南二高东山休息站.docx

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南二高东山休息站

高速公路的道路工程]

土方工程

高速公路之路基為路面的基礎，其構築完善與否直接攸關路面鋪築之成敗。

一般而言，路基可分為路堤、路塹及半堤半塹三類，路堤須由鄰近地區尋找借土區，挖掘適當土壤運至工地填築；若為路塹，則需將多餘之土方運至適當地點棄置；若為半堤半塹之斷面，則可將一邊所挖除之土方填築於另一邊，土方處理之費用最為節省。

　　如施工中的南二高白河新化段多係路堤填築方式施築，而在北二高大溪龍潭段則有大開挖路塹之路基；另北二高中和土城段及南二高高雄支線燕巢交流道附近則是典型採半塹半堤方式施築完成之路段。

大溪龍潭填土圖

龍潭大開挖圖

龍潭收費站開挖圖

 　　概括而言，土方工程係指將公路之基礎由原地面處理至可鋪築路面之所有作業，主要包括清除與掘除、路幅開挖、路堤填築、借棄土處理等作業。

清除與掘除

　　清除與掘除主要係指工區內之清除、掘除及路旁清理等，並移除及處理所有之樹木、殘幹、樹根、碎屑、廢物與所有障礙物。

路幅開挖

　　路幅開挖工作係指設計圖所示標準斷面周界範圍內及入口、引道、街道、交叉路口等之開挖。

路幅開挖依開挖材料處理方式可分為路幅開挖及近運利用與路幅開挖及運棄兩種。

　　施工時，路基與邊溝應予維護以保持排水經常良好，邊溝及渠道之建造與維護，應避免使路幅部份遭受損害。

　　山坡地由於地質及地形之變化較大，於開挖後，可依實際情況研判調整開挖之邊坡、水土保持設施、護坡植草之型式及擋土構造物。

　　路幅開挖路段於開挖至路基頂面時，除岩盤外，路基頂面下30cm以內之壓實度應達依AASHTOT180試驗所求得最大乾密度之95％以上、其路基強度CBR值亦應達設計值且經滾壓檢驗合格。

　　於路幅開挖時，有符合設計路基強度CBR值及最大粒徑尺寸之填方或構造物回填材料，應先將該等材料適當儲存以備填築路基頂面下75cm以內或回填之用。

南港交流道土方開挖圖

路堤填築

　　路堤填築工作包括路堤施工所必需之準備工作、路堤填築之分層撒鋪、灑水、滾壓、整飾及路基頂面之整修與維護等其它一切附屬工作。

　　路堤填築及回填之材料，應為適當材料並不得含有淤泥、樹根、草皮、其他有害物質及不適用材料。

路基頂面下75cm以內範圍路堤填築之材料，其路基強度CBR值依AASTOT193試驗結果，應符合設計圖規定方為合格，且不得含有最大粒徑10cm以上之石塊。

　　路堤填築前，應先完成路堤區內所有清除與掘除作業。

路堤高度為75cm至1.5m者，清除後地面表層30cm範圍內，應壓實至以AASHTOT180試驗所求得最大乾密度之90％以上；如路堤高度不足75cm時，路基頂面下75cm以內壓實度應達95％以上，且其CBR值應符合設計圖之要求。

　　所有路堤應分層填築，每層應與路基之最後完成高程面約略平行。

在路堤填築期間，應維持路拱之光滑坡度以利排水。

　　路堤填築與壓實，達到設計高程後，於整修路基及舖築基層或底層前，路堤應任令擱置一段時期，以迄任一60天期間，以測沉設施測得之路基沉陷量少於1cm者為合格；或擱置經過200日曆天。

二者之耗時較短者，可視為沉陷已穩定之等候期。

竹南段路堤填築滾壓圖

借棄土處理

　　本項工作包括借土處理及棄土處理兩部分，其中借土處理包括承包商自覓借土區或合法土石方來源以構築路堤、回填、路基、路肩及其他需要填築部分；棄土處理則包括棄土及棄土區之使用，棄土區可為業主指定棄土區、承包商自覓地點闢為棄土區、承包商自覓合法棄土區或進行棄土資源利用。

　　由於目前借棄土處理問題日益複雜，土方工程設計以路基挖填數量平衡為首要原則，以儘量減少借土或棄土處理作業。

路面工程

車輛若在未經處理之土石路面上行駛時，車輪載重對接觸之地面因壓力而產生下陷之變形，車輛須耗費額外的能量方能持續往前運動，若路面凹凸不平，則車行跳動所需之能量更大。

因此為使公路運輸能經濟、有效、舒適，須以堅實路面代替鬆軟土壤，以平順的公路表面代替崎嶇不平的原地面，此為路面的主要功能。

　　路面因材料性質不同可分為柔性路面及剛性路面兩大類，近年來路面材料發展迅速，許多改質材料亦發揮不錯功效，一般而言，柔性路面因鋪築經驗較多且費用較低，應用鋪築範圍較廣，目前在國道高速公路上大部分路段均採用柔性路面鋪築，但在特殊路段如收費站、部分隧道內及交流道出入口匝道等處，由於車輛加減速行為頻繁，對路面損害較大，則多採用剛性路面以增加路面強度，減少破壞，如目前中山高速公路公路及第二高速公路之各收費站區、北二高沿線各隧道及南二高蘭潭隧道與部分交流道出入口匝道處以及二高大溪龍潭段（里程63k+935~71k+485）、南投路段（設計里程約132k~138k）及白河新化段（設計里程約236k~245k）等路段均採剛性路面設計。

