国外山区电厂厂外道路设计探讨

崔宗尧

山东电力工程咨询院有限公司 山东 济南 250013

随着我国“一带一路”政策的推进，国内各大发电集团在海外特别是东南亚地区投资的电站项目逐渐增多，这些地区电站厂外道路的设计带有明显地域特征，施工中产生的问题又往往与国内有较大不同。因此，笔者结合参与设计的国外山区电厂厂外道路的设计特点和建设过程中出现的问题，进行归纳总结，以期对今后的项目有所借鉴和参考。

1 概述

1.1 区域简介

某国地处赤道，是典型的群岛国家，又是煤炭资源较为丰富的国家。其煤炭运输多以水运和公路为主，由于铁路较少，其火电厂类型多为港口电站和坑口电站。本文所讨论的工程均属于典型的山区坑口电站。

1.2 工程区域地形地貌

两工程处区域地形均为丘陵地带，自然地面高差平均在10-25m左右，最大高差达40m。区域内植被茂盛，多冲沟及河谷等。

1.3 工程区域地质条件

两工程所处场地地质条件较为接近，主要上覆地层为第四系残坡积层（Q4el+sl），；下伏基岩地层为第三系（N）岩层，岩性主要为素填土、粘土、泥岩、砂岩和煤。

场地地下水类型主要为上层滞水和基岩裂隙水。由于年降水量较大，雨季地表水对地下水补给显著，常年最高地下水位接近地表。

1.4 工程区域气象条件

工程所处区域属干湿季明显的热带雨林气候区。干季始于5或6月，持续约6个月到10或11月结束，其余为雨季。年平均降水量在3000mm以上，多年平均降水日数超过200天。

2 国外电厂厂外道路的特点

2.1 受征地影响大

土地私有是国外项目常见的问题，对工程建设而言，其用地特点表现为可用性大于合理性，对道路用地的征用更是如此。通常建设单位会根据设计院提供的初步的道路用地路线和所需的宽度，如25m或30m范围，与当地地主进行谈判。一旦某地块地价过高或存在其它问题，建设单位会放弃该地块或征用其它地块进行补充。同时厂外道路用地往往同电厂主体工程用地一并征用，避免因征地时间的拖延而引起周边地块价格的暴涨[1]。由此最终征地范围往往与原方案偏差较大，导致厂外道路设计不仅无法实现最优，还有可能需要降低标准或突破规范要求。

2.2 路况条件复杂

工程所在地条件多变，由于电厂地处热带且靠近煤矿，道路路线范围内往往存在水系、采煤盗洞等情况，加之当地地层成岩时间段，降水多，往往易出现如滑坡、泥石流等地质灾害。同时，当地岩土土体本身亦存在膨胀土、煤夹层、高液限，难压实等特点，给设计带来较大影响。

2.3 建筑材料缺乏

当地建筑材料供应受地域影响较大，不同区域地材供应差异极大。以本工程所在地区为例，其境内水泥产量不高，且质量不稳定，往往出现供不应求的局面。石子较少，产量低，且不同地区的价格差异很大；同时，该地区缺少石灰、矿渣、煤矸石等材料，不利于材料选择和土体的改善。

3 厂外道路的设计要点

由于受制于征地因素限制，本地区厂外道路在路线上往往无法做较大的调整及优化。考虑当地工程的特点和设计施工中出现的实际问题，需要做好以下几点工作：

3.1 设计参数和标准的选择

根据规范，企业主要进厂道路、货运道路（运灰渣道路）采用三级厂矿道路标准建设，设计车速30-40km，但受制于可用地范围的限制，设计中往往无法满足厂矿三级道路的设计要求，如最大纵坡，圆曲线半径等。考虑工程所在地的实际情况，其道路多为企业专用道路，其交通量远低于厂矿三级道路所界定的范围。因此局部路段可将部分设计参数调整为四级厂矿道路标准，并设置相应的限速标志。

