談軟弱路基土壤改良

房性中  技師

一、前言

軟弱路基土壤（Sub-grade Soil)如何適當改良，一直為鋪面工程師長年的課題。以筆者從事工程實務近三十年的經驗而言，堪稱感受良深。

近三十年來，可作為軟弱路基土壤改良劑的材料或工法，可謂日新月異、不一而足。然而其分類，不外乎物理性及化學性反應等兩大類，而化學性反應則又可細分為離子系及水泥系兩大類材料。針對不同的材料或工法，設計工程師若能依照設計準則及採購法之規定行事，一般而言，就不會產生任何重大行政瑕疵或是失敗案例；反之，則極可能後患無窮。

近幾年來，台灣地區各縣市政府公務人員及設計工程師，均較為偏好採用水泥處理土壤或是控制性低強度材料（Controlled Low Strength Materials;簡稱CLSM），來進行軟弱路基土壤改良設計及施工之方式。雖是可行的材料與工法，但是，往往卻因疏忽了養護問題，而衍生失敗案例，實在可惜。

職是之故，筆者擬採扼要性方式，予以說明各材料及工法之特性與注意事項，並輔以實際案例佐證。殷盼得以提供業界從業人員之參考。

二、置換工法

針對軟弱的路基土壤材料，採行置換工法，均為物理性反應，係最傳統且後遺症最小的方式。在設計時，一般必須考量以下各事項：

　1.黏性土壤且CBR強度值<3%時，可考慮以砂性土壤置換之。

　2.黏性土壤之CBR強度值<3%且地下水位偏高時，可考慮以30%碎石級配料混拌70%黏土、或是100%以碎石級配料置換之。

　3.置換工法之效益性，一般而言，柔性鋪面明顯優於剛性鋪面。

　4.設計工程師須編列廢土挖掘、運棄，以及填土採購、運輸與施工作業等工作項目暨費用。

　5.必要時，須加強設計地下排水之功能與設施，以防止或減緩細粒料土壤被水沖刷而流失。

　6.一般而言，採行旨揭置換工法之後，軟弱路基土壤之CBR強度值，應可穩定大於10%以上，且土壤之滾壓完成表面，除須避免雨水滲入之外，不需要進行長時間的養護作業，亦即無長時期養護之顧慮。同時，可立即鋪設底層及面層材料。

三、離子型改良劑工法

若擬採用離子型改良劑處理軟弱路基土壤之問題，一般而言，在設計時須考量以下各事項：

　1.離子型改良劑若具有專利權，應另行依據採購法之規定，簽由業主之主辦機關核准後，方能納入設計方案。

　2.國內至少應有三家（含）以上之代理商，且應考量國內施工單位，是否具備本項材料施工以及作業之能力。

　3.早期之材料說明書，皆敘述須由本項材料的供應商提供施工規範。筆者則建議：應由設計工程師於設計階段辦理試拌及試配作業，以期求得離子型改良劑最佳之使用量之後，再行撰寫特定條款。

　4.使用本類型材料，筆者建議：『千萬不能採行灌漿（Grouting)之方式，強行灌入土壤中。』

　5.本項材料分物理性及化學性反應兩大分類，另據多元框架構造、及吸附性強之效能，具有很強的吸附水、氣能力，以及陽離子交換能力強的作用。屬於離子系化學反應之材料。

　6.本項材料改良土壤性質之週期性較短，一般以運用於農業土壤改良者居多。

四、CLSM工法

若擬採用CLSM工法，處理軟弱路基土壤之問題，一般而言，在設計時須考量以下各事項：

　14PT1.台灣地區已有參考文獻(1)可供參考使用。屬於水泥系化學反應之工法。

　2.路基土壤以CLSM材料灌置，每層以30至50公分為度，且須於CLSM灌置攤平後，養護至少4小時(含)以上，方能繼續底層及面層材料之鋪設與滾壓作業。

　3.CLSM之設計抗壓強度值，以90kgf/cm²(含）為上限值（f_c'≦90kgf/cm²)較為妥當。

　4.設計工程師應特別注意氯化鈣之使用規定。

　5.CLSM澆置後，若不予以養護至少4小時即馬上鋪設面層，則日後必定衍生表面水平式波浪紋或反射性裂縫之損壞狀況。故筆者強烈建議：『不應僅為減省4小時之養護時間，而損害到鋪面表層之品質及使用績效。』

