奴尔水库库区淹没改建道路试验检测技术

王志涛

(新疆水利水电勘测设计研究院 检测试验研究中心, 新疆 昌吉 831100)

1 工程概况

奴尔水利枢纽工程水库蓄水后，位于库内的奴尔乡通往都木村农村道路部分被淹没，现状路面宽4.5 m砂砾石路面。库区淹没改建道路按道路原功能原规模原标准，对道路淹没范围进行改建。该段改建公路起于奴尔河左岸坡顶处(即坝址上游约0.9 km)，起点里程桩号K0+000 m，高程2 728.192 m；止于都木村北4.8 km奴尔河左岸处(即坝址上游约5.1 km)，止点里程桩号K15+517.37 m，高程2 629.680 m；道路全长约15.517 km。道路路基采用单车道设计，断面组成为0.5 m路肩+3.5 m行车道+0.5 m路肩，路基宽度4.5 m，路面宽3.5 m，横断面采用直线型路拱，路拱横坡度1.0%。路面结构为两层：150 mm 厚级配砾石面层+400 mm厚天然砂砾石基层。

1.1 地质条件

1) 桩号K0+000～K4+090m段。该段路线位于奴尔河左岸低山区，主要在伊兰吉勒尕沟左岸岸坡处绕行，沿线海拔高程2 677～2 802 m，相对高差125 m，地形略有起伏，地表有少量的植被。地表主要为第四系上更新统风积低液限粉土，厚度不均，在少量冲沟处有砂卵砾石出露。低液限粉土中>0.075 mm的细砂含量平均值占1.1%～4.0%，0.075～0.005 mm的粉粒含量平均值占91.1%～93.1%，<0.005 mm的黏粒含量平均值占4.9%～5.8%，黏粒含量低，液限平均值27.8%～28.4%，塑限平均值18.3%～19.0%，塑性指数平均值9.4。低液限粉土天然干密度1.26～1.36 g/cm3，天然含水率为2.4%～6.1%。比重为2.70，纵波速度Vp为300～530 m/s，天然状态下直剪试验内摩擦角为19°～20°，黏聚力为12.7～20.6 kPa；饱和状态下内摩擦角为17.5°～19.0°，黏聚力为16.9～20.6 kPa。天然状态下压缩系数av/0.1-0.3为0.20～0.52 MPa-1，饱和状态下压缩系数av/0.1-0.3为0.32～0.68 MPa-1，为中-高压缩性土。易溶盐含量为0.38%～1.0%，属盐渍土，湿陷系数(δs)为0.033～0.062，湿陷性中等[1]。道路基础位于低液限粉土上，基础承载力标准值80 kPa。

2) 桩号K4+090～K8+930m段。该段路线为跨伊兰吉勒尕冲沟底部及两侧台地，冲沟呈U型，冲沟底宽一般5～30 m，主沟宽5～8 m，有季节性流水通过。主沟两侧台地高1～1.5 m，从台地陡坎处可以看出，表层为洪积粉土，厚0.2～0.3 m，下部为中更新统冲洪积砂卵砾石，青灰色，磨圆度一般，分选性中等，局部具有泥钙质胶结，推测厚度1～2 m；下伏为Q1西域砾岩。

由于表层洪积粉土较薄，不具有工程意义，中更新统冲洪积砂卵砾石粒径大于200 mm的漂石占19.13%，200～2 mm卵砾石含量65.38%，2～0.075 mm砂含量10.30%，小于0.075 mm细粒组含量5.13%，不均匀系数Cu=171.4，有效粒径在0.59左右，曲率系数Cc=8.93，属颗粒级配不连续土，试验定名为混合土卵石。天然密度2.21 g/cm3，天然含水量为2.15%，天然干密度2.17 g/cm3，纵波速度Vp为1 600～2 000 m/s，结构紧密，饱和状态下抗剪强度为：内摩擦角φ=37.5°，黏聚力c=15.5 kPa；下伏西域砾岩强风化层厚3 m，弱风化层厚8～10 m。

