浅析水库地区公路路基的防护设计

穆海峰

(新疆维吾尔自治区交通规划勘察设计研究院)

1 水库塌岸的原因

1.1 地质原因

水库库岸的土层性质是水库塌岸问题的主要因素，如果岸坡主要由粉、粘土及粉砂组成，其抗冲刷的能力就会较弱，塌岸的速度就会变快;如果岸坡由砂、砾石和碎石组成，其抗冲刷的能力就会较强，塌岸的速度也就会相对缓慢;如果岸坡为岩石组成，则其抗冲刷的能力最强，塌岸的速度会非常缓慢。

1.2 水的原因

在水的溶滤、淘刷及冲蚀作用下，很容易使岸坡结构松散。在岸坡处，水作用的主要部位为水位变化带附近，容易形成大于90°的反坡。这种反坡的形成，容易造成上部岩、土体悬空而发生库岸崩塌。

1.3 岸坡的结构形态

水库库岸的高度、陡度和库岸的切割程度等，都可能引起塌岸。如果水库库岸的结构为突出的岸嘴，在长期的风浪作用下，塌岸的宽度变会扩大;在凹岸和平直岸段则情况相对轻微。如果库岸前的水较深，且水下的岸坡较陡，塌岸就很容易在短期内出现。

1.4 冻融的原因

当库岸土体孔隙中的水结冰以后，体积会迅速膨胀，进而对库岸土体产生劈裂作用，破坏土体的结构。而当土体中的冰融化后，土体的强度会明显降低，最终导致岸坡产生破坏现象。

2 路基防护设计的原则

2.1 安全性的原则

为保证水库路基的安全性，通常路基应该具有一定的高度和稳定性，路基的高度除需要满足地下水位及地表积水对路基的高度要求外，还应该以满足设计洪水频率水位要求为原则。路基的稳定性，就是采用最为合理且安全的防护措施。结合布伦口水库的地形特点及水库淹没路基的特点，本工程路基防护设计的重点应放在水库护坡和挡土墙设计上，尤其要注重风浪冲刷、掏蚀以及水位的骤变，对路基产生的影响。

2.2 注重生态的原则

在设计过程中应该综合考虑环境与景观问题，尽量的利用原地形，并配合地形条件和土质特点，采取合理的路基防护措施。尽量减少大填和大挖工程，尽量对水库路基沿线的生态环境进行保护。

2.3 经济合理的原则

对各种路基防护措施进行方案的比选和论证，选择最为合理的且经济的设计方案。

3 路基的防护设计

3.1 水库护坡

为保证边坡的稳定性，护坡坡面采用20 cm 厚C25现浇混凝土，并在下层设置20 cm 厚的砂砾反滤层和土工布，基础采用深基础形式。当护坡坡面与现有公路水泥混凝土过水路面相接时，开挖相接处水泥混凝土路面将护坡坡面嵌入水泥混凝土中不小于20 cm。护坡沿路中心线方向每隔10 ～15 m 间距设一道竖向伸缩缝，沿护坡坡面每隔10 ～15 m 间距设一道横向伸缩缝，缝宽可为2 cm;可按不同坡度在护坡坡面上设置抗滑平台，平台宽度为0.8 m;当护坡坡度为1∶1.75 时，每隔4.2 m 设置抗滑平台;当护坡坡度为1∶2 时，每隔6.1 m 设置抗滑平台;当护坡坡度为1∶2.25 ～1∶3时，每隔12 m 设置抗滑平台;护坡基础埋置深度不应小于150 cm，护坡或锥坡嵌入基岩内的深度不应少于100 cm，护坡端头与路侧弃土场或路基挖方处相接时，应将护坡端头埋入弃土场或挖方处自然边坡中不小于10 m;泄水孔应该根据护坡高度上下交错设置其距离原地面应为0.3m，泄水孔的尺寸为10 ×10 cm，纵、横向布设间距为2.0 ～2.5 m;泄水孔进水口30 ×30 cm 范围用4 ～6 cm 的砾石做反滤层，以免孔道淤塞;当护坡基础位于老路路基上，且距右侧路基边缘距离小于5 m 时，在老路路基外侧利用防护工程开挖剩余废方加宽，满足地质勘察资料中提供的水下浅滩磨蚀角度，按1∶5 的坡率进行抛土石，并采用重型压路机进行分层碾压密实，碾压厚度不大于1 m，以免库水淘刷护坡基础。砂砾反滤层用料最大粒径应不超过37.5 mm，大于4.75 mm 的颗粒含量应小于60%，小于0.075 mm 的颗粒含量应不大于5%，反滤料不均匀系数Cu≤15。

3.2 挡土墙

首先去除覆盖层和3 m 的强风化层，并将基础嵌入新鲜基岩中，深度要高于100 cm，避免因覆盖层和风化层在库水作用下坍塌剥落，导致挡土墙失稳;当挡土墙基础位于非基岩路段时，应将基础埋入中密层中，埋置深度不小于150 cm，地基承载力不得小于300 kPa。考虑到波浪侵袭和库水对挡土墙基础的淘刷作用，在非基岩路段挡土墙下方设置了浆砌片石护坡，保证库岸边坡的稳定性和挡土墙的整体稳定性;挡土墙均采用衡重式路肩墙，用M15 浆砌片石砌筑，沿路中心线方向每隔10 ～15 m 间距设一道竖向伸缩缝，缝宽2 cm，采用沥青麻絮沿护坡内、外、顶三面填塞，深度不小于15 cm;路肩墙墙顶50 cm 高度范围内设置波形梁护栏水泥混凝土基础，与墙顶相接;路肩墙在开挖回填线以上30 cm 处布设一排泄水孔，尺寸为10 × 10 cm，横向布设间距不大于2.5 m。在泄水孔进水口底部沿墙长范围铺设一层土工膜，土工膜上铺设砂砾反滤层。在泄水孔进口30 cm 长度范围内用4 ～6 cm 砾石反滤层，以免孔道淤塞;浆砌用片石应具有两个大致平行的面，其厚度不小于15 cm，其中一条边长不小于30 cm，体积不小于0.01 m3;墙趾部分的基坑，在基础施工完后应及时回填夯实，并做成4%外倾斜坡，以免积水下渗，影响墙身的稳定。基础开挖线坡度在岩石路段采用1∶0.75，在土质路段采用1∶1;路肩墙应错缝砌筑，需待砂浆强度达到70%以上时，方可回填墙背填料;墙背填料应分层填筑，分层夯实;不允许向着墙背斜坡填筑，夯实时应注意勿使墙身受较大冲击影响;墙后应先开挖台阶再填土，以免填方顺原地面滑动;砂砾反滤层的反滤料应具有透水性，且小于0.10 mm 的颗粒含量不大于5%，质地致密坚硬，具有高度的抗水性和抗风化能力;砂砾反滤层铺筑时应由底部向上逐层铺设，不得从高处顺坡倾倒，以免发生填筑分离;对反滤层必须进行压实，在施工中应防止雨水冲泥等污染反滤料;库岸边坡坡面设置的护坡，应在新建公路临时通行后再进行施工。

［1］ 朱东. 浅谈水库地区公路路基勘测设计［J］.山西建筑，2010，36(16):267－268.

［2］ 李拥军，任剑飞，张亚兵. 小南海水库库区防汛公路路基边坡稳定性分析及防护［J］. 工程建设与管理，2012，(12):79－80.