地下連續壁採用自充填混凝土施工之實務面探討--以臺北市內湖區市民運動中心新建統包工程為例

國 立 交 通 大 學

工學院專班營建技術與管理組

碩 士 論 文

地下連續壁採用自充填混凝土施工之實務面探討

【以臺北市內湖區市民運動中心新建統包工程為例】

The Application of Self-Compacting Concrete to

Underground Diaphragm Wall [Take the Project of

Neihu district’s public sport center,Taipei as example]

研 究 生：馮天明

指導教授：趙文成 博士

地下連續壁採用自充填混凝土施工之實務面探討

【以臺北市內湖區市民運動中心新建統包工程為例】

The Application of Self-Compacting Concrete to

Underground Diaphragm Wall [Take the Project of

Neihu district’s public sport center,Taipei as example]

研 究 生：馮天明 Student：Tien-Ming Feng 指導教授：趙文成 博士 Advisor：Dr. Wen- Chen Jau

國 立 交 通 大 學 工學院營建技術與管理組

碩 士 論 文 A Thesis

Master Degree Program of Construction Technology and Management College of Engineering

National Chiao Tung University in partial Fulfillment of the Requirements

for the Degree of Master of Science

in

Program of Construction Technology and Management July 2007

Hsinchu, Taiwan, Republic of China

地下連續壁採用自充填混凝土施工之實務面探討

【以臺北市內湖區市民運動中心新建統包工程為例】

研究生：馮天明

指導教授：趙文成 博士

國立交通大學工學院碩士專班營建技術與管理組

摘 要

隨著科技日新月異，工程材料及工法亦隨著推陳更新，期望獲得更優 良的施工性、工程品質及最大利益。目前國內土木建築工程推廣自充填混 凝土(Self-Compacting Concrete 簡稱 SCC)已有初步成效，然而地下連續壁 則較少採用；茲針對本工程連續壁採用SCC 澆築過程與結果彙整統計及比 對，期望對爾後類似工程提供參考價值。 本研究除對SCC 單一強度配比之基本試驗(抗壓強度、抗彎強度、劈裂 抗張強度、乾縮和潛變及握裹力等)外，主要探討 SCC 澆置於地下連續壁過 程的問題(施工性、品質管理等)及開挖後的壁體變形、強度檢測、壁體表面 平整度、公母單元界面滲水檢測以及成本比較等，期以實務面作一序列檢 測及紀錄，以建立相關數值資料供參。 關鍵字：自充填混凝土、地下連續壁

The Application of Self-Compacting Concrete to

Underground Diaphragm Wall [Take the Project of

Neihu district’s public sport center,Taipei as example]

Student：Tien-Ming Feng Advisor：Dr. Wen- Chen Jau

Master Degree Program of Construction Technology and Management College of Engineering

National Chiao Tung University.

Abstract

Similar to the development of technology, materials and construction methods of civil engineering have also become innovative. Because of this, engineers have obtained better workability, quality of construction and benefits. At present, domestic civil and architectural engineering promote the use of Self-Compacting Concrete (SCC) and seem to be very successful. However, SCC seems to be used less in underground diaphragm walls. Therefore, in our project, we use SCC in underground diaphragm walls and show the pouring process and the results of collections and the comparison analysis. We hope to provide valuable references for similar projects.

In addition to the basic tests of strength and mixture of SCC, (such as the strength of compression, bending and splitting, and the characteristics of shrinkage, creep and bonding), this study mainly discusses several problems of the process of pouring SCC into underground diaphragm walls, (such as workability and the quality management), wall deformation after digging, strength detection, leaking examination of diaphragm wall units and cost comparison. By providing a series of examinations and records, we hope to develop the related practical data for reference.

誌 謝

在職場上努力工作了數十寒暑，有幸重回學校充電學習新知，特別感 謝恩師 趙文成博士，兩年多來提供理論與實務上的指導，得以順利完成本 論文。 記得在數年前趙文成老師在臺北市政府工務局新建工程處莊武雄處長 邀請演講「自充填混凝土」相關議題，獲得處內同仁熱烈回響；在此非常 敬佩莊前處長武雄的遠見與魄力，在市府公共工程率先採用自充填混凝 土，更創新使用於地下連續壁工程，本論文即以該工程為研究背景；寫作 期間特別感謝皇昌營造公司陳世澤經理、連家佑副理全力配合提供場地、 人力及材料試驗等資源，另外非常感謝和昌預拌混凝土廠黃皇都主任、中 華顧問工程司材料試驗室陳裕新主任、富國技術工程公司鄺興邦副董事 長、王大慶工程師、偉銓營造公司羅員霖總工程師、偉大建設公司謝金珍 主任及新工處李四川處長及長官、陳益鴻學長以及提供資料之工程前輩們 之鼎力相助及專業技術指導，謹致衷心感謝。 論文審查口試期間承蒙海洋大學黃 然教授、張建智教授、交通大學林 昌佑教授及中國科技大學蔡得時教授，對論文提供許多精闢的建議與見 解，使學生獲得更深層的理論與實務內涵，衷心感謝。 最後感謝我摯愛的家人明琪、晨甄、承澤及兄姊們的關懷體恤，以及 所有朋友、同事的支持陪伴與鼓勵，得以順利完成本論文，亦對我個人而 言留下一頁色彩最豐富的人生旅程；再一次衷心感謝大家。 馮 天 明 謹誌於國立交通大學工學院 2007.07

目 錄

中文摘要 ………..………i Abstract ……….………...………ii 誌謝 ………..………iii 目錄 ………..………iv 表目錄 ………..………viii 圖目錄 ………x 照片目錄 ………..………xi 第一章 緒論……….………1 1.1 研究動機與目的 ………..……….………1 1.2 研究範圍與方法 ………..………1 第二章 文獻回顧 ………..….………3 2.1 SCC 概述 ……….…..………3 2.2 SCC 工作性能測試 ………..………5 2.2.1 混凝土相關準則 ………5 2.2.2 混凝土管制水準評估 ………6 2.2.3 自充填混凝土之工作性試驗 ……….11 2.2.4 自充填混凝土產製 ………11 2.3 地下連續壁工程 ………13 2.3.1 優點 ………15 2.3.2 缺點 ………15 2.3.3 問題探討 ………16 2.4 施工品質三級品管制度 ………17 2.5 契約與規範 ………18

第三章 案例研究計劃與內容 ………19 3.1 SCC 單一強度配比工地工作性能測試 … … … 1 9 3.1.1 坍流度試驗 ………19 3.1.2 V 型漏斗流出試驗 ……….………20 3.1.3 箱型充填試驗 ………22 3.2 SCC 單一強度配比基本力學性質試驗 ………23 3.2.1 抗壓強度試驗 ………23 3.2.2 抗彎強度試驗 ………24 3.2.3 劈裂強度試驗 ………25 3.2.4 握裹力試驗 ………25 3.2.5 乾縮試驗 ………27 3.2.6 潛變試驗 ………28 3.3 SCC 澆置時間分析 ………29 3.4 連續壁體監測 ………29 3.5 連續壁體非破壞性試驗—反彈鎚試驗 ………32 3.6 其他案例比較 ………33 3.6.1 工時成本分析比較 ………34 3.6.2 完成面平整度分析比較 ………35 3.6.3 滲水情形分析比較 ………35 第四章 案例施工實務探討 ………36 4.1 案例工程簡介 ………36 4.1.1 工程概述 ………36 4.1.2 地下連續壁工程概述 ………37 4.1.3 基地地質概述 ………37

4.1.4 連續壁工程施工流程 ………38 4.2 SCC 單一強度配比試拌 ………41 4.3 地下連續壁相關計劃書 ………43 4.3.1 品質計劃書 ………44 4.3.2 施工計劃書 ………45 4.3.3 監測計畫 ………46 4.4 地下連續壁 SCC 施工問題與處置 ………48 4.4.1 母單元端版設計 ………48 4.4.2 母單元鋼筋籠側面帆布設置 ………48 4.4.3 母單元端版外側背回填碎石設置 ………49 4.4.4 漏漿問題 ………50 4.4.5 坍孔問題 ………51 4.5 施工品質一級自主檢查 ………52 4.5.1 穩定液檢查 ………53 4.5.2 鋼筋籠檢查 ………58 4.5.3 壁體超音波檢查 ………62 4.5.4 SCC 預拌混凝土澆置記錄 ………64 第五章 研究結果與討論 ………68 5.1 SCC 單一強度配比工地工作性能測試 ………68 5.2 SCC 單一強度配比基本力學性質試驗 ………69 5.2.1 抗壓強度試驗結果 ………69 5.2.2 抗彎強度試驗 ………73 5.2.3 劈裂強度試驗 ………75 5.2.4 握裹力試驗 ………76 5.2.5 乾縮試驗 ………78

5.2.6 潛變試驗 ………82 5.3 澆置時間分析與結果 ………85 5.3.1 SCC 澆置時間分析 ………85 5.3.2 一般混凝土澆置時間分析 ………86 5.4 連續壁體監測 ………91 5.5 連續壁體非破壞性試驗—反彈鎚試驗結果 … … … 9 3 5.6 其他案例比較分析結果 ………97 5.6.1 工時成本分析比較 ………97 5.6.2 完成面平整度 ………102 5.6.3 滲水情形分析比較 ………105 5.7 連續壁採 SCC 澆築之品質管理 ………112 第六章 結論與建議 ………116 6.1 結論 ………116 6.2 建議 ………118 參考文獻 ………120

