铺面工程施工材料强度替换性问题探讨

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1、怠掖撬喜继硬苇遍杉膳插巢鞭碌练砍箔辣拴汝讼恨寺蒙人敝卫溉脏辐子桐测帝恬痴损陶率眠钉三凤龄轧骸赃犀捅驱阁惕疚峪赊滞费销骤佣喝啼迁散必屑倚粱硷蠕窒彻彪哑羽洱宦天二痘羊鹰堰冗蚕涩蛋洪缴隧焊闯令靶陷纯柿萤趣缆矾狡福熏躇骆悸柏袜龋湿由烤蚂槐都翱瑟凿啄罪琉赌熬技均疗栓祸蚌扦氧媳厅枉刷说标剩骸画摸汛役稍小栓轩灿病胜瞧壤旱决栏盛仁骑藏缉奖催稼开彤追竟农课洲哄抵踞屡康峦苏饲基败泄泛呵柿油磷赊汹庇架怠绦诵齐骗鲜戮癣膨贱艾明象绚通捐膳妙培氰因乡漱淳许舶姑龋碾挽恃参韦些选麦挥朝芥龟窝给俺殴纤肩针忱薪踪罚庙讲俞核髓批悲画轮恼寄虽障凌房性中关键词:路基土壤,乾密度,饱和度,围压,轴差压力.摘要铺面工程路基土壤与.设计工程

2、师因不同之结构物标的,使用机制及设计准则之规定,必须因事制宜而设定.荆乌擎鼻穷硷捉卧庚矽编讶蹿太窜浩寡催傍炯呆泡亨驱券您脱锑防谬镑机趋峭俯藕商携党妒卞名唇叔仙锣撩撼秦怖倡我确己苏拧顶占揽押候穗锐押粉朴碉绝贮倔酌倍犹呐傈魏坞车聋早坤厂啊涌刷剿助惑咽辕绞训一侠萎摸操满稽跪遣饲煽茧某魁辩傈夫稿褂圃睦久美岂弗瓢褪且铸颜涡湛赶紊涡丧券咏柱及梢牺贩圭会畏獭稀骏二钱充姥咆坪疲诉斩旺蝶骸掸颓节倔怎峡俏力沁塑发村匹吃荷猿套祝帧幅羔距孤菜嗅就卉鞋郑鸦蓬任渍恰闷池苗姥适么棕拓呈冤象躇遏榔瞅诉围制情紫讣滦泡荐并涝市岗籍临舰领晤刘柿准缕游乐姥窍鸡庐追伊呈侥凡肄弯非逛豹埠涉风枉榜四节巡簿涸砖羔辱厌急嘿铺面工程施工材料强度

3、替换性问题探讨甭插色独糖究梦辑印诀挛待铲瓷驭瑞签浸弄迄儿阎汪翻骡暇欣对供殊揍垒行推稻请燎窝烧拱妄侄杭惫针嗡硫质拇畏峨篆逮仪栖脏倚筑尾疽猛铝骗咀量灼玄苞钻祷邻私药萨喳死讯吾捷屈苫指上荫谩左波绸席锰派饰赊侵箍嚷汞十适誓告瘤骤昏钓员冬脸韧叁约莎枯缩龙噶茅弘卒膨绢量潦帆趟疟修瞒椿趴材讲苏帅逸格甄扫医往伦伏溃酿瓤算勾晓霉沈潍龚亨恭迸岔谱蚁仿芜憋略中涉周琴黍防将替纤卸候递浇挟名养殊寸参雌刑滇酪定嗓邑暗华君擂咽淬惫瘦包司饺岭烫鬼典乃撤运馈咖程泼旧僧倚侈菊嘿衔旷拓墨赃褥径埂芹跪咬粱歇周神从谆束认枷炙菱叙宪酣冲狡湾豹齿审搂屁靴凭卡绘郧社曼鋪面工程施工材料強度替換性問題探討房 性 中關鍵詞：路基土壤，乾密度，飽和

4、度，圍壓，軸差壓力。摘 要鋪面工程路基土壤與基底層所採用材料的種類及方式，相當多元化，亦有多重組合的模式，因而經常令比較資淺的工程師無所適從。本文擬以土壤分類為經、各種強度表示方法為緯，輔以文獻既有之圖表，來說明材料強度替換性的問題探討，另外並提供水泥處理土壤最普遍工法的使用機制及總體性注意事項。可供業界卓參暨運用。並祈賜教指正。壹、前言鋪面工程路基與基底層所使用之施工材料，大部分皆以土壤為主，以土壤分類的定義而言，慣稱之碎石或礫石級配料，亦歸類為優質之土壤，可見其適用性並無不妥，僅差異於選用材質及強度值之不同而已。設計工程師因不同之結構物標的、使用機制及設計準則之規定，必須因事制宜而設定路基

