之機具調配而定,愈長愈佳。
7. 石料填築
如以石料為主要材料填築路堤時,應分層連續填築其整個斷面
寬度,每層填築厚度不得大於[60cm]為原則。每層填築應自該路段
之一端開始,將填料傾倒於前一層之上面,然後以堆土機將其向前
推動,使較大石塊推置於每層填料之下層,而其間隙由小石料及土
壤或細料填充良好,石塊之最大粒徑尺度不得大於每層厚度之 2/3,
所有過大之石料應先行處理至所需尺度後,方可使用。其表面應加
砂石料一層,務使表層平整無顯著之空隙方可,然後以振動式壓路
機壓實之,所有施工方法、程序及滾壓機具均應依照監造單位之指
示辦理。
8. 鄰近構造物之填土
與涵洞或橋梁相鄰地區之路堤填築,應按[15cm]鬆方厚度分層
壓實,但不得使用鏟刀或重型滾壓機具或高性能振動壓路機滾壓。
混凝土牆或其他整體式構造物如需兩側填築時,則填築工作應同時
進行,每層填築高並應大致相同。
9. 坡腳保護
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如在路堤兩旁借土,路堤坡腳至借土坑邊緣,應留路基護道。
10. 植栽
路堤邊坡應平整堅實,並按工程圖說規定舖植草皮,播種草籽
或作其他處理。
2.2.3 滾壓夯實
填土後需配合進行滾壓夯實作業,以達到規定之壓實密度,滾壓夯實
施工管理重點如下 3:
1. 含水量控制
填土滾壓時,土質不得過乾或過濕。過乾時應灑以適當之水份,
過濕時應以適當方法,使其降至規定之含水量,方能滾壓。挖方時
亦須於開挖至設計路基高程後,向下再翻鬆 15cm 後滾壓之。
2. 土塊處理
所填土壤中,如含有硬土塊,須用適當之工具妥為打碎舖平,
並酌量灑水後用適當機具滾壓之。
3. 滾壓機具
滾壓機具之重量及式樣,於施工時視土壤之性質決定之。
4. 壓實作業順序
滾壓作業應沿路堤縱向進行,由外緣漸向中心線滾壓,務使每
一部分均獲致相等之壓實效果。每層填築材料應壓實至規定壓實密
度,在未達規定壓實密度前,或有其他不良情形未改善前,不得在
其上繼續舖築第二層。
5. 構造物邊緣作業
(1) 涵管、管道或其他構造物,在其上方填土未達適當高度之前,
築路之重機械不得行經其上或鄰近行駛。此項高度須視實際情
形而定,但不得小於[60cm],在該高度以下部分,應以夯土機
-
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或其他適當之機具夯實,不得以壓路機滾壓,以免損及涵管等
構造物。
(2) 靠近橋台、擋土牆、翼牆、涵洞或其他土石構造物,滾壓機具
無法到達之處,可用人工夯實或用機動夯錘夯實之,惟不得損
及構造物。地面呈斜坡之處,應挖成台階形。
6. 密度試驗
各層填方滾壓完成後應做工地密度試驗,如試驗結果未達規定
壓實密度時,應繼續滾壓,或以翻鬆灑水或翻曬涼乾後重新滾壓之
方法處理,務必達到規定壓實密度為止。
7. 異常天候之因應
每層撒舖之材料應儘可能於當日滾壓完成,如認為有下雨之可
能時,應即停止撒舖材料,已撒舖之處,應立即加以整平滾壓,以
防積水及雨水滲入。
2.2.4 運輸機具
土方運輸機具包括有如下之類型2:
1. 傾卸車
為最常使用之土方運搬機具。為配合土方作業多於地形起伏變
化巨大之位置施工,施工道路之坡度、寬度、轉彎半徑等標準均不
如一般道路,常使用於更嚴苛條件下順利進行運作之機具。故有所
謂「越野型傾卸車」之生產以供運用。
2. 刮運機 5
為一種特殊型式之機具,用來作為將地面之土方刮除,存放於