表目錄

表2-1 ACI 214R-02 混凝土管制水準評估準則 … … … 1 0 表2-2 計量許可差 ………12 表3-1 三案工程地下連續壁工程比較表 … … … …3 4 表4-1 鑽探深度內土層分佈情況簡表 ………38 表4-2 SCC 粗粒料使用量之參考值 ………41 表4-3 SCC 相關性能要求之參考值 ………42 表4-4 SCC 配比表 ………42 表4-5 其他工程案例 SCC 配比表 ………43 表4-6 分項施工計畫管制表 ………46 表4-7 觀測儀器項目數量表 ………47 表4-8 常見連續壁開挖面崩坍(坍孔)施工事故防範及處置 … … … 5 2 表4-9 地下連續壁檢查項目表 ………53 表4-10 超泥漿檢驗標準表 ………56 表4-11 穩定液（超泥漿）檢測自主檢查表 ………56 表4-12 鋼筋籠施工自主檢查表 ………60 表4-13 壁體超音波檢測自主檢查表 ………63 表4-14 SCC 預拌混凝土工地現場澆置記錄表 … … … 6 5 表4-15 SCC 混凝土品質控制表 ………66 表5-1 工地取樣 SCC 充填能力等級—R1 ………69 表5-2 各單元 28 天圓柱試體抗壓強度統計表 ………70 表5-3 不同期齡的圓柱試體抗壓強度統計表 ………72 表5-4 與其他文獻 SCC 各齡期抗壓強度與 28 天抗壓強度比較表…73 表5-5 SCC 抗彎強度統計表 ………74 表5-6 SCC 劈裂抗張強度統計表 ………76

表5-7 SCC 握裹強度統計表 ………78 表5-8 乾縮量統計表 … … … 8 0 表5-9 參考文獻乾縮量比較表 ………80 表5-10 潛變量統計表 ………83 表5-11 參考文獻潛變量比較表 … … … …8 4 表5-12 案例工程每單元澆置時間記錄統計表 … … … 8 8 表5-13 參考甲案工程部分單元澆置時間記錄統計表 … … … … …8 9 表5-14 參考乙案工程部分單元澆置時間記錄統計表 … … … … …9 0 表5-15 傾斜儀觀測管安全監測管理值及對應狀況處理措施表 ...…92 表5-16 各施工階段傾度管最大側向位移及發生位置統計表…………92 表5-17 測試56 天齡期之反彈鎚試驗強度統計表 ………95 表5-18 測試91 天齡期之反彈鎚試驗強度統計表 ………96 表5-19 案例工程每m3混凝土材料成本比較表 ………100 表5-20 案例工程每一母單元施工成本比較表 ………101 表5-21 參考甲案工程每m3混凝土材料成本比較表 ………101 表5-22 三案工程連續壁規模比較表 ………107 表5-23 案例工程單元壁面滲水程度統計表 ………107 表5-24 參考甲案工程單元壁面滲水程度統計表 ………107 表5-25 參考乙案工程單元壁面滲水程度統計表 ………108 表5-26 地下連續壁採用SCC 與一般混凝土之優缺點比較表………111 表5-27 地下連續壁SCC 現場澆置記錄表 ………113 表5-28 SCC 進場品質管制記錄表 ………114 表5-29 SCC 圓柱試體 28 天抗壓強度統計表 ………115

圖目錄

圖3-1 SCC 試驗用坍流度儀 ………20 圖3-2 SCC 試驗用 V 型漏斗 ………21 圖3-3 SCC 試驗用箱型槽 ………22 圖3-4 間隙通過試驗充填高度示意圖 ………22 圖3-5 連續壁體內之傾度儀觀測管裝置示意圖 ………31 圖4-1 連續壁工程施工流程圖 ………39 圖4-2 母單元超音波測試位置示意圖 ………63 圖4-3 公單元超音波測試位置示意圖 ………63 圖4-4 第 31 單元連續壁 SCC 現場澆置曲線圖 ………67 圖5-1 每單元平均抗壓強度平均值曲線圖 ………70 圖5-2 不同期齡的圓柱試體抗壓強度平均值曲線圖 ………72 圖5-3 不同齡期之各組平均乾縮量曲線圖 ………81 圖5-4 各組平均乾縮量與參考文獻乾縮量曲線圖 … … … 8 1 圖5-5 不同齡期之各組平均潛變量曲線圖 ………84 圖5-6 各組平均潛變量與參考文獻比較潛變量曲線圖 ………85 圖5-7 56 天齡期之反彈鎚試驗強度與圓柱試體平均抗壓強度比較圖….95 圖5-8 91 天齡期之反彈鎚試驗強度與圓柱試體平均抗壓強度比較圖….96 圖5-9 預留鋼筋周圍滲水處理方法 ………110 圖5-10 壁面裂縫滲水處理方式 ………110

照片目錄

照片3-1 坍流度儀及裝填SCC ………20 照片3-2 坍流度試驗-量測坍流度 ………20 照片3-3 V 型試驗-鋼製 V 型漏斗儀器及試驗 ………21 照片3-4 箱型槽試驗-器具 ………22 照片3-5 箱型槽試驗-量測 B 槽之高度及時間 ………22 照片3-6 抗彎強度試驗-長條矩形試體 ………24 照片3-7 抗彎強度試驗-中心點載重法 ………24 照片3-8 抗彎強度試驗-試體破裂情形 ………25 照片3-9 抗張強度檢驗裝置 ………25 照片3-10 抗張強度試驗-試體破裂情形 ………25 照片3-11 拉拔試驗-試體模具 ………26 照片3-12 拉拔試驗儀器 ………27 照片3-13 拉拔試驗-試體破裂情形 ………27 照片3-14 乾縮試驗-長條矩形試體模具 ………28 照片3-15 乾縮試驗-長度比較測微器 ………28 照片3-16 潛變試驗-彈簧基座潛變架 ………28 照片3-17 潛變試驗-加預載力儀器 ………28 照片3-18 反彈鎚試驗-混凝土強度鎚 ………33 照片4-1 連續壁工程相關施工照片 ………40 照片4-2 端版凹型鋼板 ………48 照片4-3 端板接縫應滿焊 ………48 照片4-4 母單元帆布裝置 ………49 照片4-5 SCC 漏漿之狀態 ………51 照片4-6 坍孔造成牆面不平整 ………51

照片4-7 黏滯度檢測 ………57 照片4-8 比重檢測 ………57 照片4-9 pH 值檢測 ………57 照片4-10 含砂量檢測 ………57 照片4-11 鋼筋籠施工相關照片 ………61 照片4-12 超音波孔壁測定儀 ………64 照片4-13 測定結果 ………64 照片5-1 案例工程局部呈現參雜石粒、泥漿流失現象 ………103 照片5-2 案例工程塑膠帆布當壁面時則呈現非常光滑平整之表面….103 照片5-3 參考甲案工程 SCC 壁體表面 ………104 照片5-4 參考乙案工程一般水中混凝土壁體表面 ………104 照片5-5 參考甲案工程SCC 與一般水中混凝土壁體表面 . … … … … 1 0 4 照片5-6 一般地下室以複壁方式處理，可以導水且牆面平整美觀….104 照片5-7 參考甲案工程 SCC 與一般水中混凝土壁體粒料分佈情形.…105 照片5-8 壁面包泥造成滲水 ………110 照片5-9 預留鋼筋周圍滲水 ………110 照片5-10 壁面裂縫滲水 ………111 照片5-11 公母單元交界面滲水 ………111

第一章

緒論

1.1 研究動機與目的

SCC 具有高流動性、免搗實、耐久性亦佳，粒料分布均勻、上下層品 質一致之特色，澆置過程中完全藉由自身流動充填至鋼筋間隙及模板之各 角落，將可大幅提昇工程品質。引進國內已有初步成果，然而在臺北市政 府新建工程處承辦之公共工程尚無先例，追究原因不外是業主、設計單位、 監造單位、承包廠商及預拌混凝土廠商對SCC 缺乏實務經驗與配套措施， 恐致失敗與財務損失而裹足不前。 任何優良產品仍有待各單位積極推廣實踐，新工處在莊前處長武雄任 內即積極推廣SCC 運用於承辦之公共工程，除邀請專家學者辦理講習，並 擇數案工程率先採用 SCC，更運用於地下連續壁工程；鑒於傳統混凝土施 做之連續壁常發生滲水問題，故藉此難得機會探討SCC 運用於地下連續壁 工程之實務面，檢視SCC 施工成果，建立資料以資後續工程施工參考。

1.2 研究範圍與方法

傳統地下連續壁工程施工經驗已相當豐富，然而採用SCC 材料施做之 工程尚屈指可數，故針對案例工程之SCC 地下連續壁體性質及施工性，以 現場試驗與施工成果分析比較方式，大致分下列四項研究探討並佐以表格 及照片說明之。 (1) SCC 單一設計強度基本性質：探討 SCC 在單一設計強度下不同齡期之 抗壓強度、抗彎強度、抗張強度、乾縮、潛變及握裹力等試驗方式與結 果以及壁體反彈鎚強度試驗結果等數值記錄與照片說明。 (2) SCC 連續壁開挖階段之壁體行為：本研究案例工程因連續壁係採用 SCC 澆築有別於一般水中混凝土澆置之工程，故本計畫僅針對連續壁之變形 及傾斜觀測部分進行觀測，以記錄壁體於各階段開挖過程中之變形情

