平原區高速公路低路堤和樁板結構方案對比

曹愛虎

摘要 隨著新形勢下土地政策的出臺，平原區高速公路取土日益困難，且占用耕地補償費用較高。為了解決取土和占地難題，平原區高速公路采用低路基方案或樁板結構方案，優勢日漸明顯。低路堤方案通過壓低道路縱面減少占地，節約土方；樁板結構方案以混凝土結構代替土方，達到省土、節地的目的。文章針對某平原區項目采用的低路基方案和樁板結構方案進行對比分析，探討兩種方案的優劣，可為同類型項目提供參考。

關鍵詞 平原區高速；低路基方案；樁板結構

中圖分類號 U416.12文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）08-0059-03

0 引言

某平原區高速項目地形整體平坦開闊，地貌形態單一。路線沿線永久基本農田分布廣泛。平面線形主要受永久基本農田、生態紅線、礦產資源、環境敏感點等因素控制。在滿足技術規范要求的前提下，盡可能采用較高的平面技術指標，以縮短里程、節約營運成本。路線縱面主要受地形地貌、水系、航道、路網交叉等因素的影響。高速公路縱面線形設計時，除滿足以上控制因素要求外，還需注意與平面線形的合理組合，達到“平包縱”的要求。在滿足沿線生產生活及相關功能需求的前提下，結合地形特點，通過增加變坡點數量，最大限度地控制填土高度。高速公路填土高度受水文條件、航道、路網和地形地貌等一些不可輕易改變的因素影響，相對而言，填土高度降低的空間很小[1]。以往項目往往通過對部分道路進行合理的改移或下挖，盡可能壓低縱面，以達到減少占地和節省土方的目的。

平原區高速公路低路堤設計理念是在保證高速公路各項基本技術指標的基礎上，通過優化構造物設置、優化橫向通道密度或設置支線上跨橋代替主線上跨橋等措施，以達到降低路基填高、節地節土，實現土地資源可持續及綠色發展的主要目的，同時，兼顧建設及行車安全、公路景觀與原地形地貌融合統一、高速公路兩側橫向通行方便等需求，實現綜合效益及性價比最佳[2]。

低路堤方案通過壓低高速縱斷面設計達到節約占地和土方的目的，特別是在平原區高速土地資源珍貴、土方稀缺的情況下更具應用價值。但低路基方案通過“改、并、移”的方式設置通道，或者通過設置支線上跨的方式跨越高速，給高速兩側的居民通行帶來了一定干擾。特別是道路的改移，又會額外增加線外占地。于是，一種既能節省占地又節約土方的“無土、全結構化”的高速設計方案呼之欲出，即樁板結構方案，詳見圖1。

樁板結構方案實質是橋梁方案的優化。以往項目中為節約占地和土方，兼顧高速兩側的通行需求，一般通過設置橋梁來替代路基。但設置橋梁造價較高，故通過結構化的理念、工業化的模式提出了一種由預制管樁直接支撐預制鋼筋混凝土板的全新樁板式結構體系。該體系具有高通透性、節約土方和占地、降低造價、工業化程度高等特點。

樁板結構通過梁板與樁柱的結合傳遞上部荷載，通過工程措施減少占地和土方。對于嚴重缺土且耕地占用規模較大路段，采用樁板式結構替代填土路基，不僅可以解決借方困難問題，同時大幅減少路基占地和取土場占地。

低路堤方案和樁板結構方案一定程度上緩解了平原區土地資源稀缺、取土困難的現狀。特別是樁板結構方案為節省土地指標、溝通高速兩側通行提供了便利條件。樁板結構是“以橋代路”的思路，是否經濟是需要重點考慮的問題。該文通過實際案例重點對兩種方案經濟性進行對比。

1 比選方案介紹

選取平原區該項目K14+000～K22+620段進行兩種方案的比較。該路段的主要控制因素是K16+823、K17+235、K18+270、K19+030、K19+733、K20+676、K21+561處道路以及洪溝、白羊溝、戴溝、武家河、太平溝等溝渠的影響。該路段根據施工地勘資料揭示橋位區覆蓋層厚度較大，巖性上部主要為第四系全新統沖積粉質黏土，下部為上更新統沖積粉質黏土、粉土、粉砂等。橋位區無液化土層分布，屬抗震一般地段。

該路段結合地形、地質及沿線路網、水系及基本農田的影響，采用方案一（低路堤方案）和方案二（樁板結構方案）進行對比。

方案一：低路堤方案

結合路網、水系、村莊分布情況，為滿足功能需求，低路堤方案共設置主線橋梁6座，涵洞19道，箱形通道13道，支線上跨橋7座。此方案共需借土方82.35 m3。同時，為保證沿線道路通行及原有水系溝通，該方案改路長度4.701 km，改溝長度3.28 km。低路堤方案平面示意圖詳見圖2。