与国内不同，当地法律不允许灰渣作为建筑材料进行综合利用，灰渣均运至灰场进行填埋，而受制于工程投资、征地限制等诸多因素，初期灰场往往满足PPA中3-5年需求即可，后续则通过新征地满足未来储存要求。因此，电厂运灰渣道路结构层可根据灰场的设计堆灰年限进行调整，同时也应与灰场堆灰方式和巡检要求相结合，避免重复建设，降低工程投资。

3.2 道路结构层设计

工程所在地区是典型的热带雨林气候，雨季降水集中且雨量较大，无论是主体工程第一方混凝土的浇筑还是建设场地的平整土方作业，都必然在5月-11月的旱季进行。主进厂道路的施工则往往被推至前一年的雨季进行，因此，道路设计应充分考虑工程所在地区的特点和工期的影响。路基设计应结合当地材料供应情况，严格控制细粒土填料的CBR值（2%）；液限大于50%、塑性指数大于26的细粒土，不得直接作为路堤填料，必要时还应加入粗骨料用以改善土体性质。底基层宜优先选用级配较好的碎石或砾石类集料，以保证透水性，无法满足要求时，应考虑掺加无塑性的砂、石屑等掺配处理[2]。上基层宜优先选用水泥稳定类材料，以保证其在潮湿环境中材料特性不受影响。面层可根据工程实际情况选用沥青混凝土类或水泥混凝土类材料，当选用沥青面料时，宜选用粒径较大的沥青混合料，已适应高温湿润的气候环境。

道路在雨季施工时应避免大面积开挖，采取分段突击施工的模式，以减少土体暴露时间。同时应做好现场地面排水系统，避免土基浸泡。针对施工期正值雨季，回填土含水率超标较严重，不能满足回填土压实度要求的情况。可根据施工计划调整路段土方量，保证每天的开挖回填土方平衡，当日回填后确保压实隔水，到达回填后土壤含水率的可控。

境外项目往往受限于当地有限的施工水平和原材料供应，因此，过水处宜优先选用成品圆管涵，减少现浇钢筋混凝土的使用，以加快施工进度。

3.3 重视勘测在道路设计中的作用

对于山区电厂而言，应更加重视勘测的作用。由于当地降雨较多，地形地势复杂，实测的带状地形图范围较小，仅能满足道路路线本身的设计需求，无法反应项目所在区域的外部条件，因此可借助现代无人机航拍等手段，生成大范围地形图，以分析区域范围内是否有洪水、陡坎等影响道路的安全；对于坑口电站，可按《公路工程地质勘查规范》的相关要求，适当加密钻孔数量，增加不良地质现象发现的概率，回避由此带来的设计风险。

3.4 厂外水、电设施统一规划

山区电厂往往交通条件不便，因此在厂外道路设计中，应充分考虑厂外取水管道敷设、至水源地线路和施工线路的架设的要求，统一考虑道路建设所需宽度、防护措施等，既可降低综合投资，又便于施工和后期检修维护[3]。

4 工程案例

某道路全长3.4km，由于征地原因，其K0+360至K1+300路段处于河道内，雨季形成过水漫流，流量约220m3/s，过流范围广，流量较大，对设计及施工都产生较大的影响。原设计拟采用分段设置盖板涵或小桥涵的方式解决上述问题。但经现场踏勘后发现，桥涵方式有以下两点不足，（一）、该路段地势平坦，雨水汇流范围大，无集中的过水点，水位较低，约0.5m左右。采用桥涵方式不仅投资高，勘测施工周期长，对整个工程工期影响极大。（二）、为满足桥涵过水需求，需抬高该路段设计标高，从而将道路两侧地块形成物理隔离，造成当地居民的通行不便，势必会产生纠纷。过水段虽存在季节性漫流，但不形成长期的滞水，无池塘或较深的淤泥、软土等土层。因此，最终设计方案选用钢筋混凝土过水路面形式，路段边坡路肩采用片石砌护。同时，在该路段每间隔30m处设置2孔DN500预埋管，满足雨季旱季流域范围内水量不同的过水要求，避免了雨水对道路路基的冲刷和浸泡。方案实施后，设计路面较原地面平均抬升高度在1.0m左右，对整体区域影响较小。

