公共工程品質管理人員回訓班第二單元 透水性鋪面 (Permeable Pavement) 林志棟 陳順興 2007.08 1
報告目錄 前言 發展歷史 透水鋪面材料基本性能試驗 材料品質檢查及施工規範 結語 2
壹 前言 3
過去的建築開發常採用不透水鋪面設計 因不保水, 引發居住環境日漸高溫化之 都市熱島效應 ( 溫室效應 ) 4
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都市熱島效應之相關研究 都市受人為因素所產生之廢氣及地面鋪面物, 使蒸發 量減少導致氣溫升高 造成都市溫度比鄉村溫度高為 : 表面物質不同 結構物 形狀不同 熱源不同 排水方式不同 空氣成份不同 聯合國跨國氣候變遷小組 (ICPP) 指出, 全球至少排放 224 億公噸二氧化碳, 其中森林和海洋吸收 35%, 至少 45% 為儲存大氣及持續累積中 6
為了改善大地滲透能力, 增加其保水功效, 就必須 進行人造環境之全面透水化設計 綠建築九大指標中的基地保水指標主要分為兩大部 分, 一是 直接滲透設計, 二是 貯集滲透設 計 透水鋪面設計工法既是屬於 直接滲透設計 中的 技術之一 7
透水鋪面研究中以環境 地區特性為出發點, 其中連鎖磚與透水磚鋪面廣為採用, 而其不僅可使鋪面達到保水 透水之效用, 更有可美化都市環境以及減少熱島效應發生之優點 研究利用所建議之鋪面結構設計流程為出發點, 先行以地區特性 交通荷重以及氣候環境等條件進行適用於該地區之鋪面結構進行評估 8
前言 不透水鋪面大量設置 使降雨無法滲入土壤 淹水問題不斷發生造成人民生活之不便與危險 9
溫室效應是全世界的問題 10
Flood of rainwater ( 雨水氾濫 ) Penetration of rainwater ( 雨水浸透 ) Urbanization ( 都市化 ) 11
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1995 內政部訂定建築物節約能源規定 1996 行政院成立國家永續發展委員會 2001 內政部擬定奉行政院核定 綠建築推動方案, 規定五千萬元以上公有建築率先實施 2000 經濟部訂定再生能源五年示範推廣計畫, 推動太陽能熱水系統 太陽光電及風力發電等 2005 行政院研擬台灣二十一世紀議程 - 國家永續發展願景與策略綱領草案 實施建築技術規則綠建築專章部分規定 2/16 京都議定書生效 1995 2000 2005 城鄉永續 綠色矽島 發展政策 建設藍圖 挑戰 2008 台灣二十一世紀議程國 國家重點 家永續發展願景與策略 發展計畫 綱領草案 挑戰二 八 永續發展 1995 2000 2005 2010 1997 內政部於營建白皮書中正式宣示將全面推動綠建築政策 環保署環境白皮書宣示推動永續綠建築政策 1998 內政部訂定綠建築七項評估指標 建立綠建築標章制度 2002 2004 行政院核定挑戰 2008 國家重點內政部訂定建築技術規則綠建發展計畫築專章 相關設計技術規範及 環保署訂定資源回收再利用法綠建材標章制度 內政部修正建築技術規則有關節約能源規定 1999 2003 內政部綠建築標章施 永續發展行動元年行 綠建築評估指標增加生物多樣性及室內環境指標, 建置綠建築實驗群 14
綠建築 (1999) 推行 基地保水指標 透水性鋪面 研究背景 指標群生態節能減廢健康 指標名稱 1. 生物多樣性指標 2. 綠化量指標 3. 基地保水指標 4. 日常節能指標 5. CO 2 減量指標 6. 廢棄物減量指標 7. 室內環境指標 8. 水資源指標 9. 污水垃圾改善指標 15
建築技術規則綠建築專章推動歷程 2004.03.10 節約能源 綠建築 建築基地綠化 建築基地保水 建築物雨水及生活雜排水利用 建築物節約能源 綠建築構造與綠建材 16
基地開發 河川基流量減少 洪峰流量增大 都市承受乾旱能力減弱 環境生態系統改變 河川 地下水水質惡化 都市氣候變化 保水滲透工法 保水貯留工法 直接滲透設計貯留滲透設計貯留設計 滲透排水管設計 滲透陰井設計 滲透側溝設計 綠地 被覆地或草溝設計 透水鋪面設計 滲透管溝透水鋪面生態池 基地保水指標 雨水貯集利用 水資源指標 17
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綠建築專章之綠化量可立體轉移 19
鼓勵植物多樣化鼓勵立體綠化 20
建築基地保水建築基地應具備原裸露基地涵養或貯留滲透雨水之能力, 其建築基地保水指標應達 五以上 21
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京都議定書主要有關項目 總量管制 : 工業國家將削減溫室氣體總排放量 5.2 %, 與人為排放量自然成長趨勢比較約削減 30 % 目標期 : 減量成果以 2008~2012 五年平均為計算依據 管制氣體 :CO2 CH4 N2O 氣體減量以 1990 為基準年 HFCs PFCs SF6 氣體減量可採 1990 或 1995 為基準年 排放量計算 :1990 基準年為 淨排放量, 即人為排放量減去吸存量 而 1990 年後進行造林 植林與伐木產生之排放淨值可與人為排放量抵減 24
