改進熱拌瀝青混凝土的運輸迴路

Improvement of Truck Cycle for Hot Mix Asphalt

圖片來源：Roadtec Shuttle Buggy

將瀝青混凝土由熱拌廠運送至施工現場鋪築的作業，一般等同貨物運輸，將裝運貨車的數量配合工地的遠近加以調整，確保順暢；殊不知此項作業的改進，不但有助於運輸成本的降低，也對鋪路品質有明顯的影響。

瀝青混凝土的運輸迴路

熱拌瀝青混凝土一般皆以傾卸式貨車運送，再於工地卸入鋪裝機進行鋪築，如圖1所示。而所謂運輸迴路乃以運輸貨車為主體，於拌合廠內等待裝載、過磅、開單、駛往鋪築工地、等待卸料、卸料完成、駛回拌合廠進行下一批裝運，運送貨車行駛於熱拌廠及鋪築工地之間，形成一個迴路，稱為貨車迴路(Truck Cycle)。

圖1、瀝青混凝土之運送

經查施工綱要規範「第02742章瀝青混凝土舖面」與運輸有關的規定有「1.6.1瀝青混合料之運送」及「3.1.5節運輸設備」兩小節抄錄如下：

由於瀝青膠泥在拌合時呈薄膜狀且與空氣接觸，拌合溫度不能過高以防止過度氧化，又為避免運達鋪裝機時的溫合料溫度太低，而有運距不能過遠、或運輸時間不可過長的一般性規定，此種規定應隨個案之不同，由駐地工程司以專業素養判定，不必列在綱要規範中。依美國之相關研究顯示，一般鋪路瀝青混凝土需於溫度降至80℃前按一定的程序滾壓完成，第02742章也在「3.2 施工方法」有拌合溫度、倒入鋪築機鋪築時之溫度、及滾壓溫度的相關條款，依照這些規定，按運距、鋪築厚度、及氣溫，並配合施工機具之型式和能力，選擇適當的熱拌廠混合料出料溫度。

觀察運送貨車司機的一天，可以很容易找出瀝青混凝土的運輸迴路瓶頸，許多貨車司機必須在天未亮前到達熱拌廠準備裝料，此乃由於熱拌廠需在鋪築人員到達工地的同時，將瀝青混凝土運達，視運距及拌合廠產能，拌合廠比工地早二小時開始作業是很正常的情況，而又為使生產不致於中斷，以減少混合料的溫度和級配變異，且配合鋪築作業的連續性，廠內(空車)及鋪築工地(重車)必有一定數量的「停等貨車」，所以，貨車司機來到熱拌廠，總是要依序等待裝載，以每一拌兩公噸的熱拌廠為例，拌一盤約需一分鐘，故一般裝載20公噸所需時間為10分鐘，以平均三輛「停等貨車」計算，在廠內等待的時間約為30分鐘，在過磅取單後駛往鋪築工地，假設路途行駛時間為20分鐘；到達工地時又開始依序等待卸料鋪築，視工地之狀況，若以5分鐘為卸料時間，則至少需於工地等待15分鐘，所以運輸迴路的瓶頸有二，即在拌合廠內和鋪築工地的兩項等待延滯時間，如圖2所示，圖2合計運輸迴路時間共100分鐘。

圖2、一般熱拌瀝青混凝土之運輸迴路例[2]

為了計算運輸成本，假設拌合廠員工工作11小時(正式生產8小時、預機及停機各30分鐘、及可能的「暫時停工」2小時)，共生產960公噸瀝青混凝土；由於運輸迴路需配合工地時間於8小時(480分鐘)內完成，故可執行480分鐘/100分鐘=4.8迴圈，另，960公噸瀝青混凝土以20公噸運量的貨車裝運，共需48車次，所以本運輸迴路需貨車數為10部(48車次/4.8迴圈=10車/圈)，運輸成本以每部貨車每小時1,000元計，共需1,000×11.5×10=115,000元，換算為每公噸瀝青混凝土的運輸成本為115,000/960=120元。

