1、高速公路水荷載等載預(yù)壓可行性研究摘要:本文從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、風(fēng)險(xiǎn)幾方面研究了高速公路水荷載等載預(yù)壓的可行性 關(guān)鍵詞 ：水荷載、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、風(fēng)險(xiǎn)、可行性一工程概況本工程為京珠高速公路廣珠北十四標(biāo)，位于番禺東涌鎮(zhèn)。工程合同價(jià) 90773388元，其中1780m為橋梁，1600m為路基段。路基全部為軟基段，軟基 處理為袋裝沙井排水固結(jié)法，路基采用吹填砂加包邊土形式，填筑高度36m，路基等超載預(yù)壓采用吹填砂。由于施工里程長(zhǎng)，運(yùn)距遠(yuǎn)，砂資源日益緊張，砂價(jià) 上漲，使填砂進(jìn)行等載預(yù)壓有一定的困難；而此處的河涌發(fā)達(dá)，水資源豐富，可 以考慮用水荷載預(yù)壓施工。二、水荷載初步設(shè)計(jì)方案工藝流程：路基全斷面吹填砂f包邊土及

2、封頂層填筑f水壩填筑f排水盲溝 施工各排水管道施工PVC 土工膜鋪設(shè)f抽水加載預(yù)壓。1、 吹填砂：先進(jìn)行路基全斷面（包括包邊土位置）吹填砂至93區(qū)頂（即封 頂土底標(biāo)高），然后平整、壓實(shí)、驗(yàn)收。驗(yàn)收合格后，等載里程段再吹 0.2 米高。 然后把包邊土位置的砂量轉(zhuǎn)至路基頂面， 包邊土位置的砂量相當(dāng)路基頂面砂層厚 0.34米，即路基頂面高出 93區(qū)頂0.54米。2、包邊土及封頂層填筑：路基頂層砂平整、壓實(shí)后，用汽車運(yùn)土進(jìn)行兩側(cè) 包邊土及封頂層填筑。 包邊土及封頂層分層填筑、 壓實(shí)，每層壓實(shí)厚度及壓實(shí)度 按規(guī)范要求進(jìn)行，封頂層厚50cm,分兩層填筑。3、水壩填筑：包邊土及封頂層填筑完成后進(jìn)行水壩填筑，

3、筑壩所需土料與 封頂層同， 并用于以后封頂土填筑。 然后在埋設(shè)沉降板斷面處和適合位置分段圍 壩，圍壩外坡度為1: 1.5，內(nèi)坡度為1: 1,高度為h=1.0X 1.5+0.3=1.8m。分段 圍壩進(jìn)行水荷載預(yù)壓有利于預(yù)壓期間的維護(hù)及觀測(cè)沉降。 分段圍壩后要保證壩內(nèi) 平整，堤壩穩(wěn)固。有關(guān)數(shù)據(jù)見圖：水荷載預(yù)壓平面圖、水荷載預(yù)壓橫斷面圖及路 基分段詳見表一。4、排水盲溝、各排水管道施工：在封頂層面設(shè)置砂溝盲溝、路基縱向兩道、橫向兩道盲溝設(shè)在路工壩內(nèi)側(cè) 2米處，溝寬20cm,深15cm,橫向盲溝與土壩相 交處埋設(shè)10cmPVC管，并伸出土壩10cm,該處邊坡設(shè)急流槽，并用7.5號(hào)砂漿 抹面加固，抹面層

4、厚 3cm。5、 PVC 土工膜鋪設(shè)：在各段的封頂層及壩內(nèi)側(cè)面上鋪一層PVC 土工膜，土工膜鋪設(shè)表面不得拉緊，應(yīng)起皺，中間及兩側(cè)應(yīng)重疊50cm，土壩坡面不得張拉太緊，以防預(yù)壓沉降時(shí)拉裂 PVC 土工膜(見P大樣圖)；伸出壩外2米。再用 塑料薄膜連接覆蓋至砂墊層處，以防止雨水對(duì)壩頂及側(cè)面路基的沖刷。6、抽水加載預(yù)壓：抽水至壩里進(jìn)行水荷載預(yù)壓。抽水分級(jí)進(jìn)行，每次加水0.5米高(相當(dāng)0.3米高砂重)。經(jīng)沉降觀測(cè)符合設(shè)計(jì)要求后再進(jìn)行下一級(jí)水荷載， 直至達(dá)到等載標(biāo)高。卸載也用抽水方式抽走，以免污染周邊農(nóng)田。表一：分段筑壩樁號(hào)起訖樁號(hào)長(zhǎng)度(m)筑壩土量(m3)起訖樁號(hào)長(zhǎng)度(m)筑壩土量(m3)K27+33

