抽蓄电站场内道路设计重难点探究

吴 远 鹏

(中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，陕西 西安 710065)

抽水蓄能电站交通道路是项目的重要组成部分，一般包括：进场道路、上下库连接道路、场内道路和地下交通运输洞。场内公路不仅承担着各种场内施工运输的任务，部分道路还作为永久道路供电站运行期使用。其中规模最大的为上下库连接道路，该道路为永久道路，起终点高差约560 m，为了克服高差全线基本为沿山体爬坡展线，长度一般约13 km。该道路设计难度大，不但要满足现行公路规范的要求，同时还需满足新源公司的深度规定。下面立足于哈密抽蓄电站上下库连接道路，对抽蓄电站场内道路设计过程中的重难点进行研究。

1 工程概况

新疆哈密抽水蓄能电站上下库连接道路工程，起点接跨河1号桥，高程EL1695，沿着三道沟左岸坡，之字形爬坡展线，经4座隧道，终点接上水库环路公路，终点高程EL2252，路线全长12.530 km，采用水电场内三级公路双车道标准设计，设计速度20 km/h，路面宽度6.5 m，路基宽度7.5 m，路面采用水泥混凝土路面，全路线为新建道路。

路线增长系数3.741，全线设置交点91个，平均每千米7.342个，平曲线最小半径21.209 m，最大半径500.00 m，平曲线总长6 687.214 km，平曲线占线路总长53.368%。本路线纵断整体上升，全线最大纵坡8.743%，最短坡长为65 m，竖曲线总长2 303.147 m，竖曲线占路线总长为18.380%，全线共设置43处竖曲线，平均每千米纵坡变坡次数3.432次。

2 设计难点

1)道路平均纵坡大，达5.0%。需在陡峭的地形上布设多处回头曲线，并控制道路的局部纵坡及每3.0 km纵坡同时满足规范要求。

2)地质情况复杂。道路沿既有山体展线，部分路基为崩坡积碎石土与洪积块碎石土覆盖层，经过岩体风化带及卸荷带，松动体、崩塌体及滑坡，还有穿过多处泥石流冲沟。

3)道路用地红线一般为前期方案阶段确定，深度不足，后期详图阶段制约因素较多。

4)建设单位对投资变动较敏感。该道路投资较高，一般采用整体投资控制，由于道路方案调整引起的投资增加，会影响设计单位的服务质量。

5)需同时满足多个不同行业规范要求。该道路不但要满足公路规范要求，同时要满足《抽水蓄能电站交通道路工程设计导则》《抽水蓄能电站工程建设补充强制性条文》(试行)等的规定。

3 设计过程重难点探究

3.1 道路指标选取

电站交通道路等级的确定需要考虑特殊重大件的运输，但为了兼顾道路功能和工程投资，设定工况为特殊重大件运输时采用临时交通管制，双向道路实行单行交通，提高道路横向临时通行能力。

哈密上下库连接路K0+000～K4+800段需要运输进入厂房的大件，K4+800～K12+530段无大件运输需求。隧道指标拟定时充分结合道路功能，1号、2号隧道建筑限界为9.0 m×7.7 m(宽×高)，3号、4号隧道建筑限界为9.0 m×4.5 m(宽×高)。

3.2 路线及用地

抽蓄电站场内地形陡峭，项目勘测初期，提供地形图精度为1∶5 000～1∶10 000，不能提供精度较大的测量地形图。需要充分结合现场踏勘的地形情况，在地形陡峭路段增加拟定桥梁、隧道方案。一方面为后期设计阶段的路线方案预留一定的投资空间，避免后期调整方案追加大量投资的情况出现，另一方面路线方案应与业主充分沟通，便于业主后期的运行管理。哈密上下库连接路在方案设计阶段对现场情况了解不足，仅设计了隧道2处/697 m，其余全部为明线。施工图阶段根据详细地形，多次比较论证，结合建设单位对运行期的考虑，增加隧道2处/1 045 m,共计隧道4处/1 742 m，给项目投资控制带来较大难度。

道路用地范围也是路线设计过程中较难控制的一个因素。抽蓄项目一般在方案和初设阶段就根据初步路线方案确定了道路用地范围，用地红线一旦确定，由于政策及流程原因变更难度很大，一般不再做调整。但是在详图阶段，路线方案、边坡设计参数等需要进行比较大的调整时，用地红线便成为关键的制约因素，对项目设计产生很大影响。所以在道路确定红线时，要根据根据地形、地质的复杂情况，一方面在初步设计阶段深化路线方案，确保方案的合理及唯一性，另一方面要给后期的方案调整预留足够的用地空间，地质条件较差路段，边坡设计参数确定应偏保守，增加用地范围。

