某高速公路樁板式路基應用探討

摘要 平原地區(qū)路基填料緊缺，土資源珍貴，很難滿足高速公路路基填方的需求，尤其是填方較高路段，需要大量的土方，土資源緊缺，是平原區(qū)高速公路修筑的主要難點之一。文章結合亳州至蒙城高速公路渦陽（標里）至蒙城（雙澗）段項目，針對此項目填土高度6.0 m 以上的路段，提出多種路基方案形式并分析了優(yōu)缺點，最終采取樁板式橋梁形式的路基方案，對今后類似工程具有借鑒意義。

關鍵詞 路基形式；普通路基；樁板式橋梁

中圖分類號 U416.1 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2023）15-0048-03

0 引言

路基是路面的基礎，承受著本身巖土自重和路面重量，以及由路面?zhèn)鬟f的汽車荷載，是公路的承重主體。路基由寬度、高度以及邊坡坡度組成。路基依其所處的地形條件不同，有路堤和路塹兩種基本形式，俗稱填方和挖方。

建造路基的材料不論填或挖，主要是土石類散體材料，所以路基是一種土工結構，經(jīng)常受到地質、水、降雨、氣候、地震等自然條件變化的侵襲和破壞，抵抗能力差，因此，路基應具有足夠的堅固性、穩(wěn)定性和耐久性。路基按材料分為土路基、石路基、土石基三種。

完整的路基體系包含路基本體，排水系統(tǒng)以及防護系統(tǒng)。排水包含地面排水及地下排水。地面排水將可能停滯在路基范圍以內的地面水迅速排除到路基以外。地下排水用來截斷、疏干、引出地下水或降低地下水位，以使路基及邊坡保持干燥狀態(tài)，提高土體的穩(wěn)固能力。防護體系主要指坡面防護，用來防護易受自然作用破壞而出現(xiàn)坡面變形的邊坡。

路基填方較高段需填方量大，對排水系統(tǒng)及防護系統(tǒng)要求較高。平原區(qū)高填方路基的填料來源困難，造價較高，不利于路基穩(wěn)定。

1 概述

該文結合亳州至蒙城高速公路渦陽（標里）至蒙城（雙澗）段工程對填方高度大于6.0 m 的路段進行路基方案形式的討論。亳州至蒙城高速公路渦陽（標里）至蒙城（雙澗）段是亳蒙高速的二期工程，路線起點順接亳州至蒙城高速公路譙城（立德）至渦陽（標里）段終點，在渦陽縣標里鎮(zhèn)北側與徐淮阜高速亳州段交叉，折向南沿花溝西礦、信湖礦之間布線，經(jīng)花溝鎮(zhèn)、公吉寺鎮(zhèn)、楚店鎮(zhèn)、渦南鎮(zhèn)，向東進入蒙城縣，在馬集鎮(zhèn)與德上高速交叉，經(jīng)岳坊鎮(zhèn)跨渦河至小澗鎮(zhèn)和漆園街道，在板橋集鎮(zhèn)與五蒙高速及宿阜高速交叉，折向南經(jīng)王集鄉(xiāng)后再次跨越渦河至莊周街道，終點位于雙澗鎮(zhèn)西南側與寧洛高速交叉處，路線全長92.609 km。

項目位于平原區(qū)，基本農(nóng)田分布廣泛，土資源匱乏，全線6.0 m 以上的高填方路段較多，填方量大，占地多，造價較高，不利于環(huán)保。

2 路基方案比選論證

該項目位于平原區(qū)，路基填料來源主要為土，依據(jù)項目特點及《公路路基設計規(guī)范》，對填方高度大于6.0 m的路段，采用普通填土路基，對樁板式路基進行比選。

2.1 普通填土路基方案

填方路基應優(yōu)先選用級配較好的礫類土、砂類土等粗粒土作為填料，填料最大粒徑應小于150 mm，最小強度（CBR）值必須滿足設計規(guī)范的要求。泥炭、淤泥、有機土、強膨脹土超過允許含量的土等，不得直接用于填筑路基。

另由于液限大于50%，塑性指數(shù)大于26 的細粒土透水性差，干時堅硬，不易挖掘，并具有較大的可塑性、黏性和膨脹性，毛細現(xiàn)象很顯著，浸水后能較長時間保持水分，承載力很小，不宜直接作為路堤填料。如缺乏好的填料時，可采取摻石灰、固化材料等技術措施進行改善，以提高其強度。

項目路基填料采用取土場取土，區(qū)域內土質以低液限黏土為主。根據(jù)土工實驗，項目區(qū)域內的土源在對應的路基壓實度下，強度（CBR）達不到規(guī)范要求，需對其進行改良處理。改良劑選用石灰和水泥，并進行填料比選[1-2]，見表1。

綜合以上比較，結合地區(qū)類似項目建設經(jīng)驗，路基填料采用石灰土，即4% 的石灰改善土。

2.2 樁板式路基方案

2.2.1 結構方案

13 m 樁板式路基采用7～9 跨一聯(lián)的連續(xù)結構，聯(lián)長控制在100 m 左右。除端支點外，其余支點采用墩梁固結的剛構體系，端支點設置活動支座，如圖1 所示。

分幅設計，單幅寬12.75 m。為提高結構安全性，上部結構以應用廣泛的矮T 標準圖為藍本，由2 片T 梁組成的π 梁為基本單元。下部結構采用樁柱一體接部分預制、部分現(xiàn)澆的蓋梁。如圖2 所示。

