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(xué)土木建筑工程學(xué)院 武漢 430072；2.湖北省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院 武漢 430051）

監(jiān)利至江陵高速公路位于湖北省中南部江漢平原區(qū)內(nèi)，全線(xiàn)采用設(shè)計(jì)車(chē)速為100km／h的雙向4車(chē)道高速公路標(biāo)準(zhǔn)，路基寬度26m。路線(xiàn)建設(shè)里程長(zhǎng)67.511km，總投資為62億元，項(xiàng)目投資資金由資本金、國(guó)內(nèi)銀行貸款2部分組成，其中資本金所占比例按項(xiàng)目總投資額的25%考慮，其余通過(guò)國(guó)內(nèi)銀行貸款解決。

項(xiàng)目沿途地勢(shì)較為平坦，主要是經(jīng)過(guò)河湖長(zhǎng)期堆積而形成的平緩開(kāi)闊地形，大部分為基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)。區(qū)域內(nèi)水系發(fā)育，地下水位較淺，在地勢(shì)低洼或者水草茂盛的地方多為過(guò)去的河漫灘湖泊或牛軛湖。項(xiàng)目區(qū)域地形地貌決定了本項(xiàng)目軟基多、取土困難的特點(diǎn)，地質(zhì)鉆探和觸探資料表明區(qū)域內(nèi)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(zhǎng)路段軟基較深，根據(jù)區(qū)域內(nèi)類(lèi)似項(xiàng)目初步推測(cè)，涉及到方案比選路段長(zhǎng)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(shí)際問(wèn)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(nèi)主要經(jīng)濟(jì)成本存在以下4個(gè)方面差異［4－5］。

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

（2）征地拆遷。路基方案占地較寬，且大部分為基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)，因此征地拆遷費(fèi)用相對(duì)較高。

（3）后期維護(hù)?？紤]到路基的工后沉降，公路投入運(yùn)營(yíng)使用后還需加鋪面層進(jìn)行維護(hù)。

（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(shè)周期不同。本文僅考慮路基方案因推遲通車(chē)而造成營(yíng)運(yùn)期間貸款利息增加部分。

綜上所述，路基方案的主要經(jīng)濟(jì)成本由建安費(fèi)、征地拆遷、后期維護(hù)費(fèi)用、貸款利息增加4部分組成。橋梁方案的主要經(jīng)濟(jì)成本由建安費(fèi)、征地拆遷2部分組成。本文將分析計(jì)算2種方案在不同軟基處治深度、不同填土高度時(shí)的主要經(jīng)濟(jì)成本。從目前的情況看，無(wú)論采用哪種軟基處治方式，路基方案都不可避免出現(xiàn)后期維護(hù)困難、道路使用性能較差等問(wèn)題，綜合考慮路基方案還存在遠(yuǎn)距借土困難、占用大量基本農(nóng)田等明顯缺點(diǎn)。從社會(huì)影響和全壽命周期成本角度定性分析得出：當(dāng)路基方案的經(jīng)濟(jì)成本達(dá)到橋梁方案的90%時(shí)，就應(yīng)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(jià)相對(duì)較高，設(shè)計(jì)施工較為復(fù)雜，所以一般情況下優(yōu)先考慮路基方案，然而在平原地區(qū)軟基條件下路基方案存在取土困難、施工期長(zhǎng)、需后期維護(hù)等缺點(diǎn)。如軟土嚴(yán)重時(shí)，從全壽命周期考慮路基方案將不再經(jīng)濟(jì)合理。本文結(jié)合《公路工程基本建設(shè)項(xiàng)目投資估算編制辦法》、《公路工程估算指標(biāo)》及區(qū)域內(nèi)類(lèi)似項(xiàng)目分別計(jì)算出路基方案與橋梁方案全壽命周期內(nèi)主要經(jīng)濟(jì)成本，依此進(jìn)行方案比選。

本項(xiàng)目是基于工可估算計(jì)算比選的，不同項(xiàng)目可根據(jù)項(xiàng)目深度按照預(yù)算或概算進(jìn)行計(jì)算。相關(guān)工程數(shù)量的單價(jià)如下。

（1）軟基處治。軟基處治應(yīng)根據(jù)軟土分布特征采取合適的處治措施，本文結(jié)合工程實(shí)踐、項(xiàng)目區(qū)域軟基實(shí)際情況，不同軟基處治深度采取不同的方法：4～8m時(shí)采取塑料排水板、粉噴樁綜合處治，單價(jià)為192.13元／m2；8～12m時(shí)采取粉噴樁、CFG樁綜合處治，單價(jià)為418.73元／m2；12～16m時(shí)采取CFG樁，單價(jià)為538.07元／m2；16～20m時(shí)采取預(yù)應(yīng)力管樁，單價(jià)為675.08元／m2。

（2）路面。采用瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)，經(jīng)估算路面工程造價(jià)為823.61萬(wàn)元／km。

