水库路基设计范文

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中图分类号：U41 文献标识码：A1.概述

众所周知，砂土地基处理的优劣，关系到整个工程的质量。合理的砂土地基处理及适宜经济的路堤结构设计型式，可以减轻或消除砂土地基对路堤的不利影响。河流漫滩沉积的砂土常表现出以下不利的工程特性：高孔隙比、高压缩性、高渗透性、弱抗震性能（地震液化及震陷现象）及低抗剪强度等不利工程地质特性。再则水库区路基地质环境的复杂性、多变性、不确定性，导致营运路堤呈现不同类型及不同程度的地质病害，甚至经反复处治其效果仍然不佳，因此砂土地基处理设计的合理性就显得尤为重要了。

2.工程概况

高路堤砂土地基位于涪江上游在建某水利水电枢纽工程水库区回水尾段，按山重二级公路线形设计，沥青混凝土路面，路面宽8.5m，填高为11.0m～13.0m，路面设计标高667.33m，迎水面堤脚下地面标高655.50m，设计荷载为公路-Ⅱ级；天然河床水位653.00m；其水库主要特征水位：正常蓄水位658.00m，设计校核洪水位659.43m，死水位624.00m。

3.工程地质概况

①地形地貌

场地位于山区阶梯状斜坡与涪江河漫滩的交接部位之河流冲刷凹岸，以堆积型河流漫滩地貌单元为主，地形总体较为开阔平坦。

②地层岩性

地层主要由第四系冲积层（Q4al）及志留系韩家店组（Sh）地层组成：

砂土，青灰色、稍湿～饱和、结构松散，中上部粘粒含量略重，层厚为6.0m～6.5m。

卵石土，青灰色、饱水、结构稍密～中密，层厚为3.8m～6.8m。

志留系韩家店组地层，岩性以千枚岩为主，遇水易崩解软化（崩解速度快），抗风化能力较弱。

③地质构造

场地地质构造较简单，属相对稳定区；其地震基本烈度取决于强震对工区的影响；地震基本烈度为Ⅷ度，地震动峰值加速度值为0.20g，地震动反应谱特征周期为0.40s。

④水文地质条件

场地地下水以孔隙水为主，赋存于第四系砂土及卵石土孔隙中，主要接受上游江水补给，排泄于涪江或其下游；据水质分析报告表明，其水质类型为HCO3－Ca型水，PH=8.6，对混凝土和钢筋混凝土具微腐蚀性。

⑤场地地基土及路堤填料主要物理力学指标

砂土层：标贯击数标准值为3击，孔隙比1.15，粘粒含量12.16%，不均匀系数32.17，天然C值5.6KPa，天然φ值10.3°，压缩模量3.3MPa，承载力基本容许值[fa0]=60KPa。

卵石土层：超重型动力触探击数标准值为6击，饱和容重23.3KN/m3，变形模量23MPa，承载力基本容许值[fa0]=350KPa

路堤填筑料（千枚岩道渣填料）：为高分散性的土料，压实后遇水极易崩解；天然固结不排水剪C值20KPa，φ值25°；天然容重19.8KN/m3；干容重19.2KN/m3，最优含水率13.5%，压缩模量12MPa。

4.砂土地基处理方案的选择与设计

4.1砂土地基处理方案选择

高路堤对地基的承载力及沉降量的控制要求较高，而天然砂土地基是不能满足其上述两方面的要求，因此务必对其采取工程措施进行处理，就目前的地基处理技术而言，对可应用于砂土地基处理的七种预案结合建筑物的荷载性质、基底反力特性、岩土工程条件、施工工期、施工机械设备及使用材料等进行综合分析，宜优选高压喷射注浆法及强夯法对地基进行处理。在基于高路堤砂土地基处理要求达到的预期目的：“消除或减小地基土沉降（差异沉降）并确保工后地基土沉降量在其允许的范围内；消除砂土的地震液化现象（液化沉陷），整体提高砂土地基承载力的同时，普遍提高地基土的抗剪强度指标值以确保高路堤及其地基的稳定性”。再结合经济对比分析（经收资调查与技术经济分析），最终选择强夯法加固处理砂土地基，因它具有施工简单、加固效果好、快速（能适应施工工期的要求）和经济等优点。

4.2砂土地基处理设计

本工程在类比参照区内砂土应用强夯法加固地基的有关试验资料的基础上，结合水库区高路堤运行的特殊地质环境（水库特征水位、特殊水文地质条件等）及计算结果提出如下设计与施工技术要点：

1、强夯设计参数的选定

应根据现场的工程地质条件和工程运行环境的要求,正确地选定各个强夯参数，才能达到有效而经济的目的。强夯参数包括：单击夯击能、最佳夯击能、夯击遍数、遍间间歇时间、加固范围和夯点布置。

（1）单击夯击能

据堤基覆盖层的厚度并结合加固影响深度，按梅纳经验公式估算出采用1000KN.m能级加固影响深度可达7.0m（α=0.7），能满足本工程加固的要求，因此确定采用1000kN.m的能级。大量的事实及研究文献资料指出从冲击能、锤重和落距三者关系分析，普遍认为增大锤重的效果优于增大落距，基于上述理论出发，设计中结合施工单位所能提供的机械设备及施工周边环境，设计因此

选用锤重100KN，落距10m，锤径1.8m的设备。

（2）最佳夯击能

恰当地选择夯击击数，是取得强夯效果的一个重要方面，击数少则达不到夯实效果，击数过多，超过夯击能的饱和状态，夯实效果增加不明显，也很不经济；大量的实践证明，砂土最佳夯击能一般以5000kN.m为宜；因此主夯击点的基本夯击击数为5击，同时还要求最后两击的平均夯沉量不大于5cm；夯坑周围地面不应发生过大的隆起，不因夯坑过深而发生提锤困难。

（3）夯击遍数

根据堤基砂土覆盖层厚度、岩土性质及建筑物的部位确定采用夯击遍数：第一、二序列强夯夯击点均采用2遍重锤跳夯；第三、四序列强夯夯击点夯击2遍；当每一序列每一遍夯毕平场后，再次复夯；最后进入2遍低能级满夯，落距3.0m-5.0m，夯击数一般不小于3击，锤印搭接，以确保夯击土表层密实度在空间上的均匀性。

（4）间歇时间

强夯的地基土为砂土，其上下又为卵石土，均为强透水层，强夯时只会产生瞬时超静孔隙水压力，故在强夯施工中遍间可不考虑间歇。

（5）加固范围

为避免在夯后的土中出现不均匀的"边界" 现象，从而引起建筑物的差异沉降及地基土抗剪强度指标空间上不均匀性；因此，其处理范围应大于建筑物基础外缘的宽度，宜为基底下设计处理深度的1/2至2/3，并不宜小于3.0m。结合地基及高路堤稳定性计算（最危险工况）确定临河方最小加宽值为6.0m。

（6）夯点布置

夯点按正方形布置，正方形布置给夯机留出通道，施工方便。结合堤基覆盖层土的性质及加固影响深度，确定夯距为5.0m，夯点布置详见图1。

图1强夯夯点布置平面图

（7）强夯试验

强夯施工前应进行强夯试验，据拟定的强夯参数，提出强夯试验方案，进行现场试夯。因为砂土地基，试夯结束一周后就可对试夯场地进行检测，一般采用钻探取样进行室内土工试验（若采样的确困难，可采用静力触探试验）、重型动力触探、标准贯入试验等，将检测数据与夯前测试数据进行对比分析，并为正式强夯施工提供可靠的强夯参数修正设计之依据及施工工艺作保障。

2、强夯施工技术要点

（1）首先将强夯处理范围边界线、护脚墙的墙踵及墙趾线用测量仪器测放出，同时在范围边界线以外埋设控制基桩，将其范围线以内的砂土开挖至标高653.50m，并对护脚墙之墙踵及墙趾线各外延0.5m，且将其范围的砂土开挖至652.50m；再用级配卵石土，采用反挖机分三层摊铺；待整平至标高655.00m后进行强夯试验，以确定合理的强夯施工参数和工艺。

（2）夯击序次按第一、二、三、四序列顺序进行夯击，同时用测量仪器按上述夯击序列依次测放出夯点位置，并作好标识，并测量场地高程。

（3）强夯施工顺序须从路线左侧依次推进，止于路线右侧，有利于强夯产生的瞬间超静孔隙水压力的释放，消散时间只有短短数分钟，可不考虑遍间间歇，故可连续作业。

3、质量控制

（1）检查施工过程中的各项测试数据和施工记录，不符合设计要求时应补夯或采取其它有效措施。

（2）场地检测的数量，应根据场地复杂程度和建筑物的重要性确定，对于简单场地上的一般建筑物，每个场地地基的载荷试验检测点不应少于3点。

4、地基处理效果分析与评价

对试夯区进行了原位测试及采样室内试验（大型直接剪切试验），将测试的地质参数作为评价及设计的主要依据。

砂土层：标贯击数实测标准值为13击（稍密），饱和容重19.0KN/m3，孔隙比0.55，饱和C值11KPa，饱和φ值21°，压缩模量6.5 MPa，[fa0]=130KPa。

卵石土垫层：超重型动力触探击数标准值为8击（中密）；相对密度Dr=0.75，饱和C值0KPa，饱和φ值33.5°；饱和容重23.3KN/m3；天然容重22.5KN/m3；压缩模量20MPa；干容重21.5KN/m3；最优含水率5.5%；[fa0]=350KPa。

（1）砂土地基承载力验算

在工后进行砂土地基承载力验算时，作了如下计算简化。先将车辆荷载换算成土柱高（当量高度0.79m）；以654.50m高程面为计算控制基面，垫层上表面受其上覆路堤填土自重压应力的作用，其作用力通过一定厚度的卵石土垫层扩散后传给砂土地基，在进行自重压应力计算的同时，按《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-2007中的规范性公式，对砂土的承载力作验算时，选定竣工为其验算工况的同时，以路中土体结构层次及层厚作为计算的控制依据。其计算过程及结果如下。

等效于基础底面的压应力（路堤填土土体自重应力）：

等效于基础底面处的自重压应力：

Pgk′=γh=22.5kPa

垫层底面处的附加压应力（按条基计算）：

P0k=b（P0k′-Pgk′）/（b+2ztanθ）=83.09kPa

垫层底面处土的自重压应力：

垫层底面处经深度修正后的地基承载力容许值：

经计算并满足下式要求，P0k+Pgk≤γR[fa]

即83.09+62.90=145.99＜1×188.3=188.3kPa

γi-参与计算的第i层填土的容重，地下水位以下的填土则采取浮容重（KN/m3）；hi-参与计算的第i层填土的层厚（m）；z-设计垫层厚度（m）。

（2）砂土地基沉降计算与评价

水库路堤所发生的沉降、位移和拉裂变形，是水库蓄水反渗于路堤在架空或疏松结构部位等首先产生湿陷及地基本身不均匀沉降叠加共同作用的结果。鉴于此，地基在使用期内不发生较大沉降和不均匀沉降的控制尤为重要，也是保证路堤安全、稳定的关键。基于水库路基运行的特殊环境，在对砂土地基实施强夯的同时，对路堤高程654.50～659.43m段回填透水性材料并采用冲击式压路机碾压，以确保路堤填料本身充分压实及产生微弱的沉降；事实上，对于砂土地基在施工期间即可完成其最终沉降量的80%以上，能确保路基工后沉降≤500mm（规定的允许值）。当正常蓄水至658.0m后，采用《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-2007中规范性公式进行了垫层压缩量计算，其中砂土地基沉降量采用《碾压式土石坝设计规范》DL/T 5395-2007中规范性公式按分层总和法计算，其计算过程及结果如下：

