软基条件下路基与桥梁方案比选

付军明 张良陈 曾 骏 柯昌波

（1.武汉大学土木建筑工程学院 武汉 430072；2.湖北省交通规划设计院 武汉 430051）

监利至江陵高速公路位于湖北省中南部江汉平原区内，全线采用设计车速为100km／h的双向4车道高速公路标准，路基宽度26m。路线建设里程长67.511km，总投资为62亿元，项目投资资金由资本金、国内银行贷款2部分组成，其中资本金所占比例按项目总投资额的25%考虑，其余通过国内银行贷款解决。

项目沿途地势较为平坦，主要是经过河湖长期堆积而形成的平缓开阔地形，大部分为基本农田保护区。区域内水系发育，地下水位较浅，在地势低洼或者水草茂盛的地方多为过去的河漫滩湖泊或牛轭湖。项目区域地形地貌决定了本项目软基多、取土困难的特点，地质钻探和触探资料表明区域内多分布有一层或者多层较厚的条带状或透镜体状的软土，较长路段软基较深，根据区域内类似项目初步推测，涉及到方案比选路段长约4.5 km（软基深度10m以上）。因此，是采用软基处治方案还是选择桥梁方案，是工程面临的实际问题［1－3］。

1 方案比选思路

软基条件下，路基方案与桥梁方案在全寿命周期内主要经济成本存在以下4个方面差异［4－5］。

（1）建安费。路基方案与桥梁方案的工程数量区别主要体现在软基处治、路面、土石方、防护、通道天桥、涵洞等方面，其他差异较小。因此本文只计算由软基处治、路面、土石方、防护、通道天桥、涵洞所组成的建安费。

（2）征地拆迁。路基方案占地较宽，且大部分为基本农田保护区，因此征地拆迁费用相对较高。

（3）后期维护。考虑到路基的工后沉降，公路投入运营使用后还需加铺面层进行维护。

（4）贷款利息。软基条件下路基方案存在沉降期，因此2种方案的建设周期不同。本文仅考虑路基方案因推迟通车而造成营运期间贷款利息增加部分。

综上所述，路基方案的主要经济成本由建安费、征地拆迁、后期维护费用、贷款利息增加4部分组成。桥梁方案的主要经济成本由建安费、征地拆迁2部分组成。本文将分析计算2种方案在不同软基处治深度、不同填土高度时的主要经济成本。从目前的情况看，无论采用哪种软基处治方式，路基方案都不可避免出现后期维护困难、道路使用性能较差等问题，综合考虑路基方案还存在远距借土困难、占用大量基本农田等明显缺点。从社会影响和全寿命周期成本角度定性分析得出：当路基方案的经济成本达到桥梁方案的90%时，就应该选择路基改桥方案。

2 路基方案与桥梁方案比选

桥梁方案造价相对较高，设计施工较为复杂，所以一般情况下优先考虑路基方案，然而在平原地区软基条件下路基方案存在取土困难、施工期长、需后期维护等缺点。如软土严重时，从全寿命周期考虑路基方案将不再经济合理。本文结合《公路工程基本建设项目投资估算编制办法》、《公路工程估算指标》及区域内类似项目分别计算出路基方案与桥梁方案全寿命周期内主要经济成本，依此进行方案比选。

本项目是基于工可估算计算比选的，不同项目可根据项目深度按照预算或概算进行计算。相关工程数量的单价如下。

（1）软基处治。软基处治应根据软土分布特征采取合适的处治措施，本文结合工程实践、项目区域软基实际情况，不同软基处治深度采取不同的方法：4～8m时采取塑料排水板、粉喷桩综合处治，单价为192.13元／m2；8～12m时采取粉喷桩、CFG桩综合处治，单价为418.73元／m2；12～16m时采取CFG桩，单价为538.07元／m2；16～20m时采取预应力管桩，单价为675.08元／m2。

（2）路面。采用沥青混凝土路面结构，经估算路面工程造价为823.61万元／km。

（3）土方。由于项目属于平原区，取土困难，需要远运取土，平均运距约为65km，造成土方单价较高，约97.68元／m3。

（4）排水防护。项目位于平原区，排水防护较为简单，主要为排水设施，因此填土高度对排水防护数量影响不大，经估算平均为247.33万元／km。

（5）通道天桥。经估算通道单价为65.08万元／处，天桥单价为134.74万元／处。

（6）涵洞。项目沿线水系发达，平均每公里路基设置4道涵洞，涵洞单价约1.57万元／m，涵洞长度需根据填土高度计算。

（7）征地拆迁。项目区域主要征地类型为水田，经估算项目区域内永久征用耕地补偿标准为5.32万元／666m2，综合考虑拆迁补偿费后合计为6.65万元／666m2。

（8）后期维护。由于路基方案存在工后沉降，公路投入运营后，要加铺一次面层，铺筑费约为294.52万元／km。

（9）贷款利息。根据工程实践，如采用路基方案，项目将推迟3个月竣工，计算得营运期路基方案贷款利息较桥梁方案将增加4 305万元，平均分摊至4.5km 比选路段后约为956.67万元／km。

（10）桥梁。项目拟采用25m预应力混凝土连续小箱梁，桥梁工程估算为8 330.37万元／km。

路基工程中平均填土高度直接影响到软基处治面积、土方量、涵洞长度、征地数量，见表1。结合各项工程数量和单价可算出不同软基深度、不同填土高度时的经济成本总和，其中路基方案经济成本＝建安费（软基处治、土石方、涵洞、通道天桥）＋征地拆迁补偿费＋后期维护费＋贷款利息间接增加成本，桥梁方案经济成本＝建安费（桥梁）＋征地拆迁补偿费，结果见表2。

表2 2种方案经济成本对比表 万元／km

桥梁方案经济成本90%为7 730.75万元／km时，利用表2中不同软基处治深度、不同填土高度时的经济成本数据，采取插值法可计算出桥梁方案替换路基方案的临界填土高度，即路基方案的经济成本等于桥梁方案成本90%时的填土高度，结果见表3。

表3 路基方案临界填土高度数据表 m

3 结论与建议

依据表3中不同软基处治深度时的临界填土高度，再综合考虑本项目因内滞水位、设置通道涵洞等因素，设计高度基本都在3m以上，以及软基严重时无论采取何种处治方法效果均不佳，可得出本项目路基方案与桥梁方案比选结论：

（1）软基处治深度小于12m时，路线设计高度大于或等于临界填土高度时采取桥梁方案，小于临界填土高度时采取路基方案。

（2）软基处治深度大于或等于12m时，路线直接采取桥梁方案方式跨越软基路段。

但在使用时需注意，分析经济成本是本文比选方法的核心，软基处治方法的选择、工程材料的单价、工程贷款总额等将直接影响到经济成本的计算，从而影响比选结论。因此必须针对不同项目自身的不同特点（项目区域、软土特征、投资情况等）来分析计算经济成本，不可一概而论。

［1］吴万泉.浅谈公路软基段高路堤改桥设计与施工控制［J］.山西建筑，2007（13）：288－289.

［2］谭 悦.水泥混凝土路面路基永久变形预估［J］.武汉理工大学学报：交通科学与工程版，2012（5）：1049－1053.

［3］JTJ 017－96公路软土地基路堤设计与施工技术规范［S］.北京：人民交通出版社，1996.

［4］张 利.软土地质条件下路基与桥梁方案的全寿命经济比较［J］.中外公路，2005（4）：208－209.

［5］陈伟莉，李 琳.广梧高速公路马安至河口段软基段路改桥变更设计预算分析［J］.广东公路勘察设计，2005（3）：50－54.