城市環(huán)境下抽水蓄能電站場(chǎng)內(nèi)交通道路布局與設(shè)計(jì)優(yōu)化

黃 勇，鄧 兵

(廣東省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，廣東 廣州 510635)

0 引 言

由于抽水蓄能電站所處的地理位置大多距離城市比較近，因而電站的場(chǎng)內(nèi)外交通組織不僅需要滿足電站永久設(shè)施和臨時(shí)施工需要，還需要考慮當(dāng)?shù)亟煌顩r進(jìn)行合理的布局和設(shè)計(jì)。本文結(jié)合建于城市中的大型抽水蓄能電站實(shí)例，研究和探討城市環(huán)境下抽水蓄能電站交通道路的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)優(yōu)化對(duì)策措施。

深圳抽水蓄能電站(以下簡(jiǎn)稱“深蓄電站”)裝機(jī)容量1 200 MW，位于深圳市東北部，距深圳市中心僅20 km。樞紐建筑物由上水庫、下水庫、輸水隧洞、地下廠房和開關(guān)站等組成。

電站上、下水庫落差約445 m，兩水庫之間其他地面建筑物包括輸水系統(tǒng)的進(jìn)出水口、上游調(diào)壓井，廠房系統(tǒng)的交通洞口、通風(fēng)洞口、地面開關(guān)站，以及各施工支洞洞口等。其交通組織主要包括對(duì)外交通和場(chǎng)內(nèi)交通兩部分。由于地處國(guó)內(nèi)超大城市內(nèi)，深蓄電站站址處交通網(wǎng)絡(luò)發(fā)達(dá)，已有多條高速公路和快速路經(jīng)過，工程對(duì)外交通十分便利，無需新建專用進(jìn)場(chǎng)公路。因此，工作的重點(diǎn)是場(chǎng)內(nèi)交通道路設(shè)計(jì)。

1 電站場(chǎng)內(nèi)交通布局研究

1.1 城市環(huán)境和現(xiàn)有交通道路狀況

深蓄電站下水庫南岸邊已有橫坪公路通過，上、下水庫之間偏東側(cè)有三洲田水庫。該水庫已有簡(jiǎn)易環(huán)庫道路；而下水庫東面橫坪公路碧嶺收費(fèi)站附近，有簡(jiǎn)易道路繞經(jīng)當(dāng)?shù)氐墓S區(qū)可上至三洲田水庫，再沿東側(cè)環(huán)庫道路接市政道路往上可到小三洲上水庫。另外，從上水庫南面的鹽田港也有現(xiàn)成的雙車道市政道路，可到達(dá)小三洲上水庫。工程場(chǎng)區(qū)內(nèi)已有交通狀況比較便利，但如何合理利用是需要仔細(xì)研究的問題。

根據(jù)深圳城市總體規(guī)劃，從三洲田水庫到小三洲上水庫劃為生態(tài)旅游區(qū)；銅鑼徑水庫及其上游的三洲田水庫，小三洲水庫及其下游的駱馬嶺水庫均為水源保護(hù)區(qū)。站址區(qū)域?qū)ν恋亻_發(fā)限制和生態(tài)保護(hù)要求均非常嚴(yán)格，這是交通設(shè)計(jì)需要充分重視的環(huán)境因素。

1.2 場(chǎng)內(nèi)交通道路布置和選線

抽水蓄能電站場(chǎng)內(nèi)交通道路的功能包括兩方面：施工期間，連通各施工作業(yè)面，減少施工運(yùn)距和外部干擾，有利于施工推進(jìn)和安全管理；電站建成后，連通電站樞紐建筑物，便于日常運(yùn)行管理、檢修維護(hù)和水庫防洪搶險(xiǎn)的交通使用。其主干道為上下庫連接道路，同時(shí)還需要由主干道再分別引出各支線道路連通各個(gè)地面建筑物，如上游調(diào)壓井、開關(guān)站、交通洞口及施工支洞洞口等。

前期設(shè)計(jì)階段，根據(jù)工程區(qū)地形條件和電站樞紐建筑物分布情況，對(duì)深蓄電站上下庫連接道路布置了多條路線方案進(jìn)行初步比較，從中選擇了3種較為可行的方案進(jìn)行深入研究：

