柯 欣
(上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司,上海200092)
随着近几年来国家对基础设施建设力度的不断加大,人民生活水平的不断提高,为解决日益增加的固体废弃物堆放问题,我国建设了大量的垃圾填埋场。一般这类填埋场都设置在山岭重丘区,地形险要,地质构造复杂,这些垃圾填埋场的进场道路的建设在垃圾填埋场的建设和日后的运营管理中有着举足轻重的作用。
笔者参与了青海省所属西宁市及周边州、县四个垃圾填埋场的设计工作,并承担了这四个设计项目中道路专业负责人工作,对山区垃圾填埋场进场道路的设计和建设进行了针对性研究,并取得了一定的体会与心得。
与城市道路设计有很大不同,山区垃圾填埋场进场道路设计与公路设计非常类似,但同时又与一般的公路设计存在一定差异。经设计和研究后发现,该类工程设计中存在部分具有自身特色的重点和难点,分别是设计标准、路面宽度、道路路线、排水、边坡和路面结构的确定。在这些重点和难点中,道路选线是关键中的关键,不仅关系到工程实施的可行性,同时与工程量、设计标准、设计车速等有很大的关系。
下面通过对四个垃圾填埋场进场道路设计的介绍和比较来说明此类工程中道路设计所需要注意的重要问题。
四个垃圾堆场分别是西宁市尹家沟垃圾填埋场、海南州共和县城垃圾填埋场、黄南州同仁县城垃圾填埋场、海东地区平安县城垃圾填埋场。这四个垃圾填埋场均位于青海省境内,场地的地质条件也较为接近。
西宁市尹家沟垃圾填埋场进场道路全长1086 m,沿线地质条件较好,所以设计过程中较为顺利。
共和县城垃圾填埋场进场道路全长931 m,坡度较缓,沿线的地质等各项条件均较好,设计中遇到的问题也较少。
同仁县城垃圾填埋场进场道路全长1300 m,进场道路部分路段坡度较大,自然坡度大于11%,道路沿线土质条件较好,但有不良地质情况,道路沿线遇到冲沟,同时在进场处有一个砖瓦厂,且道路在砖瓦厂后坡度超过11%,因此该段道路设计相当复杂。
平安县城垃圾填埋场进场道路全长1350 m,进场道路部分路段坡度较大,自然坡度大于11%,同时进场道路部分的土质为红板岩,且道路沿线有湿陷性黄土,所以该段道路的设计相对而言也最为复杂。
以下就此四项工程中道路建设的情况,对集中反映出的几个重点和难点进行分析和总结。
由于垃圾填埋场的进场道路是供运输固体废弃物的专用车辆使用,进出车辆较少,根据填埋场建成后的车流量和道路要求的设计车速,同时考虑道路的线路,在保证安全的前提下,这四个填埋场均按露天厂矿道路四级标准进行设计,设计车速均定为15 km/h。
由于是垃圾填埋场的运行专用道路,根据固体废弃物的数量,道路的车流量较少,所以道路的宽度可适当减小。除了西宁市尹家沟垃圾填埋场场外道路采用6 m宽的车行道,其余进场道路车行道宽度按4 m考虑,两侧路肩各0.75 m。但因进场道路均较长,设计时必须考虑道路上的会车,在平面的直线段和纵断面的平坡段间距约200 m~400 m设置会车平台,供道路会车时使用。
在四个垃圾填埋场设计过程中,同仁和平安垃圾填埋场道路的线路都曾经因为各种原因做了几次大小不同的修改,根据这些修改,总结出了以下几个在选线过程中须要着重考虑的问题:
(1)前期的道路沿线勘测工作对于进场道路的设计有着至关重要的影响。以平安县城垃圾填埋场为例,由于前期对勘测工作的不够重视,勘测工作不够到位,导致初始进场道路所选择的路线沿线地质为红板岩,且存在湿陷性黄土,最终不得不对道路设计进行部分变更,从而导致工程进度的延后,并造成工程费用无意义的增加。路线方案的选择应在满足使用功能和性质要求的前提下,妥善处理总体与局部的关系,综合考虑自然条件、技术标准、工程投资、施工措施等因素,认真进行路线方案的研究和比选,从多方案中优选出合理的方案。
(2)在地形复杂的地区,线形设计宜采用以曲线为主,直线为辅的设计原则。如果把互通式设计中采用的线元法定线方法用于线形设计,可以大大提高选线的自由度,使得选线能更好地适应地形,减少填挖土石方量及挡土墙的数量,增加平曲线的线形美感,与周围环境相协调。
(3)对于同仁和平安县城这样进场道路高差大的进场道路,路线设计中最关键的问题是克服大控制点间的高差。为了在大、小控制点之间合理分配纵坡,需要进行现场纵坡设计,并综合考虑纵断面,尽量减少道路工程中的挖填方量。在山区道路的设计中,线路的选择和纵断面设计有着极密切的关系。一个好的选线能够大大减少道路的挖填土方量,从根本上减少了道路的工程费用。
(4)在山区道路的设计中,经常出现山区的自然坡度大于设计规范要求的最大坡度的情况,同仁和平安垃圾填埋场均遇到此问题。设计时需要设计者根据实际的自然坡度整体考虑,选择最好的线路,选择尽量减少工程量,争取填挖方量总体平衡的线路进行设计。
(5)在考虑纵断面坡度的同时,还应综合考虑道路沿线会车平台的位置及道路转弯处加宽段的位置,以减少工程量,有效减小施工难度,并能提高运行时的安全性。
(6)在综合考虑纵坡的同时,还应充分考虑道路沿线的现有建筑。与城市道路不同,垃圾填埋场进场道路红线均未做预先控制,设计时需要充分考虑道路沿线范围内的相关建、构筑物,这些建、构筑物主要包括相应的厂区和高压电杆等等。在同仁垃圾填埋场的设计中曾遇到电杆和一座砖瓦厂,在平安垃圾填埋场道路沿线中曾遇到电杆。由于高压电杆搬迁费用较大,均为此不得不改线避让。在考虑避让已有建、构筑物时,不仅应考虑平面位置上的避让,同时也应考虑道路至已有建、构筑物位置的自然放坡,这样才能做到真正的避让。
在山区道路的设计中,排水问题也极为重要。虽然青海地区总体降水量不多,但降雨强度很大,而且由于部分道路两侧为边坡和山坡,且具有相当数量,若处理不当,极有可能产生安全隐患。在本文所述四个工程中均遇到这个问题。因此在设计进场道路时,应特别注意高填深切路段,必须充分考虑防护设施的配套设计,设计中不仅要考虑道路两侧排水沟,还应在部分坡度较大的路段设置平台截水沟和坡顶截水沟,以此来保证道路的排水和道路两侧山坡相应截水面积的排水。
根据以上论述,设计标准、路面宽度、道路选线、排水及边坡这几个方面是山区垃圾填埋场进场道路设计中的重点和难点,而道路选线更是重点中的重点。规范、科学地确定以上几个设计要点和方案,不仅可以合理地进行设计,同时还可以有效地节约工程投资,是在设计工作中应进行重点研究和精心设计的关键内容。