五、水泥處理土壤工法

若擬採用水泥處理土壤工法，進而解決軟弱路基土壤之問題，一般而言，在設計時須考量以下各事項：

　1.台灣地區已有參考文獻(2)可供參考使用。屬於水泥系化學反應之工法。

　2.設計工程師應於設計階段，辦理試拌及試配作業，以期求得各類不同土壤之最佳水泥使用量。

　3.現場土壤在撒布水泥之前，應保持最佳含水量±2％（砂土）、或±4％（黏土)之施工含水量。亦即若現場土壤之含水量過多或過少，則並不適合選用本工法改良之。

　4.水泥之使用量多寡，將因土壤種類之不同，而有極大之差異性；依筆者經驗，一般而言，碎石級配料之水泥用量以≦5%為度，砂土之水泥用量以≦7%~13%為度，至於黏土之水泥用量則須高達9%~16%，甚至於須使用至22%。亦即若黏土使用低於9%之水泥用量，將無法達到土壤改良之成效。有時候，黏性土壤混拌過低的水泥用量，因黏土受到擾動之效應，尚且更有愈加弱化之趨勢。

　5.採用本工法，於完成滾壓作業後，一定要養護7天後，方能鋪設底層及面層材料。反之，則無法達到改善之成效；同時，完工後之表層材料，將極易衍生反射裂縫之損壞狀況。

六、石灰處理土壤工法

若擬採用本工法處理軟弱路基土壤之問題，設計時須考量以下各事項：

　1.設計工程師應於設計階段，辦理試拌及試配作業，以期求得各類不同土壤之最佳石灰使用量。

　2.當現場土壤嚴重泡水時，則適合選用石灰處理土壤之工法。惟其處理後之土壤的最佳含水量值會昇高，且最大乾密度值亦會相對降低。故設計工程師應進一步評估其可行性及利弊得失。

　3.採用本工法，土壤完成滾壓後，應養護24小時，始可繼續鋪設底層及面層材料。

　4.若路床(Road Bed)土壤遭遇泡水問題，因路床不須設定土壤工程強度值（例如：CBR），則路床土壤層適合使用石灰處理土壤之工法予以改良之。

　5.本工法屬於化學反應之類別。

七、結語

　1.以上所列各軟弱路基土壤改良工法或材料，均為台灣地區較常使用之類型與方式。惟頗多從業人員，往往只因疏忽了養護作業時間，以及改良劑之添加量不足兩大問題，因而招致改良失敗的案例，甚至於訟案纏身，可謂得不償失，讀者應引以為鑑。

　2.以筆者將近三十年之經驗而言，水泥處理土壤之工法，若能恪遵養護7天之規定，且添加正確的水泥使用量，乃為最佳之改善策略，其使用績效，筆者亦有信心保固10年以上（例如：台北市公車專用道工程以及松山機場停機坪改善工程。）。反之，則可能在完工後的短期內，即造成鋪面表層之嚴重損壞狀況。不可不慎！

　3.以現階段台灣地區市區道路整建工程而論，基於各路段自開挖至完工的期限均相對緊促，尤其是軟弱路基土壤改良後，並不允許靜置養護7天(含)以上。職是之故，筆者建議旨揭工程，並不適合採用水泥處理工法予以改良軟弱的路基土壤。此時，置換工法(不須養護)或CLSM工法（至少養護4小時），乃為快速且一勞永逸之良策。

參考文獻

　1.行政院公共工程委員會施工綱要規範，“第03377章：控制性低強度回填材料“，完整第V6.0版，2013年10月30日。

　2.行政院公共工程委員會施工綱要規範，“第02715章：水泥處理土壤”，完整第V3.0版，2005年11月18日。