二 發展歷程 25
排水鋪面與透水鋪面 26
透水 ( 保水 ) 觀念圖 27
透水性鋪面定義 使雨水通過人工鋪築多孔性鋪面, 直接滲入路基, 而具有使水還原於地下之性能 歷來路面構築皆以不透水路面結構為設計主要考量, 而將雨水以表面排水方式, 導入邊溝及下水道, 即使滲漏, 亦以地下排水設施如滲透器 滲透壕溝處理, 但近年來為將雨水還原地下及維護生態系發展而採用透水性路面, 此類路面係利用滲透和表面蒸發的方式處理路面中雨水 另外, 為提高交通安全, 改善雨天路面打滑現象 (hydroplaning) 而使用多孔性面層之排水性路面, 其底層即將雨水自側面排水, 此路面無法將雨水還原地下 28
透水性鋪面適用範圍因雨水通過路面直接滲入路基, 會使路基土含水量增大而變軟 據日本東京市建設局追蹤調查發現, 路基土並沒有因為其含水量增高而有變軟的傾向, 主要係此種路面均鋪築於人行道停車場及交通較少之車道, 目前透水性路面適用對象為人行道停車場及輕交通量車道, 相當於國內五 六級路之縣鄉專用道路及社區道路, 集水區內之道路一般車流量不高, 採用透水性鋪面, 應可承受交通荷重, 依 透水性鋪裝 ( 山海堂,1999) 此文獻敘述日本正發展及測試重交通量之透水性鋪面車道 29
降雨降雨雨透水鋪面與排水鋪面降滲透路面排水 滲透面層基層 滲透路面排水 底層路床 一般舖面 透水性舖面 ( 步道用 ) 排水性舖面 ( 車道用 ) 30
透水鋪面之種類 排水 半保水 全保水 降雨 降雨 降雨 面層 處理底層 不透水路基面 排水 面層 透水底層 不透水路基面 透水路基面 面層 透水底層 雨水經瀝青底層面排直接排出去 雨水經不透水路基面直接排出去 雨水在鋪設體內暫時貯留使其滲入路基 31
透水鋪面設計五部曲 現地選址工作 施工 成效評估 透水材料 結構設計分析 32
透水性鋪面效益 透水性路面具有將雨水滲透至地下, 因而不會導致土壤中缺氧等現象, 這現象會給植物的地下生長狀態帶來不良影響 更進一步說, 工業發達區域工業用水一部份由地下水供給, 過度地利用地下水不但會引起地面下沈, 還會招致城市 河流 湖泊的枯竭, 甚而導致海水入侵 再者, 隨著都市化產生的污水流出量的大增, 不但增加下水道等排水設施的負擔, 特別是採用合流制下水道的城市, 於雨天時的污水流量比晴天時的單位時間最大污水量大, 致使超過了污水處理能力, 而直接流放至公共水域, 造成水質的污染, 綜合上述透水性路面效益如 下 : 33
透水性鋪面效益 植物生物等地下生態改善, 維持生態系成長 減少地表逕流, 降低都市河川洪患 減輕排水管負擔及減少路面排水設施 減少公共水域的污染及降低噪音 地下水涵養, 有助水資源永續經營 降低熱島效應, 減少能源損耗 增大抗滑性能 改善步行條件 減輕因日光漫反射造成的目眩 34
使用限制 一般透水性鋪面強度低於傳統瀝青或水泥鋪面, 因此適用於人行道 停車場 廣場及輕交通量車道, 除此之外, 為考量透水成效, 避免孔隙阻塞, 鋪面若鋪築於集水區內應避免設於滲透係數低之土層 裸露地有大量鬆散砂土區 坡地陡區, 因底層須水平, 方能發揮儲水功能及地下水位較高和地表逕流受污染嚴重地區 綜合上述, 欲全面推動透水性鋪面前, 可依據集水區之地形 地質 土壤滲透係數 地下水位高低和利用狀況以及無法設置透水性鋪面區域, 決定設置透水性鋪面之適用區 準適用區及不適用區 35
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國內外發展現況 37
美國 目前美國已有 15 州廣泛地使用 為了維持摩擦的功能及減少粒料的流失, 在 1970 年代開始研究熱拌合時, 於瀝青膠泥中拌入大量的碎石粒料, 其直徑為 9.5~12mm, 並使用鋪築機鋪設 19mm 厚, 這種的優點是表面有孔隙及增加摩擦力, 但因鋪設厚度較薄, 孔隙較少, 所以透水及降低輪胎噪音的效果較小 38
使用目的 : 國外使用情形 - 美國 鋪設條件 : * 改善鋪面透水性 * 降低噪音 * 增加雨天時抗滑 * 鋪設厚度為 45~50mm * 孔隙率為 17~20% * 粒料標稱直徑為 11mm~16mm * 油膜厚度約在 20~40μm 39
美國案例 40
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美國新一代透水鋪面示意圖 43
美國新一代透水鋪面示意圖 44
美國新一代透水鋪面示意圖 PCSWMM 透水鋪面水流示意圖 45
一個很不錯的透水鋪面網站 http//www.pavingexpert.com/ http//www.pavingexpert.com 46
國內外發展現況 美國新一代透水鋪面示意圖 47
國外使用情形 - 歐洲使用目的 : 鋪設條件 : * 減少逕流 增加透水性 * 瀝青採用改質瀝青 * 孔隙率為 15~22% * 降低噪音 * 粒料標稱直徑為 1mm~16mm * 增加雨天時抗滑 48
瑞典 國內外發展現況 多孔隙瀝青混凝土混合了 5.0% 的瀝青, 並用 0.8% 的礦物纖維, 用來增加連結劑的耐久性及風化強度 ) 施工期之瀝青混凝土之孔隙率大於 15 % 哥德堡 (Goteborg) 1980's 早期, 測量到多孔隙瀝青混凝土的噪音量在 2 年之中由初始的 6.0 分貝降到 4.8 分貝 排水性能 3 年之內減少 50% 49