S=Scu+Ss；Scu=Pm.hZ/Ecu

分层总和法计算式：

式中：s-垫层地基沉降量（mm）；scu-垫层本身的压缩量（mm）；ss-下卧砂土层沉降量（mm）；Pm-垫层内的平均压应力（MPa）；hz-垫层厚度（mm）；

Ecu-垫层的压缩模量（MPa）；Pi-第i计算土层由路堤填土荷载产生的竖向压应力（MPa）；Ei-第i计算土层的压缩模量（MPa）；hi-第i计算层厚度（mm）；

路基任一点的附加应力由路基矩形分布荷重和三角形分布荷重所引起的坚向应力叠加而得，附加应力按下式计算：Pz=KT.q

Pz--路基任一点的附加应力；q--矩形或三角形分布荷重；KT--应力系数，按《碾压式土石坝设计规范》DL/T 5395-2007中的表G1和G2查取。

①砂砾垫层：由m=0，n=2/8.5=0.235，查表G1并经内插计算KT=0.965；由m=15/20=0.75，n=2/20=0.1，查表G2并经内插计算KT=0.032；

堤基土自重引起的竖向应力：13.3×2=26.6KPa

矩形或三角形分布荷重：

Scu=0.25017×2000/20=25.0mm

②砂土层：由m=0，n=4.65/8.5=0.547，查表G1并经内插计算KT=0.791；由m=0.75，n=4.65/20=0.233，查表G2并经内插计算KT=0.0746；

堤基土自重引起的竖向应力：

13.3×2+9×2.65=50.45kPa

Ss=0.25945×2650/6.5=105.8mm

③砂卵石层：由m=0，n=11.55/8.5=1.36，查表G1并经内插计算KT=0.437；由m=0.75，n=11.55/20=0.578，查表G2并经内插计算KT=0.169；

堤基土自重引起的竖向应力： 13.3×2+9×2.65+13.3×6.9=142.22kPa

SL=0.27088×6900/20=93.45mm

沉降计算控制深度按规范应算至路堤附加应力等于路基自重竖向应力20%处的深度，但因下伏层为千枚岩，就不必在作沉降计算了；总之，工后沉降总和： S=25.0+105.8+93.45=224.25mm＜500mm（规范规定的允许值）

（3）地基土地震液化评价

据强夯区测试的地质参数按《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010进行地基砂土地震液化评价，在地面下20m深度范围内，液化判别标准贯入锤击数临界值可按下式计算：

液化判别标准贯入锤击数基准值N0取12，经计算表明地基土砂土在地震作用下不液化。

结束语

地基处理方法繁多，如何从中选择经济可行的地基处理方案就显得极为重要了，需结合建筑物的功能、地形、地貌部位及运行环境等综合确定；本案例采用强夯处理高路堤砂土地基，在减少沉降量及抵抗液化能力等方面达到了预想的效果，达到了以土治土之目的。不失为一种经济、简便、快速有效的地基改良方法。只要条件允许（施工条件及周边环境许可），是值得在地基处理中首选的一种方法。

高填方路堤地基勘察的深度与广度应引起重视，力求其准确性；以确保地基处理设计的合理与经济性，力求避免设计方案的重大修改，酿成施工延误和不必要的经济损失。

参考文献

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1 工程概况

庐山位于江西省北部，长江、鄱阳湖之畔，是国家重点风景名胜区，其主要水源是地处特级 保护区内的芦林湖。由于庐山旅游业的快速发展，生活用水量急剧增加，用水需求已超过了芦林湖的正常供水能力。据测算，至2010年，芦林湖的平均年缺水量将达到97×104 m3 。为保护芦林湖的水质和湖面景观，并满足供水要求，特兴建了莲花台水库供水工程，主要包括一座取水水库、一座取水泵站和一条DN400、长约4.6 km的输水管道。工程设计供水能力为1.22×104 m3/d，流量为0.16 m3/s，将莲花台水库的蓄水输送到芦林湖，以增加芦林湖的蓄水量，提高芦林湖的供水能力。

工程采用2台水泵并联供水(另有1台备用)，水泵设计扬程为1 225 kPa(122.5 m)， 流量为288 m3/h，安装高程为881.6m。取水水库的正常蓄水位为912 m，死水 位为887 m。输水管道进口(即水泵出口)的桩号：-78.5 m，管中心高程：882.3 m，输水管道出口的桩号：4476.33 m，管中心高程：993.02 m，按自由出流设计。整个输水管道系统的总水头损失系数∑R＝1 042.773(这里R＝Δh/Q2，Δh 、Q分别是对应的水头损失和过流量)，其中管道出口附近约600 m管段(含驼峰管段)内 的主要节点参数如表1所示。

表1 输水管道出口附近管段主要节点的有关参数 节点

桩号

(m) 节点管

中心

高程

(m) 管段

长度

(m) 原输水管道布置情况 增设调节池后情况 工况1 工况2 工况1 工况2 压力

水头

(kPa) 内水

压力

(kPa) 压力

水头

(kPa) 内水

压力

(kPa) 压力

水头

(kPa) 内水

压力

(kPa) 压力

水头

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二、针对水库建设管理中存在问题的对策探讨

1.首先要强化对于人员的培训和管理水库建设立在当代、功在千秋，对于促进社会生产具有十分重要的现实意义。所以在水库建设的过程中要对施工人员严格要求，坚持持证上岗，对于特别重要的岗位要确保工作人员具备熟练的技术和同类的工作的经验。同时要经常性地开展安全和生产方面知识的培养，使得每个参加水库建设的人员都能够具备一定的专业知识，从而更好地提升水库建设的质量。2.优化水库工程施工管理制度在水利工程的施工过程中要建立一套完善的管理制度，在材料检验、图纸审核以及工程验收等环节要有科学合理的程序。工程的技术人员要明白自身在工作中的职责，树立安全意识和大局意识，依照制度做好本职工作。同时在工作的开展过程中要详细完整地记录施工日志，以便日后开展检查工作。在进行水库图纸的绘制中，要严格地对图纸进行绘制，同时复核人员要进行仔细的查验，发现问题之后尽快地做出修改，避免在施工中造成更大的损失。在水库施工结束之后，要将图示这技术资源进行归档，进行妥善的管理，以便日后进行查验。3.加大对于水库建设的资金投入水库建设是一项十分宏大的工程，但因为工程的施工环境比较复杂，施工所需要的周期比较长，对于工程的质量要求也比较高，所以充足的资金是保障整个水库工程能够顺利开展的重要保障，这就需要加大对于水库工程的资金投入。在开展施工的过程中，如果资金不足就会影响到施工人员的情绪，也会影响到材料的购买，这对于水库工程的施工进步和施工质量会产生一定的负面影响，严重影响了水库建设的顺利开展。

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中图分类号：TV文献标识码： A

1工程概况

南河水库是延安黄河引水工程的反调节水库，其主要任务是对延安黄河引水工程在黄河泥沙超限、生态流量受限和引水工程前段检修情况下起反调节作用，另外还具有防洪、拦沙及延川县城事故应急供水功能。

水库总库容2824万m3，为Ⅲ等中型工程，主要建筑物大坝为2级，其它建筑物为3级，次要建筑物为4级。主要建筑物防洪标准按50年一遇设计，1000年一遇校核。

枢纽主要由大坝、导流泄洪洞、输水洞等三部分组成。大坝为均质土坝，导流泄洪洞布置在右岸，为明流洞，前期满足施工导流，后期改建为永久泄洪洞，全长525.2m，最大泄量248m3/s。

2导流泄洪洞布置及型式选择

本工程导流泄洪洞主要功能是施工导流、放空水库和泄洪，其布置原则为：

1）根据坝址处地形地质条件，选择合理的导流泄洪建筑物轴线位置；

2）泄洪设施尽可能做到与施工期的导流建筑物相结合，以减少工程投资；

3）在布置导流、泄洪洞时，应兼顾考虑到水库放空的要求。

根据地形、地质条件，在大坝右岸，岸坡在坝肩部位略微凸起，具有布置顺直隧洞的条件，而且坝肩处基岩顶高程满足泄洪洞布置要求，隧洞洞身围岩为强～弱风化砂岩夹泥岩，围岩类别为Ⅲ、Ⅳ类围岩，围岩厚度及高度均满足成洞条件。因此，按照以上布置原则，结合本工程的实际情况，选择将导流泄洪洞布置在右岸。为了减少工程投资，将导流洞和泄洪洞结合布置，并兼顾水库放空。

（1）进口高程的比选

导流泄洪洞进口的高程既要满足导流的要求又要满足水库永久泄洪的要求。从施工导流方面考虑，导流洞进口高程越低，相应导流洪水标准下围堰投资越小，但同时还应考虑到进出口的地形、地质条件以及出口下游消能防冲要求；从安全的角度考虑，洞子宜布置于基岩中，同时应满足洞顶围岩覆盖厚度和成洞条件；从水库防淤积方面考虑，应确保泄洪进口不被淤积堵塞；从水库放空方面考虑，进水口高程越低越好；从施工工期及投资方面考虑，进口高程越高，围堰高度越高、工程量增加，围堰布置越困难，工期不易保证。

综上所述，本次设计对导流泄洪洞进口采用同一进口和“龙抬头”的型式两种方案的布置进行了比较，通过比较，采用同一进口，临建工程量较省、投资少，施工干扰小，坝体填筑不受洪水影响，填筑强度低，工期易保证；采用龙抬头型式，临建工程量大、投资大，且施工繁琐，后期完工后需对前段导流洞下闸封堵同时导流洞由于地形及泄洪洞布置影响，平面布置S弯道，洞内流态相对较差。

因此，采用同一进口，结合地形条件，进口高程确定为795.0m。

（2）导流、泄洪洞洞径比选

导流、泄洪洞采用同一进口单洞型式，洞径必须同时满足导流和泄洪功能。

1）导流洞洞径

本工程采用土石围堰，材料成本较低，围堰高低对工程投资变幅不大。而隧洞投资受洞径变化幅度较大，因此从控制投资的角度考虑，在满足隧洞施工断面和工程各建筑物布置的条件下，应尽量缩小导流洞的洞径而提高围堰的高度，而导流洞洞径不起控制作用。

2）泄洪洞洞径

泄洪洞洞径的大小，主要影响到水库泄洪时库水位的高低，对坝体高度有直接影响，洞径越小，坝高越高。为此初拟三个隧洞断面（B×H）：3.5m×4.5m、4.0m×5.2m、5.0m×6.6m，在正常蓄水位相同的前提下，通过调洪确定不同的大坝坝高分别是75m、74m、73m，结合隧洞和大坝投资进行了综合分析比较，选择洞径4.0×5.2m相对比较合适。

（3）导流泄洪洞出口消能型式比选

导流泄洪洞的出口处基本正对原主河槽，围岩为强～弱风化T3h砂岩夹泥岩，属极不稳定的V类围岩，从地形上看，同时具备修建底流消能和挑流消能建筑物的条件，但是必须做好出口洞脸的防护。

1）底流消能

根据地形条件尽可能的将消力池座落在完整基岩上。其优点是和下游河道衔接顺畅，对周围边坡建筑物影响较小；但缺点是池底板较低，池内水无法排出，分缝、排水孔底板下部等部位，在冬季存在冻胀问题，且工程量大，造价相对较高。

