泽城西安水电站（二期）工程上坝公路设计浅析

段艳芳

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

泽城西安水电站（二期）工程上坝公路设计浅析

段艳芳

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

泽城西安水电站（二期）工程上坝公路为山岭重丘三级公路，主要服务于泽城西安水电站枢纽施工和工程建成后的运行管理。根据水库周边地质地形特点，设计了3种上坝公路方案，经过综合分析比较，选择方案一进行施工设计。

方案比选；公路设计；隧道设计；桥梁设计

1 工程概况

泽城西安水电站（二期）工程地处晋中市左权县境内的清漳河干流上。上坝公路为山岭重丘三级公路，主要服务于水电站枢纽施工和工程建成后的运行管理。主要建筑物有公路、隧道、桥梁等。公路起点为粟桐公路前山村口，沿大东沟至桩号1+021处进入隧道，从大南沟出隧道后沿沟右侧至南山村，架桥至小南山石料场，绕过小南山石料场至工程管理局，之后分为两条路上坝，一条沿河道右岸盘山至右坝肩，另一条沿河道绕下游坝坡呈“之”字型至左坝肩，公路总长9.03 km（不包括坝体下游“之”型马道）。

2 方案比选

方案一：公路起点为粟桐公路前山村口，沿大东沟至山崖较陡处进洞，隧道进口至起点为1.21 km，隧道全长2.62 km，从大南沟出洞后沿沟右侧盘绕至南山村，出沟口架桥跨过清漳河至小南山石料场，桥长140 m，经小南山石料场到达工程管理局，之后分为两条路上坝，一条沿河道右岸盘山至右坝肩，另一条沿河道绕下游坝坡呈“之”字型至左坝肩，公路总长9.03 km（不包括坝体下游“之”字型马道）。

方案二：公路起点与粟桐公路在圣头庙村上游约200 m处相接，沿水库右岸盘山经过导流泄洪洞进水塔、溢洪道交通桥至坝顶后，经坝顶公路到发电引水洞进口，往下游至工程管理局公路后与方案一相同，总长10.42 km。其中大桥1座，盖板桥15座，隧道2条。

方案三：公路起点与泽城村省道相接，沿河床绕行，3次跨河经九腰会到工程管理局，工程管理局至坝顶公路与方案一相同，全长9.23 km。其中沿线设计盖板桥3座。

经分析比较，方案三公路起点在泽城，从左权出发需经由桐榆公路至泽城，与其他方案比较花费时间较长。方案二沿线为库区边，山体陡崖及急弯较多，线型不顺畅，施工难度较大。方案一线型合理，基本满足公路路线设计规范，距离较短。综上所述，本阶段上坝公路推荐方案一。

3 公路设计

3.1 线路设计

公路路线布置受社会经济、自然地理和技术条件等因素制约，因此上坝公路尽量避免大开挖、高回填，尽量不占或少占耕地。公路处于山岭地区，并在山岭的重丘区，为了找出适合当地地形的公路，经过路面比选后，最后选了一条曲线型公路。

本公路最大纵坡11%，最小纵坡0.43%，隧道坡度3%，最大圆曲线半径200 m，最小30 m，最大竖曲线半径1 000 m，最小400 m。

3.2 设计标准

设计本公路参照公路标准规范，6.5 m的宽度路面，设计路基宽度为7.5 m；设计荷载等级为公路Ⅱ级。

3.3 平曲线设计

上坝公路弯度大，平曲线多，参考山岭重丘路标准：圆曲线最小半径30m，超高横向坡度为5%。

3.4 纵曲线设计

公路纵曲线控制指标：最大纵坡11%，最大坡长300 m，竖曲线最小半径为400 m，最小长度为8.6 m。

3.5 路基

挖方路基：具有路基沿线的地层岩性特征的，一般采用的开挖边坡为1∶0.75；土质如果比较坚硬或者岩性比较好，采用1∶0.3开挖边坡；在地形陡峭的路段设置浆砌石挡墙。

填方路基：隧道进口前边坡是1∶1.5，隧道进口前采用浆砌石排水沟；隧道出口后边坡是1∶1，隧道出口后根据围岩情况采用喷混凝土排水沟。同样在地形陡峭的路段设置浆砌石挡墙。