國內外發展現況 德國 多孔隙瀝青混凝土 ( Larmmindemde) 還沒有標準的規格, 設計有 8 和 11 mm 兩種粒料尺寸, 有 15 ~ 25 % 的孔隙率含量, 5 % 混合物重的瀝青含量 應用 40 mm 厚的多孔隙瀝青混凝土面層, 使用最大尺寸為 11mm 的粗粒料,85% 的粗粒料保留在 2mm 篩子上, 含有 0.5 %( 混合物的重量 ) 的纖維素纖維 (cellulose fibers) 50
國內外發展現況 法國使用多孔隙瀝青混凝土是以不影響建築物結構, 主要係在人行道鋪面及公路路面 以降低噪音和增加滲漏, 並減少路面逕流 粒料最大尺寸 10mm 或 14mm, 其中粗粒料 (2mm 以上 ) 佔總粒料的 85%, 孔隙為 22% 黏合劑包括瀝青 改質瀝青 橡膠瀝青和添加纖維的瀝青 法國認為多孔隙瀝青混凝土使用傳統瀝青無法抵抗所需的凝聚力及柔性, 自 1982 年開始採用橡膠瀝青 51
比利時 國內外發展現況 1970 年開始使用, 黏結劑採改質瀝青和橡膠瀝青, 孔隙率為 19%~25%, 不適用多孔隙瀝青混凝土路面之處 : 1. 落塵量大的道路, 因粒料間之空隙很快被堵塞 2. 低交通量或慢速車道, 因為車速不夠快被堵塞 3. 承受高剪力荷重路面 ( 彎道, 上 下坡道 ), 因目前尚不明瞭多孔隙瀝青混凝土混合料對此種荷重能否有足夠抵抗能力 52
國外使用情形 - 日本 * 至 1999 年全國已累積 1000 萬平方公尺施工實蹟 * 推廣過程 : 步行道路鋪面 車行道路鋪面 * 發展的主要目的為增加土壤的蓄水量 改善行道數生長環境 * 目前已有日本道路協會訂出 排水性鋪裝技術指針, 但有關於透水鋪面之規範, 僅由廠商資行提供規範參考 53
日本 1973 年, 東京建設局建立三個人行道透水鋪面試驗區 1975 年日本道路建設協會成立 透水性路面研究委員會 1978 年將透水性路面列入 瀝青路面綱要 1983 年在 都市防洪政策 中納入雨水儲留 滲透設施設置, 其中透水性道路鋪面逐步被採 用 54
日本在發展透水性試驗路面時, 特別重視下列課題 瀝青混合料最大粒徑之研究 路盤級配 ( 碎石或礫石 ) 及其厚度之研究 試驗路面所處地點的土質 地勢等環境條件 用消石灰加入瀝青混合料所產生之效果 依其用途可區分為三類 步行道路鋪面 車行道路鋪面 戶外體育 景觀設施鋪面 55
日本常用之透水性鋪面型式 人行道鋪面 ( 步道 1) 人行道鋪面 ( 步道 2) 56
車行道路鋪面 ( 小型車 ) 車行道路鋪面 ( 重交通 ) 57
國內使用情形台灣第一條透水性人行道於 92 年夏天於台北石牌國中旁人行道試鋪成功, 所採用的底層材質為無細骨材混凝土 20 cm, 其抗壓強度約為 350 kgf/cm2, 透水係數約為 7.8*10-2 cm/sec, 面層材質則為石英砂 5 cm, 整體鋪面經測試入滲量可達 75% 以上 58
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國內使用情形 國內鋪設透水相關路段 宜蘭河自行車專用道 中正機場航空站南北道路 台中縣理想國藝術街坊 雲林縣斗六市北環路第四期道路工程 台南縣歸仁鄉南 153 線六甲村中正路 台南市公園路中華西路 台 26 線楓港段 花蓮德興棒球場 中二高後龍段 石牌國中旁人行道 60
其他比較特殊的透水鋪面如高雄大學為推展綠色校園所設置的 竹鋪面, 竹鋪面能增加雨水的滲流時間以及機會, 使土地有機會能夠涵養更多的水分, 61
環保樹木透水性鋪面 62
環保透水混凝土鋪面 63
環保透水混凝土鋪面乃由國人自行所研發, 並且獲得多國專利 在地面鋪設時使用級配層先鋪設一層 副集水透水層 使用較大之卵石或粗砂層鋪設 主水流空調層 再加上埋設單元架構的 導水管組合 及灌注細料的混凝土主體架構, 國人自行研發, 使用材料為廢棄塑膠 綠營建材料 主要透水方式是經由表面導水溝將雨水導入導水管在流入土壤中 64
透水鋪面面層種類 65
透水鋪面之材質 石塊 (stone) 磚塊 (brick) 連鎖磚 (block) 66
透水鋪面之材質 不織布或塑膠品 高分子聚合物 多孔性瀝青混凝土 67
所謂的 透水性鋪面 係將透水性良好 級配孔隙率高之材料應用於面層與基底層, 使雨水通過人工鋪築之多孔性鋪面, 直接滲入路基土壤, 而具有讓水還原於地下之性能 68
目前透水鋪面面層主要包括以下三種 : 多孔隙瀝青混凝土鋪面 (Porous Asphalt) 無細骨材混凝土鋪面材料 (No-fines Concrete) 連鎖磚 (Open-celled Stones) 及礫石鋪面 (Gravel Pave) 69
定義 多孔隙瀝青混凝土鋪面 : 具有高孔隙之排水材料, 乃調整級配使粗粒料間的空隙率提高至 20% 左右, 以使 降於鋪面上的水可迅速滲透至路基 甚至可降低噪音 70
