國外山區電廠廠外道路設計探討

崔宗堯

山東電力工程咨詢院有限公司 山東 濟南 250013

隨著我國“一帶一路”政策的推進，國內各大發電集團在海外特別是東南亞地區投資的電站項目逐漸增多，這些地區電站廠外道路的設計帶有明顯地域特征，施工中產生的問題又往往與國內有較大不同。因此，筆者結合參與設計的國外山區電廠廠外道路的設計特點和建設過程中出現的問題，進行歸納總結，以期對今后的項目有所借鑒和參考。

1 概述

1.1 區域簡介

某國地處赤道，是典型的群島國家，又是煤炭資源較為豐富的國家。其煤炭運輸多以水運和公路為主，由于鐵路較少，其火電廠類型多為港口電站和坑口電站。本文所討論的工程均屬于典型的山區坑口電站。

1.2 工程區域地形地貌

兩工程處區域地形均為丘陵地帶，自然地面高差平均在10-25m左右，最大高差達40m。區域內植被茂盛，多沖溝及河谷等。

1.3 工程區域地質條件

兩工程所處場地地質條件較為接近，主要上覆地層為第四系殘坡積層（Q4el+sl），；下伏基巖地層為第三系（N）巖層，巖性主要為素填土、粘土、泥巖、砂巖和煤。

場地地下水類型主要為上層滯水和基巖裂隙水。由于年降水量較大，雨季地表水對地下水補給顯著，常年最高地下水位接近地表。

1.4 工程區域氣象條件

工程所處區域屬干濕季明顯的熱帶雨林氣候區。干季始于5或6月，持續約6個月到10或11月結束，其余為雨季。年平均降水量在3000mm以上，多年平均降水日數超過200天。

2 國外電廠廠外道路的特點

2.1 受征地影響大

土地私有是國外項目常見的問題，對工程建設而言，其用地特點表現為可用性大于合理性，對道路用地的征用更是如此。通常建設單位會根據設計院提供的初步的道路用地路線和所需的寬度，如25m或30m范圍，與當地地主進行談判。一旦某地塊地價過高或存在其它問題，建設單位會放棄該地塊或征用其它地塊進行補充。同時廠外道路用地往往同電廠主體工程用地一并征用，避免因征地時間的拖延而引起周邊地塊價格的暴漲[1]。由此最終征地范圍往往與原方案偏差較大，導致廠外道路設計不僅無法實現最優，還有可能需要降低標準或突破規范要求。

2.2 路況條件復雜

工程所在地條件多變，由于電廠地處熱帶且靠近煤礦，道路路線范圍內往往存在水系、采煤盜洞等情況，加之當地地層成巖時間段，降水多，往往易出現如滑坡、泥石流等地質災害。同時，當地巖土土體本身亦存在膨脹土、煤夾層、高液限，難壓實等特點，給設計帶來較大影響。

2.3 建筑材料缺乏

當地建筑材料供應受地域影響較大，不同區域地材供應差異極大。以本工程所在地區為例，其境內水泥產量不高，且質量不穩定，往往出現供不應求的局面。石子較少，產量低，且不同地區的價格差異很大；同時，該地區缺少石灰、礦渣、煤矸石等材料，不利于材料選擇和土體的改善。

3 廠外道路的設計要點

由于受制于征地因素限制，本地區廠外道路在路線上往往無法做較大的調整及優化。考慮當地工程的特點和設計施工中出現的實際問題，需要做好以下幾點工作：

3.1 設計參數和標準的選擇

根據規范，企業主要進廠道路、貨運道路（運灰渣道路）采用三級廠礦道路標準建設，設計車速30-40km，但受制于可用地范圍的限制，設計中往往無法滿足廠礦三級道路的設計要求，如最大縱坡，圓曲線半徑等。考慮工程所在地的實際情況，其道路多為企業專用道路，其交通量遠低于廠礦三級道路所界定的范圍。因此局部路段可將部分設計參數調整為四級廠礦道路標準，并設置相應的限速標志。