图1 底流消能设计图

2）挑流消能

根据出口处地形、地质条件，尽可能将出口挑坎座落在完整基岩上。其优点是工程量小，造价相对较低；缺点是出口采用挑流消能有一定的雾化现象，可能会对右岸边坡造成影响，需采取保护措施。

图2 挑流消能设计图

通过比较上述两种消能方案，选择挑流消能。

综上，导流泄洪洞进口底板高程为795.00m，放水塔为岸塔式布置；洞身长448m，采用圆拱直墙型断面，尺寸（B×H）为4.0×5.2m，洞底比降为1：30，衬砌厚度采用0.5~0.7m；出口采用挑流消能，挑坎高程777.30m，挑射角挑角34.458°

3水力计算

（1）泄流能力计算

导流泄洪洞泄流能力根据不同洞前水深，分别按底坎为宽顶堰的堰流和压力孔流计算，堰流和压力孔流的临界值按下式计算：

〉0.65为堰流

〈 0.65为孔流

式中：―孔口高度；

―孔口前水深（m）。

（2）洞内水面线推求

1）不考虑掺气洞内水面线计算

根据《水工隧洞设计规范》（SL279-2002），按校核洪水下泄流量248.2m3/s推算最高水面线。通过能量方程，经计算泄洪洞洞内水流为C2型壅水曲线，计算结果见表1。

2）考虑掺气后洞内水深计算

深孔闸门后，洞内无压流的流速较大，水流掺气水深计算采用下面公式：

ha=h/β

β=1/(1+K×V2/gR)

式中：ha―掺气后的水深；

h、v、R―分别为掺气前的水深、流速及水力半径；

K―普通砼取0.004~0.006，取0.005。

掺气后水深计算结果见表1。

表1导流泄洪洞洞内水面线

在校核洪水泄量下，洞内最大掺气水深为3.79m，洞身断面直墙高度4.0m，净空面积占隧洞断面面积的21.7％，满足《水工隧洞设计规范》（SL279-2002）规定的高速水流无压隧洞掺气水面以上的净空要求。

（3）出口消能计算

导流泄洪洞出口消能型式采用挑流消能，洪水标准为30年一遇洪水，下游水面高程根据导流洞出口处的水位流量关系曲线查算。

根据《溢洪道设计规范》（SL253―2000），挑距按下面公式计算：

L=（V12sinθcosθ+V1cosθ(V12sin2θ+2g（h1×cosθ+ h2）)0.5）/g

式中：L―挑距（m）

θ―挑流水舌水面出射角，（°）

V1―坎顶平均流速（m/s）

h1―挑流鼻坎末端法向水深（m）

h2―鼻坎坎顶至下游河床高程差（m）

经计算，当30年一遇洪水时，下泄流量244.04m3/s时，挑距L=74.053m。

冲刷深度按下列公式进行估算

T=K×q0.5×Z0.25

式中：T―自下游水面至坑底最大水垫深度（m）

q―鼻坎末端断面的单宽流量（m/s）

Z―上、下游水位差（m）

K―综合冲刷系数， K=1.1~1.8

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1 概述

在水电站库区低等级公路复建中，通常不可避免的需要建设一些桥梁。水电站库区公路复建一般是因水库淹没，顺岸坡抬高复建，路线走廊带所处的地形复杂，地面起伏大，变化频繁，横坡较陡等，局部需穿越陡崖、崩塌或深切支沟等地形。拘于这样的地形地质条件，公路路线布设时通常是平曲线多，平面半径小，纵坡大，横坡陡，高挡墙多，甚至局部采用半边桥或者高架桥穿越，桥梁比例高。而且对于水电站库区公路，路线跨越深切支流较多，常常会遇到弯坡桥，高墩大跨桥和需采取多样的墩台形式适应地形地质条件。比如某水电站库区某公路复建工程，桥梁工程投资约占公路总投资的2/5。尽管是低等级公路，但如何做好桥梁的选型及设计对库区复建公路的设计就显得非常重要。

桥梁选型属于概念设计范畴，是桥梁结构设计里具有创造性的领衔设计。合理的桥型会使得公路桥梁工程结构本身安全、可靠、经济、耐久满足其正常使用功能外，还能和周边环境协调，提高人文景观效应。桥梁设计选型是指选用一种单一的结构力学体系（包括梁、拱和索结构）或者是由两种简单体系组合而成的结构力学体系（如系杆拱，斜拉悬吊结构和斜拉拱桥等方面）作为桥梁结构的主体空间结构形式，从而确定桥型结构。

2 水电站库区低等级复建公路常用桥型

2.1钢筋混凝土梁桥。

钢筋混凝土结构的一种有非常好的耐久性，并且还有非常强的可塑性，能够按照设计意图做成各种形状的结构，因此在桥梁设计中被广泛应用。钢筋混凝土梁桥就是钢筋混凝土的结构的一种，以简支梁、连续梁等结构形式被应用，而且由于其较强的可塑性，尤其在低等级公路越沟弯道段，被广泛使用。在低等级库区复建公路中，常会遇到跨径L≤16 m 的桥梁形式，一般情况下，根据桥位特点、周边环境和建设环境，桥梁跨径L≤6 m 时，采用实心板结构； 在桥梁跨径6 m≤L≤16 m 时，可采用空心板或连续的实心现浇板。

2.2预应力混凝土梁桥。

预应力混凝土梁桥根据跨度大小，在使用情况上是不一样的。L≤20 m 时采用后张法空心比较经济合理，因其建筑高度小、受力合理、施工工期短等优点被广泛采用。在25 m≤L≤50 m 时更多采用组合小箱梁或者T梁，小箱梁相比同跨径的T 梁有的诸多优点，被广泛使用。具体的优点主要有：一是梁高较小。二是梁稳定性优于T 梁抗扭性好，三是张拉预应力钢束时，较大跨径的T 梁易发生侧弯，而小箱梁基本不会出现侧弯。预应力筋能够使受拉区预先储备一定的压应力，在外力作用下混凝土可不出现拉应力或者是出现超过某一限值的拉应力。

2.3连续刚构桥和拱桥。

连续刚构桥是墩梁固结的连续梁桥，该种体系利用主墩的柔性来适应桥梁的纵向变形，适用于大跨、高墩的桥位修建，是库区跨越较大支流切沟的重要桥型之一。连续刚构桥分主跨为连续梁的多跨刚构桥和多跨连续-刚构桥，均采用预应力混凝土结构，梁墩固结点可将铰设置在大跨、高墩的桥墩上，利用高墩的柔度适应结构由预加力、混凝土收缩徐变和温度变化所引起的纵向位移。该桥型整体性能好，挂篮等施工方法成熟，结构刚度大，抗震性能好，被广泛应用于各级公路及铁路桥梁中。对库区的深切地形尤为适应。

拱桥在我国大江南北到处可以看见，起初的拱桥多采用用天然石料作为建筑材料。拱桥以其跨度大，造价低廉为高山峡谷中广泛采用。水电站库区的深切地形，往往两岸基岩完整，承载能力较好，适合修建拱桥。其古朴大方、受力合理、构造简单、无需高墩、造价低等特点均为其他桥型不可相比。

3 桥型方案比选原则

桥梁方案设计是初步设计阶段的重要设计内容，根据路桥配合选择的桥位、公路的技术标准、荷载等级、桥梁的各项设计要求，按照技术可行，经济合理，因地制宜、就地取材、便于施养、适用美观与自然环境协调一致的设计原则进行桥梁桥型方案设计。根据地形地质水文拟选三种进行比较分析，从安全、功能、经济、美观、标准化施工、占地和工期多方面比选，最终确定桥梁形式。

3.1适用性原则

所谓适用性原则就是符合公路总体设计要求，综合考虑水文，地质，地形，施工等因素，满足在车辆和人群的安全畅通及未来交通量增长的需要。在桥下应满足泄洪、安全通航或通车等要求。结构上保证使用年限和易维护，易保养。

3.2舒适与安全性原则。

所谓舒适与安全性原则就是要控制桥梁的竖向与横向振幅，避免车辆在桥上振动与冲击。整个桥跨结构及各部分构件，在制造、运输、安装和使用过程中应具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。

3.3经济性原则 。

所谓经济性原则就是设计的经济性，符合长远发展远景及将来的养护与维修等费用。 同时还要先进性原则，体现出现代桥梁建设的新技术及造型美观原则。一座桥梁应与周围的景致相协调。合理的结构布局和轮廓是美观的主要点，尤其是在水电站库区低等级复建道桥梁的设计中。

4 水电站库区低等级复建道路桥梁设计选型

4.1桥型上部结构的比选

桥梁上部结构形式的选择合理与否对工程的经济性、结构新颖、施工方便、美观性及施工速度有较大的影响，是整个桥梁设计过程中非常重要的一个环节。同时还要以不破坏或少破坏地区原有风貌为原则，最大限度减小施工对水流的污染，较好地与周围环境相协调。在水电站库区低等级复建道路桥梁设计中，主要采用钢筋混凝土、预应力混凝土简支梁。简支梁桥是梁式桥中应用最早、使用最广泛的一种桥型。具有受力简单、节省材料、架设安装方便等优点。简支梁常用的经济合理跨径在20 m 以下，且采用空心板较多。随着近年来施工工艺的改进，应用较多的是宽幅式空心板和小箱梁，其经济技术指标较其他结构优势明显。对于跨径25 m 的简支梁，在库区桥梁中较少见，如需采用时，推荐T 梁。对于跨径30 m 的简支梁，组合小箱梁和T梁应用一样，各项指标也相差不大，各有优缺点。对于跨径35 m和40 m 的简支梁桥，采用组合小箱梁的结构形式，桥梁整体性好，施工张拉时不易出现侧弯，且更为节约材料。特别在曲线上的桥梁，组合小箱梁抗扭性能好于T 梁，且T 梁施工难度较大。所以跨径35 m 与40 m 上部结构推荐采用组合小箱梁。

4.2桥型下部结构比选

桥梁方案比选中，上部结构是首要考虑的，下部是从属的，但是也是不容忽视的。

库区低等级复建道路桥梁在山区，由于地势起伏都非常大，对自然环境的破坏应该以最小为目的。为了使桥墩台自身稳定性，需要将基础嵌入岩层或稳定的地基中。一般桥台填土高度宜控制在8 m 以下，桥台形式主要采用轻型桥台和重力式U 形桥台，轻型桥台采用桩基为宜。桥墩除特殊结构外一般采用双桩柱式桥墩，桩径1. 5 m，柱径1. 2 m，桥墩高度小于45 m 时，采用圆柱式墩较为经济，因其施工工艺成熟，提升滑模施工快。对于墩高大于45m的桥墩，为保证结构 有足够的刚度，同时兼顾外形美观，设置工艺较为成熟的空心薄壁墩。

5 结语

随着我国基础设施不断完善，边远山区的通村通乡公路建设项目越来越多，不至在水电站的库区低等级复建道路中，在一般的乡村道路建设中同样会有较多的桥梁建设，做好做优低等级公路建设中桥梁设计选型工作，对公路建设项目，乃至社会经济发展具有较大的意义和价值。

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中图分类号： TV697.3 文献标识码： A 文章编号： 1009-8631（2012）01-0040-02

