某水庫上壩道路方案比選分析

高江銀 GAO Jiang-yin

（陜西山河明澤生態環境技術咨詢有限公司，西安 710021）

0 引言

水庫因其具有顯著的防洪、供水、灌溉等效益，對區域社會經濟的發展起到積極的推動作用。上壩道路是水庫建設前期的關鍵性先導工程，是大壩主體施工的主要通道。水庫樞紐工程往往因其復雜的地形地質條件制約著上壩道路的設計，文章將以國內某水庫工程為例，對其上壩道路路線方案進行全面的技術經濟比選，選出較優的設計方案，最大限度地保證工程建設的經濟和社會效益。

1 工程概況

該水庫壩址區河谷呈深切的“V”型，兩岸植被發育，邊坡部分基巖裸露，基巖自然坡度35°～55°，邊坡高度大于60m。水庫總庫容為368 萬m3，是一座具有灌溉、供水和養殖等功能的Ⅳ等小（1）型水庫樞紐工程。樞紐工程由均質土壩、溢洪道及輸水隧洞等建筑物構成。壩頂高程1200m，壩頂長155m，壩頂寬6m，最大壩高68m。

工程區屬中低山區，地形破碎，溝谷發育，河谷切割深度100～200m，一般呈“V”字型發育，庫區巖性可分為變質巖和第四系松散堆積物兩大類。根據《中國地震動參數區劃圖》（GB186306-2015），按Ⅱ類場地考慮，工程區地震動峰值加速度為0.20g，地震動反應譜特征周期為0.45s，相應的地震基本烈度為Ⅷ度。

2 上壩道路方案

大壩所處地段的河谷系數（壩頂長比壩高）小，兩岸岸坡較陡，植被茂密，上壩道路布置條件復雜，土料場位于壩址下游10km 處，因施工工期短，為滿足填筑土方上壩交通要求，結合現場勘查情況，該水庫上壩道路確定為明挖道路與壩后之字路兩種方案（見圖1）。

圖1 上壩道路方案布置圖

2.1 明挖道路方案

根據現場調查，考慮到溝谷左岸崩塌碎石土較厚，加之體量大，上壩道路布置在右岸。溝谷右岸碎石混合土層層厚一般5～15m，基巖為白云石大理巖、斜長片麻巖。明挖道路方案布置總長度為1.8km。

2.1.1 路面結構設計

該水庫上壩道路參照Ⅳ級道路標準建設。路基開挖方案路面硬化寬度4.5m，道路內側排水邊溝采用40×40cm的C20 砼矩形邊溝，壁厚20cm，排水邊溝與大壩縱向排水溝和岸坡排水溝相接，路面橫向坡比為2%，縱向坡比不大于9%。填方邊坡坡腳排水溝路段設置1m 寬護坡道；挖方路段的邊溝外側設置碎落臺，碎落臺與路肩齊平，向路基中線方向傾斜3%的橫坡，碎落臺寬度為1.0m。上壩道路采用混凝土路面結構，路基為20cm 厚的開山石渣料，路面為25cm 厚的C25 混凝土面層（見圖2）。

2.1.2 路基邊坡設計

①邊坡坡率。根據地形、地貌，路基土質、水文氣象資料，當填方邊坡H≤8.0m 時采用一級放坡，邊坡坡率采用1:1.5。對于坡積碎石土，當挖方邊坡H≤10.0m 時，采用一級放坡，邊坡坡率采用1:0.5；10m＜挖方邊坡H≤20m 時，采用分級邊坡，每8m 高分級，設1.5m 寬馬道，一級邊坡坡率采用1:0.5，二級邊坡坡率采用1:0.75；挖方邊坡H＞20m 時按照高邊坡設計。對于石質挖方邊坡，挖方邊坡H＜12m 且為弱風化的穩定石質，邊坡坡率采用1:0.3；如為強風化石質則和土質邊坡坡率相同。

