（道路与铁道工程专业论文）季冻区旧路改扩建路基加宽技术经济分析.pdf

摘要 旧路改扩建工程作为我国公路建设的一个重要内容，对社会经济发展具有深刻而广 泛的影响。与新建公路相比，改扩建工程在技术措施、造价分析及经济评价等方面具有 其特殊性。本文依托黑龙江省七桦公路七台河段改扩建工程实例，利用工程造价法、层 次分析法( a h p 法) 及工程经济学、自然环境经济学等相关理论知识，对旧路改扩建路 基加宽工程的不同加宽方式、技术处理措施、环境价值损失及社会经济效益等方面进行 了技术经济分析 本文主要研究内容有： 对拼接式单侧与双侧加宽、四车道加宽改建为准六车道及改扩建路基边坡防护工 稃从丁稃造价的角度作了定件分析和定量计算对七桦公路改扩建t 程单侧、双侧加 宽方式的直接工程费作了实例计算和对比分析。 对粉喷桩法和塑料排水板法的技术经济特点做了对比分析。定量分析计算了土工格 栅技术要点及路基加宽挖大台阶与小台阶措施的工程费用。 根据自然环境经济学中环境价值的理论并结合工程实例，从旧路改扩建路基加宽工 程对生态环境、空气和水环境及声环境的影响角度进行环境价值损失估算分析 利用“层次分析法( a h p 法) ”理论对旧路改扩建路基加宽工程进行社会经济效益 分析评价采用“旧路改扩建路基加宽项目社会贡献度( r s c ) ”作为其社会经济效益 分析评价的总目标，建立评价指标体系与评价方法，对七桦工程进行实例分析。 关键词改扩建工程；路基加宽；经济分析；环境价值；社会经济效益； 层次分析法 a b s t r a c t a sa ni m p o n a n tw a yt ot h eh i g h w a yc o n s t r u c t i o ni no u rc o u n t r y , t h er e c o n s t r u c t i o no ft h e u s e dm a da f f e c t st h ed e v e l o p m e n to fs o c i a le c o n o m yp r o f o u n d l ya n dw i d e l y c o m p a r e dw i t h t h en e wr o a dc o n s t r u c t i o n ，i th a ss o m ec h a r a c t e r i s t i c ss u c ha st h et e c h n i c a lm e a s u r e 、 c o n s t r u c t i o nc o s ta n a l y s i s 、e c o n o m i ce v a l u a t i o n ，a n ds oo n r e l yo nt h er e c o n s t r u c t i o np r o j e c t o ft h eq i t a i h e ss e c t i o no fh e i l o n g j i a n gq i h u ah i g h w a y , t h i sp a p e rs y s t e m a t i c a l l ya n a l y z e st h e t e c h n o l o g y a n de c o n o m yn a t u r eo fd i f f e r e n tw i d e n i n gm e t h o d s 、t e c h n i c a lp r o c e s s i n g m e a s u r e s 、e n v i r o n m e n tv a l u el o s sa n dt h es o c i a l - e c o n o m i cb e n e f i t st ot h es u b g r a d ew i d e n i n g p r o j e c t ，u s i n gt h ec o n s t r u c t i o nc o s tt h e o r y 、t h ea n a l y t i c a lh i e r a r c h yp r o c e s s 、t h ee n g i n e e r i n g a n dn a t u r a le n v i r o n m e n te c o n o m i e s t h em a i nr e s e a r c hc o n t e n t si nt h i sp a p e ra sf o l l o w s ： f r o mt h ec o n s t r u c t i o nc o s ta n g l e ，i td i s c u s s e st h e s eq u e s t i o n ss u c ha st h es u b g r a d e w i d e n i n gm e t h o d so ft h es p l i c i n gt y p eb yd o u b l ea n ds i n g l es i d e 、f o u rt r a f f i cl a n e sc h a n g e d t