（3）土方。由于項(xiàng)目屬于平原區(qū)，取土困難，需要遠(yuǎn)運(yùn)取土，平均運(yùn)距約為65km，造成土方單價(jià)較高，約97.68元／m3。

（4）排水防護(hù)。項(xiàng)目位于平原區(qū)，排水防護(hù)較為簡(jiǎn)單，主要為排水設(shè)施，因此填土高度對(duì)排水防護(hù)數(shù)量影響不大，經(jīng)估算平均為247.33萬(wàn)元／km。

（5）通道天橋。經(jīng)估算通道單價(jià)為65.08萬(wàn)元／處，天橋單價(jià)為134.74萬(wàn)元／處。

（6）涵洞。項(xiàng)目沿線(xiàn)水系發(fā)達(dá)，平均每公里路基設(shè)置4道涵洞，涵洞單價(jià)約1.57萬(wàn)元／m，涵洞長(zhǎng)度需根據(jù)填土高度計(jì)算。

（7）征地拆遷。項(xiàng)目區(qū)域主要征地類(lèi)型為水田，經(jīng)估算項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)永久征用耕地補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)為5.32萬(wàn)元／666m2，綜合考慮拆遷補(bǔ)償費(fèi)后合計(jì)為6.65萬(wàn)元／666m2。

（8）后期維護(hù)。由于路基方案存在工后沉降，公路投入運(yùn)營(yíng)后，要加鋪一次面層，鋪筑費(fèi)約為294.52萬(wàn)元／km。

（9）貸款利息。根據(jù)工程實(shí)踐，如采用路基方案，項(xiàng)目將推遲3個(gè)月竣工，計(jì)算得營(yíng)運(yùn)期路基方案貸款利息較橋梁方案將增加4 305萬(wàn)元，平均分?jǐn)傊?.5km 比選路段后約為956.67萬(wàn)元／km。

（10）橋梁。項(xiàng)目擬采用25m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)小箱梁，橋梁工程估算為8 330.37萬(wàn)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(zhǎng)度、征地?cái)?shù)量，見(jiàn)表1。結(jié)合各項(xiàng)工程數(shù)量和單價(jià)可算出不同軟基深度、不同填土高度時(shí)的經(jīng)濟(jì)成本總和，其中路基方案經(jīng)濟(jì)成本＝建安費(fèi)（軟基處治、土石方、涵洞、通道天橋）＋征地拆遷補(bǔ)償費(fèi)＋后期維護(hù)費(fèi)＋貸款利息間接增加成本，橋梁方案經(jīng)濟(jì)成本＝建安費(fèi)（橋梁）＋征地拆遷補(bǔ)償費(fèi)，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 2種方案經(jīng)濟(jì)成本對(duì)比表 萬(wàn)元／km

橋梁方案經(jīng)濟(jì)成本90%為7 730.75萬(wàn)元／km時(shí)，利用表2中不同軟基處治深度、不同填土高度時(shí)的經(jīng)濟(jì)成本數(shù)據(jù)，采取插值法可計(jì)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(jīng)濟(jì)成本等于橋梁方案成本90%時(shí)的填土高度，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 路基方案臨界填土高度數(shù)據(jù)表 m

3 結(jié)論與建議

依據(jù)表3中不同軟基處治深度時(shí)的臨界填土高度，再綜合考慮本項(xiàng)目因內(nèi)滯水位、設(shè)置通道涵洞等因素，設(shè)計(jì)高度基本都在3m以上，以及軟基嚴(yán)重時(shí)無(wú)論采取何種處治方法效果均不佳，可得出本項(xiàng)目路基方案與橋梁方案比選結(jié)論：

（1）軟基處治深度小于12m時(shí)，路線(xiàn)設(shè)計(jì)高度大于或等于臨界填土高度時(shí)采取橋梁方案，小于臨界填土高度時(shí)采取路基方案。

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

但在使用時(shí)需注意，分析經(jīng)濟(jì)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(jià)、工程貸款總額等將直接影響到經(jīng)濟(jì)成本的計(jì)算，從而影響比選結(jié)論。因此必須針對(duì)不同項(xiàng)目自身的不同特點(diǎn)（項(xiàng)目區(qū)域、軟土特征、投資情況等）來(lái)分析計(jì)算經(jīng)濟(jì)成本，不可一概而論。

［1］吳萬(wàn)泉.淺談公路軟基段高路堤改橋設(shè)計(jì)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(yù)估［J］.武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)：交通科學(xué)與工程版，2012（5）：1049－1053.

［3］JTJ 017－96公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，1996.

［4］張 利.軟土地質(zhì)條件下路基與橋梁方案的全壽命經(jīng)濟(jì)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(shè)計(jì)預(yù)算分析［J］.廣東公路勘察設(shè)計(jì)，2005（3）：50－54.