图1 雨季电厂进厂路过水段原地貌

图2 修筑后的电厂进厂路

该道路纵断面设计本着最大限度适应地形，减少土方的原则，全路段挖方：3.5×104m3，填方：4.1×104m3，实施时由于厂平工作尚未开展，无法完成厂区与厂外道路的统一土方调配和综合优化（厂区余土较多），设计中将K1+850-K2+970路段共四个山头的设计标高降低了2-3m不等，新增挖方约6000m3，满足道路回填所需。

某道路全长0.5km，沿道路方向场地自然纵坡约20%，横坡最大约30%。现场施工至桩号K0+380段时，发现道路路基煤夹层内含有裂隙水，渗水点在道路北侧深度接近地表，南侧深度约5.0m。根据地质资料，该区域煤层以透镜体及夹层的形式分布于第三系岩层中，地下水主要赋存于泥岩、砂岩与煤岩的裂隙中，煤层裂隙较发育，地层中粘土及泥岩地层渗透系数较小，存在上层滞水沿煤层裂隙渗流，导致该处渗水水量较大。由于上游裂隙流源头位于征地范围外，无法消除，因此只能从渗水点本身进行截流，分步实施，即道路施工阶段在裂隙水发育点的横断面上游处，开挖至一定深度，用粘土封闭压实形成隔水层，再在粘土层上方向下游铺设碎石盲沟，以便快速将裂隙水引出，优先保证货运道路及时贯通，为主体工程创造条件。等南侧主进厂道路贯通后，封闭货运道路，采用大开挖方式至下游出水点处，用填料回填，将路基下方渗水带予以消除，再在上游渗水点增设截水沟，以彻底消除裂隙水对路基的影响

某道路地处膨胀土地区，且部分路段穿越一鱼塘，其地层情况为第四系全新统人工堆积层（Q4ml）、第四系全新统残坡积层（Q4el+dl）、第四系上更新统残积层（Q3el）和第三系（N）岩层，岩性主要为素填土、粘土、泥岩、砂岩和煤。其中，①粘土、②粘土、③全风化岩均具有膨胀性，膨胀类型为中等-弱，其力学性质会随着含水量的变化而急剧降低。根据《公路路基设计规范》， 为降低膨胀土膨胀性，需采用无机结合料进行处理。由于施工正值旱季，采用水泥稳定土改良是较为切实有效的方案。经检验，当水泥剂量在10%左右，并掺入一定比例石屑后，水泥稳定土的处治后胀缩总率可降至0.7%以内。鱼塘处淤泥深度约5.0m，采用抽排水后抛石挤淤的方案，抛石至-1.5m后铺设1.0m厚碎石层兼做盲沟，上部浇筑道路基层。不仅可改善路基条件，同时又兼顾了排淤排水通道。

该道路施工过程中，K0+290m处路堤坡脚发生坍塌，坍塌范围直径约4m，深3m，为浅层盗洞，经开挖后，采用水泥土换填至路基，重新施工结构层。后施工单位沿道路纵向两侧进行钻孔排查，在K0+460m处发现一深层盗洞，深度达18m，截面尺寸约在3×4m，由于深度太深，现场无法开挖，只能通过钻探排查出大致范围，确保该盗洞处理工程量可控，后采用C15混凝土灌浆处理。经现场反馈，最终灌浆量约在1400m3。

图3 路面盗洞塌陷

5 结束语

与国内项目相比，国外山区电站厂外道路往往有着自身的复杂性和特殊性。特别是因其所在地域不同，而带来的建设规模和标准、设计方案、材料选择均有着较大差异，因此不仅要求设计人员充分掌握规范，做到有的放矢，还要求我们多问、多看，从细节入手，充分了解现场实际情况，做好前期策划和专业间配合，才能更好的服务于工程实际中来。