| 姓名 |
吳建憲(Chien-Hsien Wu)
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畢業系所 |
土木工程學系在職專班 |
| 論文名稱 |
水泥混凝土蒸汽養護成效對施工成本效益之研究
以台灣高鐵C215標橋梁工法為例
(The Study of construction cost/benefit on cement concrete steam curing efficiencyCase example-Taiwan high speed railwaybid C215 viaduct construction method
)
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| 摘要(中) |
近年來，國內經濟快速成長，公共工程加速推動，在工程方面不斷引
進新技術、工法。然這些高度機械化與系統化施工方法，其技術性與複雜
性所考量工程界面繁多，使得設計及施工困難度亦增加不少；從傳統到新
式工法，工程技術已向高度自動化發展進步，如何解決施工問題、降低成
本與縮短工期需求，實為一重要課題。
國內工程界過去十餘年致力於自動化推展已有相當成效，由民間投資
興建且全面動工興建中之台灣高速鐵路工程，有長達250 公里以上高架橋
梁結構。承包廠商基於工期、成本及品質考量下，採用預鑄橋梁工法，由
於其在施工快速、品質控制容易，適合大量產製，且不妨礙地面交通等等
因素，勢必影響未來高架橋梁工程之應用將日益普遍，如何運用既有技
術、經驗及資源，更有效落實縮短營建自動化之目標，有賴工程界群策群
力，共同努力完成此理想目標。
本研究計畫從品質方面著手，從工程執行面作深入探討，在過去大多
是興建階段，相關制度及配套措施未建立；且過去有關工程品質管理制度
研究中，亦大多著眼在公司施工品質管理計畫方向、大原則監督策略架構
硏擬，鮮少對興建階段工程品質管理作業做深入探討；故本研究以此為主
軸，進行相關研究分析。根據相關文獻內容分析結果顯示，施工自動化，
施工循環週期必須有效壓縮才能達成，其中以混凝土養護時程空間最大，
透過蒸汽養護品質及施工效率工法案例調查(以高鐵C215 標Viaduct 2 段之
橋梁工法)，文獻彙整及應用統計原理之相關性與多元迴歸分析探討，期以
養護時程達到最佳化模式價值工程之施工效益，進而有效的運用養護效
率，而不降低損及工程品質。 |
| 摘要(英) |
Due to high growth of national economy and acceleration of public
construction, numbers of new engineering technology and particular know-how
on highly machinery and systematic construction skill are introduced
accordingly; however, this new technology leads to difficulty on design as well
as construction. Basically, from traditional from new civil engineering, the
constructional skills have developed with high automatic ones; therefore, it’s
indeed essential theme on how to solve construction problem and cost , and to
shorten constructive period.
Dedicated in the automation development for the recent 10 years, As for
the engineering project of Taiwan High Speed Railway which is private
invested and currently under full scale construction, it includes also more than
250 kilometer overpass bridge structure. Taking into considerations on
construction period, cost and quality, factors on how the private investing
contractor may achieve fast construction, easy quality control, feasible mass
production and not hindering ground traffic etc., application of overpass bridge
will inevitably more popular in the future construction projects. How to fully
utilize existing technologies, experiences and resources to more effectively
accomplish the goal of shortening realization period of construction automation,
that would be a giant step awaiting to be taken through the concerted efforts
made jointly by the engineering industries to achieve the ultimate objective.
This research project shall be commenced from the aspect of quality
management, with in depth exploration to be made against the execution phase
of the construction. Since most of the previous cases were categorized as
under-construction stages, related systems and matching procedures have not yet
been established; also in previous studies regarding construction quality
management, most of the main focuses fall on the investigation of supervisory
strategic structure over the general direction and principle for construction
quality management plans made by companies with special privilege, there are
scarcely in depth exploration targeting at the operations related to quality
management of construction project at its building-up phase, therefore the
subject study shall focus on this to conduct related research and analysis; as
indicated according to related documents and analysis results, shortening
construction period through construction automation can be achieved only
when the construction cycle could be effectively compressed, of which the
concrete maintenance schedule is the one with the most space. Through
construction methodology case study regarding steam curing quality and
construction efficiency (Bridge construction method applied to High Speed
Railway, bid C215 Viaduct Section 2) along with research through
summarization of relevant documentation as well as application of correlation
and multiple regression analysis, it is expected that the value engineering of
optimal steam curing schedule model can be obtained to achieve economical
benefits, and then more effectively utilize on spot curing efficiency without
deteriorating the construction quality. |
| 關鍵字(中) |
★ 品質管理
★ 蒸汽養護
★ 多元迴歸分析
★ 價值工程 |
關鍵字(英) |
★ Quality Management
★ Steam Curing
★ Multiple |
| 論文目次 |
摘 要.................................................................................................................. I
目 錄............................................................................................................... IV
圖目錄..............................................................................................................VII
表目錄............................................................................................................... IX
相片目錄........................................................................................................... XI
第一章、前言.............................................................................................. 1
1-1 研究動機............................................................................................ 1
1-2 研究目的............................................................................................ 2
1-3 研究方法............................................................................................ 2
1-4 研究架構............................................................................................ 3
第二章、文獻回顧...................................................................................... 5
2-1 蒸汽養護............................................................................................ 5
2-1-1 加速養護方法............................................................................. 5
