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。

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。

【本文稿經由台灣省土木技師公會技師報同意轉載；未經允許請勿任意轉載】