5、0 -K27+400701450.43K27+980 K28+070901819.43K27+400 -K27+460601265.93K29+140 K29+16020527.93K27+460 -K27+510501081.43K29+160 K29+20040896.93K27+510 -K27+560501081.43K29+200 K29+24545989.18K27+560 -K27+60040896.93K29+245 K29+276.92531.925747.94625K27+600 -K27+650501081.43K29+344.675 K29+40055.3251179.

6、67625筑壩士量合計(jì)(m3)區(qū)改為P土土區(qū)P吹填砂51111/I水荷載預(yù)壓橫斷面圖水荷載預(yù)壓平面圖PV（土工膜 - 吹填砂聚丙烯土工布PV（土工膜水荷載水荷載吹填砂2-22沉降板1 2匸嚴(yán)水荷載X/ 1：1 土=1戸亠水荷載等載預(yù)壓包邊土吹填砂等載預(yù)壓橫斷面圖三、技術(shù)分析1預(yù)壓效果：由于水荷載當(dāng)量等于砂荷載當(dāng)量，預(yù)壓效果是一致的2、 PVC 土工膜：此次采用的PVC 土工膜抗拉強(qiáng)度大，抗拉強(qiáng)度(縱/橫) 大于15/13MPa，耐靜水壓大于150Kpa。在等超載預(yù)壓改為水荷載預(yù)壓路段水產(chǎn) 生的壓強(qiáng)為0.027 MPa。PVC 土工膜的安全系數(shù)為 0.15 MPa/0.027 MPa=5.56。

7、 因此，使用這種PVC 土工膜在水荷載下不會(huì)出現(xiàn)被撕裂的現(xiàn)象。3、 兩側(cè)的圍壩：圍壩外坡度為1: 1.5,內(nèi)坡度為1: 1，高度為h=1.26X 1.5+0.3=2.2m, 土壩頂部寬度1米，底邊邊長(zhǎng)為L(zhǎng)1=1+2.2+2.2 X 1.5=6.5米。計(jì)算 簡(jiǎn)圖如下圖所示：4、土壩定驗(yàn)算如下：已知：丫 w=10KN/ m3, 丫砂=18KN/m3, 丫土=18KN/m3,吹填砂的凝聚力為 C=8.2KP，磨擦角為巾=33.4,考慮最危險(xiǎn)滑面，如圖(AB線)所示：滑動(dòng)面對(duì)應(yīng)水平長(zhǎng)度：L2=1+2.2 X 1+(2.2+3.5) X 1.5=11.75m滑動(dòng)面與水平的夾角： a =arcta n(2

8、.2/11.75)=16.6滑動(dòng)面的長(zhǎng)度：L=L2/cos a =12.3m滑動(dòng)面以上土體的面積：A=0.5 X 2.2 X (1+6.5)+0.5 X 3.5 X 6.5=19.6m2滑動(dòng)面以上土體及砂體的重量：G=A X 丫 =19.6X 18=353.3KN/m土自重引起的切向分力(下滑力)：F仁GXsin a =353.3X sin 16.6=100.89KN/m土自重引起的法向分力：F2=GX cos a =353.3X cos16.6=338.53KN/m水壓力：Fw=0.5X y x hwX hw/sin B =0.5 x 9.8X 1.9x 1.9/sin45=25KN/m水壓

