軟基條件下路基與橋梁方案比選

付軍明 張良陳 曾 駿 柯昌波

（1.武漢大學土木建筑工程學院 武漢 430072；2.湖北省交通規劃設計院 武漢 430051）

監利至江陵高速公路位于湖北省中南部江漢平原區內，全線采用設計車速為100km／h的雙向4車道高速公路標準，路基寬度26m。路線建設里程長67.511km，總投資為62億元，項目投資資金由資本金、國內銀行貸款2部分組成，其中資本金所占比例按項目總投資額的25%考慮，其余通過國內銀行貸款解決。

項目沿途地勢較為平坦，主要是經過河湖長期堆積而形成的平緩開闊地形，大部分為基本農田保護區。區域內水系發育，地下水位較淺，在地勢低洼或者水草茂盛的地方多為過去的河漫灘湖泊或牛軛湖。項目區域地形地貌決定了本項目軟基多、取土困難的特點，地質鉆探和觸探資料表明區域內多分布有一層或者多層較厚的條帶狀或透鏡體狀的軟土，較長路段軟基較深，根據區域內類似項目初步推測，涉及到方案比選路段長約4.5 km（軟基深度10m以上）。因此，是采用軟基處治方案還是選擇橋梁方案，是工程面臨的實際問題［1－3］。

1 方案比選思路

軟基條件下，路基方案與橋梁方案在全壽命周期內主要經濟成本存在以下4個方面差異［4－5］。

（1）建安費。路基方案與橋梁方案的工程數量區別主要體現在軟基處治、路面、土石方、防護、通道天橋、涵洞等方面，其他差異較小。因此本文只計算由軟基處治、路面、土石方、防護、通道天橋、涵洞所組成的建安費。

（2）征地拆遷。路基方案占地較寬，且大部分為基本農田保護區，因此征地拆遷費用相對較高。

（3）后期維護。考慮到路基的工后沉降，公路投入運營使用后還需加鋪面層進行維護。

（4）貸款利息。軟基條件下路基方案存在沉降期，因此2種方案的建設周期不同。本文僅考慮路基方案因推遲通車而造成營運期間貸款利息增加部分。

綜上所述，路基方案的主要經濟成本由建安費、征地拆遷、后期維護費用、貸款利息增加4部分組成。橋梁方案的主要經濟成本由建安費、征地拆遷2部分組成。本文將分析計算2種方案在不同軟基處治深度、不同填土高度時的主要經濟成本。從目前的情況看，無論采用哪種軟基處治方式，路基方案都不可避免出現后期維護困難、道路使用性能較差等問題，綜合考慮路基方案還存在遠距借土困難、占用大量基本農田等明顯缺點。從社會影響和全壽命周期成本角度定性分析得出：當路基方案的經濟成本達到橋梁方案的90%時，就應該選擇路基改橋方案。

2 路基方案與橋梁方案比選

橋梁方案造價相對較高，設計施工較為復雜，所以一般情況下優先考慮路基方案，然而在平原地區軟基條件下路基方案存在取土困難、施工期長、需后期維護等缺點。如軟土嚴重時，從全壽命周期考慮路基方案將不再經濟合理。本文結合《公路工程基本建設項目投資估算編制辦法》、《公路工程估算指標》及區域內類似項目分別計算出路基方案與橋梁方案全壽命周期內主要經濟成本，依此進行方案比選。

本項目是基于工可估算計算比選的，不同項目可根據項目深度按照預算或概算進行計算。相關工程數量的單價如下。

（1）軟基處治。軟基處治應根據軟土分布特征采取合適的處治措施，本文結合工程實踐、項目區域軟基實際情況，不同軟基處治深度采取不同的方法：4～8m時采取塑料排水板、粉噴樁綜合處治，單價為192.13元／m2；8～12m時采取粉噴樁、CFG樁綜合處治，單價為418.73元／m2；12～16m時采取CFG樁，單價為538.07元／m2；16～20m時采取預應力管樁，單價為675.08元／m2。