定義 無細骨材混凝土 : 又稱透水性混凝土, 定義為由均勻級配之 粗粒料 微量或無細粒料 且無足量之水泥砂漿之混凝土材料 其藉由粗粒料表面的水泥砂漿體, 使粒料表面接觸互相固 結而發揮強度, 同時形成多孔隙的結構體, 提供透水功能 連鎖磚及塊狀或鏤空鋪面 : 塊狀鋪舖面係以非連續性拼接 塊狀鋪面, 鋪面間有較大之間隙可填入砂土, 鋪面下採用透水性底層如無細粒料混凝土 砂土層 鏤空鋪面如植草磚等, 具足夠之空隙可直接提供植被生長之環境 71
多孔隙瀝青混凝土鋪面 (Porous Asphalt) 72
透水鋪面 排水性鋪面之比較相同點相異點 * 高孔隙率 * 構造 * 防止雨中打滑 * 適用範圍降低水霧現象 * 材料使用不同 * 減輕排水設施負擔 * 是否需考慮土壤滲透 * 降低熱島效應能力 73
排水性路面與透水性路面比較 共同的特點如下 : 排水性鋪面與透水性鋪面其面層均使用有較大的孔隙率的多孔隙瀝青混凝土, 所以具有良好的滲透性能 使落在鋪面上之雨水能迅速排除, 可防止車輛雨中打滑, 並降低水珠飛濺及起霧現象 降低熱島效應, 減少能源消耗 減輕排水設施負擔, 進而減少排水設施建造費用 74
排水性路面與透水性路面比較 相異點 : 排水性鋪面面層下使用透層或黏層形成一不透水層, 避免水份滲入路基中, 透過坡度將雨水排出, 使路基維持一定強度, 可適用於交通量較多的道路 透水性鋪面不使用透層或黏層, 雨水能滲入路基土壤中, 達到涵養水源目的, 因雨水儲存於土壤中, 其強度較一般道路或排水性路面低, 故大部分適用於低交通量路面 人行道 停車場等 透水性鋪面對滲透性能特別講求, 基底層 路基需特別考慮此條件 75
排水性路面與透水性路面比較 76
透水性路面 一般密級配 77
一般瀝青混凝土鋪面 vs. 透水性瀝青混凝土鋪面 一般瀝青混凝土鋪面 透水性瀝青混凝土鋪面 78
一般公路排水Surface Course ( 表層 ) Binder Course ( 基層 ) Base Course ( 上層路盤 ) 透水公路理念 Surface Course ( 表層 ) Binder Course ( 基層 ) Base Course ( 上層路盤 ) Sub-base Course ( 下層路盤 ) Sub-base Course ( 下層路盤 ) Filter Layer ( フィルター層 ) 79
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日本案例介紹 Construction of Filter Layer 不織布 盲管 81
Construction of Sub-base base Course ( 下層路盤の施工 ) Recycled Crusher-run ( 再生粒状材 ) Gio-textile ( 地工織布 ) 82
Construction of Binder Course ( 基層の施工 ) 83
Permeable pavement with natural color ( 自然色透水性舗装 ) 84
Permeable pavement in rainy day ( 雨天時透水性雨天時透水性舗装 ) 85
美國案例 ( 停車場 ) 86
無細骨材混凝土鋪面材料 87
無細骨材混凝土鋪面材料 88
無細骨材混凝土鋪面材料 89
無細骨材混凝土鋪面 90
連鎖磚及礫石鋪面等 91
連鎖磚及礫石鋪面等 92
純混凝土人行道鋪面 vs. 透水性人行道鋪面 93
透水磚品質管制 94
透水磚鋪面力學機制之探討 國內採用連鎖磚與透水磚鋪面已行之有年, 其主要設計斷面型式以及主要力學機制 在以往研究中, 不論連鎖磚或是透水磚鋪面, 其最大水平拉應變以及最大鉛直應變產生之處與柔性鋪面相同, 因此在進行連鎖磚及透水磚鋪面之分析及設計時, 大多以柔性鋪面之分析與設計方法進行考量 95
一般高壓混凝土磚鋪面 由 2~3mm 磚縫透水 96
植草磚 磚縫加大透水 97
校園中使用透水鋪面 提供植物生長需要的水分 雨天地面不濕滑, 學童行走安全 98
植草磚鋪面已普遍用於停車場 99
透水磚舖面 100
磚縫透水 磚縫填入碎石 101
兼顧環境生態平衡 特殊設型提供高承載能力計的磚102
填入 5 mm 以下碎石 103
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透水磚鋪面 透水瀝青鋪面 透水瀝青鋪面空隙率 12% 透水係數 貯水能力 1 X 10-2 cm/sec 以上 30 mm 以上 1 X 10-2 cm/sec 以上 20 mm 以上 105
鋪面結構材料說明 透水磚 不織布 106
高壓混凝土地磚 CNS 13295 透水磚 無國家標準 建議抗壓強度 230 kgf/cm 2 A 級磚抗壓強度 560kgf/cm 2 B 級磚抗壓強度 408kgf/cm 2 107
透水磚尺寸的正確選擇 北市現有人行道鋪面 86 年底開始大量使用 缺點 易斷裂 混凝土底層成本高 黏貼鋪設不透水 無法立即使用 收邊切磚浪費資源 施工速度慢工期長 視覺景觀單調 後續維護費用高 材料無法重複使用 建議採用 30x30cm 以下, 厚度 8cm 之透水磚 108
透水量與磚面粗細度 透水量愈高磚面愈粗 109
磚縫砂 磚縫約 2 mm 提供垂直連鎖力 不織布 傳遞剪力 最大粒徑 2 mm 通過 0.075mm 篩 10% 以下 (200 號篩 ) 110
