王照英，李元明，王傳波，馬海忠，江政德，陳建安

（1.華能瀾滄江水電股份有限公司如美水電工程建設(shè)管理局，云南 昆明 650000；2.中國(guó)電建集團(tuán)貴陽(yáng)勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550000）

0 前 言

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，電量需求逐漸遞增，西藏地區(qū)的水電開(kāi)發(fā)步入快車道，大型水電工程建設(shè)規(guī)模較大，施工周期較長(zhǎng)，電站工程所需的設(shè)備外形尺寸較大，荷載較重，水電站樞紐多布置于高山峽谷處，場(chǎng)地陡峭，地形條件有限，需要針對(duì)水電站的使用特點(diǎn)自建專用公路，解決電站全生命周期的運(yùn)輸需求。建設(shè)方應(yīng)該提前做好規(guī)劃，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地方交通，綜合考慮布置水電站交通。

1 工程概況

某水電站位于西藏昌都市芒康縣如美鎮(zhèn)，裝機(jī)容量2600MW 工程規(guī)模為一等大（Ⅰ）型工程，壩型為心墻堆石壩，壩高315m。電站距左岸318國(guó)道2.3km，對(duì)外交通較為便利，電站場(chǎng)內(nèi)交通通過(guò)在左右岸各布置高中低三層道路形成主干線，各層路間設(shè)置高中低連接線，上下游以橋梁溝通兩岸的方式形成立體、環(huán)向、暢通的交通網(wǎng)，場(chǎng)內(nèi)交通工程共計(jì)57條道路，里程達(dá)80km，其中隧洞29座，全長(zhǎng)44.64km，橋梁5座，總計(jì)530m。

2 地質(zhì)條件

工程位于青藏高原的東部，晚印支運(yùn)動(dòng)以來(lái)一直處于隆起狀態(tài)，尤其新構(gòu)造時(shí)期以來(lái)表現(xiàn)為大面積整體性、間歇性急劇抬升，又伴隨明顯的差異性升降運(yùn)動(dòng)。區(qū)域地形地貌屬高山地貌，呈現(xiàn)遼闊的高原面、高聳的山脈和深切河流。河流侵蝕下切，多形成深切的高山“V”型河谷，地勢(shì)陡峻，區(qū)內(nèi)兩岸山頂高程多在4000m以上，河谷至山頂高差一般大于2000m，為高山深切割區(qū)。工程區(qū)山高坡陡，地形復(fù)雜。左岸自然坡度一般為43°，近河床部位多形成陡壁或陡坎，右岸2700m高程以上自然坡度為35°～40°，2700m高程以下為67°，局部為陡壁，河谷總體上為基本對(duì)稱的“V”形谷。工程區(qū)兩岸地形陡峻，高差跨度范圍大，邊坡地質(zhì)條件復(fù)雜。兩岸坡淺切沖溝較多，各沖溝多沿坡面垂直河流向發(fā)育，坡降較陡，多在40%以上，沖溝延伸長(zhǎng)度多在200～500m之間，少量延伸較長(zhǎng)，達(dá)1.0km以上。寬度多在10～50m之間，局部稍寬。河流切深多在30～70m，局部溝段切深略有變化。沖溝多為干溝，僅雨季偶見(jiàn)地表徑流，溝內(nèi)多為坡積碎石土，厚度為3～10m；9號(hào)沖溝中上部堆積物較發(fā)育，厚度10～30m。由于岸坡沖溝較多，兩岸地形不太完整，坡面巖體較破碎。

場(chǎng)區(qū)地震烈度為Ⅷ，場(chǎng)地類別為Ⅱ類；基本地震動(dòng)峰值加速度為0.20g；地震動(dòng)加速度反應(yīng)譜特征周期為0.45s。

3 交通布置

場(chǎng)內(nèi)交通工程是本項(xiàng)目前期籌建的重要內(nèi)容，主要為后續(xù)大壩、導(dǎo)流洞等主體工程施工打通通道，是整個(gè)工程工期控制中的重要一環(huán)，也是整個(gè)工程能否按時(shí)順利完成的前提條件。

本工程場(chǎng)內(nèi)交通布置除遵循常規(guī)電站交通的布置原則外，還需著重考慮以下因素［1-3］：

（1）場(chǎng)內(nèi)交通的布置宜盡量避開(kāi)地方交通，以減少地方交通對(duì)工程施工的影響，為工程實(shí)行封閉式管理創(chuàng)造條件。

（2）根據(jù)施工進(jìn)度及各年度汛期水位情況、初期蓄水情況布置各高程的交通網(wǎng)，保證在不同施工時(shí)期內(nèi)的交通運(yùn)輸暢通。

（3）壩肩開(kāi)挖與壩體填筑及其他部位施工道路應(yīng)協(xié)調(diào)一致，盡可能結(jié)合，以達(dá)到一路多用、降低道路布置難度、節(jié)約工程投資的目的。

