義守大學
土木與生態工程學系
碩士論文
道路鋪面損壞調查之研究
以中山路為例
Investigation on pavement damage - a case
study of Zhong-Shan Road
研 究 生: 林啟鈞
指導教授: 林登峰教授
羅煥琳教授
中華民國 105 年 01 月
道 路 鋪 面 調 查 之 研 究
以 中 山 路 為 例
Investigation on pavement damage - a case
study of Zhong-Shan Road
研
究
生 ： 林 啟 鈞
Student： Qi-Jun Lin
指 導 教 授 ： 林 登 峰 教 授
Advisor：Deng-Feng Lin
指 導 教 授 ： 羅 煥 琳 教 授
Advisor：Huan-Lin Luo
義 守 大 學
材料科學與工程學系
碩士論文
A ThesisSubmitted to Department of Materials Science & Engineering I-Shou University
in Partial Fulfillment of the Requirements for the Master degree
in
Materials Science & Engineering July , 2015
Kaohsiung, Taiwan, Republic of China
I
摘要
中山路每天進出的重車數量龐大，長期經各種重型車輛輾壓，出現 路面不平，路面坑洞、變形影響行車等問題。本研究探討鋪面破壞類型 與面層及基底層之關聯性，利用交通流量、平坦度、歷年破壞位置、GPR、 FWD、DCP、鑽心取樣等試驗調查破壞之原因，並對其進行改善探討。 本研究用透地雷達檢測鋪面與基底層的材質變化，借其推算出其各 層厚度，再根據 GPR 試驗檢測所估算出面層、基層及底層厚度，應用 於 FWD 撓度檢測，決定現地各層的厚度做為 FWD 檢測之數據進行反 算回彈模數時使用。為更精確判斷道路狀況，再使用 DCP 判定路基土 壤強度與層數及厚度進行比對，將 DCP 應用於基底層及路基土壤強度 檢測，並計算其 DCPI 值進行分析。評估各層所能承受之荷重判讀中山 路是否為瀝青層或基底層出現狀況。 經過現地檢測發現，中山路平坦度標準差高達 6.5mm，遠超規範； FWD 檢測部分鋪面高於 25mils，DCP 試驗貫入深度可高達 100mm/下， 顯示部分底基層有結構性問題；而鑽心試體因試驗時試體迅速成為粉碎 狀，可見部分面層已無強度可言。由數據結果可知鋪面損壞與基底層軟 弱具有絕對的相關性，因基底層軟弱承載力不足，導致瀝青鋪面無法承 受輾壓而變形，故道路瀝青鋪面在重新鋪築前，亦須考慮基底層強弱，II
防止鋪面因承載力不足而產生持續性的破壞。 關鍵字：道路損壞調查、GPR、DCP、FWD
III
Abstract
Zhong-Shan road is a main road connecting city and harbor with heavy traffic volume and heavy vehicles including container trucks. With such a heavy traffic volume and heavy vehicles driven on it, uneven pavement surface, potholes, and deformation of pavement are seen on this road. The correlations between pavement damage types and surface layer as well as the base or subbase layer are investigated. Information including traffic volume and damage locations and tests such as flatness, GPR, FWD, DCP and cored samples are applied to study the causes of the pavement damage. Then, the improvement strategies are proposed.
The GPR is applied to detect on the material changes of pavement surface and the base or subbase layer and assess the thickness of each layer. Then, these thicknesses of each layer are applied to the FWD for the in-site measurement of thickness of each layer and the back-calculation of resilient modulus. To be more accurate to detect the
pavement status, the DCP is used to evaluate the strength, layer number, and thickness of the subgrade soil and the base or subbase layer. Then, the DCPI values are obtained and analyzed. From the results obtained from DCPI values and limits, the bearing capacity of the asphalt layer and the base or subbase layer are evaluated for the pavement status of the Zhong-Shan road.
The standard deviation of roughness of the Zhong-Shan road is 6.5mm in which is much higher than the requirements set by the standard. Result obtained from the FWD for part of pavement is higher than 25mils. Moreover, the penetration depth obtained from DCP is 100mm/blow. It implies that the structure of the base or subbase layer may cause the pavement damage. Furthermore, the cored samples are broken quickly during the test. It indicates that no strength is left in part of the pavement surface layer. The study shows that positive correlation between pavement damage and the soft layer of the base or subbase is observed. Because the soft layer of the base or subbase resulting in an insufficient bearing capacity of the pavement, as a result, the asphalt layer is deformed after rolling by vehicles. Therefore, before the asphalt layer is rehabilitated, the strength of the base or subbase layer needs to be considered and evaluated to avoid the
insufficient bearing capacity of the pavement leading to constant pavement damage. Keywords: pavement damage investigation, GPR, DCP, FWD
IV
謝誌
很開心在義守大學的求學期間內接觸到了許許多多的人、事、物，幾年過去了， 心中有過開心也帶著許多不捨。首先，感謝 林登峰教授及 羅煥琳教授對於學生碩 士期間的提攜，並給予研究上的啟發使得學生獲益良多。論文口試期間，感謝 王和 源教授以及 謝啟萬教授的不吝指正，使得本論文更臻完善，感激不盡。 感謝試驗室的夥伴昱凱、子揚、沁怡、嘉芩、憲豪、育珉、嘉軒、偉筑、一祥 與銘旺；以及畢業的同學、學弟妹們，因為有你們，在研究室的日子裡永遠是有趣 的。 大學期間，感謝老師不吝的指導及啟蒙，也感激實驗室一路拼鬥的夥伴們，給 了我一個完美的回憶。因為有你們使我的碩士生涯懂得更加努力、永不放棄的精神。 最後僅以本論文獻給我摯愛的家人，感謝你們為我的付出，謝謝。 啟鈞 謹誌於 義守大學土木與生態工程研究所 中華民國一零五年一月V