9、力在滑面上的切向分力： F3=FwX cos(90-B -a )=22KN/m水壓力在滑面上的法向分力： F4=Fwx sin(90- B - a )=11.9KN/m總下滑力：F=F1+F3=100.89+22=122.899KN/M總抗滑力：P= ( F2+F4)x tan=(338.53+11.9X tan33.4+8.2x 12.3=331.61KN/m所以，安全系數(shù)為：Kt=P/F=331.61/122.899=2.71.3故：滿足規(guī)范要求，邊坡穩(wěn)定，不會(huì)發(fā)生崩潰的現(xiàn)象。. 水荷載 聚丙烯土工布.丿土亍環(huán)三1.5.二一吹填砂1-1急流槽聚丙烯土工布水荷載J鼻一 12-2急流槽示意圖5

10、、加載、卸載速度及數(shù)量方便快捷，利于控制路基沉降速率，從而保證路基穩(wěn)定。四、經(jīng)濟(jì)分析:直接經(jīng)濟(jì)效益:水荷載實(shí)際替代砂量為20720m3，填砂單價(jià)為25元/m3,卸載單價(jià)為8元/m3,填砂預(yù)壓費(fèi)用合計(jì)683760元。采用水荷載預(yù)壓各項(xiàng)費(fèi)用預(yù)算見表，共計(jì)28萬元。直接經(jīng)濟(jì)效益為40.4萬元。水荷載預(yù)算費(fèi)用 表單位：元序號(hào)費(fèi)用名稱單位數(shù)量單價(jià)合計(jì)備注1真空膜噸8.76145001270002普通薄膜噸29500190003柴油離心泵臺(tái)1250025004電動(dòng)水泵臺(tái)1100010005柴油噸33500105006其他材料100007機(jī)械費(fèi)100008人工費(fèi)工日400025100000合計(jì)2800002

11、.間接經(jīng)濟(jì)效益:水荷載預(yù)壓可縮短工期，工期對(duì)比如下:里程吹填砂（天）水何載（天）等載加載至卸載等載加載至卸載K27+330K28+070390340水荷載縮短工期節(jié)省了項(xiàng)目的管理費(fèi)開支。-303、社會(huì)效益:水荷載預(yù)壓施工節(jié)約砂資源降低對(duì)環(huán)境的破壞，社會(huì)效益顯著。五、風(fēng)險(xiǎn)決策分析：由于水荷載預(yù)壓施工在高速公路上沒有類似工程經(jīng)驗(yàn)可借鑒，因此有必要作風(fēng)險(xiǎn)分析。首先對(duì)本項(xiàng)目進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，主要有外部風(fēng)險(xiǎn) 、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、管理風(fēng)險(xiǎn)。其中 外部風(fēng)險(xiǎn)為地震、洪水、臺(tái)風(fēng)、戰(zhàn)爭(zhēng)等，是不可抗力的風(fēng)險(xiǎn)。本工程已投保建筑 工程一切險(xiǎn)，此類風(fēng)險(xiǎn)已轉(zhuǎn)移。技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)包括路基水壩穩(wěn)定性計(jì)算、水壩施工、 加載控制、沉降控制、測(cè)斜控制等

12、。對(duì)于此類風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)采取積極有效針對(duì)性的技術(shù) 措施、防范措施，將風(fēng)險(xiǎn)控制到最低或消失。管理風(fēng)險(xiǎn)包括水荷載施工過程的管 理、工人的交底、教育、預(yù)壓期的管理等風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于此類風(fēng)險(xiǎn)也應(yīng)采取針對(duì)的措 施，進(jìn)行防范、控制，將風(fēng)險(xiǎn)降到最底或消失。經(jīng)有效控制后，預(yù)測(cè)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率為 0.2。而風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生損失規(guī)模及其概率， 經(jīng)小組討論（頭腦風(fēng)暴法）后確定如表：?jiǎn)挝唬涸獡p失額5，00010， 00020， 00050， 000100， 000200， 000500，000發(fā)生概率0. 450. 250. 150. 070. 050. 020. 01風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的加權(quán)損失為:5000*0.25+10000*0.25+20000*0.15+50000*0.07+100000*0.05+200000*0.02+500000*0.01=25250風(fēng)險(xiǎn)決策樹可以看出，經(jīng)加權(quán)后，水荷載方案期望值為-28.51萬元，砂荷載則為-68.38萬元，可節(jié)約資金39.8