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        澤城西安水電站(二期)工程上壩公路設(shè)計(jì)淺析

        2017-04-07 08:12:55段艷芳
        山西水利 2017年6期
        關(guān)鍵詞:上壩圍巖公路

        段艷芳

        (山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,山西 太原 030024)

        澤城西安水電站(二期)工程上壩公路設(shè)計(jì)淺析

        段艷芳

        (山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,山西 太原 030024)

        澤城西安水電站(二期)工程上壩公路為山嶺重丘三級(jí)公路,主要服務(wù)于澤城西安水電站樞紐施工和工程建成后的運(yùn)行管理。根據(jù)水庫周邊地質(zhì)地形特點(diǎn),設(shè)計(jì)了3種上壩公路方案,經(jīng)過綜合分析比較,選擇方案一進(jìn)行施工設(shè)計(jì)。

        方案比選;公路設(shè)計(jì);隧道設(shè)計(jì);橋梁設(shè)計(jì)

        1 工程概況

        澤城西安水電站(二期)工程地處晉中市左權(quán)縣境內(nèi)的清漳河干流上。上壩公路為山嶺重丘三級(jí)公路,主要服務(wù)于水電站樞紐施工和工程建成后的運(yùn)行管理。主要建筑物有公路、隧道、橋梁等。公路起點(diǎn)為粟桐公路前山村口,沿大東溝至樁號(hào)1+021處進(jìn)入隧道,從大南溝出隧道后沿溝右側(cè)至南山村,架橋至小南山石料場(chǎng),繞過小南山石料場(chǎng)至工程管理局,之后分為兩條路上壩,一條沿河道右岸盤山至右壩肩,另一條沿河道繞下游壩坡呈“之”字型至左壩肩,公路總長9.03 km(不包括壩體下游“之”型馬道)。

        2 方案比選

        方案一:公路起點(diǎn)為粟桐公路前山村口,沿大東溝至山崖較陡處進(jìn)洞,隧道進(jìn)口至起點(diǎn)為1.21 km,隧道全長2.62 km,從大南溝出洞后沿溝右側(cè)盤繞至南山村,出溝口架橋跨過清漳河至小南山石料場(chǎng),橋長140 m,經(jīng)小南山石料場(chǎng)到達(dá)工程管理局,之后分為兩條路上壩,一條沿河道右岸盤山至右壩肩,另一條沿河道繞下游壩坡呈“之”字型至左壩肩,公路總長9.03 km(不包括壩體下游“之”字型馬道)。

        方案二:公路起點(diǎn)與粟桐公路在圣頭廟村上游約200 m處相接,沿水庫右岸盤山經(jīng)過導(dǎo)流泄洪洞進(jìn)水塔、溢洪道交通橋至壩頂后,經(jīng)壩頂公路到發(fā)電引水洞進(jìn)口,往下游至工程管理局公路后與方案一相同,總長10.42 km。其中大橋1座,蓋板橋15座,隧道2條。

        方案三:公路起點(diǎn)與澤城村省道相接,沿河床繞行,3次跨河經(jīng)九腰會(huì)到工程管理局,工程管理局至壩頂公路與方案一相同,全長9.23 km。其中沿線設(shè)計(jì)蓋板橋3座。

        經(jīng)分析比較,方案三公路起點(diǎn)在澤城,從左權(quán)出發(fā)需經(jīng)由桐榆公路至澤城,與其他方案比較花費(fèi)時(shí)間較長。方案二沿線為庫區(qū)邊,山體陡崖及急彎較多,線型不順暢,施工難度較大。方案一線型合理,基本滿足公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范,距離較短。綜上所述,本階段上壩公路推薦方案一。

        3 公路設(shè)計(jì)

        3.1 線路設(shè)計(jì)

        公路路線布置受社會(huì)經(jīng)濟(jì)、自然地理和技術(shù)條件等因素制約,因此上壩公路盡量避免大開挖、高回填,盡量不占或少占耕地。公路處于山嶺地區(qū),并在山嶺的重丘區(qū),為了找出適合當(dāng)?shù)氐匦蔚墓罚?jīng)過路面比選后,最后選了一條曲線型公路。

        本公路最大縱坡11%,最小縱坡0.43%,隧道坡度3%,最大圓曲線半徑200 m,最小30 m,最大豎曲線半徑1 000 m,最小400 m。

        3.2 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

        設(shè)計(jì)本公路參照公路標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,6.5 m的寬度路面,設(shè)計(jì)路基寬度為7.5 m;設(shè)計(jì)荷載等級(jí)為公路Ⅱ級(jí)。

        3.3 平曲線設(shè)計(jì)

        上壩公路彎度大,平曲線多,參考山嶺重丘路標(biāo)準(zhǔn):圓曲線最小半徑30m,超高橫向坡度為5%。

        3.4 縱曲線設(shè)計(jì)

        公路縱曲線控制指標(biāo):最大縱坡11%,最大坡長300 m,豎曲線最小半徑為400 m,最小長度為8.6 m。

        3.5 路基

        挖方路基:具有路基沿線的地層巖性特征的,一般采用的開挖邊坡為1∶0.75;土質(zhì)如果比較堅(jiān)硬或者巖性比較好,采用1∶0.3開挖邊坡;在地形陡峭的路段設(shè)置漿砌石擋墻。

