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4-2 現地試拌驗證

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本研究依據陳雨音(2002)試驗結果,實際進行現地土壤拌合 CLSM 驗證施工結果,以觀察 CLSM 應用於管溝回填之可行性。

4-2-1 現地試拌

本研究為探討現地土壤拌合 CLSM 實際應用於回填施工之可 行性,茲以台灣電力公司新竹營業處配合新竹市天府路新闢道路,

管線地下化工程,選擇部份路段配合現地土壤拌合 CLSM 作為管 溝回填試驗。如圖 4.1 及照片 4.1 所示。

4-2-2 施工配比

CLSM 之現地施工以強度、成本及工作性為優先考量。依據陳 雨音(2002)試驗結果,並假設無養護狀況之保守條件,所探討之各 組配比中,使用水灰比 0.3、水固比 0.4 之配比,所得 28 天單軸強 度(qu)可達 3kg/cm2 以上。以此為施工配比,其工程性質即符合需 求。而為便於現場拌合作業,以水泥用量為控制配比之依據,每立 方公尺使用 2 包袋裝水泥,依照上述配比並考量現地含水量之影 響,基本拌合配比如表 4.1 所示

4-2-3 拌合計量

現場係以挖土機及水車配合體積容量 5m3 之鐵斗進行拌合作 業,其計量係以挖土機挖斗為標準,故於施工前應量取挖斗相關尺 寸做為計量之依據。現場實測挖斗之空斗體積為 0.25m3,當其滿載 時土重約為 550kg,體積約為 0.3m3,由此得鬆方單位重約介於 1,800 kg/m3~1,900 kg/m3之間。考量拌合之便利性,每次拌合以 3m3為單 位,依據前述配比,得知每次拌合需水約 5 斗、濕土約 7 斗及水泥 6 包。考量現地作業之變化,實際用水量得視拌合前土壤含水量、

拌合後流度及單位重試驗結果機動調整。

4-2-4 拌合材料

拌合材料使用之土壤,為取自道路範圍內開挖之土料。拌合使 用之固化劑為品牌標準袋裝波特蘭第一型水泥,拌合用水為現地農 田灌溉用水。

4-2-5 拌合與回填

依據前述配比所決定之用量以挖土機挖取土料及水,分次置入 拌合鐵斗容器中並加入水泥,再以挖土機反覆拌合(照片 4.2~照片 4.7)至目視觀測達均勻程度後,取樣進行坍度、流度及單位重試

驗,並製作單軸強度試體後(照片 4.8 ~照片 4.11),以挖土機挖斗 盛料進行回填(照片 4.12)。每次拌合之拌合作業自進料開始至拌 合完成平均需時約 10~15 分鐘。於澆製完成後,佈設 4 個沉陷觀測 點(照片 4.13),觀測時間分別為回填完成後之第 2、7、21 及 28 天。

並於試驗範圍四周圍上警示標誌(照片 4.14),避免試驗因人為因 素遭受破壞。為觀察土壤 CLSM 固化後之性質變化,本研究亦執 行施工後之觀測作業,觀測項目包括實驗室之單軸強度檢測(照片 4.15~照片 4.16)、現場強度(照片 4.17~照片 4.18)及沉陷變化(照片 4.19)。

4-2-6 現地試驗結果與討論 1.自充填性

一般流填料之流度值建議介於 15~20cm 之間。試驗結果如表 4.2 所示。現地拌合之土壤 CLSM 其性質變化如同實驗室之觀 察,其流動性主要依水固比之變化而定,水固比越高,流動性越 大。 依據現地之觀察,流度值超過 15cm 時,土壤 CLSM 即具 有良好之流動性,流動性良好之 CLSM 可自卸料點自動填充至 回填區中所有孔隙,毋須任何人工的撒佈與搗實。

2.泌水率

現地試拌之流填料,其泌水現象約在澆置完成後 1 小時完 成,如照片 4.20 所示。於現地回填時,需考量現地土壤之透水 性,依現地性質選擇含水量較低之配比,避免造成流填料內游離 水過多,而影響工程性質。然而水固比下降亦影響流度值及工作 性,此消彼長不可兼得。