3) 桩号K8+930～K15+517.370 m段。该段路线位于奴尔河左岸低山区，主要伊兰吉勒尕冲沟右岸与奴尔河左岸岸坡间绕行，沿线海拔高程2 628～2 989 m，相对高差361 m，地形略有起伏，地表有少量的植被。沿线地表主要为第四系上更新统风积低液限粉土，厚度不均，低液限粉土中>0.075 mm的细砂含量平均值占1.1%～4.0%，0.075～0.005 mm的粉粒含量平均值占91.1%～93.1%，<0.005 mm的黏粒含量平均值占4.9%～5.8%，黏粒含量低，液限平均值27.8%～28.4%，塑限平均值18.3%～19.0%，塑性指数平均值9.4。低液限粉土天然干密度1.26～1.36 g/cm3，天然含水率为2.4%～6.1%。比重为2.70，纵波速度Vp为300～530 m/s，天然状态下直剪试验内摩擦角为19°～20°，黏聚力为12.7～20.6 kPa；饱和状态下内摩擦角为17.5°～19.0°，黏聚力为16.9～20.6 kPa。天然状态下压缩系数av/0.1-0.3为0.20～0.52 MPa-1，饱和状态下压缩系数av/0.1-0.3为0.32～0.68 MPa-1，为中-高压缩性土。

1.2 气象及水文条件

库区淹没改建道路位于奴尔河左岸，沿线路段大部分为原始丘陵山区，仅有奴尔河及伊兰吉勒尕沟两个地表水体。奴尔河属消融补给型河流，据战斗渠首水文站资料，多年平均流量为5.41 m3/s，多年平均径流量为1.708×108m3。奴尔河径流年内变化大，奴尔河年最小月平均流量出现在1月份，年最大月平均流量出现在7月份，二者相差达34倍。该河枯水期从每年10月份开始，呈逐月减少趋势，至来年3月份起开始逐月增加；伊兰吉勒尕沟为属季节性河流，该沟内常年有季节性少量流水。

奴尔水利枢纽工程库区淹没改建道路大部分位于低液限粉土中，少部分位于第四系中更新统-上更新统冲积砂卵砾石地层中。其中，低液限粉土深度0～5 m的含水率w为2.4%～4.7%，砂卵砾石深度0～5 m的含水率为1.8%～2.5%。

2 路基填料

道路路基填料按照就近挖取原则进行试验，道路沿线路基填料可采用沿线低液限粉土。改建道路沿线大部分为风积低液限粉土覆盖，粉土厚度大，据奴尔水利枢纽工程土料场试验资料，液限粉土中>0.075 mm的细砂含量平均值占4.0%，0.075～0.005 mm的粉粒含量平均值占91.1%，<0.005 mm的黏粒含量平均值占4.9%，黏粒含量低，液限平均值28.4%，塑限平均值19.0%，塑性指数平均值9.3，填料分组为C组。天然干密度1.31 g/cm3，天然含水率为4.1%。比重为2.70，最优含水状态下直剪试验内摩擦角为27.7°，黏聚力为31.6 kPa；最优含水状态下压缩系数av/0.1-0.3为0.089 MPa-1，压缩模量Es/0.1-0.3为18.43 MPa，为中-高压缩性土。击实：天然状态下含水量为6.1%，最大干密度为1.59 g/cm3；最优含水状态下含水量为14.6%，最大干密度为1.65 g/cm3。改建道路沿线风积低液限粉土承载力标准值80 kPa，属一般填料，对于填土高度小于路面结构层厚度+0.8的路堤，填筑压实度不小于93%。见表1-表3。

3 路面及混凝土集料

道路路面结构为两层：由上至下依次为15 cm级配砾石面层、40 cm天然砂砾石基层。天然砂砾石及级配砾石料采用C1料场砂砾料。C1砂砾料场位于玉其库龙河沟口上游，沿河漫滩呈南北向条带展布，距坝址0.7～6.2 km。地势较平坦，分布高程2 435～2 530 m。该料场长约5 500 m，宽约200 m，面积约110×104m2，局部段近岸坡处有极少量Ⅰ级阶地，面积约6×104m2，表层多分布有厚约0.3～1.0 m的冲积粉土，生长杂草及灌木丛，根系较多，为无用层。其下及大部分河床内均为第四系全新统冲积砂卵砾石层，厚约10 m，为有用层，下部为第四系上更新统冲积砂卵砾石层，含泥量较大。河床内地表水流通过，地下水埋深0.5～1.2 m。

