建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究子計畫二：「透水鋪面」理論模擬現地實鋪成效研究究成果，進行法制初擬，編撰各項透水鋪面規劃設計、施工及維護管理綱要規範

目 次

表 次 ... III

圖 次 ... V

摘 要 ... IX

第一章 緒論... 1

第一節 研究目的... 1

第二節 研究方法及過程... 1

第三節 研究內容... 2

第四節 研究步驟... 2

第二章 文獻回顧... 5

第一節 排水性鋪面與透水鋪面 ... 5

第二節 國內外使用情形... 17

第三節 排水性及透水性鋪面之問題 ... 30

第四節 透水鋪面對都市熱島之效益 ... 31

第三章 新店實驗區透水鋪面之保水及滲透性之探討 .... 43

第一節 透水鋪面實驗區介紹 ... 43

第二節 實驗區透水鋪面規劃設計 ... 44

第三節 新店實驗區鋪面材料與施工規範 ... 48

第四節 透水鋪面基本性質實驗結果分析(含基底層) . 59

第五節 透水鋪面效益... 77

第四章 透水性鋪面之選址... 85

第一節 透水鋪面選址之目的 ... 85

第二節 透水鋪面工址調查 ... 85

第三節 設計雨型之觀念... 94

第四節 透水舖面之選址要點 ... 97

第五章 透水鋪面之設計及維護方法 ... 101

第一節 透水性鋪面設計... 101

第二節 台灣透水性鋪面設計 ... 104

第三節 透水性鋪面維護方式 ... 112

第四節 透水鋪面施工規範之推行 ... 120

第六章 結論與建議... 121

第一節 結論... 121

附錄一 透水鋪面技術規範編（草案） ... 123

附錄二 降雨強度公式... 139

附錄三 透水鋪面單價分析... 149

附錄四 透水鋪面選址評量表 ... 167

附錄五 統一土壤分類法... 169

附錄六 審查會議紀錄及處理情形 ... 171

參考書目 ... 175

表 次

表 2-1

透水瀝青混凝土粒料級配建議規定... 9

表 2-2

篩孔尺寸與過篩質量累計百分率之關係 ... 10

表 2-3

透水性混合物之目標值... 12

表 2-4

AASHTO 建議柔性路面未處理基底層排水系數 ... 16

表 2-5

九十三年透水性鋪面工作之示範案例明細表 .... 29

表 2-6

日本各大都市之年平均氣溫與相對溼度的變化 .. 38

表 2-7

各種舖面對生態系統服務的損耗程度比較表 .... 40

表 3-1

CNS

14184 聚合物改質柏油分類 ... 54

表 3-2

日本多孔隙瀝青混凝土鋪裝綱要改質瀝青之規範 54

表 3-3

粗粒料建議檢驗規範... 55

表 3-4

細粒料建議檢驗規範... 56

表 3-5

礦物填充料建議檢驗規範... 56

表 3-6

纖維基本性質建議檢驗規範... 57

表 3-7

透水級配(設計級配)... 59

表 3-8

垂流試驗結果 ... 60

表 3-9

飛散損失率試驗... 61

表 3-10

穩定值試驗 ... 62

表 3-11

連續空隙率試驗... 63

表 3-12

瀝青混凝土透水係數試驗... 63

表 3-13

飛散損失率試驗... 64

表 3-14

原土摻配 50％砂之粒徑分佈 ... 66

表 3-15

四斷面各層水力傳導係數（

CM

/

SEC

）... 68

表 3-16

四斷面之等效水力傳導係數... 68

表 3-17

級配層、原土層（實驗室相關資料） ... 69

表 3-18

工地密度（

KG

/

CM

2） ... 69

表 3-19

現地各層施工時含水量(%)... 69

表 3-20

孔隙比(

E

)... 70

表 3-21

孔隙率(

N

%)... 70

表 3-22

飽和度(S%) ... 71

表 3-23

四斷面各層分別保水量... 71

表 3-24

保水量(全保水

CM

) ... 71

表 3-25

交通部中央氣象局新修訂之「大雨」及「豪雨」定義. 76

表 4-1

最大粒徑取樣重量比較表... 89

表 4-2

暴雨強度公式表... 95

表 4-3

降雨強度公式(中央氣象局)表... 96

表 4-4

暴雨強度公式及降雨強度公式比較表 ... 97

表 5-1

日本常用之透水性鋪面形式... 103

表 5-2

基層厚度修正因子表... 109

表 5-3

不同設計厚度之保水量... 110

圖 次

圖 1-1

研究架構 ... 4

圖 2-1

排水性鋪面排水路徑... 5

圖 2-2

透水性鋪面水分滲透路徑... 6

圖 2-3

一般鋪面、排水性、透水性鋪面之比較 ... 7

圖 2-4

一般保水性鋪面示意圖... 8

圖 2-5

8 號篩(2.36

MM

)通過質量百分率—孔隙率曲線... 10

圖 2-6

最適瀝青量之決定方法之概念圖... 11

圖 2-7

多孔隙瀝青混凝土建議配合設計法流程 ... 14

圖 2-8

美國各地延時一小時降雨強度... 16

圖 2-9

美國多孔隙瀝青混凝土應用於停車場鋪面 ... 18

圖 2-10

人造窯燒花崗石鋪磚... 22

圖 2-11

連鎖磚 ... 23

圖 2-12

花崗石鋪磚 ... 23

圖 2-13

窯燒紅磚 ... 24

圖 2-14

純混凝土鋪面 ... 24

圖 2-15

預鑄混凝土塊磚... 25

圖 2-16

台南市中華西路... 25

圖 2-17

高雄大學「竹鋪面」... 26

圖 2-18

環保透水混凝土鋪面... 27

圖 2-19

新店實驗區環保混凝土鋪面... 27

圖 2-20

台灣透水鋪面案例分布... 28

圖 2-21

連續孔隙率示意圖... 30

圖 2-22

都市及郊區熱平衡... 32

圖 2-23

環境條件及人體側條件及溫冷感關係 ... 35

圖 3-1

基地現況配置與本工程施做範圍... 43

圖 3-2

基地現況照片 ... 44

圖 3-3

新店實驗區規劃鋪面面層示意圖... 45

圖 3-4

不同透水鋪面路面圖及空間桁架 3D 模擬 ... 46

圖 3-5

鋪面下之土壤用混凝土隔開... 46

圖 3-6

不同鋪面下土壤滲水情況設計參考示意圖 ... 47

圖 3-7

現地試驗區模雨器... 47

圖 3-9

不織布 ... 47

圖 3-10

原土摻配夯實 ... 48

圖 3-11

碎石級配 ... 48

圖 3-12

面層施工 ... 48

圖 3-13

透水磚路面施工斷面圖... 50

圖 3-14

環保透水混凝土施工斷面圖... 51

圖 3-15

植草磚施工斷面圖... 52

圖 3-16

透水瀝青施工斷面圖... 53

圖 3-17

瀝青混和料垂流試驗圖... 60

圖 3-18

瀝青混和料飛散試驗圖... 61

圖 3-19

試驗流程 ... 65

圖 3-20

原土摻配 50%砂 ... 66

圖 3-21

原土與原土摻配後之比較圖... 67

圖 3-22

實驗區現地透水試驗規劃流程圖... 73

圖 3-23

Φ 指數示意圖 ... 74

圖 3-24

現地入滲試驗步驟... 75

圖 3-25

模擬降雨示意圖... 76

圖 3-26

強雨強度及逕流關係圖... 77

圖 3-27

透水鋪面及不透水鋪面濕度比較圖... 80

圖 3-28

新店透水鋪面與不透水鋪面溫度... 81

圖 3-29

新店試驗區透水瀝青混凝土沉陷量示意圖 ... 82

圖 3-30

新店試驗區透水植草磚沉陷量示意圖 ... 82

圖 3-31

新店試驗區透水透水磚沉陷量示意圖 ... 83

圖 3-32

新店試驗區透水環保混凝土(JW 工法)沉陷量示意圖.. 83

圖 3-33

透水性鋪面土壤溫度監測變化圖... 84

圖 3-34

透水性鋪面表面、土壤及不透水鋪面溫度監測變化圖. 84

圖 4-1

透水舖面工址調查流程圖... 86