襯墊砂層 不織布 最大粒徑 5 mm 通過 0.075mm 篩網 5 % 以下 111
路床荷重襯墊砂 透水磚 雨水不織布 (60g/m 2 ) 碎石級配層 不織布 (200g/m 2 ) 112
荷重113 水使用不織布雨 能分離上下層, 維持路面穩定 防止上層流失 防止材料混合
地工織布 114
透水磚運用於道路時須注意車輛荷重 115
透水磚鋪面力學機制之探討 116
下陷變形基層壓實不良基層壓實不良 117
下陷變形118
不織布 壓實度 95 % 以上美國州公路及運輸協會 AASHTO T191 用砂錐法測定工地密度試驗法 AASHTO T224 依粗粒料含量整土壤夯實密度方法 3cm 碎石級配 119
下陷變形 基層壓實不良 120 基層壓實不良 襯墊砂流失
不織布 過濾砂層 5 mm 以下的粗砂或碎石 121
車輛出入口鋪面之一般標準構造 出入口寬度車輛 透水地磚鋪面 4 m 以下 一般小客車 小型貨車出入頻繁的商站街等地 122
車輛出入口鋪面之一般標準構造 出入口寬度車輛 透水磚鋪面 6 m 以下 總重 4.5 噸以上車長不到 7.5m 之普通貨車等 最大粒徑 20mm 瀝青含量 3.5~5.5% 8 m 以下 總重 4.5 噸以上車長不到 10m 之普通貨車等 123
車道地磚鋪法 以車型方向 45 或 90 度人字形鋪法可獲得最佳之連鎖效果 124
透水磚施工注意事項 路床 碎石級配層需確實夯實 不織布需重疊 20cm 無皺摺 收邊處向上摺 125
透水磚施工注意事項 不可用襯墊砂來調整碎石級配高層 126
透水磚施工注意事項 緊密排列透水磚 127
震動夯實機 切磚機 128
透水磚施工注意事項 確實將砂掃入磚縫內 129
鋪設完成後, 雨天不積水 130
透水磚鋪面維修 131
標定維修範圍 挖除區域標示線 預計挖除區域 挖除延伸區 132 挖除區域標示線
第一塊透水磚移除 接縫砂之清除 利用螺絲起子移除首塊透水磚 133
第一塊透水磚移除 134
透水磚移除 大範圍透水磚移除 135
砂床 (bedding sand) 移除 砂床砂注意事項 可再利用 ( 不可混到其餘材料 ) 移除時需離良好之透水磚鋪面 15~30cm 保持其餘良好透水磚鋪面不被擾動 136
基底層移除 可利用挖土機 人工方式進行挖除 最少離良好透水磚鋪面 15~30 公分 挖除延伸區 地下管線 137
基底層回填 不建議使用 CLSM 級配料回填 分層夯實 每層 5~10 公分 壓實度 95% 回填後之檢測 TDR 土壤含水量 水力傳導係數 -- 葛氏滲透儀 壓實度 工地密度儀 138
砂床回填 以乾淨的砂進行鋪撒 以木版進行砂之鏝平 未夯壓前 邊緣應高於原始砂床 7mm 中央應高於原始砂床 13mm 夯壓後 邊緣應高於原始砂床 2mm 中央應高於原始砂床 5mm 139
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透水磚鋪設 接縫砂填補 原來透水磚之排列方式, 逐一進行填補 檢查其磚與磚之接縫間距 夯實機以最小 5000 lbf(22 KN) 之力量進行震動夯實 維修完畢後以三米直規進行其平整度之量測 141
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管理與維護 鋪面完工後四個月, 每月檢視一次, 往後每年檢視四次於大雨後即刻檢視表面是否積水, 若發現鋪面嚴重阻塞, 需翻修透水鋪面強度較弱, 應設置告示牌禁止重型車進入, 避免不當使用造成破壞鋪面應於每年雨季來臨前檢測透水性, 透水性降低至一定程度, 應即進行清洗鋪面每年清理四次, 使用吸塵及高壓水柱沖洗兩道程序 143
粒子大的泥巴 透水磚 粒子細的泥巴 144
遮熱鋪面 145
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處裡前處裡後147
透水土壤植生工法 148
土系透水土壤種類 149
天然粒料運用予生態自然步道上 150
透水性鋪面實驗區規劃 新店實驗規劃區 151
新店實驗區各斷面之材料 透水瀝青混凝土鋪面植草磚磚鋪面透水磚鋪面環保透水混凝土鋪面 (A) (B) (C) (D) 連續孔隙率 18.3% 水力傳導 0.21cm/sec 抗壓強度 5000psi 抗壓強度 170kgf/cm3 水力傳導 10-2cm/sec 抗壓強度 3000psi 以上 152
新店實驗規劃區 密級配瀝青混凝土路面 透水瀝青混凝土路面 透水性連鎖磚鋪面 透水混凝土路面 四種不同透水鋪面分別以 2 公尺 *4 公尺設置於出入動線道路上 153
新店實驗規劃區斷面圖 154
現地模擬降雨器 155
金山實驗規劃區 三級農路 1.2 公里 再生材料 教育性生態農場 156
金山實驗規劃區 透水性瀝青混凝土混合物 碎石級配 砂 步道及腳踏車鋪面構造 157
金山實驗規劃區 透水磚 連鎖磚 碎石級配 砂 停車場鋪面構造 158
金山實驗規劃區 透水性瀝青混凝土碎石級配碎石級配砂 中低承載鋪面構造 159