2-1-2 蒸汽養護流程............................................................................. 6
2-1-3 蒸汽養護特點............................................................................. 8
2-2 蒸汽養護對水泥混凝土性質之影響............................................... 9
2-3 蒸汽養護溫度與時間和混凝土強度之成熟度關係..................... 13
2-4 國內有關蒸汽養護之現況............................................................. 15
2-4-1 國內相關蒸汽養護實際案例現況........................................... 15
2-4-2 國內相關蒸汽養護研究成果................................................... 18
2-5 蒸汽養護之統計相關性分析方法與應用..................................... 22
2-5-1 相關性分析............................................................................... 22
2-5-2 多元迴歸分析........................................................................... 23
2-5-3 逐步迴歸分析........................................................................... 25
2-5-4 『 SPSS 』統計分析軟體...................................................... 26
2-6 價值工程.......................................................................................... 28
2-6-1 價值工程的基本功能與定義................................................... 28
2-6-2 價值工程的特性....................................................................... 29
2-6-3 價值工程的實施....................................................................... 29
第三章、執行現況與試驗計劃................................................................ 30
3-1 工地橋梁養護之施作與設置......................................................... 30
3-1-1 全跨徑預鑄橋梁生產............................................................... 30
3-1-2 蒸汽養護設備........................................................................... 34
3-1-3 蒸汽養護程序........................................................................... 35
3-2 試驗規劃與方法............................................................................. 40
3-2-1 使用材料及依據標準規範....................................................... 42
3-2-2 實驗室試驗............................................................................... 47
3-2-3 工地試驗................................................................................... 48
第四章、試驗結果與成效分析................................................................ 51
4-1 實驗室試驗結果............................................................................. 51
4-2 工地試驗結果................................................................................. 54
4-3 統計分析.......................................................................................... 64
4-3-1 相關性分析............................................................................... 67
4-3-2 多元迴歸分析........................................................................... 69
4-3-3 逐步迴歸分析........................................................................... 78
4-4 施工成本效益................................................................................. 83
4-4-1 施工成本................................................................................... 84
4-5 現地施工成本分析......................................................................... 89
4-5-1 不同養護時程比較分析........................................................... 89
4-5-2 工期比較分析........................................................................... 91
4-6 不同養護工法之施工成本比較..................................................... 93
4-7 小結.................................................................................................. 95
第五章、結論與建議................................................................................ 97
5-1 結論.................................................................................................. 97
5-2 建議.................................................................................................. 99
參考文獻.................................................................................................. 101
附錄一 場鑄節塊懸臂工法橋梁統計總表.......................................... 108
附錄二 節塊推進工法橋梁統計總表.................................................. 109
附錄三 預鑄廠平面配置示意圖...........................................................111
附錄四 全跨徑預鑄橋梁斷面示意圖.................................................. 112
附錄六 水泥混凝土拌合廠計量設備校正記錄表.............................. 115
附錄七 混凝土材料檢查表.................................................................. 116
附錄八 水泥混凝土拌合廠駐廠監工檢驗表...................................... 118
附錄九 工地混凝土澆注前檢驗表...................................................... 119
附錄十 混凝土澆注監工報告表.......................................................... 120
附錄十一 混凝土驗收及澆置記錄表.................................................. 121
附錄十二 混凝土試體抗壓紀錄表...................................................... 122
附錄十三 工地混凝土試体取樣試驗流程.......................................... 123
附錄十四 蒸汽養護鍋爐操作檢查表.................................................. 124
附錄十五 蒸汽養護溫度紀錄表.......................................................... 125
圖1-1 研究流程與架構圖................................................................................4
圖2-1 養護溫度控制階段流程圖....................................................................6
圖2-2 兩變數關係示意圖..............................................................................22
圖2-3 多元迴歸分析法適用時機圖..............................................................24
圖2-4 多元迴歸分析方法比較圖..................................................................27
圖3-1 全跨徑預鑄橋梁生產流程圖..............................................................33
圖3-2 蒸汽養護流程圖..................................................................................36
圖3-3 鍋爐位置及蒸汽管配置示意圖..........................................................38
圖3-4 現地蒸汽養護溫度控制階段流程圖..................................................39
圖3-5 現地蒸汽養護溫度量測點位置圖......................................................40