方案一。新建道路方案，即從下水庫南岸的橫坪公路起新建一條上下庫連接道路及其支線，連接上、下庫與廠區(qū)各地面建筑物。

方案二。利用舊路方案A，與方案一的起止點(diǎn)相同，但上下庫連接道路中段利用沿三洲田水庫西北側(cè)環(huán)庫道路進(jìn)行改擴(kuò)建。

方案三。利用舊路方案B，與方案一的起止點(diǎn)相同；但上下庫連接道路中段利用沿三洲田水庫東南側(cè)環(huán)庫道路進(jìn)行改擴(kuò)建。

提出方案二和方案三的初衷，是希望盡量利用當(dāng)?shù)匾延薪煌ǖ缆罚瑴p少新增道路占地面積和邊坡開挖，以減少對(duì)自然環(huán)境的破壞。但由于方案二和方案三的路線距場(chǎng)內(nèi)建筑物較遠(yuǎn)，原有道路等級(jí)不一、部分較為簡(jiǎn)陋，雖然新建主干道路縮短；但需改建道路和新建支線道路長(zhǎng)度明顯增加，反而導(dǎo)致施工開挖和復(fù)綠總面積的增加。這兩個(gè)方案部分路段位于一級(jí)水源保護(hù)區(qū)邊緣，容易增加外來人群活動(dòng)和運(yùn)輸車輛對(duì)飲用水源污染。利用舊路部分成為與外部共用的交通要道，電站施工期存在相互干擾并存在潛在的安全隱患，管理難度大。而方案一的路線主要根據(jù)電站永久建筑物及施工支洞口的位置靈活布置，避開了一級(jí)水源保護(hù)區(qū)，減少施工期與外部的相互干擾，運(yùn)行管理方便。因此，多方面綜合比較后最終采用了方案一為推薦的場(chǎng)內(nèi)道路布置方案。

表1 各路線方案主要特性 km

在深蓄電站建設(shè)期間，三洲田水庫因?qū)嵤┐髩魏铜h(huán)庫道路加固改建而封閉施工達(dá)三年之久；隨著東部華僑城5A級(jí)風(fēng)景區(qū)建成，引來游客如云，三洲田水庫東南側(cè)部分道路被納入風(fēng)景旅游區(qū)內(nèi)部道路進(jìn)行升級(jí)改造和市政道路管理，這都是原設(shè)計(jì)階段意想不到的。而深蓄電站采用的場(chǎng)內(nèi)道路布局，不僅保證了本工程施工進(jìn)度不受外界條件變化而順利推進(jìn)，也最大限度地減少了對(duì)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不利影響，這說明線路選擇是合理可行的，具有前瞻性。

2 道路優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1 按工程內(nèi)外部需要，合理確定道路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

在行業(yè)規(guī)范和工程經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，場(chǎng)內(nèi)交通道路等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)工程實(shí)際需要和市政通行、環(huán)境保護(hù)等要求，不同路段分別采用了不同的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

(1)場(chǎng)內(nèi)永久道路屬于廠礦道路，位于山嶺重丘區(qū)，電站建成后日常車流量不大，根據(jù)行業(yè)規(guī)范和經(jīng)驗(yàn)，一般可參照四級(jí)公路設(shè)計(jì)，設(shè)兩車道，路面寬6 m，設(shè)計(jì)速度為20 km/h。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，電站周邊已有的市政道路路面寬一般不小于7 m，考慮深蓄電站建成后場(chǎng)內(nèi)主線道路也將作為當(dāng)?shù)匦略鍪姓缆酚枰酝ㄐ泻凸芾怼Ｒ虼?，上下庫連接道路行車道寬均按雙車道寬7 m設(shè)計(jì)。汽車荷載等級(jí)按公路-Ⅱ級(jí)，并按施工期實(shí)際運(yùn)輸?shù)闹匦褪┕み\(yùn)載車輛荷載進(jìn)行校核。對(duì)于交通洞口支線及交通洞口至下庫電站管理區(qū)之間路段，由于施工期有重大件運(yùn)輸要求及運(yùn)行期日常使用頻率高。因此，將道路等級(jí)提高一級(jí)，參照三級(jí)公路設(shè)計(jì)，設(shè)兩車道，路面寬7 m，設(shè)計(jì)速度為30 km/h。