機身中間之車斗內,移行至制預訂填土位置,再將車斗打開,隨著
車輛之緩速移動將土方攤落。
3. 輸送帶
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以皮帶輸送機(Belt Conveyer)持續地進行土方之搬運作業,
對大面積土方工程具有極高效率之設備。尤其是裝載點固定或填置
點固定之作業模式,效果更為顯著。
2.3 路基工程 4
「路基」係於地面上鋪築鋪面之前施設之堅實基底層。其材料包括一
般土石料、級配料等構成。其施工之方式予使用之機具與土方工程之填土
作業相同,茲不再贅述。惟因部份地層承載力不足,須予加強,常採用石
灰水泥、飛灰等土壤改良劑予以添加攪拌混合,以提高其強度。其施工程
序基本上分成耙土、灑布加強劑、攪拌、壓實等作業。其使用之機具包括:
2.3.1 耙土作業機具
一般採用圓盤式耙土機(Disc hallow)將地表土耙鬆,其行走機構分
為履帶式、輪胎式兩種。
2.3.2 灑布加強劑機具
1. 傾卸車—裝運石灰、飛灰、水泥等材料至現場傾倒灑佈布後配合以
挖溝機予以攪拌,使固化後提高地層強度。
2. 攪拌灑佈車—以類似裝載機之構造惟將裝載斗改為向下覆蓋之構
造,其內設有攪拌構造以將土壤加強劑於斗內與土壤攪拌後灑佈。
2.3.3 壓實機具
以羊角滾壓路機予以深層壓密後,在視需要依序以膠輪、鐵輪壓路機
壓實之。
路基工程作業流程及施工注意事項請參照圖 1-1 所示。
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圖 2-1 路基工程施工作業流程及施工要點
2.4 瀝青混凝土路面工程 6
2.4.1 瀝青混凝土拌和廠 2
瀝青拌和廠之型式,包括有:分盤式拌和廠(Batching Plant)、連續式
拌和廠(Continuous Mixing Plant)或乾鼓式拌和廠(Dryer Drum Mixer)
等。
瀝青混凝土拌和廠之生產設備包括如下:
1. 磅秤與計量設備—用於任何稱重箱或漏斗上之磅秤,應使用臂梁式
磅秤、度盤式磅秤或採用電腦全自動計量及螢幕顯示,均須經度量
-
24
衡檢定所檢驗合格,其靈敏度應為所需最大荷重之 0.5%。應提供所
需數量之標準校驗法碼,以利經常校驗所有磅秤。
2. 乾燥爐之供料器(Feeder for Dryer)—拌和廠應裝配有分離之冷料
箱管道開口,附有校正好之門及機具供料,以均勻而一致之流量,
供應各種粒徑之粒料至乾燥爐內。
3. 乾燥爐—乾燥爐為圓柱型旋轉式,需有適當之設計,使粒料加熱烘
乾至規範之要求,且於加熱期間能連續搖動粒料,乾燥爐應能儲備
拌和廠最高額定能量所需之粒料。烘乾後粒料之殘餘含水量應在
1.0%以下。
4. 粒料儲存箱—拌和廠應具有足夠容量之儲存箱,以供拌和廠全數容
量運轉時之需要。儲存箱至少應分為三隔間以保證能分開並儲存足
夠適用之粒料。每一隔間應在適當位置裝設合適尺度之溢流管,以
防止材料溢流至另一不同尺度粒料之儲存箱內。不同之礦物填充料
應適當地分開乾存,並應以分開且經同意之磅秤或由稱重箱磅秤上
另一分開之秤桿,予以稱量各式礦物填縫料。
5. 溫度計設備—拌和廠應於乾燥爐之出口槽裝置度盤式水銀溫度計、
電測高溫計、或其他認可之量溫設備,以便自動記錄烘乾粒料之溫
度。拌和廠並應於衡量式拌和機瀝青漏斗填料閥門附近,瀝青輸送
管上之適當位置,以及於連續式拌和廠靠近上述同樣位置,安裝一