永寿县现有小（一）、小（二）型水库14座，其中：小（一）型水库4座，小（二）型水库10座。这些水库在农业生产、人民生活用水和工业用水、养殖业以及防洪等方面发挥着重要作用。然而，由于这些工程大部分建于50-70年代，工程运行时间长，淤积严重，许多水库都不同程度存在一些病险问题，特别是上世纪六七十建成的水库问题尤为突出，一直成为水利行业的工作重点之一。现以永寿县三分岔河水库为例对水库除险加固及运行管理上存在问题和解决的对策进行了分析。

一、水库概况

三岔河水库位于永寿县三岔河中游的御驾宫乡营里村，距县城12公里。三岔河是泔河左岸的一条支流，地处渭北黄土高原沟壑区，植被较差。沟道全长15km，流域面积62.5km2，沟道平均比降23.2‰。三岔河水库位于三岔河下游，控制流域面积52km2，坝址以上沟道长13.75km，沟道平均比降42‰。

水库始建于1976年，土坝工程从1976年10月动工，于1977年9月份全部填筑完毕。溢洪道1978年衬砌了陡坡和消了池，1982年5月对剩下96m未衬砌平流段进行了衬砌。放水设施和大坝同期完成。受当时政治条件和技术力量限制，由当时永寿县水电局边勘察、边设计，由民工大会战完成的水库工程。是一座典型的“三边工程”。由于原设计标准低，施工质量差，近40年来，一直带病运行，存在多处隐患。整个工程的病险状况已经十分严重。

2008年12月，咸阳市水利局组织有关专家对三岔河水库大坝进行了安全鉴定，鉴定结论为三类坝，并建议“尽快完成除险加固，使大坝能够安全、正常运行”。

水库由大坝、溢洪道、放水洞组成，属Ⅳ等小（1）型水库，主要建筑物4级，地震设防烈度VI度。原防洪标准为按30年一遇设计，300年一遇校核。水库原设计总库容193万m3，其中有效库容110万m3，死库容20万m3，滞洪库容63万m3。设计正常蓄水位926.00m，校核洪水位928.50m。

大坝为碾压式均质土坝，原设计坝顶高程929.00m，最大坝高26m。坝顶宽2.5m，坝顶长121m。上下游坡分别设有两级戗台。下游坡脚设有排水棱体。

溢洪道位于大坝左岸，为河岸开敞式，溢洪道进口高程926m，长199.2米，总落差22.96m。其中平流线长96m，宽15m，设计水深2.0m，校核水深2.5m；陡坡长80m，比降1%，宽11.5m，墙高2.0m，比降为0.25；消力池长20.75m，深1.5m，尾墙宽2.45m，全部用块石衬砌。

卧管和涵洞夹角为60°，卧管共有20个台阶，每个台阶高0.4m，每个台阶1个孔，孔径上口0.3m，下口为0.25m。涵洞全长96m，底宽0.8m，高0.8m，涵洞顶部为半圆形，半径为0.4m，洞底比降1%，流量0.23m3/s。

二、工程存在的主要问题

目前水库大坝主要存在以下问题：

1.大坝迎水坡及背水坡坡面局部出现冲沟和塌坑；坝后排水棱体石块风化固结严重，且排水棱体淤积堵塞，左坝肩存在绕坝渗漏；坝面排水系统不完整，现有排水渠冻融损毁，衬砌破坏严重，排水不畅。

2.溢洪道砌石风化滑塌严重，两岸高边坡没有按稳定进行边坡削坡处理，土体大量滑塌，大量土方堆积在溢洪道内,影响了溢洪道的正常泄洪。进口右岸侧墙因长年垮塌，现仅剩余不到2.0m宽的墙体，且多出存在裂缝。陡坡段砌石底板冲毁、风化严重，陡坡段末端右岸边坡绕坝渗漏。

3.水库年久失修，多年淤积，放水卧管几乎淤死，最大淤积高度达7.0m左右。放水涵洞出口引水渠因坝后高边坡滑塌而被掩埋，涵洞出口退水渠冲毁破坏严重，现已在坝后坡脚处形成深约2.0m，宽1.5m的冲沟，直接威胁大坝安全。

4.无监测系统、水情测报系统、无防汛抢险硬化道路。

三、水库除险加固的必要性

1.防洪减灾的需要。三岔河水库地理位置十分重要，担负着水库下游马坊镇仇家村、郭门村及御驾宫乡营里、御西、御中、庄头、寨子、九龙咀等村的防洪安全，使下游河道内耕地免受洪水威胁；灌溉方面，三岔河水库为当地2500亩农田提供灌溉生产用水，为当地农业增产及灌区农民脱贫致富奔小康发挥着重要作用。总之，三岔河水库综合效益显著。所以该水库对下游的防洪相当重要。

2.水库正常运行的需要。三岔河水库原设计总库容193万m3，有效库容110万m3，正常蓄水位926.0m。水库建于70年代，因工程设计标准低，施工质量差，且多年来工程管理和维护不到位，枢纽建筑物多处存在安全隐患，使水库一直带病低水位运行，没有发挥应有的工程效益。

3.满足工程安全运行的需要。三岔河水库属Ⅳ等小（1）型水库，主要建筑物4级，地震基本裂度为VI度。水库原按30年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核，因水库属“三边”工程，工程建设标准低，质量差。现有坝体损坏严重，溢洪道因淤积造成泄洪能力不足，放水洞坍塌，放水设施失效，这些隐患给下游人口、耕地及公路交通带来潜在的威胁，严重影响当地农业、工业及交通运输业的发展。

4.水资源充分利用的需要。三岔河水库是永寿县很重要的农业生产的水利灌溉设施，给三岔河灌区0.25万亩农田提供灌溉水源。渭北地区缺水严重，为充分利用有限的水资源，保证三岔河灌区的农田稳产、高产，促进灌区经济发展和社会稳定，尽快实施三岔河水库除险加固是十分必要和紧迫的。

四、水库除险加固工程设计

（一）大坝加固工程

大坝加固工程主要包括排水棱体改建、坝顶加固、大坝上、下游护坡加固、坝面排水改建及左坝肩防渗处理等工程。

1.大坝下游坝体排水改建工程。由于原排水棱体部分掩埋并且淤堵严重，以失去功能，本次加固拆除原排水棱体在原位置新建排水设施。新建排水体顶高程905.69m，顶宽1.5m，为棱体排水，上游坡比为1∶1，下游坡比为1∶1.5。

2.大坝坝顶改造设计。实测坝中坝顶高程为929.07m，宽2.7m，本次经复核计算现状坝顶高程不满足防洪要求，为了降低工程造价本次设计不加高坝顶顶高，采用坝顶上游增设C25钢筋砼防浪墙，满足防洪需求。防浪墙顶宽0.3m，高0.9m，墙顶高程为929.97m。由于坝顶过窄，无法满足防汛抢险需要，如果仅是为了增加坝顶宽度采用培厚坝坡工程量较大，不经济。本次设计结合上游设置防浪墙，在下游侧设置M7.5浆砌石挡土墙，将坝顶加宽至3.5m。坝顶道路为3.5m宽泥结碎石路面，路面为15cm厚的泥结碎石，路基为12cm厚砂砾石垫层。

3.大坝上、下游护坡设计。本次设计在上游增设干砌石护坡，护坡下做砂砾石保护层。加固平整下游坡面，设草皮护坡，改建坝面排水渠。

4.左坝肩渗漏出口反滤设计。左坝肩坝后渗漏出口处增设砂砾石反滤层，保护渗漏出露点砂砾石层，提高稳定性。对出口处高程912.0m以上范围边坡削坡处理。912.0m~919.0m范围内做M7.5浆砌石护坡。护坡内填砂砾石反滤层厚20cm，底部间隔1.5m设φ50PVC排水管，渗水经排水管排入溢洪道。

（二）溢洪道改造工程

针对溢洪道目前存在的问题，改造内容如下：

1.清除溢洪道内原施工弃渣、弃土及塌岸堆土等；

2.对损毁的砌石边坡按计算高度重新砌护，对进口右岸的边墙延伸至坝侧。其余砌石段重新进行勾缝处理。

3.对陡坡段原砼底板和消力池底板进行加固处理,在原底板上加锚筋并浇筑30cm厚的C25钢筋砼，以提高抗冲能力。

4.对溢洪道左岸高边坡进行削坡治理。

（三）放水设施改建工程

1.卧管改造设计。本次改造仅对淤积高程925.00m以上卧管进行改造，卧管台阶高度由0.4m改为1.0m，共改造两级台阶，水平放水圆孔改为立式放水方孔，增设铸铁放水闸门及配套启闭设备。

2.输水洞加固设计。原放水涵洞采用块石砌筑，经多年运行，放水洞基本完好，但目前涵洞内局部存在破损、裂缝现象，本次加固拟采用M7.5水泥砂浆对裂缝封堵，然后表面抹平。对涵洞壁存在的裂缝用水泥砂浆封填处理，用水泥砂浆回填、压实、抹平。

（四）防汛道路改造工程

该防汛道路是在原有土基的基础上整修，全线长2940m。经复核原路线转弯半径等基本符合规范要求，所以整修道路基本维持原路线不变，仅对局部进行调整，最大纵坡不大于10％。路基宽度维持原路基宽度不变。路基宽度4.5m，路面宽3.0m，路面结构由两部分组成：泥结碎石面层（厚150mm）及级配碎石基层（厚120mm）。

（五）大坝安全监测工程

重新布设大坝变形监测网，增设大坝渗流观测，完善大坝相应的观测设施。

（六）工程管理

三岔河水库现由永寿水利局管理，共有管理人员5名，其中工程师1人，助工2人，技术员2人。根据水库管理人员编制规定，本次维持管理人员5人不变。

五、国民经济评价

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中图分类号：X731文献标识码： A

前言：随着铁路路网覆盖率的逐渐扩大，各种复杂困难的工程设置条件和环保理念的贯彻对铁路选线提出了更高的要求。铁路各类工程修建技术的发展水平与线路方案的选择密切相关。一方面，线位的选择直接影响工程总量，进而影响项目的整体投资和社会经济效益；另一方面，各类工程的当前修建技术水平决定了该项工程的修建难度与可实施性，反过来影响线路方案的合理性。因此，通过实例对两者之间的相互影响进行分析，有助于准确把握铁路工程选线的科学性和合理性、提高选线工作效率。

1、兰新铁路天山隧道群历次选线思路变化

1.1兰新铁路基本概况

兰新铁路东起甘肃省兰州市，西至新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市，后延伸至阿拉山口，全长2000余km。该线始建于20世纪50,60年代，90年代初实施了增建二线工程，进入21世纪以来，又分段实施了提速改造工程。其中大山至达坂城段线路通过大山白杨河峡谷，峡谷间沟谷发育，地形条件困难，工程量较大。由于历次工程建设年代跨度较大，其线路位置的选择和工程设置差异明显，集中反映了不同时期的选线理念和工程修建技术特点，具有较普遍的代表性。图1为白杨河峡谷区(局部)各时期线位与工程设置变化示意。

1.2I线选线方案及存在问题

I线于1962年建成，其线路最小曲线半径为300m。线路蜿蜒于沟谷间，以总长度4458m的12座短隧道穿越峡谷。限于当时修建技术水平，各隧道长度基本不超过1000m;跨越沟谷间也主要以高填深挖的路基工程通过，没有一处采用桥梁工程;甚至为节省建筑材料，在跨越2条冲沟处，仅设置了1座片石混凝土拱涵。该线建成后，存在隧道偏压、雨季排水不畅、钢轨磨损和道床变形等问题，造成运营部门需长期投入大量人力、物力进行养护维修和监测。以当前的设计理念来衡量，本段采用的线路方案是十分不合理的。但机械设备短缺、隧道施工进度慢、通风难，桥梁设计施工体系不完备、施工难度大，钢材、水泥等建筑材料极度匾乏是当时真实外部环境的体现。在如此简陋的技术条件下，I线的选线最大限度地降低了工程建设的难度，节省了稀缺的建筑材料，有效控制了工程投资和工期，实现了工程技术水平与选线的合理结合，及时解决了新疆与内地没有铁路通道的问题。因此其选线与工程设计实际上是一个成功的范例。