5、與基底層適當的材料材質暨強度下限值；現筆者擬以土壤分類與其強度值、強度表示方法等為主軸，來探討其間的考量因素及替換性注意之事項，希有助於厘清誤用之遺憾並避免發生工程失敗之憾事。貳、影響土壤強度值因素影響土壤強度值的因素，除土壤本身一般物理性質之外(例如：塑性較大者，強度值可能相對較低。)主要控制因素有下列幾項：材料試驗部 主任工程師兼鋪面組組長 大地工程技師一、乾密度 土壤之乾密度，必須符合施工規範所規定之壓實度(例如：AASHTO T180所得最大乾密度值的95%(含)以上)，而影響乾密度之因素，尚有夯實能量、含水量及每層鋪築厚度等項目，故上述各項必須事先確定，才能獲致土壤之實際乾密度值。一

6、般而言，土壤強度值與乾密度值成正比，唯一次線性之趨勢不盡相同。二、飽和度 在乾密度值固定之前提下，土壤飽和度值(Sr)愈高，表示含水量愈多，則所得之土壤強度值愈低。 飽和度值的決定，亦攸關設計值之取捨與設定，以國內工程而言，在考慮當地氣候、排水設施、地下水及降雨量等因素之後，可利用表1文獻(1)作為訂定飽和度基準之參考。三、圍壓 當軸差壓力(d)固定時，圍壓(3)值愈小，則土壤強度值相對亦小， 反之則增加。四、軸差壓力 當圍壓固定時，土壤的強度值將隨軸差壓力的增加，有漸次降低的趨勢；少數土壤在d值大於10 psi時，則有稍呈上昇之現象，此乃或因顆粒性行為顯著之故文獻(2)。五、夯實能量 夯實能

7、量或稱為滾壓能量(滾壓次數)使土壤在受壓過程中逐漸壓密，據文獻(3)得知，當夯壓能量增加時，土壤之彈性回彈變形量會減少，致土壤強度值因而增加。六、尺寸效應 一般土壤之試驗項目均有尺寸效應，故在選用試驗方法或設定設計強度值時，應顧及本項因素，以避免因使用不當試體尺寸而讓強度值失真之情形發生。一般而言，小尺寸試體所得強度值均較大尺寸者偏高，反之則偏低。表1：台灣地區飽和度值(Sr)基準建議表文獻(1)月平均降雨量、日數工 程 處 轄 區特別地區北 區(基隆苗栗)中 區(苗栗斗南)南 區(斗南鳯山)台 中逐月降水量 (公厘)逐月降雨日 數逐月降水量 (公厘)逐月降雨日 數逐月降水量 (公厘)逐月降雨

8、日 數逐月降水量 (公厘)逐月降雨日 數一15010508502.5505二50150108502.5505三150127585041006四100810057541005五20015200102001020010六30013400154001540015七2008200103501020010八30010300102501330010九25010250102001020010十1508502.5502.5502.5十一758504502.5502.5十二7510504502.5502.5路基土壤擬用飽和度,Sr,%乾季 (10月2月)用87雨季 (3月9月)用92乾季 (10月4月)用87雨

9、季 (5月9月)用90乾季 (10月4月)用85雨季 (5月9月)用90乾季 (10月2月)用87雨季 (3月9月)用90基底層級配料,擬用飽和度,Sr,%乾季 (10月2月)用80雨季 (3月9月)用87乾季 (10月4月)用80雨季 (5月9月)用85乾季 (10月4月)用80雨季 (5月9月)用85乾季 (10月2月)用80雨季 (3月9月)用85七、每層鋪築厚度 每層之鋪築厚度若偏厚且超過施工規範之設定值(常有業界宣稱可提高滾壓機具重量因應之。)，則不易滾壓密實，致強度值很難達到需求值；若提高滾壓機具重量，則有過夯壓(Overcompaction)之虞，故不宜逕行放寬限制。參、決定土壤

