抽蓄電站場內(nèi)道路設(shè)計(jì)重難點(diǎn)探究

吳 遠(yuǎn) 鵬

(中國電建集團(tuán)西北勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710065)

抽水蓄能電站交通道路是項(xiàng)目的重要組成部分，一般包括：進(jìn)場道路、上下庫連接道路、場內(nèi)道路和地下交通運(yùn)輸洞。場內(nèi)公路不僅承擔(dān)著各種場內(nèi)施工運(yùn)輸?shù)娜蝿?wù)，部分道路還作為永久道路供電站運(yùn)行期使用。其中規(guī)模最大的為上下庫連接道路，該道路為永久道路，起終點(diǎn)高差約560 m，為了克服高差全線基本為沿山體爬坡展線，長度一般約13 km。該道路設(shè)計(jì)難度大，不但要滿足現(xiàn)行公路規(guī)范的要求，同時(shí)還需滿足新源公司的深度規(guī)定。下面立足于哈密抽蓄電站上下庫連接道路，對抽蓄電站場內(nèi)道路設(shè)計(jì)過程中的重難點(diǎn)進(jìn)行研究。

1 工程概況

新疆哈密抽水蓄能電站上下庫連接道路工程，起點(diǎn)接跨河1號(hào)橋，高程EL1695，沿著三道溝左岸坡，之字形爬坡展線，經(jīng)4座隧道，終點(diǎn)接上水庫環(huán)路公路，終點(diǎn)高程EL2252，路線全長12.530 km，采用水電場內(nèi)三級公路雙車道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)速度20 km/h，路面寬度6.5 m，路基寬度7.5 m，路面采用水泥混凝土路面，全路線為新建道路。

路線增長系數(shù)3.741，全線設(shè)置交點(diǎn)91個(gè)，平均每千米7.342個(gè)，平曲線最小半徑21.209 m，最大半徑500.00 m，平曲線總長6 687.214 km，平曲線占線路總長53.368%。本路線縱斷整體上升，全線最大縱坡8.743%，最短坡長為65 m，豎曲線總長2 303.147 m，豎曲線占路線總長為18.380%，全線共設(shè)置43處豎曲線，平均每千米縱坡變坡次數(shù)3.432次。

2 設(shè)計(jì)難點(diǎn)

1)道路平均縱坡大，達(dá)5.0%。需在陡峭的地形上布設(shè)多處回頭曲線，并控制道路的局部縱坡及每3.0 km縱坡同時(shí)滿足規(guī)范要求。

2)地質(zhì)情況復(fù)雜。道路沿既有山體展線，部分路基為崩坡積碎石土與洪積塊碎石土覆蓋層，經(jīng)過巖體風(fēng)化帶及卸荷帶，松動(dòng)體、崩塌體及滑坡，還有穿過多處泥石流沖溝。

3)道路用地紅線一般為前期方案階段確定，深度不足，后期詳圖階段制約因素較多。

4)建設(shè)單位對投資變動(dòng)較敏感。該道路投資較高，一般采用整體投資控制，由于道路方案調(diào)整引起的投資增加，會(huì)影響設(shè)計(jì)單位的服務(wù)質(zhì)量。

5)需同時(shí)滿足多個(gè)不同行業(yè)規(guī)范要求。該道路不但要滿足公路規(guī)范要求，同時(shí)要滿足《抽水蓄能電站交通道路工程設(shè)計(jì)導(dǎo)則》《抽水蓄能電站工程建設(shè)補(bǔ)充強(qiáng)制性條文》(試行)等的規(guī)定。

3 設(shè)計(jì)過程重難點(diǎn)探究

3.1 道路指標(biāo)選取

電站交通道路等級的確定需要考慮特殊重大件的運(yùn)輸，但為了兼顧道路功能和工程投資，設(shè)定工況為特殊重大件運(yùn)輸時(shí)采用臨時(shí)交通管制，雙向道路實(shí)行單行交通，提高道路橫向臨時(shí)通行能力。

哈密上下庫連接路K0+000～K4+800段需要運(yùn)輸進(jìn)入廠房的大件，K4+800～K12+530段無大件運(yùn)輸需求。隧道指標(biāo)擬定時(shí)充分結(jié)合道路功能，1號(hào)、2號(hào)隧道建筑限界為9.0 m×7.7 m(寬×高)，3號(hào)、4號(hào)隧道建筑限界為9.0 m×4.5 m(寬×高)。