圖 4-2

塑性圖 ... 93

圖 4-3

納莉颱風雨排列法設計雨型比較圖... 95

圖 4-4

選址流程圖 ... 99

圖 5-1

透水鋪面基本結構剖面圖... 102

圖 5-2

連鎖磚／透水磚鋪面斷面圖... 105

圖 5-3

連鎖磚／透水磚鋪面磚塊排列方式示意圖 ... 105

圖 5-4

連鎖磚／透水磚受力後向外推擠示意圖 ... 105

圖 5-5

不同磚形狀、排列方法所產生之推擠效應圖 ... 106

圖 5-6

磚鋪面受到荷重後其接縫產生之效應 ... 106

圖 5-7

台灣透水鋪面設計流程圖... 108

圖 5-8

底層採用粒料時之設計圖... 109

圖 5-9

不同斷面設計圖... 110

圖 5-10

5 年設計雨型圖 ... 111

圖 5-11

多孔隙瀝青混凝土灰塵阻塞... 113

圖 5-12

標定欲維修之範圍... 114

圖 5-13

接縫砂之清除 ... 115

圖 5-14

首塊透水磚之移除方法... 115

圖 5-15

透水磚移除工具... 116

圖 5-16

大範圍之透水磚、連鎖磚鋪面移除... 116

圖 5-17

T-型斷面示意圖... 117

圖 5-18

墊層砂回填砂鏝平方法示意圖... 118

圖 5-19

透水磚鋪面接縫調整與確定... 119

圖 5-20

透水磚鋪面面層夯實... 119

摘 要

關鍵詞：透水鋪面、熱島效應、土壤滲透能力、基地保水、法制化 一、研究緣起

由於都市人口因經濟發展而愈來愈稠密，對於防洪治水從以前的 將雨水儘速排除的觀念，逐漸加以修正為與水親善及避洪之理念。而隨著都市化 程度日益趨高，其氣候將轉變為都市氣候，即為氣候都市化，隨著人口的集中地 表的人工化，使得都市不透水面積大為增加，相對地減少了自然植生的被覆面， 使得雨水滲入地面的機會大減，其代謝熱與能源消費增加，改變了都市的熱平 衡，因此產生了熱島效應。 如果再不考慮基地保水、滲透、滯留之排水觀念，即不是一種維護生態的都 市防洪計畫，因此為改善大地的滲透能力，增加其保水功效，就必須對我們日常 賴以生活之人造環境在不影響其生活機能之條件下，進行全方位之透水化設計， 其中較為簡易且具體之方式即為「透水鋪面」之鋪設法。「透水鋪面」工法在歐 美日等國已行之有年，而台灣目前仍為研究階段，也有許多成功試鋪路段之經 驗，成效斐然，証明台灣亦適合鋪築透水鋪面，應致力實行，將透水鋪面法制化。 二、研究方法及過程 在研究方法上，首先蒐集國外有關透水鋪面工法文獻、案例、使用情形、遭 遇問題等資料，進行彙整歸納，以提供最適合台灣本土環境設計應用參考。接下 來針以新店透水鋪面試驗區來模擬現地四種鋪面，求得四種鋪面之滲透係數、保 水量、地表及空氣溫度之差異；進而套用本研究設計之選址方法，來選定該現地 是否適合鋪築透水鋪面透，再依其地理特性選定鋪築透水鋪面之種類；再針對透 水鋪面整體結構的材料做一探討，藉以找出相關設計參數，其中在此部分進行相 關材料試驗，以驗證各參數其適用性，最後再為透水性鋪面之維護及修繕方式做 一介紹。本研究中由中央氣象局提供之各地降雨量計算出該地區之降雨強度及延 時，再計算出該地區之設計雨型及強度，才能發揮透水鋪面之性用，各針對各項 參數實做現地透水鋪面結構設計及試鋪工程。 本計畫最後一個研究重點乃為進行「透水鋪面」法制化探討，並配合相關研

究成果，進行法制初擬，編撰各項透水鋪面規劃設計、施工及維護管理綱要規範。 三、重要發現 經過文獻蒐集、實驗研究及實驗區現地試鋪等研究工作之後有以下幾點結 論： 1. 路基土壤滲透能力將會影響透水鋪面的透水性質，因它為決定雨水滲透至面 層、底層之後是否能入滲至地下水層之最重要環節，而且路基土壤的滲透係 數並不能藉由人為因素去調整，因此如何選擇適當路基土壤層配合透水面 層、基底層是需要特別注意。 2. 車道使用透水性鋪面，可能會有路基因浸透水而造成侵蝕退化的問題，所以 對於路基的強度與滲透能力的關係應多加以考慮。 3. 透水性鋪面對強度的要求並不如一般路面高，所以往往為了提高更佳的耐久 性必須選擇對材料有要特別求的材料，因此在單價方面往往會較一般路面 高，如何選擇適宜的材料及設計參數是很重要的。 4. 有關透水鋪面施工規範國內還尚無完整的規範標準，惟公共工程委員會近日 施工綱要規範提出有關透水鋪面的規範，但整體規範內容還需再更進一步調 整，在此次研究中著手進行建築技術規則保水滲透技術透水鋪面篇草案初 擬，並且同時參考國內外已有規範，並配合實驗室成效分析及室外實驗區研 究，制訂出適合台灣本土的透水路面規範，以期早日能提供規範給設計及施 工單位參考。 四、主要建議事項 1. 在未來將進行十項的之透水鋪面施作，是否能將其選址原則和透水鋪面設計 運用其上，以探討缺失並修正。 2. 透水鋪面之維護管理，在成本及生態的二因素相互牽制下，取的一個合適當 地的維護方案是未來必須探討。 3. 未來在選址上，可加入空照圖也就是建築基地之航照圖，由從微觀裡的的透 水率及土壤保水量，宏觀上更可以預估區域逕流量。 4. 對於熱島效應之成效改善情況，也是未來可以進行量化之評估。 5. 未來可計算都市水災中採用不透水鋪面及透水鋪面之差異。 並由類神經網 路，暴雨對都市造成逕流程度。

第一章 緒論

第一節 研究目的

過去的建築開發常採用不透水鋪面設計，使得大地喪失良好滲透吸水、涵養 保水之能力，因此剝奪了土壤內微生物之生存條件，降低了大地滋養植物的能 力。同時因不保水，而使土地失去了蒸發水分、釋放潛熱，進而調節氣候之功能， 甚至引發居住環境日漸高溫化之「都市熱島效應」。此外，過去都市防洪的觀念， 是希望將雨水盡速排除，正因如此，造成都市公共排水設施莫大的負擔，每逢颱 風、豪雨，都市近郊低窪地區必定因匯集各地雨水一時無法完全排出而造成淹水 現象發生，北縣汐止便是如此。事實上這種不考慮土地保水、滲透、滯流之排水 觀念，而為了改善大地滲透能力，增加其保水功效，就必須進行人造環境之全面 透水化設計。本計畫在九十一年度已完成國外透水鋪面設計現況調查分析及實驗 研究、分析、歸納透水鋪面相關設計工法及參數、透水鋪面第一階段法制化研究、 透水鋪面實驗區建構完成。

第二節 研究方法及過程

在研究方法上，首先蒐集國外有關透水鋪面工法文獻、案例、使用情形、遭 遇問題等資料，進行彙整歸納，以提供最適合台灣本土環境設計應用參考。接下 來針對降雨強度和透水鋪面之保水量與滲透性對整體結構的材料做一探討，藉以 找出相關設計參數，其中在此部分進行相關材料試驗，以驗證各參數其適用性。 對各項參數實做現地透水鋪面結構設計及試鋪工程，以便進行後續成效研究及降 雨與容量方面之研究。 本計劃主要重點由台灣所有地區之地質資料，加上實驗室資料針對透水鋪面 之選址工作定出一個方針。並配合相關研究成果進行初擬之條文邀請相關專家審 核與建議，以讓透水鋪面相關法令條文更加完整。

第三節 研究內容

以台灣各地降雨資料進行透水鋪面性能分析。透水鋪面之性能除受入滲率影 響外，降雨之特性亦為主要影響因素，故針對區域降雨特性對於透水鋪面之性能 進行探討，以作為將來實際設置之依據。探討透水鋪面之設置影響因素及選址原 則。透水鋪面是否適用必須考量當地土壤性質及其他現地條件，因此本計畫擬針 對各項影響因素，審慎擬定透水鋪面選址原則，以利透水鋪面配合現地狀況完全 發揮其功能。發展適於台灣之透水鋪面設置容量計算方法本計畫擬初步整理歸納 相關透水鋪面之容量設計方法，並考慮透水鋪面之特性，參考入滲、容量設計等 相關理論，發展適於台灣之透水鋪面容量計算方法。本計畫於將進行初擬之條文 邀請相關專家審核與建議，以讓透水鋪面相關法令條文更加完整。 本研究內容主題如下: 1. 建立透水鋪面基本設計參數 2. 試鋪實驗區各項成效整理、研究 3. 透水鋪面基本設計流程建立 4. 透水鋪面選址方法建立、設置影響因素探討 5. 研擬透水鋪面維護方法 6. 透水鋪面第二階段法制化、專家審核

第四節 研究步驟

為了解透水鋪面之設計與選址之研究工作，本研究步驟如下: 1. 文獻回顧 透水鋪面是未來的趨勢，將對於國內外之透水性鋪面設計、工法、材料之 資料收集相關文獻、案例、使用情形、遭遇之問題等資料，進行彙整歸納。 2. 透水鋪面之選址工作之探討 地質調查之目的，是在取得建築物基礎設計、施工及使用期間相關資料， 並能從事設計或分析所需之地層結構、土壤之參數等資料。加上降雨資料進而決