評估項目 地點 可用區域 實驗規劃區比較表 新店實驗區 長約 12 公尺 寬約 4 公尺 金山實驗區 長約 1.2 公里 教育性位於經濟部水利署辦公區位於生態農場景觀道路 交通量不高小型車多大型車少人潮日間人潮多日間人潮多夜間人潮少夜間人潮少 * 可直接提供完整滲流量數據 * 可實驗面積廣大 * 降雨可控制隨時提供與場環 * 可得到真實現地試鋪資料特色境 * 與綠營建材料結合 160
參 透水鋪面材料基本性能試驗 161
建築基地保水滲透技術設計規則法治化之探討 國內目前有關於施工的標準規範主要為 : 1. 公共工程委員會 - 施工綱要規範整合中心 02794 透水鋪面 02797 排水性改質瀝青混凝土鋪面 2. 內政部營建署 - 建築技術規則綠建築九大指標尚無相關透水鋪面規範 162
透水鋪面結構設計 設計原則及程序 透水性路面結構設計與一般路面相同均需考量強度之 外, 尚須考慮路面透水性材料組成, 另外依據日本經驗的情況雨量強度在 50mm/hr 累積雨量大時, 而使雨水從路面溢流而下, 則可進行排水設施之設計 依據透水性路面之效益及適用範圍, 其結構設計所主要考慮條件如下設計程序 163
鋪面結構設計 人行道路面 : 具有排水性及足以保證行人舒適性之厚度 車道及其他路面 : 考慮路基土壤之 CBR 值滲透速度及降雨量, 設計出既能承受交通荷重應有厚度又能透水功能 164
鋪面結構設計 透水性鋪面系在土路基上, 從下向上依序為過濾層 基層及底層構成 不採用一般路面之瀝青透層及黏層, 以免阻礙雨水滲透, 其中過濾層在雨水向路基土滲透時, 具有過濾的作用, 且能防止路基土壤侵入底層或基層 165
鋪面結構設計 路面橫斷面坡度之決定應考慮 : 路面厚度不足應付所推估雨量時, 藉助該坡度排除路面的水 ; 便與其他路面銜接 ; 人行道則考慮用路行人之舒適性, 因此建議人行道之橫斷坡度為 1~3%, 而車道之橫斷坡度為 2 ~3% 166
多孔性瀝青鋪面由下至上由四層所構成 : 路基層 : 由原來土壤構成, 土壤性質需具有良好之透水性 雨水儲留層 : 由 2.54~5.08 公分直徑之礫石所構成, 厚度視雨量強度而定 過濾層 : 由 1.27 公分直徑碎石夯實 5.08 公分厚 多孔性瀝青層 : 厚度視使用需求面定, 一般以 6.35 公分應用較多 167
透水鋪面注意要項 透水鋪面因使路基或基層土壤長期處於超飽和之狀態, 將使路基土壤之剪力強度降低, 且多孔隙瀝青 ( 水泥 ) 混凝土之粒料堆積狀態造成鋪面結構抗剪及抗變形之能力不足, 且此技術問題目前尚無令人滿意之解決方案, 因此目前國內外之透水鋪面大多未使用於重交通之道路 168
透水混凝土鋪面 由均勻級配之粗骨材 微量或無細骨材 且無足量水泥漿之混凝土材料 其抗壓強度約在 200psi(1.5 Mpa) 至 2000 psi(14 Mpa) 之間 藉由粗骨材表面的一般水泥漿體使之骨材表面接觸互相固結而發揮強度, 同時形成多孔隙的結構體, 因此具有相當大的透水性 169
塊狀或鏤空鋪面 : 目前最常見的為混凝土面磚 其主要是以非連續性拼接塊狀鋪面, 在鋪面與鋪面間有很大的間隙可填入砂土, 鋪面下採用透水性底層, 在無細骨材混凝土或砂土層而鏤空的路面, 如植草磚 170
透水鋪面基底層基底層的土壤性質對於透水性鋪面整體的滲透性影響很大往往會因土壤的性質而影響了滲透的性能, 所以一般在施工之前必須先做基本的實驗, 一般對土壤最簡單的分析實驗就是統一土壤分類法, 此種方法可以迅速的判斷出該土壤的透水性能, 甚至如果當地土壤不透水還可藉由透水性良好土質利用摻配的方式達到改良的效果 171
統一土壤分類表 土層分類描述 統一土壤分類 滲透係數 (cm/s) 透水性質 PI 不良級配礫石 GP 10-1 最佳 N.P. 良級配礫石 GW 最佳 N.P. 沈泥質礫石黏土質礫石 GM GC 10-2 尚佳到劣劣到不透水 6 以下 6 以下 不良級配砂良級配砂 SP SW 10-3 最佳最佳 N.P. N.P. 沈泥質砂黏土質砂 SM SC 10-5 尚佳到劣劣到不透水 10 以下 11 以上 泥質黏土 ML 10-6 劣到不透水 11 以上 黏土 CL 10-7 不透水 11 以上 高塑性黏土 CH 10-9 不透水 11 以上 172
設計因子 透水性路面之結構設計因子包含路基土壤之設計 CBR 滲透係數 交通量及降雨量, 分別說明如下 : 173
路基土壤之設計 CBR CBR 為路基土壤或路面粒料之承載力與一種標準優良級配碎石承載力之百分比, 即 174
路基土壤之設計 CBR 為求得路基之設計 CBR 需要從路基採得土樣並進行 CBR 試驗, 採樣方法及 CBR 試驗, 設計 CBR 可由下列式子求得 設計 CBR= 各地點的 CBR 平均值 -d2/(cbr 最大值 -CBR 最小值 ) 175
交通量 透水性路面因適用於人行道及輕交通量道路為主, 因此路面結構設計以相當於縣鄉道之簡易式路面結構進行交通量分析, 因此類道路設計壽命不及一般公路, 以採用 5 年即可, 依日本道路建設協會 (1979) 建議將 5 年後大型車每日單向交通量多寡而劃分為兩類如下 : 176
交通量的劃分 依據設計 CBR 和交通量分類則可依下式求得路面總厚度, 並作成下表以便應用 其中,P 為設計輪荷重, 交通劃分為 1,P=0.7 噸, 劃分為 2,P=1.4 噸 177
設計 CBR 和路面總厚度的相互關係表 ( 摘自 : 日本道路建設協會,1979) 178
