桥梁改路基方案的原因和控制要点分析

摘 要：桥梁改路基优化方案在山区公路或城市新区建设中经常遇到的技术方案，根据地形、地质及地貌等实际条件采用合理的优化方案，能产生良好的工程效果，本文主要结合实际情况，分析了桥梁改路基方案的原因及控制性要点，得出了桥梁改路基方案具有经济、环保、适宜及可靠等优点，能解决相应工程痛点等一系列问题。

关键词：新区建设；桥梁改路基；特殊路基

   随着国家城市开发建设进程大力推进，以及国家交通设施的通力普及，桥梁工程、路基工程等应接不暇，很多项目在设计阶段，由于前期规划不足，设计时间紧张，勘察论证也不是很充分，遇到深谷等情况[1]，设计往往采用桥跨方案，这种情况，通常导致桥梁方案很难落地，建设投资成倍增加，施工难度加大，施工周期延长，所以在实际过程中，为了便于项目实施，会将桥梁方案变更为路基方案。本文将讨论桥梁改路基方案的原因、控制性因素、辅助工程措施，通过成功案例的分析，得出桥梁改路基方案的优点。

一、桥梁改路基方案的原因

在山区公路或城市新区建设工程中，由于受地形、地质、地貌及工程痛点等原因，往往将原桥跨方案优化为路基方案。造成桥梁改路基方案的原因是有多种多样，主要原因有以下几大类：

1、项目区土石方调配或平衡需求

长大项目建设过程中往往伴随着大量的挖方和填方，而当过多的弃方形成时，为减小弃渣场地的征用和环保要求，故可通过桥改路有效降低弃方工程的规模。

2、抗灾能力因素影响

路堤工程由于结构刚度明显较桥梁结构的刚度小，在高烈度地震区具有明显优于桥梁工程的抗灾能力。且路堤一旦由于地震、水毁等因素发生损坏，即可通过快速回填确保道路畅通，而这一点是桥梁工程所无法比拟的。

3、降低工程造价

由于一般情况下桥梁的造价往往相对较高，尤其是区内土石方调配有利的条件下，路堤工程比例的提高可有效降低交通工程建设费用，从而提高工程的经济性指标。

4、工程工期限制

一般情况下桥梁工程的建设工期相对较长，而路基工程的建设速度相对较快而工期较短。加之桥改路可快速实现交通运输便道的打通，故桥改路会有效提高工程建设速度，达到压缩工程的目的。
 5、工程现场建设的需要

有些高山峡谷地区项目建设时，由于预制场、搅拌站等场地选址困难，或有些桥隧对接部位缺乏必要的工程施工平台，故有时会通过桥改路进行设计优化而实现场地的快速建设或工程平台快速搭建。

6、工程建设条件的需要

路基工程明显较桥梁工程具有较低的门槛，加之桥梁建设的设备配套和后勤保障要求较高，这造成有些偏远或困难地段进行桥梁建设时往往受到较大的限制。因此，桥改路可实现更多从业者的参与和降低施作难度。

7、特殊地段的应用

在滑坡或潜在滑坡的前缘，如果存在桥梁墩台施工开挖造成较大的安全隐患，可采用“桥改路”后利用路堤填方对隐患斜坡进行反压，从而提高线路的安全性。而在崩塌危害地段，采用路堤可有效提高线路的抗灾能力，有条件时宜考虑“桥改路”的设计调整。

综上所述，在条件适合的地段采用“桥改路”工程的设计调整，有助于项目整体的建设。当然，“桥改路”并不意味着对某一座桥梁全部取消，也可以进行“减跨”式的设计调整，真正做到的设计的精细和严谨。

二、桥梁改路基方案的控制要点

条件允许时，虽然桥改路存在较多的优点，但也应注意其带来的不利因素和存在的风险。

1、路堤填方高度不宜过高

一般情况填方高度越大，势必造成填方工程的占地面积急剧扩大。

2、下穿标准要求较高地段

交通或潜在交通量较大的地段采用桥梁跨越可有效确保下穿交通的畅通，但采用路基工程时往往需要设置大截面的人行通道，且填方高度越大，通道长度越大，这将极大限制人员或车辆通过时的舒适度和后期养护、照明费用和人员安全。