形，供爾後工程設計之參考。 (3) 連續壁施工成果比較：以案例工程為主軸，並比較參考甲案及參考乙案， 針對澆置時間分析比較、工時成本分析比較、完成面平整度及滲水情形 分析比較。 (4) 連續壁 SCC 施工實務探討：案例工程簡介、SCC 單一強度配比試拌、 地下連續壁相關計劃書（施工計畫書、品質計畫書、監測計畫等）、地下 連續壁SCC 施工問題與處置（漏漿、坍孔、母單元端版設計、側面帆布 設置、端版外側背回填碎石設置等）、施工品質一級自主檢查（穩定液檢 查、壁體超音坡檢查、鋼筋籠檢查、SCC 預拌混凝土澆置記錄等）。

第二章 文獻回顧

本章主要參考相關文獻，概述SCC 的緣起、發展及相關準則，並針對 地下連續壁工程的緣起、發展及相關優缺點等問題簡要介紹，另外對地下 連續壁工程施工過程的品質管制及契約規範簡要說明，以為本論文後續研 究之方向指引。

2.1 SCC 概述

自充填混凝土(Self-compActing Concrete，以下簡稱 SCC)，依據行政院 公共工程委員會於民國 91 年 6 月完成「自充填混凝土」(第 03315 章)之施 工綱要規範定義為係指具有「澆置過程不需施加任何振動搗實，完全藉由 自身流動性與充填性能填充至鋼筋間隙及模板之各角落」能力之混凝土。 適用於因(1)需要自充填性(2)不適合振動搗實(3)單位時間澆置量大等之工 程【1】。 SCC 之發展歷程，1986 年由日本東京大學研發，由岡村甫(Okamura) 首次提出SCC 解決了混凝土結構缺乏耐久性及逐漸減少工人的問題【2】， Ozawa 又在 1988 年成功完成第一個原始 SCC 配比型式，並在 1997 年實際 應用於明石(Akashi-Kaikyo)海峽大橋【3】及地上液化天然瓦斯儲架槽等大 型結構物。在其他國家如瑞典之NCC 營造、水泥混凝土研究院、法國 GTM 營造、國家橋梁道路中央研究院、泰國、南韓等，均已積極參與開發及引 用，且在應用實績上均已得良好評價【4】。約於1988 年實際應用在工程上， 至1997 年可說在技術面已達到成熟地步，1998 年日本土木學會頒布自充填 混凝土規範。 1998 年引入國內工程界，推廣至 2000 年以後已有可觀的成功實務案 例，例如國工局中二高烏日穿越橋(上部結構)（1999）、南投縣府中心辦公

大樓（2001）、永樂國小之 921 重建工程（2001）、台北國際金融中心(柱內 充填灌漿)（2001）、長庚復建醫院（2001）、宏碁資訊中心（2002）、國道六 號 （ 基 樁 ）（2004）、鐵工局南港地下化工程（2004）、台大兒童醫院 （2004~2005）、高雄捷運工程（2004~）等等【5】，目前政府仍續積極推廣， 如台灣營建研究院為推廣自充填混凝土，結合國內產官學界之專家，共同 組成SCC 工作小組，針對工程主管單位、顧問公司、營造廠、預拌廠提出 專案輔導計畫，行政院公共工程委員會制定SCC 之施工綱要規範以及經濟 部標準檢驗局頒定 SCC 相關試驗法之國家標準(CNS)，另外如臺北市政府 工務局新建工程處興建中之內湖區市民運動中心新建統包工程（地下連續 壁）、廢鐵道廣場附建地下停車場新建統包工程等。 SCC 之特色，由於粉體材料托住粗、細粒料，所有組成材料皆懸浮於 拌合水中，稠度高、不析離、表面保水性佳，粒料分佈均勻層間品質均一， 粗粒料間摩擦力降至最低，使SCC 達到高流動性具有自充填的能力，自行 填充至鋼筋間隙及模板之各角落，則施工免振動搗實，適用於結構型式複 雜、搗實非常困難或使用巨積混凝土之結構體，由於充填密實，拆模後表 面平整，有效避免產生蜂窩現象，延長模板壽命，減少搗實、修補之人力 及物力，縮短工期，更提昇結構之可靠性、耐久性及工程品質，減少工地 噪音，合乎環保要求，達到混凝土施工自動化、合理化。文獻將SCC 之工 程效益歸納為下列五項： （1）用於混凝土搗實非常困難之結構體。 （2）混凝土充填密實，可有效提昇結構之可靠性。 （3）用於巨積混凝土，以減少勞力，縮短工期。 （4）減少工地噪音，合乎環保要求。 （5）達到混凝土施工自動化、合理化。 為求達到SCC 的特性，其混凝土本身必須提升流動性及充填能力，所 以 SCC 將粗粒料用量減少，約為傳統混凝土之 85~90%，且提高粉體量，

並增加強塑劑用量至臨界析離狀態，而為避免高流動性造成之析離，SCC 大量使用飛灰、爐石粉等礦物摻料，以增加漿體比重及稠度【6】。

2.2 SCC 工作性能測試相關準則

2.2.1 混凝土相關準則

有關 SCC 基本之材料規範仍依一般混凝土相關準則辦理，茲將本研究 案相關試驗規範及工程契約之施工規範第 03315 章內訂有關之中國國家標 準(CNS)表列如下： (1) CNS 14840 自充填混凝土障礙通過性試驗法（U 型或箱型法） (2) CNS 14841 自充填混凝土流下性試驗法（漏斗法） (3) CNS 14842 高流動性混凝土坍流度試驗法 (4) CNS 61 卜特蘭水泥 (5) CNS 1174 新拌混凝土取樣法 (6) CNS 1176 混凝土坍度試驗法 (7) CNS 1230 混凝土試體在試驗室模製及養護法 (8) CNS 1231 工地混凝土試體之製作及養護法 (9) CNS 1232 混凝土圓柱試體抗壓強度之檢驗法 (10) CNS 1237 混凝土拌和用水試驗法 (11) CNS 1240 混凝土粒料 (12) CNS 3036 卜特蘭水泥混凝土用飛灰及天然或鍛燒卜作嵐 攙 和 物 (13) CNS 3090 預拌混凝土 (14) CNS 3654 卜特蘭高爐水泥 (15) CNS 9661 新拌混凝土空氣含量試驗法(壓力法) (16) CNS 9662 新拌混凝土空氣含量試驗法(容積法) (17) CNS 11151 混凝土單位重、拌和體積及含氣量(比重)試驗法

(18) CNS 11270 卜特蘭飛灰水泥 (19) CNS 12549 混凝土及水泥墁料用水淬高爐爐碴粉 (20) CNS 12833 流動化混凝土用化學摻料 (21) CNS 12891 混凝土配比設計準則 (22) CNS 13407 細粒料中水溶性氯離子含量試驗法 (23) CNS 13465 新拌混凝土中水溶性氯離子含量試驗法 (24) CNS 13961 混凝土拌和用水 (25) CNS 1234 混凝土抗彎強度試驗法—中心點載重法 (26) CNS 3801 混凝土圓柱試體抗張強度檢驗法 (27) CNS11152 根據鋼筋混凝土握裹力比較混凝土性能試驗法 (28) CNS 1236 水泥砂漿及混凝土的體積變化檢驗法 (29) CNS 1238 鑽心試驗 (30) CNS 10732 硬化混凝土反彈數試驗法 (31) ASTM C512-87 潛變試驗

2.2.2 混凝土管制水準評估

（1）工程品質之集中趨勢與離散程度概述 在相同條件下所生產或施工之工程品質特性，大都會出現在某一中 心值附近，離開中心值越遠，出現機率越少，這種現象稱「集中趨勢」， 工程品管上常用平均數（亦稱平均值）表示該中心值【7】。 工程品質必有若干程度之不均勻性，以平均數為中心，上下分布， 其散佈之寬窄稱「離散程度」，品質越不均勻，離散程度越明顯。工程 品管上常以標準差、變異係數及全距等來表示離散程度。 （2）平均數（

_x

） 統計上有數種平均數，通常未特別指明時，平均數(mean)係指算術

平均數(arithmetic mean)，亦稱之為平均值。平均數(x)係由樣本數據求 得，稱為「樣本平均數」，一般簡稱「平均數」。

∑

= = + ⋅⋅ ⋅ + + = n i i n x n x x x n x 1 2 1 1 ) ( 1 ………..（ 1） 式中，

x

=

平均數

x

_i

=

數 據 個 別 值 ，i＝ 1～

n

n

＝ 樣 本 大 小(數 據 個 數 ) 而母體中所有數的平均數稱之「母體平均數」以 µ 表示，母體平 均數以（1）式計算，式中 N 為母體之總個數，其餘符號之定義與（1） 式相同。

