段艷芳

（山西省水利水電勘測設計研究院，山西 太原 030024）

澤城西安水電站（二期）工程上壩公路設計淺析

段艷芳

（山西省水利水電勘測設計研究院，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公路，主要服務于澤城西安水電站樞紐施工和工程建成后的運行管理。根據(jù)水庫周邊地質(zhì)地形特點，設計了3種上壩公路方案，經(jīng)過綜合分析比較，選擇方案一進行施工設計。

方案比選；公路設計；隧道設計；橋梁設計

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公路，主要服務于水電站樞紐施工和工程建成后的運行管理。主要建筑物有公路、隧道、橋梁等。公路起點為粟桐公路前山村口，沿大東溝至樁號1+021處進入隧道，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，繞過小南山石料場至工程管理局，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：公路起點為粟桐公路前山村口，沿大東溝至山崖較陡處進洞，隧道進口至起點為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，橋長140 m，經(jīng)小南山石料場到達工程管理局，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)過導流泄洪洞進水塔、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：公路起點與澤城村省道相接，沿河床繞行，3次跨河經(jīng)九腰會到工程管理局，工程管理局至壩頂公路與方案一相同，全長9.23 km。其中沿線設計蓋板橋3座。

經(jīng)分析比較，方案三公路起點在澤城，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時間較長。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計規(guī)范，距離較短。綜上所述，本階段上壩公路推薦方案一。

3 公路設計

3.1 線路設計

公路路線布置受社會經(jīng)濟、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?shù)氐匦蔚墓?，?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 設計標準

設計本公路參照公路標準規(guī)范，6.5 m的寬度路面，設計路基寬度為7.5 m；設計荷載等級為公路Ⅱ級。

3.3 平曲線設計

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

3.4 縱曲線設計

公路縱曲線控制指標：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置漿砌石擋墻。

填方路基：隧道進口前邊坡是1∶1.5，隧道進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 隧道設計

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

4.1 隧道橫斷面設計

4.1.1 地形、地質(zhì)情況

隧道地勢起伏較大，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，強風化層厚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3+800 m～3+830 m段圍巖受卸荷裂隙、風化裂隙的影響，圍巖巖體相對較破碎，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 隧道襯砌計算

隧洞襯砌計算采用理正巖土（5.11版）分析軟件中“水工隧洞襯砌計算程序”進行計算，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，截面應力滿足規(guī)范要求，經(jīng)濟合理。

根據(jù)內(nèi)力、配筋及限裂計算結(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)計算結(jié)果，隧道襯砌結(jié)構(gòu)分為A、B、C型三種：樁號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 橋梁設計

根據(jù)沿線地形條件，上壩公路布置橋梁一座，橋起點樁號5+300，終點樁號5+440，橋梁采用空心板結(jié)構(gòu)，橋面設計標高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個直徑為1.4 m的混凝土灌注樁，左右兩側(cè)橋臺與公路回填斷面相接，設錐心護坡。

U459.2

C

1004-7042（2017）06-0040-02

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

2017-04-11；

2017-05-23