1.3II线的选线和工程设置

II线工程于1995年建成。经过30余年的发展，普通桥梁的修建技术已很成熟，不再成为选线的制约因素，钢材、水泥等建筑材料供应也较为充足。虽隧道修建的机械化程度有了明显提高，但长隧道施工、运营通风技术仍处于探索阶段，工程投资也较常规桥梁高，限制了长隧道的普遍使用。II线选择在I线左侧(靠河侧)，仍以12座短隧道(总长度计5002m)穿过峡谷左岸山区，跨越沟谷不再采用高填路基工程，转而采用桥梁工程，同时得益于隧道工程技术在处理偏压、浅埋等方面的进步，隧道位置选择有更大的自由度，线路最小曲线半径增大至400m。由于各类工程修建技术的进步，II线的线路条件较I线有较大改善，建成后基本未发生各类病害，桥涵、隧道、路基等固定设备技术状态良好，运营养护成本明显降低。因此，选线设计很好地平衡了各类工程的技术难度、工程数量和工程投资，满足了当时经济发展对提高兰新铁路运输能力的要求。

1.4 提速改造

提速改造工程于2006年建成通车。提速改造平面最小曲线半径加大至2800m，线路位置选择在I线右侧(靠山侧)通过，以连续3座总长度计8879m的双线隧道穿越山体，其中最长隧道达4002m。3座隧道之间以15m以下高度的填方路基通过，并设大孔径涵洞排水。线路标准和各项工程可靠性得到了很大的提高。在线路允许速度从70一80km/h提高到200km/h的同时，明显降低了运营养护费用，实现了运营质量和效益的同步提高。

2、青藏铁路关角隧道选线变化情况

2.1 既有线现状

青藏铁路西格段东起青海省西宁市，西至格尔木市，全长800余km，是目前青藏高原对外联系的唯一铁路通道。20世纪50一60年代开始分段修建，历经26年于1984年建成通车，90年代末分段进行了提速改造，之后又实施了增建二线工程。其中天峻至乌兰段线路通过关角山，高山及山麓边缘丘陵地带沟谷发育，且北西向中吾农山―青海南山断裂带在关角隧道附近穿越线路，对工程影响较大。由于越岭地段落差达320m，为争取高程，线路选择主要以隧道工程通过关角山，不同时期隧道长度的设置具有较典型的代表性。既有线最小曲线半径为300m，线路以总长度计5044m的6座中、短隧道穿越峡谷，仅关角隧道长4010m，其余隧道基本不超过400m；桥梁工程以8m长梁桥为主，未采用24m以上大跨度桥梁工程；同时为节省投资大量利用回头曲线进行展线，以低填浅挖的路基工程通过。

2.2增建二线工程的改进

增建二线工程于2008年开工建设。二线工程在既有线左侧以2座长32.605km的单线隧道取直穿越关角山，不再采用展线方式适应地形。该隧道建成后将成为世界最长的铁路隧道。由于长大隧道施工技术的成熟和运营通风、排水技术的完善，不再控制选线，隧道长度的设置有了更大的灵活性。

3、兰合铁路跨越刘家峡水库桥梁结构形式的采用

3.1总体情况

兰州至合作铁路是连接陇海、西宁至成都铁路通道的重要组成部分。线路全线位于甘肃省境内，行经兰州市、临夏回族自治州和甘南藏族自治州，地处黄土高原与青藏高原的过渡地带，地震烈度为8度区，地形、地质条件复杂且差异性较大。其中永靖至考勒段线路需跨越著名的刘家峡水库，两岸滑坡、坡面溜坍、水库坍岸等不良地质发育，桥梁工程艰巨且技术难度大，属复杂、艰险山区，选线难度很大，故对跨越刘家峡水库段线路方案进行了研究。

3.2跨越水库桥梁形式的选择

根据勘察，桥位处因长期的水流切蚀，水库水位的升降，岸坡松散物质被水流带走，而坚硬的岩石不易风化，多部地段风化厚度较小，部分坡脚新鲜岩石出露。经历了长期的地质构造、地震、风化等作用，水库建成40多年来，坚硬岩石形成了陡立的岸坡，岸坡基本稳定。位于刘家峡水电站大坝上游4.2km、距挑河入河口2km处的折达公路桥资料显示，该处谷底最低约为1622m，水库蓄水后，库底已淤积到约1690m的高程，淤积高68m。桥址处受刘家峡水库库区回水影响，水中设墩施工难度很大，跨越库区桥梁以单孔一次跨越为宜。经过对主跨桥梁结构形式多方案比选论证，主桥采用100m+180m+100m连续刚构，主墩墩高达105m。该桥建成后将是我国单线铁路高烈度地震区最大跨度连续刚构桥，桥式受力合理、新颖美观且易与桥址周围环境融为一体。

4、结束语

由兰新铁路大山隧道群选线的普遍性及青藏铁路关角隧道、兰合铁路跨越刘家峡水库选线的典型性可见，铁路工程选线和工程修建技术水平是相辅相成的。工程选线一般应尽量考虑不同时期各类工程技术的水平，在保证实现铁路运输功能的前提下，尽可能平衡线路条件、工程条件、工程造价、建设工期、建筑材料等各方面因素，以安全可靠为原则，保证项目顺利建成。为保证线路方案的合理性，铁路专业设计人员应积极了解掌握各类工程技术的最新发展和变化，确保各项工程具备可实施性。

参考文献:

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【摘要】通常，路面受到破坏的一个重要原因即路基出现意外状况。首先对公路路基常见的病害作出了具体的分析与归类，此外对每种病害出现的原因进行了总结。与此同时，提出了相应的解决公路路基常见病害的防护措施，以供同仁参考！

关键词 公路路基；常见病害；防范措施

路基是公路的重要组成部分，是路面的基础。其质量的好坏，将直接影响到路而的使用品质。据调查，我国路面产生的早期损坏因路基而造成的占60%以上。路面的损坏往往与路基排水不畅、压实度不够、强度低等有直接关系，而且修复难度大、费用高。

1常见病害及原因

因为不同的工程在其施工过程中，地形与地质之间存在差别，再加上一些自然因素的影响，比如水文、天气等等，都会导致公路路基产生一定的病害。根据笔者的调查，可以发现常见的公路路基病害有沉陷、坍塌、边坡滑坡等等，这会威胁到交通的安全。

1.1路面不平

作为公路工程舒适程度的一个重要参数，路面平整度对于整个公路路基质量的控制有着重要作用。一旦工程的质量受到影响，路面也会出现不平整的状态。这导致的最终结果是，路面的平整度严重降低，使得车辆不得不降低行驶的速度。与此同时，冲击力也在明显增加，形成的安全性以及舒适性都会受到影响。长此以往，公路工程将会无法实现预期的社会以及经济效益。通过研究发现，路面的平整度受到影响主要存在以下原因:没有控制好基层的平整度，最为严重的一种情况是波浪式起伏；对于路面的施工质量没有较好地把握；摊铺机及压路机的工作人员专业性不强；没有正确地把握好基准线或滑靴。

1.2路基不均匀沉降

导致公路路基产生沉降的原因是多方面的,举一个简单的例子，例如路基的荷载力太小，或者是土的应力作用以及地下水的作用力等等。很多的资料都显示，这种路基病害的产生是受多方面因素影响而形成的。通常来讲，路基产生不均匀沉降的具体原因表现为：填方路基的土体不具备足够的压实度；在地基中具有饱和软土层；公路路基的刚度不一致，这样容易导致路基受车辆荷载力的影响，其结构出现附加应力，并且这种力偏高，使得公路路基出现病害；同时，地下水状态发生改变,也会导致土体以及水压力发生变化，进而使得附加应力出现。这种附加应力会加强填土的附加沉降；此外路基的侧向变形，也是导致路基发生病害的一个因素，不容忽视。

1.3坡面破坏与滑坡

公路路基会出现滑坡的原因是多方面的,其中，最为关键的一个因素则是受地基的强度影响。由于地基的强度不断降低，破坏了土体稳定性的平衡，最终使得路基产生灾害。加上路堤的边坡坡度较大,或者是另外一种情况，边坡的坡脚已经被冲走，都会使得路基出现滑坡灾害。通常而言，较为严重的滑坡主要是在松散结构，或者是黄色湿陷性黄土层中出现的。至于滑坡的具置，主要是在一些无法整合的接触面处。这是因为接触面部位的黄土的稳定性不强，受到外力影响，比如水，或者是地震等等的作用力，都极容易出现土体滑移和崩坍。

1.4路基沿山坡滑动

在水库库区、沿河的高路堤路段，水库蓄水前路基比较稳定，但随着水库不断蓄水，水位不断提高，沿库区路段路基底部被水浸湿，强度降低，从而使上层土体失去支掌，形成滑动面，坡脚又未进行必要的加固处理，当路基土体自重和行车荷载产生的向下滑动的力大于路基底层与原地面之间的摩阻力时，路基就可能沿基底向下滑动，路基整体失去稳定。

2防治措施

2.1路基的勘察与设计

勘察设计工作人员的业务水平的提高，对于我们在设计路段的工程地质状况进行了深刻透彻，仔细而全面的调查，软基处勘察水平的提高，全面真实无误地综合反映当地地质的情况，对影响路基病害的因素进行全面的调查分析，这给我们提供了大量详细的设计资料信息。于是，再通过设计部门借鉴、参考我国及其他国家相关部门，对路基勘察与设计的资料，根据路面实际勘察、路面实际地理环境等情况，给我们制作出一个科学而准确的设计方案。监理单位要不定期的对控制路基施工的测量放样进行抽查。

2.2强化施工现场监督与管理

严格把握好公路路基的施工质量，第一，需要制定出一个具体的施工计划。这个计划的制定不应带有随意性，需要尊重工程的实际情况制定。在完成路基填筑时，必须在事先做出一定的准备工作，观察路基的清理工作是否符合要求，有没有杂质，或者是软土地基。其次还需注意路基的排水设施，应尽量地保持公路路基的干燥，以及压实度等等。施工必须保持一定的秩序，严格按照施工计划执行。

2.3路基路面的排水

对于公路路基施工建设中雨水冲刷强、排水措施不完善的路段，应该参考雨水的冲刷力度、雨量大小建设排水管道，从而减小雨水对公路路基路面的伤害。对于公路路面的排水措施也应该根据路基的具体情况，目的是减小雨水下渗到路基中去。对公路路基的排水工作应该严谨合理，对具体路段采取具体的措施，采用管道排水施工建设时也可以根据路基的情况使用不同的管道施工，以适应路基排水的需要。

3结束语

综上所述，由于公路建设时间短，建设完成速度快，为了对公路路基常见病害进行有效处理，需要对公路路基进行有效的防护措施，以保护公路路基的安全。对于公路路面进行施工建设时，暴露出来的公路路基问题尤其需要引起重视，并且我们应该通过提高公路施工的技术和能力，定期对公路路基的养护等措施解决公路路基病害问题，实现公路行车安全和公路路基质量安全。总之,公路路基建设需要对施工工作、技术工作、管理工作、监督工作等各个工作环节进行有效的安排，以实现公路路基的养护和公路路基的质量安全。