3. 透水鋪面之設計方法 將比較國內外之透水實案例之設計方法，加上當地之人文資料、水文資料、 及地質資料確定選址問題。再由材料之基本物理力學試驗為基礎進而建立初步實 驗室內之設計方法及流程，未來再進行現地模擬降雨之驗証。取最適之設計方法。 4. 降雨強度對新店實驗區透水鋪面之成效與之保水及滲透研究 對於完工後之新店實驗區，將由現地四種斷面之材料性質不同，對其滲透 性及保水進行評估。並設計模擬現地降雨強度之試驗，進行各斷面之實際保水及 滲透性之驗証。 5. 透水鋪面維謢管理之建立 對於透水鋪面之維護管理，主要針對不同面層之維護方式。對於國內外的 養護方式選取其優劣，研究出具經濟又適合台灣環境。而基底層維護方式仍挖除 重鋪為主。 6. 第二階段法制化之探討 技術面之落實得先有法制化作業層面之實現，本計畫第一年度已擬定透水 鋪面技術範編(草案)，未來將邀請政府單位，及專家學者審核及建議，檢討其是 否有衝突點，提出初步的因應與修正，以能在有推行之可行性，以推動國內透水 性鋪面之發展。

本計畫之研究架構

第二章 文獻回顧

第一節 排水性鋪面與透水鋪面

對於透水鋪面與排水鋪面往往會混淆了許多人，認為此兩種鋪面是屬於同一 種鋪面，然而此兩種鋪面因為結構的不同，所以會造成水在鋪面下流動的效果造 成很大的差異，以下將對此兩種鋪面結構利用圖文的方式做說明。 ㄧ、排水性鋪面 傳統的瀝青混凝土面層，不論採用密級配或粗級配，原則上是不允許水份滲 透的；惟於1987年時，日本為改進賽車競技場鋪面天雨濕滑之缺失、增加安全性 等緣由，乃於「東京都」率先使用所謂的「多孔隙瀝青混凝土鋪面」，由於功效 卓著、至1999年12月止，全國已累積了1000萬平方公尺以上的施工實績，且日本 道路學會自1992年起，積極收集資料、召開審查、編定等會議，已於1996年11 月制訂完成「排水性鋪裝技術指針(案)」乙書，作為此類工程頗具權威之指導準 則。 排水性鋪面為發揮良好之排水功能，且雨水不致滲透而軟弱路基，排水層下 應有一不透水層（一般採用密級配瀝青混合料），並應有良好坡度及平整度以利 迅速排水，圖2-1 為排水性鋪面排水路徑設計例，惟空隙率及排水能力會隨時間 因車輛碾壓及灰塵或石屑堵塞而降低，若黏層設計及施工不當，也可能造成排水 層與不透水層之結合面剝脫及鬆散。

圖2-1 排水性鋪面排水路徑

二、透水性鋪面 透水性鋪面其在透水級配層上鋪設多孔隙瀝青混凝土，使落在鋪面上之雨水 能完全滲入土壤，所以在多孔隙瀝青混凝土下設置透水層，避免採用不透水的黏 層。因雨水通過路面直接滲入路基，會使路基土含水量增大而變軟。但據日本東 京市建設局追蹤調查發現，路基土壤並沒有因為其含水量增高而有變軟的傾向， 主要係此種路面均鋪築於人行道停車場及交通較少之車道，因此目前透水性路面 適用對象為人行道停車場及輕交通量車道，相當於國內五、六級路之縣鄉專用道 路及社區道路，集水區內之道路一般車流量不高，故採用透水性鋪面，應可承受 交通荷重。而透水性鋪面，一來可以保水，以利涵養水份，再來因為增加其土壤 的保水面積，對於台灣的熱岛效應可以降低其影響程度。

圖2-2 透水性鋪面水分滲透路徑

三、排水性路面與透水性路面比較 排水性鋪面與透水性鋪面均有各自適用的特性其共同的特點如下： 1. 排水性鋪面與透水性鋪面其面層均使用有較大的孔隙率的多孔隙瀝青混凝 土，所以具有良好的滲透性能。 2. 使落在鋪面上之雨水能迅速排除，可防止車輛雨中打滑，並降低水珠飛濺及 起霧現象。 3. 降低熱島效應，減少能源消耗 4. 減輕排水設施負擔，進而減少排水設施建造費用。 相異點：

壤中，透過路面坡度將雨水排至排水溝，因此可使路基維持一定的強度，此 路面才可適用於交通量較多的道路上。 2. 透水性鋪面不使用透層或黏層，使雨水能滲入路基土壤中，因此達到涵養水 源的目的，但由於雨水儲存於土壤中，其強度將不較一般道路或排水性路面 高，故此路面大部分適用於低交通量路面、人行道、停車場等。 3. 在功用上，排水性瀝青混凝土鋪面可以用於高交通量之路面上，降雨時減少 水霧現像增加行車安全，還可減少噪音。在透水性鋪面雖目前還沒運用在重 交通上，但對於環境之保水減少熱岛效應，是目前現今最重要的方向。 4. 多孔隙瀝青混凝土鋪面將使用黏性較強的瀝青材料，透水性則不一定需使用。 5. 透水性鋪面對滲透性能特別講求，因此基底層、路基需特別考慮此條件。下 圖2-3為一般鋪面、排水性、透水性鋪面之比較圖。 6. 透水性鋪面之保水程度可以區分為排水、半保水、全保水。依不同地區之地 質，而有不同之設計方式。

圖2-3 一般鋪面、排水性、透水性鋪面之比較

一般鋪面 透水性鋪面 排水性鋪面 瀝青面層 瀝青底層 路基底層 降 雨 雨 降 雨 降 排水 排水 滲透

圖2-4 一般保水性鋪面示意圖

滲透 滲透 滲透 滲透 滲透 _滲透 排水 半保水 全保水 四、排水性路面之設計原則 由國外經驗可以發現，歐美地區在透水瀝青混凝土（或開放級配）中大都採 用等級較高的瀝青或改質瀝青配合纖維進行施作，而在日本方面則採用高黏滯度 改質瀝青或改質瀝青配合木質纖維來進行施作。在台灣由於多孔隙瀝青混凝土並 不適合在一般重交通量的道路，所以暫時以低交通量為主，另外對於材料的要求 也特別注重。 1. 配合設計 當材料決定之後，粒料級配便是配合設計的核心，本研究擬提出決定粒料級 配的相關試驗及檢驗步驟，如下表2-1。

表2-1 透水瀝青混凝土粒料級配建議規定

孔徑 （mm） 最大粒徑 3/4” 最大粒徑1/2” 規範上限 規範下限 規範上限 規範下限 25.0 100 100 100 100 19.0 100 90 100 100 12.5 74 50 100 90 9.5 60 25 78 26 4.75 25 20 28 20 2.36 24 16 24 16 1.18 21 13 21 13 0.60 18 12 18 12 0.30 15 12 15 12 0.075 10 8 10 8 瀝青含量範圍 4.0-6.0 4.0-6.0 2. 最佳瀝青量的設定 (1) 先選擇所要設計的目標孔隙率，暫定中央級配的設定，是參考表2-2之中央 級配附近或過去的施工例子。 (2) 試驗用的粒料配比，是將填充料的配比固定(約5%)，然後變化粗粒料和細 粒料的配比，接著決定8號篩(2.36mm)過篩量在中央級配附近約±3%的三個 級配值為目標。 (3) 試驗用排水性混合物的暫定瀝青量，經驗上，在20%孔隙率的瀝青油膜厚大 約為14µm，而將暫定三個級配值分別由下式求得瀝青量，並用以製作馬歇 爾試體。 暫定瀝青量(對應於粒料) = 假設膜厚(14µm) × 粒料表面積 (2.1) 瀝料表面積=(2+0.02a+0.04b+0.08c+0.14d+0.3e+0.6f+1.6g)/48.74 (2.2) 表2-2所示為公式(2.2)中所使用的篩孔尺寸與過篩質量累計百分率的關係。

表2-2 篩孔尺寸與過篩質量累計百分率之關係

篩孔尺寸（mm） 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075 過篩質量累計百分率（％） a b c d e f g 係數 0.02 0.04 0.08 0.14 0.3 0.6 1.6 註：若無16號(1.18mm)篩，則可由級配曲線讀取16號篩的過篩質量累計百分率。 (4) 製作馬歇爾(Marshall)試體的搗實次數為兩面各50次。 (5) 製作馬歇爾(Marshall)試體的孔隙率，是以多孔隙瀝青混凝土混合物密度 試驗法來求得。 (6) 圖2-5所示為暫定三個級配的孔隙率與8號篩(2.36mm)過篩質量百分率的關 係圖，可求得對應於孔隙率目標值的8號篩(2.36mm)過篩質量百分率，並決 定粒料配比。

圖2-5 8號篩(2.36mm)通過質量百分率

—孔隙率曲線

(7) 若無法找出孔隙率目標值，則必須改變8號篩(2.36mm)的過篩率，並改進粗 粒料等材料的選定。 (8) 在已決定的粒料配比方面，可實施排水性混合物的垂流試驗。垂流試驗一 般在瀝青量4.0%~6.0%的範圍內以0.5%為刻度，針對五組排水性混合物求得 其個別的瀝青漿垂流量。在4.0%~6.0%的範圍內無明確的反曲點時，可針對 4%以下或6%以上的瀝青量以0.5%為刻度追加試驗至得到明確反曲點為止。