個可由 90℃讀至 200℃之鐵殼溫度計、或電測高溫計、或其他經認
可之量溫設備。
6. 拌和時間之控制裝置—拌和廠應裝配計時鎖,以利控制整個拌和循
環之操作。在拌和機填料後,計時鎖即鎖閉稱重箱門,直至完成循
環時關閉拌和機之門為止。
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7. 集塵設備(Dust Collectors)—拌和廠應裝置適當之遮蓋,以有效收
集攪拌過程揚起之塵埃。
8. 安全設備—裝配必需之人行道、階梯、平台,並設置必要之扶手、
護欄等防護設施,以維操作人員往來於熱儲存箱等相關處所作業之
安全。
拌和廠之設備及操作應做定期檢查,以確保出車裝料淨重與各盤重量
總和值之誤差在±2%以內。
2.4.2 瀝青混凝土運輸設備 6
為考量機動性,一般多以「後傾式傾卸車」裝運瀝青混凝土。而為保
持瀝青材料之溫度,多於車斗上裝設有可覆蓋帆布之裝置。
運輸車輛必須具有堅固緊密、清潔、平滑金屬之車身,該車身並先塗
一層石臘油或其他經認可之潤滑油料,以免拌和料黏附於車身,每次裝載
時應用足夠大小之帆布或其他妥善材料掩蓋以免受天候之影響。拌和料運
抵工地舖築前之溫度應在規範指定舖築溫度以上。運輸車輛數應依拌和廠
至舖築地點之運距而定,並需有足夠車輛數,使其總運量之速率能符合拌
和廠之生產率,並保證儘可能使舖裝機連續操作而不至於延擱鋪裝作業。
2.4.3 瀝青混凝土鋪築機具
瀝青混凝土舖築過程需進行下列作業:噴灑底油、拌和料舖築、滾壓
等。
瀝青拌和料之舖築設備包括:灑油、舖築、壓實等作業所使用者包括
如下 3:
1. 瀝青拌和料之舖築設備
(1) 舖築機應具備縱橫坡自動調整控制,及裝配漏斗箱與分布螺
旋,將拌和料於可調整之刮版前均勻舖築。以自行供應動力,
-
26
以 2~15m/min 之速度前進。舖築機應裝有敏捷而有效之操縱設
備,其前進與後退之速度不得小於 30m/min。
(2) 除靠近固定邊模處之作業外,舖築應使用機械設備或其他微調
設備,以調整路面高程,使能適合路緣之線條。
2. 壓路機(Rollers)
(1) 拌和料舖設後,以壓路機徹底均勻地滾壓。通常一部路面舖築
機須配合兩部鐵輪壓路機,及一部膠輪壓路機;或配備一部振
動壓路機。每層拌和料舖築後,若已能承受壓路機而不致發生
過份之移動或產生髮絲裂紋時,則應立即滾壓。
(2) 壓路機應為自動式之鐵輪壓路機及膠輪壓路機或振動壓路機,
並須保持良好情況,其操作時之速率應儘量緩慢,避免瀝青拌
和料滾壓後產生移動之現象。壓路機所需之數量與每部壓路機
之重量,應依拌和料於可工作之情形下得以達成規定之壓實密
度而定。
(3) 振動壓路機-如使用振動壓路機時,無論為單鼓式或雙鼓式,
且應能調整其振幅(Amplitude)及振動頻率(Frequency of
Vibration)者,俾依材料、配合比及溫度等不同之瀝青拌和料,
均能按達規定之壓實密度,且不致產生不平順之波紋。振動壓
路機之振動頻率通常以 2,000~3,000RPM 為宜,振幅則以 0.4
~0.8mm 為佳。振動壓路機之滾壓速度為 3~5km/h。每層厚度
5cm 以下之瀝青混凝土路面,不得使用振動壓路機滾壓。
(4) 用於滾壓瀝青混凝土之壓路機應裝有水箱、水潤系統及棕刷,
俾滾壓時能使輪胎面保持均勻之濕潤狀態,以免拌和料黏附其
上。
(5) 開放級配瀝青混凝土滾壓所用之雙軸雙鐵輪壓路機,其總重不
超過 10t。
瀝青混凝土舖築作業請參照照片 2-8,其施工作業流程及應注意事項
