王森

（中咨華科交通建設(shè)技術(shù)有限公司，北京 100195）

0 引言

隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷推進，高速公路已成為國家交通網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。然而，在平原區(qū)基本農(nóng)田連片區(qū)，由于土地資源稀缺，加之國家對基本農(nóng)田提出保護要求，高速公路的設(shè)計與建設(shè)面臨著巨大的挑戰(zhàn)。因此，如何在保證高速公路安全、暢通和舒適的前提下，兼顧基本農(nóng)田的保護和土地資源的合理利用，成為一個亟待解決的問題。

1 平原區(qū)基本農(nóng)田的特點及其對高速公路設(shè)計的影響

1.1 平原區(qū)基本農(nóng)田的特點

平原區(qū)基本農(nóng)田具有較高的生產(chǎn)效益，對國家糧食安全和農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展有重要意義。在國家糧食安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的背景下，保護平原區(qū)基本農(nóng)田的重要性日益凸顯[1]。

高速公路選線階段應(yīng)在滿足交通運輸需求的前提下，盡量避開平原區(qū)基本農(nóng)田分布區(qū)，減少對平原區(qū)基本農(nóng)田的占用，但實際上往往無法完全避開基本農(nóng)田連片區(qū)。因此，在高速公路設(shè)計中，需要充分考慮對平原區(qū)基本農(nóng)田的保護，減少土地占用，降低對農(nóng)田生產(chǎn)的影響。

1.2 高速公路設(shè)計的影響因素

在平原區(qū)基本農(nóng)田連片區(qū)，地形地貌、土地利用現(xiàn)狀、基本農(nóng)田分布、農(nóng)田灌溉設(shè)施、農(nóng)田交通等因素會對高速公路的走向、縱橫坡、路基寬度、防護工程等方面產(chǎn)生影響，因此需要在設(shè)計中加以綜合考慮[2]。

1.3 國家政策對基本農(nóng)田的保護要求

在平原區(qū)基本農(nóng)田連片區(qū)，高速公路設(shè)計除了要考慮上述因素，還需充分考慮國家政策對基本農(nóng)田保護的要求。國家和地區(qū)通常會制訂相應(yīng)的法律法規(guī)來保護基本農(nóng)田，以確保糧食安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。設(shè)計高速公路時，需遵循這些法律法規(guī)，最大限度地減少對基本農(nóng)田的占用和破壞。

2 加筋土-混凝土擋土墻組合結(jié)構(gòu)原理及優(yōu)勢

2.1 加筋土的原理及優(yōu)勢

加筋土是一種通過將土工格柵等加筋材料與土體混合，提高土體強度和穩(wěn)定性的工程技術(shù)。加筋土技術(shù)的發(fā)展源于20 世紀70 年代，至今已在許多國家的交通、水利、建筑等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[3]。加筋土的原理是利用加筋材料與土體之間的摩擦和附著力，形成復(fù)合土體，提高土體的抗剪強度和變形性能。在土體中加入加筋材料，可以有效地分散土體荷載，減輕土體局部應(yīng)力，使土體的受力更均勻，進而提高整體的穩(wěn)定性，減少路基沉降，延長道路使用壽命，對高速公路、鐵路等對穩(wěn)定性要求較高的工程項目有重要意義。此外，由于加筋土有較強的自穩(wěn)定性能，因此可以減少施工中的支護措施，簡化施工過程，減少土方開挖量，提高施工效率，降低工程成本，有助于提高項目的綜合效益。

2.2 混凝土擋土墻的原理及優(yōu)勢

混凝土擋土墻是一種常見的高速公路防護工程，主要用于路基邊坡防護和路堤邊坡防護。混凝土擋土墻的原理是通過墻體的質(zhì)量和內(nèi)摩擦力抵抗土體的側(cè)向壓力，從而維持土體穩(wěn)定。

混凝土擋土墻的優(yōu)勢如下：

第一，有效防止邊坡滑動、侵蝕和坍塌?；炷翐跬翂梢缘挚雇馏w的側(cè)向壓力，防止邊坡滑動，減小水土流失，保持土體穩(wěn)定。

第二，降低對農(nóng)田的影響?；炷翐跬翂梢杂行Ы档蛯r(nóng)田的影響，保護耕地和農(nóng)田，維護農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境。

第三，減少土地占用?；炷翐跬翂梢赃吰伦兊酶盖停苡行p少土地占用面積，提高土地利用效率，節(jié)省土地資源，為其他基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供更多的空間。