②高邊坡設計。坡積碎石土高邊坡段路基坐落在開挖基巖上，道路內側巖石開挖邊坡坡率1:0.5，坡積碎石土邊坡坡率1∶1.0，每10m 高分級，設2m 寬馬道，掛Φ6@200×200mm 的鋼筋網片，面層噴15cm 厚混凝土，并埋設φ75的PVC 排水管，同時布置Ф18@2×2m，單根長2.5m 的系統錨桿對邊坡進行淺層加固和面層防護（見圖3）。

2.2 壩后之字路方案

壩后之字路方案，以壩頂右岸高程1200m 為起點，采用7%的縱坡沿下游壩坡之字形盤旋至下游壩坡右側高程1140.5m 處，與現狀河道下游右岸已有道路銜接。單級上壩道路在岸坡交匯處以半徑7.5m 的轉彎平臺銜接，共填筑上壩道路850m。

2.2.1 路面結構設計

壩后之字路路面寬4.5m，路面結構為25cm 厚C25 混凝土，路基墊層自下而上分別為1m 厚石渣墊層及20cm 厚碎石墊層，道路內側設30×30cm 的矩形排水溝（見圖4（a））。

圖4 壩后之字路方案設計圖

2.2.2 邊坡支護設計

在單級上壩道路及轉彎平臺凌空面采用M7.5 漿砌石擋墻進行邊坡防護（見圖4（b）），墻高2.5～5m，砌石采用新鮮石料，抗壓強度MU30。漿砌石擋墻每隔10m 設一道伸縮縫，縫寬2cm，內填高密度聚乙烯閉孔泡沫板。

3 地質條件及評價

3.1 明挖道路方案地質分段條件及評價

該方案0+000～0+480 為明挖段，巖體強風化，飽和抗壓強度小于30MPa，巖體抗剪斷強度參數f′=0.55，c′=0.4MPa，承載力f=400kPa。邊坡開挖高度12～25m，巖體裂隙發育破碎，建議對邊坡進行噴錨處理。開挖坡比：碎石混合土1:1～1:1.5，強風化巖體1:0.5～1∶0.75。其余段路基為碎石混合土層，大部分為挖方段，少量填方段，開挖最大層厚8m，填方厚度一般0.5～1m。建議碎石混合土承載力f=260kPa。碎石混合土層開挖坡比1∶1～1∶1.5，內側邊坡采取防護措施。

3.2 壩后之字路方案地質條件及評價

均值土壩土料場選用的是黃土狀低液限粘土，所選料場土體各項指標（見表1）均符合《水利水電工程天然建筑材料勘察規程》（SL251—2015）對均質土壩上壩土料質量的技術要求，可作為均質壩合格土料使用。

表1 料場土料物理力學指標

壩后之字路方案路基為壩體填筑土，考慮壩體填筑施工時重車高頻使用影響，該方案上壩道路對原設計下游壩坡進行了培厚處理，在保證壩體穩定的前提下，增加了壩體填筑量。

4 方案比選分析

由表2 可見，從路線布置、施工條件、工期影響、運行管理及經濟投資等方面綜合比較后，壩后之字路方案不占用林地，施工條件相對簡單，工期影響小，路線布置便于永臨結合，方便運行管理需要，造價較低。

表2 上壩道路方案綜合比選表

綜上所述，進場道路選用壩后之字路方案，可有效降低施工難度，縮減工期，節省投資及便于后期運行管理要求。

5 結論

上壩道路作為水庫樞紐工程的關鍵先導工程，必須綜合考慮地質條件、線形布置、工程造價、施工工期、運行與維護等方面因素，方能選出更加經濟合理的設計方案。需要注意的是，對于壩后之字路方案，由于填筑施工中上壩道路的運輸重車高頻率使用，易造成路基的塌陷及路面的破損，故要求施工期間嚴格按照設計要求壓實參數施工，并進行了定期的維護和不定期的維修，以保障大壩的填筑質量及上壩道路的行車安全。