總目錄
摘要...Ⅰ Abstract...Ⅲ 謝誌...Ⅳ 總目錄...Ⅴ 圖目錄...Ⅶ 表目錄...Ⅹ 第一章 前言...1 1.1 研究背景...1 1.2 工作內容與流程...2 第二章 文獻回顧...4 2.1 道路調查...4 2.2 路基土壤改良...7 2.3 土壤穩定機制...10 2.4 土壤膨脹機制...14 第三章 研究方法...17 3.1 中山路規劃調查...17 3.2 PCI 損壞調查...18 3.3 落錘式撓度儀試驗...23 3.4 透地雷達技術...27 3.5 動態圓錐貫入試驗...32 3.6 鑽心試體與實驗室試驗...35 第四章 研究結果與分析...37 4.1 中山路實驗室試驗...37 4.2 中山路鋪面破壞調查...39 4.3 中山路 PCI 損壞調查...41 4.4 中山路交通流量調查與分析...42 4.5 中山路現況平坦度...44 4.6 中山路歷年破壞位置分析...47 4.7 中山路落重式撓度試驗...50 4.8 中山路透地雷達試驗試驗...54 4.9 中山路人手孔調查...59 4.10 中山路 DCP 分析...60 4.11 中山路現地鑽心取樣與試體分析...69 第五章 結論...72VI 第六章 建議...74 參考文獻...78 附件一...82 附件二...88 附件三...97 附件四...99 附件五...104 附件六...109
VII
圖目錄
圖 1.1 中山路研究路線圖...2 圖 1.2 研究流程圖...3 圖 2.1 黏土表層電荷示意圖...11 圖 3.1 透地雷達探測位置及測線位置分布圖...18 圖 3.2 鱷魚裂縫扣減點數圖...21 圖 3.3 塊狀裂縫扣減點數圖...21 圖 3.4 縱向裂縫扣減點數圖...21 圖 3.5 封層扣減點數圖...21 圖 3.6 坑洞與人孔落差扣減點數圖...22 圖 3.7 車轍扣減點數圖...22 圖 3.8 瞬間荷重產生之鋪面變形圖...23 圖 3.9 高公局之 Dynatest 8000 型 FWD...24 圖 3.10 高公局之 Dynatest 8000 型 FWD 之撓度盤...25 圖 3.11 撓度盤示意圖...25 圖 3.12 FWD 荷重系統示意圖...25 圖 3.13 中山路 FWD 檢測點位 A...26 圖 3.14 中山路 FWD 檢測點位 B...26 圖 3.15 中山路 FWD 檢測點位 C...27 圖 3.16 中山路 FWD 檢測點位 D...27 圖 3.17 GPR 探測設備...28 圖 3.18 GPR 探測原理示意圖...29 圖 3.19 現地探測流程圖...30 圖 3.20 中山四路與鎮海路口之探測照片...30 圖 3.21 中山四路與五甲三路口之探測照...31 圖 3.22 動態圓錐貫入儀構造...33 圖 3.23 動態圓錐貫入儀操作...35 圖 4.1 篩分析試驗...38 圖 4.2 中山路鑽心試體 A...39 圖 4.3 中山路鑽心試體 B...39 圖 4.4 中山路鋪面龜裂嚴重...40 圖 4.5 中山路路面車轍變形...40 圖 4.6 中山路管溝下陷...40 圖 4.7 中山路粒料嚴重剝脫...40 圖 4.8 中山路 PCI 值...41VIII 圖 4.9 8200m 公尺處鑽心試體...42 圖 4.10 8100~8300 公尺平坦度高低差...42 圖 4.11 南下車道車流量...43 圖 4.12 北上車道車流量...44 圖 4.13 中山路平坦度標準差...45 圖 4.14 0K000~3K375 之高低差...46 圖 4.15 3K375~4K090 之高低差...46 圖 4.16 4K090~5K130 之高低差...46 圖 4.17 5K130~6K730 之高低差...46 圖 4.18 6K730~8K080 之高低差...46 圖 4.19 8K080~10K080 之高低差...47 圖 4.20 10K080~12K800 之高低差...47 圖 4.21 南下車道沿海二路與世全路交叉口...48 圖 4.22 南下車道沿海二路與世全路段透地雷達...48 圖 4.23 南下車道中山四路與中安路交叉口...48 圖 4.24 南下車道中山四路與中安路透地雷達...48 圖 4.25 北上車道中利路貨櫃門口...49 圖 4.26 北上車道中利路透地雷達...49 圖 4.27 北上車道高雄國際航空站前...49 圖 4.28 北上車道高雄國際航空站前透地雷達...50 圖 4.29 南下車道 FWD 撓度...50 圖 4.30 北上車道 FWD 撓度...51 圖 4.31 南下車道 FWD 深度...52 圖 4.32 北上車道 FWD 深度...52 圖 4.33 南下車道 FWD 回彈模數...52 圖 4.34 北上車道 FWD 回彈模數...53 圖 4.35 南下車道 FWD 瀝青層回彈模數...54 圖 4.36 北上車道 FWD 瀝青層回彈模數...54 圖 4.37 中山路 B1 測線...55 圖 4.38 中山路 C2 測線...55 圖 4.39 中山路 D2 測線...55 圖 4.40 中山路 DCP 貫入曲線 1...55 圖 4.41 中山路 DCP 貫入曲線 2...55 圖 4.42 中山路管溝深度示意圖...56 圖 4.43 中山路台電人孔蓋...60 圖 4.44 中山路自來水人孔蓋...60
IX 圖 4.45 中山路雨水箱涵人孔蓋...60 圖 4.46 中山路無法辨識人孔蓋...60 圖 4.47 北上車道 12400 公尺之 DCPI...61 圖 4.48 北上車道 9400 公尺之 DCPI...62 圖 4.49 北上車道 5200 公尺之 DCPI...63 圖 4.50 北上車道 4400 公尺之 DCPI...64 圖 4.51 北上車道 2400 公尺之 DCPI...65 圖 4.52 北上車道 1000 公尺之 DCPI...66 圖 4.53 南下車道 5163 公尺之 DCPI...67 圖 4.54 南下車道 3190 公尺之 DCPI...68 圖 4.55 南下車道 1001 公尺之 DCPI...67 圖 4.56 舊瀝青層結構鬆散...69 圖 4.57 新舊瀝青層明顯...70 圖 4.58 鑽心試體直接碎裂...70 圖 4.59 完整鑽心試體...70 圖 4.60 底層為 CLSM...70 圖 4.61 底層為老舊瀝青...70
X
表目錄
表 3.1 鋪面狀況等級與 PCI 值對照表...19 表 3.2 PCI 指標計算表範例...23 表 3.3 各種不同中心頻率天線之適用處...28 表 3.4 垂直道路測線編號相關資料表...31 表 3.5 PR 與基底材料強度之關係表...35 表 4.1 中山路鑽心試體各項性質...37 表 4.2 中山路交通量檢測結果...44 表 4.3 中山路透地雷達管溝深度表...56 表 4.4 中山路人手孔數量...59 表 4.5 北上車道 12400 公尺鋪面調查...61 表 4.6 北上車道 9400 公尺鋪面調查...62 表 4.7 北上車道 5200 公尺鋪面調查...62 表 4.8 北上車道 4400 公尺鋪面調查...63 表 4.9 北上車道 2400 公尺鋪面調查...64 表 4.10 北上車道 1000 公尺鋪面調查...65 表 4.11 南下車道 5193 公尺鋪面調查...66 表 4.12 南下車道 3190 公尺鋪面調查...67 表 4.13 南下車道 1001 公尺鋪面調查...68 表 4.14 瀝青鋪面鑽心結果...70 表 6.1 中山路維護方案表...741
第一章 前言
1.1 研究背景
中山路是高雄市重要的南北幹道，北以中博高架橋連接博愛一路，南止 於飛機路、宏平路口接沿海一路，其中五福路口至接沿海路往屏東墾丁之路 段全線共分為四個部分。由於中山路貫穿高雄市區，又連接了高雄車站以及 小港國際機場，故為高雄市相當重要的道路。高雄捷運紅線即沿著中山路於 地下行駛。另外，高雄市政府將此路闢建成觀光大道，分為兩個部份：美麗 島大道及國際迎賓大道。而美麗島大道也與高雄車站北邊的博愛世運大道相 連接，成為高雄市代表性的觀光大道之一。 中山路與沿海路因串聯小港區至國道、省道等主要道路，每日進出中山 路之機慢車、客車、貨車及貨櫃車流量繁重，路面使用頻率及承載量均較一 般道路大，使傳統密級配瀝青混凝土鋪面常常產生塑性變形，無法負擔重車 之荷重，且中山路與沿海路客、貨車混流，暫且不論重車超載的問題，就市 區道路平面縱橫交錯，平均每百公尺內就有一處路口及紅路燈而言，大型車 輛頻繁的加速、減速、轉彎、起步、煞車等動作，路面受慣性作用所產生之 剪力破壞，影響環境品質並造成交通安全威脅，加上鄰近港區之市區道路路 段容量不足、路口運轉效率不佳，耗費時間並加重道路交通負荷，及台灣南 部地區特有的高溫炎熱氣候，使鋪面發生龜裂、車轍變形及表面粒料剝脫、 冒油等現象，再就是管線單位的孔蓋設置、道路頻繁的挖掘施工及修補回填 後所造成之陷落或凸出等，致道路鋪面刨除更替、維護作業頻率遠較一般市 區道路高，為提高道路服務品質進而確保行車安全，擬進行中山路 AC 路面 改善調查。圖 1.1 為中山路示意圖。2 圖 1.1 中山路研究路線圖