        填方路基:隧道進(jìn)口前邊坡是1∶1.5,隧道進(jìn)口前采用漿砌石排水溝;隧道出口后邊坡是1∶1,隧道出口后根據(jù)圍巖情況采用噴混凝土排水溝。同樣在地形陡峭的路段設(shè)置漿砌石擋墻。

        半挖半填路基:依照挖方和填方路基綜合方法。

        4 隧道設(shè)計(jì)

        根據(jù)地質(zhì)、地形、公路路線走向等因素,本公路隧道設(shè)計(jì)為直線形,不設(shè)平曲線。隧道進(jìn)口樁號(hào)為1+ 210 m,路面高程1 003.81 m,出口樁號(hào)為3+830 m,路面高程為935.88 m,全長2.62 km,單向縱坡3%。

        4.1 隧道橫斷面設(shè)計(jì)

        4.1.1 地形、地質(zhì)情況

        隧道地勢(shì)起伏較大,地面高程為934~1 050 m。隧道穿過地層巖性為長城系串嶺溝組,底部為灰紫色薄層含礫石粗、巨粒石英砂巖;下部為黃白、肉紅色中細(xì)粒薄層石英砂巖;中部為粉紅、磚紅色含長石砂巖夾紫色中細(xì)粒石英砂巖;上部為紫色、灰白色石英砂巖及灰黃色含海綠石砂巖;頂部夾灰綠色頁巖。巖層產(chǎn)狀為N25°E/NW∠5~8°,為單斜巖層,強(qiáng)風(fēng)化層厚3~5 m。該段圍巖工程地質(zhì)分類為Ⅲ類,圍巖穩(wěn)定性較好,但局部穩(wěn)定性差,需采取噴混凝土、系統(tǒng)錨桿加鋼筋網(wǎng)等工程措施。樁號(hào)1+210 m~1+248 m段,3+510 m~3+570 m段,3+610 m~3+660 m段為上覆圍巖較薄段,樁號(hào)3+800 m~3+830 m段圍巖受卸荷裂隙、風(fēng)化裂隙的影響,圍巖巖體相對(duì)較破碎,圍巖穩(wěn)定性差,圍巖工程地質(zhì)分類為Ⅳ類,需采取噴混凝土、系統(tǒng)錨桿加鋼筋網(wǎng)等工程措施。

        4.1.2 隧道斷面型式及襯砌結(jié)構(gòu)

        隧道斷面采用城門洞形,凈寬7.5 m,直墻高4.63 m,拱高2.47 m。

        4.2 隧道襯砌計(jì)算

        隧洞襯砌計(jì)算采用理正巖土(5.11版)分析軟件中“水工隧洞襯砌計(jì)算程序”進(jìn)行計(jì)算,結(jié)果表明,Ⅲ類圍巖選取襯砌厚度0.3 m,Ⅳ類圍巖選取襯砌厚度0.5 m,截面應(yīng)力滿足規(guī)范要求,經(jīng)濟(jì)合理。

        根據(jù)內(nèi)力、配筋及限裂計(jì)算結(jié)果,控制裂縫在0.4 mm允許最大裂縫寬度以內(nèi),各種荷載組合均滿足要求。

        根據(jù)地質(zhì)描述及襯砌結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果,隧道襯砌結(jié)構(gòu)分為A、B、C型三種:樁號(hào)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型襯砌。樁號(hào)3+580 m-3+600 m及3+670 m-3+790 m段采用B型襯砌。其余段采用C型襯砌。

        A型襯砌一次支護(hù)采用噴混凝土、系統(tǒng)錨桿加鋼筋網(wǎng),噴厚120 mm的C20混凝土,鋼筋網(wǎng)采用φ6鋼筋,網(wǎng)格尺寸為200×200 mm,系統(tǒng)錨桿采用HRB335鋼筋直徑20 mm,長2 m,梅花型布置,間排距2 m,二次襯砌厚度500 mm,底板不做襯砌。B型襯砌一次支護(hù)采用噴混凝土、系統(tǒng)錨桿加鋼筋網(wǎng),噴厚120 mm的C20混凝土,鋼筋網(wǎng)采用φ6鋼筋,網(wǎng)格尺寸為200× 200 mm,系統(tǒng)錨桿采用HRB335鋼筋直徑20 mm,長2 m,梅花型布置,間排距2m,二次襯砌厚度300 mm,底板不做襯砌。C型襯砌一次支護(hù)采用噴混凝土,噴8 cm厚C20混凝土,二次襯砌厚度300 mm,底板不做襯砌。

        5 橋梁設(shè)計(jì)

        根據(jù)沿線地形條件,上壩公路布置橋梁一座,橋起點(diǎn)樁號(hào)5+300,終點(diǎn)樁號(hào)5+440,橋梁采用空心板結(jié)構(gòu),橋面設(shè)計(jì)標(biāo)高808 m,共7跨,橋面寬度7 m,兩側(cè)人行道均為1.25 m,每跨長度均為20 m,橋面鋪裝采用10 cm厚現(xiàn)澆混凝土及5 cm厚瀝青混凝土,橋基采用樁基,兩側(cè)各布置2個(gè)直徑為1.4 m的混凝土灌注樁,左右兩側(cè)橋臺(tái)與公路回填斷面相接,設(shè)錐心護(hù)坡。

        U459.2

        C

        1004-7042(2017)06-0040-02

        段艷芳(1983-),女,2005年畢業(yè)于華北水利水電學(xué)院水利水電工程建筑專業(yè),工程師。

        2017-04-11;

        2017-05-23

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