3、填料缺乏或调配不力地段

桥改路设计调整前应对有效的填料来源或对土石方调配的可行性进行明确的规划，防止出现填料不足或调配出现导致路堤工程无法实施。

4、特殊路基的不利控制要点

1）高陡斜坡的填方坡体稳定性可靠度将存在较大的下降。

2）软弱地基段由于需要对地基进行处治，尤其是桥改路项目填方高度和宽度一般较大，势必要求对下伏软弱地基的处治采取较高的标准和更大的处治范围，导致填方工程的安全性和经济性出现较大的下降；

3）泥石流发育段、河岸冲刷等地段，采用桥梁跨越或通过明显较路堤有较大的优势，没有特殊原因时需慎用桥改路的调整。

4）滑坡或潜在滑坡后部，采用桥改路将直接造成坡体加载，这是不利于线路安全的，故不应采用“桥改路”。

三、桥梁改路基优化方案后相应工程措施

为保证桥梁改为路基方案后，路基结构的稳定性和路基功能性，应当辅助以下常规的工程措施：

1、路基基底处理

一般情况下，桥梁改路基方案是因为弃方量很大，意味着本段路基填筑

的高度很高，为确定路基稳定性和减少工后沉降，通常采用以下措施：

1）基底换填，必须对基底进行软弱土层换填处理，换填深度一般情况下是要到基岩面，换填材料可以采用弃方中较好的片块石等[3]。

2）挖台阶、增设土工格栅，基底横坡较陡1:5时，挖内倾台阶，坡度2%~4%，台阶高度不超过1m，宽带不小于2m。

3）地下水位较高的情况应增设随时盲沟。

2、路基压实

路基压实材料优先采用弃方中硬碎石，分层填筑，分层压实，严格按设计要求控制压实度，适当提高路基填挖交界处的压实度，并保证有效的过地段长度。

3、路基补强

为保证高填方路基的稳定性，往往采用强夯的方式进行路基补强，

依据夯击能，分层布设主夯、副夯位置，夯击遍数等。

4、路基边坡防护措施

桥梁路基方案，大多数情况要消耗大量弃方，路基填方边坡高度很大，加上边界红线的限制，放坡条件不足，水平距离不够，这种情况应优先考虑加筋土挡土墙支护防护。

5、排水系统

对于高填方路基段，水是影响路基功能和稳定性的重要因素，排水系统

的统筹考虑尤为重要，应增设路基两侧边沟、排水沟、坡顶截水沟，将水截离至路基外，并应补充分级边坡排水沟、急流槽、路基内部分层布设碎石盲沟等工程措施。

6、路基边坡稳定性计算

安全系数是在不同工况下，反映人对边坡稳定性要求程度的安全储备量化值。这主要是考虑到边坡在使用年限范围内稳定度会随着时空转换不断衰减，为防止出现稳定度小于人为设定的安全界限产生安全隐患而特意设定的。此外，为防止安全储备量化取值过高形成较大的经济成本压力，故边坡的安全储备也不宜过大。换句话说，边坡的安全系数是一个满足人们使用要求的区间量化值。安全系数受以下因素的影响。

对于同一个边坡，不同的边坡稳定性计算模型所得出的稳定度是有差异的，故应依据不同的计算模型选用不同的边坡安全系数。如瑞典条分法计算所得的边坡稳定度明显偏于保守，而简化毕肖普法计算所得的边坡稳定度比较符合实现情况。因此，在采用这两者模型计算边坡的稳定度时，应分别选取不同的安全系数。

任何一个边坡，无论其稳定性如何，都存在潜在滑动面。但只要边坡的潜在滑动面满足规定安全系数的正常使用要求，就可以不采用工程干涉；而如果边坡的潜在滑动面不能满足规定安全系数要求时，就应采用工程干涉使边坡的稳定度达到一定的安全系数。

边坡稳定度计算时没有考虑到坡体的卸荷松弛，此时反算时所得的C、Φ值往往为当前状态下的“峰值”。这在后期边坡开挖、降雨、震动、钻孔、抗滑桩施工等扰动后，其C、Φ值必然会出现不同程度的下降。故在边坡安全系数选用时应依据现场施工环境予以考虑。