1.2 工作內容與流程
本研究位於高雄市小港區凱旋四路路口接中山四路路口開始，途經沿海 一路、沿海二路、沿海三路接南星路路口等指定之重要幹道，其研究流程如 圖 1.2。 本研究內容包括： 1. 中山路鋪面現況調查，PCI 指標評分，人手孔蓋統計。 2. 中山路鋪面平坦度調查，瀝青混凝土狀況評估(鑽心試驗)。 3. 中山路車流量調查，計算交通量指數。 4. 調查道路鋪面損壞之原因，並提出有效解決對策。 5. 使用透地雷達、圓錐貫入試驗(DCP)、落重式撓度試驗(FWD)分析鋪面及 基底層結構。3 圖 1.2 研究流程圖
4
第二章 文獻回顧
2.1 道路調查
張家瑞[1]提出臺灣地狹人稠，道路地下管線挖埋問題嚴重，不僅民眾抱 怨不斷甚至衍生出國賠事件，也造成道路主管機關在道路養護與管理工作上 的莫大困擾，並造成道路各種毀損狀況，長久下來對於政府努力推動之路平 專案政策逐漸失去信心。據訪談臺灣道路主管機關、主要的地下管線單位、 工程顧問公司的主管，深入瞭解地下管線的管理現況，再探討刻正推動之公 共設施管線資料庫及共同管道政策。 林志棟等人[2]以台北市道路為例，臺北市道路的管線並未廣泛實施共同 管道的作業，一旦道路需要增設、拆遷、維修及擴充管線都必須透過開挖方 式進行作業，導致路面的挖掘作業工程不斷，也使得整體的道路品質下降， 也影響路平專案的成效。經評估後，選定國際糙度指標為管線挖掘回填鋪面 平整度之主要參考依據，並利用步進式平坦儀及慣性式平坦儀所量測之資訊 進行比對，分析其與相關規範之合理性，期望改善臺北市管線挖掘回填鋪面 之施工品質。 並依 1993 年 AASHTO 柔性鋪面加鋪設計所述[3]，由校估後撓度值回算 求得之回彈模數，不等於在試驗室利用重覆載重試驗量測而得之回彈模數， 建議以一係數校正之，方能獲得鋪面結構強度 SNeff 以進行柔性鋪面加鋪設 計。又國道高速公路自竣工後數年，環境、交通量、氣候等因素，往往於路 面出現損壞之跡象。現行國道皆已漸漸進入養護及維修之階段，因此本研究 之目的即利用中央大學研發之本土化撓度值校估模式對於全國高速公路經常 性養護路段進行校估後撓度值與回算值之相關性分析及回算值校正係數建立 之本土化研究，最後進行柔性鋪面加鋪設計應用之分析及探討，便能了解非5
緊急性修補之路段經常性整修之原因，並藉以提供高速公路養護單位對於落 重式撓度儀 ( Falling Weight Deflectometer , FWD) 在柔性鋪面加鋪設計上的 有效運用。 吳福堃等人[4]提到透地雷達(GPR) 為非破懷性的檢測技術之一，能有效 地檢測現地結構物的瑕疵探測。研究主要以透地雷達檢測台灣臺南沿岸海堤 探討檢測結果與成效，並瞭解海堤現況。由於此海堤之前坡為拋石護坡與漿 砌塊石坡面，因而在堤頂施測，以 500MHz 頻率天線進行探測測線探測深度 達 2.5 公尺。檢測之結果可明顯識別淘空或異物之位置及深度，最後將現地檢 測之二維透地雷達影像剖面圖轉繪成整條海堤之淘空狀況圖，可供水利相關 單位作為維護之參考。 林志棟等人[5]表示 21 世紀的網路科技革命裡，由個人電腦、網際網路及 行動通訊結合所形成的「無所不在的網路」(Ubiquitous Network)，將成為先 進文明的最顯著表徵。未來，透過網路的應用與整合，從政府、企業、家庭 到個人，無論任何時間、地點、裝置都可連網，資訊取得沒有時空限制，人 類的生活與工作型態將徹底改觀。未來的十到十五年間，寬頻通訊網路、無 線通訊網路及網際網路將是三個最重要且成長快速的網路。而鋪設於城市底 下之地下管線亦縱橫交錯，在政府強力推動 M 台灣計畫之際，利用透地雷達 之非破壞性檢測，且能快速地獲得地下管線的真實位置以利 M 計畫管線之鋪 設，將有助於減少試開挖孔之數目，更能明確地知道各管線之 3D 位置，降低 開挖失誤所浪費的成本，亦降低工程施作而發生的社會成本。 周家蓓等人[6]以非破壞試驗檢測道面承載能力之方法，由於具有快速(相 較於鑽心試體)、不破壞道面結構、可模擬現地道面狀況等優點，近年來已逐 漸取代破壞性試驗方法，成為檢測方法之主流。其中使用甚為頻繁之落重撓 度儀器之發展雖已相當成熟，但其試驗進行方法與資料之後續分析仍為一有
6 待加強之重要課題。 結合非破壞性撓度檢測之方式，雖可快速準確地評估道面承載能力之變 化與相關績效，然而一切的檢測分析成果架構於正確的資料擷取之基礎上， 故在大量文獻探討如何分析撓度資料之際，更應著重於如何有效的進行撓度 實驗以獲取正確的撓度數據作為後續分析應用。透過落重撓度接縫量測試驗， 於不同天候狀況下利用台灣大學水源校區實驗路段剛性鋪面接縫處不同形式 綴縫筋之佈設，以瞭解溫度變化與有無設置綴縫筋等變因對荷重傳遞效率之 影響，並評估現行八種常用及不常用之 LTE 計算方式之優劣；最後結合有限 元素分析模擬應力荷重傳遞效率(Stress Transfer Efficiency, STE)之結果，以建 立荷重傳遞效率與應力傳遞效率之關係。 黃正忻等人[7]提到目前臺灣地區道路基底層壓實度檢測都採用傳統的砂 錐法工地密度試驗，此檢驗方式過程繁雜且耗時費力。動態圓錐貫入儀(DCP) 在美國做為養護作業上已使用十多年，並納入相關規範來作為主要檢驗道路 壓實度的主要儀器之一。以 DCP 試驗取代傳統砂錐法工地密度試驗是值得探 討與期待的。本研究針對影響 DCP 試驗法檢測土層壓實度之因素作深入探討， 發現 DCP 檢算得到的貫入比率 PR 值與工地密度試驗得到之壓實度 RC 呈反 比關係，RC 與 PR 關係式之 R²高於 0.8 以上，由 DCP 之 PR 值來推估相對壓 實度應可達到相當之準確度。DCP 試驗檢算得到之 PR 值受到土層壓實能量、 粗粒料含量多寡和含水量高低之影響，以高壓實能量土層得到之 PR 值帶入低 壓實能量土層之 RC 與 PR 關係式時，將會產生極大之誤差；粗粒料含量高之 土層所得到之貫入比率 PR 值準確度較低；高溼潤土層進行 DCP 試驗，所得 到之 PR 值準確度較差，推估之相對壓實度較不準確。於應用 DCP 試驗檢算 得到之 PR 值推估土層壓實度時，應謹慎為之。
7
2. 2 路基土壤改良
路基土壤為鋪面結構之最下層，路基土壤的好壞會直接影響其路面結構 傳遞應力之平衡，一旦出現應力傳遞不平衡，很容易造成路面之損壞。現今 已有許多材料用以取代傳統路基施作及回填等工法，如預拌土壤材料(RMSM)、 可控制低強度水泥(CLSM) 、水泥土壤(Soil Cement)等，這些材料皆是用以增 強原土壤強度並改善施工之不便性所衍生改良型路基土攘填充材料。 1. 預拌土壤材料(RMSM)預拌土壤材料(Ready-Mixed Soil Material，簡稱 RMSM)的出現是為了解 決台灣廢棄土方問題所開發的填充材料。其所該具備之功能如下： (1) 低強度: 一般土壤三軸破壞剪應力約為 2.6~2.8kgf/cm²，而現地若要求夯實度達 98％時，則土壤破壞剪應力則為 2.8kgf/cm²。因此當土壤破壞剪應力達 2.8kgf/cm²時可視為該回填土壤層已具有足夠的承載力，而在 RMSM 而言， 依 內 政 部 營 建 署 對 CLSM 之 要 求 之 制 式 材 料 28 天 設 計 強 度 7~90kg/cm²(ASTM D4832)，非制式材料 28 天設計強度為 5~30 kg/cm²(ASTM D6024)，且在次日足以承受面層鋪設之要求並符合未來機具在開挖之要求。 (2) 環保: 預拌土壤材料之理念符合廢棄物土壤循環再利用之想法，且能解決工程 上剩餘土方之問題，更重要的能將廢棄土方回收製成二次材料，並製成回填 用之級配。 (3) 經濟: 預拌土壤回填材料具有優異的自充填性及自平性，施工時不需而外夯實、 機具整平即可達到良好的流動性及自泌性之效果，且對於一些機具無法進駐 之狹窄空間而言，可藉以本身之流動性而達到填充之效果。而與一般傳統夯 壓回填方式能大幅降低施工之人力及機具成本，RMSM 之生產易於現地置作，
8 易有利於降低生產成本。 (4) 施工速率: RMSM 於 2001~2002 年首次應用於南化水庫至高屏溪攔河堰聯通道路上， RMSM 回填工法約為傳統回填夯壓工法約 3 倍以上，從層底回填砂、埋管、 RMSM 回填、AC 鋪設約為五個 工作天左右。若以傳統回填方是依規範規定 每 30cm 分成滾壓，依此工程平均開挖深度約為 4.5~5m，則平均每完成斷面 單位約為 10 個工作天。 (5) 可開挖性: 對於未來在開挖之考量，RMSM 之主要以土壤為骨材，並添加少量水泥 及波特蘭材料作為膠結回填材料，故其抗挖強度較低，且設計強度在 90 kg/cm²以下，因此該材料非常適合運用於需要利用人力及簡易機具開挖之回 填管溝上。 2. 可控制低強度水泥(CLSM)
