洲美快速道路堤防段工程应用 EPS 轻质填土案例探讨

hk translate hl zh CN sl zh TW u http www ceci org tw book 68 68bk9 htm ei Kfx9Tqq3LK2XiAet8o2pDg sa X oi translate ct r esult resnum 3 ved 0CCwQ7gEwAjgy prev search 3Fq 3D 25E8 25BD 25BB 25E9 2587 258F 2 5E5 259C 259F 25E7 259A 2584 25E7 2589 25B9 25E6 2580 25A7 26start 3D50 26hl 3D zh CN 26newwindow 3D1 26safe 3Dstrict 26client 3Daff 1616dh 26affdom 3D 26sa 3DN 26channel 3D1616 26biw 3D1370 26bih 3D623 26prm d 3Dimvns 洲美快速道路堤防段工程應用洲美快速道路堤防段工程應用 EPS 輕質填土輕質填土 案例探討案例探討 洲美快速道路堤防段工程应用洲美快速道路堤防段工程应用 EPS 轻质填土案例探讨轻质填土案例探讨 中華顧問工程司大地工程部 何泰源 吳文隆 詹 穎裕中华顾问工程司大地工程部 何泰源 吴文隆 詹颖裕 關鍵詞 輕質填土 洲美快速道路 軟弱黏土 保麗龍 关键词 轻质填土 洲美快速道路 软 弱黏土 保丽龙 章節目錄章節目錄 章节目录章节目录 摘要 摘要 壹 前言 壹 前言 貳 工程概況 贰 工 程概况 參 EPS 輕質填土工法 概述 参 EPS 轻质填土 工法概述 肆 本工程之 EPS 設計 與品質管理標準 肆 本工程之 EPS 设计与品 质管理标准 伍 本工程之 EPS 施 工 伍 本 工程之 EPS 施工 陸 結語 陆 结语 參考文獻 参考文献 摘要摘要摘要摘要 EPS 工法可有效發揮保麗龍之材料特性 如輕質性 耐壓縮性 自立性 耐水性等 採 EPS 型塊做為填土 或背填材料之用 可以減低側向土壓或上負載重 歐 美日諸國已大量採用並普及化 EPS 工法可有效发 挥保丽龙之材料特性 如轻质性 耐压缩性 自立性 耐水性等 采 EPS 型块做为填土或背填材料之用 可 以减低侧向土压或上负载重 欧美日诸国已大量采用 并普及化 洲美快速道路第二期新建工程中之高架橋與堤防共構 係我國首次大規模採用 EPS 填土之施工案例 本文利 用本工程之設計與施工之契機 介紹 EPS 之用途 材 料特性 材料規格 設計與施工流程 施工案例等 希望藉本文之介紹使工程界進一步瞭解 EPS 工法之優 點 從而促進本工法在國內工程界應用之蓬勃發展 洲美快速道路第二期新建工程中之高架桥与堤防共构 系我国首次大规模采用 EPS 填土之施工案例 本文利 用本工程之设计与施工之契机 介绍 EPS 之用途 材 料特性 材料规格 设计与施工流程 施工案例等 希望借本文之介绍使工程界进一步了解 EPS 工法之优 点 从而促进本工法在国内工程界应用之蓬勃发展 壹 前言壹 前言 壹 前言壹 前言 EPS 輕質填土工法係採用化學合成材料 EPS Expanded Poly styrene 取代土石材料進行填土之工法 亦即利用提煉自石 油中之液態單體苯乙烯 經重合成為固態聚苯乙烯 再摻入 發泡劑後製成 EPS 型塊 可以代替一般土建工程所用的砂 土填料之施工方法 EPS 轻质填土工法系采用化学合成材 料 EPS Expanded Poly styrene 取代土石材料进行填土之工法 亦即利用提炼自石油中之液态单体苯乙烯 经重合成为固态 聚苯乙烯 再掺入发泡剂后制成 EPS 型块 可以代替一般 土建工程所用的砂土填料之施工方法 EPS 俗稱發泡樹脂 或保麗龍 由於具有輕質性 單位重約為土壤之1 60 1 100 耐壓縮性 自立性 耐水性及施工性等特徵 歐洲自1970年 代起即大量應用於軟弱地盤之沉陷防止對策 結構物下方之 空洞填充 地層滑動防止對策 擋土牆或橋台背面之回填及 公路路堤拓寬等 美國及日本亦於1980年代開始採用並逐漸 普及化 EPS 俗称发泡树脂或保丽龙 由于具有轻质性 单 位重约为土壤之1 60 1 100 耐压缩性 自立性 耐水性及 施工性等特征 欧洲自1970年代起即大量应用于软弱地盘之 沉陷防止对策 结构物下方之空洞填充 地层滑动防止对策 挡土墙或桥台背面之回填及公路路堤拓宽等 美国及日本亦 于1980年代开始采用并逐渐普及化 我國於民國84年5月10日至20日由公路總局於西部濱海公路 建造一處試驗路堤 其內容係以密度約25kg m3之保麗龍 EPS 塊體配合10cm 厚 RC 版及 H 型鋼側牆成功建造一座 30m 長 寬3m 高1 5m 之西部濱海公路試驗路堤 該公路 於當年12月完工通車至今 路面及側牆尚無任何異狀 我国 于民国84年5月10日至20日由公路总局于西部滨海公路建造 一处试验路堤 其内容系以密度约25kg m3之保丽龙 EPS 块 体配合10cm 厚 RC 版及 H 型钢侧墙成功建造一座30m 长 宽3m 高1 5m 之西部滨海公路试验路堤 该公路于当年12 月完工通车至今 路面及侧墙尚无任何异状 另外 公路 總局第二區養護工程處於民國84年4月時亦計劃於梨山地滑 