現代營建 292---台灣地區使用柔性鋪面現況問題探討與展望

台灣地區使用柔性鋪面現況問題探討與展望

☆房性中

摘要
台灣地區道路、機場採用柔性鋪面的延革長達半個世紀以上，除設計考慮因素日益完備並切合實況之外，鋪築材料的研發、改進，政府機構及學術單位均居功厥偉；在在都顯示了柔性鋪面的重要性不言可喻。柔性鋪面設計方法，以美國而言，係以AI、AASHTO及加州三大系統為主軸，唯皆以最新版本為依歸。台灣地區除道路主管機關多達數十個之外，延用之設計方法差異性極大，甚至仍有採用50年前之美國舊版者，值得商榷。至於未要求提送鋪面設計報告書之單位，更加令人捏把冷汗。本文擬以筆者技術專業之角色，粗淺提出台灣地區使用柔性鋪面之現況問題探討以及未來之展望，希能對土木工程界略盡棉薄之力。

一、前言

         台灣地區採用柔性鋪面的歷史長達五十餘年，其所涵蓋的比例高達剛性鋪面的25倍以上，因此，不只從業人員者眾，亦累積了相當豐富的經驗與難能可貴的文獻資料。由此觀之，堅持與提昇柔性鋪面品質的理念，尤需加強並落實至執行面，方能達到事半功倍之成效。
         以用路人的眼光來看，管路挖掘的頻繁、對平坦度的詬病、年年刨除、回鋪面層的作法、.…等等既存的事實，是不是除了造成社會百姓的不便與危險之外，我們技術人員也要亟思改進之道才對呢？
         職是之故，若能呼籲產、官、學各界多多重視現況問題，並有好的展望與因應措施，一定可以逐步改善目前的缺失與危害程度。

二、台灣地區柔性鋪面管理機構採用規範之比較

國內主管道路之機關有：高速公路局、國道新建工程局、公路總局、內政部營建署、台北市及高雄市政府工務局、民航局、工業局及港務局等等數十個單位，除所使用之設計方法不一致之外，鋪築結構也不相同。茲將其差異性列如表一所示。

三、設計考量因素

柔性鋪面設計之考慮因素，早期僅以路基土壤簡略試驗為主、交通量分析模式亦不夠嚴謹，致鋪築材料厚度需靠經驗作主觀性的設定；現階段則必須基於路基土壤強度、交通量分析、鋪築材料及環境因子等條件，作綜合性的設計與考量，才能決定鋪築結構種類、強度與厚度。
有關現階段國內常用設計方法之考慮因素項目列於表二。有興趣了解其延革歷史之讀者，筆者建議可參考文獻(1)及文獻(2)。表二之各項說明可參考文獻(3)及文獻(4)。
表一台灣地區常用之柔性鋪面設計方法比較表

表二 AI、AASHTO及加州方法考慮因素比較表

AI MS-1 (1991年版)	AASHTO (1993年版)	加州方法 (1995年版)
1.路基土壤強度：ＭＲ	1.路基土壤強度：ＭＲ	1.路基土壤強度：R
2.交通量分析：EAL	2.交通量分析：ESAL	2.交通量分析：TI
3.環境因素	3.環境因素	3.鋪築材料折算比
4.設計年限	4.使用年限	4.設計年限
5.固定設計圖	5.路面現況使用績效指數	5.安全因素
	6.可靠度與標準偏差	6.設計公式
	7.鋪築材料折算係數
	8.設計公式

