山區沖溝段路橋方案對比分析

摘 要：文章以西南地區某高速公路沖溝段路橋方案對比為例，從路基方案與橋梁方案的投資、實施難度、用地規模及環保等方面進行綜合對比分析，為其他山區高速公路項目提供溝谷路段設計思路。經對比分析認為，此段沖溝宜采用橋梁方案。

關鍵詞：山區沖溝；高速公路；路橋方案

中圖分類號：U412.31A070213

0"引言

四川省高速公路建設一直保持穩步前進，建設地域已經由平原地區大力向山區推進，因此山地溝谷的路橋方案選擇成為山區高速公路設計的難點之一。本文將以南緣山區某高速公路沖溝段落為例，從路基方案與橋梁方案的投資、方案實施難度、用地規模及環保等方面進行綜合對比分析，為其他山區高速公路項目提供溝谷路段設計思路。

1"工程概況

項目地處四川盆地南緣、云貴高原北麓的古藺縣，路線區域段為低山地貌區，沿線溝谷相接，采用雙向六車道、設計時速為100 km、整體式路基寬度為33.5 m的高速公路建設標準［1］，汽車設計荷載為公路-Ⅰ級，場區地震烈度為Ⅵ度。

項目K9+200～K9+700段經過一沖溝，沖溝底部平緩，該段路線前后控制性工程分別為深挖段、橋梁及服務區，路線平縱面無調整空間，平縱斷技術指標固定（詳見圖1及圖2）。此段路線通過的沖溝溝心平坦，路線中線最大填高為41.9 m。考慮項目整體棄土場設置、占地面積、建設費用等指標，擬對該段路線進行路基與橋梁方案的對比。

2"工程方案

2.1"地質條件

在山麓斜坡地帶，地表覆蓋層為松散碎塊石土層，厚度為1～3 m，為新生界第四系全新統坡殘積層（Q4dl+el）、新生界第四系全新統崩坡積層（Q4c+dl）形成，沖溝地帶表層覆蓋層為新生界第四系全新統坡洪積層（Q4dl+pl）、坡殘積層（Q4dl+el）粉質黏土層，平均厚度為5 m。區域內下伏基巖為中生界三疊系下統嘉陵江組（T1j）灰巖、鈣質角礫巖。該段場地無滑坡、崩塌、泥石流等不良地質發育。

巖溶角礫巖：深灰色，礦物成分以灰巖、白云巖、泥灰巖為主，局部見少量硬石膏，角礫狀結構，泥質膠結，塊狀構造。巖芯整體呈碎塊狀，局部呈短柱狀。全段巖質較軟，錘擊即碎。

灰巖：灰色-灰白色，礦物成分以方解石為主，少量白云石及其它礦物，隱晶質結構，中-厚層狀構造。巖芯整體呈碎塊狀，局部呈短柱狀-柱狀。全段巖質較硬，錘擊聲脆且輕微反彈。

2.2"路基方案

該段路線主要經過斜坡路段及沖溝寬緩地帶。

沖溝內考慮平緩帶填方高度達41 m，地基土為粉質黏土，天然強度較低，易發生壓縮變形。為避免因不均勻沉降造成開裂等路基病害，影響高速公路使用及運營，擬對地基土及路堤進行如下處治：對地基土進行全部換填，使用挖方中的硬質片塊石，對路堤采用強夯手段進行補強處治。

對于山麓斜坡地帶的填方路堤，邊坡天然坡度約為20°，路堤填筑后易沿基覆界面發生滑移，需對路堤進行支擋處治。選取K9+340、K9+420、K9+480三處為典型橫斷面進行計算，綜合考慮邊坡坡度、支擋可行性等因素，對上述三處斷面擬采用泡沫輕質土/級配碎石+抗滑樁綜合措施進行處治。

根據地勘資料，地表覆蓋層主要為碎石，基覆面參數c、φ在天然工況下取值c=10.0 kPa，φ＝20.0°，暴雨工況下取值c=8.5 kPa，φ＝18.5°。路基填料級配碎石，取容重γ=23 kN/m。泡沫輕質土取γ=6.5 kN/m。根據《公路路基設計規范》（JTG D30-2015）［2］，正常工況及暴雨工況下，取陡坡路堤穩定安全系數分別為1.3和1.2。對擬設抗滑樁支擋處的剩余下滑力、樁后土壓力進行計算，結果如表1所示。

根據計算結果，該段路基需采用綜合處治措施進行處治，區域處治方案平面布置示意圖如圖3所示，各段具體處治方案如下所述：

（1）K9+290～K9+308.2段采用擋土墻+泡沫輕質土措施填筑，擋墻高6～7 m，基底埋置于基巖中，小樁號K9+290處順接路肩擋土墻。見圖4。

（2）K9+308.2～K9+399.5段采用路肩樁板墻+泡沫輕質土措施處治。抗滑樁為A、B兩種樁型，共計15根，其中A型樁13根，樁長為27 m，抗滑樁截面尺寸為2.5 m×3.5 m，樁間距采用6.0 m；B型樁2根，樁長為30 m，截面尺寸為2.5 m×3.5 m，樁間距采用10.3 m，為通道涵出口，擋土板為內擋板。樁體和擋土板均采用C30混凝土澆筑。樁頂上路基部分澆筑泡沫輕質土。其中K9+388.25～K9+398.25段因改路中涵洞工程60°斜穿路基導致該段樁間距過大，該段路基采用全斷面泡沫輕質土澆筑方式。見圖5。

