越南地區鋪築剛性路面之問題探討
|
試 驗 中 心 主任工程師 |
房性中 |
摘 要
越南地區路面系統建設採用柔性瀝青路面，已有數十年之歷史；惟近年來，透過外資的支援及技術指導，在車輛超載與交通量日益驟增之前提下，導致局部地區或路段也變得「柔腸寸斷」，並使柔性路面的維修經費呈現大幅成長，不得不令人咋舌。
基於機場、碼頭岸堤、過水路面及特定區域使用剛性路面之現況成效尚稱不錯，且其所佔比例不會超過1％，仍有極大的發展空間，不容忽視。
筆者於2000年7∼9月惠蒙指派前往胡志明市擔任本工程司亞洲公路專案之Pavement Specialist，提供剛性路面設計服務與審查作業，由所見所聞中汲取許多寶貴經驗，現本文擬依據筆者些許的實務及工程案例說明，粗略探討越南地區鋪築剛性路面的優缺點、注意事項及相關問題，並與台灣之現況作一比較，尚祈各界專家不吝賜教、指正。
一、前言
越南，一個仍然實行社會主義且稍嫌封閉的國家，自1975年南北越統一之後，即展開工程建設，並持續以公路系統為大宗之計畫。
雖然高速公路及市區道路仍以柔性瀝青混凝土為面層主要之材料，但對於特定區域和機場跑、滑道……等，則係採用剛性水泥混凝土作為面層設施，或許因瀝青拌合廠不足，或經驗不足，而為了減少柔性坑洞、修補之缺失。
經筆者詳細觀察胡志明國際機場之鋪面現況，據聞係美軍建設完成並轉移給越南政府使用至今，其中並無顯著之裂縫或沈陷等缺失，可見其成效堪稱優良。
因此，若擬在越南地區推展剛性路面，或參與鋪面設計監造時，似乎可以詳加考量、謹慎評估，以作為必要時因應之對策。願藉本文提出個人淺見，敬請業界卓參。
二、越南地區現況說明
越南的領土為南北長條狀之分佈，全長約1600公里，面積約為331,000平方公里，人口7000∼8000萬；根據越南「國家運輸建設評論」(National Transport Sector Review) NTSR最新統計之公路運輸系統資料為：公路總長度105000公里(國道：11500公里；省道:14000公里；地方道路：25500公里；鄉村道路：46000公里；城市街道：2500公里；特殊區域道路：5500公里。)。其中鋪設柔性面層者，僅約11%，當可想見鋪設剛性面層者尤屬稀少及其重要性矣。
三、剛性路面採用之設計方法
越南地區剛性路面之設計方法仍依據美國PCA 1984年版者為主，現階段仍未見採用剛性面層上加鋪柔性瀝青混凝土或剛性水泥混凝土者。
若與台灣地區常用之剛性路面設計方法和主管機關作一比較，可列如表1所示。
表1：越南與台灣地區常用之剛性路面設計方法比較表
國 家 |
主 管 機 關 |
鋪 築 種 類 |
設 計 方 法 |
加鋪方式 |
台 灣 |
國道高速公路局 |
中山高速公路新建 |
PCA 1973 |
無 |
|
中山高速公路拓寬 |
PCA 1984 |
無 |
||
國道新建工程局 |
第二條高速公路 |
AASHTO 1986 |
無 |
|
|
民航局 |
停機坪、跑道及 滑行道 |
FAA 1989 & 1995 |
AC* |
|
|
鐵路局 |
變電站廠區道路 |
PCA 1984 |
無 |
|
越 南 |
交通部設計院 |
亞洲公路、過水路面 |
PCA 1984 |
無 |
*AC：瀝青混凝土
由表1中資料可得知：剛性面層上加鋪瀝青混凝土之實務，現階段台灣地區之機場持續作業中，而松山機場主跑道加鋪AR4000 AC係於民國78年由本工程司負責設計 、監造完成、首開此一案例之先河；目前高雄、台東、北竿、花蓮等地之機場，亦於日前相繼完成AC加鋪之工程，成效顯著。
反觀胡志明國際機場，2000年7∼9月期間，雖然正在新建第三條跑滑道，但僅同時針對嚴重裂縫之版塊進行打除翻修作業，未見加鋪AC者。
四、越南地區鋪築剛性路面應考慮因素
不同的設計方法，其考慮因素的項目不盡相同，一般道路和機場的設計模式已是「南轅北轍」，即使純以PCA 1984年版而論，使用於台灣和越南也各有不同的問題衍生。設計工程師一定得順應地域差異和國情之不同而應變之，不可百分之百套用固定的模式，否則難以順利達成任務。
以下僅就筆者個人在越南之經驗及見聞，輔以台灣現況，略述一、二重點項目，並厘清一些不正確的觀念，俾供有志趣者研究、卓參。
(一)設計年限