整治計劃之台七甲線72K 500公路復舊工程中 採用4740 m3之 EPS 填方以改善地滑之災害 後來因遭遇921大地震使 該整治路段地形改變 導致計畫中止 另外 公路总局第二 区养护工程处于民国84年4月时亦计划于梨山地滑整治计划 之台七甲线72K 500公路复旧工程中 采用4740 m3之 EPS 填方以改善地滑之灾害 后来因遭遇921大地震使该整治路 段地形改变 导致计画中止 本工程為 EPS 工法在我國首次真正大規模實施之工程案例 總體積達12 105m3 惟由於 EPS 具有優良的材料特性 又 合乎我國地形 地質及施工環境之需求 預期今後將大量應 用於我國土木 建築 園藝等領域 期望透過本文之介紹 從而促進 EPS 工法在國內之長足發展與應用 本工程为 EPS 工法在我国首次真正大规模实施之工程案例 总体积达 12 105m3 惟由于 EPS 具有优良的材料特性 又合乎我国 地形 地质及施工环境之需求 预期今后将大量应用于我国 土木 建筑 园艺等领域 期望透过本文之介绍 从而促进 EPS 工法在国内之长足发展与应用 貳 貳 工程概況工程概況 贰 工程概况贰 工程概况 一 計畫緣起一 计画缘起 近年來經濟成長快速 都市人口密集 台北市的都市結構也 由市中心向四週迅速擴張 與鄰近城鎮形成大都會區的型態 近年来经济成长快速 都市人口密集 台北市的都市结构也 由市中心向四周迅速扩张 与邻近城镇形成大都会区的型态 中山高速公路以北沿基隆河之士林及北投兩區域中的社子 島開發 關渡平原開發及台北媒體文化園區的設立等重要社 經計畫 將帶來大量的人潮出入與頻繁的社經活動 交通需 求勢必大增 中山高速公路以北沿基隆河之士林及北投两区 域中的社子岛开发 关渡平原开发及台北媒体文化园区的设 立等重要社经计画 将带来大量的人潮出入与频繁的社经活 动 交通需求势必大增 然因道路系統受阻於基隆河 淡 水河而影響了交通之順暢 然因道路系统受阻于基隆河 淡 水河而影响了交通之顺畅 台北市政府有鑑於此 遂將原 有之環西快速道路系統即 水源快速道路 環河快速道路 向北延伸興建 洲美快速道路 並擬銜接計畫中之 淡 水河北側沿河快速道路 以提供台北市中心區與士林 北 投 淡水地區之間快速便捷之交通孔道 台北市政府有鉴于 此 遂将原有之环西快速道路系统即 水源快速道路 环 河快速道路 向北延伸兴建 洲美快速道路 并拟衔接计 画中之 淡水河北侧沿河快速道路 以提供台北市中心区 与士林 北投 淡水地区之间快速便捷之交通孔道 洲美快速道路新建工程分為二期興建 第一期工程已於87年 11月26日開工 92年3月1日完工 洲美快速道路新建工程分 为二期兴建 第一期工程已于87年11月26日开工 92年3月1 日完工 本工程為 洲美快速道路第二期新建工程 中之 跨越基隆河段 洲美堤防段及磺港溪至大業路段第三個路段 中之洲美堤防段 本工程为 洲美快速道路第二期新建工程 中之跨越基隆河段 洲美堤防段及磺港溪至大业路段第三个 路段中之洲美堤防段 工程範圍詳如圖1 工程范围详如图 1 洲美堤防段依先期規劃係採高架橋與堤防共構之構造型式 詳圖2 且堤防係以高填土路堤方式施築 洲美堤防段依先 期规划系采高架桥与堤防共构之构造型式 详图2 且堤防系 以高填土路堤方式施筑 設計單位中華顧問工程司在初步 設計階段研究發現 高架橋與高填土土堤採共構方式存在下 列缺點 以目前工程技術實難以克服 堤防安全無法掌握 设计单位中华顾问工程司在初步设计阶段研究发现 高架桥 与高填土土堤采共构方式存在下列缺点 以目前工程技术实 难以克服 堤防安全无法掌握 說明如下 说明如下 一 高架橋與高填土土堤共構將使二者界面產生不均勻沉陷 容易造成堤防受損 甚或影響防洪功能 一 高架桥与高 填土土堤共构将使二者界面产生不均匀沉陷 容易造成堤防 受损 甚或影响防洪功能 二 本區工址地層在地下72公尺範圍均為黏土層 土壤壓密 沉陷量大 粗估約60 70cm 深層黏土無法透過地盤改良之 方式予以改善 二 本区工址地层在地下72公尺范围均为 黏土层 土壤压密沉陷量大 粗估约60 70cm 深层黏土无 法透过地盘改良之方式予以改善 三 高填土土堤將使得橋梁基礎之基樁長期承受巨大的覆土 載重及不平衡側向土壓力 結構系統配置不佳 三 高填 土土堤将使得桥梁基础之基桩长期承受巨大的覆土载重及不 平衡侧向土压力 结构系统配置不佳 四 過去國內中山高速公路洩洪橋下方 因二重疏洪道採用 高填土土堤施築 導致與其共構之橋梁產生結構損壞 可為 殷鑑 四 过去国内中山高速公路泄洪桥下方 因二重疏 洪道采用高填土土堤施筑 导致与其共构之桥梁产生结构损 坏 可为殷鉴 有鑑於此 乃建議堤防改採 RC 防洪牆並與高架橋共構之替 代方案 以有效解決高填土土堤引發之上述各項問題 為減 輕地表載重及降低負摩擦力之影響 並進一步研議合宜的中 空 RC 防洪牆 河川側 及 EPS 輕質材料填築 地區道路側 之 構造型式 使不失親水性之功能 有鉴于此 乃建议堤防改 采 RC 防洪墙并与高架桥共构之替代方案 以有效解决高填 土土堤引发之上述各项问题 为减轻地表载重及降低负摩擦 力之影响 并进一步研议合宜的中空 RC 防洪墙 河川侧 及 EPS 轻质材料填筑 地区道路侧 之构造型式 使不失亲水性 之功能 台北市工務局對於中華顧問工程司所研提之替代 