dcp评估道路基底层压实度受土壤粗粒料含量之影响

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1、DCP評估道路基底層壓實度受土壤粗粒料含量之影響黃正忻1林登峰2張春和31正修科技大學土木工程系講師2義守大學土木與生態工程系副教授3義守大學研究所研究生暨中華顧問工程司正工程師摘要臺灣地區道路基底層壓實度目前都採用傳統的砂錐法工地密度試驗來檢測，此檢驗方式過程繁雜且耗時費力，動態圓錐貫入儀(DCP)因操作方便且易於攜帶，目前已有採用做為輔助檢測道路基層壓實程度之作法。本文利用DCP對五種不同粗粒料含量之回填土料在三種不同程度壓實之滾壓土層進行檢測，探討粗粒料含量對DCP檢測之PR值的影響。由檢測數據分析發現相同壓實程

2、度之土層，DCP檢測之PR值確實會受到粗粒料含量之不同而影響，於相對壓實度98%之土層，粗粒料含量65%之PR值為含量0%之0.57倍。同時數據也顯示粗粒料含量越高之滾壓土層檢測之PR值的差異度較高，當含量達40%時變異度則超過10%。因此，利用DCP之PR值評估土層壓實程度時應考慮粗粒料含量，其含量應以30%以下者為宜。一、前言臺灣地區道路基底層或土木工程土石方回填施工作業，以土層必須分層回填與滾壓之工作最為費時，有時常因受到天候下雨而造成土層含水量太高而必須重新翻晒才能滾壓完成。道路基底層或土石方填土滾壓施工之壓實

3、度目前都採用傳統的砂錐法工地密度試驗來進行檢測，此種檢驗方式過程繁雜且耗時費力。而且土層分層滾壓後需等候檢測合格後才能進行上一層之填土施工，工程也常因等候檢測而嚴重影響到施工進度，工程界莫不期盼能找出一種準確又快速的檢測方法來取代傳統砂錐法檢驗法以克服此種窘境。目前道路基底層填土滾壓施工都採用傳統的砂錐法檢測其壓實度，此種檢驗方式過程繁雜且耗時費力，土層分層滾壓後需等候檢測合格後才進行上一層之填土施工，工程常因等候檢測而影響到施工進度，工程界莫不期盼能找出一種準確又快速的檢測方法來取代傳統砂錐法檢驗法以克服此種窘境，以

4、提升道路工程回填土滾壓施工品質之控制。動態圓錐貫入儀(DynamicConePenetrometer)簡稱DCP，操作方便、易於攜帶與價格便宜亦是其優勢之處，為舖面檢測技術儀器之一。交通部公路總局第三養護工程處及台北市政府近年分別引進作為檢測道路路基土壤回彈模數及壓實度之輔助工具[1，2]，也提供檢測道路基底層之壓實度另一種方法。DCP已在美國Minnesota11州公路系統廣泛應用於量測現地基底層土壤回彈模數，同時也將DCP試驗法納入管溝工程驗收規範中[3]。DCP試驗法可由貫入試驗數據分析檢算成「貫入深度-打擊次數

5、」與「貫入深度-貫入比率(penetrationratio，PR）」等關係圖形，由圖形之曲線轉折處明確指出舖面結構層位相對位置或不同層位材料之位置，且依據貫入比率亦可判斷土層材料所屬種類，並了解土層強度性質[4]。還有諸多學者利用DCP檢算之PR值推算道路基底層土壤之CBR及回彈模數Mr，作為鋪面厚度設計與養護管理之重要指標[5，6，7，8，9]。國內也有進行DCP試驗法做為道路管溝回填施工品質之研究[10]。可見DCP試驗法在土層壓實度之檢測是可以廣泛推廣的一種方法。二、研究動機與目的儘管DCP試驗法在美國已應用於量

6、測現地基底層土壤回彈模數實施多年，並將納入管溝工程驗收規範中[2]，但有學者提出DCP在使用過程若未保持垂直，貫入棒與孔璧產生摩擦將對DCP試驗數據產生影響[11]，此種影響情形可於試驗過程給予捨棄重新再做，但一些影響DCP檢測值之因素或適用土層材料應詳加探討，才能讓DCP試驗法更準確應用於路基壓實度之量測上。筆者從以往之DCP貫入試驗操作過程發現，當DCP貫入土層中錐頭打擊到大顆粒石料需經打擊多次方能穿過，此種情形對純細顆粒之土層與含有粗顆粒之級配料土層所得到之數據分析結果有極大之影響，純由DCP貫入試驗數據推算之P

7、R值大小直接判斷壓實程度並不準確，應考量夯壓土層之粗粒料含量多寡的影響。假若能針對不同粗粒料含量之土源，按工程設計要求不同的壓實度模擬工地滾壓施工，由DCP貫入試驗數據分析得到之PR值，建立不同壓實程度下，不同粗粒料含量與PR值之關係圖，則日後可由工地DCP貫入試驗數據得到之PR值及該土層之粗粒料含量百分比查此關係圖，立即得到相對壓實度，如此將可克服因採用傳統砂錐法檢驗壓實度而延誤工程進度之缺點。三、試驗規劃與進行3.1試驗土樣本研究旨在探討道路基底層回填土樣粗粒料含量對DCP之PR值的影響，因此選用五種接近行政院公共

8、工程委員會公佈之一般道路基底層回填土壤級配（如表1）之土樣為研究對象[12]，其通過No.4篩之重量百分率約介於30%~100%，土質分類屬A-2至A-6之間。土壤性質試驗包含粗細粒料篩分析、阿太堡限度、標準夯實試驗、AASHTO土壤分類系統、土壤加州承載比CBR試驗等項目。表1公共工程委員會公佈之基底層材料之級配[12]試驗篩（