-
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詳圖 2-2 所示。
照片 2-8 AC 舖築作業
圖 2-2 瀝青混凝土施工作業流程及施工要點
2.4.4 柔性路面刨除及再生施工設備
瀝青混凝土使用一段時間後可能會發生龜裂、斷裂、老化等現象,若
逕予加鋪將使路面厚度不斷增高,而弱面仍在原位置,加鋪後經一段時間
破裂面將向上延伸,目前多採刨除方式將損壞之路面剷除,再行加鋪。
-
28
刨除之材料如予棄置不僅浪費資源且將造成環境之負面影響,故近年
來逐漸發展再生設備,其內容包括:
1. 加熱版—多採紅外線加熱方式,置於再生鋪築機前方及中央之底部
緊貼著地面移動予以加熱。
2. 混凝土刨起及拌和機—當加熱版通過後,隨即將經加溫達一定溫度
之瀝青刨起並儲存於鋪築機內與添加之材料混合後再予鋪回。
照片 2-9 AC 刨除作業
2.5 混凝土路面工程
剛性路面施工設備包括拌和廠、運輸設備、鋪築及震動搗實機具、鏝
平機具、養護設備等。
2.5.1 混凝土拌和廠及運輸設備 2
剛性路面使用之混凝土「水灰比」較低,拌和機之攪拌力需求較高,
運輸機具須考量易於倒出,故除偶有採用預拌車運送外,大多以傾卸車為
之。
2.5.2 混凝土散佈機
用以將運輸機具倒下之混凝土散鋪於道面上,裝置之機具包括:
1. 〈履帶〉牽引機
2. 輸送帶
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29
3. 螺旋攤料器及刮平器
4. 定位系統及滑動邊模
2.5.3 混凝土鋪築機
舖築機為專用之設備,其構造包括:
1. 震動設備-插入式震動棒、震動搗版(Tamper plate)等
2. 成形刮版(Profile-pan)
3. 繫筋(Tie Bar)與綴縫筋(Dowel Bar)之插入裝置
4. 鏝版
等。
2.5.4 滑動模版
除舖築機設置有側模可隨機具移動前行者之外,需採用滑動模版以供
舖面成型之用,其設備之要求如下:
1. 滑動模版舖面設備應附有適當尺度、形狀及強度之可移邊模,其強
度應足以支撐混凝土側面,使於澆置時有充分時間形成需要斷面之
舖面。
2. 滑動模版舖面在縱向線形上應無突然之變化。
2.5.5 修面及養護機
養護機之構造包括有:
1. 管式修面機(Tube-finisher)-用以將混凝土表面之浮水及氣泡孔予
以消除。
2. 掃紋機-以鋼刷將混凝土表面予以刷出紋路以增加煞車時之摩擦
力,另可以噴砂或水刀將砂漿侵蝕使粗骨材出露為之。
3. 養護劑噴灑機-以裝射成條狀之噴霧器。
-
30
2.5.6 鋸縫機
用以將混凝土表面鋸出伸縮縫以消除凝結過程體積變化所產生之道
面龜裂現象,並用以施設伸縮縫以調整因溫度差異致混凝土體積發生變
化,避免產生裂縫。
剛性路面舖築作業請參照照片 2-10,其施工流程與應注意事項詳如圖
2-3。
照片 2-10 剛性路面舖築作業
圖 2-3 剛性路面施工作業流程及施工要點
-
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2.6 道路施工注意事項
道路工程多於露天環境下作業,其施工時程、施工品質、作業安全等
受天候之影響極大,必須謹慎因應,才能順利、安全地完成。其各項作業
應注意事項如下:
2.6.1 路基施工注意事項
路基工程是道路工程之基礎,其施工品質直接影響道路之服務品質,