o t h ea p p r o x i m a t es i xt r a f f i cl a n e sa n dt h es u b g r a d es l o p ep r o t e c t i o ne n g i n e e r i n g b ym e a n so f q u a l i t a t i v ea n dq u a n t i t a t i v ea n a l y s i s ，i ta l s oc a l c u l a t e sa n dc o m p a r a t i v e l ya n a l y z e st h ed o u b l e a n ds i n g l es i d ew i d e n i n gm e t h o d so ft h eq i h u ah i g h w a yr e c o n s t r u c t i o np r o j e c t i ta n a l y z e st h et e c h n o l o g ya n dt h ee c o n o m yc h a r a c t e r i s t i co ft h ep o w d e rs p r yp i l e sa n dt h e p l a s t i cd i s c h a r g eb o a r dm e t h o d sc o m p a r a t i v e l y i ta l s oq u a n t i t a t i v e l yc o m p u t e st h et e c h n o l o g y p i t ho ft h eg e o g r i da n dt h ep r o j e c te x p e n s eo fd i g g i n gt h eb i ga n ds m a l ls t a i r st ot h es u b g r a d e w i d e n i n ge n g i n e e r i n g a c c o r d i n gt ot h ee n v i r o n m e n tv a l u et h e o r yi n t h en a t u r a le n v i r o n m e n te c o n o m i c s ，t h i s p a p e ra n a l y z e st h ee n v i r o n m e n tv a l u ef r o mt h e s ea s p e c t so fv a l u el o s s e st ot h ee c o l o g i c a l e n v i r o n m e n t 、 a i r - w a t e re n v i r o n m e n ta n ds o u n de n v i r o n m e n t ，w h i c ha r ec a u s e db yt h e r e c o n s t r u c t i o no ft h eu s e dr o a d ，p r o p o s e st h ec o m p u t a t i o nf o r m u l a ，a n di t a l s oc o m p u t e s t h e s ec o n t e n t sb yt h ep r o i e c te x a m p l e u s i n gt h et h e o r yo ft h ea n a l y t i c a lh i e r a r c h yp r o c e s s ，t h i sp a p e ra n a l y z e st h es o c i a la n d e c o n o m i cb e n e f i t so ft h eh i g h w a yr e c o n s t r u c t i o np r o j e c t i ts e t su pt h ee v a l u a t i o ni n d e xs y s t e m a n dm e t h o d ，u s i n gt h er a t eo fs o c i a lc o n t r i b u t i o no ft h eh i g h w a yr e c o n s t r u c t i o np r o j e e la st h e t o t a lg o a lo ft h ea n a l y s i sa n de v a l u a t i o no nt h es o c i a la n de c o n o m i cb e n e f i t s ，f i n a l l y , i t a n a l y z e st h ep a r t i c u l a re x a m p l ef o rt h er e c o n s t r u c t i o np r o j e c to ft h eq i t a i h e ss e c t i o no f h e i l