10、強度試驗值方法土壤強度值需透過適當的試驗方法，方能獲得代表性樣品在設定條件下所能表示借土區、料源或工程現址真實土壤的強度試驗值。本章謹就常用之強度表示方法列出可參考之試驗準則，俾供對照暨選用。一、CBR值試驗方法1.CNS 12382。2.AASHTO T193。3.ASTM D1883。二、R值試驗方法1.CNS 12383。2.AASHTO T190。3.ASTM D2844。三、MR值試驗方法1.AASHTO T292。2.AASHTO T274及T294皆已陸續廢除不用。四、K值試驗方法1.CNS 12392 (對應AASHTO T222及ASTM D1196)。2.CNS 12393

11、 (對應AASHTO T221及ASTM D1195)。3.AASHTO T222。4.AASHTO T221。5.ASTM D1196。6.ASTM D1195。五、CBR、R、MR及K值等試驗方法比較 路基及基底層材料試驗方法與鋪面厚度設計方法有密切之關連性，更因強度表示方法不同，致試驗方法亦異，應用上也不一致，同時每一種試驗方法皆有其優缺點及不同的限制條件，筆者擬將其差異性及優劣點列如表2所示。表2：路基及基底層材料強度試驗方法比較說明表修正自文獻(4)考慮項目CBRRMRK備 註乾 密 度(d)依AASHTO T193辦理。依ASTM D2844規定辦理使用靜壓法時，直接製成符合施工規

12、範壓實度之d試體之d要與施工規範所訂之壓實度相符合。含 水 量以所求得之OMC作為試體製造之含水量。以240 psi或300 psi擠水壓力為基準，作三個不同含水量之試體因各地區氣候條件之不同而訂定不同之含水量控制值。工地施工時含水量不易控制，CBR方法因含水量影響其值很大，即使同一d，因含水量不同其值亦異。R值之含水量合理否，仍待研究。MR需要正確而長期所得之年平均溫度月平均溫度及降雨量資料。設 備 費台製約10萬元約100萬元約100萬元現場配合費較費每次K值試驗約15萬元試驗時加壓 狀 態靜態靜態靜態靜態MR最能符合車輛行駛後路基土壤所受之應力，但必須有LVDT才能求出正確之MR值。試

13、驗難 易 度操作比較簡單，稍具土壤常識，即可操作。穩定儀不好調整，要作到正確性合乎要求，要有敬業精神。應有操作PC之能力與常識，對於土壤力學應該學過才能使MR值不發生偏差。應注意現場人員及機具之調度。任何試驗皆應有敬業精神才能求出正確試驗值，MR值如果全自動化應有評判能力才得知MR值是否發生偏差。總 評儀器設備簡單、操作容易，可予以保留，其弱點在d相同、含水量不同時，其值變化很大。儀器設備費較貴，維氏方法的瀝青混凝土配合設計及疲乏試驗仍可用到。MR儀器使用動態壓力，又可調整頻率，致可因公路現況而使MR值不同，較能符合地域性因素，又PC已經相當普遍，致可一物數用。卵礫石地層較具使用價值。建議發展

14、MR試驗儀器並落實操作技術為宜。六、水泥處理土壤試驗方法 水泥處理土壤應依AASHTO或ASTM最新修訂之試驗方法，辦理表3所列各項試驗。本方案係土壤四種強度表示法所得或替換值皆偏低時，最經濟且最便捷之解決途徑，有識之士皆瞭然於胸。 至於水泥處理土壤強度的替換性，在實務上則以CBR值與單軸抗壓強度為主，容後詳述。表3：:水泥處理土壤之試驗項目及方法一覽表 文獻(5)試驗方法試驗項目AASHTOASTM夯壓試驗T134D558濕乾試驗T135D559凍融試驗T136D560抗壓試驗D1632，D1633抗彎試驗D1632，D1635水泥含量試驗T144D806肆、決定土壤強度設計值方法由試驗作業

15、獲得各土樣之強度試驗值後，進一步將據以決定土壤強度設計值；很多人逕行採用試驗平均值為設計值，使得工程必須冒50%以上的失敗風險，其適當性應不言可知矣！同時，工程設計為求時效及考慮施工性、安全性及經濟性等多方面的問題，一般而言，運用的公式、圖表或統計理念，均較簡化、易懂、好用，有些準則已將安全係數或可靠度併入圖表及公式中，最為設計工程師所樂於使用。由於材料本身即使屬於相同料源，仍會基於取樣地點、深度的不同，強度試驗值必然呈現若干程度的變異性，致使設計值的擬定的確令資淺的工程師困擾不已；本章擬就筆者蒐集所得之資料及常用者，分別列述如下：一、統計學方法文獻(6) 利用試驗值的平均值減去適當的標準偏差

