黄有槽

(深圳中广核工程设计有限公司,广东深圳 518172)

核电厂道路分类及设计的探讨

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(深圳中广核工程设计有限公司,广东深圳 518172)

本文从道路分类、使用功能、设计依据和设计参数四个方面对核电厂道路设计进行了论述。总结了不同类型道路的建设模式和设计要点,阐明了核电厂道路在普通道路的交通运输功能之外,所特有的应急疏散、核物料及特大特重件设备运输功能,以及其在设计规范及参数上的体现,对今后核电厂道路设计具有一定的参考借鉴作用。

核电厂 道路 分类 设计

厂矿道路是工业企业与外界进行交通联系的重要通道,核电厂由于核工业的特殊性,其道路除具备交通运输的功能外,还需承担应急疏散,核燃料、乏燃料和放射性废物、特大特重件设备的运输等功能。同时,核电厂的总体规划将厂址划分为主厂区、辅助设施区、生活区和施工准备区,故其交通系统较为复杂且道路等级、建设模式和设计标准均有所不同。本文将从道路分类、使用功能、设计依据和设计参数四个方面对核电厂道路设计进行论述。

1 核电厂道路的分类

核电厂道路分类主要执行《核电厂总平面及运输设计规范》

(GB/T 50294-1999)第9.1条的规定,核电厂道路主要分为两类：厂外道路和厂内道路。结合核电厂自身特点及总体规划情况,厂内道路主要是指厂区控制区围栏以内的道路。厂外道路因其使用功能不同,又划分为进厂公路、连接道路和辅助道路。其中进厂公路为核电厂与外部公路、市政道路等相连接的道路。连接道路为核电厂厂区至生活区等之间的道路。辅助道路为核电厂厂区通往厂区外部各种辅助设施的道路(如图1)。

2 核电厂道路的功能

作为民用核工业企业,核电厂道路在满足常规工业企业道路使用功能的前提下,还必须满足核物料、超大超重件运输及事故工况下的人员应急撤离等功能,具体有以下几点：

(1)承担核电厂施工安装期间的设备及建筑材料的运输。其特点是运量大、品种多,并有大量的超大件和超重件,对运输装卸要求严格并需确保大型设备运输的安全性和可靠性。

(2)承担核电厂生产运行期间的核燃料、乏燃料、放射性固体废物等的运输。核电厂生产运行期间的核燃料运量很少,每台百万千瓦级机组核燃料年运量不超过30t,其他维修材料运量也较少。乏燃料和放射性固体废物在核电厂运行10～15年后需运往后处理厂处理。其运量虽然不大,但具有放射性,必须采用特殊容器运输,并采取相应的安全措施,确保运输安全。

(3)承担核电厂职工通勤运输功能。职工生活区一般距厂区较远,因而要求厂区对外交通方便快捷。

(4)承担电厂事故工况下的应急撤离功能。根据《核电厂核事故应急管理条例实施细则之一——核动力厂营运单位的应急准备和应急响应》(HAF002/01,1998年5月12日)、《核动力厂营运单位的应急准备和应急响应》(HAF002/01,2010年8月)和《国家核应急预案》(国务院,2013年6月30日)对核电厂的应急要求,参照国内外核电厂设计惯例,核电厂对外应设置与厂区主入口不同方向的对外应急通道,以使厂内人员在撤离时可尽量不近距离通过事故反应堆,并尽可能避开放射性烟羽的影响。[2]

图1 某核电厂道路交通规划图

3 核电厂道路的设计依据

根据核电厂道路的分类及功能划分,其厂内道路和厂外道路根据工程建设实践经验分别采用以下设计依据：

3.1 厂内道路

目前,国内火电、石化等能源项目厂内道路设计依据均执行国家标准《厂矿道路设计规范》(GBJ 22-87)。对于核电厂,在《核电厂总平面及运输设计规范》(GB/T 50294-1999)中对厂内道路做了部分规定,其余指标均执行《厂矿道路设计规范》的有关规定。

3.2 厂外道路

由于核电厂厂外道路根据总体规划及使用功能划分为进厂公路、连接道路和辅助道路,其设计依据需根据各个道路的具体情况及外部条件确定,详见下述。

3.2.1 进厂公路

核电厂进厂公路为厂区与外部公路、市政道路等相连接的道路。根据目前核电业主公司对电厂外部公路建设的整体思路及一些在建项目的建设实践,进厂公路一般采取“电厂出资、地方出地、总包单位建设管理、建成后移交地方管理”的建设模式。因此,进厂公路的设计也必须与此建设模式相匹配,需按照交通行业相关标准及法规执行。主要有：

《公路路线设计规范》(JTG D20-2006)、《公路路基设计规范》(JTG D30-2004)、《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)、《公路工程技术标准》(JTG B01-2003)、《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTG D40—2002)、《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006)、《公路排水设计规范》(JTGT D33-2012)、《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》(JTJ 017-96)、《公路工程地质勘察规范》(JTG C20-2011)、《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》(交公路发[2007]358号)、《工程测量规范》(GB50026－2007)等。

3.2.2 连接道路

连接道路为核电厂厂区至生活区等之间的道路。如果生活区位于电厂征地范围内或与之贴邻时,应按照厂矿道路标准进行设计。若生活区与电厂厂区有一定空间间隔时,可分两种情况：