2.2.2 上部結構

結構形式采用先簡支后形成連續(xù)剛構，連續(xù)墩為墩梁固接，過渡墩設置滑板支座。上部結構采用先張法預應力混凝土等截面π 形梁，直線配束，梁高0.85 m；預制梁寬均采用3.18 m 可滿足汽運要求。

為了降低模板種類，邊梁與中梁的懸臂長度、加腋尺寸、肋板、頂板厚度均相同。

邊梁和中梁含濕接縫的梁寬均為3.18 m，翼緣厚度均為180 mm，肋梁間距均為1.595 m。

中橫梁采用現(xiàn)澆混凝土，兼作為倒T 形蓋梁的腹板。中橫梁寬60 cm，長度同橋面寬。端橫梁采用預制混凝土，并通過濕接縫連接。端橫梁寬40 cm，長度為11.665 m。上部π 梁最大一片吊裝重量為33.2 t，單幅邊跨一孔混凝土用量為54 m3，單幅中跨一孔混凝土用量為54.4 m3，每平方橋面混凝土用量約0.4 m3。

上部結構采用直線先張法預應力混凝土構件，采用φS15.2 高強低松弛鋼絞線，并在上緣設置通長鋼束，以抵消正彎矩鋼束、溫度作用及不均勻沉降在上緣產(chǎn)生的拉應力。

連續(xù)墩采用墩梁固接形式與預制梁連接，在連續(xù)墩墩頂兩側各2 m 范圍內預制板按照普通鋼筋混凝土構件設計，其余范圍預制板均按照A 類預應力構件設計。每塊主梁設置共設置28 根鋼絞線，其中上緣設置6根，下緣設置22 根；通過設置硬塑料管與混凝土隔離，實現(xiàn)鋼絞線失效長度。

2.2.3 下部結構

下部結構（見圖3）采用樁柱一體式橋墩，連續(xù)墩采用預制+ 現(xiàn)澆形式的倒“T” 形蓋梁，并通過現(xiàn)澆形成墩梁固接，現(xiàn)澆寬度為0.6 m；過渡墩采用全預制蓋梁，蓋梁寬1.1 m。

連續(xù)墩預制蓋梁長為11.58 m、寬1.3 m、高0.5 m，并預留0.68 m 開孔，孔洞兩側凈寬為0.31 m，起吊重量為18.9 t；連續(xù)墩預制蓋梁與主梁固接連接后形成倒“T”形蓋梁，高為1.25 m。過渡墩蓋梁采用全預制構件，長為11.58 m、寬1.3 m、高0.7 m，并預留0.68 m 開孔。

蓋梁通過設置瓶塞形預留孔，通過設置鋼筋混凝土榫芯與管樁連接，蓋梁預留孔直徑較管樁內徑大10 cm。13 m 樁板道路下部樁柱采用800 型管樁。橫向設置3 根PRC-I 800（110）管樁，樁間距4.6 m。

2.3 經(jīng)濟比選

根據(jù)前述方案，對樁板式路基及普通填土路基進行經(jīng)濟比較。其中樁板式路基分13 m 和6 m 樁板式路基兩種[3-5]，見表2。

對13 m、6 m 樁板式結構、普通路基進行經(jīng)濟測算。13 m 樁板式結構造價約為2 027.6 元/m2，6 m 樁板式結構造價約為1 682.2 元/m2，13 m 矮T 梁造價約為3 224 元/m2，7.5 m 填土路基（含結構物）造價約為1 354 元/m2。考慮征地、拆遷、占補平衡、取土場復墾后6 m 樁板式結構造價約為2 338.2 元/m2，13 m 樁板式結構造價約為2 683.6 元/m2，平均7.5 m 高填土路基造價約為2 957 元/m2。

綜合而言13 m 樁板式結構有一定的經(jīng)濟優(yōu)勢和結構優(yōu)勢，每1 km 較路基方案可節(jié)約占地25 333.33 m2，節(jié)約土方200 000 m3。

2.4 方案比選

取項目區(qū)內，填方高度大于6 m 的路段，共3 055 m，進行方案優(yōu)缺點比選[1-2]，見表3。綜上比選，推薦采用13 m 樁板式結構路基，具有工業(yè)化程度高、施工過程環(huán)境效益和經(jīng)濟效益較好等特性，可以在一定程度上解決北方平原區(qū)缺土、少土的難題。

3 結語

平原區(qū)土源匱乏，尤其是高填方路段，需土量大，占地多，占壓基本農(nóng)田多。同時，取土場取土后，又需要找土源進行復耕，陷入了死循環(huán)；取土場的大量取土，造成環(huán)境污染，并易導致水土流失。對于平原區(qū)高速公路填高大于6.0 m 的路段，從經(jīng)濟性、結構方案、施工難易度、養(yǎng)護難易度以及全壽命周期成本等方面進行了比選論證，采用13 m 樁板式結構路基，既經(jīng)濟又環(huán)保，減少土方的用量，減少對基本農(nóng)田的占壓，保護了耕地。

參考文獻

[1] 梁國林. 樁板式路基施工技術在公路工程中的應用[J].交通世界， 2022（2）： 99-100.

[2] 李丹. 公路工程中樁板式路基的施工技術[J]. 黑龍江交通科技， 2019（7）： 20-21.

[3] 徐友治. 樁板式路基施工技術在高速公路中的應用[J].工程技術研究， 2021（5）： 60-61.

[4] 劉祥勝. 樁板式路基施工技術研究[J]. 山東交通科技，2018（5）： 58-61.

[5] 劉璽章. 高速公路樁板式無土路基施工技術研究[J].華東公路， 2019（3）： 59-61.