o n g j i a n go i h u ah i g h w a y k e y w o r d s ：r e c o n s t r u c t i o np r o j e c t ；s u b g r a d ew i d e n i n g ：e c o n o m ya n a l y s i s ：e n v i r o n m e n t v a l u e ；s o c i a l - e c o n o m i cb e n e f i t s ；t h ea n a l y t i c a lh i e r a r c h yp r o c e s s i i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得苤i 垦盎些盘鲎或其他教育 机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡 献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 李獗签字日期：妒7 年厂月叼日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 盎i 垦盎些盘鲎有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查 阅和借阅。本人授权盎些盐些盘茔可以将学位论文的全部或部分内容编入有 关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论 文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名： 杏铉 签字日期：渺7 年月刁日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 导师签名： 锄班印 签字日期：7 口刀年彦月叼日 电话： 邮编： 1 绪论 1 绪论 1 1 课题的提出 旧路改扩建工程是指在旧路原有车道的基础上为提高道路的等级和抵抗荷载的强度 而进行的公路建设工程。随着社会的不断进步和发展、道路的不断修建以及时间的推 移，新路终究要成为旧路。因此，对旧路的改造升级将是一个长久的课题。与新建公路 相比，旧路改扩建工程在技术措施、造价分析及经济评价等方面具其特殊性。 改扩建工程设计、施工复杂，占地较多，一般造价都比较高，尤其是高速公路改扩 建工程，平均每公里造价都在1 0 0 0 万元以上，数额相当巨大。路基工程在整个旧路改扩 建工程中占有很大比重，其工程建设费用一般可以占总造价的3 0 4 0 之多，对整个 改扩建工程的质量和造价控制影响很大。 由于路基加宽改建后旧路的填筑材料经自身重量、路面和车辆等荷载的作用已经完 全被压实，而新建路基的填料尚需经过这一过程才能充分压实稳定，新老路基不均匀变 形之差必然有所体现，所以改扩建路基加宽会出现很多技术问题，其中主要的有新旧路 基的衔接问题、不均匀沉降及不均匀冻胀等。 旧路改扩建路基加宽一般有两种主要方式：单侧加宽和双侧加宽。对于不同的加宽 方式，其工程技术特点及经济效果也有所不同，各有其优缺点这就要求对其作定性定 量分析和综合比较，进行技术经济对比分析。 季节冻土占我国领土面积一半以上，其南界西从云南章凤，向东经昆明、贵阳，绕 四川盆地北缘到长沙、安庆、杭州一带，分布相当广泛。在季节冻土区，公路路基水分 迁移变化产生的道路冻害，对公路的正常使用造成了危害l “。旧路改扩建工程新旧路基 的衔接、不均匀沉降及不均匀冻胀等技术问题往往会更为严重，对其进行防治处理的相 应技术措施会更为复杂；改扩建路基加宽的不同方式在技术优劣，造价高低以及经济效 益等方面也较一般地区改扩建工程具有很大不同。因此，季冻区旧路改扩建路基加宽工 程的工程造价也将会相应增加。 目前我国的生态环境相当脆弱，水土流失、大气污染及森林锐减等生态问题日益突 出，而随着我国公路建设包括改扩建的不断进行，对环境影的响和造成的环境污染更加 严重1 2 】。鉴于此，对旧路改扩建路基加宽工程进行环境价值损失分析是非常必要的。 旧路改扩建项目作为一种社会公共产品具有广泛的社会效益。其社会经济效益要远 大于公路运输部门自身的经济效益。公路改扩建所投入的资金是巨大的，但实践证明， 它所产生的社会经济效益则更大，而且是长期的。所以有必要对公路改扩建路基加宽工 程项目的社会经济效益进行分析和评价，更好地反映这部分客观上存在但却不易描述的 经济效益目前，这方面的研究还比较少也不很成熟，具有很现实的研究价值。 乐北林业 掌坝1 字位论文 1 2 国内外研究现状 ( 1 ) 国外研究概况 以美、英、法、德、加拿大及日本为代表的发达国家在2 0 世纪7 0 年代就已经基本 建成干线公路和高速公路网。之后，这些工业发达国家的公路网都面临着大规模的改建 工作德国于1 9 0 0 年制定了1 9 9 1 - - 2 0 1 0 年高速公路发展计划，规定在计划期内新建高 速公路2 3 1 3 公里，改建高速公路2 3 8 0 公摹。 美国是世界上拥有高速公路里程最多的国家。