漿的垂流與瀝青量的關係曲線中的反曲點來求得。所得到的最大瀝青量可 設定為最佳瀝青量。此外，圖2-6所示為決定最佳瀝青量的方法。

圖2-6 最適瀝青量之決定方法之概念圖

(10) 若由步驟8中，可得良好的瀝青量(可確保瀝青膜厚的均勻混合物)，則可定 為最佳瀝青量。 (11) 最佳瀝青量，原則上採用垂流試驗所得的最大瀝青量，但若以此瀝青量製 作的試體上可觀察出有瀝青滲出，則可在垂流試驗所得的最大瀝青量與 Cantabro試驗所得的最小瀝青量之間作設定。此時的Cantabro試驗，是在 瀝青量4.0%~6.0%的範圍內以0.5%為刻度，針對五組排水性混合物製作馬歇 爾試驗用試體。在4.0%~6.0%的範圍內無明確的反曲點時，可針對4%以下或 6%以上的瀝青量以0.5%為刻度追加試驗至得到明確反曲點為止。 3. 設計瀝青量的決定 (1) 透水性混合物的物性試驗，可針對設定的最佳瀝青量作密度試驗、馬歇爾 穩定值試驗，透水試驗或輪跡試驗。確認是否滿足表2-3所列針對各試驗的 目標值，然後定為設計瀝青量。孔隙率則以孔隙率目標值的±1%為準。 (2) 透水試驗以日本「鋪裝試驗法便覽」之透水試驗法進行。 (3) 表2-3中孔隙率目標值的20%左右，是指一般地區中施工實績最多的孔隙 率。在積雪寒冷地區及陡坡位置，可設定透水性混合物的孔隙率目標值在 20%以下。同時，在以排水效果為重點的試驗施工中，也有將孔隙率目標值

定在20%以上的例子。 (4) 除了孔隙率要求在20%，還有連續孔隙率以日本鋪裝建議要求15%~20%，以 能確保能有足夠之有效孔隙之排水能力。

表2-3 透水性混合物之目標值

項目 目標值 孔隙率（％） 20程度 連續孔隙率（％） 15~20 透水係數(cm/sec) 10-2 以上 註：1.在最佳瀝青量下的馬歇爾穩定值，希望能定在3.5kN(350kg)以上。 2.在大型車流量大的道路上的動態穩定值目標值，可考慮交通條件、氣象條件及經濟性而設 定為15000 cycle/mm。 3.實施Cantabro試驗的目的，在評估於設計瀝青量下粒料的飛散性。此試驗是為了明瞭在透 水性鋪裝的適用性與設計瀝青量之下與Cantabro損失率的關係，因而作資料的收集與累 積。因此現階段並無目標值。 4. 配比設計中使用的計算 在排水性混合物的理論最大密度計算中使用的粒料比重，採用以式(2.3)得 到的視比重(apparent density)。然而，吸水率超過1.5%的粗粒料則是將視比重 與由式(2.4)所得的面乾比重求平均值。 視比重= a c a W W W − _（2.3） 面乾比重= b c b W W W − _（2.4） 式中： Wa：粒料的烘乾質量(g) Wb：粒料在面乾狀態下的質量(g) Wc：24小時浸水後粒料在水中的質量(g)

馬歇爾穩定值試驗用試體的密度測定依排水性瀝青混合物之密度試驗方 法，並以下述方法求得： 將已乾燥的試體秤重至0.1g之準確度。接著，用游標尺量測試體直徑至0.1mm 之準確度。測定直徑的位置為二處，測量厚度則是取互為直角的四個位置，此測 定值的平均值用於式(2.5)的密度計算中。 試體的密度＝ ( / 3) cm g L A Ws × （2.5） 式中： Ws：試體質量(g) A：試體斷面積(cm2) L：試體的平均厚度(cm) 試體的孔隙率以式 (2.6) 計算： Vv= (1− )×100% t m D D （2.6） 式中： Vv：試體的孔隙率(%) Dm：試體的密度(g/cm3) Dt：理論的最大密度(g/cm3) 試體的連續孔隙率以(2.7)計算 連續孔隙率(%)=(V-B)/V×100% (2.7) 式中： V=試體視體積 B=骨材+獨立孔隙體積=(A-C)/γw A=試體質量 C=試體水重中 γw=常溫水的密度≒1.0g/cm3

圖2-7 多孔隙瀝青混凝土建議配合設計法流程

空 隙 率 選 擇 粒 料 配 合 比 選 擇 , 決 定 用 砂 量 與 孔 隙 率 曲 線 ( 以 三 組 間 隔 3 % 用 砂 量 ( 8 # 過 篩 率 ) 粒 料 配 比 決 定 ) 瀝 青 用 量 計 算 製 作 夯 打 試 體 空 隙 率 校 核 n o 配 合 比 決 定 ） ( 垂 流 驗 証 ( c a n t a b r i a 試 驗 ) 決 定 用 油 量 物 性 試 驗 校 核 n o 決 定 最 終 配 比

五、透水性鋪面之設計原理 透水性鋪面依其用途可以區分為人行道、自行車道、停車場、廣場、及車道。 而車道又因交通量而有社區道路和一般道路。以鋪面厚度設計而言，其承載設計 的因子主要為交通量，因而對於鋪面之材料對於交通量而決定鋪面之厚度。但以 透水鋪面之設計來說，目前國內外並無統一之設計方法。但主要設計原理，在於 有足夠孔隙率及透水率，以蓄存入所設計雨型之降雨強度。降雨強度愈大，鋪面 厚度將而提高，增加保水量。而設計雨型觀念在第四章之透水鋪面選址中說明。 透水鋪面之基本構造由上而下依序為面層、底層、過濾層、基層構成。面層 以透水性材料為主，而現今環保性面層材料也在現在大力推行。而底層除了要受 面層之承載壓力，並要有雨水之儲存功能，而過濾層主要在降雨時，防止路基土 壤侵入底層。 一般透水鋪面之設計因子，主要路基土壤之設計CBR值、R值、Mr等。交通量、透 水速度、降雨強度。 1. 路基土壤設計 主要為求路基土壤之承載能力，透過力學原理依設計交通量計算，決定鋪面 之厚度。 2. 交通量 因現今透水性鋪面主要應用於低交通量之環境。因此設計年限採和一般縣道 之簡易式之鋪面結構進行交通量分析，依日本道路建設協會(1979)建議將5年後 大型車每日單向交通量劃分為二類，第一類大型車每日10標準軸重18-kip以下， 第二類為每日10-55標準軸重18-kip。而美國瀝青協會AI將不同交通量等級分等 級。 3. 透水速度 對透水性鋪面之排水量及保水量，是以水自面層到基底層所排出之時間的 長短來度量，路面結構的含水量接近飽合狀態的時間百分數，取決於年均降水量 和主體結構層的排水率。表2-4美國AASHTO(1986)所建議基底層之排水系數。對 未來設計鋪面來決定厚度之最大保水量。

表2-4 AASHTO建議柔性路面未處理基底層排水系數

排水量 路面結構含水量接近飽合狀態的時間百分比 等級 排水時間 小於1% 1~5% 5~25% 大於25% Excellent 2小時 1.40~1.35 1.35~1.30 1.30~1.20 1.20 Good 1天 1.35~1.25 1.25~1.15 1.15~1.00 1.00 Fair 1周 1.25~1.15 1.15~1.05 1.00~0.80 0.80 Poor 1月 1.15~1.05 1.05~0.80 0.80~0.60 0.60 Very poor 永不排水 1.05~0.95 0.95~0.75 0.75~0.40 0.40 4.降雨強度 表面滲透水是透水鋪面最直接的設計因子，而也是除了地下水逕流外影響鋪 面之保水量。台灣地處亞熱帶，年均雨量達2500mm。Cedergren(1973)建議設計 滲透率可用重現期1年，歷時1小時的降雨強度乘一係數，該係數為瀝青路面為 0.33至0.5;對混凝土路面約為0.5至0.67。如圖2-8為美國重現期一年延時一小時 之降雨強度各地。

圖2-8 美國各地延時一小時降雨強度

第二節 國內外使用情形

透水性鋪面有許多種，有各種塊磚整合而成之，亦有使用透水磚、多孔隙瀝 青混凝土及透水性水泥混凝土，連鎖磚常使用於人行步道和公園，植草磚則常用 在停車場，多孔隙瀝青混凝土在國內使用情形尚為少數，國外是使用在輕交通量 車道、停車場等區。本章將彙整台灣透水性鋪面之發展現況與美國、歐洲及日本 推動透水性鋪面之案例分析。 ㄧ、國外使用情形 z 美國 1970年代早期於美國開始發展，為的是要改善鋪面面層的透水性、降低噪音 和增加雨天時的抗滑，而當時早就有許多歐洲國家採用，現今至少也有7個國家 採用，他們都有所共識，鋪設厚度應為45~50mm、孔隙率在17~20%左右，粒料標 稱直徑為11mm或16mm，較大或較小的篩號則不常使用，瀝青膜厚度約在20~40µm。 一般而言，多孔隙瀝青混凝土可以看作與歐洲之OGAFC（open-graded asphalt friction courses ）相當或者是在美國使用的OFC（open friction courses）。 二者預期提供一個雨水能迅速從行人穿越道表面排水。OGAFC 的原始美國設計方 法在 Smith et al.(1974) 中有討論並可作比較。 由於透水性混合料之瀝青含量一般稍高於密級配混合料，且粒料的比表面積 相對較低，為使在生產、運送及鋪築期間不會產生瀝青垂流現象，並能具有足夠 的瀝青油膜厚度以增加耐久性，除使用改質瀝青外，亦可添加纖維加以改善，或 兩者並用，一般常用的纖維分為礦物纖維及有機纖維，用量約在0.3﹪~0.4﹪間， 經過調查發現，大部份使用纖維的州因為擔心使用纖維素可能會吸水而導致混合 料受水害的問題，而使用礦物纖維，唯近來歐洲及美國都有研究顯示，使用纖維 素的鋪面成效與使用礦纖者相同。 美國聯邦公路總署在1974年曾發展一套OGFC配合設計法供各州公路局使 用，但因沒有規定最小孔隙率及瀝青最大垂流量，因此成效並不佳，致有些州停 止使用，1990年時美國聯邦公路總署建議孔隙率為15﹪，但其建議之垂流試驗並 非用於決定最佳瀝青含量，而是校正OGFC拌合溫度用。

