◎ 浙江麗水經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)管委會(huì) 王唯華

1 前言

城市路網(wǎng)隨著城市化的進(jìn)程不斷向郊區(qū)擴(kuò)張，往往避免不了與水利工程的相互干擾，特別是山區(qū)城市，城市路網(wǎng)路面寬度大，采用橋梁方式跨過(guò)山谷或隘口工程量大時(shí)，一般采用實(shí)體填筑的方式，如果路基所截低洼區(qū)封閉，就形成了山塘或小水庫(kù)，此時(shí)路基兼作堤防，除滿(mǎn)足道路所需的寬度、承載力、邊坡穩(wěn)定外，還需滿(mǎn)足水工建筑物擋水壩所要求的防洪穩(wěn)定、滲透穩(wěn)定以及邊坡穩(wěn)定要求。在路網(wǎng)穿越水庫(kù)、山塘周邊時(shí)，此類(lèi)問(wèn)題更加突出，為此，結(jié)合麗水南城東擴(kuò)區(qū)塊七百秧水庫(kù)改造過(guò)程中的設(shè)計(jì)及建設(shè)情況，提出路堤結(jié)合式擋水壩設(shè)計(jì)方法供探討。

2 工程概況

2.1 改造前工程概況

七百秧水庫(kù)位于甌江水系大溪支流桐嶺溪上，是一座以灌溉為主兼顧養(yǎng)殖的小型水庫(kù)。水庫(kù)壩址以上集水面積4.1 km2，引水面積5.2 km2，水庫(kù)正常蓄水位84.0m，正常庫(kù)容238萬(wàn)m3，總庫(kù)容285萬(wàn)m3，按50年一遇洪水設(shè)計(jì)，500年一遇洪水校核。

水庫(kù)于1964年動(dòng)工興建，1966年竣工。改造前由主壩、鍋灶門(mén)副壩、下路 副壩、橋底副壩和側(cè)堰溢洪道組成。主壩和3個(gè)副壩壩頂高程均為87.0m，溢洪道堰頂高程84.0m，在主壩和3個(gè)副壩壩體內(nèi)各設(shè)有1個(gè)灌溉放水涵洞。

2.2 改造后工程概況

七百秧區(qū)塊改造后，水庫(kù)正常蓄水位94.6m，正常庫(kù)容107萬(wàn)m3，50年一遇設(shè)計(jì)洪水位95.6m，相應(yīng)庫(kù)容147萬(wàn)m3，500年一遇校核洪水位95.76m，總庫(kù)容153萬(wàn)m3。泄洪建筑物采用開(kāi)敞式溢洪道，堰頂高程94.6m，溢流寬度40m，校核洪水位95.76m。工程等別為Ⅳ等，水庫(kù)規(guī)模為?。?）型。

改造后水庫(kù)為高地景觀湖，主要建筑物包括水庫(kù)南四路1#、2#擋水壩、東七路擋水壩、南五路擋水壩、鍋灶門(mén)副壩、溢洪道等。

七百秧水庫(kù)南側(cè)、東側(cè)、北側(cè)均以道路為堤岸，路堤結(jié)合建造，東側(cè)為東七路、南側(cè)為南五路、北側(cè)為南四路，各道路擋水壩段高程均高于96.5m。水庫(kù)原主壩、橋底副壩和側(cè)堰溢洪道均廢棄不用，在原鍋灶門(mén)副壩部位挖除老壩體新建鍋灶門(mén)副壩，原下路 副壩改造為溢洪道。

3 路堤結(jié)合式擋水壩設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)原則

1）壩頂高程：路堤結(jié)合式擋水壩壩頂高程取防洪計(jì)算高程與路網(wǎng)高程中的大值，路網(wǎng)高程低于設(shè)計(jì)計(jì)算所需的壩頂高程時(shí)，應(yīng)修改道路設(shè)計(jì)加高路網(wǎng)高程至壩頂高程，并預(yù)留沉降超高。

2）壩頂結(jié)構(gòu)：路堤結(jié)合式擋水壩壩頂寬度一般由路面寬度控制，壩頂路面結(jié)構(gòu)按城市道路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，道路下部有電纜、供水及排水管鋪設(shè)要求時(shí)，管道應(yīng)置于防滲體下游側(cè)或計(jì)算所需防滲體頂高程以上。

3）壩體及護(hù)坡結(jié)構(gòu)：擋水壩壩頂防滲體、壩坡坡比以及重要填筑部位設(shè)計(jì)指標(biāo)等按水工專(zhuān)業(yè)要求控制，下游側(cè)局部可合理優(yōu)化分區(qū)降至道路專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)控制，護(hù)坡一般按水工專(zhuān)業(yè)要求控制。

防滲系統(tǒng)布置是擋水壩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)，南四路擋水壩和東七路擋水壩下游側(cè)均為臨空結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法相同，南五路擋水壩結(jié)構(gòu)略有不同。

3.2 南四路、東七路擋水壩

南四路、東七路壩頂高程由防洪計(jì)算高程控制，根據(jù)利用道路路基擋水的要求，擋水壩采用土石壩方案較合理。由于庫(kù)區(qū)將來(lái)需回填至90.0m高程，采用面板堆石壩造價(jià)昂貴，不予考慮，只考慮以粘土作為防滲體的方案。為減少不均勻沉降，防滲體布置于道路上游側(cè)，即采用上游粘土心墻防滲方案和上游粘土斜墻防滲方案進(jìn)行比選。

