山区冲沟段路桥方案对比分析

摘 要：文章以西南地区某高速公路冲沟段路桥方案对比为例，从路基方案与桥梁方案的投资、实施难度、用地规模及环保等方面进行综合对比分析，为其他山区高速公路项目提供沟谷路段设计思路。经对比分析认为，此段冲沟宜采用桥梁方案。

关键词：山区冲沟；高速公路；路桥方案

中图分类号：U412.31A070213

0"引言

四川省高速公路建设一直保持稳步前进，建设地域已经由平原地区大力向山区推进，因此山地沟谷的路桥方案选择成为山区高速公路设计的难点之一。本文将以南缘山区某高速公路冲沟段落为例，从路基方案与桥梁方案的投资、方案实施难度、用地规模及环保等方面进行综合对比分析，为其他山区高速公路项目提供沟谷路段设计思路。

1"工程概况

项目地处四川盆地南缘、云贵高原北麓的古蔺县，路线区域段为低山地貌区，沿线沟谷相接，采用双向六车道、设计时速为100 km、整体式路基宽度为33.5 m的高速公路建设标准［1］，汽车设计荷载为公路-Ⅰ级，场区地震烈度为Ⅵ度。

项目K9+200～K9+700段经过一冲沟，冲沟底部平缓，该段路线前后控制性工程分别为深挖段、桥梁及服务区，路线平纵面无调整空间，平纵断技术指标固定（详见图1及图2）。此段路线通过的冲沟沟心平坦，路线中线最大填高为41.9 m。考虑项目整体弃土场设置、占地面积、建设费用等指标，拟对该段路线进行路基与桥梁方案的对比。

2"工程方案

2.1"地质条件

在山麓斜坡地带，地表覆盖层为松散碎块石土层，厚度为1～3 m，为新生界第四系全新统坡残积层（Q4dl+el）、新生界第四系全新统崩坡积层（Q4c+dl）形成，冲沟地带表层覆盖层为新生界第四系全新统坡洪积层（Q4dl+pl）、坡残积层（Q4dl+el）粉质黏土层，平均厚度为5 m。区域内下伏基岩为中生界三叠系下统嘉陵江组（T1j）灰岩、钙质角砾岩。该段场地无滑坡、崩塌、泥石流等不良地质发育。

岩溶角砾岩：深灰色，矿物成分以灰岩、白云岩、泥灰岩为主，局部见少量硬石膏，角砾状结构，泥质胶结，块状构造。岩芯整体呈碎块状，局部呈短柱状。全段岩质较软，锤击即碎。

灰岩：灰色-灰白色，矿物成分以方解石为主，少量白云石及其它矿物，隐晶质结构，中-厚层状构造。岩芯整体呈碎块状，局部呈短柱状-柱状。全段岩质较硬，锤击声脆且轻微反弹。

2.2"路基方案

该段路线主要经过斜坡路段及冲沟宽缓地带。

冲沟内考虑平缓带填方高度达41 m，地基土为粉质黏土，天然强度较低，易发生压缩变形。为避免因不均匀沉降造成开裂等路基病害，影响高速公路使用及运营，拟对地基土及路堤进行如下处治：对地基土进行全部换填，使用挖方中的硬质片块石，对路堤采用强夯手段进行补强处治。

对于山麓斜坡地带的填方路堤，边坡天然坡度约为20°，路堤填筑后易沿基覆界面发生滑移，需对路堤进行支挡处治。选取K9+340、K9+420、K9+480三处为典型横断面进行计算，综合考虑边坡坡度、支挡可行性等因素，对上述三处断面拟采用泡沫轻质土/级配碎石+抗滑桩综合措施进行处治。

根据地勘资料，地表覆盖层主要为碎石，基覆面参数c、φ在天然工况下取值c=10.0 kPa，φ＝20.0°，暴雨工况下取值c=8.5 kPa，φ＝18.5°。路基填料级配碎石，取容重γ=23 kN/m。泡沫轻质土取γ=6.5 kN/m。根据《公路路基设计规范》（JTG D30-2015）［2］，正常工况及暴雨工况下，取陡坡路堤稳定安全系数分别为1.3和1.2。对拟设抗滑桩支挡处的剩余下滑力、桩后土压力进行计算，结果如表1所示。

根据计算结果，该段路基需采用综合处治措施进行处治，区域处治方案平面布置示意图如图3所示，各段具体处治方案如下所述：

（1）K9+290～K9+308.2段采用挡土墙+泡沫轻质土措施填筑，挡墙高6～7 m，基底埋置于基岩中，小桩号K9+290处顺接路肩挡土墙。见图4。

（2）K9+308.2～K9+399.5段采用路肩桩板墙+泡沫轻质土措施处治。抗滑桩为A、B两种桩型，共计15根，其中A型桩13根，桩长为27 m，抗滑桩截面尺寸为2.5 m×3.5 m，桩间距采用6.0 m；B型桩2根，桩长为30 m，截面尺寸为2.5 m×3.5 m，桩间距采用10.3 m，为通道涵出口，挡土板为内挡板。桩体和挡土板均采用C30混凝土浇筑。桩顶上路基部分浇筑泡沫轻质土。其中K9+388.25～K9+398.25段因改路中涵洞工程60°斜穿路基导致该段桩间距过大，该段路基采用全断面泡沫轻质土浇筑方式。见图5。