上述運輸迴路為正常運作的狀況，事實上，在熱拌廠及鋪築工地，很容易觀察到許多運作不良的現象，如熱拌廠內聚集成列的空貨車，鋪築工地排滿等待卸料的重車等，又或貨車未回至熱拌廠及因瀝青混凝土未運達工地的「暫時停工狀態」；無論在熱拌廠或是鋪築工地，此種暫時的停工狀態，對施工後路面的品質影響很大。因為熱拌廠無法維持連續生產，對溫度及粒料級配的控制較難掌握，使得品質變異擴大，而鋪築路面因為暫停的部份於後續滾壓時溫度較低，壓實度產生變化，又因滿載貨車卸料開始的一段時間，鋪裝機的推力須增大，使新鋪路面很難避免地隆起；若以經濟觀點，停工狀態使依時間付出的成本沒有達到任何回收，影響的層面相當廣；拌合及鋪築業者除了平時確實做好機具設備的保養，減少突發故障的產生外，還必須針對運輸迴路的瓶頸進行探討，以消除等待延滯時間，以提昇鋪路品質並同時降低運輸成本。

隨著路面施工的特性由以往的增闢新路線，轉變為維護舊路線，瀝青混凝土的運送，特別是在都會區鋪路現場的部份，總是與現有交通爭道，停於路邊等待卸料的貨車，除了使鋪路現場交通不易掌控外，車斗高昇而由鋪裝機推動的卸料中貨車如圖3所示，由於重心過高，若再欲閃躲管線甚或跨越橋，往往險象叢生，令人捏把冷汗，在這種惡劣施工環境下，鋪鋪停停似乎無法避免，駐地工程司面對此種狀況，往往無法要求平坦度，非但鋪路的成本由於各項時間延遲而提高，鋪路的效率及品質也因此而下降。

圖3、車斗高昇而由鋪裝機推動的卸料中貨車

美國路面工程界於1980年代末期，針對這種運送作業進行研究，將貨車運輸迴路的兩端，即熱拌廠和鋪築工地，分別設置儲料倉和材料轉運車(Material Transfer Vehicle，簡稱為MTV)兩種暫存裝置，使熱拌廠及鋪築工地的作業不中斷，不但減緩施工現場載運貨車的群聚現象，更因此使裝料及卸料的時間縮短，影響的層面除了降低運輸成本，提高施工安全性外，更將使鋪裝機穩定持續地運轉而增進鋪路品質。

以熱拌廠儲料倉改進運輸迴路

儲料倉的設置在瀝青拌合業界是最常造成觀念混淆的設備，裝運貨車一直是業者用以使拌合廠保持連續生產的機具，在廠內等待裝載的貨車，形同具自行移動能力的儲料裝置，這種儲料裝置是暫時的，因為不具加熱保溫的能力，應稱為暫存倉(Surge Bin)；由於運輸成本提高，以大量貨車確保持續生產相當不經濟，遂採用固定式的儲料設備，稱為暫存槽(Surge Silo)，其設置的目的與前述「過量貨車」相同，美國在鼓式拌合廠(連續式)盛行後，由於須將連續性的拌合產品轉運成以不連續的貨車裝載，大量採用此種裝置。暫存槽中的瀝青混合料應於每天下班前出空，否則將因冷卻而不能於第二天使用，但若加裝加熱保溫設計，則可以將瀝青混合料存放較長的時間，例如二至三天，這種具加熱保溫設計的儲料倉，屬於特殊設計的暫存槽，除了具有暫存槽的功能外，亦具儲存混合料的作用，應稱為儲料倉(Storage Silo)，暫存槽與儲料倉的主要差別即在於存放瀝青混合料的數量多寡和時間長短。

儲料倉之水平截面形狀有正方形、長方形、橢圓形等，最常用者為圓形，因為據統計圓形截面儲料倉造成的粒料分離現象最小，事實上，造成粒料分離的關鍵在於儲料倉的裝卸方式，而不在其截面形狀。一般裝料方式乃以提料斗將混合料提昇至倉頂，卸入倉頂上方之緩衝槽(Batcher)，在緩衝槽滿槽時迅速打開倉頂門，將混合料裝入倉內；提料斗與緩衝槽之設計，乃以避免粒料分離為主要考量，圖4為一典型的設計；儲料倉之倉底一般為像漏斗的錐形，錐面的傾斜角度以水平為基準在55至70度之間，開口應較大，卸料於貨車上時，不要一次卸滿，應分數次，並移動貨車使混合料均勻分佈於車斗內，以減少粒料分離。卸料口之錐形部份應具加熱系統，使錐形倉壁保持高溫，以避免瀝青黏在上面造成阻塞，儲料倉的其它部份，都應具密封隔熱的作用，以防止瀝青混凝土熱量(溫度)散失。