(2)上水庫環(huán)庫道路和上游調(diào)壓井支線均參照四級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)速度為20 km/h。上庫環(huán)庫道路分別采用兩種路面寬度：小三洲庫盆原有的鹽三公路在水庫蓄水后將被淹沒。因此，水庫東側(cè)環(huán)庫道路在水庫建成后需恢復(fù)市政道路通行功能，這部分路段按雙車道寬7 m設(shè)計(jì)。其余環(huán)庫道路僅承擔(dān)電站施工期和運(yùn)行期內(nèi)部交通要求，按雙車道寬6 m設(shè)計(jì)。上游調(diào)壓井支線為通往上游調(diào)壓井施工專用道路，且部分路段處于東部華僑城風(fēng)景區(qū)視線范圍，為減少邊坡開挖和植被破壞，路面寬僅5.0 m，沿途順應(yīng)地形在平緩處局部加寬形成景觀平臺(tái)并兼顧施工車輛錯(cuò)車需要。

2.2 采用隧洞替代方案避讓環(huán)境敏感點(diǎn)

上下庫連接道路有一段長(zhǎng)約300 m過陡崖路段，陡崖地形坡角約為60°～70°，初步設(shè)計(jì)為明挖路塹通過。隨著簡(jiǎn)易施工便道形成，經(jīng)施工期反復(fù)查勘現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)，原方案存在以下問題：

(1)陡崖下方東側(cè)有新近建成的東部華僑城景區(qū)建筑物，兩者相隔直線距離約200～300 m；明挖施工方案需采用控制爆破，如果產(chǎn)生爆破飛石，則對(duì)景區(qū)安全不利。

(2)該段道路明挖產(chǎn)生的石渣落入陡崖下方的深溝后難以清理，對(duì)生態(tài)環(huán)境破壞較大。

(3)陡崖開挖形成高陡路塹邊坡，綠化恢復(fù)難度大；在復(fù)綠措施完成前，對(duì)工程和景區(qū)形象面貌產(chǎn)生不利影響。

為此，補(bǔ)充研究了橋梁方案和隧道方案。綜合考慮道路布置、施工難度、環(huán)境影響、社會(huì)影響和風(fēng)險(xiǎn)控制等因素，決定采用長(zhǎng)216 m隧道方案替代原明挖方案，雖然增加工程投資約1 000萬元，但這有利于減少對(duì)原始生態(tài)景觀的破壞、避免對(duì)景區(qū)的施工干擾，同時(shí)還降低了施工難度和通車運(yùn)行后的維護(hù)難度。

2.3 新型加筋擋土墻技術(shù)的應(yīng)用

上下庫連接道路嶺坑隧道出口經(jīng)過一處深溝，路線長(zhǎng)約80 m，路基若采用常規(guī)填方邊坡，則需放坡長(zhǎng)約50 m，高填邊坡不僅會(huì)增加借土填方工程量，增加征地范圍和林木砍伐面積，而且溝底下方施工便道由于景區(qū)限制難以通達(dá)。經(jīng)研究地形地質(zhì)條件、溝谷排水要求、周邊環(huán)境特點(diǎn)和施工難易程度等因素，選用了復(fù)合式加筋土擋墻的方案。

主體加筋土擋墻高13 m，其下為混凝土重力式擋墻，最大高度8 m，溝底還設(shè)有2 m×3 m鋼筋混凝土蓋板涵排水，過溝段最深處擋墻總高度達(dá)21 m。擋墻橫剖面見圖1。

圖1 復(fù)合式加筋土擋墻剖面示意(高程：m)

該路段加筋土擋墻采用“上緩下直”的復(fù)合式斷面。上部土工格柵包裹式加筋體采用緩坡，坡度為1∶0.75，墻高5 m，主要是考慮到一般的包裹式加筋土在高度較大、坡度較陡時(shí)容易鼓包。因此，坡度適當(dāng)放緩，同時(shí)也為后續(xù)邊坡綠化、花草種植提供適宜條件，使得在道路視線范圍內(nèi)呈現(xiàn)比較自然的景觀。下部直立式加筋擋墻可大幅度減少工程占地和林木砍伐面積，有效控制用地邊線。擋墻墻面沒有采用一般的薄面板，而是采用新型大厚度組合模塊進(jìn)行砌筑。