必須謹慎從事。有關品質應注意事項包括:
整平壓實度填築後穩定性
2.6.2 瀝青混凝土路面施工注意事項
瀝青混凝土之施工除應注意管控瀝青混凝土之品質管理之外,對於舖
築作業應注意事項包括:
1. 路基應事先整平壓實
2. 舖築時作業環境溫度不得低於 10°C
3. 瀝青混凝土到場溫度不得低於 120°C
2.6.3 剛性路面施工注意事項
剛性路面之施工除應注意管控混凝土之品質管理之外,對於舖築作業
應注意事項包括:
1. 室外舖築時作業溫度不宜過高,以免混凝土發生龜裂。一般多於清
晨及傍晚施工。
2. 鋸縫時間及深度控制。
3. 掃紋時機及深度
4. 養護
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2.6.4 既有道路上施工注意事項
為維修或新、增設車道而需於既有道路施工時,盡可能採封閉交通後
才進行施工作業,以維護作業人員之安全。唯多數因交通需求,必須在管
制、引導下進行施工作業。此時必須設置相關防護及警示設施,提醒駕駛
人注意,提醒駕駛人注意以維護作業人員之安全。
1. 路線引導裝置─於接近施工範圍,以漸進式導引護欄將車輛導引至
通行路線。
2. 阻絕設施─以 RC 護欄實體阻隔施工範圍,以防車輛闖入,傷及作
業人員。
3. 警告標示─接近施工區前及應設置「前方施工」警告標示,前方施
工並輔以夜間照明,提醒駕駛人注意。
4. 警示燈─施工區沿線應以串燈及閃燈明顯標示,以利駕駛人即早辨
識。
5. 指揮人員─於施工區前方設置交通指揮人員,引導駕駛人駛向管制
車道。唯指揮人員站立位置應有適當之保護及足夠之緩衝空間,以
免被撞。
6. 施工區照明─夜間施工時,施工區照明務必涵蓋所有作業範圍,一
方面使作業人員掌握施工區狀況,一方面也可以提醒駕駛人注意。
7. 反光背心─所有作業人員必須全時間穿戴反光背心,以明示作業位
置。
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33
參考文獻:
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民國 92 年 9 月
2. 汪燮之,土木施工學,第十章「路面工程」,國立編譯館主編,大中國
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主編,大中國圖書公司出版,民國 95 年 10 月
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-
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35
第三章 橋梁工程施工技術
台灣由於山區所佔比例極高,在施行鐵公路建設時多需大量使用橋梁
以跨越河谷地型;於都會地區,則因用地取得困難及土地利用效率等因
素,採用高架橋梁之比例大幅提升。近年來推動高速公路、快速公路、高
鐵等工程計畫,大量引進先進之橋梁施工技術與設備;而高張力鋼版、盤
式支承墊等材料之普及應用,使國內橋梁工程技術大幅提昇。造型優美、
燈光雅緻之斜張橋、長跨徑拱橋;外置預力系統、高性能混凝土等先進技
術、材料之引進運用,橋梁工技術可謂是發展蓬勃,快速地累積經驗與技
術,大幅提高施工成效。唯因高處作業之特性,橋梁施工作業之危險性極
高,故時有災害發生。不僅延誤工進,且常造成勞工傷亡,亟待加強施工
管理以臻安全。
3.1 橋梁工程之組成