方案二：樁板結構方案

該段落除洪溝、白羊溝、戴溝、武家河、太平溝需設置橋梁外，其余均采用12 m跨徑樁板結構，可滿足兩側道路及水系的溝通。該方案樁板結構長8.238 km，橋梁長382 m，為保證原有道路和水系順直，設置改路1.975 km，改溝1.036 km。樁板結構方案平面示意圖詳見圖3。

樁板結構上部采用先張法預應力混凝土預制π板，標準跨徑12 m，7～9跨一聯。板高0.75 m、肋板厚0.3 m、翼緣板厚0.22 m，板間通過預制托板濕接縫連接，詳見圖4。

下部結構采用樁柱一體式橋墩，對連續設置的12 m樁板道路，蓋梁采用4個分離式預制蓋梁，蓋梁寬1.3 m、高度為0.4～0.6 m、長度2.25 m；墩柱采用PRC-I600B管樁，基礎采用PHC600AB管樁。

樁板結構方案縱面因受K16+823、K17+235、K18+

270、K19+030、K19+733、K20+676、K21+561處道路影響。低路堤方案可通過設置天橋溝通兩側道路，若采用樁板結構，為保證橋下通行需求，縱面方案需要上抬。K14+000～K22+620段范圍內，方案一（低路堤方案）及方案二（樁板結構方案）縱面比較詳見圖5。

2 方案對比

比選內容：占用土地數量、耕地占補平衡費用、取土坑復墾費用、取土坑占地數量、拆遷數量、路基工程、路面工程、防護工程、排水工程、橋梁工程、涵洞、通道工程、交安工程、綠化工程、改路工程、改溝工程等。造價按照施工圖預算單價進行計算，具體數量及經濟性對比詳見表1。

通過對比可知，方案二（樁板結構方案）較方案一（低路基方案）土方減少823 500 m3，永久占地減少230 618 m2，

耕地占補平衡指標減少191 416 m2，取土場占地減少274 013 m2，建安費增加13 116.96萬元，考慮土地因素總造價僅增加1 106.49萬元。對于平原區高速公路永久基本農田占比大、取土困難路段，樁板結構方案能大幅降低土地相關指標，同時，總造價增加有限。該次比較是基于樁板結構每平方造價為52 402.5元進行比較的，若能對樁板結構進一步優化，減少材料用量，樁板式結構的優勢會更加明顯。

樁板結構管樁采用靜壓施工，上部結構采用吊裝，噪音小、現場施工無污染，避免了低路基方案施工的大量噪音、揚塵及水土流失[3]。同時，施工快、建成后高速兩側暢通，大幅減少高速公路建設對兩側村民的干擾，社會效益明顯。

樁板結構的主要缺點是為保證工業化生產、批量化制造，目前往往只采用正交板，當遇到斜交道路和水系時，需進一步增加跨徑。同時，為考慮土體的擠密作用、減少樁長，往往采用打入法施工樁基，這就對地質有一定的要求。此外，管樁與梁板之間接頭處的安裝工藝要求高，誤差容忍度較低。

綜上所述，在地形、地質適合的區域，樁板結構的優勢較為明顯，若能優化設計進一步降低樁板結構造價，同時提高施工工藝，樁板結構的經濟性及社會性效益將會更加明顯。

3 結論

結合項目經驗，從經濟性分析，在填土高度為6 m左右時，樁板結構與填土路基造價基本相當[4]。但考慮土地資源的占用，取土困難，取土場占地、復墾及對沿線交通，水系和社會影響，樁板式結構具有一定競爭優勢。若采用新技術、新材料、新工藝，進一步優化樁板結構尺寸，降低樁板結構的造價，采用樁板結構的經濟性會更加明顯。

這種“無土、全結構化”的樁板結構方案為實現“低碳、裝配化、工廠化”的現代高速公路提供一種可能，在高速公路建設過程中對于實現“碳達峰、碳中和”的目標提供了一種思路。

參考文獻

[1]張強， 陳雨人. 平原微丘區高速公路低路堤設計研究[J]. 遼寧交通科技， 2006（2）： 3-6+44.

[2]李元新. 平原區高速公路低路堤設計研究[J]. 河南科技， 2021（3）： 88-91.

[3]王靜， 謝榮海. 某高速公路樁板式路基與常規路基路面對比分析[J]. 建筑工程技術與設計， 2018（31）： 3741.

[4]周夏. 樁板式路基應用分析[J]. 公路與汽運， 2021（5）： 78-81.