可控制低強度水泥(Controlled Low Strength Materials，簡稱 CLSM)與一般 混凝土使用之材料並無明顯不同，從混凝土的觀點來說，CLSM 依 CNS 1232 之測試方式可被義為一種 12 小時抗壓強度不得低於 100psi(約 7kg/cm²)，且 28 天抗壓強度不超過 1200 psi（約 84kg/cm²），可由水泥、水、粗、細骨材 等組成。一般混凝土使用較高之粗細骨材比例，使用減水劑維持良好工作性 以減少拌和水量，降低水灰比，使用較多水泥量等，以達到高抗壓強度之目 標。CLSM 使用大量細骨材、少量水泥與高量拌和水形成鬆散結構造成低強 度，與一般混凝土強度愈高愈佳之思維不同，CLSM 之強度不可過高，過高 則不符合使用需求。CLSM 配比由水、水泥、飛灰、細骨材或粗骨材或兩者 皆使用，有些配比僅由水、卜特蘭水泥及飛灰所組成。對 CLSM 而言，在能 降低成本或達到特定目的之需求之前提下，其所組成之材料不一定需符合規 範對各項組成材料之性質規定，但其組成材料仍需符合流動性、再開挖性、 低密度等之需求。
9 近年來美國、加拿大、日本等先進國家應用 CLSM 作為管溝回填及基礎 回填之應用與研究已有數十年之久。艾德蒙吞(Edmonton)黏土，因其凝聚力 在 5~21KPa、磨插角在 17~24°，造成無法利用當地黏土作為回填材料，境而 開始嘗試尋找新新材料作為取代傳統回填材料，以並免路面沉陷及坑洞現象 產生而造成路面之壽命減短。Lasater [8]試驗發現 CLSM 土壤比起一般土壤有 較高之彈性模數。Peindl [9]等人量測埋設管線下之 CLSM 與一般回填料之載 重反應。經相關文獻顯示其 CLSM 比起一般回填材料具有優於喘統回填材料 之工程特性。Nmai [10]等人添加泡沫添加劑提出新型 CLSM，使 CLSM 能在 現地能有更好的工作性能。 在國內方面對於 CLSM 之認知開始於 1999 年，柴希文、謝佩昌[11]首先 針對礦物摻料在 CLSM 上之應用發表其研究。謝啟萬 [12]採用 4 種不同種類 的土壤，分別為 GM(粉土質礫石)、GW-GM(含粉土之優良級配礫石)、 SC-SM(粉土質、黏土質沙)與 CL(低塑性黏土)探討土壤性質對 CLSM 之影響。 張政豐[13]則以現場開挖之剩餘土方為基材，利用體積配比法調製成不同的配 比設計，開發出預拌土壤材料(RMSM)。並於 2001~2002 年首次應用於南化水 庫 至 高 屏 溪 攔 河 堰 聯 通 管 路 工 程 上 之 研 究 ， 期 能 研 發 設 計 符 合 本 土 之 CLSM。 3. 土壤水泥(Soil Cement) 依據 1990 年 ACI230 土壤水泥定義為"一種將土壤和水及波特蘭水泥的混 合物夯時程高密度的夯實改良材料，其工程性質近似低強度混凝土，但與一 般混凝土不同在於土壤、骨材顆粒並非完全為水泥漿包裹，其適用於撲面之 底層、水壩、堤防、土堤填土層及基礎穩定材料(ACI230)。美國波特蘭學會 (PCA)1956 年提出在土壤內添加波特蘭水泥作為道路鋪面材料，對表面土壤 之穩定性具有良好之成效，並可增加軟弱土壤之強度。但土壤水泥不像 CLSM 或一般混凝土一樣能在廠內拌合，且夯實時需將水量控制於最佳含水量左右， 並利用滾壓機全面夯壓，品質控制不易。而此工法最大之限制是需要夯實處
10 哩，故無法於狹窄空間施工。
2.3 土壤穩定機制
因飛灰與波特蘭水泥含有鈣之成分等穩定材料中是改善黏土質土壤良好 穩定劑之一，穩定處理過程分為下列四點機制： 1. 陽離子交換 (Cation Exchange) 亦稱膠凝作用；黏土顆粒一般呈片狀，均帶負電荷(Negative Charge)，在 乾燥環境下，黏土顆粒環繞一層水膜為吸附水層(Absorbed Layer)。當環境中 水充足時，此吸附水層逐漸向外擴展，形成厚度大於陽離子濃度較低的雙重 水層(Double Layer)。熟石灰成份 Ca(OH)2，在水中亦分解為鈣離子(Ca++)及 氫氧根離子(OH-)，其中鈣離子會取代擴散雙層之氫離子(H+)，而吸附於黏土 片上，致使雙層水膜厚度變薄抑制膨脹行為，而土壤之離子交換順序(Lyotropic Series)為 Na+＜Li+＜K+＜＜Rb+＜Ca2+＜Mg2+＜Fe3+＜Th4+ Petry(2001)， 右邊之高價離子會取代左邊之低價離子，而同電價位電荷則以活性大小作為 吸引力之區隔。黏土片表層複水層(Double Layer water)常帶有 Na+和 K+等低 價離子，石灰加入潮濕的土壤後其釋出高價 Ca++離子會取代黏土之低價離子， 由於黏土顆粒表面帶負電，當高價 Ca2+離子附著其上時，可限制黏土顆粒表 面複水層變薄(吸力大)平衡電荷的發展，相對地使顆粒間排斥力減少，吸引力 增加，如圖 2.1 所示。11 高嶺土 氫鍵 共價鍵 蒙脫土 ∞ ∞ 黏土顆粒 + + 凡德瓦力 K+、Ｎa+、Ｃa+ 圖2.1 黏土表層電荷示意圖 2. 密族附聚作用( Flocculation-Agglomeration) 石灰加水溶解後兩價鈣離子會取代黏土顆粒表面複水層(Double Layer)之 大部分一價氫離子與 Xat，抑制擴散雙層擴張，降低土壤吸水能力，使黏土顆 粒間斥力減小結合成為較大尺寸的粒料。此效應除改良土壤結構外，更使黏 土顆粒凝聚成較低塑性行為如沉泥等，其主要使改善土壤之塑性、工作性、 立即未養治強度和荷重變形性質。 3. 膠結水化(Cementitious Hydration)： 由於卜作嵐反應與波特蘭水泥在膠結硬化過程中產生的矽酸鈣或鋁酸鈣 等水化物在組成型態上相似，因此飛灰-石灰混合料與波特嵐水泥的硬化機制 (Hydration Mechanisms)，一般均被認為有相同效果。 提出卜作嵐物反應由下列方程式說明 Little[14]： Ca++ + OH- + 可溶性矽化鹽類→矽鈣水合物 Ca++ + OH- + 可溶性鋁化鹽類→鋁鈣水合物
其化學方程式亦為(Little 1995、Evans 1997、Prusinski 1999) Ca(OH)2+SiO2→C-S-H gel
12
Ca(OH)2+Al2O3→C-A-H gel
4. 土壤-石灰卜作嵐作用(Pozzolanic Reaction)：
石灰、水、和土壤中之矽與鋁間產生作用行成膠結型材(Cement–type materials)，稱為土壤-石灰卜若蘭作用。土壤和石灰作用結果對形成矽鈣膠體 (Calcium Aluminates Hydrated)，此種膠體均具膠結作用，隨時間逐漸硬化， 將土粒膠結固定。因而增加土壤強度和耐久性。 在各種土壤穩定方法中，有一種是添加膠結改良劑於軟弱土壤中攪拌混 合，而此工法之改良原理，是將膠結改良劑與土壤加以混合之後，使其混合 物產生化學反應變化，造成土壤中的含水量降低、孔隙比減少、土壤顆粒間 之粘結能力增強，而達到改良土壤工程性質之目的。膠結改良劑種類有許多 種，但國內以使用石灰和水泥為主。王瑞賢[15]曾利用飛灰和爐石渣等材料混 合土壤，探討土壤之工程性質的改良效果。 蔡政泰[16]將飛灰、高爐熟料、水泥以不同的灰土比，再加入不同的水量， 拌合成不同水灰比的試體。研究結果顯示，原狀土壤未添加任何改良材料時 之單壓強度 0.37kg/cm2，改良後 7 天齡期之單壓強度增加為 26~125 倍，28 天 齡期單壓強度增加為 75~273 倍，56 天齡期單壓強度增加為 86~366 倍。改 良土之強度隨著養護時間的增加而增加，隨著灰土比之增加而減小。 Shenbaga 等人[17]將飛灰、水泥與粉土、砂混合，飛灰含量從 0%~100%， 水泥含量從 3%~9%，以不同混合比例添加於土壤中。試驗結果顯示，改良後 強度隨著養護時間和添加物含量的增加而增強，但是在僅添加飛灰改良時， 其改良成效並不顯著，而隨著水泥含量的增加，強度增加較顯著。水泥、聚 酯纖維添加於飛灰-土壤中，飛灰添加於土壤中其含量從 25%~75%，水泥、 聚酯纖維兩者從 1%~3%，試驗結果指出，添加纖維之後強度增加較添加水泥 者佳，而且添加纖維時試體破壞從脆性變成具有良好的韌性。 Nilo 等人將飛灰、含碳石灰和水與巴西南部之風化砂岩，飛灰含量 25%， 含碳石灰含量 4%~10%，以六種不同配比加以混合製作出重模試體。研究結
13 果顯示，在養護齡期 90 天之前無圍壓縮強度成長率低，主要的強度發展發 生在 90 天~180 天間，且強度隨著含碳石灰(carbide lime)的增加而增強，顯 示著早期改良強度差，飛灰與石灰混合物需要相當長的養護時間，才能發生 波索蘭化學反應而產生新的膠結體，方可發展出強度。 Erdal 等人 [18]將石灰、水泥、高鈣飛灰、低鈣石灰等與膨脹性土壤混 合。石灰、水泥含量從 0%~8%，高鈣飛灰、低鈣石灰從 0%~25%，以 22 種 不同的比例混合之後進行試驗。研究結果顯示，液性限度、塑性指數隨著添 加物的增加而減少，活性也隨之減小。回脹能力隨著添加物含量和養護時間 的增加而減小，飛灰添加量 20%時可以得較佳的改良效果，並且與添加石灰 及水泥之改善效果相當接近。 廖洪鈞等人[19]將高爐水泥添加於台北粉土質土壤中。研究結果顯示，在 20 天的養護齡期時，添加高爐水泥之攪拌樁體的取樣試體，其平均無圍壓縮 強度為 57.8kg/cm2，範圍約在 18.2 kg/cm2 到 110.6kg/cm2 之間，而添加一般 水泥之攪拌樁體的取樣試體，其平均無圍壓縮強度為 54.0kg/cm2，範圍約在 37.8kg/cm2 到 120.3kg/cm2 之間。就整體上而言，高爐水泥攪拌樁在強度上 或樁體之完整性上，與一般水泥攪拌樁不相上下。而由試驗室內高爐水泥和 土壤拌合之抗壓強度的試驗結果發現到，7 天齡期的壓縮強度 85.3kg/cm2 即 可到達 28 天齡期之壓縮強度，顯示高爐水泥強度發展相當迅速。 吳秉宸[20]將高爐水泥依照不同比例 0%、3%、5%、10%添加於淺層軟弱 地盤中，比較現地與試驗室內試驗結果。研究結果發現，CBR 試驗之貫入阻 抗值隨著高爐水泥的含量增加而增強。單壓強度試驗，在不同夯實能量之下， 試驗室強度均隨著高爐水泥含量的增加而增加。但在高含水量（14%）之強 度較低含水量（9.5%）時來的低，在現地試驗時，由於遇上雨天，使得現地 土壤含水量不同，雨天前後含水量分別為 16.73%和 19.40%，而現地含水量的 試驗結果與試驗室的含水量比較，其強度變化趨勢亦是如此。 李婉禎[21]製備 CLSM 填充材部分：CFBC 水化灰上限為 80%，高爐石