1 9 5 6 年美国通过了“州际和国防高速 公路网计划”法案，计划建设连接所有5 万人以上城市、服务于全国的约6 8 万公里的 高速公路网。目前已经有为数较多的高速公路开始进行加宽改扩建工程。 日本商速公路兴建于6 0 年代初，虽然起步较晚，但发展速度较快。1 9 9 9 年开工的 由四车道改造加宽至六车道的鹿沼一宇都宫高速公路成为日本第一条改扩建的高速公路 1 3 】。汉城一釜山高速公路于1 9 7 0 年建成通车，标志着韩国高速公路建设大大地向前跨 进了一步，2 0 0 1 年韩国开始对国家1 号高速公路进行改扩建。 伴随着国外发达国家公路改扩建的开展，对公路改扩建的研究也在同时进行主要 研究方向及成果有：( 1 ) 路况参数调查和使用性能监测的方法与手段( 2 ) 路面使用性 能检测模型和费用一效益评估决策模型的建立( 3 ) 对改扩建道路材料的选择的利用 ( 4 ) 改扩建经济评价理论及可行性研究的建立( 5 ) 公路环境价值及社会经济效益理论 的研究及应用1 4 】目前，美国、德国等国家在公路建设中对环境价值的估算及评价体系 相对比较成熟。由于有关法律法规的完善。在数据的积累、环境价值损失估算及社会经 济效益评价理论上都有一定的研究。例如，截止到8 0 年代初，美国为建设高速公路共 投入了约9 0 0 多亿美元，但从增加运输效益、减少交通事故和促进产业与社会经济发展 等方面所获得的经济效益高达1 3 9 0 多亿美元，为总投资的1 5 4 倍【卯。又如，德国公路 总署经测算认为，每投资1 美元用于高速公路建设，口r 以带来2 9 美兀的收益。 应该说，国外发达国家对旧路改扩建相关技术经济问题的研究取得了一定的成果 和突破。但可以看出，发达国家所研究的重点主要放在了旧路路面的研究，对旧路路基 工程的研究较少，对旧路改扩建路基加宽t 程不同加宽方式及技术措施的经济分析，对 改扩建环境价值估算及社会经济效益评价等方面尚无全面系统的研究此外，在旧路加 宽改建工程中，欧、美等发达国家由于公路修建方式的不同，其技术经济分析经验值得 我国借鉴的地方并不多 ( 2 ) 国内研究概况 自2 0 世纪8 0 年代以来我国公路建设取得了长足发展实现了历史性的飞跃，截至 2 0 0 5 年底。全国公路总里程达1 9 2 万公里，其中高速公路总里程达4 1 万公里。国家交 通部于2 0 0 2 年制定了中国公路交通三阶段发展规划，对我国未来公路建设提出了长远 目标和更高要求。与此同时，由于二社会交通运输量的迅速增长，汽车超载、交通阻塞等 现象严重降低了交通运输效率，制约了国民经济发展，急需进行改扩建。 1 绪论 广佛高速公路自1 9 8 9 年8 月1 日建成后，交通量急剧增加，改扩建工程于1 9 9 9 年1 2 月完工，成为我国首个高速公路加宽扩建工程。沈大高速公路改扩建工程则拉开 了我国公路大规模改扩建的序幕1 6 1 之后，浙江省杭甬高速公路、广东省广深高速公 路、1 0 3 国道天津段、黑龙江省哈同公路、哈大公路、大齐公路等公路加宽改扩建工程 越来越多具体情况见表1 1 表1 1 我国主要高速公路改扩建工程概况 我国旧路改扩建方面的技术经济研究主要进程及现状有：( 1 ) 借鉴、形成和不断完 善了公路建设工程造价及概预算理论( 2 ) 2 0 世纪8 0 年代初，引入西方发达国家公路工 程可行性研究和项目评估方法，从开始的“照搬、消化、吸收”，到9 0 年代形成带有 中国特色的可行性研究和评估体系( 3 ) 在公路方案比选上，主要利用工程造价计算不 同方案的工程建设成本以选择最优的路线方案，对公路建设环境价值的损失及环境保护 问题，只是在个别情况下突出考虑，或是仅给予定性的阐述。有所创新的是，东南大学 的李修刚、肖为周等建立了“一种基于g i s 的公路环境影响综合评价方法”，这种方法 考虑了公路周围环境的敏感性，引入了“环境影响程度系数”；北方交通大学的周华国 等提出并确定了公路方案设计中环境的影响因子，同时还建立了模糊优选模型1 7 l 。这些 方法都因无法定量估算出环境损失的价值，而使得结果并不可靠( 4 ) 在公路建设的社 会经济影响分析及评价方面逐步建立了适用于我国公路特点的评价指标体系，但目前这 些研究工作还不十分系统和完善 鉴于此，根据我国季冻区路基工程特点，对旧路改扩建路基加宽工程的不同加宽方 式、技术处理措施、环境价值损失及社会经济效益等方面进行系统的技术经济分析：使 有限的建设资金发挥最大的社会经济效益，具有非常重要的研究意义 1 3 课题研究意义 公路建设( 包括新建和改扩建) 工程，对整个国民经济的发展起着重要的推动作 用，同时其投资数额也是相当巨大的。根据2 0 0 5 年全国交通财务工作会议上公布的数 字显示，“十血”期间，我国累计完成交通建设投资2 1 9 5 7 亿元，年均增长1 8 7 ，超过 新中国成立5 0 多年来完成投资的总和。部分省市高速公路造价情况见表1 2 东北林业大学硕士学位论文 表1 2 部分省市高速公路造价情况 交通部于2 0 0 5 年1 月公布了国家高速公路网规划，该规划确定我国将在今后3 0 年内建成总规模8 5 万k i n 的高速公路网。国家高速公路网采用放射线与纵横网格相结 合布局方案，由7 条首都放射线、9 条南北纵线和1 8 条东西横线组成，简称为“7 9 1 8 ” 网。