核電廠道路分類及設計的探討

黃有槽

(深圳中廣核工程設計有限公司,廣東深圳 518172)

核電廠道路分類及設計的探討

黃有槽

(深圳中廣核工程設計有限公司,廣東深圳 518172)

本文從道路分類、使用功能、設計依據(jù)和設計參數(shù)四個方面對核電廠道路設計進行了論述。總結(jié)了不同類型道路的建設模式和設計要點,闡明了核電廠道路在普通道路的交通運輸功能之外,所特有的應急疏散、核物料及特大特重件設備運輸功能,以及其在設計規(guī)范及參數(shù)上的體現(xiàn),對今后核電廠道路設計具有一定的參考借鑒作用。

核電廠 道路 分類 設計

廠礦道路是工業(yè)企業(yè)與外界進行交通聯(lián)系的重要通道,核電廠由于核工業(yè)的特殊性,其道路除具備交通運輸?shù)墓δ芡?還需承擔應急疏散,核燃料、乏燃料和放射性廢物、特大特重件設備的運輸?shù)裙δ堋Ｍ瑫r,核電廠的總體規(guī)劃將廠址劃分為主廠區(qū)、輔助設施區(qū)、生活區(qū)和施工準備區(qū),故其交通系統(tǒng)較為復雜且道路等級、建設模式和設計標準均有所不同。本文將從道路分類、使用功能、設計依據(jù)和設計參數(shù)四個方面對核電廠道路設計進行論述。

1 核電廠道路的分類

核電廠道路分類主要執(zhí)行《核電廠總平面及運輸設計規(guī)范》

(GB/T 50294-1999)第9.1條的規(guī)定,核電廠道路主要分為兩類：廠外道路和廠內(nèi)道路。結(jié)合核電廠自身特點及總體規(guī)劃情況,廠內(nèi)道路主要是指廠區(qū)控制區(qū)圍欄以內(nèi)的道路。廠外道路因其使用功能不同,又劃分為進廠公路、連接道路和輔助道路。其中進廠公路為核電廠與外部公路、市政道路等相連接的道路。連接道路為核電廠廠區(qū)至生活區(qū)等之間的道路。輔助道路為核電廠廠區(qū)通往廠區(qū)外部各種輔助設施的道路(如圖1)。

2 核電廠道路的功能

作為民用核工業(yè)企業(yè),核電廠道路在滿足常規(guī)工業(yè)企業(yè)道路使用功能的前提下,還必須滿足核物料、超大超重件運輸及事故工況下的人員應急撤離等功能,具體有以下幾點：

(1)承擔核電廠施工安裝期間的設備及建筑材料的運輸。其特點是運量大、品種多,并有大量的超大件和超重件,對運輸裝卸要求嚴格并需確保大型設備運輸?shù)陌踩院涂煽啃浴?/p>

(2)承擔核電廠生產(chǎn)運行期間的核燃料、乏燃料、放射性固體廢物等的運輸。核電廠生產(chǎn)運行期間的核燃料運量很少,每臺百萬千瓦級機組核燃料年運量不超過30t,其他維修材料運量也較少。乏燃料和放射性固體廢物在核電廠運行10～15年后需運往后處理廠處理。其運量雖然不大,但具有放射性,必須采用特殊容器運輸,并采取相應的安全措施,確保運輸安全。

(3)承擔核電廠職工通勤運輸功能。職工生活區(qū)一般距廠區(qū)較遠,因而要求廠區(qū)對外交通方便快捷。

(4)承擔電廠事故工況下的應急撤離功能。根據(jù)《核電廠核事故應急管理條例實施細則之一——核動力廠營運單位的應急準備和應急響應》(HAF002/01,1998年5月12日)、《核動力廠營運單位的應急準備和應急響應》(HAF002/01,2010年8月)和《國家核應急預案》(國務院,2013年6月30日)對核電廠的應急要求,參照國內(nèi)外核電廠設計慣例,核電廠對外應設置與廠區(qū)主入口不同方向的對外應急通道,以使廠內(nèi)人員在撤離時可盡量不近距離通過事故反應堆,并盡可能避開放射性煙羽的影響。[2]

圖1 某核電廠道路交通規(guī)劃圖

3 核電廠道路的設計依據(jù)

