路堤结合式挡水坝设计

◎ 浙江丽水经济开发区管委会 王唯华

1 前言

城市路网随着城市化的进程不断向郊区扩张，往往避免不了与水利工程的相互干扰，特别是山区城市，城市路网路面宽度大，采用桥梁方式跨过山谷或隘口工程量大时，一般采用实体填筑的方式，如果路基所截低洼区封闭，就形成了山塘或小水库，此时路基兼作堤防，除满足道路所需的宽度、承载力、边坡稳定外，还需满足水工建筑物挡水坝所要求的防洪稳定、渗透稳定以及边坡稳定要求。在路网穿越水库、山塘周边时，此类问题更加突出，为此，结合丽水南城东扩区块七百秧水库改造过程中的设计及建设情况，提出路堤结合式挡水坝设计方法供探讨。

2 工程概况

2.1 改造前工程概况

七百秧水库位于瓯江水系大溪支流桐岭溪上，是一座以灌溉为主兼顾养殖的小型水库。水库坝址以上集水面积4.1 km2，引水面积5.2 km2，水库正常蓄水位84.0m，正常库容238万m3，总库容285万m3，按50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核。

水库于1964年动工兴建，1966年竣工。改造前由主坝、锅灶门副坝、下路 副坝、桥底副坝和侧堰溢洪道组成。主坝和3个副坝坝顶高程均为87.0m，溢洪道堰顶高程84.0m，在主坝和3个副坝坝体内各设有1个灌溉放水涵洞。

2.2 改造后工程概况

七百秧区块改造后，水库正常蓄水位94.6m，正常库容107万m3，50年一遇设计洪水位95.6m，相应库容147万m3，500年一遇校核洪水位95.76m，总库容153万m3。泄洪建筑物采用开敞式溢洪道，堰顶高程94.6m，溢流宽度40m，校核洪水位95.76m。工程等别为Ⅳ等，水库规模为小（1）型。

改造后水库为高地景观湖，主要建筑物包括水库南四路1#、2#挡水坝、东七路挡水坝、南五路挡水坝、锅灶门副坝、溢洪道等。

七百秧水库南侧、东侧、北侧均以道路为堤岸，路堤结合建造，东侧为东七路、南侧为南五路、北侧为南四路，各道路挡水坝段高程均高于96.5m。水库原主坝、桥底副坝和侧堰溢洪道均废弃不用，在原锅灶门副坝部位挖除老坝体新建锅灶门副坝，原下路 副坝改造为溢洪道。

3 路堤结合式挡水坝设计

3.1 设计原则

1）坝顶高程：路堤结合式挡水坝坝顶高程取防洪计算高程与路网高程中的大值，路网高程低于设计计算所需的坝顶高程时，应修改道路设计加高路网高程至坝顶高程，并预留沉降超高。

2）坝顶结构：路堤结合式挡水坝坝顶宽度一般由路面宽度控制，坝顶路面结构按城市道路路面结构设计，道路下部有电缆、供水及排水管铺设要求时，管道应置于防渗体下游侧或计算所需防渗体顶高程以上。

3）坝体及护坡结构：挡水坝坝顶防渗体、坝坡坡比以及重要填筑部位设计指标等按水工专业要求控制，下游侧局部可合理优化分区降至道路专业标准控制，护坡一般按水工专业要求控制。

防渗系统布置是挡水坝结构设计的关键点，南四路挡水坝和东七路挡水坝下游侧均为临空结构，结构设计方法相同，南五路挡水坝结构略有不同。

3.2 南四路、东七路挡水坝

南四路、东七路坝顶高程由防洪计算高程控制，根据利用道路路基挡水的要求，挡水坝采用土石坝方案较合理。由于库区将来需回填至90.0m高程，采用面板堆石坝造价昂贵，不予考虑，只考虑以粘土作为防渗体的方案。为减少不均匀沉降，防渗体布置于道路上游侧，即采用上游粘土心墙防渗方案和上游粘土斜墙防渗方案进行比选。

