平原區(qū)高速公路取土方案研究

孫彥坡

（河南省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，河南鄭州）

引言

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各種基礎(chǔ)設(shè)施也實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模的建設(shè)。尤其是平原區(qū)高速公路建設(shè)難度小，交通需求大，為了擴(kuò)大內(nèi)需，大量的平原區(qū)高速公路得以實(shí)施。但是為了節(jié)約投資，平原區(qū)高速公路更多采用路基填筑的方案，但是受制于各種因素，路基填筑高速普遍約5 m，這樣就造成平原區(qū)高速公路需要大量的填方[1-2]。按照國(guó)家環(huán)境保護(hù)方面的相關(guān)要求，嚴(yán)禁在基本農(nóng)田內(nèi)取土，平原區(qū)基本農(nóng)田廣泛分布，傳統(tǒng)的高速公路就近取土的方案基本是不可行的。破解取土方案已成為解決平原區(qū)高速項(xiàng)目建設(shè)的關(guān)鍵[3-4]。本研究以確（山）阜（陽(yáng)）高速為例，就平原區(qū)項(xiàng)目的取土方案進(jìn)行詳細(xì)的說明。

1 工程概況

確山至阜南（豫皖界）高速公路是《河南省高速公路網(wǎng)規(guī)劃（2021-2035 年）》規(guī)劃新增的七條大別山革命老區(qū)對(duì)外通道路線之一，本項(xiàng)目是其重要組成部分，起于新蔡縣東南接同期規(guī)劃的上淮高速，向西經(jīng)正陽(yáng)縣北、汝南縣南，止于確山縣西接許信高速，路線全長(zhǎng)約116.5 km，全線位于平原區(qū)，采用雙向四車道高速公路，設(shè)計(jì)時(shí)速120 km/h，路基寬27 m。需要填方1 778.8 萬(wàn)m3，路基平均填土高速約為5.5 m。

2 工程方案對(duì)比

本項(xiàng)目主要位于平原區(qū)，路基填土高、填方大、占?jí)夯巨r(nóng)田多，且沿線基本農(nóng)田廣泛分布，取土極為困難，考慮到基本農(nóng)田的稀缺性，以及取土的困難性，宜進(jìn)行多方案比選，確定方案的合理性。多方案主要采用橋梁方案、擋墻方案、樁板橋方案與路基方案進(jìn)行比較。

（1） 路基與橋梁方案對(duì)比

結(jié)合路線平均填土高度，選取1 km 純路基方案與橋梁方案進(jìn)行對(duì)比，橋梁方案采用20 m 組合箱梁方案，對(duì)比結(jié)果如表1 所示。

表1 路基方案與橋梁方案造價(jià)對(duì)比

從表1 可以看出：橋梁方案相對(duì)于路基方案，每km造價(jià)高約6 582 萬(wàn)元，采用橋梁方案，造價(jià)較高，會(huì)造成項(xiàng)目財(cái)務(wù)壓力較大，基本上是不可行的，但是對(duì)于局部填土較高或者穿城路段仍然可以采用橋梁方案。

（2） 路基與擋墻方案對(duì)比

結(jié)合路線平均填土高度，選取1 km 純路基方案與擋墻方案進(jìn)行對(duì)比。擋墻方案采用綠色環(huán)保、施工便捷、造價(jià)較低、適應(yīng)性較好的加筋土擋土墻方案，對(duì)比結(jié)果如表2 和圖1 所示。

圖1 方案各分項(xiàng)造價(jià)對(duì)比情況

表2 路基方案與擋墻方案造價(jià)對(duì)比

從表2 和圖1 可以看出：加筋土擋墻方案較普通路基方案，土方減少20%，用地節(jié)約35%，造價(jià)高約29%。雖然可以節(jié)約部分土源及占地問題，但是造價(jià)高，仍然存在取土難的問題，相對(duì)于路基方案在局部填方較大的情況下，可以采用擋墻方案。