第四，降低工程成本。混凝土擋土墻具有較好的經(jīng)濟性，相較于其他加固方法，可以有效地降低工程成本，提高投資回報。

2.3 加筋土-混凝土擋土墻組合結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢

結(jié)合加筋土和混凝土擋土墻的優(yōu)勢，加筋土-混凝土擋土墻組合結(jié)構(gòu)在高速公路防護工程中具有以下優(yōu)勢：

2.3.1 整體穩(wěn)定性更強

加筋土-混凝土擋土墻組合結(jié)構(gòu)，能夠提高土體的抗剪強度和變形性能，提高路基的整體穩(wěn)定性。加筋土可以有效提高土體的承載力，降低土體變形和滑動；混凝土擋土墻則能通過擋土墻接觸面的摩擦力和自重，提供較高的抗滑穩(wěn)定性。二者相互配合，能使整個組合結(jié)構(gòu)具有更高的穩(wěn)定性，有效防止路基滑動、塌陷和變形。

2.3.2 節(jié)約土地資源

傳統(tǒng)的路基建設(shè)可能需要占用大量的土地，而采用加筋土-混凝土擋土墻組合結(jié)構(gòu)可以顯著降低土地占用面積，對農(nóng)田、生態(tài)環(huán)境等方面的影響也能得到有效控制。此外，該組合結(jié)構(gòu)可以在復(fù)雜地形和地質(zhì)條件下施工，適用范圍更大。

2.3.3 環(huán)境友好

加筋土-混凝土擋土墻采用生態(tài)環(huán)保材料建造，有利于生態(tài)環(huán)境保護和景觀美化。在擋土墻的設(shè)計和施工過程中，可以采用生態(tài)材料和植物覆蓋，提高墻體綠化效果，營造更美觀的環(huán)境。此外，加筋土-混凝土擋土墻組合結(jié)構(gòu)在施工過程中產(chǎn)生的噪聲和粉塵污染較低，有利于降低對周邊環(huán)境的影響。

2.3.4 工程經(jīng)濟性高

在施工過程中，加筋土-混凝土擋土墻組合結(jié)構(gòu)可以減少土方開挖和填筑工程量，降低土石方的運輸成本。同時，該結(jié)構(gòu)的施工周期較短，可以有效縮短工程時間，降低勞動力和管理成本?？傮w而言，該結(jié)構(gòu)方案具有較高的經(jīng)濟性。

3 加筋土-混凝土擋土墻組合結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方案比選

3.1 工程概況

貴港至岑溪高速公路項目位于廣西壯族自治區(qū)，全長約120km，設(shè)計速度120km/h，雙向六車道，路基寬度26.5m。該項目起于貴港市城區(qū)，經(jīng)過桂平市、平南縣、藤縣，終于接岑溪市。項目沿線地形復(fù)雜，地質(zhì)條件多變，穿越多條河流和地質(zhì)敏感區(qū)，屬于平原—丘陵地形。

其中，K0+000—K49+920 位于貴港市，地形以沖積平原、溶蝕平原為主，處于平原基本農(nóng)田連片區(qū)。貴港市土地資源緊張，基本農(nóng)田資源保護政策嚴格。因此，在該路段設(shè)計中，尤為關(guān)注對土地資源的合理利用和保護。沿線的農(nóng)田主要種植水稻、蔬菜、瓜果等作物，對農(nóng)田的保護和減少土地占用有重要意義。

一般路堤邊坡坡率（第一級1∶1.5，第二級1∶1.75，三級以上1∶2）占地面積過大，無法解決占用過多基本農(nóng)田的問題。因此，針對K0+000—K49+920 路段，對不同防護方案進行了綜合比選，主要包括正常放坡、加筋土（坡率1∶1）、加筋土-混凝土擋土墻（墻高H=2m、H=4m、H=6m、H=8m）、橋梁方案。在比選過程中，充分考慮了工程造價、施工難度、維護成本，以及對農(nóng)田、地質(zhì)條件和周邊環(huán)境的影響，以期選出最佳的設(shè)計方案。