参考文献

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篇9

中图分类号：U448 文献标识码： A

近年来，随着大型水电站的修建，坝址上游水位显著抬高，原有道路大多被完全淹没，新建公路工程线位选择必将跨越更多更宽的深沟。作为库区新建公路工程的关键――桥梁工程大多是在库区狭窄的两岸选址、实施，施工难度较大，为此库区桥梁的设计构思显得尤为重要。

本文结合金钟大桥新建工程中的具体桥梁的设计对库区桥梁设计构思进行探讨。

1、库区桥梁的特点

1.1桥位自然条件

滩坑水库（千峡湖）于2008年蓄水至标高160m，原溪流两侧道路基本淹没，为了方便库区附近群众出行，急需恢复水库两侧道路设施，并架设跨水库桥梁联系水库两岸道路。

拟建项目所经过的地区为低山丘陵区，地形地势相对较陡，地面标高一般在161～189m之间，沿线多为林地及旱地。路线跨越滩坑水库，水库水面宽度约230～450米，最大水深约40米，雨季时水流湍急，枯水期沟谷流量较小。路线所经区域主要河流为小溪，小溪属瓯江水系，自西南向东北斜贯景宁全境。滩坑水库建设后，于2008年蓄水至160m高程。千峡湖100年一遇洪水回水位为162.5m作为该桥的设计洪水位。桥下航道通航等级为Ⅳ级，设计最高通航水位160.8m，桥梁设计标高满足泄洪和通航要求。水库蓄水后库区内水流平缓，流速较小。拟建项目场地未发现有影响工程稳定性的不良地质作用，地基土层均匀性尚好，场地整体稳定性较好。

1.2技术标准及主要材料

（1）道路等级：按规范规定的设计速度为20km/h的四级公路标准进行设计，路基宽6.5m，金钟大桥宽9m。考虑到路线起终点路基部分与桥台距离较近，路基宽度渐变无法实施，故两侧路基宽度也按9.0 m进行设计。

（2）设计荷载：公路―Ⅱ级

（3）通航情况：滩坑水库Ⅵ级航道，通航净空22×4.5m，航道轴线与桥梁中心线夹角0°。

（4）设计最高通航水位：160.8m

（5）设计洪水位频率及设计洪水位：设计洪水频率1/100，设计洪水位162.5m。

（6）地震烈度：本区属地震动峰值加速度小于0.05g，地震基本烈度小于Ⅵ度区，地震反应谱特征周期为0.35s，桥梁仅进行构造措施设防。

（7）设计纵坡：路线纵断面采用0.5%、0.549%的缓坡进行设计。

（8）设计横坡：1.5%的双向坡，由厚度变化的混凝土桥面铺装形成桥梁横坡。

1.3主要材料

（1）砼：

预应力混凝土连续箱梁（含齿板）： C55混凝土

主桥合拢段、施工人孔补强： C55微膨胀混凝土

伸缩缝预留槽： C55钢纤维混凝土

桥面混凝土铺装： C50防水混凝土

主桥主墩墩身：C40混凝土

主桥主墩承台、主桥主墩桩基、桥面防撞护栏、台帽及耳背墙： C30混凝土

桥台台身、侧墙及桥台基础： C20混凝土

（2）钢材：

⑴ 预应力钢束：采用高强度低松驰的预应力钢绞线，标准强度fpk=1860Mpa，弹性模量Ep=1.95×105MPa。

⑵ 普通钢筋： 钢筋直径≤10mm者采用HPB300光圆钢筋，直径>10mm者采用HRB400带肋钢筋。

⑶ 预应力锚具：必须采用成品锚具及其配套设备。

⑷ 预应力体系：应符合国际预应力砼协会（FIP）《后张预应力体系的验收建议》的要求，波纹管采用塑料波纹管。

⑸ 其它钢材：除特殊规定外，其余均采用Q235钢。

2、桥型方案设计与结构分析

2.1设计意图和原则

本桥属低等级农村公路桥梁，桥梁在满足使用功能的前提下控制造价，不求过高、过大，故桥型方案的选择在安全性的前提下，首先应考虑其使用功能。考虑到桥址位置水深较深，且河水冲刷能力较强，下部结构施工难度高，故设计时选择跨径较大的桥型，一方面减少水中墩的数量，可降低水中施工难度，另一方面减少桥梁下部结构对河床断面约束，减小桥梁建设对滩坑库区整体自然景观的影响。

结合目前的桥梁设计、施工技术水平及桥位处建设条件等因素考虑，在方案选择过程中，考虑采用预应力砼连续刚构桥方案和一跨过河的钢管砼桁架拱桥方案，对上述两种桥型分别做了比选，从中选出比较适合的桥型方案。

2.2大桥总体设计

2.2.1方案一：预应力砼连续刚构

图1 预应力砼连续刚构桥总体布置图

为主跨120m的预应力混凝土连续刚构，桥梁配孔：68+120+68m，桥梁全长262米。桥梁宽9米，采用单箱单室结构。桥台均采用U型台、扩大基础，桥墩采用双肢薄壁墩接承台，钻孔灌注桩基础。桥面总宽度为9米，桥面横坡为1.5%双向坡，桥面布置双向两个车道。桥梁平面位于直线上。该方案施工采用挂篮悬臂浇筑，工艺简单且非常成熟，但基础为深水基础，施工难度较大。

2.2.2方案二：钢管砼桁架拱桥

图2 钢管砼桁架拱桥总体布置图

桥梁上部结构形式：有推力中承式钢管混凝土桁架拱桥，桥梁布跨为8+240+8米，桥面总宽度为9米，桥面横坡为1.5%双向坡，桥面布置双向两个车道。

拱肋：拱肋净跨径240米，矢跨比1/5，拱轴线形式为二次抛物线。主拱肋为等截面双肢桁架式钢管混凝土结构，肋高4.65m，钢管采用Q345c钢板卷制而成，管径115cm，跨中段钢管壁厚度为20mm，拱脚段钢管壁厚度为30mm，拱肋内灌C50微膨胀泵送混凝土，形成钢管混凝土结构。主拱肋采用分段预制缆索吊装施工，每条拱肋分9段预制，标准段长度为30m，跨中段长度为23.49m。受水库水深的限制，拱肋只能采用缆索吊分阶段焊接拼装，施工难度较高。

2.3 施工方案

深水桩基础一般有两种施工方案，第一种是从两岸向主墩位置搭设施工栈桥、施工平台，第二种是采用浮式平台进行深水钻孔桩施工。其主墩位置的地面线顶面覆盖层为卵石层，卵石层层厚较薄，桥墩施工时不能将钢护筒很好地打入岩层、不能形成施工平台时，可以考虑采用栽设工艺，用冲击钻进行无护筒的冲坑后将相应的钢护筒埋设入冲坑中并将多个钢护筒连接成施工平台。上部结构采用挂篮悬臂现浇施工。该施工方法工艺简单，技术相当成熟。

钢管砼桁架拱桥下部结构采用明挖施工。桥梁上部结构的钢管拱节段及吊杆横梁、桥道板的安装采用缆索吊装系统无支架吊装。此安装架设方法工艺成熟，且施工期间受力对结构成桥受力无影响，易于保证结构成桥线形和受力状态。目前国内采用相同结构体系的桥梁大多采用上述方法施工。

3、桥型方案确定

3.1两种桥型方案比较分析

3.2推荐方案的确定

通过分析比较，两个方案在技术上都是可行的，均能满足金钟大桥的使用要求和滩坑水库的通航要求，均体现桥梁技术的先进水平，均有较成熟的施工工艺，但从本项目所在区域的建设条件、运输条件以及后期养护费用考虑，变截面预应力砼连续刚构方案要优于中承式钢管混凝土桁架拱桥方案，故推荐方案为变截面预应力砼连续刚构桥。

4、结语

大跨径连续刚构桥除具有前面所分析的许多优点外，还具有整体性能好、抗震能力强、抗扭潜力大、结构受力合理、选型简洁明快的特点。这种抗压刚度较大、抗推刚度较小的双肢薄壁连续刚构桥较为容易适应连续结构的变形，对减少连续结构引温度变化、混凝土收缩徐变等原因而产生的次内力非常有利，我们相信它必将被更多的引入到库区新建、复建公路工程中，为改变库区的交通状况作出巨大的贡献。

参考文献：

[1]《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）；

[2]《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）；

[3]《高墩大跨连续刚构桥》（马保林编著 人民交通出版社）；

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中图分类号：U213.1+3 文献标识码：A

概述

岩腔是山区道路建设过程中经常遇到的工程地质问题，它的稳定性影响着道路结构的安全。

陈洪凯等认为陡崖上软硬岩石之间的差异风化作用是危岩链式演化的源动力， 岩腔内泥岩存在压裂风化，并影响着危岩的疲劳寿命长短。

对岩腔的处理一般来讲，主要是根据岩腔地质状况和基础荷载条件进行综合分析，进而通过经验类比方法做出定性判断，对岩腔的处理方法具体分析和研究的方面目前很少。

本文依托实际工程，详细阐述了重庆某待建主干路岩腔段工程处理措施的提出与比选，为其他类似工程提供借鉴。

1 工程概况

某待建主干路所在K1+060～K1+120段右侧分布有一现状水库，水库南北长200m，东西宽约60m，水库与路线间有一陡岩，高差达21.70m，主要由砂岩、泥岩组成。由于差异风化作用在道路K1+077～K1+114处下方形成一个大岩腔，岩腔纵深达16.0m，横宽约37m，岩腔高度2.0～8.0m，由于岩腔的存在，必然对上部新填路基有较大影响。

本处原始路线支持挡结构位于岩墙顶板卸荷影响范围（顶板高×tg（45°+φ/2））内，如不进行处理，肯定存在很大风险。而大范围改线对规划和用地影响较大，因此必须对其采取相应工程处理措施确定工程安全。

2 充填砼方案

砂岩、泥岩常分布于重庆地区，砂岩一般属于较软岩，泥岩属于极软岩，浸水后抗压强度差异较大。该岩腔所处地质岩层为砂岩、泥岩，岩层风化性差异较大，岩质稳定性较差。

王方杰等对岩腔进行了有限元分析，认为岩腔的存在一方面降低了地基的稳定安全系数，另一方面造成了路基的不均匀变形，因此建议设计时要对岩腔进行填充处理。

本方案考虑在岩腔底部挖台阶，并形成逆坡，台阶宽度不小于2m，台阶高不小于0.5m，以增加底部摩擦力。采用C20片石砼浇筑回填加固岩腔，同时在路肩处设置衡重式路肩挡墙，挡墙高约8～17m，对基础承载力要求为0.3～0.8Mpa。

本方案存在以下特点：首先，在岩体上挖台阶较为困难，大体积混凝土浇筑时施工控制要求高，在岩腔内部不易密实；其次，原岩腔处于砂岩、泥岩、砂岩交界处，浇筑混凝土后与原始岩土体结合情况不明，如胶结不好，易形成软弱面或破裂体；第三，横断面上挡墙高度较高，对基础承载力要求高，如岩腔施工未能有效控制，挡墙基础的稳定性将受到严重影响。