3.2 路線及用地

抽蓄電站場內(nèi)地形陡峭，項(xiàng)目勘測初期，提供地形圖精度為1∶5 000～1∶10 000，不能提供精度較大的測量地形圖。需要充分結(jié)合現(xiàn)場踏勘的地形情況，在地形陡峭路段增加擬定橋梁、隧道方案。一方面為后期設(shè)計(jì)階段的路線方案預(yù)留一定的投資空間，避免后期調(diào)整方案追加大量投資的情況出現(xiàn)，另一方面路線方案應(yīng)與業(yè)主充分溝通，便于業(yè)主后期的運(yùn)行管理。哈密上下庫連接路在方案設(shè)計(jì)階段對現(xiàn)場情況了解不足，僅設(shè)計(jì)了隧道2處/697 m，其余全部為明線。施工圖階段根據(jù)詳細(xì)地形，多次比較論證，結(jié)合建設(shè)單位對運(yùn)行期的考慮，增加隧道2處/1 045 m,共計(jì)隧道4處/1 742 m，給項(xiàng)目投資控制帶來較大難度。

道路用地范圍也是路線設(shè)計(jì)過程中較難控制的一個(gè)因素。抽蓄項(xiàng)目一般在方案和初設(shè)階段就根據(jù)初步路線方案確定了道路用地范圍，用地紅線一旦確定，由于政策及流程原因變更難度很大，一般不再做調(diào)整。但是在詳圖階段，路線方案、邊坡設(shè)計(jì)參數(shù)等需要進(jìn)行比較大的調(diào)整時(shí)，用地紅線便成為關(guān)鍵的制約因素，對項(xiàng)目設(shè)計(jì)產(chǎn)生很大影響。所以在道路確定紅線時(shí)，要根據(jù)根據(jù)地形、地質(zhì)的復(fù)雜情況，一方面在初步設(shè)計(jì)階段深化路線方案，確保方案的合理及唯一性，另一方面要給后期的方案調(diào)整預(yù)留足夠的用地空間，地質(zhì)條件較差路段，邊坡設(shè)計(jì)參數(shù)確定應(yīng)偏保守，增加用地范圍。

3.3 路基、路面設(shè)計(jì)

3.3.1土石方平衡

水電項(xiàng)目環(huán)水保問題日益突出，在路基設(shè)計(jì)過程中，道路的土石方平衡應(yīng)與主體工程統(tǒng)籌考慮，專門進(jìn)行設(shè)計(jì)。道路路基填料首先應(yīng)做到標(biāo)段內(nèi)平衡，路基填筑料不足時(shí)，在主體工程施工料場具備運(yùn)輸及開采條件后，宜選擇主體工程施工料場作為路基填料料源。哈密項(xiàng)目路基挖土方19.86萬m3，挖石方85.95萬m3，路基填筑13.94萬m3，棄土方遠(yuǎn)大于填方，路基填筑采用開挖料，路基棄方調(diào)配時(shí)，需結(jié)合水電站渣場的設(shè)置進(jìn)行調(diào)配。

3.3.2擋墻設(shè)計(jì)

場內(nèi)道路設(shè)計(jì)過程中，不同的項(xiàng)目建設(shè)單位對擋墻的要求不盡相同。阜康抽蓄電站業(yè)主要求使用混凝土擋墻，鎮(zhèn)安抽蓄電站業(yè)主要求不大于2 m的擋墻采用漿砌石砌筑，大于3 m的擋墻采用混凝土澆筑?；炷翐鯄εc漿砌石擋墻單價(jià)差別不大，混凝土擋墻整體性較好，漿砌石擋墻的美觀性較好。在確定擋墻材料前，應(yīng)該與業(yè)主部門取得充分溝通，征求業(yè)主的意見。此外針對不同型式的擋墻應(yīng)分別考慮，路肩墻應(yīng)注重整體性，護(hù)面墻則兼顧美觀性。綜合各種因素最終確定擋墻材料后再進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。

3.3.3坡面防護(hù)

