淺談庫區浸水路堤的設計

■陳天頌 ■福建省億達工程咨詢有限公司，福建 三明 366100

1 浸水路堤的類型

(1)浸水路堤按路基所處的工程條件不同，分為①濱河路堤和②河灘(水庫)路堤。(2)浸水路堤按路基浸水時間不同，分為季節性浸水路提和長年浸水路提。

2 浸水路堤的特點

浸水路堤除受荷載和氣候因素影響外，還要受水位變化(產生浮力和滲透動水壓、水流及波浪(沖擊)作用的影響，有時還會遇到軟弱地基的問題。在水的作用下，其穩定性受到下述不同情況的影響:

2.1 水位漲落

水位漲落而引起的土體內滲透動水壓力方向變化的作用。當浸泡水位上升時，作用于土粒的滲透動水壓力指向堤內，起增加路堤邊坡穩定性的作用;當水位下降時，特別是驟然下降，堤身土體(特別是透水性較差的細粒土)內部的水，不能及時排出，因而滲泡動水壓力指向堤外，起到破壞邊坡穩定性的作用。

2.2 路堤兩側浸泡水位差較大

路堤兩側水位的水頭差越大，則貫穿堤身的滲透水流速度越大，當滲透水流速大到可以沖動下游邊坡的土顆粒時，就能破壞下游邊坡的穩定性，而造成邊坡溜坍。當浸水路堤基底為透水性地層時，在路堤兩側水位差的作用下，滲透水流也能通過基底地層從路堤下游坡腳附近冒出來，造成下游邊坡坡腳的溜坍。

2.3 用粘性土填筑的浸水路堤

浸水飽和后堤身粘性土的粘聚力C 和土的內摩擦角Φ 都要下降，其容重也因受到水的上浮力而減小，對路堤的穩定性不利。

2.4 水流的沖刷和淘刷作用

這些作用嚴重危害路堤穩定性，必須通過調查計算，設置堅固可靠的防護。對于較寬深的河流、湖泊、水庫有較大的風浪時，還必須考慮波浪的侵襲破壞作用。

3 浸水路堤的穩定性分析

浸水路基和其他公路的路堤有所不同，因為浸水路堤要不斷的受到水流的沖擊。水和巖土的混合體會極大的影響到路基本身的性質，這種影響在一定的程度上決定著路基的穩定性。所以，浸水路堤的設計需要進行穩定性分析。浸水路堤的滑動面為曲面，為簡化計算，其邊坡穩定性分析通常設滑動面為圓弧曲線，并通過坡腳。圓心位置的確定方法與非浸水路堤圓弧滑動面分析方法相同。根據對水的浮力和動水壓力考慮方法的不同，可分為條分法、假想摩擦角法和懸浮法。條分法更符合實際條件，計算比較精確。

4 浸水路堤的設計

浸水路堤設計時，應根據水文資料，水位變化情況，路堤的不同填料，邊坡坡率進行穩定性分析，經過穩定性分析確定采用的邊坡比例、地基處理方法、支擋措施、邊坡防護類型等。

浸水路堤的設計一般遵循以下原則:(1)適當地減緩坡比:路堤浸水部分的邊坡坡率，需考慮填土浸水抗剪強度的降低及滲透壓力進行穩定性驗算，以確定邊坡坡率，一般情況可參照不浸水條件的邊坡坡率放緩一緩。(2)選擇透水性好的填料:浸水路堤的填料選擇，應根據其浸水的條件，優先選用水穩性好、壓縮性小、滲透性強的粗顆粒材料，如礫石、卵石、漂石、不易風化的碎石和塊石，以減少滲透壓力的作用。(3)邊坡防護措施的設置:根據水流對路堤邊坡的危害程度及地形、地質條件，采取適當的防護措施，防止水流沖刷和淘刷作用。防護的高度應比設計水位、波浪侵襲高出0.5m。橋頭河灘路堤還要考慮當水流縱坡較大、河灘較寬時，橋前水面橫坡形成的附加高度。浸水邊坡防護頂面處，宜設寬1-2m 的護道，以加強路堤核心部分并作為防洪搶險的通道。(4)路堤兩側水位差較大時，由于可能產生管涌現象，應根據具體情況采取相應有效措施加以防止。

