浅谈库区浸水路堤的设计

2015-11-30陈天颂福建省亿达工程咨询有限公司福建三明366100

江西建材 2015年16期

关键词：蓄水位挖方路堤

■陈天颂 ■福建省亿达工程咨询有限公司，福建三明 366100

1 浸水路堤的类型

(1)浸水路堤按路基所处的工程条件不同，分为①滨河路堤和②河滩(水库)路堤。(2)浸水路堤按路基浸水时间不同，分为季节性浸水路提和长年浸水路提。

2 浸水路堤的特点

浸水路堤除受荷载和气候因素影响外，还要受水位变化(产生浮力和渗透动水压、水流及波浪(冲击)作用的影响，有时还会遇到软弱地基的问题。在水的作用下，其稳定性受到下述不同情况的影响:

2.1 水位涨落

水位涨落而引起的土体内渗透动水压力方向变化的作用。当浸泡水位上升时，作用于土粒的渗透动水压力指向堤内，起增加路堤边坡稳定性的作用;当水位下降时，特别是骤然下降，堤身土体(特别是透水性较差的细粒土)内部的水，不能及时排出，因而渗泡动水压力指向堤外，起到破坏边坡稳定性的作用。

2.2 路堤两侧浸泡水位差较大

路堤两侧水位的水头差越大，则贯穿堤身的渗透水流速度越大，当渗透水流速大到可以冲动下游边坡的土颗粒时，就能破坏下游边坡的稳定性，而造成边坡溜坍。当浸水路堤基底为透水性地层时，在路堤两侧水位差的作用下，渗透水流也能通过基底地层从路堤下游坡脚附近冒出来，造成下游边坡坡脚的溜坍。

2.3 用粘性土填筑的浸水路堤

浸水饱和后堤身粘性土的粘聚力C 和土的内摩擦角Φ 都要下降，其容重也因受到水的上浮力而减小，对路堤的稳定性不利。

2.4 水流的冲刷和淘刷作用

这些作用严重危害路堤稳定性，必须通过调查计算，设置坚固可靠的防护。对于较宽深的河流、湖泊、水库有较大的风浪时，还必须考虑波浪的侵袭破坏作用。

3 浸水路堤的稳定性分析

浸水路基和其他公路的路堤有所不同，因为浸水路堤要不断的受到水流的冲击。水和岩土的混合体会极大的影响到路基本身的性质，这种影响在一定的程度上决定着路基的稳定性。所以，浸水路堤的设计需要进行稳定性分析。浸水路堤的滑动面为曲面，为简化计算，其边坡稳定性分析通常设滑动面为圆弧曲线，并通过坡脚。圆心位置的确定方法与非浸水路堤圆弧滑动面分析方法相同。根据对水的浮力和动水压力考虑方法的不同，可分为条分法、假想摩擦角法和悬浮法。条分法更符合实际条件，计算比较精确。

4 浸水路堤的设计

浸水路堤设计时，应根据水文资料，水位变化情况，路堤的不同填料，边坡坡率进行稳定性分析，经过稳定性分析确定采用的边坡比例、地基处理方法、支挡措施、边坡防护类型等。

浸水路堤的设计一般遵循以下原则:(1)适当地减缓坡比:路堤浸水部分的边坡坡率，需考虑填土浸水抗剪强度的降低及渗透压力进行稳定性验算，以确定边坡坡率，一般情况可参照不浸水条件的边坡坡率放缓一缓。(2)选择透水性好的填料:浸水路堤的填料选择，应根据其浸水的条件，优先选用水稳性好、压缩性小、渗透性强的粗颗粒材料，如砾石、卵石、漂石、不易风化的碎石和块石，以减少渗透压力的作用。(3)边坡防护措施的设置:根据水流对路堤边坡的危害程度及地形、地质条件，采取适当的防护措施，防止水流冲刷和淘刷作用。防护的高度应比设计水位、波浪侵袭高出0.5m。桥头河滩路堤还要考虑当水流纵坡较大、河滩较宽时，桥前水面横坡形成的附加高度。浸水边坡防护顶面处，宜设宽1-2m 的护道，以加强路堤核心部分并作为防洪抢险的通道。(4)路堤两侧水位差较大时，由于可能产生管涌现象，应根据具体情况采取相应有效措施加以防止。

5 工程实例

省道307 线清流县洞口(永安界)至新矶大桥段公路按二级公路标准设计，路基宽8.5 米，全幅式水泥混凝土路面，位于清流县境内，本项目浸水路堤共有11 处，全长805 米。安砂水库设计正常蓄水位为265.00 米，设计正常蓄水位时水库的库容为6.4 亿立方米，设计洪水位265.74 米，防汛限制水位263.50 米，常年蓄水位为260.00 米，属季调节水库。

省道307 线清流县洞口(永安界)至新矶大桥段公路沿线弃方较多，弃方中有一半为石方。为节省投资，利用挖方弃石填筑浸水路堤。路堤设计横断面如图1 所示。

图1 浸水路堤横断面示意图

路堤设计的基本构思:在水库常年蓄水位260.00 米以下，长期浸水路堤填筑片、块石，即合理利用路堑的挖方弃石，保证浸水路堤的安全可靠，该部分的边坡率为1:2.0;在水库常年蓄水位以上的部分路堤即从标高260.0 米到266.5 米范围内，不长期浸水路堤填筑路堑挖方弃土，该部分的边坡率为1:1.75;在265.5 米以上部分，不浸水路堤填筑路堑挖方弃土，该部分的边坡率为1:1.50。为保证填土边坡的稳定性，在标高260.00 米和266.5 米处，路堤两边分别设有2m 宽的护道;

从标高260.0 米到266.5 米范围内边坡增铺了一层土工织物、10 厘米厚的砂垫层和30 厘米厚浆砌片石贴坡;标高260.0 米以上，增加每两米一道冲击碾压进行补强。

路基的最底部(长期浸水路堤)采用填石，边坡率为1:2.00，在整体上呈现45 度的倾角。填石应用的主要目的是为了防止水流的冲刷，而且填石的可变性程度也较小，不会因为水流的深入而产生较明显的变形，进而影响到路基的稳定。整个底部的45 度倾角则是为了增加路基的稳定性，即使水流过大，对路基产生巨大的水压，也能保证路基的稳定，将收到的压力分解到了两个方向上，同时也方便了流水的通畅性。

路基的第二层(不长期浸水路堤)采用填土，边坡率为1:1.75，填筑时增加每两米一道冲击碾压进行补强，边坡应用了增铺一层土工织物、10 厘米厚的砂垫层和30 厘米厚浆砌片石贴坡的直接防护。对边坡进行直接加固，以抵抗水流的冲刷和淘刷作用。

路基的第三层(不浸水路堤)采用填土，边坡率为1:1.50，填筑时增加每两米一道冲击碾压进行补强，大大降低路基的不均匀沉降量，提高压实度，降低浸润曲线等各项指标，对提高路基质量效果非常明显。