淺析水庫地區公路路基的防護設計

穆海峰

(新疆維吾爾自治區交通規劃勘察設計研究院)

1 水庫塌岸的原因

1.1 地質原因

水庫庫岸的土層性質是水庫塌岸問題的主要因素，如果岸坡主要由粉、粘土及粉砂組成，其抗沖刷的能力就會較弱，塌岸的速度就會變快;如果岸坡由砂、礫石和碎石組成，其抗沖刷的能力就會較強，塌岸的速度也就會相對緩慢;如果岸坡為巖石組成，則其抗沖刷的能力最強，塌岸的速度會非常緩慢。

1.2 水的原因

在水的溶濾、淘刷及沖蝕作用下，很容易使岸坡結構松散。在岸坡處，水作用的主要部位為水位變化帶附近，容易形成大于90°的反坡。這種反坡的形成，容易造成上部巖、土體懸空而發生庫岸崩塌。

1.3 岸坡的結構形態

水庫庫岸的高度、陡度和庫岸的切割程度等，都可能引起塌岸。如果水庫庫岸的結構為突出的岸嘴，在長期的風浪作用下，塌岸的寬度變會擴大;在凹岸和平直岸段則情況相對輕微。如果庫岸前的水較深，且水下的岸坡較陡，塌岸就很容易在短期內出現。

1.4 凍融的原因

當庫岸土體孔隙中的水結冰以后，體積會迅速膨脹，進而對庫岸土體產生劈裂作用，破壞土體的結構。而當土體中的冰融化后，土體的強度會明顯降低，最終導致岸坡產生破壞現象。

2 路基防護設計的原則

2.1 安全性的原則

為保證水庫路基的安全性，通常路基應該具有一定的高度和穩定性，路基的高度除需要滿足地下水位及地表積水對路基的高度要求外，還應該以滿足設計洪水頻率水位要求為原則。路基的穩定性，就是采用最為合理且安全的防護措施。結合布倫口水庫的地形特點及水庫淹沒路基的特點，本工程路基防護設計的重點應放在水庫護坡和擋土墻設計上，尤其要注重風浪沖刷、掏蝕以及水位的驟變，對路基產生的影響。

2.2 注重生態的原則

在設計過程中應該綜合考慮環境與景觀問題，盡量的利用原地形，并配合地形條件和土質特點，采取合理的路基防護措施。盡量減少大填和大挖工程，盡量對水庫路基沿線的生態環境進行保護。

2.3 經濟合理的原則

對各種路基防護措施進行方案的比選和論證，選擇最為合理的且經濟的設計方案。

3 路基的防護設計

3.1 水庫護坡

為保證邊坡的穩定性，護坡坡面采用20 cm 厚C25現澆混凝土，并在下層設置20 cm 厚的砂礫反濾層和土工布，基礎采用深基礎形式。當護坡坡面與現有公路水泥混凝土過水路面相接時，開挖相接處水泥混凝土路面將護坡坡面嵌入水泥混凝土中不小于20 cm。護坡沿路中心線方向每隔10 ～15 m 間距設一道豎向伸縮縫，沿護坡坡面每隔10 ～15 m 間距設一道橫向伸縮縫，縫寬可為2 cm;可按不同坡度在護坡坡面上設置抗滑平臺，平臺寬度為0.8 m;當護坡坡度為1∶1.75 時，每隔4.2 m 設置抗滑平臺;當護坡坡度為1∶2 時，每隔6.1 m 設置抗滑平臺;當護坡坡度為1∶2.25 ～1∶3時，每隔12 m 設置抗滑平臺;護坡基礎埋置深度不應小于150 cm，護坡或錐坡嵌入基巖內的深度不應少于100 cm，護坡端頭與路側棄土場或路基挖方處相接時，應將護坡端頭埋入棄土場或挖方處自然邊坡中不小于10 m;泄水孔應該根據護坡高度上下交錯設置其距離原地面應為0.3m，泄水孔的尺寸為10 ×10 cm，縱、橫向布設間距為2.0 ～2.5 m;泄水孔進水口30 ×30 cm 范圍用4 ～6 cm 的礫石做反濾層，以免孔道淤塞;當護坡基礎位于老路路基上，且距右側路基邊緣距離小于5 m 時，在老路路基外側利用防護工程開挖剩余廢方加寬，滿足地質勘察資料中提供的水下淺灘磨蝕角度，按1∶5 的坡率進行拋土石，并采用重型壓路機進行分層碾壓密實，碾壓厚度不大于1 m，以免庫水淘刷護坡基礎。砂礫反濾層用料最大粒徑應不超過37.5 mm，大于4.75 mm 的顆粒含量應小于60%，小于0.075 mm 的顆粒含量應不大于5%，反濾料不均勻系數Cu≤15。

3.2 擋土墻

首先去除覆蓋層和3 m 的強風化層，并將基礎嵌入新鮮基巖中，深度要高于100 cm，避免因覆蓋層和風化層在庫水作用下坍塌剝落，導致擋土墻失穩;當擋土墻基礎位于非基巖路段時，應將基礎埋入中密層中，埋置深度不小于150 cm，地基承載力不得小于300 kPa。考慮到波浪侵襲和庫水對擋土墻基礎的淘刷作用，在非基巖路段擋土墻下方設置了漿砌片石護坡，保證庫岸邊坡的穩定性和擋土墻的整體穩定性;擋土墻均采用衡重式路肩墻，用M15 漿砌片石砌筑，沿路中心線方向每隔10 ～15 m 間距設一道豎向伸縮縫，縫寬2 cm，采用瀝青麻絮沿護坡內、外、頂三面填塞，深度不小于15 cm;路肩墻墻頂50 cm 高度范圍內設置波形梁護欄水泥混凝土基礎，與墻頂相接;路肩墻在開挖回填線以上30 cm 處布設一排泄水孔，尺寸為10 × 10 cm，橫向布設間距不大于2.5 m。在泄水孔進水口底部沿墻長范圍鋪設一層土工膜，土工膜上鋪設砂礫反濾層。在泄水孔進口30 cm 長度范圍內用4 ～6 cm 礫石反濾層，以免孔道淤塞;漿砌用片石應具有兩個大致平行的面，其厚度不小于15 cm，其中一條邊長不小于30 cm，體積不小于0.01 m3;墻趾部分的基坑，在基礎施工完后應及時回填夯實，并做成4%外傾斜坡，以免積水下滲，影響墻身的穩定。基礎開挖線坡度在巖石路段采用1∶0.75，在土質路段采用1∶1;路肩墻應錯縫砌筑，需待砂漿強度達到70%以上時，方可回填墻背填料;墻背填料應分層填筑，分層夯實;不允許向著墻背斜坡填筑，夯實時應注意勿使墻身受較大沖擊影響;墻后應先開挖臺階再填土，以免填方順原地面滑動;砂礫反濾層的反濾料應具有透水性，且小于0.10 mm 的顆粒含量不大于5%，質地致密堅硬，具有高度的抗水性和抗風化能力;砂礫反濾層鋪筑時應由底部向上逐層鋪設，不得從高處順坡傾倒，以免發生填筑分離;對反濾層必須進行壓實，在施工中應防止雨水沖泥等污染反濾料;庫岸邊坡坡面設置的護坡，應在新建公路臨時通行后再進行施工。

［1］ 朱東. 淺談水庫地區公路路基勘測設計［J］.山西建筑，2010，36(16):267－268.

［2］ 李擁軍，任劍飛，張亞兵. 小南海水庫庫區防汛公路路基邊坡穩定性分析及防護［J］. 工程建設與管理，2012，(12):79－80.