∑

= = + ⋅ ⋅ ⋅ + + = N i i N x N x x x N 1 2 1 1 ) ( 1 µ ………..（2） 工程實務上，甚少作100%檢驗，故通常母體平均數(µ)為未知值， 必須採用抽樣檢驗，計算樣本平均數，再利用樣本平均數估計母體平均 數。工程品管上也常取連續若干數之移動平均數（xm），以顯示品質之 變動趨勢。所謂「移動平均數」係由第一個數開始，連續取幾個數之平 均數，然後逐次往下推進一數，每前進一數同時放棄最後一數。 （3）標準差（S） 標準差(standard deviation)用於表示資料之離散程度，若由母體中抽 取n 個樣本，其值分別為

x

1

,

x

2

,...,

x

n，其樣本標準差計算如下： 1 ) ( 1 2 − − =

∑

= n x x s n i i ………..（ 3）

式中，S =樣本標準差（單位與個別值相同） x_i=數 據 個 別 值 ， i＝ 1～ n x=平 均 數 n =樣 本 大 小 (數 據 個 數 ) 標準差（S）係由樣本數據求得，完整名稱為「樣本標準差」，一般 簡稱「標準差」。若測得母體中之每一個別值，則可據以計算母體標準 差(σ)如下： N x N i i

∑

= − = 1 2 ) (

µ

σ

_{………..（ 4）} 式 中 ，σ＝ 母 體 標 準 差 （ 單 位 與 個 別 值 相 同 ） x_i＝ 數 據 個 別 值 ，i＝ 1～ N µ＝ 母 體 平 均 數 N＝ 母 體 中 之 個 體 數 （ 批 量 ） 工程實務上，甚少作100%檢驗，母體標準差(σ)無法得知，而必須 採用抽樣檢驗，計算樣本標準差（s），再利用樣本標準差估計母體標準 差(σ)。 標準差用以表示一群數據之離散程度，標準差愈大表示各數據互相 差異愈大，即表示品質愈不均勻。教育部公布【統計學名詞】及CNS 2579 【品質管制詞彙】均將standard deviation 譯為「標準差」，部份土木建 築類CNS 及社會人士則依日本用語稱「標準偏差」【7】。 統計分析雖可獲得客觀品質量化指標，但作業等級標準則賴人為制 定，其制定應考慮生產能力及消費者滿意度，我國尚無正式之混凝土管 制水準評估準則，依據ACI 214R-02 之混凝土管制水準評估準則表如

【表2-1】【8】，其評估準則亦為土木水利學會「混凝土工程施工規範」 （土木402-94）所引用。茲以上述各式計算混凝土試體試驗結果之標準 差，對照表2-1，即可判定該工程之混凝土品質均勻性屬何種等級。 （4）變異係數（V） 變異係數（coefficient of variation）為標準差對平均數之比值。工程 品管上常以標準差或變異係數表示工程品質之不均勻性，其值愈大均表 示愈不均勻。至於採用標準差或變異係數表示，需視所應用之情況下何 者較能反應品質水準而定。標準差可視為離散程度之絕對值，而變異係 數則為離散程度對平均數之相對值，若變異係數保持一定，平均數大者 其相對應之標準差亦大。 依照ACI 214R-02 建議用以評估混凝土均勻性之準則，分全面變異 及組內變異兩部分，各分工地檢驗（適用於評估工程施工水準）及試驗 室試拌（適用於評估試驗室作業水準）兩種標準，每種分5 等級如【表 2-1】，其全面變異及組內變異說明如下： A.全面變異（overall variation）：為各次試驗結果之差異，以標準差表示， 用於評估混凝土品質之均勻性。標準差愈大，表示混凝土品質愈不均 勻，管制水準愈差，其值太大，應檢討改進混凝土製程。 B.組內變異（within-test variation）：為同一次試驗中各試體強度間之差異， 以變異係數表示，用於評估試驗之精密度（precision）。其變異係由於 各試體之製作、養治及試驗等差異而引起，組內變異與試驗操作及試驗 儀器穩定性有關，組內變異係數大表示從取樣至試壓之過程不穩定，其 值太大應檢討改進取樣至試驗之各階段作業。組內變異係數僅為同組試 體強度間互相比較，為同一樣品之重複試驗間差異，與混凝土品質無關。

表2-1 ACI 214R-02 混凝土管制水準評估準則 全 面 變 異 （overall variation）

標 準 差 ，psi (kgf/cm2)

作 業 最 佳 很 好 可 以 尚 可 不 良

等 級 Excellent Very Good Good Fair Poor <400 400-500 500-600 600-700 >700 工 地 (<28.1) (28.1-35.2) (35.2-42.2) (42.2-49.2) (>49.2) <200 200-250 250-300 300-350 >350 試 驗 室 (<14.1) (14.1-17.6) (17.6-21.1) (21.1-24.6) (>24.6) 組 內 變 異 （within-test variation） 變 異 係 數 ，% 作 業 最 佳 很 好 可 以 尚 可 不 良

等 級 Excellent Very Good Good Fair Poor 工 地 <3.0 3.0-4.0 4.0-5.0 5.0-6.0 >6.0 試 驗 室 <2.0 2.0-3.0 3.0-4.0 4.0-5.0 >5.0 註：本表僅適用於fc’≦350kgf/cm2，若fc’>350kgf/cm2於ACI 214R-02 另有標準。 （5）全距（R） 全距(range)為一組數據中最大值與最小值之相差，計算公式如全距 亦用於表示數據之離散程度，其計算容易，日常生活及品管實務上常用 以表示品質之離散程度，數據量少時（n≦10），採用全距較方便。 標準差和平均全距（R，由數組資料分別計算全距，再取其平均數）有 相當良好的統計關係，在一組樣本數較少之情況下（n≦10），常以數組 樣本之平均全距（R）估計標準差，公式如下： k R R k i i

∑

= = 1 _{………..（ 5）} 2 d R s= ………..（ 6） 式中，Ri＝第 i 組之全距 k

＝

樣 本 組 數 ， 通 常 要 求 k≧ 10， 使 推 估 結 果 較 理 想

s＝ 樣 本 標 準 差 （ 亦 用 於 估 計 母 體 標 準 差 ） d₂＝ 統 計 係 數 ， d₂和 每 組 之 樣 本 大 小(n)有 關 ， 若 為 計 算 混 凝 土 之 組 內 標 準 差 ，n 即 為 一 組 試 體 之 個 數 。

2.2.3 自充填混凝土之工作性試驗

高流動混凝土增強材料析離抵抗性的方法分為3 種： （1）使用增黏劑。 （2）採用多量的水泥高爐石粉及飛灰等微粉末粉體材料。 （3）使用多量的水泥高爐石粉及飛灰等微粉末粉體材料，同時併用增 黏劑。通常比作推薦的(價)值, 相對地高的水/ 水泥比例 ( 0.43 到 0.45 ) 的高強度混凝土混合設計的可行性這個考驗【9】。 自充填混凝土之工作性以坍流度表示之。設計坍流度值規定為 55~75cm，工地檢驗時之坍流度值不得小於 55cm 及大於 70cm。自充填 混凝土之工作性除坍流度外，尚經間隙通過性試驗(箱型或 U 型填充高 度試驗)，其充填高度應達 30cm 以上，經 V 型漏斗流下試驗，通過時 間標準為7~20 秒【10】，SCC 相關性能要求之參考值如表 4-3。

2.2.4 自充填混凝土產製

（1）混凝土拌和廠：此預拌廠資格審查首重合法性，廠商之設立是否 符合法令規定，可要求提送下列證照加以判別【11】。 1.經濟部核發的「公司執照」及「工廠（事業）登記證」。 2.地方政府核發的「營利事業登記證」及「工廠使用執照」。 3.預拌混凝土工業同業公會之會員證書。 4.勞工保險證。 5.納稅證明（含統一編號、稅籍編號及最近一期的繳稅紀錄）。 6.查詢該廠商有無遭到其他工程單位的停權處分（例如目前可在行

政院公共工程委員之網站中查詢該供料商是否列名於「政府採購 資訊公告系統」的拒絕往來廠商名單中）。 7.審核上述證照應注意該公司營業項目是否包含「預拌混凝土」，此 外，對證照之有效期限及登記地址是否與現址相符亦應加以注 意。廠商若提供證照之影本送審，應要求加蓋公司及負責人印鑑 以示負責，以防不肖廠商塗改影印後送審，造成審核人員蒙受無 謂的行政疏失。 （2）配比廠(產)拌：依據設計需求強度選定配比後，須於混凝土預拌廠 內進行廠(產)拌試驗，以確認採用此配比之混凝土在正式生產時， 其品質均能符合規範之規定。 （3）拌和廠：拌和廠之料倉、計量器、校正用標準砝碼、給水之計量 設備等須符合CNS 3090 之規定。水、水泥、粗細粒料、礦物摻 料及化學摻料，須使用各別的自動計量器計量其質量。而且水之 計量器，須能分一次水計量及二次水計量，並能在個別之水量任 意設定時間內自動放出。計量之許可差如表2-2 所示。 表2-2 計量許可差 材料 水 膠結料 礦物摻料 粗細粒料 化學摻料 許可差％ 1 1 3 3 1 （4）拌和機及攪拌機：拌和機及攪拌機須符合 CNS 3090 第 10 節拌和機及 攪拌機之規定，均勻性試驗項目之「坍度」應改為「坍流度」，最大 許可差為 50mm（2in）。且抗壓強度試驗之試體製作可一次製入試模 內（不分層、不搗實）【12】。 （5）送貨單：混凝土出廠時應附送貨單，單內填應寫送貨車號、混凝土規 定強度、出廠坍度及坍流度、化學摻料、溫度及設計單位重、工程名