14 上限為 50%。膠結材部分: 36 組配比之坍流度直徑皆達 40cm 以上，得知飛灰 量超過 25%，黏滯性增加，導致坍流度降低；僅 60%爐石粉含量之配比，其 落沉值於 24 小時內，直徑值小於 ASTM D6024 所規定 76mm；36 組配比之 28 天抗壓強度皆小於 90 kgf/cm2，得知添加 CFBC 灰致使抗壓強度折減，但 於 20%水泥添加量，可明顯提升整體強度；36 組配比之氯離子含量皆未及 CNS13465 所規定氯離子含量上限值 0.3kg/m3 之一半。此外，爐石粉和飛灰 增加，則吸水率減少；CFBC 灰量增加，則膨脹量增加；硫酸鹽侵蝕下，抗 壓強度和超音波速均呈現降低。 蔡秉諺[22]將添加砂土水泥後，產生改良作用，使得剪力強度提升。以靜 力三軸壓密不排水潛變試驗，來瞭解水泥改良土之超額孔隙水壓隨時間之變 化，試驗結果顯示添加水泥能降低超額孔隙水壓隨時間的增量。將試驗數據 繪製成圖形並加以分析，求得一組不同水泥配比的剪脹係數與時間之關係式， 經由此關係式可計算砂質水泥改良土受長時間軸向加載之超額孔隙水壓增量。 以靜力三軸壓密不排水分階加載試驗來模擬，比較試驗結果與關係式之計算 值是否相近，結果兩者十分一致，顯示本研究所得之關係式，具有一定之準 確性，可用來作為實務上推估超額孔隙水壓隨時間之增量。最後，進行動力 三軸試驗，探討其超額孔隙水壓之變化，結果發現與靜力試驗結果不同，快 速加載有產生負值超額孔隙水壓之趨勢。
2.4 土壤膨脹機制
依據Gouy-chapman 擴散雙層理論，擴散雙層厚度應會隨溶液中電解質濃 度而改變，從理論中得以下幾點結論： (1) 回脹行為與擴散雙層的電解質濃度有關。 (2) 在單價擴散層中加入少量二價及三價陽離子可以明顯影響黏土的物理性 質。15 的回脹壓力(Swelling pressure)。 (4) 減少擴散雙層厚度可能引起黏土本身的收縮，這對廢棄物棄置場址而言 是重要的，因為滲出水的介電常數可能不同於水。 Gouy-chapman理論亦廣為應用於土壤巨觀回脹現象的解釋McNeal[23] 回脹及分散是分別在低含水及高含水狀態中擴散雙層的斥力與凡德瓦力吸力 的平衡下的體積改變，故擴散雙層厚度與土壤回脹及分散有關，且擴散雙層 的厚度是鈉交換比的函數。然而Gouy－Chapman 理論並沒有陳述下列對pH、 電場(Electricfield)對擴散雙層的影響。 Gouy－Chapman 理論無法完整的表示所觀察的各種天然黏土礦物中不 同的擴散雙層厚度之變化，另擴散層電解質濃度的不同將導致擴散雙層厚度 的改變，進而導致黏土的行為如力學強度及滲透性之改變。影響回脹的因素 包括：土壤本身含水量(Moisture content)、單位重(Unit weight)、孔隙流體(Pore fluid)中可交換性離子(Exchangeableions)、離子濃度(Ion concentration)、離子 價數(Ion valency)、界達電位(Zeta potential)、黏滯度(Viscosity)及界電常數 (Dielectric constant)等因子，因此土壤回脹的影響參數眾多。
就回脹之反應機制而言，其產生回脹現象的發生過程中，水分實際上是 最主要的因子張仲民[23]。黏土回脹(Clay swell)主要分為兩型，其中一型是結 晶回脹(Crystalline swelling)，另外一型為巨觀回脹(Macroscopic swelling)，結 晶回脹是因可交換性陽離子(Exchangeable cations)水合作用(Hydration)所產生， 而巨觀回脹則是在結晶回脹之後發生，而且可以擴散雙層理論及Gouy－ Chapman 理論解釋分析，回脹壓力係因黏土顆粒外部水溶液的化學(Chemical potential)遠大於黏土顆粒內部所產因而實際上結晶回脹所產生的壓力遠較巨 觀回脹為大。
Komine and Ogata曾以夯實土壤之回脹行為為基礎而闡述其回脹機制以 下三點。
16 增加將填滿土壤孔隙。 (2) 當夯實土壤在一固定的垂直壓力下回脹時，夯實土壤體積將持續增加直 到土壤的回脹壓力等於垂直壓力為止。 (3) 假如夯實土壤的總體積被限制住，例如壓力限制回脹試驗一般，黏土顆 粒回脹將以填充孔隙為主，而不增加土壤總體積。當完全充滿孔隙後， 黏土顆粒的體積並不再改變。此時顆粒回脹所產生的壓力可被量測，即 為夯實土壤的回脹壓力。 在混和狀態之Na-Ca黏土，離子並非呈隨機分佈(Randomly distributed)， Ca及Na分佈在黏土內外表層，成之為逆混和現象(Demixing phenomenon )，當 鈉交換比<15%時，回脹會受限制，當鈉交換比>15%時，會產生巨觀回脹， 在鈉土中，可以逆混和解釋其回脹機制。 一般造成土壤回脹的主因係土壤呈未飽和狀態並含有黏土礦物，故在浸 水後所造成的體積改變，現今黏土回脹會引起不少的地質災害及土木結構的 嚴重破壞。 McNeal et al [24]指出黏土回脹及滲透係數降低的依存關係並非直接造成 或相互影響，係因分散作用(Dispersion)及土壤顆粒移動導致(因促使顆粒距離 加大或破壞內部顆粒鍵結的回脹所引起)，以蒙脫石為例蒙脫石黏土顆粒的因 內層(Interlayers)吸水增加導致體積回脹，富含蒙脫石的班脫土夯實後的孔隙 則將被吸水引起的回脹給填滿。因此夯實土壤具有適當的回脹應較適合作為 天然土壤襯裡，此外回脹亦可用來評估土壤襯裡與滲出水的相容性。基於上 述研究，在泥岩鋪設完成初期變化更須注意觀察泥岩中溶出過量鹽類是否嚴 重影響泥岩材料的物化性質及地工行為。
17
第三章 研究方法
3.1 中山路規劃調查
中山路為高雄聯外主要幹道，車流量非常大，經年累月反覆輾壓，導致 道路鋪面受損嚴重，本研究為解決此問題，針對中山路進行鋪面與基底層破 壞調查，而本研究之鋪面調查包括：鋪面攝影、交通量調查、平坦度試驗、 人孔調查、鑽心取樣、PCI指標等，基底層破壞調查包括：GPR透地雷達、FWD 落重式撓度試驗與DCP圓錐貫入試驗。 本研究首先利用鋪面攝影機由中山四路至沿海三路進行鋪面路況拍攝作 業，拍攝內容分為內、中、外三車道之道路狀況，同時紀錄人孔數量以利於 道路鋪面分析。於現地進行檢測時，利用高低差平坦儀對中山路進行平坦度 測量，並且同時進行PCI指標評分，並記錄破壞較嚴重之區域，以利探討道路 鋪面狀況。最後本研究針對不同類型的道路鋪面狀況進行鑽心取樣，取樣破 壞類型包含：龜裂、推擠、車轍、老化、剝脫、修補、變形、坑洞等，並配 合實驗室洗油、篩分析等試驗釐清道路鋪面損壞情形。 當鋪面調查完成後，本研究為釐清鋪面產生之破壞原因是起源於面層本 身的破壞或是基底層軟弱導致鋪面毀損，故本研究除了對於鋪面進行調查外， 亦對基底層進行探測，首先使用透地雷達對中山路之鋪面施作雷達回波試驗， 探測鋪面與基底層之分層、厚度及變形狀況，透地雷達探測位置及測線位置 分布圖詳如圖3.1所示。 本研究再使用落錘式撓度儀(FWD)對中山路進行探測，利用撓度儀之落 錘落下後所回彈之變形量探測其基底層之強弱，再與透地雷達試驗所評估出 每層大約厚度配合計算撓度值，即可了解鋪面與基底層狀況，最後再利用動 態圓錐貫入試驗(DCP)對不同鋪面破壞進行檢測，計算基底層強度，並FWD18
試驗比較回彈模數，評估基底層實際強弱狀況，最後將數據加以分析探討釐 清鋪面損壞之成果。
圖3.1 透地雷達探測位置及測線位置分布圖
3.2 中山路 PCI 損壞調查
鋪面破壞指標中之鋪面情況指標(Pavement Condition Index,PCI)，目前已 廣泛受世界多國的道路主管單位所採用，國內道路主管單位目前也都能接受 以PCI 評估道路績效之觀念，並嘗試採用。其評估方法是先以目視或影像擷 取辨識的方式調查鋪面破壞情形，紀錄每一處破壞之破壞種類（龜裂、縱向 及橫向裂縫、塊狀裂縫、坑洞及人孔高差與薄層剝離、車轍、補綻及管線回 填、推擠、隆起與凹陷、冒油、波浪狀路面、車道與路肩分離、滑溜裂縫與 骨材剝落共計13項）、嚴重程度之等級（分為輕級、中級及重級等三級）、 出現次數與破壞範圍（長度或面積）並計算密度後，再利用查表之方式計算 各種破壞對於鋪面所造成的折減點數，再以滿分100分減去各路段樣本單位之 折減點數後，即可算出每一樣本單位之PCI值。因此若道路鋪面情況良好無損 壞（如初完工且施工品質良好鋪面情況），則其PCI值即為滿分100分。PCI