圖2-9 美國多孔隙瀝青混凝土應用於停車場鋪面

在1970年代中期，很多州立的公路行政機構就已經開始採用多孔隙瀝青混凝 土路面，目前美國已有15州廣泛地使用，且還有數個州也正在考慮跟進。在美國， 多孔隙瀝青混凝土是從廠拌封層試驗中發展出來的，封層處理是先鋪上一層瀝 青，隨後再撒佈蓋面粒料，並將粒料夯實置進瀝青膠泥中，如此可增強摩擦層， 但相對地在高速及高承載的情形下會減低壽命。 為了維持摩擦層的功能及減少粒料的流失，美國公路局在1970年代開始研究 在熱拌廠拌合時，於瀝青膠泥中拌入大量的碎石粒料，其直徑為9.5~12mm，並使 用傳統鋪築機鋪設19mm厚，這種鋪面的優點是表面有孔隙及增加摩擦力，但因為 鋪設的厚度較薄，孔隙較少，所以透水及降低輪胎噪音的效果較小。 有關於多孔隙瀝青混凝土的較常見問題不外乎，粒料過早剝落、黏結劑的流 失及下層的瀝青混凝土惡化等問題。大部份公路單位所使用之標稱最大粒徑為 9.5mm。此級配最大不同點在於通過2.36mm和200篩的百分率，當其它地方著重在 孔隙率以改善內部排水問題時，有一些州確較偏愛使用細粒料以增加混合料的穩 定性。然而，在美國所規範的孔隙率和歐州大部份的國家不同。 亞利桑那州和佛羅里達州成功廣泛地在州際公路面層鋪設多孔隙瀝青混凝土，在 佛羅里達州的多孔隙瀝青混凝土面層其鋪設厚度只有16mm，這兩州都報導使用添 加劑可提升鋪面的成效。喬治亞州在1970年代曾採用多孔隙瀝青混凝土，但到了 1982年即停止使用，因為濕氣會導致底層的瀝青混凝土剝落，後來使用石灰當防 剝劑並量測底層所減少的滲水量，發現此法可降低剝落的問題，因此喬治亞州現

奧立岡州所使用多孔隙瀝青混凝土在某些方面如同歐州大部份的國家所採 用，現在，奧立岡州的多孔隙瀝青混凝土鋪設厚度為38~50mm。其標稱最大粒徑 為25mm，然而，混合料的孔隙率約為10%，此值遠低於歐州偏愛的孔隙率，在此 州多孔隙瀝青混凝土設計在第一次夯實後的孔隙率應在7~11%之間。 美國的透水性鋪面較常發生因黏結力不夠而剝落的問題，因其封層厚度太 薄，無法於其底層間形成有效地黏結。若使用與歐洲相同之黏結劑，則將使其厚 度增加16~19mm，黏結劑最後甚至會移到表面，可能會嚴重危及防滑性及穩定性。 相較於歐洲的瀝青含量，美國在多孔隙瀝青混凝土上偏好使用粒徑較大的粒 料，所以瀝青膜厚可能較薄，厚度約為8~11µm，這樣瀝青膜厚可能無法補足因粒 料黏結力不夠而降低之混合料強度，也無法防止混合料因大量空隙而加速風化的 情形，若使用改質瀝青及較厚之黏層可減少粒料剝落。 多孔隙瀝青混凝土混合的主要特性是他們的高孔隙含量，於 20 % 或者更多 的範圍，它提供對於排水和降低噪音是必要的。這孔隙含量由使用縫隙等級 (gap-graded) 的粒料或者減少在總粒料中的細粒料和填充料對重量的比例小於 20 % 而獲得這些孔隙含量值；不論哪一種情況，都會使用到占總混合物重5 % 範圍的瀝青。 改質瀝青專門用於多孔隙瀝青混凝土混合中。黏合劑大多使用纖維素和礦物 的纖維及聚合物來修正，多孔隙瀝青混凝土的修正是要防止它在混合生產和運輸 期間的排水，但是，也打算這個修正能增加當它就暴露在空氣和水中時混合的耐 久性。 z 歐洲 （1）瑞典

瑞典國家公路管理局SNRA (Swedish National Road Administration)表明 多孔隙瀝青混凝土的耐久性不比一般密級配瀝青混凝土來的好。的確，在許多情 況中多孔隙瀝青混凝土對大頭釘胎環的損害比對一般密級配瀝青的更具有較低 的抵抗力，因此多孔隙瀝青混凝土的使用多半是基於對噪音的減少和水的排除。 多孔隙瀝青混凝土混合了 5.0% 的瀝青，並用 0.8%的礦物纖維，用來增加連結 劑的耐久性及風化強度）。施工期之瀝青混凝土之孔隙率大於15﹪。

哥德堡(Goteborg) 和 郝爾辛堡(Helsingborg) 之間之 E─6 高速公路上 幾個多孔隙瀝青混凝土的表面也被調查過。城市道路當局選擇新的多孔隙瀝青混 凝土表面道路主要用於減少交通噪音；在城市，排水是次要重要的。在中等的降

雨量以後，可見到只有較少的水留在多孔隙瀝青混凝土表面上。 1980's 早期，在哥德堡(Goteborg) 測量到多孔隙瀝青混凝土的噪音量在 2 年之中由初始的 4.8 分貝增加到6.0分貝，其原因為道路的排水容量在 3 年 之內減少了50％這些減少的空間主要源自於道路上灰塵的堆積和大頭釘胎環 （studded tire）的損害。但哥德堡(Goteborg) 道路當局還是認為這些現象足 以證明多孔隙瀝青混凝土的使用是正確的。 （2）德國 在德國多孔隙瀝青混凝土（德國術語為 Larmmindemde 瀝青）還沒有標準的 規格，由於民眾的壓力漸增為的是使用它來減少交通的噪音。如同在瑞典，多孔 隙瀝青混凝土是用來減少交通噪音和排水。，多孔隙瀝青混凝土設計有 8 和 11 mm 兩種名義粒料尺寸。，有 15 到 25 % 的孔隙率含量，大約 5 % 混合物重的 瀝青含量。 應用 40 mm 厚的多孔隙瀝青混凝土面層，使用最大尺寸為 11mm 的粗粒 料，85% 的粗粒料保留在 2mm 篩子上，含有 0.5 %（混合物的重量）的纖維素 纖維 (cellulose fibers)。 德國多孔隙瀝青混凝土的鋪面層費用比傳統路面多大約100%。這個費用，主 要是用來減少因高速行駛在住宅地區附近或者通常在其中的公路上時所產生的 噪音。 （3）法國 法國使用多孔隙瀝青混凝土是以不影響建築物結構的保養技術來分類，主要 係在恢復人行道鋪面及公路路面，以降低噪音和增加滲漏，並減少路面逕流。 粒料最大尺寸 10mm 或 14mm 的粒料皆可使用， 其中粗粒料（2mm以上） 佔 總粒料的 85% ，空氣孔隙含量設計約為 22%。黏合劑組成範圍很廣，包括瀝青、 改質瀝青、橡膠瀝青和添加纖維的瀝青。法國認為多孔隙瀝青混凝土光使用瀝青 無法抵抗重交通所需的凝聚力及柔性，所以自1982年開始採用橡膠瀝青。 透水性底部基礎，使用未被修質過的 60/70 滲透等級瀝青，粒料最大尺寸 有 14 mm 和粘結劑如瀝青。跳躍（gap-graded）級配的粒料，大多在 10 到 14 mm，但是只有很少的礦物填充，一年後，這個高交通流量的城市道路面外表上還 是沒有顯示出任何的損壞。 (4) 比利時 比利時在1970年代開始使用，其填充料小於0.08mm，黏結劑採改質瀝青和橡