圖3-6 實驗規劃流程圖..................................................................................41
圖3-7 水泥種類對強度與成熟度曲線之影響圖..........................................44
圖3-8 不同配比水灰比強度與成熟度曲線圖..............................................47
圖4-1 蒸汽養護歷時曲線圖..........................................................................53
圖4-2 蒸汽養護歷時對強度與成熟度曲線之影響圖..................................53
圖4-3 混凝土蒸汽養護溫度與歷時曲線圖（1）........................................54
圖4-4 混凝土蒸汽養護溫度與歷時曲線圖（2）........................................54
圖4-5 工地蒸汽養護歷時對強度與成熟度曲線之影響圖..........................55
圖4-6 混凝土管制圖(蒸汽養護後28 天水養護抗壓強度) .........................59
圖4-7 混凝土管制圖(蒸汽養護後28 天自然養護抗壓強度) .....................62
圖4-8 蒸汽養護時室外溫度統計圖..............................................................66
圖4-9 蒸汽養護時間統計圖..........................................................................66
圖4-10 蒸汽養護溫度統計圖........................................................................66
圖4-11 蒸汽養護後混凝土抗壓強度統計圖................................................67
圖4-12 研究分析徑路圖................................................................................71
圖4-13 殘差分析圖（1） ..............................................................................73
圖4-14 常態機率圖（1） ..............................................................................73
圖4-15 殘差分析圖（2） ..............................................................................75
圖4-16 常態機率圖（2） ..............................................................................75
圖4-17 常態機率圖（3） ..............................................................................76
圖4-18 分析徑路結果圖................................................................................77
圖4-19 常態機率圖（4） ..............................................................................80
表2-1 各工法的澆置時程及蒸汽養護特性比較........................................... 18
表3-1 高鐵C215 標V2 段橋梁工法資料總表............................................. 30
表3-2 水泥之水化熱....................................................................................... 43
表3-3 水泥之抗壓強度表............................................................................... 43
表3-4 水泥化學成分和物理性質表............................................................... 44
表3-5 工地配比之試驗相關資料表............................................................... 45
表3-6 各組拌合配比表................................................................................... 45
表3-7 混凝土之配比設計表........................................................................... 46
表4-1 蒸汽養護時間試驗結果表................................................................... 51
表4-2 蒸汽養護尺寸與面積和混凝土強度發展之關係表.......................... 51
表4-3 齡期60、 90、 180 天混凝土試體抗壓強度表.............................. 52
表4-4 工地採用溼治水養護之混凝土強度試驗值統計表.......................... 56
表4-5 工地採用蒸汽養護及28 天水養護抗壓強度試驗值統計................ 57
表4-6 混凝土抗壓統計分析表（蒸養後28 天水養護抗壓強度） ............ 58
表4-7 工地採用蒸汽養護及28 天自然養護抗壓強度試驗值統計............ 60
表4-8 混凝土抗壓統計分析表（蒸養後28 天自然養護抗壓強度） ........ 61
表4-9 工地相關性樣本試驗值統計總表....................................................... 65
表4-10 平均數與標準差數據值..................................................................... 68
表4-11 相關係數分析結果表......................................................................... 68
表4-12 自變數與應變數關係......................................................................... 70
表4-13 迴歸統計數據值結果（1）............................................................... 72
表4-14 變異數（ANOVA）分析表（1） .................................................... 72
表4-15 迴歸分析判定係數分析表（1）....................................................... 72
表4-16 迴歸統計數據值結果（2）............................................................... 74
表4-17 變異數（ANOVA）分析表（2） .................................................... 74
表4-18 迴歸分析判定係數分析表（2）....................................................... 74
表4-19 迴歸統計數據值結果（3）............................................................... 75
表4-20 變異數（ANOVA）分析表（3） .................................................... 76
表4-21 迴歸分析判定係數分析表（3）....................................................... 76
表4-22 迴歸統計數據值結果（4）............................................................... 80
表4-23 變異數（ANOVA）分析表（4） .................................................... 80
表4-24 迴歸分析判定係數分析表（4）....................................................... 80
表4-25 蒸養時間與蒸養後拆模時混凝土強度逐步迴歸分析結果............ 81
表4-26 迴歸方程式預測蒸汽養護後混凝土抗壓強度誤差值.................... 82
表4-27 土地租金成本單價分析表................................................................. 85
表4-28 設備成本單價分析表......................................................................... 86
表4-29 材料成本單價分析表......................................................................... 87
表4-30 人力成本單價分析表......................................................................... 87
表4-31 其他管理成本單價分析表................................................................. 88
表4-32 預鑄混凝土箱型梁生產步驟日程表................................................. 90
表4-33 工期比較分析表................................................................................. 92
表4-34 全跨預鑄橋梁工法溼治水養護與蒸汽養護施工成本比較............ 95
表4-35 全跨預鑄橋梁工法溼治水養護與蒸汽養護施工成本效益............ 95
照片-1 蒸汽養護鍋爐.....................................................................................34
照片-2 蒸汽管架與蒸汽主副管.....................................................................35
照片-3 養護棚覆蓋情形.................................................................................35
照片-4 蒸汽養護混凝土抗壓試體放置位置.................................................37
照片-5 現地蒸汽養護溫度自動量測器.........................................................40
照片-6 實驗室蒸汽養護恆溫恆溼控制器與溫度自動控制量測.................48 |
| 參考文獻 |
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| 指導教授 |
林志棟(Jyh-Dong Lin)
|
審核日期 |
2005-6-2 |
| 推文 |
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