柔性路面

　　柔性路面係以瀝青混凝土為面層材料，亦稱為瀝青混凝土路面。

柔性路面典型斷面由下而上為路床、基層、底層、面層等。

柔性路面斷面示意圖

路床：

路床為整個路面之基礎，實際承受由路表面傳遞而來之車輛載重，路床之表面稱為路基，應整理成完整、平滑且均勻之表面，以供鋪設基層材料。

基層：

基層鋪於路基之上以提高路床承載力，並使承載作用平均。

基層使用粒狀材料或穩定性材料。

此一層有時亦可省略，惟在路基軟弱或有嚴重冰凍作用時，最好能加建此層。

底層：

底層之材料為天然或經處理之材料，如級配粒料、瀝青混凝土、水泥處理材料等，此層主要功能在於輔助面層之強度，並將面層所承受之輪重均勻分布於底下之基層或路床，以防止路床產生或度的變形。

此層並可毛細管水及冰凍作用所導致之破壞。

面層：

面層為路面之最上一層，必須堅實穩固，才能承受載重、車輪磨損、惡劣天候，並防止路面剝落、裂縫及車轍產生，其表面須平順，且能防水。

目前國內高速公路面層係使用DGAC（密級配瀝青混凝土面層），另為利路面排水及抗滑，於DGAC之上再加鋪一層OGAC（開放級配瀝青混凝土面層）。

北二高汐止段柔性路面圖

瀝青路面鋪築圖

香山交流道工程圖

中和段路工圖

　　常用之設計方法包括AASHTO柔性路面設計方法、美國瀝青協會（AI）路面設計方法、加州承載比（CBR）設計法及路基土壤阻力值（R值）設計法，目前高速公路多以AASHTO柔性路面設計方法為主，美國瀝青協會（AI）路面設計方法為輔，其餘方法則較少採用。

 *AASHTO柔性路面設計方法：

　　美國的AASHTO自1950年代末期即開始一系列的道路試驗，包括單軸車輛與雙軸車輛反覆載重試驗。

AASHTO將其一系列研究成果分別於1962、1972、1981、1986及1993年各出版鋪面設計手冊。

AASHTO柔性路面設計方法主要考量因素包括：

鋪面服務效用、時間限制、交通量、路床土壤強度、環境效應、可靠度等。

 *美國瀝青協會（AI）路面設計方法：

　　美國瀝青協會自1955年首次出版路面設計手冊，其後經多次修正，其中1955~1962年的設計方法主要係依據當時路面技術的發展，自1963年以後，則依據AASHO、WASHO及英國之道路試驗資料，並融入各州政府及陸軍工兵團的設計方法。

其方法主要考量因素包括：

路面結構、交通量、材料性質、環境效應等。

剛性路面

　　剛性路面係以水泥混凝土為面層材料，亦稱為水泥混凝土路面。

剛性路面典型斷面與柔性路面相同，惟面層材料採水泥混凝土。

剛性路面斷面示意圖

剛性路面圖剛性路面鋪

築圖

剛性路面施工圖

　　常用之剛性路面包括接縫式混凝土路面（JCP）、接縫式鋼筋混凝土路面（JRCP）、連續式鋼筋混凝土路面（CRCP）三種。

＊接縫式混凝土路面（JCP）：

　　此種剛性路面中不加鋼筋，但由於混凝土在養治期間會因溫差及乾縮而產生裂縫，因此須設計橫向縮縫以控制裂縫之擴伸，並藉以傳遞載重。

縮縫之寬度約0.3至0.6公分，縮縫之間可不加接縫鋼筋，亦可加入接縫鋼筋處理。

高速公路剛性路面大多均採用接縫式混凝土路面（JCP）方式構築。

無接縫鋼筋

加接縫鋼筋

＊接縫式鋼筋混凝土路面（JRCP）：

　　此種剛性路面除在縮縫間加設接縫鋼筋外，並在路面中使用一層鋼筋網或鋼絲網，以將裂縫拉進密合，因此縮縫之間距可較大，此間距依鋼筋網之使用量而定，可達12至30公尺，採用此種設計時須注意鋼筋網不可貫穿橫向縮縫。