議不適合用多孔隙瀝青混凝土路面之處： 1.落塵量大的道路，因粒料間之空隙很快被堵塞。 2.低交通量或慢速車道，因為車速不夠快被堵塞。 3.承受高剪力荷重路面(彎道，上、下坡道)，因目前尚不明瞭多孔隙瀝青混凝土 混合料對此種荷重能否有足夠抵抗能力。 日本 自1973年，日本採用之多孔隙瀝青混凝土鋪面至今已近三十年。當時東京都 建設局為改善行道樹之生長環境，進行人行道透水性鋪面規劃、設計、施工及後 續追蹤調查之研究，於1973至1995年共築220萬平方公尺，並以政策性及階段性 的推行，於1986~1995年以10~20萬平方公尺/年速度成長，東京都透水性鋪面之 推動成果，在日本具有指標性意義，促使日本全國進行透水性鋪面之鋪設，至1999 年，全國已累積了1000萬平方公尺以上的施工實蹟。 其壓碎石灰岩所得之石粉，其含水量在10﹪以下，且為了抵抗粒料飛散性、 耐候性、耐水性、耐流動性等功能，但實際上則是為了考慮耐久性、排水機能之 持續性，則多採用高黏度改質瀝青。其混合料的配比設計中，在由試誤法決定粒 料配比的混合料垂流試驗中取得最佳瀝青含量，接著由密度試驗、馬歇爾穩定值 試驗、透水試驗及Cantabro磨耗試驗決定設計瀝青量，製作馬歇爾試體的夯壓次 數為每面各50下。 日本在多孔隙瀝青混凝土之材料發展、規範研擬、配比設計、現場施工、績 效評估方面，累積多年實務經驗，台灣與日本地理位置接近，工程技術交流頻繁 且施工機具類似，日本推行經驗頗值台灣借鏡。以下為日本透水性鋪面之發展歷 程： ․1973年東京建設局建立三個人行道透水鋪面試驗區 ․1975年日本道路建設協會成立「透水性路面研究委員會」 ․1978年將透水性路面列入「瀝青路面綱要」 ․1982年技術成熟，應用於全國人行道 ․1983年在「都市防洪政策」中納入雨水儲留、滲透設施設置，其中透水性道路 鋪面逐步被採用 ․1999年全國已累積了1000萬平方公尺以上的施工實績。 日本在發展透水性試驗路面時，特別重視下列課題： 1.瀝青混合料最大粒徑之研究 2.路盤級配(碎石或礫石)及其厚度之研究

3.試驗路面所處地點的土質、地勢等環境條件 4.用消石灰加入瀝青混合料所產生之效果 日本透水性鋪面發展至今，依其用途可區分為三類： 1.步行道路鋪面 2.車行道路鋪面 3.戶外體育、景觀設施鋪面 推廣過程是以步行道路鋪面、車行道路鋪面及其他(如體育、景觀)之應用次 序發展，從其發展歷程知，透水性鋪面並無一蹴可幾，而是由試驗區開始，獲得 成功之案例，再自局部地區推動至全國。 二、國內使用情形 國內透水性鋪面之發展尚處於研究發展階段，尤其近年因台灣都會區水災頻 傳，都市化結果不透水面績逐年增加，不透水鋪面直接衝擊地表之保水效能。 校園環境調查報告顯示三十五所國中小學校園環境現況，地面覆蓋的平均不 透水面積，國中校園高達69%，國小達68%，環境保水現況十分不良，此一驅勢已 令相關管理單位正視鋪面透水議題。 台灣目前停車場、廣場、人行道、道路等鋪面，尤其後二者均以不透水鋪面 為主，耐用、美觀及保護地下工程設施為考量因素。常見的人行道鋪面如下：

圖2-10 人造窯燒花崗石鋪磚

圖2-11 連鎖磚

圖2-13 窯燒紅磚

圖2-15 預鑄混凝土塊磚

而在車行道瀝青路面，台南市中華路有試鋪與透水性鋪面面層相同之排水性 瀝青路面，其添加木質纖維材料，使其有較高黏度，強化路面結構強度，屬於中 低承載之路面。

圖2-16 台南市中華西路

而彰濱試車場，位於彰濱工業區鹿港區，總面積達一百廿九公頃的彰濱試車 場暨實驗室，主要設施包括了高速周回路、綜合性能測試道、煞車性能測試道、 噪音測試道、 綜合耐久測試道、標準不良路、斜坡測試道、滑行暨振動噪音測 試道、實驗室等。 建中工程公司為發展多孔隙瀝青混凝土，在該廠鋪設多孔隙 瀝青混凝土鋪面，並測試各項功能。設計之孔隙率目標值為20%，經測試透水效 能達100ml/sec，透水係數3.1×10-1cm/sec。 另外在中二高後龍段去年12月鋪設一段長400 m的排水性瀝青鋪面試驗路 面，參照歐洲地區鋪築厚度採用5cm，而排水性能施工後量測之15秒鐘排水量為

1143.56 ml/15sec，開放通車三個月後量測為1063.42 ml/15sec，由此可看出隨 著時間的增加，空隙會逐漸被細小粉塵所堵塞，因此施工後定期之維護管理相當 重要。而今年93年六月北二高關西段鋪設將近7公里排水性鋪面，鋪設鋪設厚度 2.5cm、3cm、4cm，九種排水性瀝青混凝配合設計，九種不同材料之成效進行評 估。 其他比較特殊的透水鋪面如高雄大學為推展綠色校園所設置的「竹鋪面」， 竹舖面能增加雨水的滲流時間以及機會，使土地有機會能夠涵養更多的水分，設 置於該校大學南路停車場段與親水空間段，目前已完成設置，如下圖2-17所示。

圖2-17 高雄大學「竹鋪面」

另外台灣最近年也有材料廠商自行研發相關的透水性混凝土路面，其效果似 乎還不錯，如環保透水混凝土鋪面等。 環保透水混凝土鋪面乃由國人自行所研發，並且獲得多國專利，此種鋪面是 在地面鋪設時使用級配層先鋪設一層「副集水透水層」在於上方使用較大之卵石 或粗砂層鋪設「主水流空調層」再加上埋設單元架構的「導水管組合」及灌注細 料的混凝土主體架構，並可在水泥未凝結前，利用硬化色料塗灑於混凝土上，並 經「導水管組合」單元之上單元或利用各式形狀或材質事先欲埋設於未凝結之混 凝土上薄片掀起，使其製成地磚效果，並藉由掀起時的磚縫凹槽成為導水溝，使 混凝土灌注後變成一體成型地磚；因此雨水可由導水溝經「導水管」進入「主水 流空調層」的緩衝區再滲入「副集水透水層」最後由土壤吸收，因而達到具有透 水透氣之環保作用。目前在新店透水性鋪面實驗區裡鋪設一段環保透水混凝土， 是否成效能達當初設計要求將對環保透水混凝土鋪面進行評估。

圖2-18 環保透水混凝土鋪面

圖2-19 新店實驗區環保混凝土鋪面

透水鋪面因使路基或基層土壤長期處於超飽和之狀態，將使路基土壤之剪力 強度降低，且多孔隙瀝青（水泥）混凝土之粒料堆積狀態造成鋪面結構抗剪及抗 變形之能力不足，且此技術問題目前尚無令人滿意之解決方案，因此目前國內外 之透水鋪面大多未使用於重交通之道路。圖2-20為目前台灣公共工程推動生熊工 法，進行透水性鋪面之分布圖。

圖2-20 台灣透水鋪面案例分布

新竹縣 澎湖群 島 高雄縣 屏東縣 台東縣 台南縣 嘉義縣 台北縣及基隆 市 花蓮縣 南投縣 雲林縣 彰化縣 台中縣 苗栗縣 宜蘭縣 桃園縣 蘭嶼 綠島 新竹 基隆 台北 台中 嘉義 台南 高雄 台東 花蓮 10.宜蘭縣政 中心和平路 人形步道及 颽旋路端點 廣場景觀工 程 8.台南縣 關廟鄉立 圖書館前 廣場工程 6.嘉義縣 中正大學 特定區停 車場 7.台南市 中華西路 人行道改 善工程 5.新竹縣橫 山鄉新興村 都市計劃人 行道 2.台北縣北 91 道路改 善工程 3.鶯歌鎮建國 路、育英街、國華 街等透水性鋪面 4.觀音觀國小前 人行步道工程 1.高雄市立 左營高中校 園鋪設透水 性鋪面工程 9.屏東縣滿州 鄉佳樂停車場 及港口吊橋停 車工程

