柯 欣
(上海市政工程設計研究總院(集團)有限公司,上海200092)
隨著近幾年來國家對基礎設施建設力度的不斷加大,人民生活水平的不斷提高,為解決日益增加的固體廢棄物堆放問題,我國建設了大量的垃圾填埋場。一般這類填埋場都設置在山嶺重丘區,地形險要,地質構造復雜,這些垃圾填埋場的進場道路的建設在垃圾填埋場的建設和日后的運營管理中有著舉足輕重的作用。
筆者參與了青海省所屬西寧市及周邊州、縣四個垃圾填埋場的設計工作,并承擔了這四個設計項目中道路專業負責人工作,對山區垃圾填埋場進場道路的設計和建設進行了針對性研究,并取得了一定的體會與心得。
與城市道路設計有很大不同,山區垃圾填埋場進場道路設計與公路設計非常類似,但同時又與一般的公路設計存在一定差異。經設計和研究后發現,該類工程設計中存在部分具有自身特色的重點和難點,分別是設計標準、路面寬度、道路路線、排水、邊坡和路面結構的確定。在這些重點和難點中,道路選線是關鍵中的關鍵,不僅關系到工程實施的可行性,同時與工程量、設計標準、設計車速等有很大的關系。
下面通過對四個垃圾填埋場進場道路設計的介紹和比較來說明此類工程中道路設計所需要注意的重要問題。
四個垃圾堆場分別是西寧市尹家溝垃圾填埋場、海南州共和縣城垃圾填埋場、黃南州同仁縣城垃圾填埋場、海東地區平安縣城垃圾填埋場。這四個垃圾填埋場均位于青海省境內,場地的地質條件也較為接近。
西寧市尹家溝垃圾填埋場進場道路全長1086 m,沿線地質條件較好,所以設計過程中較為順利。
共和縣城垃圾填埋場進場道路全長931 m,坡度較緩,沿線的地質等各項條件均較好,設計中遇到的問題也較少。
同仁縣城垃圾填埋場進場道路全長1300 m,進場道路部分路段坡度較大,自然坡度大于11%,道路沿線土質條件較好,但有不良地質情況,道路沿線遇到沖溝,同時在進場處有一個磚瓦廠,且道路在磚瓦廠后坡度超過11%,因此該段道路設計相當復雜。
平安縣城垃圾填埋場進場道路全長1350 m,進場道路部分路段坡度較大,自然坡度大于11%,同時進場道路部分的土質為紅板巖,且道路沿線有濕陷性黃土,所以該段道路的設計相對而言也最為復雜。
以下就此四項工程中道路建設的情況,對集中反映出的幾個重點和難點進行分析和總結。
由于垃圾填埋場的進場道路是供運輸固體廢棄物的專用車輛使用,進出車輛較少,根據填埋場建成后的車流量和道路要求的設計車速,同時考慮道路的線路,在保證安全的前提下,這四個填埋場均按露天廠礦道路四級標準進行設計,設計車速均定為15 km/h。
由于是垃圾填埋場的運行專用道路,根據固體廢棄物的數量,道路的車流量較少,所以道路的寬度可適當減小。除了西寧市尹家溝垃圾填埋場場外道路采用6 m寬的車行道,其余進場道路車行道寬度按4 m考慮,兩側路肩各0.75 m。但因進場道路均較長,設計時必須考慮道路上的會車,在平面的直線段和縱斷面的平坡段間距約200 m~400 m設置會車平臺,供道路會車時使用。
在四個垃圾填埋場設計過程中,同仁和平安垃圾填埋場道路的線路都曾經因為各種原因做了幾次大小不同的修改,根據這些修改,總結出了以下幾個在選線過程中須要著重考慮的問題:
(1)前期的道路沿線勘測工作對于進場道路的設計有著至關重要的影響。以平安縣城垃圾填埋場為例,由于前期對勘測工作的不夠重視,勘測工作不夠到位,導致初始進場道路所選擇的路線沿線地質為紅板巖,且存在濕陷性黃土,最終不得不對道路設計進行部分變更,從而導致工程進度的延后,并造成工程費用無意義的增加。路線方案的選擇應在滿足使用功能和性質要求的前提下,妥善處理總體與局部的關系,綜合考慮自然條件、技術標準、工程投資、施工措施等因素,認真進行路線方案的研究和比選,從多方案中優選出合理的方案。
(2)在地形復雜的地區,線形設計宜采用以曲線為主,直線為輔的設計原則。如果把互通式設計中采用的線元法定線方法用于線形設計,可以大大提高選線的自由度,使得選線能更好地適應地形,減少填挖土石方量及擋土墻的數量,增加平曲線的線形美感,與周圍環境相協調。
(3)對于同仁和平安縣城這樣進場道路高差大的進場道路,路線設計中最關鍵的問題是克服大控制點間的高差。為了在大、小控制點之間合理分配縱坡,需要進行現場縱坡設計,并綜合考慮縱斷面,盡量減少道路工程中的挖填方量。在山區道路的設計中,線路的選擇和縱斷面設計有著極密切的關系。一個好的選線能夠大大減少道路的挖填土方量,從根本上減少了道路的工程費用。
(4)在山區道路的設計中,經常出現山區的自然坡度大于設計規范要求的最大坡度的情況,同仁和平安垃圾填埋場均遇到此問題。設計時需要設計者根據實際的自然坡度整體考慮,選擇最好的線路,選擇盡量減少工程量,爭取填挖方量總體平衡的線路進行設計。
(5)在考慮縱斷面坡度的同時,還應綜合考慮道路沿線會車平臺的位置及道路轉彎處加寬段的位置,以減少工程量,有效減小施工難度,并能提高運行時的安全性。
(6)在綜合考慮縱坡的同時,還應充分考慮道路沿線的現有建筑。與城市道路不同,垃圾填埋場進場道路紅線均未做預先控制,設計時需要充分考慮道路沿線范圍內的相關建、構筑物,這些建、構筑物主要包括相應的廠區和高壓電桿等等。在同仁垃圾填埋場的設計中曾遇到電桿和一座磚瓦廠,在平安垃圾填埋場道路沿線中曾遇到電桿。由于高壓電桿搬遷費用較大,均為此不得不改線避讓。在考慮避讓已有建、構筑物時,不僅應考慮平面位置上的避讓,同時也應考慮道路至已有建、構筑物位置的自然放坡,這樣才能做到真正的避讓。
在山區道路的設計中,排水問題也極為重要。雖然青海地區總體降水量不多,但降雨強度很大,而且由于部分道路兩側為邊坡和山坡,且具有相當數量,若處理不當,極有可能產生安全隱患。在本文所述四個工程中均遇到這個問題。因此在設計進場道路時,應特別注意高填深切路段,必須充分考慮防護設施的配套設計,設計中不僅要考慮道路兩側排水溝,還應在部分坡度較大的路段設置平臺截水溝和坡頂截水溝,以此來保證道路的排水和道路兩側山坡相應截水面積的排水。
根據以上論述,設計標準、路面寬度、道路選線、排水及邊坡這幾個方面是山區垃圾填埋場進場道路設計中的重點和難點,而道路選線更是重點中的重點。規范、科學地確定以上幾個設計要點和方案,不僅可以合理地進行設計,同時還可以有效地節約工程投資,是在設計工作中應進行重點研究和精心設計的關鍵內容。