方案均表示可行並可接受 且親水性不減 經費省及不影響 工期 而原則同意採用 茲將檢討之結果概述如後 台北市 工务局对于中华顾问工程司所研提之替代方案均表示可行并 可接受 且亲水性不减 经费省及不影响工期 而原则同意 采用 兹将检讨之结果概述如后 圖1 洲美快速道路第二期新建工程範圍图1 洲美快速道 路第二期新建工程范围 圖2 原規劃洲美堤防段共構 斷面圖 图2 原规划洲美堤 防段共构 断面图 二 洲美堤防段地質概述二 洲美堤防段地质概述 台北盆地為四面環山之構造盆地 於上新世至更新世時期 受造山運動影響 發生一系列東北 西南走向之逆衝斷層 致使地盤陷落而形成構造盆地 台北盆地底部之岩盤 除北 投地區為大屯山火山群之火成岩外 主要為第三紀沉積岩所 組成 岩盤以上為第四紀未固結之沉積物所覆蓋 盆地中心 未固結之沉積土層厚度達250m 左右 由地表以下大致可區 分為表土 松山層 景美層 新莊層及第三紀沉積岩 台北 盆地为四面环山之构造盆地 于上新世至更新世时期 受造 山运动影响 发生一系列东北 西南走向之逆冲断层 致使 地盘陷落而形成构造盆地 台北盆地底部之岩盘 除北投地 区为大屯山火山群之火成岩外 主要为第三纪沉积岩所组成 岩盘以上为第四纪未固结之沉积物所覆盖 盆地中心未固结 之沉积土层厚度达250m 左右 由地表以下大致可区分为表 土 松山层 景美层 新庄层及第三纪沉积岩 本工程沿 線所經之區域包括士林及北投等地區 地層分布主要受基隆 河流域沖積特性之影響 依據本工程洲美堤防段鑽探資料 自地表至地表下77m 範圍 主要為表土 粉土質砂 粉土質 黏土 粉土質黏土夾砂 安山岩塊夾砂礫石所組成 各地層 工程特性如表1所示 本工程沿线所经之区域包括士林及北 投等地区 地层分布主要受基隆河流域冲积特性之影响 依 据本工程洲美堤防段钻探资料 自地表至地表下77m 范围 主要为表土 粉土质砂 粉土质黏土 粉土质黏土夹砂 安 山岩块夹砂砾石所组成 各地层工程特性如表1所示 工址之地下水位約介於 EL 0 EL 2 5m 水壓呈靜態水壓 Hydrostatic 分佈 按孔隙水壓計量測資料顯示 並無多層 壓力水層狀況 工址之地下水位约介于 EL 0 EL 2 5m 水 压呈静态水压 Hydrostatic 分布 按孔隙水压计量测资料显 示 并无多层压力水层状况 依據經濟部水資會之台北盆 地地下水位觀測資料顯示 本工址所在區域之地下水位至少 曾洩降15m 以上 依据经济部水资会之台北盆地地下水位观 测资料显示 本工址所在区域之地下水位至少曾泄降15m 以 上 推估受地下水位洩降之影響 第三層之厚層 CL 及其 下伏之黏土層 其有效覆土壓力曾較現況為大 變化量達 15t m2之多 即其現況皆呈過壓密狀態 推估受地下水位泄 降之影响 第三层之厚层 CL 及其下伏之黏土层 其有效覆 土压力曾较现况为大 变化量达15t m2之多 即其现况皆呈 过压密状态 三 本工程遭遇之地工問題探討三 本工程遭遇之地工问题 探讨 本工程新建堤防與共同管溝 洲美快速道路高架橋共構 由 於本路段沿線地層為軟弱土層 承載力低且壓密沉陷量甚大 特針對共構結構之大地工程問題探討如下 本工程新建堤防 与共同管沟 洲美快速道路高架桥共构 由于本路段沿线地 层为软弱土层 承载力低且压密沉陷量甚大 特针对共构结 构之大地工程问题探讨如下 一 洲美高架橋梁基礎 一 洲美高架桥梁基础 洲美堤防沿線地層自地表至地表下約72m 大多為軟弱地層 主要壓縮層次為第三層之厚層粉土質黏土層 厚約25m EL 15 0m EL 40 0m Cc 0 28 Cr 0 042 為避免高架橋梁基 礎黏土層因壓密或黏土質砂層受震土壤液化產生過大之沉陷 本工程高架橋梁基礎設計採用樁基礎 洲美堤防沿线地层自 地表至地表下约72m 大多为软弱地层 主要压缩层次为第三 层之厚层粉土质黏土层 厚约25m EL 15 0m EL 40 0m Cc 0 28 Cr 0 042 为避免高架桥梁基础黏土层因压密或 黏土质砂层受震土壤液化产生过大之沉陷 本工程高架桥梁 基础设计采用桩基础 二 高填土產生之基樁負摩擦力 二 高填土产生之基桩负 摩擦力 洲美新建堤防原規劃方案之高填土 將造成堤防基礎下軟弱 地層產生甚大之沉陷 預估可能產生之總沉陷量約69cm 壓密時間長達7年 而高架橋梁之基礎為樁基礎 預估可能 產生之沉陷量甚小 因此新建堤防所造成之軟弱地層沉陷 將對高架橋梁樁基礎產生向下之負摩擦力 致使基樁之容許 承載力大為降低 洲美新建堤防原规划方案之高填土 将造 成堤防基础下软弱地层产生甚大之沉陷 预估可能产生之总 沉陷量约69cm 压密时间长达7年 而高架桥梁之基础为桩 基础 预估可能产生之沉陷量甚小 因此新建堤防所造成之 软弱地层沉陷 将对高架桥梁桩基础产生向下之负摩擦力 致使基桩之容许承载力大为降低 如堤防內基礎版上方之 親水堤防邊坡採用一般填方土堤設計 基樁之承載力將無法 支承橋梁及土堤載重 因此 本工程採用 EPS 輕質填方邊 坡取代一般土石填方土堤 其載重僅約一般土石填方的百分 之一 可有效降低地層之壓密沉陷行為 以減輕樁基礎之載 重及樁表面負摩擦力影響 同時也確保上部結構之安全性 如堤防内基础版上方之亲水堤防边坡采用一般填方土堤设计 基桩之承载力将无法支承桥梁及土堤载重 因此 本工程采 用 EPS 轻质填方边坡取代一般土石填方土堤 