西藏某水电站场内交通设计若干问题探讨

王照英，李元明，王传波，马海忠，江政德，陈建安

（1.华能澜沧江水电股份有限公司如美水电工程建设管理局，云南 昆明 650000；2.中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，贵州 贵阳 550000）

0 前 言

随着经济社会发展，电量需求逐渐递增，西藏地区的水电开发步入快车道，大型水电工程建设规模较大，施工周期较长，电站工程所需的设备外形尺寸较大，荷载较重，水电站枢纽多布置于高山峡谷处，场地陡峭，地形条件有限，需要针对水电站的使用特点自建专用公路，解决电站全生命周期的运输需求。建设方应该提前做好规划，结合现场地方交通，综合考虑布置水电站交通。

1 工程概况

某水电站位于西藏昌都市芒康县如美镇，装机容量2600MW 工程规模为一等大（Ⅰ）型工程，坝型为心墙堆石坝，坝高315m。电站距左岸318国道2.3km，对外交通较为便利，电站场内交通通过在左右岸各布置高中低三层道路形成主干线，各层路间设置高中低连接线，上下游以桥梁沟通两岸的方式形成立体、环向、畅通的交通网，场内交通工程共计57条道路，里程达80km，其中隧洞29座，全长44.64km，桥梁5座，总计530m。

2 地质条件

工程位于青藏高原的东部，晚印支运动以来一直处于隆起状态，尤其新构造时期以来表现为大面积整体性、间歇性急剧抬升，又伴随明显的差异性升降运动。区域地形地貌属高山地貌，呈现辽阔的高原面、高耸的山脉和深切河流。河流侵蚀下切，多形成深切的高山“V”型河谷，地势陡峻，区内两岸山顶高程多在4000m以上，河谷至山顶高差一般大于2000m，为高山深切割区。工程区山高坡陡，地形复杂。左岸自然坡度一般为43°，近河床部位多形成陡壁或陡坎，右岸2700m高程以上自然坡度为35°～40°，2700m高程以下为67°，局部为陡壁，河谷总体上为基本对称的“V”形谷。工程区两岸地形陡峻，高差跨度范围大，边坡地质条件复杂。两岸坡浅切冲沟较多，各冲沟多沿坡面垂直河流向发育，坡降较陡，多在40%以上，冲沟延伸长度多在200～500m之间，少量延伸较长，达1.0km以上。宽度多在10～50m之间，局部稍宽。河流切深多在30～70m，局部沟段切深略有变化。冲沟多为干沟，仅雨季偶见地表径流，沟内多为坡积碎石土，厚度为3～10m；9号冲沟中上部堆积物较发育，厚度10～30m。由于岸坡冲沟较多，两岸地形不太完整，坡面岩体较破碎。

场区地震烈度为Ⅷ，场地类别为Ⅱ类；基本地震动峰值加速度为0.20g；地震动加速度反应谱特征周期为0.45s。

3 交通布置

场内交通工程是本项目前期筹建的重要内容，主要为后续大坝、导流洞等主体工程施工打通通道，是整个工程工期控制中的重要一环，也是整个工程能否按时顺利完成的前提条件。

本工程场内交通布置除遵循常规电站交通的布置原则外，还需着重考虑以下因素［1-3］：

（1）场内交通的布置宜尽量避开地方交通，以减少地方交通对工程施工的影响，为工程实行封闭式管理创造条件。

（2）根据施工进度及各年度汛期水位情况、初期蓄水情况布置各高程的交通网，保证在不同施工时期内的交通运输畅通。

（3）坝肩开挖与坝体填筑及其他部位施工道路应协调一致，尽可能结合，以达到一路多用、降低道路布置难度、节约工程投资的目的。

（4）坝址区地形陡峻，局部边坡开挖与明路布置干扰大，场内交通布置以洞室为主。

（5）大坝填筑过程中，考虑大坝中低高程不能跨越心墙、上下游物料交叉运输问题，在大坝左右岸需分层设置绕坝交通，高高程过坝交通可考虑利用钢栈桥跨心墙沟通上下游。

（6）外来物资从右岸下游进场，大坝填筑料主要分布在大坝右岸上游及右坝肩部位，土料分布在大坝左岸，交通布置需结合物料分布，左右岸、上下游分散布置，以减轻交通运输压力。

地下洞室群分布比较集中，支洞连接主洞的平面交叉较多，泄洪洞、导流洞、放空洞、溢洪洞的大件需要经过洞室内的平交口运输至相应位置。本工程洞内运输最长件为桥机大梁，尺寸为27.5m×3.5m×2.8m，在洞室交叉频繁的地下洞室群，采用垂直相交的平面交叉方式，开挖支护面积大，费用较高，施工难度大。对于走向单一的交叉口运用AUTO TURN软件进行车轮轨迹模拟，为满足大件运输需要，交叉口处采用小角度（45°）；对于物料有双向运输需求的交叉口，需要运输大件时在交叉位置增加一条45°的转向支洞。

受地形地质条件、复杂而集中的枢纽布置、高地震烈度等的影响，场内交通道路布置以洞室为主。考虑重大件运输及运输车辆，桥梁采用汽-80和挂-220作为设计荷载和验算荷载。