美國瀝青學會 AI IS-181, 設計低交通量路面考慮因素為路基土壤強度及交通量等兩種主要因素為主, 將低交通量分為 I-III 級如下表, 同時依路基土壤良劣與交通量等級建議各層厚度如表 179
瀝青混凝土與基底層級配料設計表 * 碎石級料厚度最少要用 150mm, 超過 150mm 時, 其餘厚度可用礫石級配料 ** 建議採用最少之鋪築厚度 180
AIIS-181 路基土壤分級表 路基土壤等級 路基土壤試驗值 CBR(%) R 值 Mr(Mpa) 備註 不良路基土壤 3 6 30 中等路基土壤 8 20 80 良好至優良路基土壤 17 47 170 試驗值介於兩者之間, 可用內插法求出厚度 181
透水鋪面材料基本性能試驗 路基土壤試驗 透水性基底層材料試驗 透水性瀝青混凝土鋪面之材料試驗 透水混凝土之材料試驗 透水性連鎖磚鋪面之材料試驗 透水儀試驗 182
透水性基底層材料試驗 試驗名稱夯壓試驗加州承載比 (CBR) 試驗法調整土壤夯實密度方法土壤液性限度試驗法土壤塑性限度及塑性指數定水頭試驗 試驗方法 AASHTO T180 AASHTO T193 AASHTO T224 AASHTO T89 AASHTO T90 AASHTO T215 183
CBR 夯實器具 CBR 貫入試驗儀器 184
試驗材料準備, 將土樣分為三份, 每份約 6.8Kg 將模子栓緊於底板秤重, 再放圓形墊塊進模子, 並放一張濾紙在墊塊上 < 貫入試驗 > 浸水四天後, 從浸水槽移開試樣, 將模頂之水倒出並使之向下排水 15min 依 AASHTO T180 所求之最佳含水量, 加水均勻拌合三份各 6.8Kg 之試樣 放置加重塊及裂口塊於試樣上, 其重量與浸水時相同, 然後放置貫入圓棒 將上三份試樣分別以每層 10,30,65 下, 分五層夯製成三個試體 穩放圓棒, 加 4.54kg 荷重於貫入圓棒, 然後設置兩測微錶 ( 壓力測微錶及變位測微錶 ) 夯壓前後應求材料之含水量, 濕土樣至少重 500g ( 精確至 0.1g) 加壓 - 以每分鐘 1.3mm 的均勻貫入速率之荷重作用於貫入圓棒, 當貫入 0.64,1.27,1.91,2.54,3.81,5.08 及 7.62mm 時, 紀錄荷重讀數 夯壓完成後, 移開延伸環, 用刮刀修飾試體表面, 移開墊塊, 放一張濾紙在有孔底鈑, 翻轉試模將土樣面至於濾紙上, 然後秤重 < 浸水 > 放可調節之軸之膨脹鈑於模內土樣上, 並在膨脹鈑上加足夠重之環型鉛塊 ( 至少 4.54Kg) CBR 試驗流程 設置測微錶於試模頂端, 並讀測最初讀數 將試模浸入水中四天, 每日量測其膨脹量 ( 水位約高於試體頂端 2.5cm) 185
多孔係瀝青混凝土材料試驗 瀝青材料試驗 粒料之試驗 多孔隙瀝青混合料之試驗 密度及空隙率試驗 186
馬歇爾穩定 流度值試驗 187
透水性連鎖磚鋪面之材料試驗 試驗名稱 實驗方法 外觀尺度試驗 CNS 13295 抗壓強度試驗 CNS 13295 吸水率試驗 CNS 13295 耐磨性試驗 CNS 13297 188
透水性連鎖磚鋪面之材料試驗透水係數試驗利用落水頭公式 K=, 求其透水係數, 其中 K 為透水係數,A 為透水面積,h 為水頭高,a 為豎管之橫斷面積,L 為整體試體厚 189
透水磚 量杯 量測 30 秒內流出之水量 190
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透水性連鎖磚鋪面之材料試驗 透水性試驗情形 192
透水混凝土材料之試驗 實驗名稱 試驗方法 抗壓試驗 CNS 1232 抗彎試驗 CNS 1233 劈裂試驗 CNS 3801 透水試驗 日本排水舖裝試驗 193
透水混凝土材料之試驗注水 水頭容器 穩壓容器 試體 量杯 Q H 電子秤 透水試驗試驗架設示意圖 194
透水混凝土材料之試驗 現場透水試驗示意圖 195
現場透水試驗示意圖 196
設計流程圖197
透水鋪面運用於道路之探討 透水鋪面優點 減少道路表面逕流量 符合生態工法 改善交通安全 198
透水鋪面示意圖 停車場 行人步道 199
透水鋪面設計原則 透水機能層 雨水進入基層涵養蓄水 盡量維持路床乾燥 多孔性瀝青混凝土 ( 透水層 ) 基層 路床 4~5 cm 加勁格網 30~100 cm 不織布 200
透水鋪面運用於市區道路 201
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透水性路面示意圖 210
透水骨材粒料不能直接運用於道路面層上 211
路緣石設計注意透水逕流方向 212
植草磚運用於停車場 213
注意植生樹種的破壞 214
肆 材料品質檢查及施工規範 215
透水磚抽樣規定 取樣數 未足 5000 塊區段 5000 數量 < 10000 區段 10000 數量 < 20000 區段 20000 數量 < 30000 區段 30000 數量 < 50000 區段 50000 數量 < 70000 區段 70000 數量 < 90000 區段 單一尺寸總數量 檢具出廠證明及原廠檢查證明 取樣一組累積取樣二組累積取樣三組 216