3.單軸壓縮強度之比較與分析

現地取樣製作之單軸壓縮試驗結果如表 4.2 所示,其變化趨

勢與陳雨音(2002)之實驗室值頗為吻合,符合預期目標。而圖 4.2 為試體齡期與抗壓強度之關係,由圖可知單軸強度隨齡期之 增加而增加,且強度曲線於 7 天以後趨於平緩,證明現地土壤 CLSM 之強度於 7 天齡期已發展趨於完整,對於日後再施工具有 指標性的作用,因此使用現地土壤拌製 CLSM 之工程性質符合 施工要求。

4.現地強度

為表 4.3 貫入試驗儀所得之值,由表可知現地土壤 CLSM 之 強度發展,其 1 天之強度略低。由於本試驗地點為新闢道路,無 施工時效之限制,但對於公路工程之施工時間(一般公路工程施 工時效為 6 小時即須通車)限制則並不符合,因此對於現地土壤 拌製 CLSM 時,可添加藥劑(如速凝劑、早強劑等)以使其符合早 強要求。衝擊錘 (Iv)為簡易且快速量測現地強度之試驗方法。根 據陳金煌(2002)所建立衝擊值 Iv與 CBR 之關係式:

CBR=2.515Iv-4.315 (1)

代入現地土壤之 CLSM 之 Iv值可知,齡期 7 天時其 CBR 值約為 35,而齡期 28 天時其 CBR 值約為 39。符合公共工程施工綱要 規範第 02722 章,級配粒料基層第 2、3 型之材料品質規定之 CBR 值,由此亦再次驗證土壤 CLSM 之強度於 7 天時已達到規範要 求。又以翁銘祥(2003)建立之衝擊值與無圍壓縮強度(qu)關係式:

qu=27.397Iv-96.867 (2)

代入現地值為 7 天時為 3.3 kg/cm2,28 天時為 3.7kg/cm2,與試體 之抗壓強度略有出入,但差異性不大。

5.現地沉陷觀測

沉陷量之觀測,結果如表 4.4 所示。在回填完成後 28 天,所

有回填表面均產生沉陷現象,惟其值不大,證實利用土壤拌製 CLSM 時體積不會有太大變化。圖 4.3 為沉陷量與時間之關係。

結果顯示土壤 CLSM 之沉陷量雖隨時間增加而增加,但其增加量 並不大,惟點位 4 之 28 天沉陷量略大。

依據李維峰等人(2002)現地土壤拌合 CLSM 作為管溝回填 試驗之研究,其有關沉陷量觀測並無上述情況產生,經分析結果 並非 CLSM 品質不佳所導致,應為儀器量測時基準點位於該道路 拓寬施工範圍內,受到機具(挖土機、震動壓路機等)施工影響,

致基準點產生變化造成測量誤差。

6.凝結時間

土壤流填料之凝結時間關係後續工程之進行,尤其道路工程 有施工時間之限制,因此凝結時間之探討為推行土壤流填料之重 要試驗。試驗方法依據 ASTM C191,使用維卡試驗儀(Vicat Needle),依其貫入深度判斷凝結時間,試驗步驟如照片 4.22 所 示。圖 4.4 為現地砂土之流度與貫入深度之關係,當貫入深度達 25mm 時為初凝,無法貫入時為終凝時間。由各貫入深度即可知 流度之凝結時間。如圖 4.5 所示,現地土壤之初凝時間無論在任 何流度皆小於 10 小時,且流度愈低其凝結時間愈短,而流度 15 之現地土壤,其初凝時間約 4 個小時,與現地試拌時結果略同(照 片 4.23)。

4-2-7 小結

現地試拌結果,以土壤拌製 CLSM 進行管溝之回填,確實具 有免夯實,低沉陷等優異之成效,惟於拌合過程中亦發現本工法 使用挖土機具拌合,計量精準度較低,拌製之成品品質控制亦極 為不易,使其工程性質較具不確定性,故機具操作等相關人員之

配合與訓練亦極重要。

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