水电站场内交通具有分布高差大、道路标准要求高、部分区域道路布置密集、制约因素多等特点。由于场地局限，高差较大，部分区域洞室错综复杂，在空间上形成立体交叉。场内道路根据功能需要，各等级道路均有涉及。根据每条路线使用目的，结合物资及工程物料分布情况及运输强度，主要运输材料采用25t、32t自卸汽车。在保证使用功能前提下，道路及隧道需设置成不同宽度，以达到优化布置，节省投资的目的［2］。场内交通宽度类型统计见表1。

表1 场内交通宽度类型统计

4 典型方案及优化

4.1 路线优化

12号路设计时对明线方案和隧道方案进行了比选（见图1）。隧道方案起点接6号路K2＋760m处，起点高程2864.7m，终点接右岸坝肩开挖边坡，高程2985m。路线全长1354.8m，平均纵坡8.95%，其中隧洞1320m，明路34.8m，按照场内非主要道路进行设计。明线方案起点接6号路K2＋760m，起点高程2864.7m，终点接右岸坝肩开挖边坡，高程2985m，由承包方自行修建内部道路至3030m高程。路线全长1726.1m，平均纵坡7.0%，路基宽8m，路面宽7m，其中隧洞272m，明路1454.1m。SL6碎裂岩体边坡在道路开挖后，路基开挖切脚，导致SL6整体安全稳定系数不满足控制标准，治理方式需要由原先的主动防护网防护形式变更，为强支护（锚索框格梁）边坡防护；SL18碎裂岩体边坡pl治理范围较大，道路设计线形尽量与边坡开挖治理进行结合设计，尽量利用SL18碎裂岩体边坡治理开挖马道平台，在路线设计高程以上的碎裂岩体治理完成后才具备通车条件。SL18碎裂岩体开挖高度255m，宽250m，治理周期长且治理范围大，挖方量约50万m3，弃渣难度较大。

图1 方案比选平面示意

通常明路设计各方面综合指标应该优于隧道方案，但是在地形陡峭、碎裂岩体分布等地形地质条件下，隧道方案投资较明路方案节约1800万；明路方案施工期影响因素较多，碎屑流、冲沟、碎裂岩体碎块使施工期间不可控因素增加，工期保证难度增加，隧道方案施工期影响因素相对较少；运行期间明路风险较大、隧道方案相对较小；隧道方案不影响电站整体计划工期，明路方案影响电站直线计划工期约10个月；隧道方案经济性更好、工期更有保证，推荐采用。12号路方案比选见表2。

表2 12号路方案对比

4.2 索桥优化

2号索道桥起点桩号K0＋275.424m，终点桩号K0＋436.224m，桥桥全长为159.8m，桥面净宽为6.2m（包括人行道），全宽为13m，桥台采用重力式桥台，桥台高程2640m，设计荷载为单车60t。右岸重力式桥台锚碇设置在深20.72～42.35m的覆盖层崩坡积块碎石土上。地基承载力0.35MPa，摩擦系数μ＝0.45。为解决抗滑移安全问题，对锚碇结构形式进行了对比研究：一是增加基础尺寸和结构重量；二是在基底增设凸榫。

从工程量角度来看，方案一混凝土4997m3，方案二通过在基础底部靠近中间位置增加一横向混凝土凸榫（见图2），利用凸榫前土层在基础压应力下的被动土压力，增加水平抗力，混凝土为4123m3。混凝土量减少874m3，投资减少约100万。同时凸榫方案开挖规模小，施工难度小，最终得以采用。

图2 凸榫方案桥台设计侧面示意（单位：cm）

4.3 危岩体处理

针对场区内崩塌落石等主要工程地质问题，采用RocFall软件对某工点存在的危险源进行模拟。模拟滚落石块大小为2m3，石块距离地面高度约220m，距离坡脚的水平距离约400m，经过现场调查，以现场石块的实际坠落地点反推坡面参数，然后通过对石块在坡面上滚动时的弹跳高度拟定防护网设置的位置，通过对石块能量的计算模拟，设计被动防护网的防护能级。

滚石在水平滚动距离约250m处达到一个能量峰值约3500kJ，此时弹跳高度约5.5m，在水平滚动距离约250m处达到一个能量低值约2500kJ，此时弹跳高度约1m，此处地形较平缓，鉴于现在被动防护网标准生产和防护的最大能级在能级较大时，需要根据地形以及计算的弹跳高度位置分级设置防护网，因此在水平距离250m处设置一道被动防护网消减能量，同时在坡脚设置一道被动防护网保证安全。

5 结 语

本文分析了某水电站场内交通布置与设计，阐述了大型复杂水电站场内交通布置的基本原则，在两岸主要为强卸荷岩体、地形陡峭且风大、经常有滚石及碎屑流的特殊地形地质条件下，设计方案应坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的方针，交通布置以洞线为主，经过对典型路线方案的比选优化，论证了隧道方案从工期、造价、施工难度、运营安全等方面都优于明线方案，同时论述了平拉索桥设置在覆盖层时，桥台基础底部设置凸榫可以提高抗滑稳定性，降低混凝土用量，减小投资。