规划指出，完成国家高速公路网建设所需资金约2 2 万亿元，其中东部地区4 3 0 0 亿 元，中部地区5 7 0 0 亿元，西部地区1 2 0 0 0 亿元。在2 0 2 0 年前国家高速公路网建设将持 续处于较快发展的阶段，预计2 0 1 0 年前平均每年投资规模在1 4 0 0 1 6 0 0 亿元左右。 “十一五”期间，黑龙江省交通将计划完成投资7 5 0 亿元。其中重点工程建设投资 4 0 6 3 亿元，建设里程5 8 4 5 k m ；农村公路投资2 2 4 亿元，建设里程约8 0 0 0 0 k i n 。对黑 龙江省经济发展至关重要的“十二路”，即哈尔滨至同江高速公路，绥芬河至满洲里高速 公路，大庆至广州高速公路，鹤大高速公路等将得到全面推进。同时重点加快绥满公 路、同三公路、大庆至齐齐哈尔高速公路、黑大公路和1 1 1 国道齐齐哈尔至泰来段等公 路的全线改造升级步伐。 旧路改扩建在我国还是一个不断实践的过程，如何进行改扩建没有非常成熟的经验 借鉴。从设计、施工到经济评价，规范涉及的都不多。由于公路改扩建的约束条件多， 用新建工程的思路和方法有时不能很好的解决改扩建中出现的问题。公路改扩建工程的 造价一般都比较高，其建设的成功与否将对经济、环境及社会发展有着重大影响，因 此，对旧路改扩建工程的技术经济分析具有非常重要的现实意义。 以旧路改扩建工程造价为例，由于改扩建设计、施工复杂，工程造价数额都比较巨 大。尤其是高速公路改扩建，平均每公垦工程造价都在1 0 0 0 万元以上部分省市旧路 改扩建工程造价情况见表1 3 工程预算是确定工程造价、实行经济核算和考核工程建设成本的依据i s l 。做好公路 工程预算是二项具有蓖要现实意义的工作，从大处讲，可以适应市场经济要求，加强宏 观调控；从小处说，可以优化设计方案，提高设计文件质量，降低工程造价。 表1 3 部分省市改扩建公路工程造价情况 公路工程预算中的建筑安装费在整个工程预算中占有很大的比例，一般会达到工程 总造价的4 0 6 0 建筑安装费主要由直接工程费、间接费、计划利润、技术装备费 和税金组成在直接工程费中人工、材科和机械的费用是根据工程量、定额及当地实际 单价确定的，其他直接费、现场经费、技术装备费和计划利润等则由定额基价和相应的 费率确定1 9 1 0 。1 1 l 。所以怎样正确计算工程数量、恰当使用定额、合理选用施工方案及正 确取定人工、材料及机械台班单价对编制准确合理的预算至关重要。 例如在路基土石方工程中，设计断面以外臼勺填方不应漏算对京石高速公路某段， 需在耕地土上填筑2 m 高，3 k m 长的路基，为满足设计要求，保证路基质量，先对耕地 松土进行翻挖、打碎、平整，然后用1 2 t 压路机压实。因压实后的耕地会下沉，所以其 回填至原地面标高的土方数量也应一并计入路堤土方数量内。计算3 k m 土方数量应由 ( 1 ) 、( 2 ) 两部分组成( 如图1 1 ) ，设计土方数量( 1 0 + 2 0 ) 2 3 0 0 a 忪= 9 0 0 0 0 m 3 。回填至原地面土方数量q = f x h = 2 0 30 0 0 x 0 0 1 6 6 0 3 = 1 3 2 0 0 m ( q 为压实增 加填方数量，f 为填前压实天然上的地面面积，h 为压实产生的沉降量，h = o 0 1 x p c ， p 为压路机有效作用力，1 2 t 压路机按6 6 k c m 2 计，c 为t 的抗沉陷系数，经对耕地 土现场试验测定为0 3 ) 。所以这部分路基工程的土方量应为q j = 9 0 0 0 0m + 1 3 2 0 0 1 1 1 3 = t 0 3 2 0 0m ，而不应是9 0 0 0 0n 1 5 。 ( 2 ) 图1 - i 路基横断面示图 由此可见。土石方的漏算不但会影响到工程的造价，在实际施工中由于计算量的不 足还会影响到工期和成本，对整个工程产生较大影响。 乐北林业大9 产坝1 掌位佗文 1 4 主要研究内容 本文主要通过对改扩建路基加宽工程的不同加宽方式、技术方案、环境价值损失及 社会经济效益的分析，并依托七桦公路七台河段改扩建工程实例进行以下研究： ( 1 ) 对旧路改扩建路基加宽中单侧与双侧加宽方式、路基加宽边坡防护工程等的技 术特点及经济效果作定性分析和定量计算。从工程造价的角度，对七桦改扩建工程单 侧、双侧加宽方式的直接工程费作定量计算及对比分析。 ( 2 ) 分析旧路改扩建路基加宽工程常见的技术问题及处理措施，对粉喷桩法和塑料 排水板法应用于软土地基的进行技术经济比较分析。对土工格栅应用于改扩建路基加宽 的加固机理、铺设要点以及改扩建路基加宽挖大台阶和小台阶技术措旅的工程造价进行 定量计算和对比分析。 ( 3 ) 研究旧路改扩建路基加宽工程对环境的影响，根据自然环境经济学中环境价值 的原理，从公路改扩建路基加宽工程对生态环境、空气和水环境、声环境造成的价值损 失等方面对其进行经济分析评价。对七桦工程环境价值损失进行实例估算及分析。 ( 4 ) 利用“层次分析法( a h p 法) ”理论对旧路加宽改扩建工程进行社会经济效益分 析评价。以七桦工程为例，对该工程的社会经济效益进行定量计算和定性分析，论证该 项目在社会经济效益角度上是否可行。 