3 分级放坡方案

鉴于上述方案的一些问题，提出了分级放坡方案：首先，炸除岩墙顶部岩体，并清理干净岩腔内残留物，从而消除岩腔这一不利结构。在水库内用抛石挤淤方式清除不良土，后按1：1.5，1：1.75，1：2.0的坡率放坡，并进行土石方回填。对高填方（>10m）进行强夯处理，在坡脚设置浸水护脚进行防护，护脚置于基岩上。

本方案从结构上变岩腔为填方放坡，从而物理上消除了这一结构。从一个陡坡支护问题变为高填方问题，道路左侧为岩体，不对填方产生滑坡推力。边坡下部为水库，地形较平缓，对水库进行抛石挤淤增强基础强度，有利于填方温度。

本方案为多级填方，由于地形影响，导致占地较大，所需边坡防护、强夯处理等工程量亦较大。

4 技术经济比较

上述两个方案的技术经济比较如下：

对于岩腔的处理方案应结合技术方案进行选择，通过比较，两个方案总建安费用相差不大。

充填方案为封填岩腔并修筑支挡结构，片石混凝土量为封填岩腔量、衡重式挡墙工程量之和。充填方案占地面积较小，对施工技术要求高，同时支挡结构较高，存在一定技术风险；放坡方案为破除岩腔顶板后自然放坡，受地形影响，需占用水库用地约3500m2，边坡防护面积较大。

综合两者考虑，整体建安费用相差不超过5%，但放坡方案技术风险小，成型后通过边坡绿化，可营造良好景观效果，而充填方案支挡较高，不利于景观效果。最终选用放坡方案作为推荐方案。

结语

本文通过对重庆某代建主干路岩腔段处理方案的经济技术对比，选择炸除岩腔+放坡作为最终处理方式。

充填岩腔作为一种处理方式，相对放坡方案节约用地，但施工要求高、技术风险高。放坡方案占地较大，但景观效果好，技术风险低。

岩腔工程的具体处理措施，需综合考虑施工难易、工程造价、占地、景观等因素，选择出合理方案。

参考文献

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2建筑物加固设计方案

针对目前孤山子水库主要建筑物存在的问题，本次除险加固工程主要对主坝、副坝、溢洪道和输水洞进行相应的加固处理设计。

2．1主坝除险加固设计

主坝坝顶长168m，宽4．3m，本次设计将坝顶清基0．1m，清基后修建0．35m厚的碎石路面，该路面由10cm砂砾石垫层、15cm石灰、炉渣、土基层和10cm的碎石修筑而成。主坝坝顶道路长度为170m，路宽4．3m，平整路面后铺设0．35m厚的碎石路面，路面坡度为1．5%，路基材料组成与主坝相同。背水坡用C20混凝土修筑4条混凝土排水沟，间距为50m，并在背水坡种植草皮护坡。主坝迎水坡护坡石风化严重，现将原来的干砌护坡石拆除，新建0．1m厚的碎石反滤和0．3m厚的干砌石护石坡。主坝背水坡干砌石排水体风化也比较严重，先将拆除重新修筑干砌石排水体。

2．2副坝除险加固设计

副坝背水坡局部断面较陡，本次加固需要通过填筑土方恢复背水坡设计坡度1∶2。其中，副坝0+030～0+080段背水坡平均坡度调整为为1∶1．85，副坝0+160～0+200段背水坡平均坡度调整为1∶1．94，副坝0+200～0+270段背水坡平均坡度调整为1∶1．86，副坝0+270～0+294段背水坡平均坡度为1∶1．70。副坝坝顶清基0．1m后修建0．35m厚的碎石路面，路面由10cm砂砾石垫层、15cm石灰、炉渣、土基层和10cm的碎石组成。背水坡用C20混凝土修建6条混凝土排水沟，间距为60m。背水坡种植草皮护坡。副坝迎水坡护坡石风化比较严重，现将原来的干砌护坡石拆除新建0．1m厚的细沙反滤和0．3m厚的干砌石护坡。副坝背水坡排水体风化严重，全部拆除并重新修筑干砌石排水体。此次设计依据孤子山水库坝基、地质情况及相关地层的防渗漏处理经验，拟通过高压喷射灌浆方式对坝基进行防渗漏处理。高压喷射灌浆施工采用单排摆喷套接技术形式，二管法施工工艺，孔间距1．4m。考虑坝基绕渗的影响，灌浆范围为桩号0+000～0+294，水平灌浆长度为294m。高压喷射灌浆施工孔轴线布置在迎水坡堤脚，孔间距为1．4m，单孔灌浆深度为0．3m。

2．3溢洪道加固设计

原溢洪道已开挖形成堰体，为了减少工程量和节约工程投资，本次对溢洪道的加固主要在原有基础上进行。溢洪道的全部加固工程主要包括在左侧堰体修建挡土墙和对两岸不稳定山体削坡两部分内容。考虑到溢洪道堰体左侧冲刷比较严重，已严重威胁到水库下游的居民和农田，本次加固将堰体左侧原浆砌石挡土墙拆除，采用钢筋混凝土修筑高4．7m、长106m的挡土墙。挡土墙基础为宽1．4m、深0．5m的钢筋混凝土结构。此外，溢洪道堰体两侧山体风化严重存在许多不稳定因素，现将两侧山体进行削坡处理，其中左侧削坡处理后坡比为1∶1．03，而右侧削坡处理后坡比为1∶1．08。

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Abstract：Longitudinal section of highway alignment design of highway design is the key, is the impact of highway engineering construction scale, the safe operation of the main factors. According to the engineering design practice, elaborated highway vertical section design of some experience and insights.

Key words：Highway；Vertical section；Design

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

一、引言

公路是个复杂的空间带状构造物,其设计主要包括公路线形设计和结构设计两个方面。公路路线的平面、纵断面、横断面设计总称为公路路线的线形设计。公路纵断面设计主要是根据道路的性质和等级，汽车类型和行驶性能，沿线地形、地物的状况，结合当地气候、水文、土质的条件以及排水的要求，具体确定各边坡点及坡度坡长。因此确定公路的合理标高、正确运用坡度坡长等技术指标就成了公路纵断面设计中要解决的主要问题。

二、公路纵断面设计中标高的确定

公路纵断面设计中，首先要明确标高的控制因素都有哪些，然后根据这些控制因素拟定控制标高。根据这些控制标高，结合路基土石方平衡、桥隧长度与规模、高边坡规模及数量，可以较为合理的确定纵断面设计标高。因此纵断面设计中，控制性标高的确定，是一件首先而且重要的内容。标高控制因素大体可分为水位控制因素和净高控制因素。

1 水位控制因素

公路纵断面高程受水位控制影响的情况是比较常见的。这又分两种情况，即地表水和地下水。地表水水位主要有水库的设计洪水位、有地表积水段的内渍水位、分蓄洪区的分蓄洪水位、河流的设计洪水位、现有或者规划的河流通航水位要求。地下水水位主要是考虑路床不应处于潮湿及过湿状态的要求。

地表水路段的纵断面设计应结合路基或是桥梁而有所区别。若采用桥梁方式，考虑到桥梁支座的使用，设计时以保证桥梁支座的安全考虑。即桥梁支座底标高应高于设计洪水位加壅水高、波浪侵袭高，以及0.5m的安全高度。因此桥面的最低设计标高就是设计洪水位+壅水和浪高+安全高度+支座高度+桥梁结构高度+桥梁铺装厚度+桥梁横坡高差。若采用路基通过，则路面底也就是路床顶应不低于路基设计洪水频率的水位加壅水高、波浪侵袭高、0.5m的安全高度，因此路面的最低设计标高就是设计洪水位+壅水和浪高+安全高度+路面层厚度+路面横坡高差。以上是这些路段的共同点，但不同的路段也会有需要注意的要点。

水库地段考虑到环境及水资源保护的要求，一般平面设计时会尽量避开。没有避开的情况下，路线就会从水库穿过。设计中需要注意，水库管理单位提供的洪水水位是什么高程系统的，不同的高程系统之间存在高程转换。水文单位常用的高程系统有吴淞高程、1956年黄海高程系。

分蓄洪区段的高速公路一般采用桥梁方式通过。但宜隔一定距离要考虑抗洪抢险船只通过的需求。例如在武汉至监利高速公路洪湖至监利段项目，路线经过了洪湖分蓄洪区，除了考虑洪水位的要求，另外每隔5km还考虑了抗洪抢险船只（快艇）通过。一般快艇通过区，净空高度不小于2m，可以满足使用要求。

河流段除了考虑设计洪水位，还需要考虑是否有通航要求，通航要求与航道等级对应。而航道等级需要考虑是否有远期规划要求。湖北省的主要水运通道有长江、汉江等，长江航道现有等级为一级、二级，远期规划为一级。汉江航道现有等级为四到七级，远期规划为三级、四级。不同的通航等级对应不同的通航净宽及净高要求，具体取值可见《内河通航标准》。

对于地下水水位及地表长期积水段（不利季节积水20天以上）的路线纵面标高的确定，与路基的干湿状态密切相关。因路基特别是路床的干湿状态，不但影响路基的强度和稳定性，而且在很大程度上影响路面结构及厚度的确定。因此，土路基干湿类型确定对路面结构设计也具有重要意义。在路基、路面工程中，把路基干湿类型划分为：干燥、中湿、潮湿和过湿四个类别。路基干湿类型可用平均稠度指标来判定。对路线纵断面设计来说，可以通过不同干湿状态的路基临界高度来控制纵断面设计标高。在纵断面设计中，为了路基的强度和稳定性及路面结构厚度的考虑，一般以路床不处于潮湿和过湿状态的路基临界高度来控制设计标高。即干燥和中湿状态下的路基临界高度。其中临界高度是指在最不利季节，当路基处于相应状态时，路面底距地下水位或长期地表积水水位的最小高度。若以H标示中湿状态的临界高度，则路线纵断面最低设计标高即为H+路面层厚度+路面横坡高差。

2 净高控制因素

净高控制因素主要有公路与铁路、公路、乡村道路、管线交叉的净空要求。一条高速公路一般都会有交叉，只是或多或少了。这些净高要求均可查阅公路规范和相应的行业规范。而这些标高的确定由高速公路和这些交叉之间采用的跨越方式来决定，高速公路与这些交叉方式就是上跨或者下穿这两种关系。上跨还是下穿的方式，一般综合考虑交叉处的两个项目的等级、相对位置关系、地形、地物、工程经济这些因素后拟定。

三、对纵断面设计中技术指标的理解

1坡度、合成坡度

路线纵坡以平缓且坡段较长为好。长缓坡既避免纵断面反复起伏，也利于行车的安全、舒适与经济。公路的最大纵坡主要是考虑载重汽车的爬坡性能和公路通行能力而确定的，最小坡度则是出于公路路面排水和边沟排水考虑。若考虑公路路面排水则除了跟路面结构有关外，路线方面影响指标就是合成坡度了。若合成坡度过小，将会影响到路面排水。路面排水不畅引起路面积水易使汽车滑移，前方车辆溅水造成的水幕影响通视，使行车中容易发生事故，影响行车安全性。因此需要保证路面有0.5%的合成坡度。为了边沟排水顺畅，边沟坡度不小于0.3%，一般情况下边沟坡度和路线纵坡度是一致的，因此规范规定最小纵坡不宜小于0.3%的要求。根据公路最小纵坡拟定的原因，可以得出最小纵坡的运用原则。最小纵坡一般情况下不宜小于0.5%；长路堑、低填以及横向排水不畅路段（路面横坡度小于0.5%）应大于等于0.3%；对于干旱降雨很少地区、填方路拱横坡度不小于0.5%的路段，可以采用0%的纵坡。对于填方路面横坡度不小于0.5%路段的最小纵坡，做法不一，有人取0.3%以下，有人取不小于0.3%，有人取不小于0.5%，这些没有对错，只有是否更合理之说。另外需要特别注意纵断面竖曲线与缓和曲线配合范围内的合成坡度是否满足要求。这是因为竖曲线的切向坡率是逐渐变化的，缓和曲线的超高横坡度也是逐渐变化的，他们的合成纵坡容易达不到规范要求。麻城至竹溪高速公路随州西段项目中，对缓和曲线与竖曲线配合的路段，经计算最小合成坡度均大于0.5%。