3.2.1 上游粘土心墻防滲方案

大壩采用粘土心墻防滲，為避免壩體堆石料和粘土心墻不均勻沉降對(duì)路面行車(chē)的影響，粘土心墻布置于上游邊緣綠化帶下部。心墻齒槽深入弱風(fēng)化基巖，心墻上下游的壩殼為堆石體。

粘土心墻與上、下游堆石體之間各設(shè)置兩層反濾層。心墻上、下游側(cè)堆石體均分為主堆石區(qū)和次堆石區(qū)，主堆石區(qū)和次堆石區(qū)分界線(xiàn)坡比1∶0.5，主堆石區(qū)在心墻頂高程上下游側(cè)寬度均為3.0m，為節(jié)省投資，防滲體下游的次堆石區(qū)可降至由道路路基的填筑要求控制。堆石體頂高程以上路面、人行道和綠化帶等結(jié)構(gòu)按道路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

3.2.2 上游粘土斜墻防滲方案

大壩采用粘土斜墻防滲，斜墻頂高程96.0m，頂寬2.0m，斜墻上游面坡度為1∶2.5，下游面坡度為1∶2.0。粘土斜墻齒槽深入弱風(fēng)化基巖，斜墻上游側(cè)為砂礫石保護(hù)層，下游為堆石體。

粘土斜墻與上游側(cè)的砂礫石保護(hù)層之間設(shè)置一層水平寬度為1.5m的反濾層，上游砂礫石保護(hù)層頂寬1.7m，其上游側(cè)坡度等于擋水壩上游面坡度，下游側(cè)坡度即粘土斜墻上游面坡度1∶2.5。粘土斜墻與下游堆石體之間設(shè)置兩層反濾層，水平厚度均為1.0m。粘土斜墻下游側(cè)堆石體分為主堆石區(qū)和次堆石區(qū)，為節(jié)省投資，次堆石區(qū)可降至由道路路基的填筑要求控制。堆石體頂部高程、上部道路及上下游護(hù)坡結(jié)構(gòu)同上游粘土心墻防滲方案。

3.2.3 方案選擇

由于上游粘土心墻防滲方案施工方便，投資省，因此，南四路、東七路擋水壩均采用上游粘土心墻防滲方案為推薦方案。

3.3 南五路擋水壩

南五路擋水壩壩頂高程由路網(wǎng)高程控制，高出七百秧水庫(kù)計(jì)算所需的壩頂高程較多，且將來(lái)下游側(cè)結(jié)合場(chǎng)地平整填筑至路面高程，無(wú)下游邊坡穩(wěn)定問(wèn)題，因此，防滲體布置于上游96.50m高程馬道下方，經(jīng)比選后采用上游粘土心墻防滲方案。心墻中心線(xiàn)位于壩軸線(xiàn)上游32.0m處的馬道下部，頂高程96.0m，頂寬3.0m，頂部鋪0.2m厚碎石墊層，心墻上、下游坡度均為1∶0.2，心墻最大寬度為12.5m。心墻齒槽深入弱風(fēng)化基巖，心墻上下游的壩殼為堆石體。

粘土心墻與上、下游堆石體之間各設(shè)置兩層反濾層，每層反濾層水平寬度1.0m。心墻上游側(cè)堆石體為主堆石區(qū)，心墻下游側(cè)堆石體分為主堆石區(qū)和次堆石區(qū)，心墻頂部以上的主堆石區(qū)靜碾施工。次堆石區(qū)堆石體頂部高程104.50m，該高程以上路面、人行道和綠化帶等結(jié)構(gòu)按道路要求設(shè)計(jì)。

4 小結(jié)

路堤結(jié)合式擋水壩設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)道路與大壩的有機(jī)結(jié)合，結(jié)構(gòu)安全能同時(shí)滿(mǎn)足交通以及水利部門(mén)的要求，同時(shí)節(jié)省了道路與大壩分開(kāi)建設(shè)的建設(shè)占地，在城市用地寸土寸金的今天具有重要的意義，歸納本類(lèi)型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和建設(shè)運(yùn)行情況，路堤結(jié)合式擋水壩設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：

1）由于水工建筑物對(duì)大壩壓實(shí)的要求較道路路基嚴(yán)格，對(duì)于防滲體、反濾區(qū)以及主堆石區(qū)等重要部位應(yīng)按水工建筑物規(guī)范控制，下游部位考慮到壩體本身斷面較大以及經(jīng)濟(jì)性可適當(dāng)降低填筑質(zhì)量及壓實(shí)度要求。

2）路面結(jié)構(gòu)、邊坡設(shè)計(jì)對(duì)于道路與大壩專(zhuān)業(yè)都較容易結(jié)合，關(guān)鍵在于大壩防滲系統(tǒng)的布置，由于道路未來(lái)運(yùn)行大流量荷載的影響，一方面，防滲體盡量布置于上游側(cè)減少不均勻沉降，另一方面，壩頂應(yīng)預(yù)留一定的沉降超高，防止路面沉降后壩頂高程不足。