半挖半填路基：依照挖方和填方路基综合方法。

4 隧道设计

根据地质、地形、公路路线走向等因素，本公路隧道设计为直线形，不设平曲线。隧道进口桩号为1+ 210 m，路面高程1 003.81 m，出口桩号为3+830 m，路面高程为935.88 m，全长2.62 km，单向纵坡3%。

4.1 隧道横断面设计

4.1.1 地形、地质情况

隧道地势起伏较大，地面高程为934～1 050 m。隧道穿过地层岩性为长城系串岭沟组，底部为灰紫色薄层含砾石粗、巨粒石英砂岩；下部为黄白、肉红色中细粒薄层石英砂岩；中部为粉红、砖红色含长石砂岩夹紫色中细粒石英砂岩；上部为紫色、灰白色石英砂岩及灰黄色含海绿石砂岩；顶部夹灰绿色页岩。岩层产状为N25°E/NW∠5～8°，为单斜岩层，强风化层厚3～5 m。该段围岩工程地质分类为Ⅲ类，围岩稳定性较好，但局部稳定性差，需采取喷混凝土、系统锚杆加钢筋网等工程措施。桩号1+210 m～1+248 m段，3+510 m～3+570 m段，3+610 m～3+660 m段为上覆围岩较薄段，桩号3+800 m～3+830 m段围岩受卸荷裂隙、风化裂隙的影响，围岩岩体相对较破碎，围岩稳定性差，围岩工程地质分类为Ⅳ类，需采取喷混凝土、系统锚杆加钢筋网等工程措施。

4.1.2 隧道断面型式及衬砌结构

隧道断面采用城门洞形，净宽7.5 m，直墙高4.63 m，拱高2.47 m。

4.2 隧道衬砌计算

隧洞衬砌计算采用理正岩土（5.11版）分析软件中“水工隧洞衬砌计算程序”进行计算，结果表明，Ⅲ类围岩选取衬砌厚度0.3 m，Ⅳ类围岩选取衬砌厚度0.5 m，截面应力满足规范要求，经济合理。

根据内力、配筋及限裂计算结果，控制裂缝在0.4 mm允许最大裂缝宽度以内，各种荷载组合均满足要求。

根据地质描述及衬砌结构计算结果，隧道衬砌结构分为A、B、C型三种：桩号1+210m-1+270m、3+500m-3+580 m，3+600 m-3+670 m及3+790 m-3+830 m段采用A型衬砌。桩号3+580 m-3+600 m及3+670 m-3+790 m段采用B型衬砌。其余段采用C型衬砌。

A型衬砌一次支护采用喷混凝土、系统锚杆加钢筋网，喷厚120 mm的C20混凝土，钢筋网采用φ6钢筋，网格尺寸为200×200 mm，系统锚杆采用HRB335钢筋直径20 mm，长2 m，梅花型布置，间排距2 m，二次衬砌厚度500 mm，底板不做衬砌。B型衬砌一次支护采用喷混凝土、系统锚杆加钢筋网，喷厚120 mm的C20混凝土，钢筋网采用φ6钢筋，网格尺寸为200× 200 mm，系统锚杆采用HRB335钢筋直径20 mm，长2 m，梅花型布置，间排距2m，二次衬砌厚度300 mm，底板不做衬砌。C型衬砌一次支护采用喷混凝土，喷8 cm厚C20混凝土，二次衬砌厚度300 mm，底板不做衬砌。

5 桥梁设计

根据沿线地形条件，上坝公路布置桥梁一座，桥起点桩号5+300，终点桩号5+440，桥梁采用空心板结构，桥面设计标高808 m，共7跨，桥面宽度7 m，两侧人行道均为1.25 m，每跨长度均为20 m，桥面铺装采用10 cm厚现浇混凝土及5 cm厚沥青混凝土，桥基采用桩基，两侧各布置2个直径为1.4 m的混凝土灌注桩，左右两侧桥台与公路回填断面相接，设锥心护坡。

U459.2

C

1004-7042（2017）06-0040-02

段艳芳（1983-），女，2005年毕业于华北水利水电学院水利水电工程建筑专业，工程师。

2017-04-11；

2017-05-23