2平均纵坡

公路纵断面设计即使完全符合最大纵坡及坡长限制，也设置了缓和纵坡段，还是不能有效保证行车安全性。这是因为不少路段平均纵坡较大，上坡持续使用低速档，容易导致车辆水箱沸腾。而下坡时长时间频繁使用刹车，导致刹车发热失效。因此为了更好的行车安全性，减少事故的发生，需要控制路线的平均纵坡。这有时是左右山区公路项目里程长度及建设规模的决定性因素。高速公路由于交通量大、大型载重车辆多、行车快，对平均纵坡的要求更加严格，设计时取值应更加谨慎。目前对平均纵坡，国内外都没有比较成熟的结论，还处于探索阶段。在现在项目的设计中，对平均纵坡取值，一般依据下坡长度来考虑。连续3km下坡平均纵坡度宜小于3.5%，连续4km下坡平均纵坡度宜小于3.0%，连续8km下坡平均纵坡度宜小于2.5%，当然考虑到工程规模，较长距离或者高差条件下，个人认为平均纵坡控制在2.5%以下也是可以的。连续下坡长度越长，平均纵坡要求越平缓。长下坡路段，在有条件的情况下，宜多设置避险车道。利川至万州高速公路工程中，长下坡长达40km,其中湖北省境内就达23km,考虑到长下坡长度，平均纵坡按2.0%控制，以利于行车安全，同时为了安全考虑，设置了避险车道。

3最小坡长

对坡长的运用，规范依据爬坡能力及下坡安全，制定了较大坡度时的最大坡长限制，以及防止变坡频繁导致行车舒适性不佳的最小坡长限制。但在设计过程中，容易被忽略的问题就是反向竖曲线间最短直坡段长度问题。因为汽车行驶在竖曲线上，会产生径向离心力。这个力在凹形竖曲线上是增重，在凸形竖曲线上是减重，所以反向竖曲线会有增重与减重之间的变化，为了提高行驶舒适性，设计中一般会设置一段直坡段，从驾驶操作性角度考虑，最小长度宜满足3秒。而同向竖曲线为了避免出现断背曲线，其间的直坡段长度宜不小于对应设计车速的最小坡长。

四、结论

路线纵断面线形影响到工程规模、行车安全、运行经济性。因此做好公路纵断面设计，是提高汽车行驶的安全性、舒适性、经济性和保证驾驶员视觉上美感的关键。

篇13

中图分类号： U416.217 文献标识码： A

引言

随着我国经济的腾飞，城市化进程逐渐加快，与此同时，市政道路的建设规模也在不断扩大。但因为沥青混凝土路面抗弯强度低、面层温度稳定性较差的缺点，导致在使用过程中产生裂缝的问题仍然存在。

沥青路面裂缝的形式

沥青路面裂缝按裂缝的形状可分为纵向裂缝、横向裂缝、网状裂缝（龟裂）和不规则裂缝等四种形式。

纵向裂缝

损坏特征：与道路中线近于平行的长直裂缝，有时伴有少量支缝。这类裂缝通常由路基、基层沉降，或施工接缝质量或结构承载力不足而引发。路基、继承沉降引起的纵缝，通常断断续续，绵延很长；施工搭接引起的纵缝，其形态是场且直；而结构承载力不足引起的纵缝多出现在路面边缘。

横向裂缝

损坏特征：与道路中线近于垂直的裂缝，有时伴有少量支缝。横向裂缝多由路基、基层的翻身或路面低温收缩造成；最初多出现于路面两侧，逐渐发展形成贯通路副幅的横缝。

网状裂缝（龟裂）

损坏特征：相互交错的裂缝将路面分割成形似网状或龟纹状的锐角多边形小块，块的尺寸小于50cm×50cm。网状裂缝（龟裂）是行车荷载的重复作用而引起的疲劳裂缝，其最初形态是一条或几条平行的纵缝。随着荷载重复作用次数的增加，平行纵缝间出现了横向、斜向连接缝，形成多边网状结构。

不规则裂缝

损坏特征：路面裂缝呈不规则形状，块得最长边长小于100cm。不规则裂缝主要由面层材料的收缩和温度的周期性变化所致。

二、市政道路沥青路面产生裂缝会造成的危害

一般来说，在沥青路面裂缝产生的初期，对路面的使用不会有太大的影响。也不会影响交通工具的正常通行。但是随着裂缝路面使用期的延长，已有的裂缝会呈倒金字塔状向路表扩散，这样路面上的横向裂缝就会不断增加，裂缝的宽度也会不断扩延，继而会产生纵向裂缝，最终、路面的裂缝会纵横交错形成大小不等的独立板块。

当市政路面的裂缝出现以上情况，那么一旦遇到暴雨或者地表水入侵，就会造成裂缝周围基层的含水量的骤增，出现这种情况的后果就是沥青路面的强度较之正常水平会不断下降，同时，在大量通行车辆荷载的反复作用下，路面会出现沉陷等严重后果。如果这些裂缝路面不能及时得到治理，会影响道路的使用寿命，无法保证交通运输工具等的通行，更为严重的是其可能使得路面行驶车辆发生事故，并造成车毁人亡等严重后果。

裂缝产生的主要原因

沥青及其混合料的选材上

沥青路面温度开裂的决定性因素就是沥青及其沥青结合料的性质，而最根本的因素在于沥青混合料低温劲度，同时，沥青混合料劲度又取决于沥青劲度。衡量沥青性能好坏的指标里，温度敏感性占据着很大的分量，相对来说，沥青温度敏感性越小，越易开裂。

技术标准落后

我国的市政道路的技术标准近二十年都未更新，而经济的迅速发展和人们生活质量需求的提高，对市政道路的要求也越来越高，显而易见旧的标准己经很难满足当今市政道路发展的需要。

路面基层施工材料和质量的不过关造成的路面裂缝

公路施工工期长、任务重，有时施工部门为了减少投入会盲目地赶工期或者采用质量不过关的施工材料，这样做的后果是忽视了路基施工的质量，路基施工马马虎虎，使得其质量达不到标准，使用不久就会出现路面基层网状的开裂。

施工方面

沥青路面的生产温度是指拌合、运输和碾压三种温度，施工单位一定要严格控制这三种温度，其中拌合和碾压温度必须放在重中之重。这样才能确保基层质量不会出问题，也才能对沥青路面的施工质量进一步有效严格的控制。

工程案例分析

工程概况

我国某市高速公路连接线，是连接该市市区到高速公路进入出口的一条重要通道，道路全长5.9千米，宽56.5米，在道路的K1+540－K1+740路段，经过一座水库，且此水库的淤积现象严重。而在道路施工完成后发现在K1+580－K1+740处路段，出现了几条纵向裂缝。

产生裂缝的原因分析

通过详细的勘探研究，发现该裂缝产生的主要原因是路基未压实，这主要是因为该路段基层下有水库，且水库淤积严重，而在道路施工中，为了缩减工程成本，施工方盲目地赶工期，没有对水路路段的路基进行充分的压实，使得路基产生沉降继而产生裂缝。

裂缝处理措施

该工程重点处理坑洼积水地段。一是要对路基周围坑洼积水地段，进行抽水处理，防止地表水侵蚀路基，造成路基不稳。二是对坑洼地段进行回填土处理，并充分碾压，保证路基的压实，增加路基的稳定性。三是铲除原来铺设的路基垫层的一部分，一般铲除15厘米左右，然后对其进行重新压实铺筑，保证路基的稳定性和荷载力。

市政道路沥青路面的预防措施

要坚持合理的设计

1、是要综合考虑沥青路面的厚度，要根据具体的路基施工条件、路面交通荷载量等进行详细的厚度估算和设计，要保持设计的沥青基层在使用期间不会出现干缩裂缝等现象。

2、是在半刚性路面的设计中，要充分考虑基层材料的选择。要选择那些干缩系数较小和文缩系数较小的材料，这样可以防止路面基层受低温条件的影响发生冻裂或者干裂现象。同时，所选的材料要具备较强的抗冲刷性能，这样才不会轻易被地表水侵蚀。

3、是沥青面层的选择，首要选择就是松弛性能好的优质沥青。但是如果没有好的沥青，或者预算不允许的情况下，可以添加一些抗剥落剂、改性剂等改善稍次沥青的性质，这样可以保证沥青面层的质量。

（二）施工方面预防

控制路基施工的重点：

1、严格控制路基的高程，确保水稳底基层、基层和沥青面层的设计厚度；

2、严格控制路基的压实度，特别是沟槽和边角部位路基的压实度。由于市政道路施工工期短，路基成型后便要进行底基层和基层施工，在城市道路的路基内布设雨水、污水、电力、煤气、热力等管线，这些管线的沟槽和检查井周围的回填质量的好坏，将直接影响道路路基整体强度和稳定度，对水稳底基层和基层强度的形成也起着决定性的作用。因此应重点控制沟槽和检查井周围回填质量，控制回填材料品质、回填厚度以及压实能量，在路基碾压时再重点对这些部位和边角地带进行碾压，以此保证沟槽在内基的整体强度。

（三）要加强对沥青路面的及时养护

养护工作对于沥青路面的使用寿命有着重要的影响和意义，如果养护得当，那么公路的使用寿命就会延长，而养护不当则会造成公路寿命的缩减，会让路面在使用的早期就遭受破坏。在养护中具体要做到，在遇到暴雨或较长雨季时，要在雨后对路面进行及时的补洞处理，防止水流进入路面基层造成路基破坏，另外，要保证补洞的规范和整齐，保证公路的外观。在养护中一旦发现大的裂缝等问题要及时报备有关部门处理，以防发生更严重的现象。

沥青路面裂缝的处理

横向、纵向裂缝的处理

1、裂缝缝宽小于2mm时，可不做处理；

2、裂缝宽在2~5mm的细裂缝可用改性乳化沥青灌缝处理，灌人深度约为缝深的三分之二，填人筛好的干净石屑或细砂并捣实，最后将溢出缝外的沥青及石屑清除干净；

3、裂缝宽大于5mm的粗裂缝可用改性乳化沥青灌缝处理，灌缝前，需先清除缝内、缝边碎料、垃圾，并保持缝内干燥，灌缝后表面撒布粗砂或3~5mm石屑。

（二）网状裂缝的处理

1、由于基层厚度不足引起龟裂时，可根据情况，对基层采取各项措施进行补强后重做面层；

2、如路面与基层之间夹有不稳定结构层时，应先将其铲除；若因结构层积水引起网裂，铲除面层后，需增设排水设施，然后再铺筑新混合料。

结语

综上所述，市政道路沥青路面产生裂缝的形式有很多，会给人们日常生活带来很大危害，因此，对沥青路面裂缝问题，提出有效的预防控制措施，同时，要加强后期的养护管理工作，才能保证市政道路的安全可靠。