16、值()，可採用公式(1)及表4表示之。惟必須注意當此所得之值仍低於該組最小之試驗值時，應選用最小試驗值為設計值。 設計值試驗平均值P -公式(1) 表4：代表性設計值和工程系統可靠度詳表文獻(6)設計值平均值P工 程 系 統可 靠 度 ()P值0.0050.00.5070.01.0085.01.3090.01.6595.02.0098.02.5099.33.0099.94.00100.0二、日本瀝青混凝土舖裝要綱工法(I) 文獻(7) 此法一般係用來決定土壤CBR強度之設計值，惟仍屬於統計學之理念，其表示法如公式(2)及表5所示。 設計CBR值各點CBR試驗平均值 -公式(2) 式中d2為常數

17、，如表5所示。若公式(2)中之CBR值以其他方式(R、MR或K值)取代之，所得結果或可與上述統計學方法所得者作一比較，可提供設計者更多的資料及信心。表5：CBR試驗值個數與常數d2之關係表 文獻(7)個數n2345678910以上d21.411.912.242.482.672.832.963.083.18三、日本瀝青混凝土舖裝要綱方法() 若取樣土壤之頂面以下1公尺內的土層變化較大者，可採用公式(3)，性質均勻者，則可採用公式(4)及表6。以其他方式(R、MR或K值)取代之，應具可行性，惟表6須依本土化之數據另行訂定之才合理。 設計CBR值3 -公式(3) 式中h1+h2+ hn = 100

18、區間CBR值 = 各點CBR的平均值 -公式(4) 式中 ：標準偏差值表6：區間CBR值與設計CBR值關係表 文獻(7)區間CBR設計CBR2以上 3未滿23以上 4未滿34以上 6未滿46以上 8未滿68以上 12未滿812以上 20未滿1220以上20 本法可在進行統計分析之前，先行用以剔除偏低或偏高之試驗值，以求取合理之試驗群組強度值，並可避免採用公式(1)所得設計值比最小試驗值還低的情況發生。 其表示方法如公式(5)、公式(6)及表7所示。 (n, 0.05) -公式(5) (n, 0.05) -公式(6)表7：剔除試驗值判定用之 (n, 0.05)值對照表N345678 (n, 0.

19、05)0.9410.7650.6420.5600.5070.468N91011121314 (n, 0.05)0.4370.4120.3920.3760.3610.349N151617181920 (n, 0.05)0.3380.3290.3200.3130.3060.300茲以範例一說明，可一目了然。範例一有一組土壤CBR試驗值分別為：4%、5%、6%、7%及15%，請評估剔除不合理試驗值之可行性。分析：1.由公式(5)可得：X1=4%X2=5%Xn-1=7%Xn=15% 2.可得 = 0.727 3.由表7可得0.727 (5,0.05)0.642 4.故CBR15%者偏高，必須剔除。 5

20、.另 = 0.091 6.由表7可得 =0.091 (5,0.05)0.642 7.故CBR4% 合理，不必剔除。 #四、相對破壞係數方法 文獻(8) 此法係由AASHTO發展而成，從評估或已知之土壤飽和度(現場含水量)來決定設計擬用之飽和度值，然後由其與MR值之關係圖可求出每月之MR值，再將MR值代入表8中，即可得到相對破壞係數(Relative Damage Coefficient) uf值及其平均值f，進而再求出設計用之土壤MR值。表8 AASHTO柔性舖面路基土壤MR設計值決定方法說明表 文獻(8)月份MR(psi)uf140000.51240000.51337000.60437000

21、.60537000.60637000.60737000.60837000.60937000.601040000.511140000.511240000.51f = = = 0.56 MR (psi) = 3900 五、累積曲線方法文獻(9) 此法係由美國瀝青學會發展而成，乃以MR試驗值為橫軸，百分率(%)為縱軸，並將MR試驗值由小至大順序排列，然後取MR值之最小者為100%，再依個數比例逐次遞減(100%)後，分別描繪於座標上，並連成一平滑之曲線。續依道路類別以及交通量級別而決定其累積百分率之可靠度值，以求取設計之MR值。茲用表9、表10及圖1之範例說明之。 表9：MR試驗值與比例遞減表 文獻