稱、送達地點、出廠時間等資料，若有業主駐廠代表在場應由其簽證 【13】；SCC 運抵工地時，應先核對送貨單上資料，並確認為本工程 所需混凝土，以免錯用。 （6）強度：SCC 28 天規定抗壓強度 f， c 須依 CNS 1230 或 CNS 1231 之規 定製作試體，試樣應採一次置入試模內(不分層、不搗實)，並按 CNS 1232 之規定進行抗壓強度試驗【1】。 1.配比設計之要求平均抗壓強度，應依 CNS 12891 規定。 2.使用三種不同水膠比進行配比設計試驗，使所產生之強度範圍能涵蓋 要求平均抗壓強度。 3.配比設計之每一試驗齡期，至少須製作三個試體，其製作及養護應按 CNS 1230 之規定辦理，惟試樣應採可一次(不須分三層)置入試模內、 不予搗實。圓柱試體抗壓強度試驗應按CNS 1232 之規定辦理。 4.由所繪製之抗壓強度與水膠比之關係曲線，決定所需之混凝土水膠比。 （7）彈性模數及乾縮、潛變：為確認並充分瞭解 SCC 之彈性模數、乾縮及 潛變性質，設計者可依構造物特性之需要，由承包商在決定配比之同 時，製作試體進行不同齡期之彈性模數、乾縮係數及潛變係數等試 驗，取得相關數據進行確認【1】。

2.3 地下連續壁工程

地下連續壁工法歐美稱為Concrete Diaphragms，Slurry Wall，在日本稱 為地下連續壁或連續地中壁，而國內則稱為地下連續壁；此種工法為地下 深開挖作為擋土、止水設施最常見的一種型式，亦可作為建築物地下室的 外牆，為永久結構體的一部分。此種工法係以特殊機具在地中開挖某一長 度、寬度之深槽，深槽內使用穩定液保護壁體防止坍塌，深槽內插入鋼筋 籠，再以特密管澆灌預拌混凝土，構築一連串密合之鋼筋混凝土牆壁之工 法【14】。

穩定液之運用始於19 世紀末石油鑿井工程上，1932 年開始適用於營建 工程上，1950 年至 1960 年間技術更加精進，其中柏林大學之 H.Lorenz、 C.Veder 與義大利 ICOS 等專門性公司共同研究完成第一個試驗性地下連續

壁；尤其ICOS 公司將此種工法成功的運用到各種不同領域。隨著現場施工

技術不斷進步，亦發展出各種不同之開挖方式，例如 BW、OWS、ICOS、

EARTH WALL、SOLETANCHE、KCC、ELSE 及 KELL 式 SOLETANCHE

等工法；從 1950 年義大利正式採用以來，1954 年歐洲其他國家，1956 年 南非，1957 年加拿大，1959 年日本，1962 年美國等皆相繼採用，我國則於 1971 年引進帶動營建業使用地下連續壁工法之風潮【14】，尤其適合臺北市 區沉泥地質，目前新建工程處興建之公共建築工程，地下擋土牆或地下結 構體外牆皆採連續壁方式施工，一般水中混凝土澆築作業之技術、資料已 發展相當完備，以SCC 澆築連續壁工程之個案不多，仍屬嘗試階段，仍有 待政府機構大力研究推廣，期許獲得成本最低、品質最佳的連續壁材料。 連續壁壁體單元之規劃，係由於開挖長度愈長，閒置時間愈久，發生 嚴重坍塌的機率愈高，所以無法一次全部開挖完成，而且鋼筋籠加工吊放 亦無法一次全面完成；故應依據挖掘機具寬度及土質狀況、鋼筋籠加工場 所等條件，將連續壁分割為較小適當之單元，依序施築。為了達到壁體內 鋼筋籠搭接效果，一般將連續壁規劃分割為公單元、母單元及公母單元等 三種單元；施工時先行開挖構築之兩端有端版及預留筋之單元，一般稱為 母單元，完成後再挖掘構築接續之單元，一般稱為公單元，一般而言，母 單元原則以不超過 4.5m 為準，公單元原則上以不超過 6.5m 為準；由於母 單元鋼筋籠須預留搭接鋼筋長度，須先行挖掘部分公單元溝槽，所以在母 單元左右兩側須設置擋版（亦稱端版）作為公、母單元之分界面，以防止 母單元先澆灌之混凝土流入公單元，預留搭接鋼筋必須穿過端版，與公單 元鋼筋搭接；另外由於端版側邊與壁體無法完成密合，為防止母單元混凝 土由端版側邊流入公單元溝槽，一般以帆布固定於端版兩側並延伸包裹母

單元鋼筋籠兩側，形成一封閉的壁體單元，故施築母單元壁體較為繁複耗 工費時；當兩端母單元完成後，再開挖構築中間之公單元，則簡單許多。

2.3.1 連續壁工法之優點

1.因係低振動、低噪音之工法，璧體剛性大，變形小，故周圍地盤不致 下陷，地下埋設物不致受損，適用於市區內之施工。 2 .壁厚及配筋均不受限，對任何強度均可設計，因而可適用於較深之 擋土牆。 3 .若作為止水壁時，相較其他工法之止水效果更佳。 4 .施工範圍幾可達基地境界線，故可提高基地使用面積。 5.地下壁與樑、柱之結合，可採用多角基礎工法。 6.適用於所有地盤。 7.可作為建築物地下室的外牆，為永久結構體的一部分。 8.現場施工技術已臻成熟，可有效縮短工期，提高施工安全。【14】

2.3.2 連續壁工法之缺點

1.因係使用皂土溶液而開挖，故混合而成之開挖泥土分離困難。 2.開挖泥土之分離，需要具備有沉澱設備及分離設備。 3.開挖機具大型，欠缺移動性，基地面積狹小施工困難。 4.開挖作業準備日數長，開挖單元須事先規劃妥善。 5.混凝土澆置時，需徹底實行控制管理，以免造成特密管阻塞及不連續 面產生。 6.水平方向之連續性不很完整，公母單元界面容易滲水。【14】

2.3.3 連續壁工法之問題探討

1.地質與施工性 由於地盤條件複雜，必需事前細密之地質調查，因此選擇工法 與開挖機具時，需要相當高度之技術與經驗，對於適合於地質之穩 定液管理與造成障礙時之補助措施等亦應事前加以充分檢討。 地質若屬粘土層，因粘土本身具有粘滯性與凝聚力，穩定液不 易流失，壁面不易崩塌，故壁面的穩定性最佳；地質若屬卵礫石或 砂土層，均屬顆粒狀土壤，不具粘滯性與凝聚力，壁面自立性差， 顆粒間孔隙大，穩定液較無法形成防護膜，穩定液較易流失，故壁 面較容易崩塌。【14】 2.開挖壁面崩塌 開挖中孔壁之穩定主要仰賴地盤之穩定液，除因地質條件造成 穩定液流失導致壁面崩塌外，大致還有地下水急速上升、穩定液性 質之不當或劣化等原因；所以細密之地質調查，良好的穩定液管理 以及適當之開挖方法為安全施工之前提條件，因此，具有施工管理 與地盤穩定液管理之充分知識，並且實際加以靈活運用才是防止崩 塌之唯一手段。【14】 3.經濟性 一般而言，此種工法之工程費用較一般工法為高，但若將其優 點合併檢討，則此工法可能較其他工法更具經濟性。【14】 4.設計上問題 目前工程界已廣泛採用此種工法，設計上已有相當成果，惟施 工與設計間之回饋尚存許多問題，例如施工廠商素質不佳造成災害 或品質不良失敗案例原因未徹底檢討改進【14】；另外，連續壁採用 SCC 案例屈指可數，追究原因不外是業主、設計單位、監造單位、 承包廠商及預伴混凝土廠商對自充填混凝土(SCC)缺乏實務經驗與

配套措施，恐致失敗與財務損失而裹足不前。 5.廢泥、廢液處理 穩定液對於地盤及地下水之污染，劣化後穩定液之處理等問 題，應確實檢討處理方案，以符合環保要求。【14】

2.4 施工品質三級品管制度

混凝土工程於公共工程中扮演舉足輕重之角色，由於混凝土材料、施 工等品質控制優劣將決定工程結構安全與否及使用壽命，例如”海砂屋”(如 臺北市南港區修德國宅)造成建築物混凝土剝落、鋼筋銹蝕裸露，強度降低， 終至難逃危樓拆除命運，95 年初即已拆除至今仍為平地，重建完成日期遙 遙無期，不僅造成個人生命財產損失，也增加社會成本負擔。 為加強公共工程品質之管理，提升工程建設之品質、建立有效之品質 管理系統，期使參與實際工程施工任務之所有成員，均能體認工程品質之 重要性，在施工過程中，即當以系統化之管理，有效之管制步驟，注意施 工品質，使完成之工程建設品質完善，達到規範標準與要求。行政院公共 工程委員會於82 年推動公共工程三級品質管理制度，即分為三階段管控， 第一級品質管制由廠商負責全面性自主品管，第二級品質保證由主辦機關 （包括監造單位）負責督導及查核廠商落實自主品管，第三級品質評鑑及 查核由上級機關（即各工程主管機關）組設「施工品質評鑑及查核小組」 對所屬相關單位新興之公共工程進行評鑑及查核。 公共工程三級品質管理制度，經過多年來的推展、執行，已有初步的 成效；如臺北市政府工務局新建工程處依行政院公共工程委員會中華民國 92 年 7 月 23 日工程管字第 09200305600 號函、中華民國 93 年 4 月 9 日工 程管字第 09300140070 號函及臺北市政府中華民國 93 年 4 月 15 日府工一 字第 09309819100 號函訂定「臺北市政府工務局新建工程處落實公共工程 三級品管制度及施工查核作業規定」，並納入工程契約據以執行，以落實三