3.2 方案對比

加筋土（坡率1∶1）、加筋土-混凝土擋土墻（墻高H=2m、H=4m、H=6m、H=8m）、橋梁方案與正常放坡方案對比如圖1、表1 所示：

圖1 方案對比圖

3.3 對比結(jié)果分析

為了尋求一種既能滿足工程需求又具有經(jīng)濟效益和環(huán)保特性的方案，對三種不同防護方案進行細致的對比分析。各方案的主要優(yōu)缺點如下。

3.3.1 橋梁方案

橋梁方案所占用地面積最小，可節(jié)省603 畝土地資源，相較于其他方案在土地利用效率上具有較大優(yōu)勢。然而，橋梁方案的工程造價較高，相對于正常放坡方案增加了約12.9 億元。此外，橋梁結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，施工難度大，維護成本相對較高。同時，橋梁方案對地質(zhì)條件要求較高，項目區(qū)存在多種不良地質(zhì)，如巖溶、軟土等，可能會對橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，增加施工難度和安全隱患。

3.3.2 加筋土（坡率1∶1）方案

該方案可節(jié)省用地188 畝，造價較橋梁方案大幅度降低，相較于正常放坡方案僅增加約0.25 億元。加筋土方案對地質(zhì)條件要求相對較低，適用于多種地質(zhì)條件，具有較好的適應(yīng)性。然而，加筋土施工工藝不夠成熟，據(jù)多個公路項目反饋，加筋土施工工期較長。盡管如此，該方案維護成本較低，對農(nóng)田和周邊環(huán)境的影響相對較小，具有一定的環(huán)保特性。

3.3.3 加筋土-混凝土擋土墻組合結(jié)構(gòu)方案

平均墻高4m，可節(jié)省用地188 畝，與加筋土方案相當(dāng)。工程造價較加筋土方案略有增加，約增加1.8億元。該項目K0+000—K49+920 主要處于灰?guī)r區(qū)，覆蓋層較薄。該方案充分考慮了地質(zhì)條件，特別是在紅黏土和軟土地段，采用加筋土-混凝土擋土墻組合結(jié)構(gòu)，可有效提高路基穩(wěn)定性，減少地基脹縮變形問題。此外，該方案維護成本適中，對農(nóng)田和周邊環(huán)境的影響相對較小，具有較高的環(huán)境友好性。

綜合對比結(jié)果分析，加筋土（1∶1）＋混凝土擋土墻（H=4m）組合結(jié)構(gòu)防護為基本農(nóng)田路段最佳防護方案。這一方案綜合考慮了造價、土地利用、施工難度、維護成本及環(huán)境影響等多方面因素，能夠在滿足工程需求的同時，實現(xiàn)經(jīng)濟效益與環(huán)保特性的平衡。

盡管加筋土施工工藝目前尚不夠成熟，但由于加筋土-混凝土擋土墻組合結(jié)構(gòu)方案限定了路堤邊坡高度≤10m，即平均坡高10m-平均墻高4m-路面厚度0.9m-路床厚度0.8m=平均加筋土厚度4.3m，因此只需要施工4.3m 厚的加筋土，對施工工期影響較小。

為進一步提高方案的實施效果，建議在工程設(shè)計和施工過程中充分考慮地質(zhì)條件，采取必要的地基處理措施，如預(yù)壓、排水等，以確保路基的穩(wěn)定性。同時，關(guān)注加筋土和混凝土擋土墻之間的連接方式和力學(xué)性能，確保整個組合結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性。在工程施工過程中，要加強對加筋土和混凝土擋土墻的定期檢查與維護，及時發(fā)現(xiàn)并處理潛在問題，保證工程長期安全、穩(wěn)定運行。

4 結(jié)語

針對平原區(qū)高速公路基本農(nóng)田連片區(qū)加筋土-混凝土擋土墻組合結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計進行了深入研究，對不同防護方案進行全面對比和綜合評價。通過多種方案的綜合比選，確定采用加筋土（1∶1）+混凝土擋土墻（H=4m）防護設(shè)計方案。該方案兼顧節(jié)省用地、控制工程造價、提高施工效率與維護性能等多方面內(nèi)容，有顯著優(yōu)勢，特別是在保護農(nóng)田資源、減輕對環(huán)境的影響以及滿足地質(zhì)條件要求等方面，表現(xiàn)出了良好的實用性與可行性。研究僅針對特定區(qū)域進行了方案優(yōu)化設(shè)計，在實際工程中應(yīng)根據(jù)具體情況，進行詳細的設(shè)計和優(yōu)化，以確保方案的可行性和效果。在未來的研究中，可以進一步完善和優(yōu)化此類設(shè)計方案，以適應(yīng)不同地域和工程條件的需求，為高速公路建設(shè)和管理工作提供更強有力的支持。