山區(qū)沖溝段路橋方案對(duì)比分析

摘 要：文章以西南地區(qū)某高速公路沖溝段路橋方案對(duì)比為例，從路基方案與橋梁方案的投資、實(shí)施難度、用地規(guī)模及環(huán)保等方面進(jìn)行綜合對(duì)比分析，為其他山區(qū)高速公路項(xiàng)目提供溝谷路段設(shè)計(jì)思路。經(jīng)對(duì)比分析認(rèn)為，此段沖溝宜采用橋梁方案。

關(guān)鍵詞：山區(qū)沖溝；高速公路；路橋方案

中圖分類號(hào)：U412.31A070213

0"引言

四川省高速公路建設(shè)一直保持穩(wěn)步前進(jìn)，建設(shè)地域已經(jīng)由平原地區(qū)大力向山區(qū)推進(jìn)，因此山地溝谷的路橋方案選擇成為山區(qū)高速公路設(shè)計(jì)的難點(diǎn)之一。本文將以南緣山區(qū)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(shí)施難度、用地規(guī)模及環(huán)保等方面進(jìn)行綜合對(duì)比分析，為其他山區(qū)高速公路項(xiàng)目提供溝谷路段設(shè)計(jì)思路。

1"工程概況

項(xiàng)目地處四川盆地南緣、云貴高原北麓的古藺縣，路線區(qū)域段為低山地貌區(qū)，沿線溝谷相接，采用雙向六車(chē)道、設(shè)計(jì)時(shí)速為100 km、整體式路基寬度為33.5 m的高速公路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)［1］，汽車(chē)設(shè)計(jì)荷載為公路-Ⅰ級(jí)，場(chǎng)區(qū)地震烈度為Ⅵ度。

項(xiàng)目K9+200～K9+700段經(jīng)過(guò)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(wù)區(qū)，路線平縱面無(wú)調(diào)整空間，平縱斷技術(shù)指標(biāo)固定（詳見(jiàn)圖1及圖2）。此段路線通過(guò)的沖溝溝心平坦，路線中線最大填高為41.9 m?？紤]項(xiàng)目整體棄土場(chǎng)設(shè)置、占地面積、建設(shè)費(fèi)用等指標(biāo)，擬對(duì)該段路線進(jìn)行路基與橋梁方案的對(duì)比。

2"工程方案

2.1"地質(zhì)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(tǒng)坡殘積層（Q4dl+el）、新生界第四系全新統(tǒng)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(tǒng)坡洪積層（Q4dl+pl）、坡殘積層（Q4dl+el）粉質(zhì)黏土層，平均厚度為5 m。區(qū)域內(nèi)下伏基巖為中生界三疊系下統(tǒng)嘉陵江組（T1j）灰?guī)r、鈣質(zhì)角礫巖。該段場(chǎng)地?zé)o滑坡、崩塌、泥石流等不良地質(zhì)發(fā)育。

巖溶角礫巖：深灰色，礦物成分以灰?guī)r、白云巖、泥灰?guī)r為主，局部見(jiàn)少量硬石膏，角礫狀結(jié)構(gòu)，泥質(zhì)膠結(jié)，塊狀構(gòu)造。巖芯整體呈碎塊狀，局部呈短柱狀。全段巖質(zhì)較軟，錘擊即碎。

灰?guī)r：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(zhì)結(jié)構(gòu)，中-厚層狀構(gòu)造。巖芯整體呈碎塊狀，局部呈短柱狀-柱狀。全段巖質(zhì)較硬，錘擊聲脆且輕微反彈。

2.2"路基方案

該段路線主要經(jīng)過(guò)斜坡路段及沖溝寬緩地帶。

沖溝內(nèi)考慮平緩帶填方高度達(dá)41 m，地基土為粉質(zhì)黏土，天然強(qiáng)度較低，易發(fā)生壓縮變形。為避免因不均勻沉降造成開(kāi)裂等路基病害，影響高速公路使用及運(yùn)營(yíng)，擬對(duì)地基土及路堤進(jìn)行如下處治：對(duì)地基土進(jìn)行全部換填，使用挖方中的硬質(zhì)片塊石，對(duì)路堤采用強(qiáng)夯手段進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處治。

對(duì)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(fā)生滑移，需對(duì)路堤進(jìn)行支擋處治。選取K9+340、K9+420、K9+480三處為典型橫斷面進(jìn)行計(jì)算，綜合考慮邊坡坡度、支擋可行性等因素，對(duì)上述三處斷面擬采用泡沫輕質(zhì)土/級(jí)配碎石+抗滑樁綜合措施進(jìn)行處治。

根據(jù)地勘資料，地表覆蓋層主要為碎石，基覆面參數(shù)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(jí)配碎石，取容重γ=23 kN/m。泡沫輕質(zhì)土取γ=6.5 kN/m。根據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D30-2015）［2］，正常工況及暴雨工況下，取陡坡路堤穩(wěn)定安全系數(shù)分別為1.3和1.2。對(duì)擬設(shè)抗滑樁支擋處的剩余下滑力、樁后土壓力進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如表1所示。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，該段路基需采用綜合處治措施進(jìn)行處治，區(qū)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(zhì)土措施填筑，擋墻高6～7 m，基底埋置于基巖中，小樁號(hào)K9+290處順接路肩擋土墻。見(jiàn)圖4。