19 值與相對應之鋪面狀況等級可依據表3.1判斷。 此種評估指標除了在一般道路維修管理中受到廣泛的使用，在管線挖掘 管理之研究中亦常被用於評估管線挖掘對市區道路之影響。根據所蒐集之北 美都市管線挖掘評估研究，包括加拿大渥太華、密蘇里州的堪薩斯、美國佛 蒙特州的柏靈頓、亞利桑那州的鳳凰城、德州的奧斯汀、加州的洛杉磯、舊 金山及華盛頓州的西雅圖等大都會區，皆曾使用 PCI 指標評估市區道路管線 挖掘處之鋪面績效。 表 3.1 鋪面狀況等級與 PCI 值對照表 鋪面破壞型態之種類繁多，對於鋪面之影響程度也不盡相同，和國內各 學術單位與學者研究，台灣常見鋪面破壞型態共有下列六種： 1. 鱷魚狀裂縫(alligator cracking) 裂縫形狀成一連串小多邊形，形成許多像鱷魚表皮般多邊且有尖角的 裂塊 ，這些裂 塊最長邊 通常小 於 0.6 公尺。亦稱為地圖狀裂縫(map cracking)，形成原因可能為面層材料疲勞老化、累積車軸次超過設計次數
20 或底層粒料塑性硬化等。龜裂初期對鋪面之服務能力影響不大，但若有水 分經裂縫滲入各結構層，造成底層與路基強度減弱，加速路面破壞。 2. 塊狀裂縫(block cracking) 塊狀裂縫是一種使路面分裂成一堆形狀類似矩形破片的聯結型裂縫， 塊狀面積大約為 0.9m2~ 9m2。形成原因：瀝青混凝土老化而失去柔性與日 夜溫差循環所造成的，與載重與否無關。 3. 縱向裂縫(longitudinal cracking) 平行於路面中心線之裂縫。形成原因可能為施工時縱向接縫不當、低 溫、瀝青硬化或日夜溫差循環之瀝青混凝土表層收縮、底層開裂之反射性 裂縫，或重交通荷重作用下路基沈陷所造成。 4. 車轍(rutting) 車輛經常輾壓處，路面呈縱向的槽狀下陷。形成原因主要為道路結構 強度不足，以致底層在輪跡位置下陷，或路基材料不穩定，受到反覆車輪 輾壓或超載，使材料產生側向位移。當面層瀝青混凝土材料的穩定性與壓 實不足，當受到反覆車輪輾壓後，產生側向位移與垂直方向之車轍。 5. 坑洞(pothole)與人孔落差(man-hole drop off or heave)
路面局部發生大小不同之坑洞。形成原因可能為面層厚度不夠、瀝青 含量不足或細粒料比例不適當，或因局部龜裂未能即時修補所造成。 人孔附近所造成周圍瀝青混凝土修補或路面與孔蓋間凹凸不平情形， 影響用路人行車之舒適性與安全性。交大張紹君的研究中指出，台灣地區 最常見到的路面損壞，坑洞對鋪面服務力的影響最大，人孔落差對鋪面服 務力之影響則介於坑洞與封層之間。 6. 封層(patching) 通常修補路面為一塊狀修補，與挖掘道路修補不同。封層是在原有鋪
21 面上以新材料覆蓋來修補舊有鋪面所造成。無論封層鋪築得多完善，仍須 視為一項缺陷。 在完成鋪面損壞狀況調查作業後，必須計算折減值，此各種損壞型式折 減值是計算取樣單位或段等階層之基本資料。此折減值是依 ASTM 所訂之各 種損壞型式折減曲線而成圖，故調查表上之折減值依損壞型式、密度（﹪） 及損壞程度（輕、中、重）逐一查圖，並將各損壞型式之扣減點數依序計算 折減值。每一種損壞均有其對應之折減扣減點圖，圖 3.2~圖 3.7 即為各種破 壞之扣減點數圖，其使用方法為依損壞型式、密度（﹪）及嚴重程度等資料， 在圖上查得各種損壞型調查資料之折減值。 圖3.2 鱷魚裂縫扣減點數圖 圖3.3 塊狀裂縫扣減點數圖 圖3.4 縱向裂縫扣減點數圖 圖3.5 封層扣減點數圖
22 圖3.6 坑洞與人孔落差扣減點數圖 圖3.7 車轍扣減點數圖 在完成中山路鋪面損壞調查表後，進入鋪面損壞狀況 PCI 指標計算最後 步驟，計算樣本單位之鋪面 PCI 指標，如表 3.2 所示。表 3.2 之功能則在於整 合同一樣本單位之各項損壞扣減點數，其計算流程為反覆運算，因其較為複 雜。當分析者於完成表 3.2 之反覆計算後，在 Q＝1 時為完成修正折減值計算 作業，即可由表 3 中最大之修正折減值為最終之修正扣減點值（corrected deduct value，CDV）。鋪面 PCI 指標之計算程序將於後舉例說明之，則樣本 單位之鋪面狀況指標值（pavement condition index，PCI）乃等於 100 分扣減 最終之 CDV 值。
當取樣單位之 Q=1 時為完成修正折減值計算作業。修正折減值內取其最 大值，依 PCI 值計算公式，PCI=100-MAX(CDV)，再依照表 3.2 鋪面狀況等 級與 PCI 值對照表判斷中山路鋪面狀況。
23
表 3.2 PCI 指標計算表範例
3.3 落錘式撓度儀試驗(falling weight deflectometer，FWD)
衝擊式撓度試驗的落錘式撓度儀(falling weight deflectometer，FWD)最具 代表性，於世界各地的發展也相當成熟。它可產生一衝擊荷重來模擬持續移 動中之重車或飛機，並模擬重車或飛機對鋪面施加之瞬間荷重所造成的變形， 如圖3.8。 FWD較常見的型號有Dynatest、Phoenix、KUAB和JILS等幾種，而Dynatest 是FWD最早的技術開發者，並大量供應FWD儀器，本研究使用之FWD為 Dynatest 8000型，如圖3.9。 圖 3.8 瞬間荷重產生之鋪面變形圖(After ILDOT 2005) 西向 折減值DV 總和 Q 修正折減值 1 50 40 30 10 8 6 144 6 68 2 50 40 30 10 8 2 140 5 69 3 50 40 30 10 2 2 134 4 70 4 50 40 30 2 2 2 126 3 77 5 50 40 2 2 2 2 98 2 68 6 50 2 2 2 2 2 60 1 60
24 圖 3.9 高公局之 Dynatest 8000 型 FWD 一般FWD的荷重能產生1500~25000lb的力，此衝擊荷重是透過一個直徑 300mm的圓型荷重盤而傳送到鋪面，衝擊荷重會使鋪面在荷重盤下產生短暫 的變形，形狀類似碗或碟子，故此鋪面表面的變形可稱之為撓度盤(deflection basin)，如圖3.10。基於傳遞到地面的力量以及撓度盤的形狀，可由各種不同 的方法來估算鋪面的強度，假若各層的厚度已知，這些鋪面層的強度將可計 算。此外，FWD能被用來決定剛性鋪面相鄰版塊間的連鎖程度，連鎖程度通 常可由荷重傳遞效率來評估(Schmalzer 2006)，而本研究僅針對FWD於柔性鋪 面的應用加以說明，圖3.11為撓度盤示意圖，圖3.12為FWD荷重系統示意圖。
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圖 3.10 高公局之 Dynatest 8000 型 FWD 之撓度盤
圖 3.11 撓度盤示意圖(After http://www.dynatest.com)
26 我國於民國84年底，由國道高速公路局首先引進第一部落錘式撓度儀(型 號為Dynatest 8000)，國內雖已引進FWD一段時間，但對儀器特性和標準的檢 測程序尚未建立。而美國聯邦公路總署(Federal HighwayAdministration，FHWA) 執行的長期鋪面成效(Long-Term PavementPerformance，LTPP)計劃已有眾多 的研究成果，因此先針對美國LTPP的FWD現地操作手冊進行介紹(LTPP 2000， Schmalzer 2006) ， 並 與 ASTM 之 鋪 面 撓 度 量 測 相 關 規 範 進 行 比 較 (ASTM D4695)。LTPP之FWD標準操作手冊最初是針對鋪面研究的目的而設計，其主 要內容包含： 1. 標準檢測程序 2. FWD的組裝與設置 3. 檢測計劃 4. 檢測錯誤的判定 5. 儀器裝置的校正 於中山路上進行實地檢測時，每個測點間之距離與鋪面範圍較大，故不 會有測點重複遮陰或短距離內鋪面材料不同的問題，高公局的檢測習慣為每 500公尺進行一點測量，本研究為強化檢測資料精準度，選擇每200公尺的間 距為一個測點，未來測點間距的考量也將依據ASTM之規範給予建議，以符 合工程實務上的需求，圖3.13~3.16為道路實測情況。 圖 3.13 中山路 FWD 檢測點位 A 圖 3.14 中山路 FWD 檢測點位 B
27 圖 3.15 中山路 FWD 檢測點位 C 圖 3.16 中山路 FWD 檢測點位 D
3.4 透地雷達技術(Ground-Penetrating Radar，GPR)
透地雷達技術(Ground-Penetrating Radar)簡稱 GPR，為非破壞性檢測之地 球物理探測法。藉由發射短脈衝之高頻電磁波進入地表後，在地表量測此入 射波經地下電性界面或異常體之反射情形。一般而言，透地雷達的天線頻率 愈高(波長愈短)，其穿透力愈低(測深愈淺)，但解析度愈高。由於天線頻率直 接關係到探測深度與解析度，因此於現地探測時，須考量欲找尋何種目標物、 現場地質條件、探測深度及精度要求等問題，選用適當的頻率天線。透地雷 達所能找尋之物體相當多，其深度將依地質狀況等因素而有所變化。 本計劃所使用的透地雷達儀器系統是由美國地球物理探測設備公司 （Geophysical Survey System, Inc., GSSI）所生產的 SIR-20 透地雷達系統，組 成分成天線、主機，電腦與電源四個主要的部分，如圖 3.17 所示。其中，各 種不同頻率之天線及其適用性如表 3.3 所列，表中所列之探測深度為參考值， 實際探測深度因地層狀況以及地下水情況(包含高度及鹽化程度)而有所不 同。28 圖 3.17 GPR 探測設備 表 3.3 各種不同中心頻率天線之適用處 頻率 (MHz) 功 能 概略測深 (m) 35 地下構造、地質探查 10-60 80 地下構造、地質探查 5-30 120 海水探查用 4-20 200 地下水位面探查 3-12 400 地下油槽、塑膠圓筒、地下空洞探查 0.5-3 500 鋪面下空洞、埋設管線探查(淺層用) 0.5-2.5 900 混凝土厚度、背面空洞探查 0-1 1500 鋼筋、瀝青層厚度探查 0-0.4 透地雷達探測技術其原理與反射震測法(reflection seismic method)類似， 主要是利用本身發射出高頻率電磁波的反射回波訊號所形成之圖像來探測物 體之所在，此外，因 GPR 採用了寬頻短脈衝和高採樣率，故比起其它的地球 物理探測法具有更高的解析能力，可對於地層特徵做更詳細的描繪。由國內