公路路基坡面防護(hù)型式首先應(yīng)考慮氣候條件、巖土性質(zhì)、邊坡高度、邊坡坡率、水文地質(zhì)條件、施工條件、環(huán)境保護(hù)與水土保持等因素。哈密項(xiàng)目實(shí)施過程中，土質(zhì)邊坡首先考慮坡率放緩以確保穩(wěn)定，再輔以網(wǎng)格梁、植物防護(hù)等措施，網(wǎng)格梁作為土質(zhì)邊坡輔助措施使用，不承擔(dān)主要防護(hù)功能，應(yīng)用的前提是邊坡本身已經(jīng)具有一定的穩(wěn)定性。網(wǎng)格梁采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，具體的結(jié)構(gòu)形式在設(shè)計(jì)之前與業(yè)主溝通確定為拱形骨架型式，邊坡支護(hù)在視覺效果上與主體工程保持統(tǒng)一。巖質(zhì)邊坡采用掛網(wǎng)噴混凝土的防護(hù)措施。高度大于30 m、不良地質(zhì)條件區(qū)域內(nèi)高度大于10 m的邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析，同步出具邊坡設(shè)計(jì)計(jì)算書，為邊坡設(shè)計(jì)參數(shù)及支護(hù)提供依據(jù)。

3.3.4排水設(shè)計(jì)

排水設(shè)計(jì)也是上下庫連接路設(shè)計(jì)過程中的重點(diǎn)。其中植物槽、附屬設(shè)施、邊坡排水的設(shè)置應(yīng)與建設(shè)單位充分溝通。

高填方坡腳排水溝采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，坡腳設(shè)置植物槽，植物槽底部設(shè)置15 cm厚防水板，植物槽設(shè)置排水管，避免植物槽積水和下滲，確保路基穩(wěn)定。邊溝、種植槽等設(shè)施應(yīng)統(tǒng)一考慮，與各專業(yè)溝通，明確照明型式基座尺寸，電纜溝尺寸等，最后確定路基寬度，對附屬設(shè)施進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計(jì)。避免后期實(shí)施過程中臨時(shí)增加附屬設(shè)施，導(dǎo)致路基寬度不足或者設(shè)施之間互相沖突的情況出現(xiàn)。

關(guān)于土質(zhì)邊坡的排水，設(shè)計(jì)方案應(yīng)確保成孔、安裝施工的可行性，在施工前進(jìn)行工藝性試驗(yàn)，保證方案確實(shí)可行。目前公路及水工邊坡支護(hù)中PVC管材使用廣泛，成本低，施工工藝成熟，較少使用其他管材。阜康抽蓄道路邊坡就要求使用不銹鋼管材。設(shè)計(jì)前應(yīng)與業(yè)主溝通征求意見，可推薦使用UPVC管材和不銹鋼管。

3.3.5路面設(shè)計(jì)

電站施工期交通量大、荷載重，而運(yùn)行期交通量及荷載均較小。在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)根據(jù)不同工況分別考慮。為降低投資，施工期以砂石(泥結(jié)碎石)路面為主，環(huán)保要求高的路段可采用混凝土路面，運(yùn)行期以混凝土路面和瀝青混凝土路面為主。

3.4 橋涵、隧道設(shè)計(jì)

橋涵、隧道設(shè)計(jì)應(yīng)同時(shí)考慮管線布設(shè)和大件運(yùn)輸?shù)男枨?，在確定橋涵設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)之前，與相關(guān)專業(yè)取得充分溝通，明確在橋涵上布設(shè)的管線以及通過大件的尺寸、體積、重量等參數(shù)，之后再進(jìn)行橋涵設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的選取。路堤填方高度超過20 m的路段應(yīng)進(jìn)行橋涵方案比選，高邊坡超過30 m的應(yīng)進(jìn)行隧道方案比選。

4 結(jié)語

抽蓄電站場內(nèi)道路在路基設(shè)計(jì)部分，應(yīng)重視排水設(shè)施與防護(hù)設(shè)施的設(shè)計(jì)，道路橫斷面、排水溝、電纜溝、護(hù)欄等附屬設(shè)施均需統(tǒng)一規(guī)劃考慮。在路基擋墻材料、邊坡排水管材、邊坡防護(hù)結(jié)構(gòu)型式的選擇上，需要與建設(shè)單位相關(guān)部門取得充分溝通確定選材方案。橋涵、隧道、道路橫斷面設(shè)計(jì)時(shí)，需要跟其他專業(yè)充分溝通后確定設(shè)計(jì)參數(shù)。路線方案的擬定，需要在建設(shè)單位投資限額與現(xiàn)場實(shí)際情況之前作出權(quán)衡，綜合考慮，尋求平衡點(diǎn)，最大限度避免高填高挖，確保運(yùn)行階段安全。