表2-5 九十三年透水性鋪面工作之示範案例明細表

編 號 縣市政府 工程名稱 工程地點 工程內容 提報經 費需求 1 高雄市 高雄市立左營 高中校園鋪設 透水性鋪面工 程 高雄市左 營高中 敲除既有瀝青混凝土不透水 鋪面約2400M2，改採高壓連鎖 磚、植草磚及木棧板等設施取 代 337萬 2 台北縣 台北縣北91道 路改善工程 板橋市萬 板橋下至 縣民大道 兩側人行道改為環保透水性 混凝土鋪面施作600M2 200萬 3 桃園縣 鶯歌鎮建國 路、、育英街、 國華街等透水 性鋪面 鶯歌鎮 配合鶯歌陶瓷博物館觀光發 展，進行周遭整體透水性規劃 作業 90萬 4 桃園縣 觀音觀國小前 人行步道工程 觀音國小 前人行步 道 敲除既有不透水破損磚人行 步道鋪面約600M2，改採環保 透水性鋪面施作 200萬 5 新竹縣 橫山鄉新興村 都市計劃人行 道 橫山鄉新 興村 規劃採用複式強網+陶磚 (8cm)方式施作透水人行步道 鋪面600M2 217萬 6 嘉義縣 中正大學特定 區停車場 民雄中正 大學特定 區 施作停車場透水性植草磚鋪 面工程3000M2，縣府配合編列 預算辦理景觀綠美化 200萬 7 台南市 中華西路人行 道改善工程 中華西路 (安平路 臨安橋至 和緯路) 30公尺寬路兩側人行步道翻 新施作透水性鋪面工程 4400M2 460萬 8 台南縣 關廟鄉立圖書 館前廣場工程 關廟鄉立 圖書館前 再生高壓地磚綠建材及植草 透水性鋪面工程600M2 80萬 9 屏東縣 滿州鄉佳樂停 車場及港口吊 橋停車工程 佳樂水及 港口吊橋 風景區 施作透水性鋪面停車場 4000M2及景觀綠美化 200萬 10 宜蘭縣 宜蘭縣政中心 和平路人形步 道及颽旋路端 點廣場景觀工 程 宜蘭縣政 中心 園路及廣場分別採三合土鋪 面、北宜景石鋪面、填料卵石 鋪面及鋪預鑄版鋪面等方式 施作約2900M2透水性鋪面 300萬 合計 2284萬

第三節 排水性及透水性鋪面之問題

台灣位於亞熱帶，梅雨季長、颱風多，常有暴雨或大量的降雨，一般設計方 法均由國外設計方法，並沒有為一台灣降雨型設計排水或透水性路面方法。 ㄧ、排水性路面之問題 排水性路面對於材料的要求很高，目前台灣的砂石短缺，也不容易找到好的 材料，要求良好的粒型和磨損率，。目前對於排水性鋪面大多只對孔隙率去設計 和探討，大多對於連續孔隙率而沒加以考慮。如多孔隙瀝青混凝土在設計孔隙率 為20%，而孔隙裡有有效孔隙、半有效孔隙、無效孔隙。能夠保水和透水主要是 依半有效孔隙和有效孔隙。而連續孔隙率便是這二種的總合。

圖2-21 連續孔隙率示意圖

目前如何維護透水性路面是未來的研究主題，其目前最主要維護方法將在第 五章說明。 二、透水性路面之問題 透水性路面主要目前沒有一個選址的方案提定和研究降雨強度對於透水性鋪 面之成效，本研究將對於透水性鋪面的選址工作及對新店實驗區透水性鋪面的保 水能力。 半有效孔隙 有效孔隙 無效孔隙

第四節 透水鋪面對都市熱島之效益

ㄧ、都市氣候的成因 都市氣候乃因都市的存在，而形成與周邊不同的氣候特性。一個地區都市化 後，該地區之氣候將轉變為都市氣候，也即氣候都市化。 隨著都市化程度日益趨高，都市化之結果，人口集中、地表面人工化，且生 活空間為之擴大，使得都市不透水面積大為增加，相對地減少了自然植生的被覆 面，使得雨水滲入地面的機會大減，其代謝熱與能源消費增加，改變了都市的熱 平衡。 地表面的人工化導致幾何形狀及物理特性的改變，前者為表面粗度改變，致 放射收支及顯熱之變化，後者則為熱傳導率、透水性的變化，放射收支及潛熱、 地中熱交換量發生改變。生活空間的擴大包括都市水平的擴大及地上、地下方向 的垂直擴大，其結果是能源消費增加，地表面形態及性質發生變化，熱及煙霧的 排放、粗度的物理特性之變化，導致都市的放射收支與熱收支改變，由於以上複 合作用的結果，而形成都市氣候。 二、都市地區之熱平衡 都市環境中倘若人工發熱量太高(例如：冷暖氣機、車輛、現代化電器等均 為人工發熱設備)，將破壞都市環境中的熱平衡，造成能量的累積，形成都市溫 暖化。 都市發展後人口數增加、人口集中、建築物增加、不透水面積率增加、林地 消失、民生電氣化、能源使用量增加及交通工具增加等因素均造成了都市環境中 人工 發熱量的增加，而都市中能量累積的結果影響都市環境的氣候，造成都市 溫暖化的現象。此能量在都市中惡性循環的結果，造成許多都市中的環境問題， 例如：污染不易擴散、空氣品質惡化、夏天悶熱、影響市民心理平衡等等。 由於都市生活環境的惡化，人們於是藉助更多的冷氣空調設備來提升室內的 舒適性，如此只有更消耗能源，製造更多的人工熱能，使得都市溫暖化問題更加 嚴重。下圖2-22為都市及郊外熱平衡。

圖2-22 都市及郊區熱平衡

地表面之熱平衡之方程式，依能源保存之原則可導出下式： R=P+L E +A (2.8) 式中 R：純放射通量 A：地面(建築物)的熱傳導 P：亂流熱通量 LE：蒸發、凝結的熱平衡(L：蒸發潛能，E：蒸發水量) 其次地球及大氣問之熱平衡模式，若考慮大氣本身的熱平衡，可列如下式： RS=FS+L(E-r)+BS (2.9) FS=Fa+F。 (2.10) 式中 RS：高度為h的垂直柱與宇宙之間的熱交換 Fa：大氣中的水平熱移動 Fo：水、地圈內的水平熱輸送 Lr：蒸發熱潛能×總降雨量

1.人類的消耗能源(=F C)。 2.光合成至能量的燃燒及生物的氧化所產生的熱能。 3.主空氣流、風浪、潮汐的摩擦至能源的逸散。 4.地熱、山林火災、火山爆炸等。 大都市則以(1)項較大，故可改寫 R=P+LE+A+FC (2.11) 在忽視地面的凹凸下，水平、均質之任何表面的熱平衡一般可以下式表之： Q=QH+QE+Q G (2.12) 式中： Q：正放射量 QH ：顯熱 QE：潛熱 QG：地中熱交換量 都市地區熱平衡的觀測，在都市地表面上非常複雜、困難，尤其高樓林立的 市中心區熱平衡的觀測，幾乎無法施測。但根據在較規則的市郊及鄉村所作的結 果，並以鄉村為控制點，則其熱平衡如下式： Q=QH+QE+△QS+△QA (2.13) 式中： Q：正放射量 QH及QE：亂流交換之顯熱及潛熱 △Qs：土壤中之財流量變化及光合反應所使用的熱 △QA：移動的熱 另市郊則以下式表之： Q+QF=QH+QE+△QS+△QA (2.14) 式中： QF：燃燒之人工熱 其他與式(1-6)相同 一般在水平方向上非常均勻，而自屋頂向下以一定高度，其熱平衡的各項面 積，可以平均的土地利用單位為代表，在選擇此一位置時，可排除局部的移流。 市郊表面日間所吸收的太陽熱能，於傍晚至深夜之間放出的現象。蒸發散熱所使 用的熱也為顯熱值，但夜間顯熱很小，也不發生凝結。因之放熱能量幾乎為財留

項。但在市郊其潛熱項相當大，且市區之表面水幾乎不存在可加以忽視。 鄉村一般水分較大，其潛熱量較大，合計約為顯熱的2倍。反之前留頂有關的熱 幾乎為零。白天雖有正值，且夜間雖亦有一點，但因放射能量而呈熱散出。 三、都市熱島化的影響 所謂的「熱島效應」，指的是原有土地從原本的森林或稻田開發成城市後， 因為缺少植物利用本身儲存的水分來調節空氣，使得整座充滿高密度人口與鋼筋 水泥的城市，總是像座熱島似的熱烘烘。熱島效應使得相對溼度變低，減少空氣 中的水分，將可能造成生態的不良影響，因為有些植物都是靠霧氣來攝取水分， 未來會有某些動植物因而面臨生存危機。 根據中研院追蹤分析台灣過去40年的氣候資料，發現台灣受到「熱島效應」 影響，晚上的平均溫度比過去都高，相對溼度也因而降低，在40年前，台灣每年 相對溼度達90％的夜晚共有500小時，民國93年只剩下200多個小時，整整減少1 倍，空氣裡的水分變少的結果就是霧變少了。40年前，日月潭每年約有200天以 上是有霧的，但如今卻只剩下100天左右。 除了風景區，城市裡霧氣變少的情況更多，最近10年來，台北與台中的城市 地區幾乎很少見到有大霧的情況，而毛毛雨的頻率也在降低，近幾年來台灣城市 的降雨，幾乎都是大雨式的，毛毛細雨已經較為少見。 醫學研究表明，環境溫度與人體的生理活動密切相關。環境溫度高於28度 時，人們就會有不舒適感﹔溫度再高就易導致煩躁、中暑、精神紊亂﹔氣溫高於 34度，並伴有頻繁的熱浪沖擊，還可引發一系列疾病，特別是使心臟、腦血管和 呼吸系統疾病的發病率上升，死亡率明顯增加。此外，高溫還可加快光化學反應 速率，從而提高大氣中有害氣體的濃度，進一步傷害人體健康。 人類因天性與經驗之不同，其對溫、冷之感受亦不同，尤其因受外在身體因 素、背景條件、人體、時間及環境條件之不同所影響，以致生理反應及心理反應 亦異，都市市民則因而有極大的心理、生理變化，如圖2-23環境條件及人體側條 件及溫冷感關係圖。