（3）K9+399.5～K9+458.5段在二级路堤处采用桩板墙收坡处治。抗滑桩体为A、B、C三种桩型，共计11根。其中A型桩桩长为27 m，抗滑桩截面尺寸为2.5 m×3.5 m，桩间距采用6.0 m，共3根；B型桩桩长为30 m，抗滑桩截面尺寸为2.5 m×3.5 m，桩间距采用6.0 m，共4根；C型桩桩长为32 m，抗滑桩截面尺寸为2.5 m×3.5 m，桩间距采用5.0 m，共4根；挡土板为内挡板。桩体和挡土板均采用C30混凝土浇筑。其中，K9+400～K9+420段为搭接路肩及路堤段，将一级路堤采用泡沫轻质土填筑，其余段采用级配碎石。见图6。

（4）K9+458.5～K9+478.3段在三级路堤处采用桩板墙收坡处治。抗滑桩体为C型桩，共计6根。C型桩桩长为32 m，抗滑桩截面尺寸为2.5 m×3.5 m，桩间距采用5.0 m；挡土板为内挡板。桩体和挡土板均采用C30混凝土浇筑。见图7。

（5）K9+399.5断面处，采用桩板墙围成填方边界，桩体为C型桩，共计4根，桩长为32 m，截面尺寸为2.5 m×3.5 m，桩间距为6.0 m。挡土板为内挡板。桩体和挡土板均采用C30混凝土浇筑。

（6）为降低不均匀沉降对泡沫轻质土的影响，所有一级路基为泡沫轻质土的段落在桩后或墙后三角区域不易填实处采用C20混凝土填筑10 m宽平台。

2.3"桥梁方案

若采用桥梁方案跨越冲沟，采用分幅布置：左幅孔数-跨径布置方式为8×25 m+5×40 m，起止点桩号为K9+280.135～K9+685.665。左幅桥长为406.530 m，桥宽为16.75 ～27.6 m；右幅孔数-跨径布置方式为5×25 m+5×40 m，起止点桩号为K9+355.135～K9+690.635，右幅桥长为335.50 m，桥宽为16.75 ～27.6 m。左幅桥最大墩高为37.2 m，右幅桥最大墩高为36.2 m。上部结构均采用预应力混凝土（后张）简支T梁，桥面连续；下部结构均采用柱式墩，墩台采用桩基础。全桥桩基础按嵌岩桩设计［3］。见图8。

3"方案对比分析

（1）投资方面：通过表2对比可知，路基方案建安费5 750.34万元，土地征拆费574.16万元，路基方案总造价7 123.42万元；桥梁方案建安费5 950.06万元，土地征拆费206.93万元，桥梁方案总造价6 937.50万元。桥梁方案较路基方案在建安费上增加199.72万元，但土地征拆费桥梁方案较路基方案减少了367.23万元。由此可见，总造价方面桥梁方案较路基方案少约2.68%。故从经济角度考虑，桥梁方案较优［4］。

（2）方案复杂程度方面：路基方案采用了泡沫轻质土+抗滑桩+挡土墙+高填方路堤+软弱地基换填等多项措施；桥梁方案为预应力混凝土简支T梁+重力式台/柱式台。综合对比，路基方案较桥梁方案施工组织及工艺复杂、施工时间长、施工要求高且质量控制难度大。

（3）节约集约用地方面：两个方案均不涉及基本农田、城镇规划线及生态红线；路基方案占地约53 338 m2，桥梁占地约19 547 m2。桥梁方案大大优于路基方案。

（4）环保方面：路基方案使用了约51.5万m3隧道弃渣，减少了项目整体弃渣量，对项目的土石平衡有较大的作用。

（5）后期运营方面：高路堤有工后沉降，对后期运营期行车舒适度有影响，养护成本较高。

4"结语

综上，此冲沟段宜采用桥梁方案。路基方案与桥梁方案工程造价相当；桥梁方案在施工工艺、工期、质量控制、节约集约用地及后期运营方面均优于路基方案；路基方案仅在土石方平衡、环保方面有较大优势。

参考文献：

［1］JTG B01-2014，公路工程技术标准［S］.

［2］JTG 3830-2018，公路工程基本建设项目概预算编制办法［S］.

［3］JTG D30-2015，公路路基设计规范［S］.

［4］JTG D60-2015，公路桥涵设计通用规范［S］.20240320