其载重仅约 一般土石填方的百分之一 可有效降低地层之压密沉陷行为 以减轻桩基础之载重及桩表面负摩擦力影响 同时也确保上 部结构之安全性 三 高填土產生之不平衡土壓 三 高填土产生之不平衡土 压 由於洲美堤防沿線為軟弱地層 新建高填土堤防將對高架橋 梁樁基礎產生側向載重 基樁設計應詳加考量 由于洲美堤 防沿线为软弱地层 新建高填土堤防将对高架桥梁桩基础产 生侧向载重 基桩设计应详加考量 惟如改採 EPS 輕質填 土 則此問題極為輕微 惟如改采 EPS 轻质填土 则此问 题极为轻微 四 維護既有堤防安全 四 维护既有堤防安全 洲美新建堤防原設計將保留既有堤防 並於既有堤防內側採 高填土方式構築新建堤防 由於既有堤防年代久遠 詳細堤 防構造不明確 施工應注意避免造成既有堤防損害 洲美新 建堤防原设计将保留既有堤防 并于既有堤防内侧采高填土 方式构筑新建堤防 由于既有堤防年代久远 详细堤防构造 不明确 施工应注意避免造成既有堤防损害 表1 洲美堤防段地層概況及簡化土壤參數表表1 洲美堤防段 地层概况及简化土壤参数表 層 次 层 次 深度 m 深度 m 土壤 分類 土壤 分类 地質描述地 质描述 SPT N SPT N t m 3 t m 3 C c C c Cr Cr 一 一 2 0 2 0 SF SF表土 回填 土 表土 回 填土 10 7 0 40 10 7 0 40 1 8 1 8 二 二 16 0 16 0 SM SM 粉土質砂粉 土质砂 2 20 10 2 20 10 1 9 1 9 三 三 42 0 42 0 CL CL粉土質黏土 粉土质黏土 2 6 4 2 6 4 1 8 5 1 8 5 0 2 8 0 2 8 0 04 2 0 04 2 四 四 70 0 70 0 CL CL粉土質黏土 與粉土質砂 互層粉土质 黏土与粉土 质砂互层 9 28 18 9 28 18 1 9 6 1 9 6 0 2 6 0 2 6 0 02 4 0 02 4 五 五 80 0 80 0 安山岩塊夾 砂礫石安山 岩块夹砂砾 石 100 100 註 為平均值注 为平均值 四 高架橋與堤防配置四 高架桥与堤防配置 洲美堤防原為土堤式防潮堤 標高為 EL 3 5m 台北市工 務局養工處已將防潮堤加高至20年頻率洪水位保護標準 EL 6 0m 洲美堤防原为土堤式防潮堤 标高为 EL 3 5m 台北市工务局养工处已将防潮堤加高至20年频 率洪水位保护标准 EL 6 0m 為配合台北地區第三期防 洪計畫 本工程原計畫將現有防潮堤採土堤方式加高至 EL 9 65m 以符合基隆河200年頻率洪水位保護標準 为配 合台北地区第三期防洪计画 本工程原计画将现有防潮堤采 土堤方式加高至 EL 9 65m 以符合基隆河200年频率洪水 位保护标准 經前述大地工程問題探討 為有效解決高填 土引發相關之問題 並維護親水性 乃研議採高架橋與共同 管溝及 EPS 填土共構之方式施築 詳細共構斷面詳圖3所示 经前述大地工程问题探讨 为有效解决高填土引发相关之问 题 并维护亲水性 乃研议采高架桥与共同管沟及 EPS 填 土共构之方式施筑 详细共构断面详图3所示 圖3 洲美堤防段共構斷面 圖图3 洲美堤防段共构断 面图 參 參 EPS 輕質填土工法概述輕質填土工法概述 参 参 EPS 轻质填土工法概述轻质填土工法概述 一 EPS 之材料特性一 EPS 之材料特性 在1972年挪威首次採用 EPS 工法於沼澤區之軟弱地層成功 填築道路以後 EPS 工法逐漸被北歐推廣應用於土木工程上 在1972年挪威首次采用 EPS 工法于沼泽区之软弱地层成功 填筑道路以后 EPS 工法逐渐被北欧推广应用于土木工程上 1985年日本自歐洲引進 EPS 工法 首先完成北海道之橋台 的背填 二十多年來 EPS 材料在日本累計使用量已超過200 萬 m3 工程實績極為豐富 1985年日本自欧洲引进 EPS 工法 首先完成北海道之桥台的背填 二十多年来 EPS 材 料在日本累计使用量已超过200万 m3 工程实绩极为丰富 國內於軟弱地盤 陡峭山坡地興建結構物或路堤時 常因地 震 豪雨 土石流之影響造成地層下陷 滑動 結構物倒塌 等情形 這些困難的問題 正可以發揮 EPS 工法的特長 国内于软弱地盘 陡峭山坡地兴建结构物或路堤时 常因地 震 豪雨 土石流之影响造成地层下陷 滑动 结构物倒塌 等情形 这些困难的问题 正可以发挥 EPS 工法的特长 EPS 之工法之材料特性包括 EPS 之工法之材料特性包括 一 超輕質 單位重僅約一般砂土之1 100 軟弱地盤不須 改良地層承載力即無沉陷之虞 一 超轻质 单位重仅约 一般砂土之1 100 软弱地盘不须改良地层承载力即无沉陷 之虞 各種輕質材料之密度如表2所示 各种轻质材料之密 度如表2所示 表2 各種輕質材料之密度比較表表2 各种轻质材料之密度比 较表 材料種類材料种类 密度 t m 3 密度 t m 3 一般砂土一般砂土1 4 2 2 1 4 2 2 火山灰火山灰1 2 1 6 1 2 1 6 水淬爐碴水淬炉碴1 2 1 3 1 2 1 3 煤灰煤灰1 2 1 3 1 2 1 3 輕質材 料轻质 材料 氣泡砂漿气泡砂浆0 5 0 9 0 5 0 9 輕質骨材轻质骨材 0 35 0 8 0 35 0 8 EPS 材料 EPS 材料 0 012 0 035 