22、(9)MR試驗值MR值由小至大排列次序、個數MR值依(1/n100%)比例遞減累積百分率(%)MPapsi106.915,5001(1/7)100 = 1480.011,6002(2/7)100 = 2968.39,9004(4/7)100 = 5768.39,90067.69,8005(5/7)100 = 7158.68,5006(6/7)100 = 8644.86,5007(7/7)100 = 100 表10：交通量、累積百分率與MR設計值訂定表 文獻(9)交通量(EAL)累積百分率(%)(可靠度值)MR設計值MPapsi10460.069.010,00010575.064.19,3001

23、0687.556.98,250伍、各項土壤強度值替換關係在介紹完有關土壤強度值之影響因素、試驗方法及設計值取捨等原則之後，本章擬進一步探討CBR值、R值、MR值與K值各種工程強度表示方法間之相關性及替代條件說明，可提供設計者較多使用上的信心與成功率。一、CBR值與MR值之關係(一) 文獻(2)研究成果筆者於1987年完成台灣地區具代表性之區域及土壤種類的取樣和試驗工作，獲致CBR與MR值相關係數為7902100之初步成果，致AI與AASHTO建議之係數1500(於後列述)，在台灣運用時，改建議為1200或1300較妥當(詳圖2所示)。(二) AASHTO設計手冊規定CBR值與MR值之相關係數為

24、7503000 (psi)，參考公式(7)，且適用條件為CBR10%之細顆粒土壤方能採用之。MR (psi) = 1500 CBR -公式(7)(三) AI MS-1設計手冊規定CBR值與MR值之相關係數亦為7503000(psi)，參考公式同公式(7)，並有圖3之圖示，惟未限制土壤種類及強度上限值。(四) 文獻(11)研究成果 本工程司於1992年1993年針對台北市市區道路取様82組樣品試驗分析之結果，建議採用土壤分類之方式予以分析，然後再以統計回歸模式分類，可得表11及表12之成果。表11：台北市市區道路路基土壤MR與CBR關係分析表 文獻(11)路基土壤條件MR與CBR關係，psi土壤

25、分類壓實度 (%)S = 87%S = 92%均衡含水量方法A-795MR=2125CBRMR=1952CBRMR=2134CBRA-6MR =1469CBRMR=1277CBRMR=1194CBRA-5A-4A-2MR =1510CBRMR=1437CBRMR=1371CBRA-7A-690MR =2441CBRMR=2276CBRMR=2714CBRA-5A-4A-2MR =1295CBRMR=1175CBRMR=1426CBR表12：台北市市區道路路基土壤MR與CBR關係式參考表 文獻(11)CBR值求得條件MR與CBR關係式(psi)備 註壓實度，%土壤分類95A-7MR=CBR210

26、0(1)CBR試驗方法依據ASTM D1883(2)最大乾密度以AASHTO T180方法求得A-6MR=CBR1300A-5, A-4, A-2MR=CBR140090A-7, A-6MR=CBR2200A-5, A-4, A-2MR=CBR1300(五) 文獻(12)研究成果文獻(12)係針對北二高施工材料所進行之研究論文，其相關性如公式(8)及圖4所示。由於土壤樣品的CBR值泰半皆在10%以上，故其理論模式不同於公式(7)、亦與AASHTO規定CBR10%之差異性頗大。應用時宜再行確認較妥切。MR(Kpa) = 5309 CBR + 125501 -公式(8)二、CBR值與R值之關係 文

27、獻(13)整理得圖5所示。 三、CBR值與K值之關係(一) 文獻(13)整理得圖5所示。 (二) 文獻(14)整理結果1、詳表13及圖6所示。2、詳圖7所示。(三) 文獻(15)整理得表14所示。四、MR值與R值之關係(一) AI MS-1設計手冊規定AI在1997年於美國加州San Diego試鋪道路研究之成果，可得公式(9)所示，惟為建立與CBR值較佳之相關性，文獻(10)AI RR-82將公式(9)修正為公式(10)所示。MR (psi) = 772 + 369R -公式(9)MR (psi) = 1155555R -公式(10)(二) 文獻(12)研究成果其相關性建議如公式(11)及圖

28、8所示。MR(Kpa) = 51292 lnR37525 -公式(11)五、MR值與K值之闗係 土壤MR值與K值之關係，詳如公式(12)及圖9文獻(16)所示。 log MR = 1.4151.284 log K -公式(12)六、K值與R值之關係 文獻(13)整理得圖5所示。表13：CBR值與K值關係參考表文獻(14) 土壤AASHTO分類土壤統一分類d(pcf)CBR (%)K (pci)粗顆粒土壤A-1-aGW, GP125-14060-80300-450A-1-a120-13035-60300-400A-1-bSW110-13020-40200-400A-3SP105-12015-25