(1)当连接道路考虑与地方共用时,建议按照进厂公路模式进行设计;(2)当连接道路无法与地方共用,建议执行《厂矿道路设计规范》的有关规定。

3.2.3 辅助道路

辅助道路为核电厂厂区通往厂区外部各种辅助设施的道路。大部分情况下,电厂各种辅助设施均靠近厂区布置,与电厂厂区位于同一个征地范围之内,应执行《厂矿道路设计规范》的有关规定。

4 核电厂道路的设计参数

按照核电厂道路的分类及执行的标准不同,各种道路的设计要点如下：

4.1 进厂公路

按照《核动力厂营运单位的应急准备和应急响应》(HAF002/01)的规定,为满足事故工况下应急疏散的要求,核电厂一般设置有至少两条进厂公路,其中一条为电厂主要进厂公路,是电厂正常运行时主要的对外通道;另一条为考虑应急条件下可能的应急疏散通道。两条道路一般应尽量布置在不同的方向,以适应不同气象条件下的事故撤离。

2010年9月颁布执行的《电力工程项目建设用地指标(火电厂、核电厂、变电站和换流站)》(2010年9月)从节约用地角度出发,对核电厂进厂道路的设计标准作了如下规定：

“核电站的进厂道路和应急专用道路应尽量采用与社会协作方式,如需新建专用进厂道路或应急道路时,进厂道路的等级一般采用公路二级,路面宽度不宜超过9m,应急道路等级一般采用公路三级,路面宽度不宜超过7m。厂外道路建设用地应按上述规定的路面宽度,依据自然地形条件,并按路边设排水沟的公路型道路的实际用地计列。

当进厂道路增加地方社会车辆交通时,其道路路面宽度应按照规划道路的交通流量确定。”[3]进厂公路及应急道路采用公路二级或公路三级时,其设计标准按照《公路工程技术标准》(JTG B01-2003)有关规定执行,本文不再赘述。

4.2 连接道路及辅助道路设计

根据核电厂连接道路分类,当连接道路考虑与地方共建时,需按照进厂公路建设模式进行设计,详见4.1节。

当连接道路无法与地方共建,则应执行《厂矿道路设计规范》的有关规定,同理辅助道路。

4.3 厂内道路

核电厂厂内道路首先执行国家标准《核电厂总平面及运输设计规范》(GB/T 50294-1999)的有关规定,其布置要求主要有以下几点：

(1)人流、一般物流与放射性物流不宜混行;(2)主厂房建筑群四周应设环形道路;(3)有利于各建筑群的功能分区;(4)宜使永久性道路与施工用道路相结合;(5)宜平行或垂直主要建筑物、构筑物。

厂内道路从性质、使用要求及交通量可分类为：主干道、次干道、支道、车间引道和人行道。主干道为连接厂区主要出入口的道路,乏燃料运输及大型设备运输的道路;次干道主要为厂区环形道路;支道为部分边角厂房周边的道路及消防通路等;车间引道为车间、仓库等出入口与主、次干道或支道相连接的道路。其中主干道由于核电机型的不同,其承担运输的大件设备和模块化厂房的尺寸不同,其路面宽度也就不同,从10m到32m不等,本文仅讨论二代改进型CPR1000核电机组厂内道路的设计。其中路面宽度主干道10.0m,次干道7.0m,支道4.0m,车间引道与大门同宽,人行道1.0～2.0m。交叉口道路内边缘最小转弯半径主干道在重件运输路径上时为20.0m,其他道路为9.0m。最大纵坡主干道4%,次干道6.0%,支道8.0%,车间引道4%。

根据现有核电厂建设经验,厂内道路一般采用城市型道路,主干道及次干道的设计行车速度按15km/h考虑,道路横坡为1.0%。在道路纵断面凹处和路面低洼集水点处设置雨水口,间距为25～50m。

根据设备运输的要求,厂内道路路面结构又分为轻型路和重型路。重型路为核电厂重件码头到厂区主厂房的道路,厂区内其他不承担大件运输任务的道路则为轻型路。其中重型路采用25.0cm厚C35钢筋水泥混凝土面层,配筋4kg／m2设为两层。15.0cm厚C15素混凝土基层,其水泥含量为250kg／m3。40.0cm厚级配碎石底基层。轻型路采用20.0cm厚C35钢筋水泥混凝土面层,配筋2kg／m2设为一层。15.0cm厚C15素混凝土基层,其水泥含量为250kg／m3。30.0cm厚级配碎石底基层。路基压实度：挖方路基最小压实度＞95%,当路基为岩石时,用C15混凝土整平后直接做路面。填石路基需满足《公路路基设计规范JTJ D30-2004》第3.8条的规定。

5 结语

通过对核电厂道路的分类、设计依据和设计参数的探讨,可以看出核电厂道路除拥有一般大型工业企业道路的交通运输属性外,还承担着核事故应急疏散,特大特重件设备运输,核燃料、乏燃料及放射性废物的转运等功能,在设计时就需要根据厂址总体规划及道路建设模式,选用相应的设计标准和参数。尤其是厂内道路需以特大特重件设备参数及运输方式为设计输入,结合实际,在国家法规标准体系下,采用合适的路面结构形式和道路参数进行设计,以满足核电厂建设和运行对电厂道路的功能需求。

[1]国家计划委员会.《厂矿道路设计规范》(GBJ22-87).

[2]国家质量技术监督局、建设部.《核电厂总平面及运输设计规范》.(GB/T 50294-1999)

[3]国家电力监管委员会.《电力工程项目建设用地指标(火电厂、核电厂、变电站和换流站)》.(2010年9月).

[4]国家核安全局.《核动力厂营运单位的应急准备和应急响应》.(HAF002/01,2010年8月).