5 工程實例

省道307 線清流縣洞口(永安界)至新磯大橋段公路按二級公路標準設計，路基寬8.5 米，全幅式水泥混凝土路面，位于清流縣境內，本項目浸水路堤共有11 處，全長805 米。安砂水庫設計正常蓄水位為265.00 米，設計正常蓄水位時水庫的庫容為6.4 億立方米，設計洪水位265.74 米，防汛限制水位263.50 米，常年蓄水位為260.00 米，屬季調節水庫。

省道307 線清流縣洞口(永安界)至新磯大橋段公路沿線棄方較多，棄方中有一半為石方。為節省投資，利用挖方棄石填筑浸水路堤。路堤設計橫斷面如圖1 所示。

圖1 浸水路堤橫斷面示意圖

路堤設計的基本構思:在水庫常年蓄水位260.00 米以下，長期浸水路堤填筑片、塊石，即合理利用路塹的挖方棄石，保證浸水路堤的安全可靠，該部分的邊坡率為1:2.0;在水庫常年蓄水位以上的部分路堤即從標高260.0 米到266.5 米范圍內，不長期浸水路堤填筑路塹挖方棄土，該部分的邊坡率為1:1.75;在265.5 米以上部分，不浸水路堤填筑路塹挖方棄土，該部分的邊坡率為1:1.50。為保證填土邊坡的穩定性，在標高260.00 米和266.5 米處，路堤兩邊分別設有2m 寬的護道;

從標高260.0 米到266.5 米范圍內邊坡增鋪了一層土工織物、10 厘米厚的砂墊層和30 厘米厚漿砌片石貼坡;標高260.0 米以上，增加每兩米一道沖擊碾壓進行補強。

路基的最底部(長期浸水路堤)采用填石，邊坡率為1:2.00，在整體上呈現45 度的傾角。填石應用的主要目的是為了防止水流的沖刷，而且填石的可變性程度也較小，不會因為水流的深入而產生較明顯的變形，進而影響到路基的穩定。整個底部的45 度傾角則是為了增加路基的穩定性，即使水流過大，對路基產生巨大的水壓，也能保證路基的穩定，將收到的壓力分解到了兩個方向上，同時也方便了流水的通暢性。

路基的第二層(不長期浸水路堤)采用填土，邊坡率為1:1.75，填筑時增加每兩米一道沖擊碾壓進行補強，邊坡應用了增鋪一層土工織物、10 厘米厚的砂墊層和30 厘米厚漿砌片石貼坡的直接防護。對邊坡進行直接加固，以抵抗水流的沖刷和淘刷作用。

路基的第三層(不浸水路堤)采用填土，邊坡率為1:1.50，填筑時增加每兩米一道沖擊碾壓進行補強，大大降低路基的不均勻沉降量，提高壓實度，降低浸潤曲線等各項指標，對提高路基質量效果非常明顯。

6 結語

我國的公路越來越多，浸水路堤的病害必須得到有效的改善，這樣才能保護出行的安全。流水的危害是浸水路堤面臨的最大的難題，我們現在雖然在浸水路堤的設計上取得了一定的成果，但是還遠遠不夠。我們還有很長的路要走，只有不斷的探索和發現，才能設計出更好的浸水路堤，徹底的避免流水對路基穩定性的影響。

［1］高翔.淺談高速公路浸水路堤的設計與施工.城市道橋與防洪，2013.

［2］孫巧銀.浸水路基穩定性研究［D］.長安大學，2005.

［3］李俊.山區公路水毀路基穩定性分析及防治措施［D］.長安大學，2013.

［4］郭筱薇.浸水路基的工程特點和穩定性分析［J］.黑龍江科技信息，2009.