（4）壩址區(qū)地形陡峻，局部邊坡開(kāi)挖與明路布置干擾大，場(chǎng)內(nèi)交通布置以洞室為主。

（5）大壩填筑過(guò)程中，考慮大壩中低高程不能跨越心墻、上下游物料交叉運(yùn)輸問(wèn)題，在大壩左右岸需分層設(shè)置繞壩交通，高高程過(guò)壩交通可考慮利用鋼棧橋跨心墻溝通上下游。

（6）外來(lái)物資從右岸下游進(jìn)場(chǎng)，大壩填筑料主要分布在大壩右岸上游及右壩肩部位，土料分布在大壩左岸，交通布置需結(jié)合物料分布，左右岸、上下游分散布置，以減輕交通運(yùn)輸壓力。

地下洞室群分布比較集中，支洞連接主洞的平面交叉較多，泄洪洞、導(dǎo)流洞、放空洞、溢洪洞的大件需要經(jīng)過(guò)洞室內(nèi)的平交口運(yùn)輸至相應(yīng)位置。本工程洞內(nèi)運(yùn)輸最長(zhǎng)件為橋機(jī)大梁，尺寸為27.5m×3.5m×2.8m，在洞室交叉頻繁的地下洞室群，采用垂直相交的平面交叉方式，開(kāi)挖支護(hù)面積大，費(fèi)用較高，施工難度大。對(duì)于走向單一的交叉口運(yùn)用AUTO TURN軟件進(jìn)行車輪軌跡模擬，為滿足大件運(yùn)輸需要，交叉口處采用小角度（45°）；對(duì)于物料有雙向運(yùn)輸需求的交叉口，需要運(yùn)輸大件時(shí)在交叉位置增加一條45°的轉(zhuǎn)向支洞。

受地形地質(zhì)條件、復(fù)雜而集中的樞紐布置、高地震烈度等的影響，場(chǎng)內(nèi)交通道路布置以洞室為主。考慮重大件運(yùn)輸及運(yùn)輸車輛，橋梁采用汽-80和掛-220作為設(shè)計(jì)荷載和驗(yàn)算荷載。

水電站場(chǎng)內(nèi)交通具有分布高差大、道路標(biāo)準(zhǔn)要求高、部分區(qū)域道路布置密集、制約因素多等特點(diǎn)。由于場(chǎng)地局限，高差較大，部分區(qū)域洞室錯(cuò)綜復(fù)雜，在空間上形成立體交叉。場(chǎng)內(nèi)道路根據(jù)功能需要，各等級(jí)道路均有涉及。根據(jù)每條路線使用目的，結(jié)合物資及工程物料分布情況及運(yùn)輸強(qiáng)度，主要運(yùn)輸材料采用25t、32t自卸汽車。在保證使用功能前提下，道路及隧道需設(shè)置成不同寬度，以達(dá)到優(yōu)化布置，節(jié)省投資的目的［2］。場(chǎng)內(nèi)交通寬度類型統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 場(chǎng)內(nèi)交通寬度類型統(tǒng)計(jì)

4 典型方案及優(yōu)化

4.1 路線優(yōu)化

12號(hào)路設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)明線方案和隧道方案進(jìn)行了比選（見(jiàn)圖1）。隧道方案起點(diǎn)接6號(hào)路K2＋760m處，起點(diǎn)高程2864.7m，終點(diǎn)接右岸壩肩開(kāi)挖邊坡，高程2985m。路線全長(zhǎng)1354.8m，平均縱坡8.95%，其中隧洞1320m，明路34.8m，按照?qǐng)鰞?nèi)非主要道路進(jìn)行設(shè)計(jì)。明線方案起點(diǎn)接6號(hào)路K2＋760m，起點(diǎn)高程2864.7m，終點(diǎn)接右岸壩肩開(kāi)挖邊坡，高程2985m，由承包方自行修建內(nèi)部道路至3030m高程。路線全長(zhǎng)1726.1m，平均縱坡7.0%，路基寬8m，路面寬7m，其中隧洞272m，明路1454.1m。SL6碎裂巖體邊坡在道路開(kāi)挖后，路基開(kāi)挖切腳，導(dǎo)致SL6整體安全穩(wěn)定系數(shù)不滿足控制標(biāo)準(zhǔn)，治理方式需要由原先的主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)防護(hù)形式變更，為強(qiáng)支護(hù)（錨索框格梁）邊坡防護(hù)；SL18碎裂巖體邊坡pl治理范圍較大，道路設(shè)計(jì)線形盡量與邊坡開(kāi)挖治理進(jìn)行結(jié)合設(shè)計(jì)，盡量利用SL18碎裂巖體邊坡治理開(kāi)挖馬道平臺(tái)，在路線設(shè)計(jì)高程以上的碎裂巖體治理完成后才具備通車條件。SL18碎裂巖體開(kāi)挖高度255m，寬250m，治理周期長(zhǎng)且治理范圍大，挖方量約50萬(wàn)m3，棄渣難度較大。