29 外的研究報告中可知，透地雷達在古蹟遺址、地下管線坑洞、污染物擴散、 河床湖底地形探測等方面的研究上，均有相當不錯的成果表現。 透地雷達法的檢測基本原理是以透地雷達儀不斷激發固定能量頻率之電 磁波，藉由置於地面上之天線接收反射回來之信號，並儲存於主機中，然後 據以分析判別受測體之特性。故其主要組成包括收發訊號的天線、信號記錄 器及分析系統，其反射電磁波亦可採電腦顯色分析，顯示受測物體不同材料 的排列狀態。其探測原理如圖 3.18 所示。 在進行透地雷達法的檢測時，將會針對探測地點進行初步探測，後再依 據探測結果的可能性進行細部的探測工作，對於探測工作之相關流程如圖 3.19 所示。 圖 3.18 GPR 探測原理示意圖
30 圖 3.19 現地探測流程圖 為瞭解整條道路之狀況，利用透地雷達進行道路鋪面及底層之調查。表 3.4 從中山四路至沿海三路選擇 20 個路口進行橫斷面之調查，每個路口分別 從北側及南側進行路口橫斷面的透地雷達探測，採用 400MHz 的天線進行探 測，最大探測深度為 2.5 公尺。相關探測照片如圖 3.20 及 3.21 所示。 圖 3.20 中山四路與鎮海路口之探測照片
31 圖 3.21 中山四路與五甲三路口之探測照片 表 3.4 垂直道路測線編號相關資料表 編 號 交叉路口名稱 側線編號 備註 (探測方向) 1 中山三路，凱旋路口 A1 A2 2 中山四路，鎮海路口 B1 B2 3 中山四路，五甲三路口(鎮中 路) C1 C2 4 中山四路，中安路口 D1 D2 5 中山四路，平和東路口 E1 E2 6 中山四路，大業北路口 F1 F2 7 中山四路，民益路口 G1 G2 8 沿海一路，宏平路口 H1 H2 9 沿海一路，康莊路口 I1 I2 10 沿海一路，漢民路口 J1 J2 11 沿海一路，立群路口 K1 K2 12 沿海二路，中鋼路口 L1 L2 13 中鋼東門(BOF) M1 M2 14 沿海二路，利昌街口 N1 N2
32 15 沿海三路，中林路口 O1 O2 O3 O4 16 沿海三路，上林路口 P1 P2 17 沿海三路，中利路口 Q1 Q2 18 沿海三路，沿海四路口 R1 R2 19 沿海三路，南星路口(中門 路) S1 S2 20 沿海三路，友成巷口 T1 (西-東) T2 (東-西)
3.5 動態圓錐貫入試驗(Dynamic Cone Penetrometer，DCP)
動態圓錐貫入儀(Dynamic Cone Penetrometer，DCP)原由澳洲人 Scala 在 1956 年發明，又稱 Scala 貫入儀為 DCP 基本設計採用手持式，可快速方便用 於鋪面結構層之土壤，能有效估算強度與鋪面層數。Kleyn 將 DCP 儀器變更 部分設計，廣為增加其使用範圍，從此 DCP 被證明可有效的控制現地鋪面結 構路基土壤強度品質。另外，DCP 亦被應用於道路土壤強度之量測，以及管 溝回填土夯實品質控制之檢測。 DCP 如圖 3.22 所示，在 1974 年已應用於美國 Minnesota 州公路系統現地 基底層土壤之回彈模數(Modulus)。DCP 試驗量測貫入深度及累積打擊次數， 兩者之比值稱為貫入比率(Penetration Ratio, 簡稱為 PR)，亦為 DCPI 值。透過 DCPI 值推算現地加州承載比 CBR (California Bearing Ratio)與回彈模數 Mr 值， 可得知土壤強度。美國材料試驗學會(ASTM)在 2003 年已將 DCP 列為正式標
33 準試驗法，稱號為 ASTM D6951-03「DCP 在鋪面淺層應用之試驗法」。因此， 本報告以 DCP 試驗檢測中山路段之土壤強度。 圖 3.22 動態圓錐貫入儀構造 本報告使用 DCP 量測路基土壤強度，作為各單位評估之參考，如圖 3.23 所示。DCP 基本構造如圖 3.22 所示，其身由兩支桿徑 16mm 桿件搭配圓盤組 成，由圓盤分成上下兩部分。下部桿件體末端裝有貫入用之錐頭，錐頭之錐 角為 60°，其長度為 4.45cm，直徑 2cm，而上部桿件體則裝設落錘重為 8kg 之落錘，其固定落距為 576mm，上部頂端含有把手，而採用之直尺為不易凹 折之直尺(精度 1mm)。操作此儀器採用 3 人進行，一人扶持儀器，一人提升 落錘貫入土壤，另一人則量測記錄打擊次數與貫入深度，直至 DCP 完全貫入 土層所需深度為止。 將 DCP 組裝完成後，置入鑽心孔洞內大約中心點位置，使用水瓶氣泡輔 助其達到垂直，貫入前以直尺量測鐵鉆定點刻度至路基層頂點高度並記錄讀 數。開始試驗時，三下敲擊或是一下敲擊，並紀錄敲擊次數及貫入深度，以 分析 DCPI 數據及土壤強度。
34 本報告係依據ASTM D6951-03「DCP在鋪面淺層應用之試驗法」以及 Thomas R.Burnham建議可依土壤種類作為在鋪面修復調查時之DCPI (DCP Index, mm/下)限制值，當鋪面修復調查之DCPI 超過限制值時，該處之鋪面破 壞可能肇因於路基，則需對路基層加作其他更詳盡之相關試驗。 Mn/DOT 對鋪面調查時之 DCPI 限制值規定如下： 1.粉土/黏土質路基土壤 DCPI≦25mm/下 2.顆粒性路基材料 DCPI≦7mm/下 DCP 動態圓錐貫入儀試驗目前已經有許多研究者發展出 DCPI 與 CBR、 MR、無圍壓縮強度(UCS)、PR（貫入比率）等工程性質之相互關係，分述如 下： 1. DCPI 與 CBR 間之關係 Farshad Amini，2003 發現 DCP 與 CBR 間之關係式：
log (CBR)= a + b log (DCPI)………(1) 式中：DCPI＝DCP 指數(mm/下) 、a 及 b=常數
2. DCPI 與 MR 間之關係
K.P.George 及 Waheed Uddin 曾發表 DCPI 與 MR 間之相互關係式： MR(MPa)=532.1(DCPI)-0.492 (適用於細顆粒土壤) ………(2) MR(MPa)=235.2(DCPI)-0.475 (適用於粗顆粒土壤) ………(3) 3. DCPI 之 PR 值、CBR 值與 E 之關係 Webster，1994 綜合全球數筆 DCP 試驗資料提出 DCP 之 PR 值、CBR 值 與回彈模數 E 之關係式： logCBR=2.465-1.12（logPR）………(4) E（psi）=2550×CBR0.64 ………… (5) CBR=292/PR1.12 ………(6)
35 E（Mpa）=17.58×CBR0.64 …………(7) DCP 之 PR 值為一項重要參考指標，能顯示鋪面結構材料之密度、軟硬 性質及厚度。表 3.5 為 PR 與材料強度之關係，可藉由此表了解 PR 值大小的 意義。 表 3.5PR 與基底材料強度之關係表 貫入比率（mm/blow） 基底材料強度（級配料） 1-3 壓實超硬 4-6 壓實緊密(PR6.2 時壓實度約 90%) 7-10 稍緊密 >10 完全未夯實 圖 3.23 動態圓錐貫入儀操作
3.6 鑽心試體與實驗室試驗
本計畫預定改善鋪面總長度約為 12800m，車道數區分為南北雙向多線道。 由於中山路為因路面現況損壞嚴重，且基底層狀況不明，實有必要進行鑽心36 取樣作業，依據路面實際損壞之程度及車行狀況，路面受剪力作用較大之處 及重度損壞路段，進行現況 AC 鋪面鑽心取樣，以了解實際 AC 層厚度與狀 況。 透過鑽心試體可了解道路鋪面層數、厚度、透層與黏層膠結分布情形、 粒料與膠泥包覆均勻性、有無析離、、有無斷裂、變形狀況、異常含油量、 垂直裂縫走向（由下而上基底問題）…等，尤以透過烤箱烘烤後，更有助 於研判。 本研究將鑽心試體表面清除乾淨，置放於 90℃烘箱內部 30 分鐘後，藉此 觀察鑽心試體表面因溫度上昇所產生的變化，以推斷此道路的層數、厚度， 以及透層、黏層膠結分布情形，並觀察其粒料與瀝青膠泥之間包覆均勻性。 本試驗烘箱溫度控制在 90℃，其原因為烘箱溫度設定太低，瀝青膠泥無 法軟化，較為不易研判各層材料之差異性；若溫度設定太高，亦可能造成鑽 心試體全部軟化。由於瀝青膠泥黏滯度 10000poise 內在 90℃以上時瀝青狀態 變化較為明顯，故採用此溫度作為控制點。而烘箱放置時間，則以 TAF 認證 之試驗方法即試體加熱 90℃至全熱需烘烤 30 分鐘為參考。
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第四章 研究結果與分析
4.1 中山路實驗室試驗