橋梁工程以橋墩將橋體架起,以基礎構造將結構體之載重傳遞至地
層。工程內容區分為上部結構與下部結構兩大部分:
1. 下部結構-包括墩柱、基礎、基樁等部份。
2. 上部結構-包括主樑、橋面版等
橋梁工程施工必須依據施工場所之地形、地貌、鄰近交通及土地利用
狀況及結構型式、高度、斷面尺寸、跨距、構造材料等設計要件採行適當
之施工方法,並據以選用機具、設備。由於多於水中作業或高處作業,危
害度極高,施工技術與機具必須盡量採用減低人力操作之原則辦理,以降
低人員暴露於危害威脅之狀況。
-
36
圖 3-1 橋梁工程主要作業施工流程
3.2 橋梁基礎工程施工技術與設備
橋梁基礎工程之內容包括有:基樁、直接基礎、沉箱、圍堰、棧橋等,
其所採用之技術、設備分別說明如下。
3.2.1 基礎工程 1
「基礎」是將橋梁之荷重傳遞至地層之構造,橋梁工程採用之基礎型
式依載重傳遞方式及施工方式分別有:展式基礎(直接基礎)、樁基礎、
井式基礎、沉箱基礎等類型。
1. 展示基礎(直接基礎)
於地面直接開挖至設計預定之承載層深度後,施作基礎版,以
承受自橋墩傳遞下來之載重。其開挖範圍較大,通常需配合開挖深
度設置擋土支撐設施,配合採行必要之抽排水作業。於開挖完成後,
澆置墊底混凝土。之後進行放樣、模版組立、鋼筋綁紮及混凝土澆
置等作業。
-
37
為確保施工品質符合合約要求,展示基礎施工作業應檢查下列
重點:
(1) 承載地層之確認-開挖至設計高程時應經監造單位檢查確認是
否符合設計考量之承載能力,如有疑慮,應再繼續開挖或變更
基礎尺寸、施作地盤改良等補助設施,以確保承載能量。
(2) 基礎高程確認-如基礎開深度改變,基礎頂版高程將隨之變
化,勢必影響改變橋墩高度,對原設計考量之荷重分佈及地震
力均有差異,並與河川水流之沖刷行為改變,必須進行必要之
水理分析,以對相關設計進行必要之因應。
(3) 開挖坡面之保護-如採自然邊坡開挖,應事先依土壤參數詳細
計算所需之穩定角度,據以控制開挖邊坡之角度、坡腳寬度等。
(4) 擋土設施-基礎開挖作業常因鄰地維護之需要,設置擋土支撐
設施。其設施類型包括有:噴凝土、鋼軌樁、鋼版樁等。雖屬
臨時性保護工,仍應謹慎從事,以確保支撐效能。
(5) 作業安全維護-基礎施工常發生之災害類型為:墜落及溺水事
故。施工過程必要之上下設備、模版鋼筋組立過程必須注意維
持足夠之載重荷重,並注意控管材料臨時堆置位置,避免發生
組立中之模版、鋼筋受壓變形損壞,致作業中之人員墜落、壓
傷等事故。
2. 樁基礎
基樁為傳遞載重之構造,依施工方式分為:場鑄基樁、預鑄基
樁等兩類。有關基樁施工技術與機具詳如第五章內容。
3. 基礎開挖及基礎施工
以直接基礎設計之橋梁,或深基礎施作完成後,即進行基礎開
挖作業,通常亦需配合抽排水及擋土設施,而於開挖完成後即可澆
置墊底混凝土,並施作基礎之鋼筋混凝土作業。
4. 基礎施工注意事項
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38
基礎開挖施工檢查重點如下:
(1) 基礎高程(影響橋墩高度,改變荷重分佈及地震力,並與河川
中之沖刷有關)
(2) 承載地層之確認(承載能力之提供)
(3) 鋼筋混凝土作業(同一般RC)
(4) 開挖坡面之保護
(5) 擋土設施
(6) 墜落及溺水
(7) 鋼筋組立過程之穩定性
照片 3-1 基礎施工(東西向八里新店線)
3.2.2 沉箱基礎
1. 施工概要
沉箱為深基礎施工常採用之工法,通常用於較空曠地區,於地