0 012 0 035 二 經濟性 工期短 用地省 挖方少 維修費低 工程總 造價經濟 二 经济性 工期短 用地省 挖方少 维修 费低 工程总造价经济 三 耐水性佳 單獨氣泡體不易吸水 材質不致產生變化 三 耐水性佳 单独气泡体不易吸水 材质不致产生变化 四 施工簡便 迅速 不須大型機械及特殊技術 以人力即 可輕便迅速施工 可解決技術工難求之困擾 四 施工简 便 迅速 不须大型机械及特殊技术 以人力即可轻便迅速 施工 可解决技术工难求之困扰 五 自立性良好 柏松比小 自立性佳 可減低側向土壓 適用於擋土結構物之背填材料 五 自立性良好 柏松比 小 自立性佳 可减低侧向土压 适用于挡土结构物之背填 材料 六 緩衝性優 單獨氣泡體能發揮優越緩衝性 具減少衝擊 震動效果 容許壓應力在2 20 t m2範圍 可依工程需求製造 有關 EPS 工法之適用性 如表3所示 六 缓冲性优 单 独气泡体能发挥优越缓冲性 具减少冲击 震动效果 容许 压应力在2 20 t m2范围 可依工程需求制造 有关 EPS 工 法之适用性 如表3所示 表3 EPS 工法之特徵及適用性表3 EPS 工法之特征及适用性 特 徵 特 征 工學的 特性工 学的特 性 概要概要工程之適用性工 程之适用性 超 輕 質 性 超 轻 质 性 約為土砂 1 8t m 3 混凝土 2 35t m 3 之 1 100 约为土砂 1 8t m 3 混凝土 2 35t m 3 之1 100 軟弱地盤 软 弱地盘 地滑地區 地 滑地区 耐 壓 縮 性 耐 压 缩 性 壓縮應變1 時之壓縮 強度 压缩应变1 时 之压缩强度 壓縮強度因 EPS 密度 而變化 压缩强度因 EPS 密度而变化 緩衝防護材 缓冲防护材 自 立 性 自 立 性 型塊體 積型块 体积 0 5 1 0 2 0m 0 5 1 0 2 0m 直立堆積之 EPS 會形 成直立面 直立堆积之 EPS 会形成直立面 即使有上載荷重 側 向變形仍極小 即使有 上载荷重 侧向变形仍 极小 橋台 擋土牆 之回填材料 桥 台 挡土墙之回 填材料 路幅拓寬土堤 路幅拓宽土堤 耐 水 性 耐 水 性 合成樹 脂發泡 體不吸 水 具 撥水性 合成树 脂发泡 体不吸 水 具 拨水性 不因泡水而發生材質 變化 不因泡水而发生 材质变化 設置在地下水下達9 年時之吸水量僅9 體 積比 设置在地下水 下达9 年时之吸水量仅 9 体积比 永久的材料 永久的材料 施 工 輕量 易加工 可採人力搬運及施工 可采人力搬运及施工 可在狹窄工地 施工 可在狭窄 性 施 工 性 易切斷 組立轻 量 易 加工 易切断 组立 不需重機械施工 不 需重机械施工 採規格化之工廠製品 采规格化之工厂制品 工地施工 可減輕施工時 之振動及噪音 可减轻施工时之 振动及噪音 可快速施工 可省勞力 可快 速施工 可省劳 力 二 EPS 材料規格二 EPS 材料规格 參考日本土木工法開發機構之 EPS 材料規格及試驗方法 詳表4所示 参考日本土木工法开发机构之 EPS 材料规格及 试验方法 详表4所示 表4 EPS 材料規格及試驗方法表4 EPS 材料规格及试验方法 EPS 型塊 EPS 型块 材料 性質 材料 性质 試驗 方法 试验 方法 單位 单位 D X 35 D X 35 D X 2 9 D X 2 9 D 3 0 D 3 0 D 2 5 D 2 5 D 2 0 D 2 0 D 1 6 D 1 6 D 1 2 D 1 2 UFD 20 UFD 20 單位 重量 单位 重量 JISK 7222 JISK 7222 kg m 3 kg m 3 35 35 2 9 2 9 3 0 3 0 2 5 2 5 2 0 2 0 1 6 1 6 1 2 1 2 20 20 抗壓 強度 1 抗压 强度 1 JISK 7222 JISK 7222 tf m 2 tf m 2 40 40 2 8 2 8 1 8 1 8 1 4 1 4 1 0 1 0 7 7 4 4 10 10 容許 壓應 力 2容许 压应 力 2 tf m 2 tf m 2 20 20 1 4 1 4 9 9 7 7 5 5 3 5 3 5 2 2 5 5 耐熱JISA 80 88888880 80 溫度 耐热 温度 9511 JISA 9511 800 8 0 0 8 0 0 8 0 0 8 0 0 8 0 0 8 0 JISA 9511 JISA 9511 自行 滅火 自行 灭火 3 秒內 3 秒内 燃燒 性燃 烧性 JISK 7201 JISK 7201 氧氣 指數 氧气 指数 26 以上 26 以上 註 注 1 5 或降伏應變之相對壓應力 1 5 或降伏应变之相 对压应力 2 反覆載重彈性範圍內 壓縮應變1 以下之相對值 2 反覆载重弹性范围内 压缩应变1 以下之相对值 DX 擠壓發泡系列 D 模內發泡系列 UFD 抗浮系列 DX 挤压发泡系列 D 模内发泡系列 UFD 抗浮系列 三 EPS 之設計方法與設計流程三 EPS 之设计方法与设计 流程 EPS 工法之主要用途可分為兩大類 一為減輕載重 二為減 低土壓 詳圖4 其設計方法與一般路堤 擋土牆及橋台等相 同 原則上須針對填土結構物進行沉陷 穩定性之檢討 針 對擋土結構物進行滑動 傾倒 承載力及整體穩定性之檢討 EPS 工法之主要用途可分为两大类 一为减轻载重 