（2）K9+308.2～K9+399.5段采用路肩樁板墻+泡沫輕質(zhì)土措施處治?？够瑯稙锳、B兩種樁型，共計(jì)15根，其中A型樁13根，樁長(zhǎng)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(zhǎng)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(nèi)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(zhì)土。其中K9+388.25～K9+398.25段因改路中涵洞工程60°斜穿路基導(dǎo)致該段樁間距過(guò)大，該段路基采用全斷面泡沫輕質(zhì)土澆筑方式。見(jiàn)圖5。

（3）K9+399.5～K9+458.5段在二級(jí)路堤處采用樁板墻收坡處治?？够瑯扼w為A、B、C三種樁型，共計(jì)11根。其中A型樁樁長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(nèi)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(jí)路堤采用泡沫輕質(zhì)土填筑，其余段采用級(jí)配碎石。見(jiàn)圖6。

（4）K9+458.5～K9+478.3段在三級(jí)路堤處采用樁板墻收坡處治?？够瑯扼w為C型樁，共計(jì)6根。C型樁樁長(zhǎng)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(nèi)擋板。樁體和擋土板均采用C30混凝土澆筑。見(jiàn)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(jì)4根，樁長(zhǎng)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(nèi)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(duì)泡沫輕質(zhì)土的影響，所有一級(jí)路基為泡沫輕質(zhì)土的段落在樁后或墻后三角區(qū)域不易填實(shí)處采用C20混凝土填筑10 m寬平臺(tái)。

2.3"橋梁方案

若采用橋梁方案跨越?jīng)_溝，采用分幅布置：左幅孔數(shù)-跨徑布置方式為8×25 m+5×40 m，起止點(diǎn)樁號(hào)為K9+280.135～K9+685.665。左幅橋長(zhǎng)為406.530 m，橋?qū)挒?6.75 ～27.6 m；右幅孔數(shù)-跨徑布置方式為5×25 m+5×40 m，起止點(diǎn)樁號(hào)為K9+355.135～K9+690.635，右幅橋長(zhǎng)為335.50 m，橋?qū)挒?6.75 ～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(jié)構(gòu)均采用預(yù)應(yīng)力混凝土（后張）簡(jiǎn)支T梁，橋面連續(xù)；下部結(jié)構(gòu)均采用柱式墩，墩臺(tái)采用樁基礎(chǔ)。全橋樁基礎(chǔ)按嵌巖樁設(shè)計(jì)［3］。見(jiàn)圖8。

3"方案對(duì)比分析

（1）投資方面：通過(guò)表2對(duì)比可知，路基方案建安費(fèi)5 750.34萬(wàn)元，土地征拆費(fèi)574.16萬(wàn)元，路基方案總造價(jià)7 123.42萬(wàn)元；橋梁方案建安費(fèi)5 950.06萬(wàn)元，土地征拆費(fèi)206.93萬(wàn)元，橋梁方案總造價(jià)6 937.50萬(wàn)元。橋梁方案較路基方案在建安費(fèi)上增加199.72萬(wàn)元，但土地征拆費(fèi)橋梁方案較路基方案減少了367.23萬(wàn)元。由此可見(jiàn)，總造價(jià)方面橋梁方案較路基方案少約2.68%。故從經(jīng)濟(jì)角度考慮，橋梁方案較優(yōu)［4］。

（2）方案復(fù)雜程度方面：路基方案采用了泡沫輕質(zhì)土+抗滑樁+擋土墻+高填方路堤+軟弱地基換填等多項(xiàng)措施；橋梁方案為預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁+重力式臺(tái)/柱式臺(tái)。綜合對(duì)比，路基方案較橋梁方案施工組織及工藝復(fù)雜、施工時(shí)間長(zhǎng)、施工要求高且質(zhì)量控制難度大。

（3）節(jié)約集約用地方面：兩個(gè)方案均不涉及基本農(nóng)田、城鎮(zhèn)規(guī)劃線及生態(tài)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(yōu)于路基方案。

（4）環(huán)保方面：路基方案使用了約51.5萬(wàn)m3隧道棄渣，減少了項(xiàng)目整體棄渣量，對(duì)項(xiàng)目的土石平衡有較大的作用。

（5）后期運(yùn)營(yíng)方面：高路堤有工后沉降，對(duì)后期運(yùn)營(yíng)期行車(chē)舒適度有影響，養(yǎng)護(hù)成本較高。

4"結(jié)語(yǔ)

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(jià)相當(dāng)；橋梁方案在施工工藝、工期、質(zhì)量控制、節(jié)約集約用地及后期運(yùn)營(yíng)方面均優(yōu)于路基方案；路基方案僅在土石方平衡、環(huán)保方面有較大優(yōu)勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

［1］JTG B01-2014，公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［2］JTG 3830-2018，公路工程基本建設(shè)項(xiàng)目概預(yù)算編制辦法［S］.

［3］JTG D30-2015，公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［4］JTG D60-2015，公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范［S］.20240320