級品管機制及提昇執行績效。 本研究計畫係探討地下連續壁結構採自充填混凝土澆築之實務面，其 三級品質管理制度亦為重要一環，茲以本案例工程地下連續壁結構施工應 具備之一級品質管理制度，建立品質管理相關品質計畫書、作業流程、自 主檢查表格、施工注意事項，以及常見的缺失項目及因應對策，期使施工 廠商建立完備之品質管理制度，確實執行施工、品質管制作業，提升工程 品質。

2.5 契約與規範

契約與規範為施工準則之依據，歸納相關法規、施工規範及建立品質 管制相關作業流程、表格、施工注意事項，以及常見的缺失項目及因應對 策，期使新進同仁即可了解品質管制要領，確實執行施工、監造品質管制 作業，提升工程品質。 各機關單位依據工程性質與需求訂定不同之規定，在本研究案之工程 契約內之施工規範第 03315 章特別訂定說明使用自充填混凝土之混凝土材 料、配比設計、拌和、輸送、設備、施工、生產標準及檢驗等相關規定， 作為工程施工品質之要求依據。

第三章 案例研究計劃與內容

本研究案例工程「臺北市內湖區市民運動中心暨科技園區服務中心新 建統包工程」係新工處首次將SCC 運用於地下連續壁工程，本章係說明針 對工程設計強度需求為280kgf/cm2的單一配比設計之SCC 工地試驗、基本 性質試驗，以及工程實際施工過程中對壁體監測、SCC 澆置時間、工時成 本及開挖完成後之整體成果，規劃研究之方式及內容，期以建立實際相關 數值，以為後續設計施工之參考。

3.1 SCC 單一強度配比工地工作性能測試

本案例地下連續壁工程之SCC 材料部分由和昌國際工業股份有限公司 之內湖預拌混凝土廠供應，經廠內進行試拌試驗以選定配比（詳細配比表 詳見表 4-4），並送經監造單位審定採用，另於每單元連續壁現場澆置 SCC 前，施工廠商必須於預拌車卸料時，取料進行坍流度試驗、V 型漏斗流出 試驗、箱型充填試驗等三種工地現場試驗，以確定預拌廠運至現場之混凝 土材料是否符合 SCC 特性，本研究計畫擬取連續壁編號 2、20、24、31、 35 共 5 單元澆置前之 SCC，進行上述三種工地現場試驗，以確認是否符合 SCC 之規範要求，茲將三種試驗之目的、方法等分述如下。

3.1.1 坍流度試驗

（1）試驗目的：試驗新拌 SCC 流動能力。 （2）試驗器具：坍流度儀為使用 CNS1176【混凝土坍度試驗法】規定之坍 度錐如【圖 3-1、照片 3-1、照片 3-2】、厚度 2.0mm 以上且表面大於 0.8m×0.8m 並足以於其表面繪設 50cm 圓形之鋼製平板、坍流度用縮 尺或讀數為 1mm 之量尺及測定用輔助器具、馬錶（使用能測到 0.1

秒的馬錶）。 （3）試驗項目：坍流度（D1+D2 之平均值）、坍流度達50cm 所需時間（秒）。 （4）試樣依 CNS1174【新拌混凝土取樣法】規定。 （5）試驗方法與步驟：依 CNS 14842【高流動性混凝土坍流度試驗法】辦 理。 圖3-1 SCC 試驗用坍流度儀 照片 3-1 坍流度儀及裝填 SCC 照片3-2 坍流度量測

3.1.2 V 型漏斗流出試驗

（1） 試驗目的：試驗SCC 稠度、析離性。 100 300 200 坍流度錐 混凝土 D1 D2 (單位 : mm)

（2） 試驗器具：容量 10 公升之鋼製 V 型漏斗如【圖 3-2、照片 3-3】、投 料用容器(5 公升左右塑膠杯)、受料容器(12 公升左右)、上端蓋平用 直尺、能測到1/10 秒之馬錶、濕布等。 （3） 試驗項目：新拌SCC 完全流出 V 型漏斗下方出口所需時間。 （4） 試樣依CNS 1174【新拌混凝土取樣法】之規定。 （5） 試驗方法與步驟：依CNS 14841 自充填混凝土流下性試驗法【漏斗法】 辦理。 圖3-2 SCC 試驗用 V 型漏斗 照片3-3 鋼製 V 型漏斗儀器及試驗 (單位 : mm ) 490 150 450 65 75

3.1.3 箱型充填試驗（間隙通過試驗）

（1）試驗目的：試驗新拌 SCC 通過鋼筋間隙及自行充填至模板角落之能力。 （2）試驗器具：鋼筋障礙共有三種，本案工程僅採其中箱型槽試驗器具， 如【圖3-3、照片 3-4、照片 3-5】。 （3）試驗項目：新拌 SCC 由 A 槽靜置 1 分鐘後流至 B 槽之高度及停止填 充時間。 （4）試樣依 CNS 1174【新拌混凝土取樣法】之規定。 （5）試驗方法與步驟：依 CNS 14840【自充填混凝土障礙通過性試驗法（箱 形法）】辦理。 圖3-3 SCC 試驗用箱型槽 圖 3-4 充填高度示意圖 照片3-4 箱型槽儀器 照片3-5 量測 B 槽之高度及時間 箱形充

3.2 SCC 單一強度配比基本力學性質試驗

依契約規定於每單元連續壁現場澆置SCC 時，施工廠商必須於預拌車 卸料時，取料進行圓柱試體（試體尺寸為15cm×30cm）製作，養護 28 天後 進行圓柱試體抗壓強度試驗，以確定預拌廠運至現場之混凝土材料抗壓強 度是否符合契約設計強度要求，以及統計分析預拌混凝土廠商生產之 SCC 品質的穩定性。 本研究另取編號 2、20、24、31、35 共 5 單元連續壁澆置前之 SCC， 分別測試 24 小時、36 小時、2 天、3 天、7 天、14 天、21 天、28 天、56 天、91 天及 180 天等不同齡期的圓柱試體（試體尺寸為 12cm×24cm）抗壓 強度，以觀測SCC 隨時間變化的強度伸展情形。 本研究另取2 單元、31 單元、35 單元等三單元連續壁 SCC，每單元取 樣依規定製作試體，分別測試 28 天、56 天、91 天等三種齡期之抗彎強度 試驗、劈裂抗張強度試驗及握裹力試驗，以觀測SCC 隨時間變化的強度伸 展情形；另取樣依規定製作試體，分別進行乾縮試驗、潛變試驗。

3.2.1 抗壓強度試驗

本案例工程連續壁SCC 設計強度為 280 kgf/cm2，依 CNS 1232【混凝 土圓柱試體抗壓強度檢驗法】之規定辦理。 （1）28 天圓柱試體抗壓強度試驗：試體為 15cm×30cm，每單元連續壁每 100m3取一組(5 顆)試體（每單元 1~3 組），經一般養護28 天後，進行 抗壓強度試驗，據以判斷是否符合設計強度。 （2）不同齡期的圓柱試體抗壓強度試驗：試體尺寸為 12cm×24cm 之圓柱 鋼模試體，每組2 顆，取編號 2、20、24、31、35 共 5 單元連續壁澆 置前之 SCC，經一般養護後分別測試 24 小時、36 小時、2 天、3 天、 7 天、14 天、21 天、28 天、56 天、91 天及 180 天等齡期試體抗壓強 度，以觀測SCC 隨時間變化的強度伸展情形。

3.2.2 抗彎強度試驗

本案例工程連續壁 SCC 設計強度為 280 kgf/cm2，於第 2 單元、第 31 單元、第35 單元等三單元連續壁澆置 SCC 時，每單元各取 3 顆試體，試體 尺寸為 15cm×15cm×53cm 之長條矩形試體如【照片 3-6】，經一般養護 28 天、56 天、91 天齡期後，分別測試三種齡期之之抗彎強度試驗，試驗依 CNS 1234（混凝土抗彎強度試驗法—中心點載重法）如【照片 3-7、照片 3-8】之規定辦理，當試體破裂時，記錄最大載重（kgf），然後依下列公式 求得混凝土破裂模數（kgf/cm2、MPa），以觀測 SCC 隨時間變化的強度伸 展情形。 R＝3PL /2bd2 R＝破裂模數 kgf/cm2（MPa） P＝試驗機所示最大載重 kgf（N） L＝跨度 cm b＝破裂處試體之平均寬度 cm d＝破裂處試體之平均厚度 cm ※破裂模數單位換算：1 kgf/cm2＝0.0980665 Mpa。 照片3-6 長條矩形試體 照片3-7 中心點載重法