圖4、儲料倉之裝料方式簡圖[1]

欲長時間儲存瀝青混凝土，有兩項缺失必須克服，即瀝青的氧化(Oxidation)和流失(Drainage)；長時間處於高溫的瀝青混合料，裹覆於粒料表面的瀝青膜因黏度較高而往下移動而流失，所以瀝青膜較厚或空隙率較高的越級配及開放級配瀝青混凝土，瀝青較易流失不適於儲存；又瀝青於高溫薄膜狀與空氣長時間接觸，會因過度氧化而變硬，儲料倉設計的廠商可能以增進儲料倉的密閉性、隔熱作用、或提供整個倉壁的加熱系統、甚至吹入鈍氣防止氧化，使瀝青混凝土可在倉內存放數天至一星期，而不會有溫度散失及瀝青氧化的現象，至於長時間儲存可能產生的瀝青流失，雖可由改變粒料級配和瀝青含量來改進，但這種改變影響到瀝青混凝土的力學性質，有可能因小(避免瀝青長時間儲存而流失)失大(力學性質)本末倒置；所以，長時間儲存瀝青混凝土是可以做到，但卻不是很有必要的。根據美國州公路及運輸官員司協會(AASHTO)提供的資料，具錐形底部加熱系統且密封良好的儲料倉，在滿載的狀態下，氧化及溫度散失的現象在一、兩天內很小，對於生產時間集中且保持連續性生產的拌合業而言，這一型的儲料倉足敷使用，如圖5所示；以臺灣的狀況而言，最多會想將瀝青混凝土暫時儲存以躲避西北雨，存放時間頂多過夜或一至兩天，若想用長時間的儲存以增加梅雨季節的產量，顯然不切實際。其實儲料倉的最大功能，在於使拌合廠持續運轉及對瀝青混凝土運輸迴路的效率增進而提昇鋪路品質。

圖5、美國鼓式拌合廠設置的暫存槽與儲料倉照片

設置儲料倉後，除了熱拌廠不必擔心有否足夠待料貨車在廠內而可持續生產外，裝運貨車在拌合廠內的裝料時間也縮短，足以把運輸迴路中的拌合廠內待料延滯消除；以前述運輸迴路之例，在裝置一座兩百噸的儲料倉後，裝運貨車駛入儲料倉下，配合裝置於儲料倉下的地磅，同時完成裝載、過磅、及開單，裝料時間可縮短成5分鐘以內，又由於以總重裝運，不會有以一盤一盤裝運而產生的零頭，及為配合數量之調整，使拌合機無法以滿載運轉等效率差的運作方式，生產力提昇是可以預期的。前圖2之運輸迴路經裝設儲料倉後，可改進為圖6，由於消除在拌合廠內的等待延滯，總運輸迴路時間已由100分鐘縮短為65分鐘，若同樣於正常運轉的8小時內完成運輸作業，可執行480分鐘/65分鐘=7.4迴圈，總產量960公噸瀝青混凝土，以20噸運量的貨車裝運，共需48車次，所以本運輸迴路需貨車數依理論計算為6.5部(48/7.4=6.5)，實際上應採用7部(有些跑7次，其它8次)，運輸的成本以每部貨車每小時1,000元計，共需1,000×11.5×7=80,500元，換算成每噸瀝青混凝土的運輸成本為80,500/960=84元。

圖6、設置儲料倉後的運輸迴路例[2]

計算運輸成本所用的11.5小時，乃考慮拌合廠或工地可能發生的「停工狀態」，運輸迴路的實際操作時間為8小時，因為儲料倉的設置，拌合廠內因「停工狀態」而延緩的機會降低，譬如鋪築工地暫時發生停頓，所有裝運貨車滯留於工地，並不影響拌合廠之持續生產；本書以較保守的方式計算，與設置儲料倉前的運輸迴路比較，運輸成本已由每公噸120元，降至每公噸84元，實際上，拌合廠可能在相同的產量要求下，縮短工作時間，或以相同的工作時間，因為較少停機而增加產量，再者，由於保持連續生產，混合料的品質較均勻，因此，熱拌廠設置儲料倉的好處非常明顯。

