國(guó)外山區(qū)電廠廠外道路設(shè)計(jì)探討

崔宗堯

山東電力工程咨詢?cè)河邢薰?山東 濟(jì)南 250013

隨著我國(guó)“一帶一路”政策的推進(jìn)，國(guó)內(nèi)各大發(fā)電集團(tuán)在海外特別是東南亞地區(qū)投資的電站項(xiàng)目逐漸增多，這些地區(qū)電站廠外道路的設(shè)計(jì)帶有明顯地域特征，施工中產(chǎn)生的問(wèn)題又往往與國(guó)內(nèi)有較大不同。因此，筆者結(jié)合參與設(shè)計(jì)的國(guó)外山區(qū)電廠廠外道路的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和建設(shè)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，進(jìn)行歸納總結(jié)，以期對(duì)今后的項(xiàng)目有所借鑒和參考。

1 概述

1.1 區(qū)域簡(jiǎn)介

某國(guó)地處赤道，是典型的群島國(guó)家，又是煤炭資源較為豐富的國(guó)家。其煤炭運(yùn)輸多以水運(yùn)和公路為主，由于鐵路較少，其火電廠類型多為港口電站和坑口電站。本文所討論的工程均屬于典型的山區(qū)坑口電站。

1.2 工程區(qū)域地形地貌

兩工程處區(qū)域地形均為丘陵地帶，自然地面高差平均在10-25m左右，最大高差達(dá)40m。區(qū)域內(nèi)植被茂盛，多沖溝及河谷等。

1.3 工程區(qū)域地質(zhì)條件

兩工程所處場(chǎng)地地質(zhì)條件較為接近，主要上覆地層為第四系殘坡積層（Q4el+sl），；下伏基巖地層為第三系（N）巖層，巖性主要為素填土、粘土、泥巖、砂巖和煤。

場(chǎng)地地下水類型主要為上層滯水和基巖裂隙水。由于年降水量較大，雨季地表水對(duì)地下水補(bǔ)給顯著，常年最高地下水位接近地表。

1.4 工程區(qū)域氣象條件

工程所處區(qū)域?qū)俑蓾窦久黠@的熱帶雨林氣候區(qū)。干季始于5或6月，持續(xù)約6個(gè)月到10或11月結(jié)束，其余為雨季。年平均降水量在3000mm以上，多年平均降水日數(shù)超過(guò)200天。

2 國(guó)外電廠廠外道路的特點(diǎn)

2.1 受征地影響大

土地私有是國(guó)外項(xiàng)目常見(jiàn)的問(wèn)題，對(duì)工程建設(shè)而言，其用地特點(diǎn)表現(xiàn)為可用性大于合理性，對(duì)道路用地的征用更是如此。通常建設(shè)單位會(huì)根據(jù)設(shè)計(jì)院提供的初步的道路用地路線和所需的寬度，如25m或30m范圍，與當(dāng)?shù)氐刂鬟M(jìn)行談判。一旦某地塊地價(jià)過(guò)高或存在其它問(wèn)題，建設(shè)單位會(huì)放棄該地塊或征用其它地塊進(jìn)行補(bǔ)充。同時(shí)廠外道路用地往往同電廠主體工程用地一并征用，避免因征地時(shí)間的拖延而引起周邊地塊價(jià)格的暴漲[1]。由此最終征地范圍往往與原方案偏差較大，導(dǎo)致廠外道路設(shè)計(jì)不僅無(wú)法實(shí)現(xiàn)最優(yōu)，還有可能需要降低標(biāo)準(zhǔn)或突破規(guī)范要求。

2.2 路況條件復(fù)雜

工程所在地條件多變，由于電廠地處熱帶且靠近煤礦，道路路線范圍內(nèi)往往存在水系、采煤盜洞等情況，加之當(dāng)?shù)氐貙映蓭r時(shí)間段，降水多，往往易出現(xiàn)如滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。同時(shí)，當(dāng)?shù)貛r土土體本身亦存在膨脹土、煤夾層、高液限，難壓實(shí)等特點(diǎn)，給設(shè)計(jì)帶來(lái)較大影響。