3.3 路基、路面设计

3.3.1土石方平衡

水电项目环水保问题日益突出，在路基设计过程中，道路的土石方平衡应与主体工程统筹考虑，专门进行设计。道路路基填料首先应做到标段内平衡，路基填筑料不足时，在主体工程施工料场具备运输及开采条件后，宜选择主体工程施工料场作为路基填料料源。哈密项目路基挖土方19.86万m3，挖石方85.95万m3，路基填筑13.94万m3，弃土方远大于填方，路基填筑采用开挖料，路基弃方调配时，需结合水电站渣场的设置进行调配。

3.3.2挡墙设计

场内道路设计过程中，不同的项目建设单位对挡墙的要求不尽相同。阜康抽蓄电站业主要求使用混凝土挡墙，镇安抽蓄电站业主要求不大于2 m的挡墙采用浆砌石砌筑，大于3 m的挡墙采用混凝土浇筑。混凝土挡墙与浆砌石挡墙单价差别不大，混凝土挡墙整体性较好，浆砌石挡墙的美观性较好。在确定挡墙材料前，应该与业主部门取得充分沟通，征求业主的意见。此外针对不同型式的挡墙应分别考虑，路肩墙应注重整体性，护面墙则兼顾美观性。综合各种因素最终确定挡墙材料后再进行设计工作。

3.3.3坡面防护

公路路基坡面防护型式首先应考虑气候条件、岩土性质、边坡高度、边坡坡率、水文地质条件、施工条件、环境保护与水土保持等因素。哈密项目实施过程中，土质边坡首先考虑坡率放缓以确保稳定，再辅以网格梁、植物防护等措施，网格梁作为土质边坡辅助措施使用，不承担主要防护功能，应用的前提是边坡本身已经具有一定的稳定性。网格梁采用钢筋混凝土结构，具体的结构形式在设计之前与业主沟通确定为拱形骨架型式，边坡支护在视觉效果上与主体工程保持统一。岩质边坡采用挂网喷混凝土的防护措施。高度大于30 m、不良地质条件区域内高度大于10 m的边坡进行稳定性分析，同步出具边坡设计计算书，为边坡设计参数及支护提供依据。

3.3.4排水设计

排水设计也是上下库连接路设计过程中的重点。其中植物槽、附属设施、边坡排水的设置应与建设单位充分沟通。

高填方坡脚排水沟采用钢筋混凝土结构，坡脚设置植物槽，植物槽底部设置15 cm厚防水板，植物槽设置排水管，避免植物槽积水和下渗，确保路基稳定。边沟、种植槽等设施应统一考虑，与各专业沟通，明确照明型式基座尺寸，电缆沟尺寸等，最后确定路基宽度，对附属设施进行统一设计。避免后期实施过程中临时增加附属设施，导致路基宽度不足或者设施之间互相冲突的情况出现。

关于土质边坡的排水，设计方案应确保成孔、安装施工的可行性，在施工前进行工艺性试验，保证方案确实可行。目前公路及水工边坡支护中PVC管材使用广泛，成本低，施工工艺成熟，较少使用其他管材。阜康抽蓄道路边坡就要求使用不锈钢管材。设计前应与业主沟通征求意见，可推荐使用UPVC管材和不锈钢管。

3.3.5路面设计

电站施工期交通量大、荷载重，而运行期交通量及荷载均较小。在路面结构设计过程中，应根据不同工况分别考虑。为降低投资，施工期以砂石(泥结碎石)路面为主，环保要求高的路段可采用混凝土路面，运行期以混凝土路面和沥青混凝土路面为主。

3.4 桥涵、隧道设计

桥涵、隧道设计应同时考虑管线布设和大件运输的需求，在确定桥涵设计标准之前，与相关专业取得充分沟通，明确在桥涵上布设的管线以及通过大件的尺寸、体积、重量等参数，之后再进行桥涵设计标准的选取。路堤填方高度超过20 m的路段应进行桥涵方案比选，高边坡超过30 m的应进行隧道方案比选。

4 结语

抽蓄电站场内道路在路基设计部分，应重视排水设施与防护设施的设计，道路横断面、排水沟、电缆沟、护栏等附属设施均需统一规划考虑。在路基挡墙材料、边坡排水管材、边坡防护结构型式的选择上，需要与建设单位相关部门取得充分沟通确定选材方案。桥涵、隧道、道路横断面设计时，需要跟其他专业充分沟通后确定设计参数。路线方案的拟定，需要在建设单位投资限额与现场实际情况之前作出权衡，综合考虑，寻求平衡点，最大限度避免高填高挖，确保运行阶段安全。