為避免傳統(tǒng)的薄面板擋墻容易發(fā)生墻面“鼓肚”變形等問題，該種模塊式加筋擋墻對(duì)外側(cè)墻面和加筋帶的連接方式做了重要改進(jìn)：墻面由A、A1、B、B1四種規(guī)格的混凝土預(yù)制塊相間組合而成，模塊上、下之間用插筋連接，由模塊組合而成的墻面厚50 cm；土工格柵拉筋與墻面連接采用拉筋從模塊之間繞過的方式。各層上下模塊間的栓系連接方式，使其具備整體自穩(wěn)能力，解決了加筋墻面板滑脫或坍塌的問題，避免了加筋土墻出現(xiàn)鼓肚變形?；炷两M合模塊規(guī)格統(tǒng)一，采用現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制，墻體面板成型過程中操作方便，同時(shí)質(zhì)量容易控制。該路段擋墻至今已通車使用8年，實(shí)際效果良好。

2.4 適應(yīng)城市環(huán)境和生態(tài)環(huán)保要求的精細(xì)化設(shè)計(jì)

在城市環(huán)境下，工程項(xiàng)目面臨的水保環(huán)保要求比一般水電工程更為嚴(yán)格，需要從設(shè)計(jì)到施工全過程貫徹生態(tài)保護(hù)優(yōu)先的理念，對(duì)道路進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計(jì)。

(1)本工程場(chǎng)內(nèi)永久道路合計(jì)總里程近20 km，上、下高差達(dá)450 m。上下庫連接道路布線時(shí)重點(diǎn)在一級(jí)水源保護(hù)區(qū)三洲田水庫外圍進(jìn)行路線布設(shè)，路線與一級(jí)水源保護(hù)區(qū)邊界之間的水平距離控制在100 m以上，以防止建設(shè)期的水土流失造成水源污染。為將上下庫道路路面排水引出水源保護(hù)區(qū)，以避免車輛發(fā)生事故時(shí)油污對(duì)水質(zhì)的影響，對(duì)穿越三洲田水庫附近二級(jí)水源保護(hù)區(qū)的路段，專門設(shè)置路基混凝土排水溝收集路面水，最終排入下水庫大壩下游，以滿足水源保護(hù)的要求。

(2)由于城市規(guī)劃的限制，沿途不能設(shè)置采石場(chǎng)、取土場(chǎng)和棄渣場(chǎng)。為此，前期設(shè)計(jì)注重道路的挖填土石方平衡，以盡量減少棄渣量。在建設(shè)過程中動(dòng)態(tài)跟蹤、實(shí)時(shí)調(diào)整土石方平衡，在批復(fù)的用地紅線內(nèi)結(jié)合合適地形，沿線設(shè)置了多個(gè)景觀平臺(tái)以消納多余土方，并充分利用當(dāng)?shù)匾延械缆窏l件對(duì)各個(gè)施工標(biāo)段的可利用土石料調(diào)配轉(zhuǎn)運(yùn)；地表剝離的腐殖土先轉(zhuǎn)存至合適的場(chǎng)地，后期作為邊坡復(fù)綠回用。工程建設(shè)期間，將道路作業(yè)面作為水土流失防范重點(diǎn)區(qū)域，提出了及時(shí)支護(hù)、覆蓋、沉沙、砂濾堰和排水等措施要求，較好地化解了施工期水土流失引起的被動(dòng)局面，減小了道路施工對(duì)周邊環(huán)境不利影響。

2.5 水庫淹沒區(qū)林木保護(hù)性移栽與道路綠化相結(jié)合

上水庫庫盆內(nèi)林木茂盛，有古樹5株(紅錐3株、羅浮栲2株)，生態(tài)風(fēng)景林10.67 hm2，雙擁林(地方政府與當(dāng)?shù)伛v軍共植)16.67 hm2，以上植物均嚴(yán)格按照國(guó)家環(huán)保局對(duì)環(huán)境影響報(bào)告書的批復(fù)意見進(jìn)行保護(hù)性移栽。除此之外，庫內(nèi)還覆蓋有大量的原生闊葉林，樹種繁多，樹形各異，對(duì)于這部分在蓄水前需要清理的林木資源，也在研究如何有效利用，而不是僅僅砍伐拔除了事。