四、提昇柔性鋪面設計品質的方法

(一)道路工程
     1.主要機構採用之設計方法
         (1)國道高速公路局：中山高速公路興建時採用美國加州方法1968年版及AI MS-1 1969年版方法，近年之拓寬工程則採用AASHTO 1993年版方法為主、AI MS-1 1991年版方法為輔。並首先研擬採用大粒徑瀝青混凝土材料，而由本工程司自辦研究案，於民國八十五年完成期末報告。現已納入行政院綱要規範[文獻(5)]第02711章使用。
         (2)國道新建工程局：以AASHTO 1993年版為主，積極研發石膠泥瀝青混凝土與再生瀝青混凝土等材料，並且嚴格進行工地執行材料試驗相關作業程序之掌控，同時由本工程司完成文獻(6)之研究報告、提出具體可行的建議方案供參。
         (3)公路總局：早期以美國加州1963年版方法為主，並研訂本省之輪重當量係數。近期則改用1995年版方法為主，並於民國八十六年四月函示各等級道路必須符合各結構層最小厚度之需求。至於加鋪設計方法則採用AI MS-17 1983年版為主。
         (4)內政部營建署：早期以AI MS-1 1956年版為主，民國六O年代以後，改採1969年版為主，現階段有些工程使用1991年版方法。
         (5)台北市及高雄市政府：早期以AI MS-1 1969年版為主，目前則改採1991年版者居多。同時台北市政府積極推動控制性低強度回填材料(Controlled Low Strength Materials：又簡稱為CL SM)使用於市區道路窄幅之挖掘、回填等作業。
         (6)民航局：持續採用美國聯邦飛航總署(Federal Aerodrome Administration; 簡稱FAA) 1990年版之設計方法為主，另從1995年7月起，配合設計方法之施工規範，改採逐章逐節抽印本更新之方式辦理update作業。部份勤務道路及停車場鋪面設計則採用AI MS-1 1991年版。另機場剛性道面加鋪設計，多處運用大粒徑AR-4000瀝青混凝土，成效卓著。
         (7)工業局及港務局：筆者設計時以AI MS-1 1991年版為主，有時亦採用AASHTO 1993年版方法予以分析後並列比較之。
         (8)其他：部分工程未經計算分析，即逕行決定鋪築結構厚度值；有時連圖說的標示值根本就不符合設計規範最小值規定，知其梗概者，真得捏把冷汗。
     2.交通部頒布之「柔性鋪面設計規範」[(文獻(4))，由本工程司主辦、筆者忝任計畫主持人，涵蓋國內常用之AASHTO 1993年版、AI MS-1 1991年版、AI DAMA 1990年版程式方法及美國加州1995年版等方法，同時併入本工程司本土化材料調查之研究案彙整的設計查核圖以及經驗係數建議值，業於民國九十一年元月定稿頒布。
(二)機場工程
     1.民航局：同上(一)之(6)節所述，惟經常仍需提送施工特訂條款。
     2.軍用機場：泰半均由軍方專業技術人員自行設計及監造，設計安全係數亦較高、厚度相對較厚。

五、現階段厘定施工規範的癥結點

         施工規範乃為完成設計者理念撰寫而成的文件，進而要求承包商據以施工及作業的準則；同時亦賦予監造人員相當的權責可以調整品管頻率及檢、試驗數量的增減。可謂係屬極重要的工程文件。
         但是，在實務上卻仍存在著下列諸多癥結點尚待改善或扭轉從業人員錯誤之觀念，筆者不揣意，謹列述如下：
(一)施工規範與設計方法的一致性      1.AI MS-1 1956年版規定與現行規範不一致
         少數單位現仍使用AI MS-1 1956年版設計方法，但卻延用AI SS-1 1969年版或1992年版之施工規範，犯了明顯地錯誤。
     2.AI MS-1 1969年版規定與現行規範不一致
         AI MS-1 1969年版設計方法依據AI SS-1 1969年版施工規範規定底層級配料之CBR值需在100%(含)以上；而現用之最新版規定皆將底層材質強度CBR值降為80%(含)以上，故若仍使用AI MS-1 1969年版設計方法及查核圖表，亦顯然不符現況。
     3.行政院綱要規範有待厘清
         依據文獻(5)架構，同一章節之施工規範允許使用於各類公共工程之領域，在各項工程所使用之設計條件不同及方法各異的前提下，此一作法有待商榷及厘清。
(二)設計方法未與時俱進
     1.設計理論的更迭
         以AI MS-1系列設計方法為例，其沿革為1956→1963→1969→1981→1984→1991年版，更從1981年版起改用多層彈性理論之理念製作查核圖表及改寫施工規範，故現階段若仍延用1969年版之前的設計方法，顯然不符情理。
     2.設計因素的變異
         新版設計方法對於設計因素的考量，比舊版嚴謹且項目增加。尤其是超載及排水因素，為控制鋪面壽命的兩大重要項目，舊版方法卻付之闕如，因此，舊版方法的適用性，理當不言可喻。
     3.未進行鋪面分析暨設計
         (1)新版方法之面層最小厚度為10公分，但筆者仍能於設計圖說中見到小於10公分厚度之面層標示值。知之甚深者，心中倍感惶恐。不知者卻真是不知其嚴重性與合法性。
         (2)市區道路之刨除或加鋪，大多皆未作設計分析。
(三)使用萬年的施工規範
     1.制式施工規範
         (1)相同單位的大小工程，皆採用相同標準的施工規範。
         (2)施工規範標準本一旦發行，經常是歷經十年以上未能再行修訂或改版。
         (3)設計人員未校核施工規範、亦未提出特訂條款。
     2.抄襲國內施工規範
         (1)直接延用國外標準，未克考慮本土性問題。
         (2)當國外施工規範已改版多年或多次，少數單位仍採用舊版翻譯本。
     3.設計人員未克熟稔施工規範條款的來龍去脈，甚至有些設計者從不查閱其內容，當然不明瞭在施工程序上所可能遭遇的難題。造成不但不能替承包商及監造人員解決問題之窘境，有的時候，竟還一問三不知，羞赧至極呀！