（3）K9+399.5～K9+458.5段在二級路堤處采用樁板墻收坡處治。抗滑樁體為A、B、C三種樁型，共計11根。其中A型樁樁長為27 m，抗滑樁截面尺寸為2.5 m×3.5 m，樁間距采用6.0 m，共3根；B型樁樁長為30 m，抗滑樁截面尺寸為2.5 m×3.5 m，樁間距采用6.0 m，共4根；C型樁樁長為32 m，抗滑樁截面尺寸為2.5 m×3.5 m，樁間距采用5.0 m，共4根；擋土板為內擋板。樁體和擋土板均采用C30混凝土澆筑。其中，K9+400～K9+420段為搭接路肩及路堤段，將一級路堤采用泡沫輕質土填筑，其余段采用級配碎石。見圖6。

（4）K9+458.5～K9+478.3段在三級路堤處采用樁板墻收坡處治。抗滑樁體為C型樁，共計6根。C型樁樁長為32 m，抗滑樁截面尺寸為2.5 m×3.5 m，樁間距采用5.0 m；擋土板為內擋板。樁體和擋土板均采用C30混凝土澆筑。見圖7。

（5）K9+399.5斷面處，采用樁板墻圍成填方邊界，樁體為C型樁，共計4根，樁長為32 m，截面尺寸為2.5 m×3.5 m，樁間距為6.0 m。擋土板為內擋板。樁體和擋土板均采用C30混凝土澆筑。

（6）為降低不均勻沉降對泡沫輕質土的影響，所有一級路基為泡沫輕質土的段落在樁后或墻后三角區域不易填實處采用C20混凝土填筑10 m寬平臺。

2.3"橋梁方案

若采用橋梁方案跨越沖溝，采用分幅布置：左幅孔數-跨徑布置方式為8×25 m+5×40 m，起止點樁號為K9+280.135～K9+685.665。左幅橋長為406.530 m，橋寬為16.75 ～27.6 m；右幅孔數-跨徑布置方式為5×25 m+5×40 m，起止點樁號為K9+355.135～K9+690.635，右幅橋長為335.50 m，橋寬為16.75 ～27.6 m。左幅橋最大墩高為37.2 m，右幅橋最大墩高為36.2 m。上部結構均采用預應力混凝土（后張）簡支T梁，橋面連續；下部結構均采用柱式墩，墩臺采用樁基礎。全橋樁基礎按嵌巖樁設計［3］。見圖8。

3"方案對比分析

（1）投資方面：通過表2對比可知，路基方案建安費5 750.34萬元，土地征拆費574.16萬元，路基方案總造價7 123.42萬元；橋梁方案建安費5 950.06萬元，土地征拆費206.93萬元，橋梁方案總造價6 937.50萬元。橋梁方案較路基方案在建安費上增加199.72萬元，但土地征拆費橋梁方案較路基方案減少了367.23萬元。由此可見，總造價方面橋梁方案較路基方案少約2.68%。故從經濟角度考慮，橋梁方案較優［4］。

（2）方案復雜程度方面：路基方案采用了泡沫輕質土+抗滑樁+擋土墻+高填方路堤+軟弱地基換填等多項措施；橋梁方案為預應力混凝土簡支T梁+重力式臺/柱式臺。綜合對比，路基方案較橋梁方案施工組織及工藝復雜、施工時間長、施工要求高且質量控制難度大。

（3）節約集約用地方面：兩個方案均不涉及基本農田、城鎮規劃線及生態紅線；路基方案占地約53 338 m2，橋梁占地約19 547 m2。橋梁方案大大優于路基方案。

（4）環保方面：路基方案使用了約51.5萬m3隧道棄渣，減少了項目整體棄渣量，對項目的土石平衡有較大的作用。

（5）后期運營方面：高路堤有工后沉降，對后期運營期行車舒適度有影響，養護成本較高。

4"結語

綜上，此沖溝段宜采用橋梁方案。路基方案與橋梁方案工程造價相當；橋梁方案在施工工藝、工期、質量控制、節約集約用地及后期運營方面均優于路基方案；路基方案僅在土石方平衡、環保方面有較大優勢。

參考文獻：

［1］JTG B01-2014，公路工程技術標準［S］.

［2］JTG 3830-2018，公路工程基本建設項目概預算編制辦法［S］.

［3］JTG D30-2015，公路路基設計規范［S］.

［4］JTG D60-2015，公路橋涵設計通用規范［S］.20240320