2.3 建筑材料缺乏

當(dāng)?shù)亟ㄖ牧瞎?yīng)受地域影響較大，不同區(qū)域地材供應(yīng)差異極大。以本工程所在地區(qū)為例，其境內(nèi)水泥產(chǎn)量不高，且質(zhì)量不穩(wěn)定，往往出現(xiàn)供不應(yīng)求的局面。石子較少，產(chǎn)量低，且不同地區(qū)的價(jià)格差異很大；同時(shí)，該地區(qū)缺少石灰、礦渣、煤矸石等材料，不利于材料選擇和土體的改善。

3 廠外道路的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

由于受制于征地因素限制，本地區(qū)廠外道路在路線上往往無(wú)法做較大的調(diào)整及優(yōu)化?？紤]當(dāng)?shù)毓こ痰奶攸c(diǎn)和設(shè)計(jì)施工中出現(xiàn)的實(shí)際問(wèn)題，需要做好以下幾點(diǎn)工作：

3.1 設(shè)計(jì)參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的選擇

根據(jù)規(guī)范，企業(yè)主要進(jìn)廠道路、貨運(yùn)道路（運(yùn)灰渣道路）采用三級(jí)廠礦道路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)車速30-40km，但受制于可用地范圍的限制，設(shè)計(jì)中往往無(wú)法滿足廠礦三級(jí)道路的設(shè)計(jì)要求，如最大縱坡，圓曲線半徑等?？紤]工程所在地的實(shí)際情況，其道路多為企業(yè)專用道路，其交通量遠(yuǎn)低于廠礦三級(jí)道路所界定的范圍。因此局部路段可將部分設(shè)計(jì)參數(shù)調(diào)整為四級(jí)廠礦道路標(biāo)準(zhǔn)，并設(shè)置相應(yīng)的限速標(biāo)志。

與國(guó)內(nèi)不同，當(dāng)?shù)胤刹辉试S灰渣作為建筑材料進(jìn)行綜合利用，灰渣均運(yùn)至灰場(chǎng)進(jìn)行填埋，而受制于工程投資、征地限制等諸多因素，初期灰場(chǎng)往往滿足PPA中3-5年需求即可，后續(xù)則通過(guò)新征地滿足未來(lái)儲(chǔ)存要求。因此，電廠運(yùn)灰渣道路結(jié)構(gòu)層可根據(jù)灰場(chǎng)的設(shè)計(jì)堆灰年限進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)也應(yīng)與灰場(chǎng)堆灰方式和巡檢要求相結(jié)合，避免重復(fù)建設(shè)，降低工程投資。

3.2 道路結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)

工程所在地區(qū)是典型的熱帶雨林氣候，雨季降水集中且雨量較大，無(wú)論是主體工程第一方混凝土的澆筑還是建設(shè)場(chǎng)地的平整土方作業(yè)，都必然在5月-11月的旱季進(jìn)行。主進(jìn)廠道路的施工則往往被推至前一年的雨季進(jìn)行，因此，道路設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮工程所在地區(qū)的特點(diǎn)和工期的影響。路基設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)夭牧瞎?yīng)情況，嚴(yán)格控制細(xì)粒土填料的CBR值（2%）；液限大于50%、塑性指數(shù)大于26的細(xì)粒土，不得直接作為路堤填料，必要時(shí)還應(yīng)加入粗骨料用以改善土體性質(zhì)。底基層宜優(yōu)先選用級(jí)配較好的碎石或礫石類集料，以保證透水性，無(wú)法滿足要求時(shí)，應(yīng)考慮摻加無(wú)塑性的砂、石屑等摻配處理[2]。上基層宜優(yōu)先選用水泥穩(wěn)定類材料，以保證其在潮濕環(huán)境中材料特性不受影響。面層可根據(jù)工程實(shí)際情況選用瀝青混凝土類或水泥混凝土類材料，當(dāng)選用瀝青面料時(shí)，宜選用粒徑較大的瀝青混合料，已適應(yīng)高溫濕潤(rùn)的氣候環(huán)境。

道路在雨季施工時(shí)應(yīng)避免大面積開(kāi)挖，采取分段突擊施工的模式，以減少土體暴露時(shí)間。同時(shí)應(yīng)做好現(xiàn)場(chǎng)地面排水系統(tǒng)，避免土基浸泡。針對(duì)施工期正值雨季，回填土含水率超標(biāo)較嚴(yán)重，不能滿足回填土壓實(shí)度要求的情況?？筛鶕?jù)施工計(jì)劃調(diào)整路段土方量，保證每天的開(kāi)挖回填土方平衡，當(dāng)日回填后確保壓實(shí)隔水，到達(dá)回填后土壤含水率的可控。