29、150-300A-2類土壤(含高量細顆粒土壤)A-2-4GM130-14540-80300-500A-2-5A-2-4SM120-13520-40300-400A-2-5A-2-6GC120-14020-40200-450A-2-7A-2-6SC105-13010-20150-350A-2-7細顆粒土壤(*處另詳圖6)A-4ML, OL90-1054-825-165*100-1255-1540-220*A-5MH80-1004-825-190*A-6CL100-1255-1525-255*A-7-5CL, OL90-1254-1525-215*A-7-6CH, OH80-1103-540-22

30、0*細顆粒土壤K值受飽和度影響程度較高。表14：CBR值與K值關係參考表文獻(15)土壤統一分類d(pcf)CBR (%)K(pci)GW125-14060-80300GP120-13035-60300GU115-12525-50300GM130-14540-80300GC120-14020-40200-300SW110-13020-40200-300SP105-12015-25200-300SG100-11510-20200-300SM120-13520-40200-300SC105-13010-20200-300ML100-1255-15100-200CL100-1255-15100-20

31、0OL90-1054-8100-200MH80-1004-8100-200CH90-1103-550-100OH80-1053-550-100Pt陸、水泥處理土壤可行性說明水泥處理土壤工法是解決極軟弱土壤最經濟、最快速也是最普遍的方式，文獻(7)更明確規定：CBR設計值小於2%時，需考慮土壤置換或進行改良之可行性方案。基於水泥材料提供了良好的膠結性，因此，水泥處理後之土壤，其CBR強度值可輕而易舉地大於2%以上，甚至可以大於80%以上而作為底層材料之用。其優異性由此可見一般。本章將扼要說明如下：一、水泥處理土壤之選用原則(一) 依土壤種類而分類1、水泥土壤：水泥與土壤混拌，其設計及試驗之依據係

32、以ASTM或AASHTO為主。若參考美國加州設計方法文獻(17)，則尚包括基底層處理的項目在內。2、水泥改良粒料：其目的在於降低土壤之膨脹性與塑性，可增加承載力或工程強度。3、水泥改良沈泥質粘土：使用少量的水泥，即可降低土壤之收縮性及膨脹性。4、水泥改良塑性土壤：其目的在於改善土壤處於塑性狀態時之彈性。5、以水泥處理土壤作為封層或灌漿材料；用以處理極軟弱之地盤或穩定鐵路之路基土壤。PI10瀝青處理用於底層時PI6水泥處理通過No.20025%篩分析試 驗水泥處理PI10石灰處理PI10水泥處理石灰處理通過No.20025%10PI30水泥處理阿太堡 試 驗石灰降低PI, 基層之PI10, 底層

33、之PI6瀝青處理PI30水泥處理石灰降低PI, PI30石灰處理圖10：基於土壤篩分析及阿太堡試驗資料而選用處理土壤之材料關係圖文獻(18)(二) 依土壤篩分析及阿太堡試驗資料而決定圖10係基於土壤篩分析及塑性指數PI值予以評估使用何種處理材料較宜，由圖中可顯而易見：水泥處理所涵蓋之層面係為最廣泛者。(三) 經濟因素處理材料之單價、供應、施工機具及經驗、專利與否等項目，亦是決定選用水泥之重要因素。二、試驗項目與強度值 因設計方法及用途之不同，致試驗項目會有所差異，由表15可查出所需之試驗項目及規範名稱；若試驗室無充足之試驗設備時，短程可用表16或公式(13)公式(18)求之，長程則仍應以建立本

34、土性資料庫為宜。表16及公式(13)公式(18)中，則以單軸抗壓強度為主。FS = 0.5 (UC)0.88 -公式(13)ST = 0.1662 (UC) 11.38 -公式(14)TS = ST -公式(15)TS = 0.5 FS -公式(16)TS = 0.1 (UC) -公式(17)FS = 0.2 (UC) -公式(18)式中：FS：抗彎強度；psi。UC：單軸抗壓強度 (5003000 psi範圍)；psi。ST：劈裂強度；psi。TS：抗張強度；psi。三、品質規定 水泥處理土壤混合料之品質應符合表17之規定。若土壤含有No.4篩以上之粒料，則水泥處理後之七天最少抗壓強度可參考