表 4.1 為中山路鑽心試體之各項數值，根據鑽心試體可以研判出瀝青層的 各性值，並且可以推算其瀝青層強度，以利於研判造成中山路鋪面毀損之成 因，從表 4.1 中可發現鑽心之試體部分無法測得馬歇爾試驗及間接張力試驗等 數值，原因是進行試驗時，儀器對試體施加壓力，試體則迅速成為粉碎狀， 已無強度可言，更甚者，有部分試體量測水中重時，即造成試體的粒料分離， 由此可判斷出，中山路之瀝青層已多數無法行使其性質，故多處產生路段損 壞現象。 圖 4.1 為中山路鑽心試體篩分析之過篩百分比平均值，圖中規範以Ⅳ-C 密級配為準，可發現中山路級配於 16 號篩之前符合規範值，但於 16 號篩之 後已不在規範範圍內，推測因鋪面長期受到重車輾壓，導致粗骨材碎裂，使 4 號篩以上之粒料減少，而細骨材增加之緣故。 表 4.1 中山路鑽心試體各項性質 編號 里程 單位重 厚度 穩定值 流度值 間接張力 1 305 － 13.6 － － － 2 305 2.45 17.5 1140.6 4.268 9.67 3 1001 2.42 18.8 － － － 4 2052 5.33 9.2 － － － 5 2512 2.43 21.7 1530.9 7.232 9.42 6 2702 2.46 21.8 1722 4.268 11.38 7 3190 2.45 18.8 1215.4 5.480 8.5 8 4031 2.44 11.5 1365.9 5.258 9.54 9 4996 2.46 10.1 1477.9 5.334 6.2138 10 5163 － 12.5 － － － 11 5494 2.45 28.5 1886.9 4.769 10.94 12 5601 2.34 12.8 1411.4 4.864 16.12 13 5601 2.49 15.9 1680.7 3.187 12.50 14 5945 － 4.6 － － － 15 5945 2.31 14.0 1433.5 5.537 12.5 16 6200 － 5.8 － － － 17 6200 2.4 15.1 1727.0 4.910 － 18 7400 2.44 14.0 1478.7 3.911 － 19 9400 2.34 10.8 1193.7 4.533 4.93 20 10400 2.35 11.8 1117.3 5.702 5.93 21 11400 2.38 12.2 1109.9 8.093 7.43 22 12200 2.39 10.4 2042.8 4.930 － *註:數值標示”－”為無法檢測之數值 圖 4.1 篩分析試驗 本研究預判斷瀝青膠泥性質，必須進行黏度試驗，但鑽心試體可回收各 層瀝青量不足以提供各項瀝青試驗使用，且現地無法進行大面積開挖及切割， 因此本研究採用簡易試驗判斷鑽心試體各層瀝青混凝土品質差異之比較。 圖 4.2 為中山路鑽心試體，從圖中可看出將試體放入 90℃烘箱烘烤 30 分
39 鐘後，發現第二層出現了冒油情形，推測為膠泥品質控制不佳所致。且試體 產生嚴重冒油現象，經試驗其含油量為 5.6%；此一層高含油量，將使瀝青混 凝土軟弱導致剪力強度不足，而產生車轍、推擠及波浪狀等鋪面損壞情形。 根據瀝青膠泥與粒料結合作用判斷兩者之間的附著力，其中包覆力和附 著力越強，水進入粒料內部機會越小，瀝青混合物越不易剝離，也可以藉此 判斷其粒料是否因分佈不均或者是瀝青膠泥對粒料的包覆能力已經不似一開 始新拌之瀝青混凝土；圖 4.3 看到第二層出現冒油情形，該層為破碎狀態。從 觀察各層變化，發現各層瀝青膠泥變化不同，亦顯示中山路之瀝青混凝土品 質差異性很大（該路段鑽心試體分析整理，詳細圖如附件一）。 圖 4.2 中山路鑽心試體 A 圖 4.3 中山路鑽心試體 B
4.2 中山路鋪面破壞調查
本研究對道路鋪面調查沿途由中山四路，經沿海一路、沿海二路、沿海 三路至南星路路口，總長約共 12 公里。沿路道路破壞相當明顯，其破壞類型 有：修補、車轍、龜裂、變形、推擠、剝脫、老化、坑洞、管溝等，遍佈於 中山路至沿海路一路，藉此可知，中山路至沿海路鋪面皆已造成不堪負荷的 現象產生(中山路路段破壞狀況詳見附件二) 。 圖 4.4 中為中山路因車輛載重輾壓或底層結構不良而致鋪面產生不規則40 鱷魚裂縫。圖 4.5 為鋪面車轍變形，此種狀況可能為結構性車轍，因基底層材 料不良，如具高膨脹性土壤或高黏性土壤使基底層產生壓密沉陷而使面層撓 動變形。圖 4.6 鋪面產生之局部下陷，根據其下陷位置及面積，推測為回填 管溝夯壓不實導致鋪面下沉。圖 4.7 中可以看到表面薄層剝脫現象，是因中山 路車輛載重極大，骨材無法承受其荷重，且因常灑水之原故，水分侵入狀況 較嚴重，造成骨材碎裂，而車輛經過後帶走碎裂分離之骨材，造成表層的剝 脫現象。而中山路 由附件二中可以看出，中山路多數路段皆有車轍破壞、龜裂、凹凸不平 等破壞現象，甚至有路段造成下陷，並且嚴重破壞處位於南下路段 6k~11k、 北上路段 1k~8k 處，產生嚴重車轍、龜裂、推擠情況，造成此種情形原因為 瀝青品質控制不良、級配不當、混合料生產時未充分乾燥、混合時溫度太高 致產生燒焦現象、滾壓時溫度太低至未充分黏結、混合料運送途中產生垂流 現象置混合料含油量不均等導致鋪面破壞之外，基底層承載力不足亦為產生 破壞的原因之ㄧ。 圖 4.4 中山路鋪面龜裂嚴重 圖 4.5 中山路路面車轍變形
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圖 4.6 中山路管溝下陷 圖 4.7 中山路粒料嚴重剝脫
4.3 中山路 PCI 損壞調查
本研究經由 PCI 指標 PCI 值計算公式調查，中山路車道 PCI 指標，以每 200 公尺為一範圍進行評估，由圖 4.8 中可以看到中山路之 PCI 值位於 20~35 之間，而正常之道路應於 55 以上，對於中山路路鋪面狀況等級屬於很差~差(中 山路沿路檢測之 PCI 指標詳細結果見附件三)，由其於 8K000~8K200 最為明 顯，配合道路鋪面攝影調查可發現道路鋪面狀況嚴重受損，圖 4.9 於 8K200 鑽心試體中可發現，中山路鑽心試體經過烘箱烘烤 30 分鐘後產生明顯冒油現 象，並且可以看到瀝青混凝土經過多層的重複鋪設，第二層出現粒料破碎的 情況。而圖 4.10 平坦度高低差可以看到，其高低差高峰與低峰相差非常大， 觀測得其路面嚴重變形，但依據 DCP 試驗結果後發現此路段基底層組成為 CLSM 土壤材料，因此路段研判可能為鋪面施工不良，與含油量控制不佳造 成鋪面的剪力破壞，使 PCI 值表現低落。 圖 4.8 中山路 PCI 值 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 1500 3000 4500 6000 7500 9000 10500 12000 PC I值 距離(m) 最佳 很好 好 尚可 差 很差 不及格
42 圖 4.9 8200m 公尺處鑽心試體 圖 4.10 8100~8300 公尺平坦度高低差
4.4 中山路交通流量調查與分析
高雄市小港區周邊道路，為主要幹線必經道路，經查閱高雄市政府交通 局養護工程處「中山路、沿海路車流資料」，初步得知 103 年 4 月 7 日~103 年 7 月 13 日之交通量監測成果，交通量調查結果顯示，由凱旋路口至南星路 口路段，途經中山四路、沿海一二三路，車流量以中山四路-沿海一路最高， 沿海三路-南星路路最低，其中多以非假日之車流較高，推估是因沿海一路到 沿海二路為機場出入口及工業區出入口，因此車流量較其他路段大。且因從 重型車輛皆從工業區流出走向北上車道，因此北上車道之交通量較南下車道 為大，如圖 4.11、4.12 所示。 交通量為柔性鋪面設計考量因子，使用 80 kN(18kips)單軸重當量(ESAL) 或交通量指數(T.I)做為交通量分析年限內求累積數之基準。並利用 ESAL、T.I 值，了解此路段之交通量。 交通量之評估分析是影響鋪面厚度設計之重要因素，若低估交通量，路 面容易未達預期使用年限而損壞，提供用路者服務品質必受到影響；若交通 量高估，則造成建造或維修經費濫用之嫌。表 4.2 為中山路交通量檢測結果， 依美國瀝青協會 AI MS-2(瀝青混凝土及其他熱拌類配合設計法)，AC 配比設 計準則對交通量之分類，ESAL 值為 107屬工業區道路為重交通量等級，故本43 路段之南北方向之交通量均在重交通量級範圍。 表中顯示交通量最重之道路為沿海二路-沿海三路路段，而最輕之道路為 沿海三路-南星路路段，與圖 4.11、4.12 顯示不同，是因沿海一路-沿海二路之 車流量雖為最大，但行駛於上之車輛大多數為小型車輛，而沿海二路-沿海三 路雖行駛車輛小於沿海一路-沿海二路，但行駛於上之車輛皆為重型車輛，由 於大型車與聯結車對於鋪面結構的破壞程度分別是小型車的 5000 和 7500 倍 以上，故沿海二路-沿海三路之交通量檢測結果遠超沿海一路-沿海二路及中山 四路-沿海一路。並且由圖 4.11、4.12 與附件二可以相互對照，嚴重破壞處位 於南下路段 6k~11k、北上路段 1k~8k 處，而此兩路段正好位於二路-沿海三路、 沿海三路-南星路路段兩路段上，由此可以得知，雖然中山路與沿海一路交通 量較高，因為此兩路段多為小客車行駛，故造成之破壞並不如沿海二路與沿 海三路嚴重。 圖 4.11 南下車道車流量