2 改扩建路摹加宽方式及绎济分析 2 改扩建路基加宽方式及经济分析 2 1 路基加宽不同方式及经济对比分析 旧路改扩建路基加宽一般有两种方式，即拼接式加宽和分离式加宽。拼接式拓宽是 通过在原公路车道边再建新的车道，原车道和新建车道是拼接在一起的，是一种常规的 拓宽方式，主要又分为单侧加宽和双侧加宽拼接式加宽优点在于造价低，易于实施， 缺点是容易产生新旧路基的不均匀沉降及不均匀冻胀等本文只分析研究拼接式加宽。 对旧路改扩建路基加宽工程相关问题进行研究，例如如何取定路基横断面宽度，如 何对路基加宽的不同方式进行详细、定量的技术经济对比分析，如何通过有效投资创造 更大经济效益以节省资金，这在旧路改扩建工程中显得尤为重要。 2 1 1 单侧、双侧加宽方式及其造价分析 对于不同等级的旧路改扩建工程，路基加宽一般有以下几种典型方式，不同车道的 单侧加宽与双侧加宽又分别有其优缺点 ( 1 ) 由2 车道扩建为4 车道：单侧加宽 ( 2 ) 由2 车道扩建为4 车道：双侧加宽 ( 3 ) 由4 车道扩建为6 车道：单侧加宽 ( 4 ) 由4 车道扩建为6 车道：双侧加宽 ( 5 ) 由4 车道扩建为8 车道：单侧加宽1 ( 图2 1 ) ( 6 ) 由4 车道扩建为8 车道：双侧加宽( 图2 2 ) ( 7 ) 由4 车道扩建为8 车道：单侧加宽2 ( 图2 3 ) 在上述几种路基加宽方式中，本文着重对高速公路由4 车道扩建为8 车道的不同加 宽方式在技术与造价方面的特点从f 面几个方面作综合分析比较： ( 1 ) 路面 双侧加宽( 如图2 - 2 ) ：不用调整原有路面的横坡，没有破坏原有的绿化和电缆通信 管道：路面处理的厚度均匀，施工方便，费用较少。采用单侧加宽方法1 时，由丁单侧 加宽利用原有的一部分路基，为调整新中央分隔带的横坡，原路加宽侧路面加铺厚度有 所增加，造成所加铺的厚度不均匀，受力不好。此外，原中央分隔带位于新路面的第 2 、3 车道处，必须对其进行处理和补强，而新的中央分隔带移至加宽侧原路面第2 车道 和硬路肩处，为满足植树绿化和埋设通信电缆的要求需将新中央分隔带处的原有旧路面 结构层挖除一部分。所以就路面而言，单侧加宽方案1 设计和施工均较复杂，经济费用 增加较多。采用单侧加宽方法2 时，由于没有利用原有路面，只是将原土路肩作为新中 央分隔带的一部分，原有道路的路面结构没有被破坏对于新建半幅的路基路面基本为 新建工程，设计简单，施工方便。其缺点主要为，新增半幅路基利用旧路基边坡的一部 分，易产生不均匀沉降，如哈大高速公路改扩建工程；左右幅断面宽度和坡度不同，左 东北林业大学硕t 学位论文 右幅不对称，在整个断面上有3 个横坡，视觉不美观。 昌嚣髯盟i2 1 ：2 1 i l 翌i 菩罂器2 1 i ! 。2 翌1 2 鹭 磐嚣 原路基断面羽 _ ! ! 堕l 一 0 罂攀翌。2 1 i i 翘舀2 1 ：二! ：譬味 图2 - 1 单侧加宽1 曩兰卑j z j ! 三j 翌丑三盈j 嗡j ! 毛。j ! 辜j 2 s 强 璺臻 曩略基断面置 霭：罂! 。2 1 毛舀：2 螋6 0 0 置2 1 2 1 ： 罂盘 图2 - 2 双侧加宽 麒路基颤垂明 - 堑盟_ - 卜j 出叫 图2 3 单侧加宽2 ( 2 ) 占地 对于双侧加宽( 如图2 2 ) 、单侧加宽方法1 及单侧加宽方法2 占地的比例，以沈大 高速公路改扩建工程的方案比选为例：三者间的比例为l ：1 0 3 ：1 1 6 。双侧加宽占地最 少，单侧加宽方法2 的占地最多1 6 l 。 ( 3 ) 新旧路基结合处的处理 双侧加宽时路基作业面窄，新老路基之间有两道接缝。对于新老路基不均匀沉降及 软土地基问题，施工时需要在两道接缝处均采用土工格栅等士工合成材料来增强路基士 的抗拉强度以防止或减缓接缝处出现裂缝。采用单侧加宽方法l 时：路基作业面宽，施 工便利，新老路之闻只有一道接逢。采用的土工格栅较双侧加宽时的要少大约一半，此 项工程的造价较双侧加宽将节省很多。采用单侧加宽方法2 时：由于新老路之间的接缝 2 改扩建路基加宽方式及经济分析 在新中央分隔带处，所以基本上可以不采用土工格栅，在此方面造价节省更多 ( 4 ) 排水防护 双侧加宽时需拆除原路基两侧的排水防护工程并重建，造价较高；单侧加宽方法1 和2 仅需拆除加宽侧路基部分的排水防护工程并重建，同时对未加宽侧的排水防护工程 作适当调整，造价较低。采用单侧加宽方法1 时，由于新路的中央分隔带位于原路加宽 半幅的路面上，为满足路面排水使中央分隔带处的积水能够正常排出，应该把旧路部分 路基路面挖开，施工困难造价较高。采用单侧加宽方法2 时，要在中央分隔带按一定间 距设置中央排水系统，在三种方法中造价最高。 ( 5 ) 施工组织方案 采用双侧加宽时，以沈大高速公路为例：第一年不封闭，车辆正常通行，进行路基 桥涵两侧加宽施工；第二年封闭一侧，另一侧正常通行，封闭侧交通量转移到辅道上 去；第三年封闭另一侧，其交通量不需要再转移到辅道上去，可以在加宽改造完成的一 侧对向行驶这样，整个旌工期内车辆需要转移到辅道的时间只有1 年左右，对沿线交 通和经济的不利影响较小，每年可减少高速公路通行费损失约4 亿元1 6 j 采用单侧加宽方法1 时：第一年封闭一侧，进行单侧加宽施工和超高段的中央分隔 带排水施工，另一侧正常通行，封闭侧交通量转移到辅道上去，第二年完成加宽侧的路 面和桥梁上部的施工；第三年封闭另一侧，交通量不再需要转移，可以在加宽改造完成 的一侧对向行驶；第四年完成路基桥涵和路面工程，对沿线的经济发展影响较大，每年 公路通行费损失也约4 亿元 综上所述，公路改扩建工程不同加宽方案在技术和造价上分别有其特点和优缺点， 在设计时应全面认真比较确定。