根據(jù)核電廠道路的分類及功能劃分,其廠內(nèi)道路和廠外道路根據(jù)工程建設實踐經(jīng)驗分別采用以下設計依據(jù)：

3.1 廠內(nèi)道路

目前,國內(nèi)火電、石化等能源項目廠內(nèi)道路設計依據(jù)均執(zhí)行國家標準《廠礦道路設計規(guī)范》(GBJ 22-87)。對于核電廠,在《核電廠總平面及運輸設計規(guī)范》(GB/T 50294-1999)中對廠內(nèi)道路做了部分規(guī)定,其余指標均執(zhí)行《廠礦道路設計規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定。

3.2 廠外道路

由于核電廠廠外道路根據(jù)總體規(guī)劃及使用功能劃分為進廠公路、連接道路和輔助道路,其設計依據(jù)需根據(jù)各個道路的具體情況及外部條件確定,詳見下述。

3.2.1 進廠公路

核電廠進廠公路為廠區(qū)與外部公路、市政道路等相連接的道路。根據(jù)目前核電業(yè)主公司對電廠外部公路建設的整體思路及一些在建項目的建設實踐,進廠公路一般采取“電廠出資、地方出地、總包單位建設管理、建成后移交地方管理”的建設模式。因此,進廠公路的設計也必須與此建設模式相匹配,需按照交通行業(yè)相關(guān)標準及法規(guī)執(zhí)行。主要有：

《公路路線設計規(guī)范》(JTG D20-2006)、《公路路基設計規(guī)范》(JTG D30-2004)、《公路橋涵設計通用規(guī)范》(JTG D60-2004)、《公路工程技術(shù)標準》(JTG B01-2003)、《公路水泥混凝土路面設計規(guī)范》(JTG D40—2002)、《公路瀝青路面設計規(guī)范》(JTG D50-2006)、《公路排水設計規(guī)范》(JTGT D33-2012)、《公路軟土地基路堤設計與施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ 017-96)、《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(JTG C20-2011)、《公路工程基本建設項目設計文件編制辦法》(交公路發(fā)[2007]358號)、《工程測量規(guī)范》(GB50026－2007)等。

3.2.2 連接道路

連接道路為核電廠廠區(qū)至生活區(qū)等之間的道路。如果生活區(qū)位于電廠征地范圍內(nèi)或與之貼鄰時,應按照廠礦道路標準進行設計。若生活區(qū)與電廠廠區(qū)有一定空間間隔時,可分兩種情況：

(1)當連接道路考慮與地方共用時,建議按照進廠公路模式進行設計;(2)當連接道路無法與地方共用,建議執(zhí)行《廠礦道路設計規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定。

3.2.3 輔助道路

輔助道路為核電廠廠區(qū)通往廠區(qū)外部各種輔助設施的道路。大部分情況下,電廠各種輔助設施均靠近廠區(qū)布置,與電廠廠區(qū)位于同一個征地范圍之內(nèi),應執(zhí)行《廠礦道路設計規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定。

4 核電廠道路的設計參數(shù)

按照核電廠道路的分類及執(zhí)行的標準不同,各種道路的設計要點如下：

4.1 進廠公路

按照《核動力廠營運單位的應急準備和應急響應》(HAF002/01)的規(guī)定,為滿足事故工況下應急疏散的要求,核電廠一般設置有至少兩條進廠公路,其中一條為電廠主要進廠公路,是電廠正常運行時主要的對外通道;另一條為考慮應急條件下可能的應急疏散通道。兩條道路一般應盡量布置在不同的方向,以適應不同氣象條件下的事故撤離。

2010年9月頒布執(zhí)行的《電力工程項目建設用地指標(火電廠、核電廠、變電站和換流站)》(2010年9月)從節(jié)約用地角度出發(fā),對核電廠進廠道路的設計標準作了如下規(guī)定：

“核電站的進廠道路和應急專用道路應盡量采用與社會協(xié)作方式,如需新建專用進廠道路或應急道路時,進廠道路的等級一般采用公路二級,路面寬度不宜超過9m,應急道路等級一般采用公路三級,路面寬度不宜超過7m。廠外道路建設用地應按上述規(guī)定的路面寬度,依據(jù)自然地形條件,并按路邊設排水溝的公路型道路的實際用地計列。

當進廠道路增加地方社會車輛交通時,其道路路面寬度應按照規(guī)劃道路的交通流量確定。”[3]進廠公路及應急道路采用公路二級或公路三級時,其設計標準按照《公路工程技術(shù)標準》(JTG B01-2003)有關(guān)規(guī)定執(zhí)行,本文不再贅述。

