浅谈铺面工程

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1、1997/5/24淺談鋪面工程成大土木系教授郭振銘很多人搞不懂，路面有什麼好硏究的？路面真的有那麼重要嗎？這類問題的答案其實是見仁見智，沒有絕對的對與不對。也許路面失敗的後果造成生命財產損失的比例的確遠比一般結構物來得低，但是想想我們出門來來往往如果脫離不了坑坑洞洞的道路，經歷了一段顛頗不平的道路之後，對我們心情與生活的影響有多人？再想想你我的生活周遭有多少路需要修補，而政府每年需要花費多少錢在新建道路與道路加鋪等工程上；還有，因爲道路失修而造成的民怨、車輛損耗、經濟損失、時間延誤、甚至車禍意外，都是無法以金錢估計的。您應該會同意，道路工程的重要性確實並非無病呻吩。廣義來說'鋪面工程除了

2、一般車輛通行的各級道路之外'還包括機埸跑道、停機坪、滑行道，鐵路軌道等等。鋪面工程在先進國家的政府工程單位與學術界都佔有一席地位，除了如上述與生活與財政息息相關之外'這些公共建設工程之所以能吸引硏究人員與經費支援，主要因爲大多具備以下的特性，1.工程範圍遼闊，設計因素複雜。一條公路往往跨越數百公里的距離，經過各種地形，各種地質條件，不同的氣候特性。而且鋪面結構直接面對一年四季，甚至日夜个同的人氣與人地環境，許許多多複雜而且變動的因索使得鋪面的設計考慮與一般固定位置的結構物設計考量不相同。在設計精準度、環境變動與相異性、現場實務與工程經濟等方面，必須求得一個妥協平衡點。2.工程數量龐大。在

3、施工困難度與精度的要求方面，鋪面工程雖然無法與許多重要結構物相提並論，但是誠如第一點所言，公路動輒數百公里，市區一般街道里程數更是驚人。從近年來阈家重要建設編列預算的龐大與交通建設所佔的比例，就可看出道路建設對國家財政與經濟的影響。所以，儘管鋪面工程在一般人的觀念中是•最簡易、最基本的工程，卻也是相當需要投入更多人才硏究的領域。事實上，完整的鋪面工程硏究體系範圍相當的廣泛，應用的技術與理論也相當多元化。大致上，我們可以以應用的領域不同，將鋪面工程的相關硏究分成以下幾大類；1.路面結構分析鋪面並非僅只一般狹義認定的「表面薄薄的一層」！廣義的鋪面應該是包括表面層、面層下的各層底層、天然路基土

4、壤等三大部分的特殊層狀結構系統。因爲各層的材料強度不同、材料透水、傳熱、膨脹、彈性等等性質不同、厚度不同、層與層間界面的黏結與摩擦狀況不同、以及實際土壤與碎石等各種个連續粒狀材料的不同堆積或移動狀況、環境溫濕度的不同，使得這個層狀結構系統的受力反應行爲十分複雜。要掌握鋪面的特性，深入而且具有理論基礎的結構分析是絕對必要的。從Westergaard的無限版剛性路面解析解、柔性路面的多層彈性理論解，到二維有限元素分析，再到目前正在起步的三維有限元素分析，都是帶動鋪面工程進步的主要依據。在未來，如何更精確瞭解鋪面系統的行爲與互制關係，如何突破現有的鋪面結構觀念，設計出更經濟耐用的鋪面結構，都仍

5、有賴不斷的精進鋪面結構分析的硏究。1.路面材料瀝青材料是眾所周知的鋪面材料，在阈內已有多年的硏究歷史，而本系主任蔡攀緊教授所主持的瀝青材料實驗室更是公認台灣瀝青材料硏究的領導權威與人才搖籃。爲了日益嚴苛的交通需求與保護環境，如何突破傳統瀝青材料的先天限制，開發更耐用更穩定的改質瀝青與回收舊瀝青路面再製瀝青，都是實驗室中正在進行的重要課題。此外，常見的鋪面工程材料還包括應用於剛性鋪面的水泥混凝土，用於接縫的橡膠類塡縫料，用於修補路面的樹脂類材料，用於鋪設底層的級配料與穩定處理材料，用於鋪面結構加勁的地工織物等等。都是需要硏究材料專家參與的項目。2.路面檢測與評分對於既有鋪面，經常性的檢測猶

6、如人體的定期健康檢查，不但能追蹤鋪面使用與受損情況，也是建立整個區域鋪面資料庫的必要基礎。因此，各項非破壞性檢測技術也都有應用在鋪面工程的例子。例如FWD、RoadRater，都是以重擊鋪面再量取鋪面變位量的方式，反算鋪面的結構強度、各層厚度或路基強度。超音波及雷達的技術則應用於檢測面層下方出現淘空或裂縫的位置，以利修補或進行預防性加強措施。除了上述的結構性檢測之外，管理鋪面的單位往往更重視「感官性」的檢測成果，這包括肉眼可見的表面瑕疵及車輛行駛時的平穩舒適感。透過影像處理，自動判別鋪面裂紋數量及修補面積，已經被引進應用。而如何將舒適感客觀的量化，及如何建立更合理的舒適感與結構檢測間的關

7、係，對一般工程學者都是極富挑戰性的任務。3.鋪面管理正因爲鋪面的數量龐大，品質的好壞與民生經濟關係十分密切，偏偏政府養護鋪面的預算有限。所以如何將此有限的資源，有效而且及時的分配運用，應該依賴一套科學化的管理系統。這套管理系統的屮樞是一個完整乂有時效性的鋪面現況資料庫。目的在定期迅速收集所有鋪面的各項相關資料，透過資料庫管理，有效掌握鋪面現況。除了可以排定各路段維修的順序之外，配合上鋪面破壞預測模式'更可以預估未來的維修需求'以爲編