表1 土料场颗粒级配试验成果汇总表

表2 土料场物理化学性试验成果汇总表

表3 奴尔水利枢纽工程土料物理力学性质试验成果表

C1料场砂卵砾石松散堆积，无胶结，卵砾石多呈青灰色，分选性较差，磨圆度较好，呈圆形-次圆状，卵砾石成分以花岗岩、片岩、砂岩、闪长岩为主。

该料场同时作为混凝土骨料场，根据试验结果：粒径150～5 mm砾占58.4%，粒径<5 mm砂占29.4%，粒度模数7.64，细度模数2.84，有效粒径0.42 mm，作为混凝土粗骨料，技术指标满足规范要求；作为混凝土细骨料，含泥量为5.6%，严重超标，需水洗，其它技术指标满足规范要求[2]。

通过岩相鉴定，C1料场砂砾石成分主要有花岗岩、片岩等，均含有碱活性岩石及活性矿物。掺入I级粉煤灰后进行掺加粉煤灰的抑制试验，14 d膨胀率小于0.1%，膨胀率降低值大于75%，说明掺入20%以上的粉煤灰后可以有效地抑制碱-骨料反应。

道路砂砾石路面集料及混凝土骨料均采用C1砂砾料场集料。C1砂砾料场岩性为第四系全新统冲积砂卵砾石，粒径>200 mm漂石含量6.4%，5～200 mm卵砾含量65.1%，不均匀系数Cu=111.1，曲率系数Cc=1.6，级配良好。该层的主要物理力学指标：天然状态下，湿密度ρ=2.20～2.26 g/cm3，含水率ω=2.0%～2.9%，干密度ρd=2.15～2.20 g/cm3，相对密度Dr=0.85，内摩擦角φ=37.5°～39°，承载力标准值300～350 kPa，满足砂砾石路面填筑要求。见表4。

表4 砂砾石级配表

原C1砂砾料场有用储量约550×104m3，奴尔水利枢纽工程大坝施工填筑料300×104m3，现大坝已填筑完毕，有用储量剩余约250×104m3，且可扩大开采，故全部砂卵砾石料均在原C1料场开采。

4 质量控制

4.1 路基压实标准与压实度及填料强度要求

路基分层铺筑，均匀压实，路基压实度以重型击实试验法为准，执行新疆维吾尔自治区交通厅新交质监[2002]2号文件、《公路路基设计规范》(JTGD 30-2004)和《公路工程技术标准》(JTGB 01-2014)中较高的压实标准、填料最小强度(CBR)、最大粒径要求应符合表5。

4.2 路面压实度及弯沉要求

路面40 cm天然砂砾石基层压实度≥96%，15 cm级配砂砾石面层压实度≥98%，路面结构验收弯沉值严格按照《公路路基施工技术规范》(JTGF10-2018)、《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034-2018)相关规定执行[3]。见表6。

表5 路基压实度、填料最小强度及最大粒径要求表

表6 路面结构验收弯沉值

5 试验检测评价

库区淹没改建道路工程试验检测人员资格满足要求，试验检测设备完好(已检定/校准)，试验检测结果均符合相关规范、设计技术(质量)要求，试验检测资料齐全，试验检测数据准确详细，前后统一，完整全面，满足施工现场要求。

6 结 语

1) 料场C1储量丰富，地形开阔，较平坦，有用层较厚，利于机械化开采，运距近，有简易路相通，交通较为方便。

2) 道路工程需要定期进行养护，对边坡风蚀水蚀造成的局部边坡滑落应及时清理，路基路面如有破坏需及时修补，以保证道路正常通行。