以沈大改扩建加宽为例：经过技术经济比较分析，在路 面工程、桥梁工程、拆迁占地、施工工期等方面，双侧加宽均具有明显的优点，总的工 程费用亦节省较多( 较单侧加宽节省5 1 1 8 8 万元) 。因此，沈大高速公路改扩建工程， 路基加宽采用以双侧对称加宽为t ，局部地段单侧加宽的方案。其路基路面毛要工程费 用比较情况见表2 1 。 2 1 2 四车道高速公路改建为准六车道高速公路的经济分析 公路工程技术标准( j t gb 0 1 - - 2 0 0 3 ) 规定：设计车速为1 2 0 k i l l i i 的标准四车道 高速公路的路基宽度一般为2 8 0 m ，中间带宽度为4 5 m ，硬路肩宽度为3 5 m ；设计车 速为1 2 0 k m h 的标准六车道路基宽度一般为3 5 0 m ，中间带宽度为4 5 m ，硬路肩宽度为 3 2 5 m 。在实际改扩建工程的设计和施工中，如将中间带减窄，并将硬路肩作为行车 道，布置为准六车道断面形式，并设置必要的紧急停车道，将会大大提高道路的通行能 力1 1 2 】对于旧路改扩建项目，这种作法既可以充分利用旧路资源又可以减少工程量，降 低工程造价标准四车道及准六车道高速公路横断面形式分别如图2 4 、2 5 所示。 东北林业大学硕f 学位论文 表2 - 1 沈大高速公路加宽方案主要，l 拌费用比较 图2 4 标准四车道高速公路横断面布置 1 0 土路行 格缘辜 肩带道 中行 间车 带道 路土 缘路 带扁 o 7 细o 7 ， l 伽i 钿o 珈，i k o 糯， i 图2 - 5 准六车道高速公路横断面布置 对路基宽度为2 8 o m 的四车道高速公路和路基宽度为2 8 o m 的准六车道高速公路及 路基宽度为3 5 o m 的标准六车道高速公路的通行能力、投资及单位投资通行能力分别进 行估算，并予以对比分析，结果见表2 - 2 表2 - 2 四车道准六车道与及标准六车道高速公路费用对比 从上表可以看出，准六车道高速公路较四车道高速公路通行能力提高约3 6 ，而投 资仅多5 。标准六车道高速公路较四车道高速公路的通行能力提高约4 5 ，但其路基 宽出7 o m ，工程规模及占地较大，工程造价提高约2 5 。对单位投资通行能力，准六 车道高速公路较四车道高速公路提高3 0 ，而标准的六车道高速公路较四车道高速公路 仅提高了1 6 。相对而言，标准四车道高速公路改建为准六车道高速公路效益较好 对于四车道高速公路路基加宽改扩建项目，在充分考虑了区域路网现状、交通需 求，项目所处的自然、社会环境状况以及建设资金投入等综合因素后，可考虑加宽改建 为准六车道形式以降低造价 2 2 路基加宽边坡防护工程经济分析 公路常年暴露于自然环境中，易受到各种自然条件的影响如水流冲刷侵蚀等，使公 路路基产生各种变形、病害甚至破坏。而路基防护工程就是防治路基边坡病害并改善环 境景观和生态平衡的重要措施，是路基工程的重要组成部分。在旧路改扩建路基加宽工 程中往往要改变、拆除一侧或两侧的边坡防护工程并再新建一侧或两侧的防护工程，因 此对旧路改扩建路基加宽的不同边坡防护工程进行技术经济分析很有必要。 乐北林业 掌蜘t 。学位论上 2 2 1 路基边坡防护一般方法 ( 1 ) 植物防护 植物防护就是在路基边坡上种草种树等以减缓边坡上的水流速度，并利用植物根系 固着边坡表层土壤减轻冲刷从而保护边坡的防护方法。可以绿化环境和周围景观相协 调，而且对边坡的适应能力强，适合大多数土质边坡。其一般方法有：种草籽、栽草、 铺草皮及片石方格草皮等。 ( 2 ) 工程防护 对于不适宜植物生长的土质边坡或风化严重的岩石路基边坡等，只能采用工程防护 措施工程防护类型较多，一般方法有：喷砂桨或喷混凝土防护、护面墙、干砌片石护 坡、桨砌片石护坡、砌石护坡与植物防护配合使用、锚杆防护及人工合成材料防护等。 ( 3 ) 三维网垫植草护坡方法 三维网垫是以热塑树脂为原料，经挤出、拉伸和收缩等一系列工艺制成的二层或多 层表面凸凹不平的层状结构孔网其底层为一个高模量基础层采用双向拉伸技术强 度高，可以防止植被网变形，并能有效防止水土流失。表层为一个起泡层膨松的网包 有较大的容土空间，以便植入土壤、种上草籽以助固土【b1 4 1 三维网垫植草防护具有 以下几个主要作用：三维网垫表层凸凹不平，能降低雨滴的冲击能量，减缓雨水的流 速，降低地表径流速度，起到缓冲消能作用，使其携带物沉积避免表层土粒剥蚀流失。 三维网垫蓬松的网包可将士颗粒、草籽等填充物有效地握裹在一起，防止其被雨水冲 蚀流失同时，三维网垫为黑色，能吸收大量的热能，促进草籽发芽，并延长植物生长 期。植物的根系与三维网垫交织缠结在一起，形成浅层致密的坡面加筋复合板块结构 增加了防护层的抗张拉强度和抗剪强度，使其具有一定的整体性和抗冲蚀能力 2 2 2 几种边坡防护工程的技术经济比较 对于各种边坡防护工程，不管是植物防护，还是工程防护，都分别有其优缺点。