照片3-8 試體破裂情形

3.2.3 劈裂抗張強度試驗

本案例工程連續壁 SCC 設計強度為 280 kgf/cm2，於第 2 單元、第 31 單元、第35 單元等三單元連續壁澆置 SCC 時，每單元各取 3 顆試體，試體 尺寸為直徑15cm×高 30cm 之圓柱試體，經一般養護 28 天、56 天、91 天齡 期後，分別測試三種齡期之劈裂強度試驗，試驗依CNS 3801【混凝土圓柱 試體抗張強度檢驗法】如【照片3-9、照片 3-10】之規定辦理， 照片 3-9 抗張強度檢驗裝置 照片3-10 試體破裂情形

3.2.4 握裹力試驗

本案例工程連續壁 SCC 設計強度為 280 kgf/cm2，於第 2 單元、第 31 單元、第35 單元等三單元連續壁澆置 SCC 時，每單元各取 3 顆試體，試體

尺寸為直徑15cm×高 30cm 之圓柱試體，並於底部放置銅製圓形中心空洞之 底盤，以使 D19 竹節鋼筋固定於底盤中心且不搖動，試體模具上方套上鋼 筋固定架，鋼筋埋入深度為 29 ㎝ 如【照片 3-11】，經一般養護 28 天、56 天、91 天齡期後，利用萬能油壓千斤頂試驗機分別測試三種齡期之拉拔試 驗如【照片 3-12】，試驗機以 2,245 kgf/min 的速率進行，當試體破裂致使 鋼筋鬆動不再承受握裹力時如【照片3-13】，記錄最大加載拉力，然後依下 列公式求得混凝土握裹應力，此種依CNS11152【根據鋼筋混凝土握裹力比 較混凝土性能試驗法】試驗方法，只測得混凝土的平均最大握裹應力，僅 將所得結果供爾後工程參考。 µ＝Fmax /lπdb µ：混凝土握裹應力 kgf/cm2 Fmax：最大拉力 kgf l：鋼筋埋設深度 cm db：鋼筋直徑 cm 照片3-11 試體模具

照片 3-12 拉拔試驗 照片3-13 試體破裂情形

3.2.5 乾縮試驗

本案例工程連續壁SCC 設計強度為 280 kgf/cm2，依 CNS 1236【水泥 砂漿及混凝土的體積變化檢驗法】之規定辦理；於第2 單元、第 31 單元、 第35 單元等三單元連續壁澆置 SCC 時，每單元各取 3 顆試體，試體尺寸為 10cm×10 cm×28 cm 之長條矩形試體如【照片 3-14】，經一般養護28 天後置 於恆溫恆濕室內（維持溫度於 23±2℃，相對濕度於 50％），置於長度比較 測微器如【照片3-15】上開始試驗後連續記錄乾縮量，至 91 天止，以觀測 SCC 隨時間變化的體積變化情形。 試驗開始後連續12 小時內每 1 小時記錄 1 次量測值，12 小時至 72 小 時（3 天）每 1 小時記錄 1 次量測值。

照片3-14 長條矩形試體模具 照片 3-15 長度比較測微器

3.2.6 潛變試驗

本案例工程連續壁SCC 設計強度為 280 kgf/cm2， 依 ASTM C512-87 （Standard Test Method for Creep of Concrete in Compression）之規定辦理；

於第2 單元、第 31 單元、第 35 單元等三單元連續壁澆置 SCC 時，每單元 各取2 顆試體，試體尺寸為直徑 15 cm×高 30 cm 之圓柱試體，經養護 7 天 後置於恆溫恆濕機內（維持溫度於23±2℃，相對濕度於 50％），俟達 28 天 後移置潛變室做潛變試驗，將各個試體於長軸方向黏貼混凝土表面應變 計，將兩顆試體堆疊至彈簧基座潛變架如【照片3-16】上並加預載力如【照 片 3-17】，加載荷重應依規定辦理，開始試驗後連續記錄應變 ε 值，至 91 天止，以觀測SCC 隨時間變化的應變伸展情形。 照片3-16 彈簧基座潛變架 照片3-17 加預載力儀器

3.3 SCC 澆置時間分析

SCC 與一般混凝土澆築地下連續壁之流程與方法相同，特密管吊放完 成後，由預拌車直接傾洩至特密管中澆置，特密管底端混凝土流出將受上 層約1.5 公尺厚之混凝土重量及隨深度變化之連續壁溝體中水壓之影響；在 一般混凝土澆置過程中已有相當認知，但SCC 以特密管澆置地下水中連續 壁個案有限，承辦及施工人員大部分均無經驗，為了解SCC 在特密管中流 動是否順暢，以及連續壁溝體中之水壓是否造成 SCC 澆置速率降低等問 題，本研究計畫將記錄每車SCC 及一般混凝土澆置過程的時間，以分析澆 置每立方公尺所須平均時間，與一般混凝土澆置每立方公尺所須平均時 間，作一比較，以了解使用SCC 的時間差異，以及 SCC 以特密管澆置地下 水中連續壁的適用性。

3.4 連續壁體監測

連續壁監測系統主要目的在於隨時掌握壁體挖掘過程及地下室各階段 開挖作業與鄰近構造物之安全，並同時在各階段施工過程中之量測數據資 料可以回饋檢討，以做為下一階段施工或其他工程設計之參考依據，使工 程的進行能達到安全及經濟之目的。 為了確保整體工程開挖作業安全進行，施工廠商除依據契約「工程採 購廠商投保注意事項」規定於施工前應委託具有能力之公正第三者進行鄰 屋調查，詳細載明房屋現況，其結果應報請招標機關核備。並得提供予屋 主及相關單位（區公所、里長、主辦單位）、人員留作查考外；並須提送 監測計畫書，詳述監測系統裝設儀器項目、裝設位置與施作方法，以瞭解 連續壁變形、鋼筋應力及支撐軸力變化情形、鄰近建物及道路可能沉陷情 形，俾使施工期間及對於可能之變化，而對施工安全有顧慮時，能及時採 取適當之應變措施。 一般監測系統包含連續壁之變形及傾斜觀測、連續壁鋼筋應力觀測、

支撐軸力觀測、建物傾斜計、基地四週及道路沉陷觀測、中間柱隆起觀測、 地下水位及水壓觀測、自動觀測系統等項目。本研究案例工程因連續壁係 採用SCC 澆築有別於一般水中混凝土澆置之工程，故本計畫僅針對連續壁 體內之傾斜觀測部分進行觀測變形量，以記錄壁體於各階段開挖過程中之 變形情形，供爾後工程設計之參考。另其他兩參考案例工程由於壁體厚度、 開挖深度不同，故不記錄討論。本案例工程其他監測項目裝設位置與施作 方法，另於第四章敘述之。 連續壁之變形傾斜觀測，一般安裝於連續壁體內，本項觀測目的在量 測擋土結構體之側向傾斜變位及變形撓曲之程度，以變位之方向、速率和 最大側向變位及變形來研判擋土結構之安全程度【15】。於連續壁第 2、8、 14、20、24、31 等 6 單元各埋設 1 組連續壁內傾度觀測管（共 6 處），參照 傾度儀觀測管裝置示意圖如【圖 3-5】，確定傾斜管埋設位置後，於鋼筋籠 組立之同時，先預埋裝設與連續壁同深之內徑 150mm PVC 固定於鋼筋籠 內，底部則以厚質PVC 管帽阻封，事先預埋在連續壁內。連續壁施工完成 後，再於預埋管內鑽孔裝設傾斜管至深度47 公尺。施工中以傾度儀觀測連 續壁之變形與傾斜度。觀測方法將雙軸感應器，以滑輪組件放入套管內， 以電纜連接雙軸感應器及指示器。自管底往上，每隔50cm 記錄量測讀數， 待一方向測讀結束後，將感應器轉 180°，重覆前述動作，以消除測讀之系 統誤差，將此次之觀測值與初始量測值（一般為開挖前之量測值）根據儀 器之原理，由每次測值與初始值相比較，可求得變位量及位移方向。

*由富國技術工程股份有限公司提供

3.5 連續壁體非破壞性試驗—反彈鎚試驗

預拌混凝土除由預拌工廠保證其品質強度外，於澆鑄施工過程中取樣 進行圓柱試體抗壓強度試驗（CNS 1232），若有特殊因素則依契約規定辦理 鑽心試驗（CNS 1238 ）；惟本研究案因考量避免地下連續壁壁體進行鑽心 試驗強度檢測而增加滲水之可能性，則採反彈鎚試驗（CNS 10732—硬化混 凝土反彈數試驗法）方式進行非破壞性強度試驗，即以彈簧驅動鋼鎚，撞 擊於硬化混凝土表面，以測定其反彈數值之試驗方法，所測定之反彈數， 可用於評估混凝土之均勻性及其概略之強度，以做為決定拆模時間之參 考，但本試驗法不得作為評定混凝土強度之替代法。 在本案例工程之連續壁第 2、20、24、31、35 等 5 個單元，配合開挖 時程，分別測試56 天及 91 天齡期反彈鎚數值，以評估 SCC 連續壁壁體之 均勻性及其概略之強度。 （1）儀器：義大利 MATEST 公司 C380 之混凝土強度鎚如【照片 3-18】。 （2）一般事項及試驗步驟： A. 反彈鎚每半年（不常使用者）或一年須校正一次。 B. 本試驗法不得作為評定混凝土強度之替代法。 C. 所測試混凝土構材厚度至少需要有 10cm 厚（連續壁壁體厚度 70cm）。 D. 所測試之表面積，其直徑至少為 15cm。 E. 所測試之表面應用碳化矽(即金鋼砂)製成之磨石，將混凝土表面磨 平。 F. 將試鎚持牢，於試驗位置，使撞頭垂直於試驗表面，緩緩增加壓力， 直至撞頭撞擊混凝土表面。 G. 撞擊後記錄其反彈數至二位有效數字，並比對強度對照表，判定出 混凝土的概略之強度。 H. 每次試驗面積，採取 10 次試驗讀數，任何兩個撞擊點，均應相距