总之，桥梁改路基方案后，要合理选择边坡的安全系数，计算出边坡的稳定性系统，确保稳定性系数满足规范的富余量。

四、桥梁改路基方案成功的工程案例

1、工程概况

原设计桥梁全长130m，跨越“内小外大”的喇叭形冲沟，低山区,跨越一冲沟中上部地带，地区较为平坦。冲沟沟底坡度159- 22°,分布有梯坎状农田，梯坎高0.3-1.0 m,冲沟下部原设,冲沟可汇集和排泄大气降水。水量大小受季节性影响，雨季或强降雨时可形成短，暂地表水流，其他时段一-般无明显水流，属季节性冲沟。冲沟及周边地带未见地表水水流及地下水露，沟内软基厚度不大于3m的软弱地基。但在工程前期准备阶段，由于当地新区建设在冲沟下游倾倒大量弃渣，且不断向大桥所在位置推进。故为确保桥梁的永久安全，故决定利用道路建设期间的弃方采用桥改路进行工程变更。

图1工程平面布置图

图2原桥梁方案工程纵断面图

图3 冲沟下游快速推进的新区弃渣

2、工程措施

1、对沟内变更后的路基区所在浅层软弱地基全部采用较硬岩为主的碎块石进行换填，并在下游侧新区弃渣底部设置3孔Φ150mmPVC排水管，确保填方一旦积水时可通管道排泄至下游侧的新区弃渣，然后通过渗流排出路基填方影响。

2、路基填方采用1:1.5~1:2坡率正常填筑的基础上：

1）在冲沟下游侧设置工程弃渣进行反压，有效提高路基高填方边坡的稳

定性。

2）在冲沟的上游侧设置弃渣进行反压，将路基内侧的冲沟完全填平，并

在填挖交界面处设置环向地表截水沟，从而使地表水失去汇水进入冲沟的可能性，确保填方基底的稳定。

图4 代表性桥改路工程地质横断面图

4、取得的工程效果

从经济性，建设周期、环保性、适宜性，稳定性及工程可靠性等多个方面，将桥梁方案和路基方案进行对比，路基方案优势明显：

1）经济性，路基方案较桥梁方案直接工程费节约489万元。

2）建设周期，路基方案较桥梁方案缩短工程近3个月。

3）环保性，桥改路后，路基方案能产生较高的环保效益,落实了低碳环保理念。其具有如下特点:一是减少桥梁施工材料及设备投人。比如钢材、混凝土等永久性材料,可减少其使用量,从而可减少其生产时产生的碳排放量。同时,施工机械设备使用量也可大大减少,从而省去了模板和架桥机的使用,减少了施工过程中的环境破坏。二是减少了弃土场用地数量,保护了林地和耕地,节约了土地资源并保护了生态环境。

4）稳定性，“桥改路”后利用路堤填方对隐患斜坡进行反压，从而提高线路的安全性。在高烈度地震区具有明显优于桥梁工程的抗灾能力。且路堤一旦由于地震、水毁等因素发生损坏，即可通过快速回填确保道路畅通，而这一点是桥梁工程所无法比拟的

5）适宜性，由于整个项目存在大量弃方,故需要新增土地作为弃土场，对于高山河谷地貌或城市新区开发建设，选择弃土场用地异常困难，甚至是不可能。因此将桥梁优化为路基方案,则可以有效利用弃方,降低造价，且变更后的路基与原设计路线旁的弃土场相连接，原弃土场对路基可起到稳定作用[2]。同时，周围的地表水可通边沟、排水沟和地下排水设施排除,可满足排水需求。桥梁改路基优化设计具有以下优点:一是可消耗弃方约20.8万m',无需新增弃土场用地。二是便于施工组织，降低施工难度。三是可降低工程造价。

图5 桥梁改路基方案后现场施工照片

五、结语

桥梁改路基方案是城市新区开发建设或公路建设中常见的变更方式，桥改路方案不但有效确保了公路的安全，使免受了新区弃渣推进造成的威胁，减少了弃土场征地拆迁的费用，而且有效消化了公路建设中形成的大量弃渣，提供了工程建设的土石方平衡性，提高了施工效率，缩短了建设周期，也使工程建设成本有效降低。工程竣工通车以来，路基使用良好，表明桥梁改路基是有效可行的。

[1]魏松涛,王松.山区高速公路桥梁改路基优化设计探讨[J].黑龙江交通科技，2014年(5)：16。

[2]郑熙,杜孟芸.高速公路桥梁改路基优化设计实例分析与评价.公路交通技术.2018年5月第4期。

[3]吴昊.软基换填处理的设计方法研究[J].黑龙江交通科技,2014(7) :20 -21.