因 此在选用边坡防护形式时要多方面比较各种方案才能得到较好的收效。这里从防护工程 的单价角度作一个经济对比，比较结果如表2 3 所示。 表2 - 3 常用防护形式方案经济比较 2 改扩建路摹加宽方式及经济分析 工程实例l ：对濮鹤高速公路路基防护工程几种防护方法的费用比较中，三维网垫植 草护坡的工程综合单价为2 5 0 0 元i n 2 ，仅为同等面积浆砌片石护坡的4 3 、混凝土预制 块护坡的3 9 ，全线共节约工程造价2 2 0 6 万元，取得了明显的经济效益，见表2 4 表2 - 4 不同边坡防护类型的工程单价对比 工程实例2 ：比较新台高速公路边坡防护工程几种方法的费用，结果见表2 - 5 。可以 看出三维网垫植草护坡的工程综合单价为2 2 1 0 元m 2 ，为同等面积拱型骨架护坡的 7 1 ，浆砌片石护面墙的3 5 ，每1 0 0m 2 防护工程分别较拱型骨架和浆砌片石护面墙节约 造价1 6 9 0 元和4 1 0 0 元，同时护坡劳动生产率也得到了较大提高 表2 - 5 不同边坡防护方法的工程造价对比 从上面几种边坡防护方法的经济比较可以看出，对公路改扩建路基加宽防护工程， 设计和施工都应选用合理的防护方案。既不要只考虑降低费用而影响边坡防护的稳定性 要求，也不要盲目追求新颖景观而忽略了工程成本，从而提高工程造价。 2 3 七桦公路七台河段改扩建路基加宽技术经济分析 ( 1 ) 工程简介 。 七桦公路七台河段是七台河市与国道2 0 1 连接线的一部分，是七台河市的北出口。 路线起点位于七台河市城区北部桃山水库下游约2 0 0 m 处，路线终点位于七台河市北山 与勃利县交界处的葫芦头沟小桥南端，与鹤大公路( g 2 0 1 ) 佳七段七台河支线相衔接， 路线全长9 0 7 3 k i n 。全线各种工程永久占地为4 4 5 1 7r n 2 ，全部为旱田该项目总造价为 3 9 8 3 万元，平均每公里造价为1 3 8 9 6 万元。 原有道路路基宽为1 2 m ，路面为2 x 4 5 m 水泥混凝土路面。加宽改扩建后，该段公 路按设计速度8 0 k m h 的四车道二级公路技术标准执行。单侧加宽路基宽度为2 5 0 m ， 双侧加宽路基宽度为1 6 m 。路基平均填土高度2 m 左右，全线土方量为1 9 5 6 1 3m 3 ，加宽 路面设计采用水泥混凝土路面结构。 在设计中采取设置矩形边沟、挡土墙等措施以减少占地；采取绿化、防护及恢复植 被等措施减少水土流失，减少对周围环境以及对居民生活带来的负面影响。 为加强新老路基结合，减小路基不均匀沉降，改扩建设计将原有路基边坡挖成不小 东北林业丈学硕l ：学位论文 于2 m 高的大台阶，每个台阶的新老路基结合处设置4 m 宽塑料土工格栅，从基础开始 全面控制新老路基结合处路面的纵向裂缝。 ( 2 ) 路基横断面加宽方案 原有旧路路基宽1 2 m ，此次改扩建是在原路基础上进行加宽，由双向2 车道改建成 双向4 车道，加宽形式有两种。 k 0 + 0 0 0 - k 0 + 7 7 5 路基采用一级公路带有中央分隔带的横断面形式，在原有基础上 左侧加宽后路基全宽2 5 o m ，行车道宽度4 x 3 7 5 m ，中央分隔带宽4 o i i l ，内侧路缘带宽 2 0 5 m ，硬路肩宽2 x 2 0 m ，铺砌土路肩宽2 x 0 5 m ，见图2 8 。 ， 7 7 _ ，二7 7 丁 ， 一 图2 - 8 单侧加宽 _ 一- 砉薹 ，咖i 薹砉肩 遗 1 6 0 0 过 扇 加：二二二二二j 二二二= ，。 l 一一一。十等l # c + 一一l 嶙疬 图2 - 9 双侧加宽 k 1 + 1 7 5 k 2 + 4 4 0 ，k 2 + 6 0 0 k 9 + 0 0 0 路基加宽采用二级公路横断面，路基在原有 基础上两侧各加宽2 0 m ，加宽后路基全宽1 6 0 m ，行车道宽度4 x 3 7 5 m ，铺砌土路肩 宽2 x 0 5 m ，见图2 - 9 。 l ( 2 + 4 7 0 l ( 2 + 5 7 0 路基1 9 m ，k 9 舢k 9 + 0 7 3 路基1 2 m ，k 0 + 7 7 5 k 1 + 1 7 5 ， k 2 + 4 4 0 k 2 + 4 7 0 ，k 2 + 5 7 0 k 2 + 6 0 0 段是加宽的渐变段。 ( 3 ) 路基不同加宽方案经济分析 f l j 0 i 盛。一 肾麟 瓣灞 雠 |，。磊 2 改扩建路基加宽方式及绎济分析 表2 - 6 为该改扩建工程路基加宽部分的主要工程量、预算金额及造价中各项费用比 例。由表可知，路基工程造价为6 1 5 0 5 1 6 元，占建筑安装费用的1 7 6 1 ，占工程总造 价的1 6 0 6 。 表2 - 6 七桦公路七台河段改扩建路基加宽工程预算 这里取两个完整的单侧、双侧加宽路段：k 0 + 0 0 0 k o + 7 7 5 段和k l + 1 7 5 k 2 + 4 4 0 段，对其路基工程的造价进行计算和对比分析。以下是所选两个比较路段的基本情况： 所选两段旧路沿线地质均为第四纪沉积层，上层土质大部分为中液限粘土和