境外項(xiàng)目往往受限于當(dāng)?shù)赜邢薜氖┕に胶驮牧瞎?yīng)，因此，過(guò)水處宜優(yōu)先選用成品圓管涵，減少現(xiàn)澆鋼筋混凝土的使用，以加快施工進(jìn)度。

3.3 重視勘測(cè)在道路設(shè)計(jì)中的作用

對(duì)于山區(qū)電廠而言，應(yīng)更加重視勘測(cè)的作用。由于當(dāng)?shù)亟涤贻^多，地形地勢(shì)復(fù)雜，實(shí)測(cè)的帶狀地形圖范圍較小，僅能滿足道路路線本身的設(shè)計(jì)需求，無(wú)法反應(yīng)項(xiàng)目所在區(qū)域的外部條件，因此可借助現(xiàn)代無(wú)人機(jī)航拍等手段，生成大范圍地形圖，以分析區(qū)域范圍內(nèi)是否有洪水、陡坎等影響道路的安全；對(duì)于坑口電站，可按《公路工程地質(zhì)勘查規(guī)范》的相關(guān)要求，適當(dāng)加密鉆孔數(shù)量，增加不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)的概率，回避由此帶來(lái)的設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)。

3.4 廠外水、電設(shè)施統(tǒng)一規(guī)劃

山區(qū)電廠往往交通條件不便，因此在廠外道路設(shè)計(jì)中，應(yīng)充分考慮廠外取水管道敷設(shè)、至水源地線路和施工線路的架設(shè)的要求，統(tǒng)一考慮道路建設(shè)所需寬度、防護(hù)措施等，既可降低綜合投資，又便于施工和后期檢修維護(hù)[3]。

4 工程案例

某道路全長(zhǎng)3.4km，由于征地原因，其K0+360至K1+300路段處于河道內(nèi)，雨季形成過(guò)水漫流，流量約220m3/s，過(guò)流范圍廣，流量較大，對(duì)設(shè)計(jì)及施工都產(chǎn)生較大的影響。原設(shè)計(jì)擬采用分段設(shè)置蓋板涵或小橋涵的方式解決上述問(wèn)題。但經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)踏勘后發(fā)現(xiàn)，橋涵方式有以下兩點(diǎn)不足，（一）、該路段地勢(shì)平坦，雨水匯流范圍大，無(wú)集中的過(guò)水點(diǎn)，水位較低，約0.5m左右。采用橋涵方式不僅投資高，勘測(cè)施工周期長(zhǎng)，對(duì)整個(gè)工程工期影響極大。（二）、為滿足橋涵過(guò)水需求，需抬高該路段設(shè)計(jì)標(biāo)高，從而將道路兩側(cè)地塊形成物理隔離，造成當(dāng)?shù)鼐用竦耐ㄐ胁槐?，?shì)必會(huì)產(chǎn)生糾紛。過(guò)水段雖存在季節(jié)性漫流，但不形成長(zhǎng)期的滯水，無(wú)池塘或較深的淤泥、軟土等土層。因此，最終設(shè)計(jì)方案選用鋼筋混凝土過(guò)水路面形式，路段邊坡路肩采用片石砌護(hù)。同時(shí)，在該路段每間隔30m處設(shè)置2孔DN500預(yù)埋管，滿足雨季旱季流域范圍內(nèi)水量不同的過(guò)水要求，避免了雨水對(duì)道路路基的沖刷和浸泡。方案實(shí)施后，設(shè)計(jì)路面較原地面平均抬升高度在1.0m左右，對(duì)整體區(qū)域影響較小。

圖1 雨季電廠進(jìn)廠路過(guò)水段原地貌

圖2 修筑后的電廠進(jìn)廠路

該道路縱斷面設(shè)計(jì)本著最大限度適應(yīng)地形，減少土方的原則，全路段挖方：3.5×104m3，填方：4.1×104m3，實(shí)施時(shí)由于廠平工作尚未開(kāi)展，無(wú)法完成廠區(qū)與廠外道路的統(tǒng)一土方調(diào)配和綜合優(yōu)化（廠區(qū)余土較多），設(shè)計(jì)中將K1+850-K2+970路段共四個(gè)山頭的設(shè)計(jì)標(biāo)高降低了2-3m不等，新增挖方約6000m3，滿足道路回填所需。