設計年限一般主要道路及機場皆訂為20年，次級道路可假設為10年，若後者屬於整建模式者，則可設定為10∼15年(例如：高雄機場之整建計畫即屬之)，惟於剛性面層上加鋪柔性面層時，根據文獻(5)所述，使用年限最佳者亦僅達8年而已，故設計人員在研選方案及訂定年限時，應注意及此，可避免發生認知上之落差。
少數工程師認為：設計年限由20年減為10年，則鋪築總厚度可以縮減50%，亦即建議筆者將25公分的設計值降為12或12.5公分。這是錯誤的理念，必須在此特別予以聲明及澄清。
(二)交通量分析
越南地區的機車數量相當地多，幾乎除了淩晨之外，道路上隨時都是車滿為患，因此，其交通量模式亦與台灣或美國皆截然不同，且具備下列幾個特性：
1. p.c.u.值居高不下但EAL值仍低
前者為各車種轉換為小客車的當量數，係代表公路系統在單位時間內的容量值(Capacity)，而1個機車單位約等於0.5個 pcu值，故機車數10000時，pcu值即高達5000；後者係為設計年限內，路面系統承載相當於18 kips等值單軸載重的當量數，而1個機車單位約等於0.0002∼0.0003 EAL，故機車數10000時，EAL值僅達2或3而已。其間之差異性可由此例顯而易見矣！
2.載重當量因素值偏低，惟仍需考量超載之路段
依據筆者經驗：台灣地區採用值為0.0002∼8.03之間，美國35T連結車之值亦為2.39；但越南地區之最大值僅規定為1.38，顯然偏低，若為超載路段需特別考量之。
3.成長率一律訂為10%
交通量成長率會因開發程度、車輛使用模式、人口數量、特殊時段及交通動線等因素而變動，並非一固定之值。但越南地區一律規定為10%，幾經開會溝通，始將部份區段及車種降為8%。
(三)環境因素
越南胡志明市位於熱帶地區，全年氣溫維持在26∼36℃之譜，其中又長達半年為暴雨季，導致地層軟弱者(例如與胡志明市毗鄰之南寧省及越柬邊防站區域)，地下水位始終居高不下或溢流路面而過，因此，剛性路面若鋪築於此類地區，路基土壤強度的偏低或變化過大，勢必對剛性路面之面版造成不利影響，則接縫損壞、衍生裂縫、唧水現象甚至沉陷斷裂等問題將接踵而至，故如何改良路基土壤強度、置換與否、排水系統佈設以及克服溫差裂縫等等難題，均須妥善規劃因應之策。
(四)路基土壤
越南地區習慣採用路基土壤厚度一律為15公分；經筆者再三說明並輔以規範條款比對，始將填方區段改為30公分，挖方區段仍保持15公分。
(五)鋪築材料
鋪築材料之優劣，直接影響鋪築結構強度值及厚度值，間接掌控預算或成本之多寡，故其材質極為重要。除需考量材料品質之外，尚得顧及蘊藏量、地域性、運距及二次處理等「因地制宜」諸問題。
越南地區之基層材料大多均採用Laterite為主，因其磨損率偏高，PI值亦超過規範之規定值，故其CBR值難以穩定地達到30%以上之設計值需求，日後之耐久性恐亦遭人誹議並縮減路面整體使用年限，因此，幾經研析及比較之後，茲提供下列解決之方案俾供越南設計院採擇使用：
1.直接選用優良材質之碎石級配料當作基層。
2. Laterite混拌碎石級配料。
3.水泥處理Laterite。
4.水泥處理土壤。
5.水泥處理碎石級配料或水泥處理砂(例如：北越從河流挖出者)。
(六)面層材料
面層材料採用水泥混凝土為主，惟根據先前其他國際顧問公司設計之結果，在EAL＝6.4×107之交通量荷載條件下，為期20年的設計成果，該面層PC厚度竟然只有10公分之厚度，不但不符合安全要求，亦違背基本設計最小厚度之準則，若冒然施工，則該地區之路面品質堪慮！所幸最後經筆者審查、修訂后之確定值為25公分，並非10公分。
另有關PC品控之依據，該地區皆以抗壓強度為主，基於抗彎試驗未能普及之現況考量，仍建議恰當地抗彎強度配合設計準則供試驗室參考，並於設計報告中敘述試驗室必須提供PC抗彎v.s.抗壓之相關性說明，以利工地現場作業之執行。
(七)剛性路面本身特性
1.版塊尺寸
經筆者審查當地設計圖說之結果，發現版塊尺寸之長寬比(L/W)過大；此一錯誤若未修正，將使剛性路面在完工不久之後，即產生橫向裂縫之損壞。
2.接縫設計
接縫乃剛性路面必要之設施，一般常用的型態有：施工縫、縮縫、伸縫及鉸接縫等四種，若設計不當，亦將損及服務品質，不可不慎。即使細及接縫寬度、鋸縫深度及時間、鋼筋種類及長度……等等，均經筆者審查之後，作了大幅度地訂正方始定案。
3.接縫處填縫料