與國內不同，當地法律不允許灰渣作為建筑材料進行綜合利用，灰渣均運至灰場進行填埋，而受制于工程投資、征地限制等諸多因素，初期灰場往往滿足PPA中3-5年需求即可，后續則通過新征地滿足未來儲存要求。因此，電廠運灰渣道路結構層可根據灰場的設計堆灰年限進行調整，同時也應與灰場堆灰方式和巡檢要求相結合，避免重復建設，降低工程投資。

3.2 道路結構層設計

工程所在地區是典型的熱帶雨林氣候，雨季降水集中且雨量較大，無論是主體工程第一方混凝土的澆筑還是建設場地的平整土方作業，都必然在5月-11月的旱季進行。主進廠道路的施工則往往被推至前一年的雨季進行，因此，道路設計應充分考慮工程所在地區的特點和工期的影響。路基設計應結合當地材料供應情況，嚴格控制細粒土填料的CBR值（2%）；液限大于50%、塑性指數大于26的細粒土，不得直接作為路堤填料，必要時還應加入粗骨料用以改善土體性質。底基層宜優先選用級配較好的碎石或礫石類集料，以保證透水性，無法滿足要求時，應考慮摻加無塑性的砂、石屑等摻配處理[2]。上基層宜優先選用水泥穩定類材料，以保證其在潮濕環境中材料特性不受影響。面層可根據工程實際情況選用瀝青混凝土類或水泥混凝土類材料，當選用瀝青面料時，宜選用粒徑較大的瀝青混合料，已適應高溫濕潤的氣候環境。

道路在雨季施工時應避免大面積開挖，采取分段突擊施工的模式，以減少土體暴露時間。同時應做好現場地面排水系統，避免土基浸泡。針對施工期正值雨季，回填土含水率超標較嚴重，不能滿足回填土壓實度要求的情況。可根據施工計劃調整路段土方量，保證每天的開挖回填土方平衡，當日回填后確保壓實隔水，到達回填后土壤含水率的可控。

境外項目往往受限于當地有限的施工水平和原材料供應，因此，過水處宜優先選用成品圓管涵，減少現澆鋼筋混凝土的使用，以加快施工進度。

3.3 重視勘測在道路設計中的作用

對于山區電廠而言，應更加重視勘測的作用。由于當地降雨較多，地形地勢復雜，實測的帶狀地形圖范圍較小，僅能滿足道路路線本身的設計需求，無法反應項目所在區域的外部條件，因此可借助現代無人機航拍等手段，生成大范圍地形圖，以分析區域范圍內是否有洪水、陡坎等影響道路的安全；對于坑口電站，可按《公路工程地質勘查規范》的相關要求，適當加密鉆孔數量，增加不良地質現象發現的概率，回避由此帶來的設計風險。

3.4 廠外水、電設施統一規劃

山區電廠往往交通條件不便，因此在廠外道路設計中，應充分考慮廠外取水管道敷設、至水源地線路和施工線路的架設的要求，統一考慮道路建設所需寬度、防護措施等，既可降低綜合投資，又便于施工和后期檢修維護[3]。

4 工程案例

某道路全長3.4km，由于征地原因，其K0+360至K1+300路段處于河道內，雨季形成過水漫流，流量約220m3/s，過流范圍廣，流量較大，對設計及施工都產生較大的影響。原設計擬采用分段設置蓋板涵或小橋涵的方式解決上述問題。但經現場踏勘后發現，橋涵方式有以下兩點不足，（一）、該路段地勢平坦，雨水匯流范圍大，無集中的過水點，水位較低，約0.5m左右。采用橋涵方式不僅投資高，勘測施工周期長，對整個工程工期影響極大。（二）、為滿足橋涵過水需求，需抬高該路段設計標高，從而將道路兩側地塊形成物理隔離，造成當地居民的通行不便，勢必會產生糾紛。過水段雖存在季節性漫流，但不形成長期的滯水，無池塘或較深的淤泥、軟土等土層。因此，最終設計方案選用鋼筋混凝土過水路面形式，路段邊坡路肩采用片石砌護。同時，在該路段每間隔30m處設置2孔DN500預埋管，滿足雨季旱季流域范圍內水量不同的過水要求，避免了雨水對道路路基的沖刷和浸泡。方案實施后，設計路面較原地面平均抬升高度在1.0m左右，對整體區域影響較小。