鋪築工地設置材料轉運車改進運輸迴路

儲料倉使熱拌廠之運作連續，不但使運輸成本降低，且使瀝青混凝土的品質因變異降低而提高；若以相同的觀念使用在鋪築工地上，增加暫存裝置可使鋪裝機的運作持續不中斷，這種在鋪築工地設置的暫存裝置，必須具有一定的裝載量、可移動、及方便地將混合料轉運至鋪裝機等特性，以此種理念設計的機具稱為材料轉運車(Material Transfer Device，簡稱為MTD，或是Material Transfer Vehicle，簡稱為MTV)，如圖7所示。MTD為移動式的暫存倉，貨車將瀝青混凝土直接卸入MTD之承料斗，MTD之承料斗及其攪拌螺旋及輸送帶，不但將貨車載入的瀝青混凝土送入主倉中暫存，並具再攪拌功能，可以消除運送過程發生的材料析離，再將品質均勻的混合料轉運入鋪裝機，使鋪裝機不必等待及推動載料貨車，可以用相當穩定的速度持續鋪築瀝青混凝土，對路面平坦度的提昇有很大的功效，美加地區，已有部份公路單位基於平坦度的要求，建議鋪築作業應考慮採用MTD。加入MTD後，工地因不再有成列的待鋪貨車而使現場交通狀況較易掌握，載運貨車每趟只要傾車斗一次，增加起重裝置的壽命，且將卸料時間縮短並減少發生危險的機率。

圖7、材料轉運車照片[1]

使用材料轉運車時，因瀝青混凝土乃由MTD的輸送帶運入鋪裝機，可視情況許可將MTD與鋪裝機並行，即MTD不在正要鋪築的車道上，不但使所有載運車輛不輾壓剛鋪灑的黏層而確保黏層的品質外，在使用導引鋪築斷面的鋼線或木條時，不會影響混凝土的運送作業，如圖8所示，以往載運貨車必須繞過鋼線或木條，由遠處倒車至鋪裝機卸料，或卸完料循原路徑駛離，並等待下一部車倒車進入以便卸料的窘況不會發生。

圖8、將材料轉運車置於相鄰車道之簡圖與照片[2]

使用材料轉運車後，載運貨車到達工地後可直接以一次傾卸，將瀝青混凝土載入MTD中，隨即駛回熱拌廠，消除前述運輸迴路的第二個瓶頸(工地待鋪延滯)，保守估計卸料時間降為3分鐘，則配合熱拌廠內的儲料倉，總運輸迴路時間再縮減為48分鐘，如圖9所示；若情況同於前例，於正常運轉的8小時內完成運輸作業，可執行480分鐘/48分鐘=10迴圈，960公噸瀝青混凝土，以20公噸運量的貨車裝運，共需48車次，所以本運輸迴路需貨車數為4.8(48/10)部，實際上應採用5部，運輸的成本以每部貨車每小時1,000元計，共需1,000×11.5×5=57,500元，換算為每公噸瀝青混凝土的運輸成本為57,000/960=60元。

圖9、設置材料轉運車及儲料倉後的運輸迴路例[2]

再次強調計算運輸成本所用的11.5小時，乃考慮熱拌廠或工地可能發生「停工狀態」，運輸迴路實際的操作時間為8小時，由於設置兩種暫存設備，無論是熱拌廠內或是鋪築工地，發生「停工狀態」而延緩的機會將大量降低；作者為簡化比較，以較保守的方式計算，三種運輸迴路的比較如表1所示，運輸成本由每公噸120元，降至每公噸60元，實際上，熱拌廠及鋪築工地都很可能在相同的產量要求下，縮短工作時間，或以相同的工作時間，因為較少暫停而增加施工的數量；因此，於熱拌廠設置儲料倉，並於鋪築工地引進材料轉運車，對於瀝青混凝土的運輸成本絕對有降低的效果，而對鋪路品質的影響，更是不容忽視。

表1、本文討之瀝青混凝土運輸迴路改進比較表[2]

參考文獻

1. AASHTO, FHWA, U.S. Corps of Engineers, Hot-Mix Asphalt Paving Handbook, UN-13 (CEMP-ET), 31 July, 1991.
2. 邱垂德，「改進瀝青混凝土運送迴路之研究」，臺灣公路工程，第二十二卷第七期，頁2~10，民國八十五年一月。