六、提昇柔性鋪面工程品質的作法

(一)道路工程
         1.選用最新版本的設計方法。
         2.施工規範配合設計方法進行修訂或改版，否則必須另提特訂條款。
         3.增加超載及排水因素之考慮。
         4.落實材料調查之作業水準與權責分工。
         5.設計值需符合最小厚度值之規定。
         6.加鋪厚度大於2.5公分時，需作分析設計之工作。
         7.未臻成熟之工法或材料，可採研究案或試鋪、試作等方式印證之。
         8.設計者要培養全面觀及通盤了解之專業能力。
         9.設計成果不得違背政府採購法之相關規定。
         10.落實施工品質管理及監督之機制。
         11.政府單位應注重鋪面平坦度欠佳及坑洞引起用路人抱怨甚或傷亡之事實，不可一直置之不理。
         12.面層鋪設完成未達養護期程前，不宜逕行開放通車。
         13.任何一個環節皆不能有「偷工減料」之念頭。否則即使有再好的制度及再嚴的監工，也難保不會被「省工節料」而損及安全和品質。
(二)機場工程
         1.選用FAA最新版本的設計方法。
         2.因顧及飛安而需採行夜間施工時，應厘定更嚴謹的施工程序及管制措施。
         3.上述道路工程之建議作法皆準用之。

七、未來展望

         1.新工設計方法：建議採用交通部部頒設計規範為主，並隨時以AI MS-1、AASHTO及美國加州最新版本為輔；落實設計前之材料調查作業。
         2.加鋪設計方法：建議採用AASHTO 1993年版或AI MS-17最新版方法，凡加鋪厚度≧2.5公分者，皆應提出設計計算書作為依據。
         3.未落實設計工作之單位或人員應加強宣導，俾讓其了解此程序之重要性暨嚴重性。
         4.加速研發本土性之新工法及新材料，配合施工規範之擬定，俾利工作之推展。
         5.加強改善鋪面平坦度欠佳及到處坑洞之現況，以維民安。

八、結論與建議

         (一)現階段柔性鋪面設計因主管道路機構較多，現用版本致有AI MS-1 1956年版方法、 AI MS-1 1969年版、AASHTO 1993年版、美國加州設計方法及AI MS-1修訂1991年版或AI CP-1 DAMA程式(1990年版)等方法不一而足。甚至有些單位不需設計計算書。凡此種種現況，建議不妨先以交通部部頒設計規範為藍本，以利漸次趨於一致。
         (二)加鋪(Overlay)與封層(Seal)不同，因為加鋪(刨除重鋪超過2.5cm)未達水準致常常修補令人詬病，因此要以AASHTO 1993年版或AI MS-17方法求之。
         (三)施工規範(特定條款)為設計者要求施工者執行符合設計方法的原則與假設條件而訂定的，如今部分工程師未加以校核並使用不合乎設計方法之規範，宜加強其全面觀及深入了解之程度。
         (四)部分單位使用的施工規範未符合設計原則、設計方法亦未及時更新、加鋪超過2.5cm未設計等項，為台灣地區柔性鋪面的一些缺點，有待及時改進以提昇整體之品質。
         (五)材料調查可分為資源調查、定期性調查及應用性調查，國內目前只有作到應用性調查乙項。其落實作法建議可參考文獻(7)。
         (六)鋪築結構的配置須因道路使用的狀況、車輛行駛的類別予以調整，尤其是卡車、連結車超載嚴重，為此而考量超載因素，成為重要的機制之一。■

參考文獻

1.中華顧問工程司，“路面工程手冊第一章：路面工程緒論”，1989年11月。
2.吳學禮，“概述台灣地區柔性鋪面鋪築結構”，新世紀瀝青混凝土鋪面材料特性研討會，中央大學，2001年9月。
3.吳學禮、房性中，“台灣地區柔性路面厚度設計研討” 中華技術第二十期，1993年10月。
4.交通部，“柔性鋪面設計規範”，2002年元月。
5.行政院公共工程委員會，“公共工程施工綱要規範：第一冊”，2000年8月初版。
6.交通部台灣區國道新建工程局，“工地執行材料試驗相關問題之研究”，2000年12月初版。
7.房性中，“鋪面工程進行材料調查作業重點須知暨說明”，現代營建第260、261期，2001年8、9月。