質構造較均勻之地層適用性較高。施工過程先於地表製造一單元箱
體結構(其下端裝有鋼製之沉箱腳以利下沉),於沉箱底部沿沉箱腳
下方開挖,以沉箱之自重或於箱體頂端壓重,以使下沉。俟該節下
沉至預定深度後,再於其上方接續鑄造下一單元箱體結構;完成後,
再依序開挖、下沉,直至整體沉箱施築至預定深度後完成。
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39
2. 下沉程序
沉箱施工範圍多在地下水位以下,施工過程多需於其外周打設
抽水井降低水位,箱體內部也需設置集水井(sump)將殘留水抽除,
以油壓機械抓斗進行開挖,唯施工過程仍需配合人工清除沉箱腳底
下之土石,以維持箱體均勻地下沉。施工過程偶遇較大尺寸之孤石
或枯木時,多需配合以人工清除,必要時需採爆破作業。又在地下
水壓巨大處所,無法以抽水井降低水位時,常須由潛水人員進行水
下作業以為持順利之開挖、下沉作業。有時尚且需採用「壓氣工法」
以抵禦地下水侵入箱體內,維持開挖工作之進行。為配合壓氣作業
之需,於沉箱下方設置有隔版(Bulkhead)以維持壓縮空氣之壓力,
謂之「密閉沉箱」,未設置隔版者稱為「開口沉箱」。
3. 沉箱施工應檢查之重點如下:
(1) 施設位置及沉降垂直度
(2) 沉箱底承載能力之確認
(3) 混凝土澆置之品質(水中混凝土)
(4) 開挖底部之安定性
(5) 異常出水
(6) 異常沉降
(7) 爆破作業
3.2.3 圍堰及棧橋施工
橋梁工程常須於河床上施工,為提供施工機械、設備及人員作業場
所,常須於河床上臨時填築成一塊施工區域,施工過程需先設置擋土設施
其內側再進行填土作業,謂之「圍堰」。
1. 圍堰施工檢查重點
(1) 水利主管單位申請河川使用許可程序
(2) 擋土鋼版樁打設深度及位置
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40
(3) 鋼版樁銜接之密合度
(4) 填土之壓密
(5) 填土過程鋼版樁外傾之防止
(6) 水流臨時改道
2. 棧橋
另有於水面上架設「棧橋」,以提供人員、車輛通行,材料、設
備置放之處所等。一般多先打設型鋼為支柱,再架設鋼樑、斜撐、
繫材,上方鋪設鋼版或覆工鈑。
照片 3-2 水上作業平台及圍堰(八里新店段 2-3A 標)
3.2.4 井式基礎
1. 施工概要
井式基礎為另一種剛度大之深基礎,其施工主要為逐段開挖並
設置支撐保護工避免崩塌,施工方式類似豎井方式,直至開挖至預
定深度後再施作鋼筋及混凝土而完成井式基礎。井式基礎可減少基
礎版尺寸,因此較適用於山坡或環境敏感區域。
2. 井式基礎施工檢查之重點
(1) 施設位置及開挖垂直度
(2) 噴凝土、混凝土品質
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(3) 開挖與支撐安全
(4) 井底湧水對策
(5) 爆破作業
(6) 人員上下安全
照片 3-3 井式基礎施工(八里五股段)
3.3 墩柱施工
橋梁墩柱之構造分為鋼構及鋼筋混凝土構造兩類。鋼構作業以吊裝為
主,鋼筋混凝土則多以場鑄之施工方式為主,極少數特殊個案採用預鑄橋
墩。以吊車及施工架作業為主要作業內容。橋梁墩柱之施工具有高架作業
之特性。
墩柱施工檢查之重點如下:
(1) 垂直度
(2) 箍筋配置:(耐震能力)
(3) 升層規劃及墩頂高程:(支承墊及調坡塊高程)
(4) 物體飛落防止
(5) 人員墜落防止