某道路全長(zhǎng)0.5km，沿道路方向場(chǎng)地自然縱坡約20%，橫坡最大約30%。現(xiàn)場(chǎng)施工至樁號(hào)K0+380段時(shí)，發(fā)現(xiàn)道路路基煤夾層內(nèi)含有裂隙水，滲水點(diǎn)在道路北側(cè)深度接近地表，南側(cè)深度約5.0m。根據(jù)地質(zhì)資料，該區(qū)域煤層以透鏡體及夾層的形式分布于第三系巖層中，地下水主要賦存于泥巖、砂巖與煤巖的裂隙中，煤層裂隙較發(fā)育，地層中粘土及泥巖地層滲透系數(shù)較小，存在上層滯水沿煤層裂隙滲流，導(dǎo)致該處滲水水量較大。由于上游裂隙流源頭位于征地范圍外，無(wú)法消除，因此只能從滲水點(diǎn)本身進(jìn)行截流，分步實(shí)施，即道路施工階段在裂隙水發(fā)育點(diǎn)的橫斷面上游處，開(kāi)挖至一定深度，用粘土封閉壓實(shí)形成隔水層，再在粘土層上方向下游鋪設(shè)碎石盲溝，以便快速將裂隙水引出，優(yōu)先保證貨運(yùn)道路及時(shí)貫通，為主體工程創(chuàng)造條件。等南側(cè)主進(jìn)廠道路貫通后，封閉貨運(yùn)道路，采用大開(kāi)挖方式至下游出水點(diǎn)處，用填料回填，將路基下方滲水帶予以消除，再在上游滲水點(diǎn)增設(shè)截水溝，以徹底消除裂隙水對(duì)路基的影響

某道路地處膨脹土地區(qū)，且部分路段穿越一魚塘，其地層情況為第四系全新統(tǒng)人工堆積層（Q4ml）、第四系全新統(tǒng)殘坡積層（Q4el+dl）、第四系上更新統(tǒng)殘積層（Q3el）和第三系（N）巖層，巖性主要為素填土、粘土、泥巖、砂巖和煤。其中，①粘土、②粘土、③全風(fēng)化巖均具有膨脹性，膨脹類型為中等-弱，其力學(xué)性質(zhì)會(huì)隨著含水量的變化而急劇降低。根據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》， 為降低膨脹土膨脹性，需采用無(wú)機(jī)結(jié)合料進(jìn)行處理。由于施工正值旱季，采用水泥穩(wěn)定土改良是較為切實(shí)有效的方案。經(jīng)檢驗(yàn)，當(dāng)水泥劑量在10%左右，并摻入一定比例石屑后，水泥穩(wěn)定土的處治后脹縮總率可降至0.7%以內(nèi)。魚塘處淤泥深度約5.0m，采用抽排水后拋石擠淤的方案，拋石至-1.5m后鋪設(shè)1.0m厚碎石層兼做盲溝，上部澆筑道路基層。不僅可改善路基條件，同時(shí)又兼顧了排淤排水通道。

該道路施工過(guò)程中，K0+290m處路堤坡腳發(fā)生坍塌，坍塌范圍直徑約4m，深3m，為淺層盜洞，經(jīng)開(kāi)挖后，采用水泥土換填至路基，重新施工結(jié)構(gòu)層。后施工單位沿道路縱向兩側(cè)進(jìn)行鉆孔排查，在K0+460m處發(fā)現(xiàn)一深層盜洞，深度達(dá)18m，截面尺寸約在3×4m，由于深度太深，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法開(kāi)挖，只能通過(guò)鉆探排查出大致范圍，確保該盜洞處理工程量可控，后采用C15混凝土灌漿處理。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)反饋，最終灌漿量約在1400m3。

圖3 路面盜洞塌陷

5 結(jié)束語(yǔ)

與國(guó)內(nèi)項(xiàng)目相比，國(guó)外山區(qū)電站廠外道路往往有著自身的復(fù)雜性和特殊性。特別是因其所在地域不同，而帶來(lái)的建設(shè)規(guī)模和標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)方案、材料選擇均有著較大差異，因此不僅要求設(shè)計(jì)人員充分掌握規(guī)范，做到有的放矢，還要求我們多問(wèn)、多看，從細(xì)節(jié)入手，充分了解現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，做好前期策劃和專業(yè)間配合，才能更好的服務(wù)于工程實(shí)際中來(lái)。