首先對(duì)上水庫淹沒區(qū)胸徑10 cm以上的自然風(fēng)景林木進(jìn)行調(diào)查清點(diǎn)，按樹種、樹齡、樹形排列，綜合考慮運(yùn)距、移植成本及景觀價(jià)值等因素，篩選出18種4 646株進(jìn)行移栽，用于道路行道樹、景觀平臺(tái)及電站管理區(qū)等，就地保護(hù)了自然林木，減少清庫量和腐殖質(zhì)污染水質(zhì)，還增加了工程綠化鄉(xiāng)土苗木來源又節(jié)約了苗木費(fèi)用。沿線道路均采用“喬+灌+草+花+藤”復(fù)合植被建設(shè)，美化了電站場(chǎng)區(qū)景觀，使之與東部華僑城等周圍環(huán)境很好地融為了一體。

2.6 香根草植物護(hù)坡技術(shù)的應(yīng)用

深圳屬熱帶、亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，臺(tái)風(fēng)、暴雨多發(fā)，場(chǎng)內(nèi)曾有部分路段因經(jīng)歷停工和雨季沖刷，坡體表面形成大量徑流溝并存在松散滑塌危險(xiǎn)。對(duì)這些道路邊坡，設(shè)計(jì)時(shí)沒有采用傳統(tǒng)的砌石骨架護(hù)坡，而是嘗試采用了新型香根草種植綠籬加固技術(shù)。即，利用香根草特有的強(qiáng)大根系在地下形成高密度的“生物樁體”，在斜坡面上成排規(guī)整種植，攔截流失的土壤、碎渣，阻止沖刷徑流溝的出現(xiàn)，提高坡面抗雨水沖刷能力。

香根草經(jīng)過兩個(gè)月專業(yè)化養(yǎng)護(hù)后即開始發(fā)揮功效，并實(shí)際經(jīng)歷了多場(chǎng)強(qiáng)降雨的考驗(yàn)，從而證明該項(xiàng)植物護(hù)坡技術(shù)達(dá)到了預(yù)期效果。其不僅發(fā)揮了抗沖刷與護(hù)坡作用，同時(shí)兼具綠化和恢復(fù)原始生態(tài)的效應(yīng)。

3 結(jié) 語

(1)城市環(huán)境既為工程建設(shè)創(chuàng)造了便利的交通條件，同時(shí)也帶來了一系列需要妥善協(xié)調(diào)的問題。由于抽水蓄能電站場(chǎng)區(qū)內(nèi)建筑物數(shù)量多而分散，施工工期較長(zhǎng)，場(chǎng)內(nèi)交通道路的布局和線路選擇不僅需要滿足工程建設(shè)期和運(yùn)行期自身需要，還需重點(diǎn)研究如何合理利用當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有交通條件，符合城市規(guī)劃要求并適應(yīng)城市快速發(fā)展帶來的變化。

(2)深蓄電站地處超大城市內(nèi)，對(duì)土地開發(fā)的限制、飲用水源地保護(hù)和生態(tài)保護(hù)要求均非常嚴(yán)格，既有其特殊性，也具有前瞻代表性。因而場(chǎng)內(nèi)交通道路設(shè)計(jì)需要充分重視城市環(huán)境因素帶來的影響，將生態(tài)環(huán)保的理念和技術(shù)創(chuàng)新相結(jié)合，力求與城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展相協(xié)調(diào)，與城市綠色生態(tài)相融合。

(3)深蓄電站場(chǎng)內(nèi)道路主干線于2012年建成通車，為主體工程施工創(chuàng)造了良好的條件。從實(shí)施過程和運(yùn)行后的反饋效果看，電站場(chǎng)內(nèi)道路選線合理，施工順利，質(zhì)量?jī)?yōu)良，已成為市政道路網(wǎng)絡(luò)中一道獨(dú)特的風(fēng)景線。