二为 减低土压 详图4 其设计方法与一般路堤 挡土墙及桥台等 相同 原则上须针对填土结构物进行沉陷 稳定性之检讨 针对挡土结构物进行滑动 倾倒 承载力及整体稳定性之检 讨 本工程係運用於減輕載重之情況 茲將其設計原則概 述如下 本工程系运用于减轻载重之情况 兹将其设计原则 概述如下 EPS 用於軟弱地盤或地滑地之填土工程時 設計基本考量為 儘量減少上載荷重 使地層不增加額外應力 且應避免有害 之沉陷及地下水上昇造成之浮力破壞 並必須確保整體之穩 定性 EPS 用于软弱地盘或地滑地之填土工程时 设计基 本考量为尽量减少上载荷重 使地层不增加额外应力 且应 避免有害之沉陷及地下水上升造成之浮力破坏 并必须确保 整体之稳定性 本文以圖5外說明置換填土厚度之計算方法 本文以图5外说 明置换填土厚度之计算方法 由地層內之任意點 X 在填土 前後之應力平衡關係 以求必要之置換深度 D 由地层内之 任意点 X 在填土前后之应力平衡关系 以求必要之置换深 度 D 計算上必須注意地下水位之位置 在地下水位以下 時 地下水對 EPS 產生浮力 須以上部覆土載重抵抗浮力 浮力校核之安全係數 FS 1 1 EPS 之標準設計流程如圖6所 示 计算上必须注意地下水位之位置 在地下水位以下时 地下水对 EPS 产生浮力 须以上部覆土载重抵抗浮力 浮 力校核之安全系数 FS 1 1 EPS 之标准设计流程如图6所示 圖4 EPS 工法之主要用途图4 EPS 工法之主 要用途 圖5 用於減輕載重時之置換填土 厚度 D 图5 用于减轻载重时之 置换填土厚度 D 圖6 EPS 應用於 路基填土工程之 設計流程图6 EPS 应用于路基 填土工程之设计 流程 肆 肆 本工程之本工程之 EPS 設計與品質管理標準設計與品質管理標準 肆 肆 本工程之本工程之 EPS 设计与品质管理标准设计与品质管理标准 一 EPS 設計標準斷面本工程設計於里程 STA 堤 0 716至 STA 堤 1 069 長353m 填築3m 高之 EPS 輕質填方 於里程 STA 堤 0 036至 STA 堤 0 624 長588m 填築2 5m 高之 EPS 輕質填方 EPS 型塊總體積達12105m3 EPS 下方鋪築15cm 回填砂 EPS 上方先鋪設10cm 混凝土床版 以隔絕有害化 學物質入侵 混凝土床版上方再鋪設50cm 植栽沃土 本工 程 EPS 輕質填方邊坡之設計標準斷面詳圖6所示 一 EPS 设计标准断面本工程设计于里程 STA 堤 0 716至 STA 堤 1 069 长353m 填筑3m 高之 EPS 轻质填方 于里程 STA 堤 0 036至 STA 堤 0 624 长588m 填筑2 5m 高之 EPS 轻质 填方 EPS 型块总体积达12105m3 EPS 下方铺筑15cm 回填 砂 EPS 上方先铺设10cm 混凝土床版 以隔绝有害化学物 质入侵 混凝土床版上方再铺设50cm 植栽沃土 本工程 EPS 轻质填方边坡之设计标准断面详图6所示 圖6 EPS 輕質填方邊坡之 設計標準斷面圖 图6 EPS 轻质填方边坡之设计标准 断面图 二 材料性質本工程 EPS 材料採用型號 D 20 密度為 20 1 5 1 0 kg m3 抗壓強度採用單軸壓縮至壓縮應變為5 時之單軸壓縮強度 抗壓強度為1 0kgf cm2以上 二 材料 性质本工程 EPS 材料采用型号 D 20 密度为20 1 5 1 0 kg m3 抗压强度采用单轴压缩至压缩应变为5 时之单轴压 缩强度 抗压强度为1 0kgf cm2以上 EPS 型塊須具有耐熱 性 耐久性等 應依照 JIS A9511所規定之燃燒試驗方法進 行確認 且符合表5所示之 EPS 型塊之標準力學特性表之規 定 EPS 型块须具有耐热性 耐久性等 应依照 JIS A9511 所规定之燃烧试验方法进行确认 且符合表5所示之 EPS 型 块之标准力学特性表之规定 檢驗採樣之位置同力學特性 檢驗之採樣位置 检验采样之位置同力学特性检验之采样位 置 連接器應為鍍鋅鋼板 且有多重爪 單爪及雙爪 其材 料規格如表6所示连接器应为镀锌钢板 且有多重爪 单爪及 双爪 其材料规格如表6所示 表5 EPS 型塊之標準力學特性表5 EPS 型块之标准力学特性 製造方法制造方法 模內發泡法模内发泡 法 擠出發泡法挤出发 泡法 項 目 项 目 試 驗 试 验 方 法 方 法 單 位 单 位 D 3 0 D 3 0 D 25 D 25 D 20 D 20 D 16 D 16 D 1 2 D 1 2 DX 29 DX 29 密 度 密 度 CN S 740 7 CN S 740 7 kg m 3 kg m 3 3 0 2 0 3 0 2 0 25 1 5 25 1 5 20 1 5 1 0 20 1 5 1 0 19 0 2 1 5 19 0 2 1 5 16 1 0 16 1 0 1 2 1 0 1 2 1 0 29 2 0 29 2 0 抗 壓 強 度 抗 CN S 740 8 CN kg cm 2 kg cm 1 8 以 1 4 以 上 1 4 以 1 0 以 上 1 0 以 0 7 以 上 0 7 以 0 4 以 上 2 8 以上 2 8 以上 压 强 度 S 740 8 2上 1 8 以 上 上上上0 4 以 上 耐 燃 性 耐 燃 性 JIS A9 