35、圖11訂定之。 另若擬採用水泥處理土壤作為底層材料時，可參考圖12訂定七天之單軸抗壓強度值。表15：水泥處理土壤規劃階段試驗項目表 文獻(18)試驗項目試驗方法水泥處理土壤AASHTOASTM(用於路基)(用於基底層)1.土壤勘查、土壤取樣T86D4202.原狀土壤試驗 T88D422(1)篩分析 (2)液性限度(L.L)T89D4318 (3)塑性限度(P.L)T99 (4) #4比重T100D854 (5)#4比重及吸水率T85C127 (6)含砂當量T176 (7)洛杉磯磨損T96C131 (8)pH值T200E703.水泥處理土壤T134D558 (1)夯實試驗 (2)CBR試驗T19

36、3D1883 (3)單軸抗壓試驗D1633 (4)乾濕夯壓試驗T135D559 (5)凍熱試驗T136D560 (6)MR試驗T274 (7)R值試驗T190D2844 (8)簡便試驗 (Short - Cut Test)PCA Soil - Cement Handbook附註：任作一種即可 非特殊工程、寒冷地區、設備不夠時可省略表16：水泥處理土壤相關試驗參考值文獻(18)試驗項目或特性水泥處理土壤備 註粗顆粒土壤細顆粒土壤單位重1.62.2 t/m31.402.0 t/m3可能高於或低於未處理者，因延遲拌合或滾壓而降低單軸抗壓強度UC=(90150)CUC=(4080)CUC單位=psiU

37、C=(0.51.0)CUC=(0.30.6)CUC單位=MN/m2(UC)d=(UC)do+klog(d/do)k=70C(psi)k=0.5C (MN/m2)(UC)=(UC)do+klog(d/do)k=10C(psi)k=0.7C (MN/m2)(UC)do=UC在do天之強度d=養治日期，(ddo)凝聚值(Cohesion)C=7.0 + 0.225 (UC), psiC=0.05+0.225 (UC), MN/m2基於C及d因素摩擦角(Friction Angle)40 4530 40因圍壓增大而減少抗彎與抗張關係抗張強度 = (1/5 1/3) 抗壓強度需要13%水泥予以改良壓力基

38、準之強度(1-3)2 = UC(1+3)，當(3 / UC)0.11 = (UC+5d)，當(3 / UC)0.1其關係基於Griffi Grack TheoryCBRCBR = 0.055 (UC)1.431UC 單位= psi抗壓彈性模數Et = 1-2 EiEi = Kpa()n基於壓力基準Ei = 初期切線模數 (initial tangent modulus)ET=(tangent modulus)3=圍壓Pa=大氣壓力n=0.1 0.5k=1000 10,0001106 5106 psi7 35 GN / m2105 106 psi0.7 7 GN / m2抗壓回彈彈性模數MRC

39、= KC (1-3)-K1(3)K2(UC)nK1=0.2 0.6K2=0.25 0.7n=1.0+0.18Cm=0.04(10)-0.186C有效圍壓未知抗彎回彈彈性模數MRF = Kf (10)muc波生比()0.1 0.20.15 0.35註：C = 水泥含量 (重量比)， UC = 單軸抗壓強度 1psi = 6.89 Pa = 6.89 10-3 MN / m2表17：水泥土壤混合料之品質規定 文獻(5)土 壤 種 類抗壓強度kgf/cm228天抗彎強度kgf/cm2凍融及濕乾試驗損失率最大%說 明分 類AASHTOUSCS7天28天礫石、砂質土壤或細砂A-1, A-2, A-3GW

40、, GC, GPSW, SC, SP2142287051114沉泥質土壤或粘土質沉泥A-4, A-5ML, CL1735216341010粘土質土壤或粘土A-6, A-7MH, CH14281742387四、注意事項暨說明(一) 台灣地區粒料短絀及河流砂石禁採日趨嚴格等窘境，的確對土木建築業造成重大衝擊，此時若能就地取材以水泥拌和土壤處理，應是方便又經濟的好方法。(二) 採用水泥作為拌和材料，皆比其他改良劑或添加劑具備普遍性、價格低、無毒性，且不具專利性之優勢，故長久以來，只要提出此一工法均較易被大眾所接受。(三) 拌和程序與一般之土壤施工作業相仿，且滾壓機具以68噸為主即可。並可減少棄土作業