（2）路面。采用瀝青混凝土路面結構，經估算路面工程造價為823.61萬元／km。

（3）土方。由于項目屬于平原區，取土困難，需要遠運取土，平均運距約為65km，造成土方單價較高，約97.68元／m3。

（4）排水防護。項目位于平原區，排水防護較為簡單，主要為排水設施，因此填土高度對排水防護數量影響不大，經估算平均為247.33萬元／km。

（5）通道天橋。經估算通道單價為65.08萬元／處，天橋單價為134.74萬元／處。

（6）涵洞。項目沿線水系發達，平均每公里路基設置4道涵洞，涵洞單價約1.57萬元／m，涵洞長度需根據填土高度計算。

（7）征地拆遷。項目區域主要征地類型為水田，經估算項目區域內永久征用耕地補償標準為5.32萬元／666m2，綜合考慮拆遷補償費后合計為6.65萬元／666m2。

（8）后期維護。由于路基方案存在工后沉降，公路投入運營后，要加鋪一次面層，鋪筑費約為294.52萬元／km。

（9）貸款利息。根據工程實踐，如采用路基方案，項目將推遲3個月竣工，計算得營運期路基方案貸款利息較橋梁方案將增加4 305萬元，平均分攤至4.5km 比選路段后約為956.67萬元／km。

（10）橋梁。項目擬采用25m預應力混凝土連續小箱梁，橋梁工程估算為8 330.37萬元／km。

路基工程中平均填土高度直接影響到軟基處治面積、土方量、涵洞長度、征地數量，見表1。結合各項工程數量和單價可算出不同軟基深度、不同填土高度時的經濟成本總和，其中路基方案經濟成本＝建安費（軟基處治、土石方、涵洞、通道天橋）＋征地拆遷補償費＋后期維護費＋貸款利息間接增加成本，橋梁方案經濟成本＝建安費（橋梁）＋征地拆遷補償費，結果見表2。

表2 2種方案經濟成本對比表 萬元／km

橋梁方案經濟成本90%為7 730.75萬元／km時，利用表2中不同軟基處治深度、不同填土高度時的經濟成本數據，采取插值法可計算出橋梁方案替換路基方案的臨界填土高度，即路基方案的經濟成本等于橋梁方案成本90%時的填土高度，結果見表3。

表3 路基方案臨界填土高度數據表 m

3 結論與建議

依據表3中不同軟基處治深度時的臨界填土高度，再綜合考慮本項目因內滯水位、設置通道涵洞等因素，設計高度基本都在3m以上，以及軟基嚴重時無論采取何種處治方法效果均不佳，可得出本項目路基方案與橋梁方案比選結論：

（1）軟基處治深度小于12m時，路線設計高度大于或等于臨界填土高度時采取橋梁方案，小于臨界填土高度時采取路基方案。

（2）軟基處治深度大于或等于12m時，路線直接采取橋梁方案方式跨越軟基路段。

但在使用時需注意，分析經濟成本是本文比選方法的核心，軟基處治方法的選擇、工程材料的單價、工程貸款總額等將直接影響到經濟成本的計算，從而影響比選結論。因此必須針對不同項目自身的不同特點（項目區域、軟土特征、投資情況等）來分析計算經濟成本，不可一概而論。

［1］吳萬泉.淺談公路軟基段高路堤改橋設計與施工控制［J］.山西建筑，2007（13）：288－289.

［2］譚 悅.水泥混凝土路面路基永久變形預估［J］.武漢理工大學學報：交通科學與工程版，2012（5）：1049－1053.

［3］JTJ 017－96公路軟土地基路堤設計與施工技術規范［S］.北京：人民交通出版社，1996.

［4］張 利.軟土地質條件下路基與橋梁方案的全壽命經濟比較［J］.中外公路，2005（4）：208－209.

［5］陳偉莉，李 琳.廣梧高速公路馬安至河口段軟基段路改橋變更設計預算分析［J］.廣東公路勘察設計，2005（3）：50－54.