接縫式鋼筋混凝土路面示意

＊ 連續式鋼筋混凝土路面（CRCP）：

　　此種剛性路面不設橫向縮縫，而加入相關數量之連續鋼筋，以使混凝土版之收縮裂縫分散，而使每個裂縫都能維持最小。

優點為無橫向縮縫，可增進行車效率並減低養護費用；缺點則為建造費用較為昂貴，且其使用績效尚未受完全之肯定。

目前高速公路尚未採用連續式鋼筋混凝土路面（CRCP）方鋪築。

連續式鋼筋混凝土路面示意圖

　　常用之剛性路面設計方法包括AASHTO剛性路面設計方法、波特蘭水泥協會（PCA）路面設計方法，目前高速公路多以AASHTO剛性路面設計方法為主，波特蘭水泥協會（PCA）路面設計方法為輔。

機場剛性道面設計方法另包括FAA設計方法及ICAO設計方法等。

＊AASHTO剛性路面設計方法：

　　美國的AASHTO自1950年代末期即開始一系列的道路試驗，包括單軸車輛與雙軸車輛反覆載重試驗。

AASHTO將其一系列研究成果分別於1962、1972、1981、1986及1993年各出版鋪面設計手冊。

AASHTO剛性路面設計方法主要考量因素包括：

鋪面服務效用、時間限制、交通量、路床土壤強度、環境效應、可靠度等。

＊波特蘭水泥協會（PCA）路面設計方法：

　　波特蘭水泥協會依據混凝土版行為理論、使用績效及相關試驗資料而發展出一套獨特的設計方法。

其考量主要因素包括；疲勞因素、侵蝕因素、臨界軸重位置、載重安全因素等。

排水工程設計之目的在防止地面水或地下水對高速公路造成災害或影響行車安全，並確保公路鄰近地區原有排水功能及環境品質，其範圍係以高速公路沿線路權內之設施維護以及其安全洩水有直接關聯之工程為範圍。

　　路權範圍外，與高速公路有關聯之區域性防洪、排水、灌溉、水土保持等問題，則需協調其各主管機關配合辦理。

排水工程設計之基本考慮有以下幾點：

1.排水設計及設施設置，考慮建造費、路權、使用年限、風險、重新更新、擴建改善、行車安全、交通中斷或延遲、日後清理維護與交通管制等因素。

2.河防措施之設計兼顧整體性配合，考慮其河性、流況、防洪計畫、水庫洩洪、河防安全、公共利害以及對高速公路之安全保護等情況之需要。

3.灌排水路之橫交設施，考慮未來發展，並先協調，儘量不變更或合併原有系統。

4.深挖路塹或丘陵山區路段，考慮斜坡排水，截流系統、地下水位變動及水量，水土保持及集水區經營。

5.對橫交公路現有水道之上下游作合適銜接處理，非有必要不予改道，但水道保護不足者應加強改善。

6.調查未來水資源開發計畫及區域性防洪排水計畫，適當預留穿越設施。

7.所有排水設施原則採重力式排水，除非特殊需要，儘量避免使用倒虹吸工或機械排水，以減少維護問題。

8.在寬廣平地或無明顯排水路之高填土路堤段，於適當距離舖設通水涵洞，以匯集漫地逕流並考慮渠道槽化之疏導，避免危及路堤與下游地區住民。

9.在路塹段或大開挖地區設計地下排水，先探討改變地下水脈對鄰近地下水供應及植生之影響，並儘予預謀減輕其不利影響之對策。

10.除使用標的水道或為防洪排水計畫有關河川之橫交排水設施，將遵從各主管之事業機構或水利主管機關之需求規定外，高速公路之排水設計採立即排水原則。

11.在路線超高段、縱坡低凹段及收費站廣場等地區將加強路面排水。

12.排水設施末端位能差超過0.8公尺以上，考慮配置消能設施。

　　排水構造物考慮高速公路所需要之安全性、造價、遭遇洪水可能風險度和集水區水文特性需求，適當釐定設計洪水量頻率，依排水設施所擬計畫洪水再現期距列如下表。

構造物種類

設計流量再現期距（年）

路面及路側排水設施

１０

箱涵、管涵、溝渠改道（地方性排水系統）

２０

區域排水幹線、普通河川及溪流之橋梁、堤防等

５０

次要河川之橋梁、堤防

１００

主要河川之橋梁、堤防

２００

　　為避免水中漂流物危及橋梁之安全，排水橋梁均須留出水高，計畫路線內排橋梁之出水高依設計流量分別如下表。

橋梁排水設計流量

（立方公尺／秒）

梁底最小淨空

（公尺）

100以內

100~500

500~2,000

2,000~5,000

5,000以上

0.8*

1.0

1.2

1.5

2.0

　　高速公路之排水工程就其字意似僅及道路本身之排水工作，然在規劃設計實務上尚涵蓋道路相鄰範圍之防洪、灌溉及水土保持之大部份工作。

公路排水之目的在防止地面水或地下水造成公路損害，影響行車安全，並維持公路通過地區原有水路輸水功能與環境品質。

為達到此目的，公路排水需因地制宜，考量各路段沿線不同之地理環境、水文水理條件、地形地貌、經濟發展、土地利用情況等因素，配合道路構築型式，採用各種適當之處理方法因應之。

公路排水設施區分表