（3） 路基與樁板橋方案對(duì)比

結(jié)合路線平均填土高度，選取1 km 純路基方案與樁板橋方案進(jìn)行對(duì)比。

結(jié)合相關(guān)項(xiàng)目的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，樁板橋采用工廠化生產(chǎn)，裝配式施工，且造價(jià)相對(duì)較低，具有較好的節(jié)地、造價(jià)低的優(yōu)勢(shì)。但是樁板橋方案缺點(diǎn)也非常明顯，造價(jià)高、存在群樁不均勻沉降的問題、大量伸縮縫，行車舒適性低、后續(xù)運(yùn)營(yíng)有一定的安全影響。由于樁板橋方案造價(jià)相對(duì)較高，全部采用樁板橋方案對(duì)項(xiàng)目的造價(jià)影響較大，但是如果所經(jīng)區(qū)域?yàn)楦邩?biāo)準(zhǔn)良田，且地基為軟基，軟基深度較深，路基填土較高的情況下，也可以考慮采用樁板橋方案。

綜合各種方案比選，可以看出橋梁方案、樁板橋方案相對(duì)來(lái)說可以很好的解決土源的問題，但是工程造價(jià)較高，對(duì)項(xiàng)目財(cái)務(wù)可行性影響較大；擋墻方案雖然造價(jià)相對(duì)增加不多，但是不能完全解決土源的問題?？紤]項(xiàng)目造價(jià)的問題，平原區(qū)高速可以局部采用橋梁、擋墻、樁板橋方案，大部分還是考慮采用路基填筑的方案。

3 平原區(qū)取土方案

3.1 制定取土調(diào)查計(jì)劃

考慮到本項(xiàng)目大部分路段位于平原區(qū)，路基以填方為主，借方量巨大，取土困難，為此專門成立取土調(diào)查小組，進(jìn)行為期兩周的外業(yè)調(diào)查，調(diào)查項(xiàng)目周邊的可用土源。

調(diào)查小組首先分別與項(xiàng)目沿線的新蔡縣、正陽(yáng)縣、汝南縣、確山縣等縣政府有關(guān)職能部門進(jìn)行溝通對(duì)接，了解土地政策、河湖和溝渠擴(kuò)容、城市建設(shè)等情況，然后進(jìn)行實(shí)地考察，以路線為中心，在50 km 范圍內(nèi)進(jìn)行土源摸排調(diào)查，調(diào)查的主要方向?yàn)椋焊邖彽馗邩?biāo)準(zhǔn)農(nóng)田改造取土、坑塘溝渠及水庫(kù)擴(kuò)容、村鎮(zhèn)堆積土、城市建筑基坑土及建筑磚渣等。

3.2 選取土源調(diào)查走訪單位

結(jié)合項(xiàng)目沿線可能存在的土源，擬定沿線政府各相關(guān)單位，保證調(diào)查的針對(duì)性以及信息的有效性、可靠性，提高土源調(diào)查效率。

（1） 新蔡縣交通局、水利局、住建局、城管執(zhí)法局、農(nóng)業(yè)農(nóng)村局；（2） 正陽(yáng)縣交通局、水利局、建設(shè)局；（3） 汝南縣交通局、水利局、自然資源局；（4）確山縣交通局、水利局、自然資源局。

3.3 材料準(zhǔn)備

為保證取土調(diào)查工作能夠順利進(jìn)行，方便調(diào)查人員與各職能部門溝通，保證調(diào)查結(jié)果的有效性，在調(diào)查工作開始之前，對(duì)所需材料進(jìn)行了精心準(zhǔn)備，提前一周將材料發(fā)給各縣交通局，由交通局代為轉(zhuǎn)發(fā)給其他職能部門。其中主要包括：

