土壤彈性現象 品質管理探討

一、前言

土方工程係為廣泛運用於各類土木、水利及建築等工程之前置施工項目,因此,其施工品質之良窳,攸關結構體之安全性、以及日後之耐久性暨使用性,至深且鉅。

職是之故,如何擬定土方工程的施工計畫,為主導土方作業成敗的重要關鍵。,亦即土木工程師在面對土方工程作業時,其所可能遭遇到的最大難題,往往是如何處理土壤彈性(Sponge)現象、並做好品質管理的工作。

準此,本文擬將土方工程之土壤彈性現象,予以扼要說明,並列述品質管理應注意事項,冀望能釐正業界混淆之視聽。

二、土壤彈性現象定義

土壤彈性現象的英文表示方式為Soil Sponge Phenomenon,一般常以Soil Sponge簡稱之。

其定義為:『土壤在施工滾壓過程中,衍生類似海棉體之狀態,亦即在滾壓機滾壓過後,土壤產生起伏狀況,而無法確實壓平及壓緊者,稱之。』

三、產生土壤彈性現象致因

一般而言,土壤產生彈性現象之可能致因,有下列各項:

1.土壤種類為有機質土或泥炭土。

2.土壤種類為黏土且含水量偏高之狀態。

3.高含水量之黏土、且每層土方滾壓壓實後之厚度,超過30公分者。

4.使用不適當的滾壓施工機具或滾壓速率。

四、弭平土壤彈性現象策略

1.依據一般性施工規範規定,應移除現場不適用之土壤材料;若須採購土方,則不應採購不適用之土壤材料。所謂不適用之土壤材料,若依ASTM D2487分類者規定:凡屬泥炭土(Peat;簡稱Pt)、高塑性有機質土(High Plastic and Organic Soil;簡稱OH)及低塑性有機質土(Low Plastic and Organic Soil;簡稱OL)等三類土壤,均應排除,不得使用。

2.黏性土壤應加強降低工址地下水位之措施,若黏性土壤本身含水量過高時,應先行翻曬至乾燥程度;施工前,再行以最佳含水量±4%(OMC±4%),作為黏土控制施工含水量之標準區間值,然後予以分層滾壓之。

3.黏性土壤之滾壓作業,其每層土壤滾壓後之壓實厚度,不宜超過30公分。

4.黏性土壤完成滾壓後,應施予防護措施,以防止烈日直接曝曬,造成表面龜裂損壞(防護不當之龜裂狀況詳照片1所示),同時必須防止因暴雨造成工址積水。

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照片1 黏性土壤完成滾壓後,烈日直接曝曬造成表面龜裂損壞之狀況

5.土方工程若有土壤彈性現象之顧慮時,應選用5t~8t較為輕型之滾壓機具施工,且須降低滾壓前進及倒退之速率。

6.針對黏性土壤之滾壓作業,若土壤之工程強度值偏低時,可考慮使用水泥或石灰,予以充分混拌土壤後,再行滾壓施工。

五、結語

1.頗多從業人員認為高含水量的黏性土壤,屬於不適用材料。惟依據參考文獻(1)規定:『不適用材料,不包括自然含水量過多、經乾燥後仍可適用之土壤。』言簡意賅,應可釋疑矣!

2.若擬使用水泥或石灰混拌黏性土壤時,應於完成充分混拌及滾壓作業後,施予7天之養護時程。若無法確實做到養護7天之控管,則勢必難以達到預期之設計成效。

參考文獻

1.行政院公共工程委員會施工綱要規範,"第02320章:不適用材料",2013年06月13日完整版第V5.0版。

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