3.2.1 上游粘土心墙防渗方案

大坝采用粘土心墙防渗，为避免坝体堆石料和粘土心墙不均匀沉降对路面行车的影响，粘土心墙布置于上游边缘绿化带下部。心墙齿槽深入弱风化基岩，心墙上下游的坝壳为堆石体。

粘土心墙与上、下游堆石体之间各设置两层反滤层。心墙上、下游侧堆石体均分为主堆石区和次堆石区，主堆石区和次堆石区分界线坡比1∶0.5，主堆石区在心墙顶高程上下游侧宽度均为3.0m，为节省投资，防渗体下游的次堆石区可降至由道路路基的填筑要求控制。堆石体顶高程以上路面、人行道和绿化带等结构按道路路面结构设计。

3.2.2 上游粘土斜墙防渗方案

大坝采用粘土斜墙防渗，斜墙顶高程96.0m，顶宽2.0m，斜墙上游面坡度为1∶2.5，下游面坡度为1∶2.0。粘土斜墙齿槽深入弱风化基岩，斜墙上游侧为砂砾石保护层，下游为堆石体。

粘土斜墙与上游侧的砂砾石保护层之间设置一层水平宽度为1.5m的反滤层，上游砂砾石保护层顶宽1.7m，其上游侧坡度等于挡水坝上游面坡度，下游侧坡度即粘土斜墙上游面坡度1∶2.5。粘土斜墙与下游堆石体之间设置两层反滤层，水平厚度均为1.0m。粘土斜墙下游侧堆石体分为主堆石区和次堆石区，为节省投资，次堆石区可降至由道路路基的填筑要求控制。堆石体顶部高程、上部道路及上下游护坡结构同上游粘土心墙防渗方案。

3.2.3 方案选择

由于上游粘土心墙防渗方案施工方便，投资省，因此，南四路、东七路挡水坝均采用上游粘土心墙防渗方案为推荐方案。

3.3 南五路挡水坝

南五路挡水坝坝顶高程由路网高程控制，高出七百秧水库计算所需的坝顶高程较多，且将来下游侧结合场地平整填筑至路面高程，无下游边坡稳定问题，因此，防渗体布置于上游96.50m高程马道下方，经比选后采用上游粘土心墙防渗方案。心墙中心线位于坝轴线上游32.0m处的马道下部，顶高程96.0m，顶宽3.0m，顶部铺0.2m厚碎石垫层，心墙上、下游坡度均为1∶0.2，心墙最大宽度为12.5m。心墙齿槽深入弱风化基岩，心墙上下游的坝壳为堆石体。

粘土心墙与上、下游堆石体之间各设置两层反滤层，每层反滤层水平宽度1.0m。心墙上游侧堆石体为主堆石区，心墙下游侧堆石体分为主堆石区和次堆石区，心墙顶部以上的主堆石区静碾施工。次堆石区堆石体顶部高程104.50m，该高程以上路面、人行道和绿化带等结构按道路要求设计。

4 小结

路堤结合式挡水坝设计可以实现道路与大坝的有机结合，结构安全能同时满足交通以及水利部门的要求，同时节省了道路与大坝分开建设的建设占地，在城市用地寸土寸金的今天具有重要的意义，归纳本类型结构设计和建设运行情况，路堤结合式挡水坝设计要点如下：

1）由于水工建筑物对大坝压实的要求较道路路基严格，对于防渗体、反滤区以及主堆石区等重要部位应按水工建筑物规范控制，下游部位考虑到坝体本身断面较大以及经济性可适当降低填筑质量及压实度要求。

2）路面结构、边坡设计对于道路与大坝专业都较容易结合，关键在于大坝防渗系统的布置，由于道路未来运行大流量荷载的影响，一方面，防渗体尽量布置于上游侧减少不均匀沉降，另一方面，坝顶应预留一定的沉降超高，防止路面沉降后坝顶高程不足。