圖1 雨季電廠進廠路過水段原地貌

圖2 修筑后的電廠進廠路

該道路縱斷面設計本著最大限度適應地形，減少土方的原則，全路段挖方：3.5×104m3，填方：4.1×104m3，實施時由于廠平工作尚未開展，無法完成廠區與廠外道路的統一土方調配和綜合優化（廠區余土較多），設計中將K1+850-K2+970路段共四個山頭的設計標高降低了2-3m不等，新增挖方約6000m3，滿足道路回填所需。

某道路全長0.5km，沿道路方向場地自然縱坡約20%，橫坡最大約30%。現場施工至樁號K0+380段時，發現道路路基煤夾層內含有裂隙水，滲水點在道路北側深度接近地表，南側深度約5.0m。根據地質資料，該區域煤層以透鏡體及夾層的形式分布于第三系巖層中，地下水主要賦存于泥巖、砂巖與煤巖的裂隙中，煤層裂隙較發育，地層中粘土及泥巖地層滲透系數較小，存在上層滯水沿煤層裂隙滲流，導致該處滲水水量較大。由于上游裂隙流源頭位于征地范圍外，無法消除，因此只能從滲水點本身進行截流，分步實施，即道路施工階段在裂隙水發育點的橫斷面上游處，開挖至一定深度，用粘土封閉壓實形成隔水層，再在粘土層上方向下游鋪設碎石盲溝，以便快速將裂隙水引出，優先保證貨運道路及時貫通，為主體工程創造條件。等南側主進廠道路貫通后，封閉貨運道路，采用大開挖方式至下游出水點處，用填料回填，將路基下方滲水帶予以消除，再在上游滲水點增設截水溝，以徹底消除裂隙水對路基的影響

某道路地處膨脹土地區，且部分路段穿越一魚塘，其地層情況為第四系全新統人工堆積層（Q4ml）、第四系全新統殘坡積層（Q4el+dl）、第四系上更新統殘積層（Q3el）和第三系（N）巖層，巖性主要為素填土、粘土、泥巖、砂巖和煤。其中，①粘土、②粘土、③全風化巖均具有膨脹性，膨脹類型為中等-弱，其力學性質會隨著含水量的變化而急劇降低。根據《公路路基設計規范》， 為降低膨脹土膨脹性，需采用無機結合料進行處理。由于施工正值旱季，采用水泥穩定土改良是較為切實有效的方案。經檢驗，當水泥劑量在10%左右，并摻入一定比例石屑后，水泥穩定土的處治后脹縮總率可降至0.7%以內。魚塘處淤泥深度約5.0m，采用抽排水后拋石擠淤的方案，拋石至-1.5m后鋪設1.0m厚碎石層兼做盲溝，上部澆筑道路基層。不僅可改善路基條件，同時又兼顧了排淤排水通道。

該道路施工過程中，K0+290m處路堤坡腳發生坍塌，坍塌范圍直徑約4m，深3m，為淺層盜洞，經開挖后，采用水泥土換填至路基，重新施工結構層。后施工單位沿道路縱向兩側進行鉆孔排查，在K0+460m處發現一深層盜洞，深度達18m，截面尺寸約在3×4m，由于深度太深，現場無法開挖，只能通過鉆探排查出大致范圍，確保該盜洞處理工程量可控，后采用C15混凝土灌漿處理。經現場反饋，最終灌漿量約在1400m3。

圖3 路面盜洞塌陷

5 結束語

與國內項目相比，國外山區電站廠外道路往往有著自身的復雜性和特殊性。特別是因其所在地域不同，而帶來的建設規模和標準、設計方案、材料選擇均有著較大差異，因此不僅要求設計人員充分掌握規范，做到有的放矢，還要求我們多問、多看，從細節入手，充分了解現場實際情況，做好前期策劃和專業間配合，才能更好的服務于工程實際中來。