某水库上坝道路方案比选分析

高江银 GAO Jiang-yin

（陕西山河明泽生态环境技术咨询有限公司，西安 710021）

0 引言

水库因其具有显著的防洪、供水、灌溉等效益，对区域社会经济的发展起到积极的推动作用。上坝道路是水库建设前期的关键性先导工程，是大坝主体施工的主要通道。水库枢纽工程往往因其复杂的地形地质条件制约着上坝道路的设计，文章将以国内某水库工程为例，对其上坝道路路线方案进行全面的技术经济比选，选出较优的设计方案，最大限度地保证工程建设的经济和社会效益。

1 工程概况

该水库坝址区河谷呈深切的“V”型，两岸植被发育，边坡部分基岩裸露，基岩自然坡度35°～55°，边坡高度大于60m。水库总库容为368 万m3，是一座具有灌溉、供水和养殖等功能的Ⅳ等小（1）型水库枢纽工程。枢纽工程由均质土坝、溢洪道及输水隧洞等建筑物构成。坝顶高程1200m，坝顶长155m，坝顶宽6m，最大坝高68m。

工程区属中低山区，地形破碎，沟谷发育，河谷切割深度100～200m，一般呈“V”字型发育，库区岩性可分为变质岩和第四系松散堆积物两大类。根据《中国地震动参数区划图》（GB186306-2015），按Ⅱ类场地考虑，工程区地震动峰值加速度为0.20g，地震动反应谱特征周期为0.45s，相应的地震基本烈度为Ⅷ度。

2 上坝道路方案

大坝所处地段的河谷系数（坝顶长比坝高）小，两岸岸坡较陡，植被茂密，上坝道路布置条件复杂，土料场位于坝址下游10km 处，因施工工期短，为满足填筑土方上坝交通要求，结合现场勘查情况，该水库上坝道路确定为明挖道路与坝后之字路两种方案（见图1）。

图1 上坝道路方案布置图

2.1 明挖道路方案

根据现场调查，考虑到沟谷左岸崩塌碎石土较厚，加之体量大，上坝道路布置在右岸。沟谷右岸碎石混合土层层厚一般5～15m，基岩为白云石大理岩、斜长片麻岩。明挖道路方案布置总长度为1.8km。

2.1.1 路面结构设计

该水库上坝道路参照Ⅳ级道路标准建设。路基开挖方案路面硬化宽度4.5m，道路内侧排水边沟采用40×40cm的C20 砼矩形边沟，壁厚20cm，排水边沟与大坝纵向排水沟和岸坡排水沟相接，路面横向坡比为2%，纵向坡比不大于9%。填方边坡坡脚排水沟路段设置1m 宽护坡道；挖方路段的边沟外侧设置碎落台，碎落台与路肩齐平，向路基中线方向倾斜3%的横坡，碎落台宽度为1.0m。上坝道路采用混凝土路面结构，路基为20cm 厚的开山石渣料，路面为25cm 厚的C25 混凝土面层（见图2）。

2.1.2 路基边坡设计

①边坡坡率。根据地形、地貌，路基土质、水文气象资料，当填方边坡H≤8.0m 时采用一级放坡，边坡坡率采用1:1.5。对于坡积碎石土，当挖方边坡H≤10.0m 时，采用一级放坡，边坡坡率采用1:0.5；10m＜挖方边坡H≤20m 时，采用分级边坡，每8m 高分级，设1.5m 宽马道，一级边坡坡率采用1:0.5，二级边坡坡率采用1:0.75；挖方边坡H＞20m 时按照高边坡设计。对于石质挖方边坡，挖方边坡H＜12m 且为弱风化的稳定石质，边坡坡率采用1:0.3；如为强风化石质则和土质边坡坡率相同。

②高边坡设计。坡积碎石土高边坡段路基坐落在开挖基岩上，道路内侧岩石开挖边坡坡率1:0.5，坡积碎石土边坡坡率1∶1.0，每10m 高分级，设2m 宽马道，挂Φ6@200×200mm 的钢筋网片，面层喷15cm 厚混凝土，并埋设φ75的PVC 排水管，同时布置Ф18@2×2m，单根长2.5m 的系统锚杆对边坡进行浅层加固和面层防护（见图3）。

2.2 坝后之字路方案

坝后之字路方案，以坝顶右岸高程1200m 为起点，采用7%的纵坡沿下游坝坡之字形盘旋至下游坝坡右侧高程1140.5m 处，与现状河道下游右岸已有道路衔接。单级上坝道路在岸坡交汇处以半径7.5m 的转弯平台衔接，共填筑上坝道路850m。

2.2.1 路面结构设计

坝后之字路路面宽4.5m，路面结构为25cm 厚C25 混凝土，路基垫层自下而上分别为1m 厚石渣垫层及20cm 厚碎石垫层，道路内侧设30×30cm 的矩形排水沟（见图4（a））。

图4 坝后之字路方案设计图

2.2.2 边坡支护设计

在单级上坝道路及转弯平台凌空面采用M7.5 浆砌石挡墙进行边坡防护（见图4（b）），墙高2.5～5m，砌石采用新鲜石料，抗压强度MU30。浆砌石挡墙每隔10m 设一道伸缩缝，缝宽2cm，内填高密度聚乙烯闭孔泡沫板。

3 地质条件及评价

3.1 明挖道路方案地质分段条件及评价

该方案0+000～0+480 为明挖段，岩体强风化，饱和抗压强度小于30MPa，岩体抗剪断强度参数f′=0.55，c′=0.4MPa，承载力f=400kPa。边坡开挖高度12～25m，岩体裂隙发育破碎，建议对边坡进行喷锚处理。开挖坡比：碎石混合土1:1～1:1.5，强风化岩体1:0.5～1∶0.75。其余段路基为碎石混合土层，大部分为挖方段，少量填方段，开挖最大层厚8m，填方厚度一般0.5～1m。建议碎石混合土承载力f=260kPa。碎石混合土层开挖坡比1∶1～1∶1.5，内侧边坡采取防护措施。

3.2 坝后之字路方案地质条件及评价

均值土坝土料场选用的是黄土状低液限粘土，所选料场土体各项指标（见表1）均符合《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》（SL251—2015）对均质土坝上坝土料质量的技术要求，可作为均质坝合格土料使用。

表1 料场土料物理力学指标

坝后之字路方案路基为坝体填筑土，考虑坝体填筑施工时重车高频使用影响，该方案上坝道路对原设计下游坝坡进行了培厚处理，在保证坝体稳定的前提下，增加了坝体填筑量。

4 方案比选分析

由表2 可见，从路线布置、施工条件、工期影响、运行管理及经济投资等方面综合比较后，坝后之字路方案不占用林地，施工条件相对简单，工期影响小，路线布置便于永临结合，方便运行管理需要，造价较低。

表2 上坝道路方案综合比选表

综上所述，进场道路选用坝后之字路方案，可有效降低施工难度，缩减工期，节省投资及便于后期运行管理要求。

5 结论

上坝道路作为水库枢纽工程的关键先导工程，必须综合考虑地质条件、线形布置、工程造价、施工工期、运行与维护等方面因素，方能选出更加经济合理的设计方案。需要注意的是，对于坝后之字路方案，由于填筑施工中上坝道路的运输重车高频率使用，易造成路基的塌陷及路面的破损，故要求施工期间严格按照设计要求压实参数施工，并进行了定期的维护和不定期的维修，以保障大坝的填筑质量及上坝道路的行车安全。