圖1 方案比選平面示意

通常明路設(shè)計(jì)各方面綜合指標(biāo)應(yīng)該優(yōu)于隧道方案，但是在地形陡峭、碎裂巖體分布等地形地質(zhì)條件下，隧道方案投資較明路方案節(jié)約1800萬(wàn)；明路方案施工期影響因素較多，碎屑流、沖溝、碎裂巖體碎塊使施工期間不可控因素增加，工期保證難度增加，隧道方案施工期影響因素相對(duì)較少；運(yùn)行期間明路風(fēng)險(xiǎn)較大、隧道方案相對(duì)較?。凰淼婪桨覆挥绊戨娬菊w計(jì)劃工期，明路方案影響電站直線計(jì)劃工期約10個(gè)月；隧道方案經(jīng)濟(jì)性更好、工期更有保證，推薦采用。12號(hào)路方案比選見(jiàn)表2。

表2 12號(hào)路方案對(duì)比

4.2 索橋優(yōu)化

2號(hào)索道橋起點(diǎn)樁號(hào)K0＋275.424m，終點(diǎn)樁號(hào)K0＋436.224m，橋橋全長(zhǎng)為159.8m，橋面凈寬為6.2m（包括人行道），全寬為13m，橋臺(tái)采用重力式橋臺(tái)，橋臺(tái)高程2640m，設(shè)計(jì)荷載為單車60t。右岸重力式橋臺(tái)錨碇設(shè)置在深20.72～42.35m的覆蓋層崩坡積塊碎石土上。地基承載力0.35MPa，摩擦系數(shù)μ＝0.45。為解決抗滑移安全問(wèn)題，對(duì)錨碇結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了對(duì)比研究：一是增加基礎(chǔ)尺寸和結(jié)構(gòu)重量；二是在基底增設(shè)凸榫。

從工程量角度來(lái)看，方案一混凝土4997m3，方案二通過(guò)在基礎(chǔ)底部靠近中間位置增加一橫向混凝土凸榫（見(jiàn)圖2），利用凸榫前土層在基礎(chǔ)壓應(yīng)力下的被動(dòng)土壓力，增加水平抗力，混凝土為4123m3?；炷亮繙p少874m3，投資減少約100萬(wàn)。同時(shí)凸榫方案開(kāi)挖規(guī)模小，施工難度小，最終得以采用。

圖2 凸榫方案橋臺(tái)設(shè)計(jì)側(cè)面示意（單位：cm）

4.3 危巖體處理

針對(duì)場(chǎng)區(qū)內(nèi)崩塌落石等主要工程地質(zhì)問(wèn)題，采用RocFall軟件對(duì)某工點(diǎn)存在的危險(xiǎn)源進(jìn)行模擬。模擬滾落石塊大小為2m3，石塊距離地面高度約220m，距離坡腳的水平距離約400m，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，以現(xiàn)場(chǎng)石塊的實(shí)際墜落地點(diǎn)反推坡面參數(shù)，然后通過(guò)對(duì)石塊在坡面上滾動(dòng)時(shí)的彈跳高度擬定防護(hù)網(wǎng)設(shè)置的位置，通過(guò)對(duì)石塊能量的計(jì)算模擬，設(shè)計(jì)被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)的防護(hù)能級(jí)。

滾石在水平滾動(dòng)距離約250m處達(dá)到一個(gè)能量峰值約3500kJ，此時(shí)彈跳高度約5.5m，在水平滾動(dòng)距離約250m處達(dá)到一個(gè)能量低值約2500kJ，此時(shí)彈跳高度約1m，此處地形較平緩，鑒于現(xiàn)在被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)和防護(hù)的最大能級(jí)在能級(jí)較大時(shí)，需要根據(jù)地形以及計(jì)算的彈跳高度位置分級(jí)設(shè)置防護(hù)網(wǎng)，因此在水平距離250m處設(shè)置一道被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)消減能量，同時(shí)在坡腳設(shè)置一道被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)保證安全。

5 結(jié) 語(yǔ)

本文分析了某水電站場(chǎng)內(nèi)交通布置與設(shè)計(jì)，闡述了大型復(fù)雜水電站場(chǎng)內(nèi)交通布置的基本原則，在兩岸主要為強(qiáng)卸荷巖體、地形陡峭且風(fēng)大、經(jīng)常有滾石及碎屑流的特殊地形地質(zhì)條件下，設(shè)計(jì)方案應(yīng)堅(jiān)持“安全第一、預(yù)防為主、綜合治理”的方針，交通布置以洞線為主，經(jīng)過(guò)對(duì)典型路線方案的比選優(yōu)化，論證了隧道方案從工期、造價(jià)、施工難度、運(yùn)營(yíng)安全等方面都優(yōu)于明線方案，同時(shí)論述了平拉索橋設(shè)置在覆蓋層時(shí)，橋臺(tái)基礎(chǔ)底部設(shè)置凸榫可以提高抗滑穩(wěn)定性，降低混凝土用量，減小投資。