4.2 連接道路及輔助道路設計

根據(jù)核電廠連接道路分類,當連接道路考慮與地方共建時,需按照進廠公路建設模式進行設計,詳見4.1節(jié)。

當連接道路無法與地方共建,則應執(zhí)行《廠礦道路設計規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定,同理輔助道路。

4.3 廠內(nèi)道路

核電廠廠內(nèi)道路首先執(zhí)行國家標準《核電廠總平面及運輸設計規(guī)范》(GB/T 50294-1999)的有關(guān)規(guī)定,其布置要求主要有以下幾點：

(1)人流、一般物流與放射性物流不宜混行;(2)主廠房建筑群四周應設環(huán)形道路;(3)有利于各建筑群的功能分區(qū);(4)宜使永久性道路與施工用道路相結(jié)合;(5)宜平行或垂直主要建筑物、構(gòu)筑物。

廠內(nèi)道路從性質(zhì)、使用要求及交通量可分類為：主干道、次干道、支道、車間引道和人行道。主干道為連接廠區(qū)主要出入口的道路,乏燃料運輸及大型設備運輸?shù)牡缆?次干道主要為廠區(qū)環(huán)形道路;支道為部分邊角廠房周邊的道路及消防通路等;車間引道為車間、倉庫等出入口與主、次干道或支道相連接的道路。其中主干道由于核電機型的不同,其承擔運輸?shù)拇蠹O備和模塊化廠房的尺寸不同,其路面寬度也就不同,從10m到32m不等,本文僅討論二代改進型CPR1000核電機組廠內(nèi)道路的設計。其中路面寬度主干道10.0m,次干道7.0m,支道4.0m,車間引道與大門同寬,人行道1.0～2.0m。交叉口道路內(nèi)邊緣最小轉(zhuǎn)彎半徑主干道在重件運輸路徑上時為20.0m,其他道路為9.0m。最大縱坡主干道4%,次干道6.0%,支道8.0%,車間引道4%。

根據(jù)現(xiàn)有核電廠建設經(jīng)驗,廠內(nèi)道路一般采用城市型道路,主干道及次干道的設計行車速度按15km/h考慮,道路橫坡為1.0%。在道路縱斷面凹處和路面低洼集水點處設置雨水口,間距為25～50m。

根據(jù)設備運輸?shù)囊?廠內(nèi)道路路面結(jié)構(gòu)又分為輕型路和重型路。重型路為核電廠重件碼頭到廠區(qū)主廠房的道路,廠區(qū)內(nèi)其他不承擔大件運輸任務的道路則為輕型路。其中重型路采用25.0cm厚C35鋼筋水泥混凝土面層,配筋4kg／m2設為兩層。15.0cm厚C15素混凝土基層,其水泥含量為250kg／m3。40.0cm厚級配碎石底基層。輕型路采用20.0cm厚C35鋼筋水泥混凝土面層,配筋2kg／m2設為一層。15.0cm厚C15素混凝土基層,其水泥含量為250kg／m3。30.0cm厚級配碎石底基層。路基壓實度：挖方路基最小壓實度＞95%,當路基為巖石時,用C15混凝土整平后直接做路面。填石路基需滿足《公路路基設計規(guī)范JTJ D30-2004》第3.8條的規(guī)定。

5 結(jié)語

通過對核電廠道路的分類、設計依據(jù)和設計參數(shù)的探討,可以看出核電廠道路除擁有一般大型工業(yè)企業(yè)道路的交通運輸屬性外,還承擔著核事故應急疏散,特大特重件設備運輸,核燃料、乏燃料及放射性廢物的轉(zhuǎn)運等功能,在設計時就需要根據(jù)廠址總體規(guī)劃及道路建設模式,選用相應的設計標準和參數(shù)。尤其是廠內(nèi)道路需以特大特重件設備參數(shù)及運輸方式為設計輸入,結(jié)合實際,在國家法規(guī)標準體系下,采用合適的路面結(jié)構(gòu)形式和道路參數(shù)進行設計,以滿足核電廠建設和運行對電廠道路的功能需求。

[1]國家計劃委員會.《廠礦道路設計規(guī)范》(GBJ22-87).

[2]國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局、建設部.《核電廠總平面及運輸設計規(guī)范》.(GB/T 50294-1999)

[3]國家電力監(jiān)管委員會.《電力工程項目建設用地指標(火電廠、核電廠、變電站和換流站)》.(2010年9月).

[4]國家核安全局.《核動力廠營運單位的應急準備和應急響應》.(HAF002/01,2010年8月).