接縫處之填縫料，平均約每2∼3年即須全面清除並重新填灌，若不作此項作業，則填縫料在超過使用年限之後，雨水將滲入路基而衍生唧水現象，切勿輕忽。
4.施工問題
剛性路面舖築的工作，若無完善的施工計畫、品控程序以及信譽優良的承包廠商，則勢將無法獲致優良品質之產品。一般常見或必須特別注意之關鍵問題有：
(1)平坦度未嚴格控制。
(2)養治程序欠妥。
(3)鋸縫時機不對。
(4)掃紋作業欠妥。
(5)逕行採用抗壓強度替代抗彎強度進行品管。
5.溫差問題
熱帶地區之日、夜間溫差較大，應考量橫縫間之版塊將有翹曲(Warping & Curling)之現象或趨勢，以避免產生版塊推擠之行車跳動的危險性。
6.噪音問題
路線若行經市區及住宅區，應加行考量噪音問題及隔音墻等措施，否則居民將不堪其擾。
五、現階段越南地區鋪築剛性路面應注意事項
1.亞洲公路專案所使用剛性路面之地段皆屬越柬邊防站之軟弱土層及過水路面區域，客觀條件相當惡劣；故設計時應納入一定的安全係數考量。不可只採用厚度或強度下限值逕行作為設計之基準。當然，小於最小厚度的12或12.5公分則益形失當及不妥。
2.由於水泥混凝土之抗彎與抗壓模式及機制均不相同，故不能直接採用建築物之抗壓品管習性套用於路面抗彎之品管作業。
3.設計工程師應熟稔設計手冊或準則的全部相關規定及條款，才不會作出貽笑大方之成果。例如：EAL＝6.4×107時，其剛性面層絕對不可能小於15公分，即使設計年限縮短為10年，也不會得到12或12.5公分之值才對。
4.剛性面層版塊之長寬比的問題，亦易令人疏忽及設計錯誤，稍有閃失即弊端叢生，怎可不慎之、戒之。
5.基層材料採用Laterite，應特別審慎小心，並須利用工程技術克服或改善之，以免損及強度及耐久性。
六、結論與建議
1.相同的設計方法，會因為不同的國度及地域性而有非常顯著的差異性存在，設計工程師須通盤了解並採柔性溝通協調方法解決之，不可一味堅持己見或100%照章行事。
2.胡志明市之市區道路鮮少因管線問題而必須開挖路面，相對亦使其路面品質優於台灣地區，我們值得引以為鑑。同時該地區之雨季長達半年之久，施工計畫及養治程序均顧慮及此；常見台灣地區之路面工程在冒雨趕進度，恰當與否？不言可知矣！
3.設計年限預估的準確性，除攸關結構厚度值之外，尚涉及維護及建造之成本甚鉅；同時從業人員須厘清：設計年限、使用年限與使用壽命三者之差異性，不可混淆使用或張冠李戴。
七、參考文獻
(1)房性中“台灣地區鋪築剛性路面之問題探討”現代營建第229期，1999年元月。
(2)陳豫、蕭慶國，“國際道路協會一九九四年年會暨美中經濟協會營建與工程小組
會議出席報告”，中華道路第33卷第4期，1994年10月。
(3) Portland Cement Association , “Thickness Design for Concrete Highway and Street
Pavements”, 1984.
(4)房性中“材料暨鋪面工程實務問答集”文笙，1998年10月初版。
(5)FHWA“AASHTO Pavement Overlay Design”, Participant Notebook, FHWA-HI-94-048,
NHI Course No. 13129, 1994.
(6)房性中 “剛性鋪面接(裂)縫處理原則探討”公路工程月刊第22卷第5期，1995年11月
(7)房性中“台灣地區公路剛性道面厚度設計研討”，現代營建第192∼194期、
(一)(二)(三)、1995年12月∼1996年2月。
(8)Yung H. Huang., “Pavement Analysis and Design”, Prentice Hall, 1993.
(9)房性中(Hsing-Chung Fang), “Phnom Penh to Ho Chi Minh City Highway Improvement
Project (Vietnam Component): The Report for Adjustment of Pavement Structures Design”
2000, 8.
< < < < < < < < < < < < < < < < < 回目錄< < < < < < < < < < < < < < < < < < <