25mm 以上；撞擊後，檢視其撞痕，若撞擊時，發現撞擊點表面有 破碎現象時，其讀數應作廢不計。 I. 計算上剔除與 10 次讀數平均數相差在 7 以上之讀數，再求其剩下 之各讀數之平均數。若有2 個讀數以上，被上述方法剔除時，則全 組之讀數應作廢。 照片3-18 混凝土強度鎚

3.6 其他案例比較

本研究計畫藉由新工處同時期辦理之三案建築工程，其地下連續壁工 程分別以下列三種模式辦理，其連續壁工程規模比較如【表 3-1】，針對工 時、成本及完成面平整度與滲水情形統計分析，以比較三種模式之差異性， 作為爾後連續壁使用材料之參考採用。 第一種：公母單元均採SCC 澆置（案例工程）。 第二種：公單元均採 SCC 澆置、母單元均採一般傳統混凝土澆置（參 考甲案）。 第三種：公母單元均採一般傳統混凝土澆置（參考乙案）。

表3-1 三案工程地下連續壁工程比較表 案例 案例工程 參考甲案 參考乙案 工程名稱 台北市內湖區 市民運動中心 統包工程 廢鐵道廣場附 建地下停車場 新建統包工程 臺北市大同區 大同國小運動 中心新建工程 承建廠商 皇昌營造 偉銓營造 偉大建設 基地面積（m2） 3,559 8,897 3,080 公單元 SCC SCC 一般混凝土 混凝土 材料 _{母單元 SCC 一般混凝土 一般混凝土} SCC 使用數量（m3） 6,470 6,868 - 設計強度（kgf/cm2） 280 280 245 壁 厚（cm） 90 70 70 深 度（m） 35~37 26.5 27 開挖深度（m） 17 (6 挖 5 撐) 13.3 11.9 地下水位 GL 以下 3 m GL 以下 3 m GL 以下 3 m 公單元數 17 60 22 母單元數 17 60 22 公母單元數 1 12 4

3.6.1 工時成本分析比較

地下連續壁採用一般水中混凝土與 SCC 之施工流程皆相同，惟採用 SCC 澆築時，對母單元鋼筋籠加工製作、端版背填料、側邊塑膠帆布、材 料現場試驗等以及挖掘困難度，對整體工時、成本而言，藉由實際施工成 果，分析比較兩者程成本之差異性。

3.6.2 完成面平整度分析比較

SCC 具有高流動性及充填孔隙之特性，對於地下連續壁壁體是由軟弱 土壤組成而非一般結構體之模板或鋼版之堅硬面組成，壁體的平整度因土 壤成份不同、穩定液(皂土)濃度的控制等因素，以及施工過程中機具碰撞壁 面、挖掘及吊放鋼筋籠等人為操作技術、挖掘後至澆置混凝土前放置時間 等等，藉由實際施工成果，目測檢視分析比較三種模式之差異性。

3.6.3 滲水情形分析比較

地下連續壁壁體滲水為長久以來亟欲改善之難題之一，尤其是公母單 元交界面端版部分接頭清理作業往往無法清除乾淨，附著泥屑、泥層，或 澆置混凝土時漏漿形成破碎面，致滲水情形最為常見；另外地下連續壁體 也有因鋼筋位移或澆置面不連續之情形發生，導致局部壁面滲水現象。 本研究計畫藉由SCC 具有高流動性及充填孔隙之特性，檢視施做於地 下連續壁之實際施工後滲水情況，採每單元滲水影響範圍面積與單元面積 比方式以顯現滲水程度，並與其他案例比較滲水之情形，作為爾後連續壁使 用材料之參考採用。

第四章 案例工程施工實務探討

本研究案例工程係新工處主辦臺北市內湖區市民運動中心暨科技園區 服務中心新建統包工程，首次將SCC 運用於地下連續壁工程，設計要求強 度為 280 kgf/cm2 ，由於本案例工程係為統包工程，所以主辦機關僅訂定基 本需求，其餘均由承攬廠商規劃設計及分包各專業廠商施築；本章主要針 對連續壁工程實際施工過程中，簡要敘述公共工程執行相關規定及施工過 程紀錄，以供後續施工參考；至於SCC 運用於地下連續壁工程之施工成果， 將於第五章分述之。

4.1 案例工程簡介

4.1.1 工程概述

† 工程名稱：臺北市內湖區市民運動中心暨科技園區服務中心新建統包 工程。 † 起 造 人：臺北市政府體育處、臺北市政府建設局 † 主辦單位：臺北市政府工程局新建工程處 † 監造單位：昭淩工程顧問股份有限公司、王正源建築師事務所 † 專業管理：昭淩工程顧問股份有限公司、王正源建築師事務所 † 統包廠商：皇昌營造股份有限公司 † 協力廠商：同豐營造工程股份有限公司(地下連續壁工程) 。 † 基地面積：3,559.13 m2 ( 建築面積：1,382.27 m2 ) † 樓層狀況：地上 11 層、地下 3 層、屋突二層 † 總樓地板面積：17,882.83 m2 _{( 建築物高度：49.9 m )} † 工程期限：決標次日起 825 天（94.05.26~96.08.28）。

4.1.2 地下連續壁工程概述

† 四面周長：187.4m 、壁厚：90cm 。 † 深 度：東側 35m、西側 37m、南北側 36m。 † 開挖深度：17 m (6 挖 5 撐) 。 † 單 元：母 17 單元、公 17 單元、公母 1 單元；共計 35 單元。 † 材料強度：SCC、 280 kgf/cm2 。 † 施 工：95.04.05~95.05.13 † 地 中 壁：壁厚：60cm、共計 7 單元。(GL：-16.5m ~-27m) † 地下水位：GL-3 m。

† 施工機械：MHL 油壓長臂型掘削機 (Masago Hydraulic Long Bucket)

4.1.3 基地地質概述

基 地 面 積 約 為3,559m2， 根 據 規 範 所 需 之 鑽 孔 數 為6 個 鑽 探 孔，鑽 探 孔 深 度 約60m，基 地 鑽 探 深 度 內 土 層 分 佈 情 況，主 要 以 盆 地 邊 緣 之 壓 密 未 完 成 粘 土 及 砂 土 為 主 。 根 據 本 次 現 場 鑽 探 結 果 得 知 ， 鑽 探 深 度 內 土 層 分 佈 情 況 可 概 略 分 為 幾 個 層 次 ， 簡 述 如 【 表 4-1】 ：

表4-1 鑽 探 深 度 內 土 層 分 佈 情 況 簡 表 層別 深度 (m) 層 次 土層 分類 N 值 Blows/ft 土質 屬性 第一層 回填層 3.6~3.8 SF1 CL 6 回填粘土、砂土夾磚塊及水 泥塊等雜物，具中等堅實稠 度。 3.8~15 C1-1 CL 2 地表下 8.0～11.0 公尺間夾 腐木等有機物。 具極軟弱稠度 15~21 C1-2 CL 3 具軟弱稠度 第二層 灰 色 沉 泥 質 粘 土層 27~32.7 C1-3 CL 3 具軟弱至中等堅實稠度 第三層 黃 灰 色 沉 泥 質 細砂層 31.6~34 S1 SM 24 具中等緊密之緊密度 第四層 崩 積 岩 塊層 34~40 R1 S.S/SM >50 岩心品質指標(RQD)約介於 0～25% 第五層 灰 色 沉 泥 質 細 砂層 40~45.3 S2 SM 34 具中等緊密至緊密之緊密度 第六層 灰 色 沉 泥 質 粘 土層 45.3~60 C2 CL 19 具堅實至堅硬稠度 註 ： 依 工 程 所 在 基 地 鑽 探 報 告 彙 整 資 料 。

4.1.4 連續壁工程施工流程

地下連續壁不論採用SCC 或一般水中混凝土材料施築，其連續壁工程 整體施工流程均相同，本案例工程施工步驟流程簡要說明如【圖4-1】所示， 另外連續壁工程施工相關照片如【照片4-1】。

圖4-1 連續壁工程施工流程圖 導溝及鋪面施作 穩定液池棄土坑、鋼 筋加工場施作 單元分割 柱心、正交樑心 水平定位 壁體挖掘 機具進場 組裝試車 穩定液管理 鋼筋籠製作 超音波檢測 鋼筋籠吊放及 調整測定 接頭清洗或 底泥清除 YES NO 特密管吊放 SCC 澆置 單元完成 棄土清運 基地整地放樣

1.連續壁挖掘作業 2.連續壁挖掘作業 3.鋼筋籠加工組立 4.公單元鋼筋籠吊放 5.監測儀器安裝測試 6.特密管吊放 7.穩定液相關檢測 8.超音波檢測 9.圓柱抗壓試體製作 10.氯離子含量檢測 11.坍流度檢測 12.箱型檢測 13. V 型檢測 14. SCC 澆築作業 15. SCC 澆築記錄作業 照片4-1 SCC 連續壁相關施工照片