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      某水庫上壩道路方案比選分析

      2023-10-31 00:28:42高江銀GAOJiangyin
      價值工程 2023年29期
      關(guān)鍵詞:上壩坡坡挖方

      高江銀 GAO Jiang-yin

      (陜西山河明澤生態(tài)環(huán)境技術(shù)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(qū)域社會經(jīng)濟的發(fā)展起到積極的推動作用。上壩道路是水庫建設(shè)前期的關(guān)鍵性先導(dǎo)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(fù)雜的地形地質(zhì)條件制約著上壩道路的設(shè)計,文章將以國內(nèi)某水庫工程為例,對其上壩道路路線方案進行全面的技術(shù)經(jīng)濟比選,選出較優(yōu)的設(shè)計方案,最大限度地保證工程建設(shè)的經(jīng)濟和社會效益。

      1 工程概況

      該水庫壩址區(qū)河谷呈深切的“V”型,兩岸植被發(fā)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(yǎng)殖等功能的Ⅳ等?。?)型水庫樞紐工程。樞紐工程由均質(zhì)土壩、溢洪道及輸水隧洞等建筑物構(gòu)成。壩頂高程1200m,壩頂長155m,壩頂寬6m,最大壩高68m。

      工程區(qū)屬中低山區(qū),地形破碎,溝谷發(fā)育,河谷切割深度100~200m,一般呈“V”字型發(fā)育,庫區(qū)巖性可分為變質(zhì)巖和第四系松散堆積物兩大類。根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》(GB186306-2015),按Ⅱ類場地考慮,工程區(qū)地震動峰值加速度為0.20g,地震動反應(yīng)譜特征周期為0.45s,相應(yīng)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(shù)(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(fù)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(jié)合現(xiàn)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(jù)現(xiàn)場調(diào)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(jié)構(gòu)設(shè)計

      該水庫上壩道路參照Ⅳ級道路標準建設(shè)。路基開挖方案路面硬化寬度4.5m,道路內(nèi)側(cè)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(shè)置1m 寬護坡道;挖方路段的邊溝外側(cè)設(shè)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(jié)構(gòu),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(shè)計

      ①邊坡坡率。根據(jù)地形、地貌,路基土質(zhì)、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(shè)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(shè)計。對于石質(zhì)挖方邊坡,挖方邊坡H<12m 且為弱風化的穩(wěn)定石質(zhì),邊坡坡率采用1:0.3;如為強風化石質(zhì)則和土質(zhì)邊坡坡率相同。

      ②高邊坡設(shè)計。坡積碎石土高邊坡段路基坐落在開挖基巖上,道路內(nèi)側(cè)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(shè)2m 寬馬道,掛Φ6@200×200mm 的鋼筋網(wǎng)片,面層噴15cm 厚混凝土,并埋設(shè)φ75的PVC 排水管,同時布置Ф18@2×2m,單根長2.5m 的系統(tǒng)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(cè)高程1140.5m 處,與現(xiàn)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(zhuǎn)彎平臺銜接,共填筑上壩道路850m。

      2.2.1 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計

      壩后之字路路面寬4.5m,路面結(jié)構(gòu)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(nèi)側(cè)設(shè)30×30cm 的矩形排水溝(見圖4(a))。

      圖4 壩后之字路方案設(shè)計圖

      2.2.2 邊坡支護設(shè)計

      在單級上壩道路及轉(zhuǎn)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(shè)一道伸縮縫,縫寬2cm,內(nèi)填高密度聚乙烯閉孔泡沫板。

      3 地質(zhì)條件及評價

      3.1 明挖道路方案地質(zhì)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(shù)f′=0.55,c′=0.4MPa,承載力f=400kPa。邊坡開挖高度12~25m,巖體裂隙發(fā)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(nèi)側(cè)邊坡采取防護措施。

      3.2 壩后之字路方案地質(zhì)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(guī)程》(SL251—2015)對均質(zhì)土壩上壩土料質(zhì)量的技術(shù)要求,可作為均質(zhì)壩合格土料使用。

      表1 料場土料物理力學(xué)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(shè)計下游壩坡進行了培厚處理,在保證壩體穩(wěn)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(jīng)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(jié)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(jié)省投資及便于后期運行管理要求。

      5 結(jié)論

      上壩道路作為水庫樞紐工程的關(guān)鍵先導(dǎo)工程,必須綜合考慮地質(zhì)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(jīng)濟合理的設(shè)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(shè)計要求壓實參數(shù)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(zhì)量及上壩道路的行車安全。

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