項目數量 試體數量 透水磚抗壓強度未達設計標準物理方式 合格標準 扣減透水磚單價二十% 不合格處理辦法 扣減透水磚單價五十% 應拆除重做 備註 抗壓強度 三塊 三只平均值 170kgf/cm 2 以上及不得有任一式樣測定值低於 153kgf/cm 2 一只以上不合格, 且 0.9f c 三只平均值 一只以上不合格, 且 0.85f c 三只平均值 < 0.9f c 三只平均值 <0.85f c F c 表示設計抗壓強度 f c=170 kgf/cm 2 217
透水性瀝青混合料的配合要求及滲透係數表 項 目 特性值人行道車行道 穩定值 N(kgf) 公斤 400 以上 500 以上 流度值 (0.1mm) 20~40 空隙率 (%) 12 以上 滲透係數 (cm/sec) 1.0 10-2 以上 飽和度 (%) 40~55 備 註 夯實次數, 上下兩面各 50 次 開放級配的瀝青混凝土需參考馬歇爾試驗的特性及經過瀝 218
透水性塊狀鋪面 一般之設計及施工要求 為使鋪面能具有保水滲透能力, 故橫坡度以 1.5 % ~2.0 %為宜, 縱坡度最大不可超過 8 % 鋪面設計需於路基上分別配置約 20 公分與 15 公分之碎石層, 碎石層及級配層, 每鋪設約 10 公分厚度, 需震動壓實 襯墊砂層壓實前厚度約為 5 公分, 震動壓密後約為 3 公分 由緣石邊線依序鋪設地磚, 而地磚間之縫隙約為 0.3 公分 219
透水性瀝青鋪面 施工前及施工中避免逕流挾帶泥砂進入施工地點 過濾層內不應混入路基土, 兩者間可加地工織物 材料的析離影響底層的透水功能很大, 因此在攤鋪時必須充分注意 要注意滾壓的厚度, 一層約為 20cm, 超過 20cm 時需要分層攤鋪 要特別注意拌和時乾燥鼓內粒料的加熱溫度及拌和溫度不可過熱, 控制在 180 以下 為確保達到目標孔隙率 20%±1%, 須嚴加控制通過 2.36mm 篩號之粒料通過量在設計值內維持不變 攤鋪機攤鋪混合料溫度介於 110 ~127 (230 ~260 ) 間, 必須於氣溫 15 以上, 方可施工 220
人行道 停車場 廣場等其他路面 工種項目次數標準要求範圍 底層 路基 - - - 過濾層 底層 面層 厚度級配 (0.075μm 通過量 ) 高程厚度 厚度溫度級配 (2.5μm 通過量 ) 級配 (0.075μm 通過量 ) 瀝青用量壓實度外觀滲透性 ( 工地滲透試驗 ) 隨時隨時 路基符合標準的滾壓隨時 過濾層 基層 碎石 透水性瀝青混合料 厚度級配 (0.075μm 通過量 ) 高程厚度壓實度 厚度含水量壓實度 厚度溫度級配 (2.5μm 通過量 ) 級配 (0.075μm 通過量 ) 瀝青用量壓實度 厚度溫度級配 (2.5μm 通過量 ) 級配 (0.075μm 通過量 ) 每隔 20m 一處每隔 20m 一處 每隔 20m 一處隨時 1~2 次 / 日 1~2 次 / 日 1~2 次 / 日每隔 1000m 2 1~2 次隨時每隔 1000m 2 1~2 次 隨時隨時 每隔 20m 一處每隔 20m 一處隨時 每隔 20m 一處隨時每隔 1000m 2 1~2 次 每隔 20m 一處隨時每隔 1000m 2 1~2 次每隔 1000m 2 1~2 次每隔 1000m 2 1~2 次每隔 1000m 2 1~2 次 每隔 20, 一處隨時 1~2 日 / 次 1~2 日 / 次 6% 以下 ±5mm -4.5mm -0.9 厘米 ±12% ±5% ±5% ±9% 90% 以上 400ml/15sec 以上 6% 以下 ±5mm -4.5mm 93% 以上 -3mm 93% 以上 -2mm ±15% ±6% ±1.2% 93% 以上 -0.9mm ±12% ±5% ±9% 221
無細粒料混凝土之水泥 粒料等之要求 原料名稱 水泥 粒料 性能要求 1. 水泥應符合第 03052 章 卜特蘭水泥 之規定 2. 使用的粒徑越小, 水泥顆粒亦應相對變小 1. 粗粒料應為單一級配 如 10mm~20mm 10mm~30mm 等不宜小於 5mm 或大於 40mm 2. 以卵石最好, 碎石次之, 粗粒料至少須含 90%( 重量比 ) 破碎顆粒, 且該破碎顆粒至少須具一個破碎面 3. 碎石型粗粒料之針 片狀總量最好小於 15%, 粒料含泥量不宜大於 1% 222
五 結語 生態保育與環境保護的意志抬頭, 永續發展 綠營建政策, 希望除了提高人民的生活水準外, 更能建設一座綠色矽島, 增加大地土壤保水功能 健全水循環以及改善都市熱島效應影響, 因此未來廣泛的推廣才能讓整體生活環境更美好 車道使用透水性鋪面, 可能會有路基因浸透水而造成侵蝕退化的問題, 所以對於路基的強度與滲透能力的關係應多加以考慮 223
五 結語 (2) 透水性鋪面的成功於否除了材料品質外, 施工品質的影響也是很重要, 如何提供有效的滲透性能及足夠的承載能力必須要加以的控制 路基土壤滲透能力將會影響透水鋪面的透水性質, 因此如何選擇適當路基土壤層配合透水面層 基底層是需要特別注意 對於透水鋪面適用的地方, 必須仔細評選, 以免因環境的影響而使透水性鋪面失去其功能 224
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The End 報告結束謝謝聆聽敬請指教 226