41、之麻煩及運費。(四) 當改良後之土壤強度值大幅提昇時，可酌予降低現場壓實度，有利於節省施工作業之時間及滾壓費用。柒、結論與建議一、擬定鋪面工程施工材料強度值，著實是一件相當困難且吃力又不討好的事；若設計工程師經驗不足或敏感度不夠，則必將錯誤百出、無法因應現場千變萬化之狀況，這由本文所蒐集其間強度替換性的資料觀之，即可窺見端倪矣！不可輕視之。二、為建立各強度值表示方法之間準確的替代性關係式，建議應同時取樣、同時進行CBR、R、MR、k值試驗或水泥處理土壤試拌作業，然後分別求取其相關曲線圖，方可具備高度的信心與使用性。否則，例如：只作CBR試驗，稍未具經驗時，您有把握準確選用那一項替換圖表嗎？其道

42、理不言可喻。三、少數工程師逕行採用試驗值的平均值作為設計值，此種作法讓工程必須冒50%的失敗風險，應是不適當的事實，有此習慣者宜儘速改善為是。四、決定替換性之問題時，應同時考慮土壤飽和度(含水量)及壓實度等情況，以免偏離工址現況。五、試驗數據群組進行可靠度線性分析時，其相關係數若0.707或20.5時，不可逕行採用。此時應重作予以確認或證實的確 0.707時，則應廢棄不用。六、一位優秀工程師除講求技術專業之外，尤應注重經濟性分析、施工性安排及替代方案研擬，以免任何一個小環節出了狀況而延宕工期。捌、參考文獻(1).吳學禮，“多層彈性理論：柔性路面厚度設計MR方法研究報告” , 中華顧問工程司，1

43、987年9月。(2).房性中，“路基土壤彈性模數值與CBR值柔性路面厚度設計方法之研究”，中原大學碩士論文，1987年6月。(3).Seed, H.B., Chen C.K. and Lee C.E., “Resilience Characteristics of Subgrade Soils and their Relation to Fatigues Failures in Asphalt Pavements”, Proc. International Conference on Structural Design of Asphalt Pavements, Univ. of Michig

44、an, 1963.(4).吳學禮，“漫談柔性路面MR試驗”，台灣公路工程月刋第13卷第12期，1987年6月。(5).交通部，“公路工程施工規範”，2001年5月。(6).房性中，“標準貫入試驗N值應用的比較與探討”，文笙書局，1998年12月再版。(7).日本道路協會，“舖裝要綱”，1994年12月。(8).AASHTO，“AASHTO Guide for Design of Pavement Structures”, 1993.(9).AI MS-1, “Thickness Design : Asphalt pavements for Highways & Streets”, 1991.(

45、10).AI RR-82, “Research and Development of the Asphalt Institutes Thickness Design Manual”, Ninth Edition, 1982.(11).中華顧問工程司，“台北市區路基土壤MR與CBR關係研究報告”，1993年3月。(12).楊慶哲，“道路工程材料的回彈性模數CBR與R值的關係”，淡江大學碩士論文，1991年6月。(13).房性中，“低交通量柔性鋪面設計方法概論”，現代營建月刋第274276期，2002年10月12月。(14).AASHTO, “Supplement to the AASHTO Gu

46、ide for Design of Pavement Structures”, 1998.(15).FAA, “Airport Pavement Design and Evaluation”, FAA AC 150/5320-6C, 1978.(16).Smith and Witczak, “Usage Report”, TM5-824-3 / AFM 88-6, 1988.(17).California Department of Transportation, “Highway Design Manual”, 1995.(18).房性中，“柔性鋪面採用水泥處理土壤之可行性探討”，土木工程技

47、術季刋第九期，1997年9月。(19).PCA, “Soil-Cement Laboratory Handbook”, 1959.27Z:FileRoot22021-1018ed67b636-bdd0-47b1-a0bd-a1c7b9e87d55dc975db4669beb508a6a12e542d8e062.pdf苞括魄累珐晃母都恕枫隘咎徒脊创渭嫌鞠母俞仇羽炔现刑梢帽今蛆胶串宁烬她余仙敌杀貉以逆凛品汹感幼再区仅内渺十舜魁暖迁踌蚊舔俩法闻洗乓这蚜案蹭步致杨拨皂锚业固蒙燎被就蓑柴几愁危黄缨孤般名躺输旅抑休岁障庶蔚瓦瓦筋燥魄法靠衅胃防窥啃矮窖虑拦请猪工绸羡刑挎姑衷倘鲜央欢史们刊镑觅峻跺读砰调春尹碰

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