(6) 支撐架倒塌
(7) 鋼筋組立過程之穩定性
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照片 3-4 橋墩施工(八里五股段)
3.4 支承墊安裝
橋梁支承大部份位於墩柱頂,其主要作用為:傳遞上構力量至橋墩及
提供束制之(位移與轉角)關係。由於支承為力量傳遞之必經路徑,其重
要性不亞於其他主要結構,其損壞時結構系統即會改變且不易更換及修
復,因此施工時應特別注意。
支承墊安裝作業檢查重點如下:
(1) 支承種類及活動方向
(2) 荷重及變位與轉動能力(前置量)
(3) 安裝精準度與平整度
(4) 加勁
(5) 放鬆或鎖固之時機
(6) 細部構造:防塵罩+遊標尺
(7) 物體飛落防止
(8) 人員墜落防止
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場 地 整 理
開 挖 鋼 筋 、 模 板 作 業
澆 置 基 底 混 凝 土
樁 頭 處 理
基 礎 施 工
測 定 橋 墩 中 心
鋼 筋 組 紮
模 板 組 立 檢 查
澆 置 混 凝 土
帽 梁 施 工
支 承 墊 安 裝
圖 3-2 基礎及橋墩作業流程圖
3.5 橋梁上部結構吊裝工法
橋梁上部結構採預鑄(製)構件吊裝之方式者,包括有:鋼樑吊裝、鋼
節塊吊裝、PC 樑吊裝、預鑄節塊吊裝、預鑄樑整跨吊裝等。
3.5.1 預鑄吊裝工法
預鑄〈預力〉混凝土樑在鑄造場製作完成後,運至工地吊放組裝。
1. 預鑄樑製造場(廠)
於工區附近設置預鑄樑製造場(廠),以生產製造預鑄樑。其設
備組成包括:
(1) 模版(一般多採鋼模)及其組立設備。
(2) 起重機-設置門型起重機,移動範圍須涵蓋作業區域,以利相
關材料、設備之起重吊掛作業。
-
44
(3) 鋼筋加工場-設置有鋼筋堆置區域、裁切機械、彎曲機、電銲
設備、氣體切割設備、加工台等,以為鋼筋加工組立作業之需。
(4) 混凝土拌和廠-以供應混凝土。如鄰近地區已有拌和廠可提供
工程使用之混凝土規格,則可直接引用,否則應設置專用之拌
和廠。
(5) 預力設備-油壓機、鋼線餵線機、灌漿設備等。
(6) 生產線佈設-將上列機具設備於場(廠)佈設,以利作業。I 型樑
之製造多以併排方式佈設。節塊吊裝法所使用之預鑄節塊,則
需依設計圖逐跨逐單元依序製造。模版調整、相鄰節塊銜接等
需要,生產線之安排方式有所謂之短線製造、長線製造兩種。
「短線製造」僅留一單元作為下一節塊相鄰面之端模,完成後
即將前一節塊吊離存放,線上僅留一單元,故場區面積可較小,
但製造精度之要求較高。「長線製造」則以一跨為製造單位,
一次完成整跨節塊之製造,可較明確掌握各節塊結合之精密
度,所需場區面積較大。
2. 運輸設備
將預鑄樑運搬至工區以供吊裝之需。其設備組成包括:
(1) 起重設備-以場(廠)區之門型起重機或移動式起重機將預鑄樑
自堆放區吊起放置於運輸車輛或其他載具上。
(2) 運輸車輛-一般多以低版平版車運送。整跨吊裝工法則多以專
用之車輛於已吊裝完成之橋梁上運行。
3. 吊裝設備
將工廠製造完成運至工地之預鑄〈預力〉混凝土樑吊放至橋墩
上所用之機具、設備。
(1) 移動式起重機—多利用輪胎式起重機將簡支樑、箱型樑等吊至
橋墩帽樑上放置組裝固定之。I 型樑因重量較大且長度較長一般
多以兩部起重機協同進行吊裝作業。
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