511 JIS A9 511 有 有 有 有 有 有 有 有 無 无 有有 註 注 1 參考型號 D 20代表其密度為20kg m3 依此類推 1 参考 型号 D 20代表其密度为20kg m3 依此类推 2 抗壓強度採單軸壓縮至5 壓縮應變時之強度 2 抗压强 度采单轴压缩至5 压缩应变时之强度 表6 EPS 型塊連接器之材料規格表6 EPS 型块连接器之材料 规格 材質 材质 鍍鋅最 小附著 量 镀锌 最小附 着量 g m 2 g m 2 降伏 點 降 伏点 kgf mm 2 kgf mm 2 抗張 強度 抗张 强度 kgf mm 2 kgf mm 2 厚度 厚度 mm mm 鍍鋅 鋼板 镀锌 钢板 20 20 21 以 上 21 以上 28 以 上 28 以上 0 6 1 0 0 6 1 0 三 型塊尺寸三 型块尺寸 考慮 EPS 型塊在現場搬運 堆置之施工性 型塊尺寸定為 2 0mI1 0mI0 5m 其重量以型號 D 20而言 僅有20kg 有利 單人甚或女性勞動者參與施工 考虑 EPS 型块在现场搬运 堆置之施工性 型块尺寸定为2 0mI1 0mI0 5m 其重量以型 号 D 20而言 仅有20kg 有利单人甚或女性劳动者参与施 工 惟在設計階段調查國內主要保麗龍材料製造廠商之設 備 發覺國內現有設備尺寸均採用台呎 且長 寬 高無法 調整為2 0mI1 0mI0 5m 如須重新開模勢必影響製造成本及 參與意願 惟在设计阶段调查国内主要保丽龙材料制造厂商 之设备 发觉国内现有设备尺寸均采用台呎 且长 宽 高 无法调整为2 0mI1 0mI0 5m 如须重新开模势必影响制造成 本及参与意愿 因此 在 EPS 工法尚未普及之前 型塊尺 寸在兼顧施工性之原則下 宜考慮國內材料供應現況 因此 在 EPS 工法尚未普及之前 型块尺寸在兼顾施工性之原则 下 宜考虑国内材料供应现况 本工程設計圖乃採用2000mm 長 1000mm 寬 500mm 高 之 EPS 型塊 體積為1m3 繪製 惟規定如承包商採用不同尺 寸之 EPS 型塊 應檢討 EPS 排列及施工方式 繪製施工圖 經工程司審查核可後施工 本工程设计图乃采用2000mm 长 1000mm 宽 500mm 高 之 EPS 型块 体积为1m3 绘制 惟 规定如承包商采用不同尺寸之 EPS 型块 应检讨 EPS 排列 及施工方式 绘制施工图经工程司审查核可后施工 且為 利施工性 每一型塊之體積以1m3為原則 不得大於 3m3 EPS 型塊尺寸須在表7所示之尺寸範圍之型塊 且为 利施工性 每一型块之体积以1m3为原则 不得大于 3m3 EPS 型块尺寸须在表7所示之尺寸范围之型块 本工 程實際採用之 EPS 型塊尺寸為3700mm I 1400mmI 500mm 本工程实际采用之 EPS 型块尺寸为3700mm I 1400mmI 500mm 表7 本工程 EPS 型塊尺寸規定表7 本工程 EPS 型块尺寸规 定 項目项 目 單位单 位 尺寸尺寸許可差许可差 長长1000 40 00 1000 40 00 0 5 0 5 寬宽500 150 0 500 150 0 0 5 0 5 高高 mm mm 100 100 0 100 100 0 0 5 0 5 四 品質管理四 品质管理 基於 EPS 型塊堆疊時之精度及施工性等要求 須使用各平 面均為平整且邊角為直角者 不得使用凹凸或變形者 基于 EPS 型块堆叠时之精度及施工性等要求 须使用各平面均为 平整且边角为直角者 不得使用凹凸或变形者 尺寸之檢 驗方式採最小刻度為1mm 之捲尺 隨機選取1個 EPS 型塊 於長 寬 高各面選取4點 6點 6點進行採樣及試驗 求 取平均值計之 檢驗之採樣位置如圖7所示 尺寸之检验方 式采最小刻度为1mm 之卷尺 随机选取1个 EPS 型块 于长 宽 高各面选取4点 6点 6点进行采样及试验 求取平均 值计之 检验之采样位置如图7所示 力學性質檢驗時之採 樣位置為 EPS 型塊之對角及中央位置截取長100mm 寬 100mm 之試體 如圖8所示 再由上述三處試體中選取試驗 所需尺寸之試體 其切割方式及工具應使用熱金屬線 鎳鉻 線15V 或工程司認可之方式進行 力学性质检验时之采样位 置为 EPS 型块之对角及中央位置截取长100mm 宽100mm 之 试体 如图8所示 再由上述三处试体中选取试验所需尺寸 之试体 其切割方式及工具应使用热金属线 镍铬线15V 或 工程司认可之方式进行 有關品管之檢驗頻率 係依核可之施工計畫所預定之進料數 量 按表8之頻率於首批進料時即進行第一次檢驗 有关品 管之检验频率 系依核可之施工计画所预定之进料数量 按 表8之频率于首批进料时即进行第一次检验 施工後進行現 場抽樣檢驗一次 且於 EPS 型塊料源供應商或製造工廠變 更時 於施工前增加檢驗一次 以確保材料品質 施工后进 行现场抽样检验一次 且于 EPS 型块料源供应商或制造工 厂变更时 于施工前增加检验一次 以确保材料品质 圖7 EPS 型塊尺寸檢驗之採樣參考位置圖图7 EPS 型块尺寸 检验之采样参考位置图 圖8 EPS 型塊力學特性檢驗之參考位置圖图8 EPS 型块力学 特性检验之参考位置图 表8 EPS 工地檢驗頻率表表8 EPS 工地检验频率表 EPS 施工 量 V m 3 EPS 施 工量 V m 3 