抽蓄電站場內道路設計重難點探究

吳 遠 鵬

(中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司，陜西 西安 710065)

抽水蓄能電站交通道路是項目的重要組成部分，一般包括：進場道路、上下庫連接道路、場內道路和地下交通運輸洞。場內公路不僅承擔著各種場內施工運輸的任務，部分道路還作為永久道路供電站運行期使用。其中規模最大的為上下庫連接道路，該道路為永久道路，起終點高差約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。該道路設計難度大，不但要滿足現行公路規范的要求，同時還需滿足新源公司的深度規定。下面立足于哈密抽蓄電站上下庫連接道路，對抽蓄電站場內道路設計過程中的重難點進行研究。

1 工程概況

新疆哈密抽水蓄能電站上下庫連接道路工程，起點接跨河1號橋，高程EL1695，沿著三道溝左岸坡，之字形爬坡展線，經4座隧道，終點接上水庫環路公路，終點高程EL2252，路線全長12.530 km，采用水電場內三級公路雙車道標準設計，設計速度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3.741，全線設置交點91個，平均每千米7.342個，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%，全線共設置43處豎曲線，平均每千米縱坡變坡次數3.432次。

2 設計難點

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

2)地質情況復雜。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，經過巖體風化帶及卸荷帶，松動體、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)建設單位對投資變動較敏感。該道路投資較高，一般采用整體投資控制，由于道路方案調整引起的投資增加，會影響設計單位的服務質量。

5)需同時滿足多個不同行業規范要求。該道路不但要滿足公路規范要求，同時要滿足《抽水蓄能電站交通道路工程設計導則》《抽水蓄能電站工程建設補充強制性條文》(試行)等的規定。

3 設計過程重難點探究

3.1 道路指標選取

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

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

3.2 路線及用地

抽蓄電站場內地形陡峭，項目勘測初期，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。需要充分結合現場踏勘的地形情況，在地形陡峭路段增加擬定橋梁、隧道方案。一方面為后期設計階段的路線方案預留一定的投資空間，避免后期調整方案追加大量投資的情況出現，另一方面路線方案應與業主充分溝通，便于業主后期的運行管理。哈密上下庫連接路在方案設計階段對現場情況了解不足，僅設計了隧道2處/697 m，其余全部為明線。施工圖階段根據詳細地形，多次比較論證，結合建設單位對運行期的考慮，增加隧道2處/1 045 m,共計隧道4處/1 742 m，給項目投資控制帶來較大難度。

道路用地范圍也是路線設計過程中較難控制的一個因素。抽蓄項目一般在方案和初設階段就根據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，一般不再做調整。但是在詳圖階段，路線方案、邊坡設計參數等需要進行比較大的調整時，用地紅線便成為關鍵的制約因素，對項目設計產生很大影響。所以在道路確定紅線時，要根據根據地形、地質的復雜情況，一方面在初步設計階段深化路線方案，確保方案的合理及唯一性，另一方面要給后期的方案調整預留足夠的用地空間，地質條件較差路段，邊坡設計參數確定應偏保守，增加用地范圍。

3.3 路基、路面設計

3.3.1土石方平衡

水電項目環水保問題日益突出，在路基設計過程中，道路的土石方平衡應與主體工程統籌考慮，專門進行設計。道路路基填料首先應做到標段內平衡，路基填筑料不足時，在主體工程施工料場具備運輸及開采條件后，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，棄土方遠大于填方，路基填筑采用開挖料，路基棄方調配時，需結合水電站渣場的設置進行調配。

3.3.2擋墻設計

場內道路設計過程中，不同的項目建設單位對擋墻的要求不盡相同。阜康抽蓄電站業主要求使用混凝土擋墻，鎮安抽蓄電站業主要求不大于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。混凝土擋墻與漿砌石擋墻單價差別不大，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，應該與業主部門取得充分溝通，征求業主的意見。此外針對不同型式的擋墻應分別考慮，路肩墻應注重整體性，護面墻則兼顧美觀性。綜合各種因素最終確定擋墻材料后再進行設計工作。

3.3.3坡面防護

公路路基坡面防護型式首先應考慮氣候條件、巖土性質、邊坡高度、邊坡坡率、水文地質條件、施工條件、環境保護與水土保持等因素。哈密項目實施過程中，土質邊坡首先考慮坡率放緩以確保穩定，再輔以網格梁、植物防護等措施，網格梁作為土質邊坡輔助措施使用，不承擔主要防護功能，應用的前提是邊坡本身已經具有一定的穩定性。網格梁采用鋼筋混凝土結構，具體的結構形式在設計之前與業主溝通確定為拱形骨架型式，邊坡支護在視覺效果上與主體工程保持統一。巖質邊坡采用掛網噴混凝土的防護措施。高度大于30 m、不良地質條件區域內高度大于10 m的邊坡進行穩定性分析，同步出具邊坡設計計算書，為邊坡設計參數及支護提供依據。

3.3.4排水設計

排水設計也是上下庫連接路設計過程中的重點。其中植物槽、附屬設施、邊坡排水的設置應與建設單位充分溝通。

高填方坡腳排水溝采用鋼筋混凝土結構，坡腳設置植物槽，植物槽底部設置15 cm厚防水板，植物槽設置排水管，避免植物槽積水和下滲，確保路基穩定。邊溝、種植槽等設施應統一考慮，與各專業溝通，明確照明型式基座尺寸，電纜溝尺寸等，最后確定路基寬度，對附屬設施進行統一設計。避免后期實施過程中臨時增加附屬設施，導致路基寬度不足或者設施之間互相沖突的情況出現。

關于土質邊坡的排水，設計方案應確保成孔、安裝施工的可行性，在施工前進行工藝性試驗，保證方案確實可行。目前公路及水工邊坡支護中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。設計前應與業主溝通征求意見，可推薦使用UPVC管材和不銹鋼管。

3.3.5路面設計

電站施工期交通量大、荷載重，而運行期交通量及荷載均較小。在路面結構設計過程中，應根據不同工況分別考慮。為降低投資，施工期以砂石(泥結碎石)路面為主，環保要求高的路段可采用混凝土路面，運行期以混凝土路面和瀝青混凝土路面為主。

3.4 橋涵、隧道設計

橋涵、隧道設計應同時考慮管線布設和大件運輸的需求，在確定橋涵設計標準之前，與相關專業取得充分溝通，明確在橋涵上布設的管線以及通過大件的尺寸、體積、重量等參數，之后再進行橋涵設計標準的選取。路堤填方高度超過20 m的路段應進行橋涵方案比選，高邊坡超過30 m的應進行隧道方案比選。

4 結語

抽蓄電站場內道路在路基設計部分，應重視排水設施與防護設施的設計，道路橫斷面、排水溝、電纜溝、護欄等附屬設施均需統一規劃考慮。在路基擋墻材料、邊坡排水管材、邊坡防護結構型式的選擇上，需要與建設單位相關部門取得充分溝通確定選材方案。橋涵、隧道、道路橫斷面設計時，需要跟其他專業充分溝通后確定設計參數。路線方案的擬定，需要在建設單位投資限額與現場實際情況之前作出權衡，綜合考慮，尋求平衡點，最大限度避免高填高挖，確保運行階段安全。