平原区高速公路低路堤和桩板结构方案对比

曹爱虎

摘要 随着新形势下土地政策的出台，平原区高速公路取土日益困难，且占用耕地补偿费用较高。为了解决取土和占地难题，平原区高速公路采用低路基方案或桩板结构方案，优势日渐明显。低路堤方案通过压低道路纵面减少占地，节约土方；桩板结构方案以混凝土结构代替土方，达到省土、节地的目的。文章针对某平原区项目采用的低路基方案和桩板结构方案进行对比分析，探讨两种方案的优劣，可为同类型项目提供参考。

关键词 平原区高速；低路基方案；桩板结构

中图分类号 U416.12文献标识码 A文章编号 2096-8949（2024）08-0059-03

0 引言

某平原区高速项目地形整体平坦开阔，地貌形态单一。路线沿线永久基本农田分布广泛。平面线形主要受永久基本农田、生态红线、矿产资源、环境敏感点等因素控制。在满足技术规范要求的前提下，尽可能采用较高的平面技术指标，以缩短里程、节约营运成本。路线纵面主要受地形地貌、水系、航道、路网交叉等因素的影响。高速公路纵面线形设计时，除满足以上控制因素要求外，还需注意与平面线形的合理组合，达到“平包纵”的要求。在满足沿线生产生活及相关功能需求的前提下，结合地形特点，通过增加变坡点数量，最大限度地控制填土高度。高速公路填土高度受水文条件、航道、路网和地形地貌等一些不可轻易改变的因素影响，相对而言，填土高度降低的空间很小[1]。以往项目往往通过对部分道路进行合理的改移或下挖，尽可能压低纵面，以达到减少占地和节省土方的目的。

平原区高速公路低路堤设计理念是在保证高速公路各项基本技术指标的基础上，通过优化构造物设置、优化横向通道密度或设置支线上跨桥代替主线上跨桥等措施，以达到降低路基填高、节地节土，实现土地资源可持续及绿色发展的主要目的，同时，兼顾建设及行车安全、公路景观与原地形地貌融合统一、高速公路两侧横向通行方便等需求，实现综合效益及性价比最佳[2]。

低路堤方案通过压低高速纵断面设计达到节约占地和土方的目的，特别是在平原区高速土地资源珍贵、土方稀缺的情况下更具应用价值。但低路基方案通过“改、并、移”的方式设置通道，或者通过设置支线上跨的方式跨越高速，给高速两侧的居民通行带来了一定干扰。特别是道路的改移，又会额外增加线外占地。于是，一种既能节省占地又节约土方的“无土、全结构化”的高速设计方案呼之欲出，即桩板结构方案，详见图1。

桩板结构方案实质是桥梁方案的优化。以往项目中为节约占地和土方，兼顾高速两侧的通行需求，一般通过设置桥梁来替代路基。但设置桥梁造价较高，故通过结构化的理念、工业化的模式提出了一种由预制管桩直接支撑预制钢筋混凝土板的全新桩板式结构体系。该体系具有高通透性、节约土方和占地、降低造价、工业化程度高等特点。

桩板结构通过梁板与桩柱的结合传递上部荷载，通过工程措施减少占地和土方。对于严重缺土且耕地占用规模较大路段，采用桩板式结构替代填土路基，不仅可以解决借方困难问题，同时大幅减少路基占地和取土场占地。

低路堤方案和桩板结构方案一定程度上缓解了平原区土地资源稀缺、取土困难的现状。特别是桩板结构方案为节省土地指标、沟通高速两侧通行提供了便利条件。桩板结构是“以桥代路”的思路，是否经济是需要重点考虑的问题。该文通过实际案例重点对两种方案经济性进行对比。

1 比选方案介绍

选取平原区该项目K14+000～K22+620段进行两种方案的比较。该路段的主要控制因素是K16+823、K17+235、K18+270、K19+030、K19+733、K20+676、K21+561处道路以及洪沟、白羊沟、戴沟、武家河、太平沟等沟渠的影响。该路段根据施工地勘资料揭示桥位区覆盖层厚度较大，岩性上部主要为第四系全新统冲积粉质黏土，下部为上更新统冲积粉质黏土、粉土、粉砂等。桥位区无液化土层分布，属抗震一般地段。

该路段结合地形、地质及沿线路网、水系及基本农田的影响，采用方案一（低路堤方案）和方案二（桩板结构方案）进行对比。

方案一：低路堤方案

结合路网、水系、村庄分布情况，为满足功能需求，低路堤方案共设置主线桥梁6座，涵洞19道，箱形通道13道，支线上跨桥7座。此方案共需借土方82.35 m3。同时，为保证沿线道路通行及原有水系沟通，该方案改路长度4.701 km，改沟长度3.28 km。低路堤方案平面示意图详见图2。