試驗型塊數量 個 试验型块数量 个 V 2 000 V 2 000 2 2 2 000 V 5 000 2 000 V 5 000 3 3 5 000 V 10 000 5 000 V 1 0 OK 1 0 OK 伍伍 本工程之本工程之 EPS 施工施工 伍伍 本本 工程之工程之 EPS 施工施工 一 施工流程一 施工流程 EPS 工法係指使用大型發泡級聚苯乙烯塊做為堆土材料或埋 填材料 此法適用於道路 鐵路或人工造地等之土木工程中 EPS 工法系指使用大型发泡级聚苯乙烯块做为堆土材料或 埋填材料 此法适用于道路 铁路或人工造地等之土木工程 中 此工法為有效利用材料之超輕量性 耐壓縮性 耐水 性及區塊堆疊時自主性等特長之工法總稱 本工程 EPS 工 法之施工流程詳圖9 施工照片詳照片1 此工法为有效利用 材料之超轻量性 耐压缩性 耐水性及区块堆叠时自主性等 特长之工法总称 本工程 EPS 工法之施工流程详图9 施工 照片详照片1 圖9 EPS 工法之 施工流程圖图9 EPS 工法之施工 流程图 二 準備工二 准备工 因準備工會對工程進度 成果良窳產生重大影響 故應對工 程內容做充分檢討 並採用最適方法進行 因准备工会对工 程进度 成果良窳产生重大影响 故应对工程内容做充分检 讨 并采用最适方法进行 以下為其主要項目 以下为其 主要项目 一 工程準備測量 暫時水準點之設置 中心樁及控制樁之 設置 地界樁之檢查 縱 一 工程准备测量 暂时水准 点之设置 中心桩及控制桩之设置 地界桩之检查 纵 橫截面之檢查 定位格等 横截面之检查 定位格等 二 工程用道路 場內施工用道路 小搬運路 場外施工用 道路 迂迴路 二 工程用道路 场内施工用道路 小搬运 路 场外施工用道路 迂回路 三 安全設施 臨時設備等 在 EPS 工法中 除上述注意 事項外 其應特別留意 EPS 搬入貨車之搬運道路 EPS 之 材料放置場 EPS 之場內小搬運道路 三 安全设施 临 时设备等 在 EPS 工法中 除上述注意事项外 其应特别 留意 EPS 搬入货车之搬运道路 EPS 之材料放置场 EPS 之 场内小搬运道路 三 挖掘工三 挖掘工 挖掘工適用於將 EPS 工法 應用於軟弱地盤上之基礎地盤 挖掘 以及在擴張堆土中 具有代表性之傾斜地盤上斜面挖 掘等 挖掘工适用于将 EPS 工法 应用于软弱地盘上之基 础地盘挖掘 以及在扩张堆土中 具有代表性之倾斜地盘上 斜面挖掘等 本工程為在軟弱地盤上之挖掘 本工程为在 软弱地盘上之挖掘 軟弱地盤地下水位比較高 選用機械 須充分注意下列事項 软弱地盘地下水位比较高 选用机械 须充分注意下列事项 一 挖掘傾斜度雖隨挖掘深度及土壤的剪力強度而不同 但 從垂直或斜坡方式 坡度配合現場狀況進行加以調整 一 挖掘倾斜度虽随挖掘深度及土壤的剪力强度而不同 但从垂 直或斜坡方式 坡度配合现场状况进行加以调整 二 挖掘部分須設水溝 並注意排水 其基本要求為在乾燥 狀態下進行 二 挖掘部分须设水沟 并注意排水 其基 本要求为在干燥状态下进行 此外 為避免下雨時 來自 周邊的雨水流入挖掘部中 請採取土堆等阻水流入對策 此 外 为避免下雨时 来自周边的雨水流入挖掘部中 请采取 土堆等阻水流入对策 參考圖10 参考图10 三 在 EPS 施工中最須注意的是流水對策 地下水 雨水 流入水 三 在 EPS 施工中最须注意的是流水对策 地下 水 雨水 流入水 在水溝排水用之水中幫浦及其他降雨 對策設施等 因在假日及較長休假中比較容易發生問題 故 應於放假前 對其進行充分檢查 並建構相關管理體制 在 水沟排水用之水中帮浦及其他降雨对策设施等 因在假日及 较长休假中比较容易发生问题 故应于放假前 对其进行充 分检查 并建构相关管理体制 圖10 施工中的排水對策图10 施工中的排水对策 四 排水工四 排水工 EPS 工法在其施工中及完工後 排水對策均須極慎重予以對 應 詳圖11 EPS 工法在其施工中及完工后 排水对策均须 极慎重予以对应 详图11 使用本工法所可能產生之問題 可以說絕大部份係起因於排水對策不充分所導致 使用本工 法所可能产生之问题 可以说绝大部份系起因于排水对策不 充分所导致 其排水目的在於 其排水目的在于 一 避免地下水位上升 使水位上升不超過 EPS 部 一 避免地下水位上升 使水位上升不超过 EPS 部 二 將滲入水及非特定流入水予以迅速排水處理 二 将 渗入水及非特定流入水予以迅速排水处理 圖11 EPS 排水工图11 EPS 排水工 五 施工基礎面工五 施工基础面工 施工基礎面工 係指設置 EPS 之施工基礎面及基礎地盤 整地之施工而言 施工基础面工 系指设置 EPS 之施工 基础面及基础地盘整地之施工而言 原則上 EPS 將設置 於水平面之此基面的最上層稱為 位準層 原则上 EPS 将设置于水平面之此基面的最上层称为 位准层 水平面 的調整一般雖係使用舖砂進行 但若遇到軟弱地盤時 則會 在舖砂層之下方舖設碎石層或施予簡易安定處理之基盤施工 詳圖12 水平面的调整一般虽系使用铺砂进行 但若遇到 软弱地盘时 则会在铺砂层之下方铺设碎石层或施予简易安 定处理之基盘施工 详图12 圖12 各種施工基礎面工图12 各种施工基础面工 六 EPS 儲存六 EPS 储存 EPS 之運送及儲存應依據工程進度狀況妥善安排 儲存及施 工場所需設置安