（1） 項(xiàng)目概況；（2） 路線方案1:50 000 圖；（3）路線方案1:10 000 圖；（4） 取土調(diào)查咨詢問題。

3.4 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查

調(diào)查組采用問卷調(diào)查的方法[5]，走訪沿線縣市相關(guān)局委，同時(shí)結(jié)合調(diào)查到的信息采用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的方法，現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)土源的情況，并進(jìn)行拍照、記錄、統(tǒng)計(jì)。最終經(jīng)過兩周的外業(yè)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查工作，調(diào)查組對(duì)沿線可能的土源進(jìn)行整理，調(diào)查到的土源基本滿足項(xiàng)目用土需求，為項(xiàng)目后期的順利實(shí)施打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。項(xiàng)目土源調(diào)查情況如表3、圖2 所示。

圖2 項(xiàng)目土源工程量對(duì)比情況

表3 項(xiàng)目土源調(diào)查

3.5 取土場(chǎng)設(shè)計(jì)

在路基工程中，挖方按照天然密實(shí)方進(jìn)行計(jì)算，而填方則按照壓實(shí)方計(jì)算。對(duì)于高速公路和一級(jí)公路，對(duì)壓實(shí)度要求較高。根據(jù)新定額，針對(duì)不同等級(jí)的公路，制定了相應(yīng)的壓實(shí)方與天然密實(shí)方的換算系數(shù)R。當(dāng)壓實(shí)方為1 時(shí)，各等級(jí)公路各類土石的天然密實(shí)方換算系數(shù)R 如表4 所示。

表4 天然密實(shí)方換算系數(shù)

以上述取土場(chǎng)的借方總量所包含的土方量都為壓實(shí)方Va，因此必須根據(jù)取土場(chǎng)的土質(zhì)，將壓實(shí)方乘以相應(yīng)的換算系數(shù)R，從而將其轉(zhuǎn)換為天然方V，以確定取土場(chǎng)所需的占地面積及深度，見式（1）。

式中：V 為天然方體積，m3；Va為壓實(shí)方體積，m3；R 為換算系數(shù)。

按照相關(guān)要求，取土場(chǎng)穩(wěn)定性系數(shù)應(yīng)不低于1.05。對(duì)正常工況和非正常工況下的取土場(chǎng)分別進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，結(jié)果如圖3 所示。

圖3 取土場(chǎng)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

由圖3 可知，在12 處取土場(chǎng)中，取土場(chǎng)符合規(guī)范要求，保證了其抗滑穩(wěn)定性，為整個(gè)項(xiàng)目的順利進(jìn)行提供了可靠保障。

3.6 問題與建議

（1） 建議進(jìn)一步加強(qiáng)與地方政府、土源所有者溝通，盡早簽訂土源購(gòu)買協(xié)議，保證項(xiàng)目土源供應(yīng)穩(wěn)定[6]。

（2） 在高崗地進(jìn)行取土?xí)r，認(rèn)真考慮國(guó)土部門的取土深度建議，同時(shí)應(yīng)做好水土保持設(shè)計(jì)，對(duì)取土后復(fù)耕要嚴(yán)格要求，確保不損害群眾利益[7]。

（3） 項(xiàng)目建設(shè)期間，隨著城市的快速發(fā)展，項(xiàng)目沿線縣城會(huì)陸續(xù)產(chǎn)生大量城市建筑磚渣和基坑土，后期可根據(jù)項(xiàng)目具體開工時(shí)間，提前與當(dāng)?shù)爻鞘薪ㄔO(shè)部門協(xié)商，將城市建筑磚渣和基坑土用于路基填筑[8]。

結(jié)束語(yǔ)

為了解決平原區(qū)路堤填料匱乏的瓶頸，保證項(xiàng)目正常實(shí)施，研究報(bào)告進(jìn)行了各種方案的比選，提出不同路段的路基填土解決方案。同時(shí)根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況，制定詳細(xì)的取土方案，對(duì)項(xiàng)目區(qū)域的土源進(jìn)行走訪、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查等方法收集區(qū)域的土源情況，從而保證項(xiàng)目取土方案的可行性。為平原區(qū)高速項(xiàng)目解決取土方案提供一定的借鑒。