方案二：桩板结构方案

该段落除洪沟、白羊沟、戴沟、武家河、太平沟需设置桥梁外，其余均采用12 m跨径桩板结构，可满足两侧道路及水系的沟通。该方案桩板结构长8.238 km，桥梁长382 m，为保证原有道路和水系顺直，设置改路1.975 km，改沟1.036 km。桩板结构方案平面示意图详见图3。

桩板结构上部采用先张法预应力混凝土预制π板，标准跨径12 m，7～9跨一联。板高0.75 m、肋板厚0.3 m、翼缘板厚0.22 m，板间通过预制托板湿接缝连接，详见图4。

下部结构采用桩柱一体式桥墩，对连续设置的12 m桩板道路，盖梁采用4个分离式预制盖梁，盖梁宽1.3 m、高度为0.4～0.6 m、长度2.25 m；墩柱采用PRC-I600B管桩，基础采用PHC600AB管桩。

桩板结构方案纵面因受K16+823、K17+235、K18+

270、K19+030、K19+733、K20+676、K21+561处道路影响。低路堤方案可通过设置天桥沟通两侧道路，若采用桩板结构，为保证桥下通行需求，纵面方案需要上抬。K14+000～K22+620段范围内，方案一（低路堤方案）及方案二（桩板结构方案）纵面比较详见图5。

2 方案对比

比选内容：占用土地数量、耕地占补平衡费用、取土坑复垦费用、取土坑占地数量、拆迁数量、路基工程、路面工程、防护工程、排水工程、桥梁工程、涵洞、通道工程、交安工程、绿化工程、改路工程、改沟工程等。造价按照施工图预算单价进行计算，具体数量及经济性对比详见表1。

通过对比可知，方案二（桩板结构方案）较方案一（低路基方案）土方减少823 500 m3，永久占地减少230 618 m2，

耕地占补平衡指标减少191 416 m2，取土场占地减少274 013 m2，建安费增加13 116.96万元，考虑土地因素总造价仅增加1 106.49万元。对于平原区高速公路永久基本农田占比大、取土困难路段，桩板结构方案能大幅降低土地相关指标，同时，总造价增加有限。该次比较是基于桩板结构每平方造价为52 402.5元进行比较的，若能对桩板结构进一步优化，减少材料用量，桩板式结构的优势会更加明显。

桩板结构管桩采用静压施工，上部结构采用吊装，噪音小、现场施工无污染，避免了低路基方案施工的大量噪音、扬尘及水土流失[3]。同时，施工快、建成后高速两侧畅通，大幅减少高速公路建设对两侧村民的干扰，社会效益明显。

桩板结构的主要缺点是为保证工业化生产、批量化制造，目前往往只采用正交板，当遇到斜交道路和水系时，需进一步增加跨径。同时，为考虑土体的挤密作用、减少桩长，往往采用打入法施工桩基，这就对地质有一定的要求。此外，管桩与梁板之间接头处的安装工艺要求高，误差容忍度较低。

综上所述，在地形、地质适合的区域，桩板结构的优势较为明显，若能优化设计进一步降低桩板结构造价，同时提高施工工艺，桩板结构的经济性及社会性效益将会更加明显。

3 结论

结合项目经验，从经济性分析，在填土高度为6 m左右时，桩板结构与填土路基造价基本相当[4]。但考虑土地资源的占用，取土困难，取土场占地、复垦及对沿线交通，水系和社会影响，桩板式结构具有一定竞争优势。若采用新技术、新材料、新工艺，进一步优化桩板结构尺寸，降低桩板结构的造价，采用桩板结构的经济性会更加明显。

这种“无土、全结构化”的桩板结构方案为实现“低碳、装配化、工厂化”的现代高速公路提供一种可能，在高速公路建设过程中对于实现“碳达峰、碳中和”的目标提供了一种思路。

参考文献

[1]张强， 陈雨人. 平原微丘区高速公路低路堤设计研究[J]. 辽宁交通科技， 2006（2）： 3-6+44.

[2]李元新. 平原区高速公路低路堤设计研究[J]. 河南科技， 2021（3）： 88-91.

[3]王静， 谢荣海. 某高速公路桩板式路基与常规路基路面对比分析[J]. 建筑工程技术与设计， 2018（31）： 3741.

[4]周夏. 桩板式路基应用分析[J]. 公路与汽运， 2021（5）： 78-81.