圖2-23 環境條件及人體側條件及溫冷感關係

都市溫暖化現象造成許多都市中的環境問題，影響多數居民的生活，現以下 列幾點來探討 ： 1. 清染物擴散困難，造成空氣品質惡化 都市溫暖化的結果造成市中心比郊區的溫度高，白天地面溫度高，污染物隨 熱氣流往上擴散，到了晚上都市外圍郊區地面溫度冷卻較快，市中心區的溫度仍 無法降低，因此白天隨熱氣流上升的污染物，將再隨氣流而下降，造成都市空氣 品質劣化的現象，能見度降低，此即所謂的熱島效應。此現象尤其是在水平方向 的風速很低、及都市上空出現逆溫層的情況，最易發生。 2. 市中心溫度升高，夏季戶外酷熱難耐 近年來台灣各主要都市夏季的最高溫，屢屢創新高點，原因主要是都市溫暖

化 所造成的結果。都市人口越來越多，越來越集中，能源的使用越來越浪費， 汽機車的數量也越來越多，造成都市溫暖化的問題也越來越嚴重，都市的生活環 境因此惡化。尤其是在夏季，都市中的溫度往往比鄉村地區高上4~5℃，而且有 越來越高的現象。 溫度的上升與相對溼度的降低會導致感覺不適，依Olgyay提出之生物氣候圖 如圖7.13，顯示讓人感覺舒適條件之氣候特性，圈中灰色區即為Olgyay所提出的 舒適範圈。 另依不舒適指數(D I)也與溫度、溼度具密切關係，可依下式計算之： DI=(32+1.8T)-0.55(1-r)(1.8T-26) (2.15) 若 T：氣溫(攝氏) r：相對溼度 T=25 ℃ r =90% D l=76 T=32 ℃ r =20% D l=76 DI 70以下 沒有人感覺不舒服 70~75 少數人感覺不舒服 80以上 大多數感覺不舒服 85 有人感覺不舒服 一般舒適範圍約溫度21~27℃及相對溼度在20~70%之間。 3. 生活環境品質下降，增加心理壓力負擔 雖沒有直接的證據顯示都市溫暖化會造成人體的生理傷害，但是生活在環境 晶 質不佳的都市中，情緒的影響、心理的壓力不易獲得疏解，人的思想行為與 行為控制力較弱，嚴重影響人的正常活動。 4. 能源的使用浪費，造成與量的惡性循環 都市溫暖化造成都市溫度升高，台灣地處亞熱帶，夏季炎熱，加上都市溫暖 化的結果，家家戶戶為求室內的溫度舒適，多使用冷氣以降低室內溫度，而冷氣 機為一高耗能源的設備，能源的使用最後以廢熱及二氧化碳的形式排出戶外，造 成都市中熱能量的更增加，溫暖化現象更加嚴重，也影響冷氣機的運轉效率，浪 費能源。 四、先進國家之都市熱島化現況 綠地是城市中最主要的自然因素，城市綠化覆蓋率與熱島強度成反比，綠化

覆蓋率越高，熱島強度越低，因此建立規模化的集中綠地是最能直接削弱城市熱 島效應的做法。綠地能吸收太陽輻射，而所吸收的輻射能量又有大部分用於植物 蒸騰耗熱或在光合作用中轉化為化學能，這樣就使可用於增加環境溫度的熱量大 大轉移掉。據科學統計，每公頃綠地平均每天可從周圍環境中吸收81.8兆焦耳的 熱量，相當於189台空調的制冷作用﹔平均每天吸收1.8噸的二氧化碳，顯著削弱 了溫室效應的產生。此外，每公頃綠地可以年滯留粉塵2.2噸，將環境中的大氣 含塵量降低50％左右，有效抑制了大氣升溫。 根據日本環境廳的調查其民生能源的使用情況，以公元1990年 10，320Mcal/ 人＊年的家庭用能源熱消費量為基點，推估公元2000年家庭用熱消費量為12， 916Mcal/人＊年，公元2010年將為的，353Mcal/人＊年的熱消費量；即在1990 年每消費一單位的能源，到2000年將是消費125單位，2010年將消費1.49單位的 能源。 顯示日本未來家庭用的能源需求量越來越多，而且以電力及 LPG(液化石油 氣)的需求量較多；電力部份2000年及2010年的需求量成長約分別為1990年的154 及1.78倍，其中單項以冷氣機及照明使用的成長量最多；LPG部份2000年及20l0 年的需求量成長分別約為1990年的1.14及1.25倍。 都市中能源的使用量對於造成都市溫暖化的現象，具有絕對性的貢獻量，因 此如無法在居民的使用行為上削減能源的使用，則在電器、汽機車引擎及機械運 轉等必須要朝省能源、技術的開發方面著手，此亦是目前世界各先進國家努力的 方向之一。 表2-6為日本各主要大都市平均氣溫與年平均溼度的變化率，表 7.2為世界各 國主要都市的人口數與公園面積之比較；其中以東京市的都市溫暖化速率每100 年約升高6.9℃為最高，表中並顯示都市中的相對溼度百分比亦隨都市溫暖化現 象的發生而降低。 歐美國家與台灣不同人口規模大都市之市內、外氣溫差，顯示由於不 同的 人口規模造成都市內、外呈現不同的氣溫差，而且此氣溫差與人口數對數呈正比 例關係。

表2-6 日本各大都市之年平均氣溫與相對溼度的變化

地名 氣溫變化(℃/年) 溼度變化(%/年) 東京 0.069 -0.39 大阪 0.053 -0.24 仙台 0.044 -0.2 京都 0.040 -0.18 名古屋 0.040 -0.32 五、都市熱島化減輕對策 綠地是城市中最主要的自然因素，城市綠化覆蓋率與熱島強度成反比，綠化 覆蓋率越高，熱島強度越低，因此建立規模化的集中綠地是最能直接削弱城市熱 島效應的做法。綠地能吸收太陽輻射，而所吸收的輻射能量又有大部分用於植物 蒸騰耗熱或在光合作用中轉化為化學能，這樣就使可用於增加環境溫度的熱量大 大轉移掉。據科學統計，每公頃綠地平均每天可從周圍環境中吸收81.8兆焦耳的 熱量，相當於189台空調的制冷作用﹔平均每天吸收1.8噸的二氧化碳，顯著削弱 了溫室效應的產生。此外，每公頃綠地可以年滯留粉塵2.2噸，將環境中的大氣 含塵量降低50％左右，有效抑制了大氣升溫。 都市裡每一棵樹木所保存的碳量，約為森林中樹木的九倍，土壤的蒸發與植 物的蒸騰，可以有效的降低熱島效應，並可清淨空氣，美國洛杉磯利用植物遮陰、 鋪面改善等措施，使得都市溫度降低了3.3°C，耗電量減少20%，每年節省5億多 美元。 風、水面等自然因素也可有效緩解城市的熱島效應。風是熱島效應的“天 敵”，通過大氣環流，熱島與周圍地區的空氣進行交換，以此降低自身的溫度。 水面不僅構成了城市美麗的景觀，當溫度升高時，它的蒸發作用能冷卻空氣，使 環境溫度降低。因此，使建筑低層化和合理分散化、市內道路寬敞，從而暢通城 市的「通風道」，並盡可能擴大城市水面，也是改善熱島效應的有效途徑。 城市熱島效應的成因是多方面的，所以緩解熱島效應是一項長期的、綜合性的系 統工程，需要各方面的努力和配合。目前，國內、外都非常重視城市環境質量的 提高，正在開展城市綠化、河湖淨化、空氣質量監測等生態建設活動，而於道路

六、透水鋪面對都市熱島之效益 透水性舖面從1970年代起即在歐、美、日等多國大量使用，然而台灣的使用 卻是最近幾年的事，雖然內政部建築研究所積極推動的綠建築中明文設定基地保 水及水資源指標，行政院公共工程委員會也在生態工法的推動中屢次鼓勵使用透 水性舖面，然而在對於透水性鋪面的價值認知不足，使用經驗不多、價格普遍偏 高，所以少有人使用透水鋪面而常採用傳統鋪面設計，造成大地喪失良好的吸 水、滲透、保水能力，減弱滋養植物及蒸發水分潛熱的能力，無法發揮大地自然 調節氣候的功能。 人類一直把自然資源當成上天無償提供的禮物，未曾珍惜或以經濟的角度衡 量過，根據《自然的服務》及《世界生態系統服務和自然資本的價值》中指出， 每年來自生態系統服務：大氣調節價值約1.3兆美元、廢棄物吸收及處置約2.3 兆美元、營養流約17兆美元、而來自水儲存及淨化約2.8兆美元，而這些生態服 務都與土壤有關，而且只要破壞了，以上的損耗是需要年復一年的支出的，永遠 無法復原。 實際上把自然生態服務貼上價格標籤並不適當，但至少可以讓我們用較為熟 悉的價值觀來衡量生態系統，而在生態破壞已無法忽視的今天，生態系統服務成 為國際流通的交易商品亦非不可能。1997年京都議定書即規定「任何重要的溫室 氣體，可於公司間、國家間進行排放權交易。」排放量超過限額的國家，可以市 場價格向排放量少的國家購買排放許可。