風電場建設項目巖土工程勘察研究

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風電場建設項目投資大、建設周期較長、風險較大。若由于巖土工程問題引起風電場建(構)筑物質量或安全事故,輕者將帶來工程返工加固、停產治理的經濟損失,重者則附帶人員傷亡、聲譽受損的生命或形象損失。這類損失,多是由于不重視巖土工程勘察或勘察成果低劣而造成的。我國有關法規、規范對巖土工程勘察工作提出了明確要求。例如：《建設工程質量管理條例》(國務院令第279號)要求,“從事建設工程活動,必須嚴格執行基本建設程序,堅持先勘察、后設計、再施工的原則”；“設計單位應當根據勘察成果文件進行建設工程設計”。《建筑地基基礎設計規范》(GB50007－2011)規定“地基基礎設計前應進行巖土工程勘察”。《巖土工程勘察規范》(GB50021－2001,2009年版,簡稱“國標勘察規范”)規定“各項建設工程在設計和施工之前,必須按基本建設程序進行巖土工程勘察”。總之,無論是從嚴格執行有關法規及規范的角度看,還是從保證工程質量、避免損失的角度看,都要重視、做好風電場項目巖土工程勘察工作。

1 風電場建設項目巖土工程勘察的重要性

對于風電場巖土工程勘察,不僅要遵照國家、行業的有關標準、規范及規程,做到規范地勘察；同時也要根據項目特點、地形地貌、地質條件等客觀條件以及具體設計要求,并參考常規做法,既覆蓋全面、又突出重點地布置勘察工作。從而做到科學地勘察,避免生搬硬套。要想做好風電場巖土工程勘察,就要正確地分析、確定勘察等級、階段、范圍,并科學地規劃勘探手段、勘探點間距及勘探深度。

2 風電場巖土工程勘察工作中常見問題

2.1 勘察工作無勘察大綱 勘察大綱是規范勘察工作的系統性文件,應該由實際的勘察單位編寫,交付給建設單位審核通過后在可以生效,勘察大綱既是勘察工作的最低標準,也是后期計算相關勘察以及施工費用的依據,是勘察工作的基礎性文件。但是現如今的勘察企業對大綱不能加以重視,進而給后期的勘察工作甚至設計工作帶來不小的困難。

2.2 勘察階段劃分不規范 勘察成果主要用于工程設計。一般來講,工程設計是分可行性研究、初步設計、施工圖設計等階段,巖土工程勘察亦應與其相適應、分階段提交勘察成果。這既符合對擬建場地和巖土條件的認識是由粗到細的循序漸進性,也便于突出重點、有針對性地滿足各階段設計的需要。但是,對于風電場項目巖土工程勘察,有的勘察單位卻經常不分輕重地合并勘察階段、直接進行詳細勘察,這顯然擺脫不了隨意節省工作量、偷工減料的嫌疑。

3 風電場巖土工程勘察工作的建議

3.1 重視勘察工作等級 根據“國家勘察規范”相關規定,以項目工程的重要性、施工現場以及地基的復雜程度為依據將勘察工作分為三個等級,分別為甲級、乙級、丙級。若項目工程施工現場的復雜等級、地基復雜等級或者項目重要等級其中有一項為一級時,那么此工程的勘察工作等級為甲級；若項目工程施工現場的復雜等級、地基復雜等級或者項目重要等級全部為三級時,則風電場的勘察工作等級為丙級；除了以上兩種情況的工程全部為乙級。根據“風電場勘察工作規范”相關規定,風電場的勘察等級分為三個等級：一級勘察等級的風電場應該具有復雜的地質情況、沖積平原或者復雜丘陵、山坡或海上并且具有2.5MW以上單機容量的發電設備。三級勘察等級的風電場應該具備簡單的地質情況或者位于普通平原并且具有小于1.5MW單機容量的發電設備。除了以上兩種等級狀況區域的發電廠全部為二級勘察等級的發電廠。現如今,我國大部分的發電廠之中風機發電設備的容量大于2MW,并且地質情況屬于普通等級,我國的多數風電場巖土工程勘察工作等級為甲級。升壓站等項目工程中的安全等級大部分為二級,并且地質復雜程度大部分為二級,所以我國大部分升壓站的巖土工程勘察工作等級為乙級。施工人員在勘察工作等級評判的工作上應該加以重視,根據不同的勘察工作等級合理規劃風電場的工作計劃,提升后期施工的工作效率。

3.2 勘探孔布置原則 對于風電場工程,風機機組都是分散布置,基礎直徑較大,一般在16m～18m。機組之間距離較大,一般在300m以上,各風機基礎巖土工程特性差別較大。風機為高聳構筑物,在風機動荷載作用下,風機基礎經常處于偏心受壓狀態,基礎邊或角樁偶爾處于抗拔狀態。因此,風機基礎受力比較復雜,勘探孔的布置應考慮到這些特點。我國目前的勘察規范,對擬建物勘探孔的布置主要遵循兩大原則：第一個原則是全平面布置勘探孔原則,即不管采用網格狀、梅花狀還是“之”字形布孔,要求勘探孔能夠把擬建物基礎全部包住；第二個原則是勘探孔孔距控制原則。規范要求,重大的動力機器基礎和高聳構筑物,勘探點不宜少于3個。對照以上布孔原則,風電場一臺風機基礎布置一個勘探孔顯然不符合要求,至于兩個或多個勘探孔是否滿足要求還要看場地地層的復雜層度及可能采用的地基處理方式。風機基礎埋深一般3m～4m,對穩定基巖場地,勘探點深度5m～8m可滿足設計要求；對于土基,可根據場地復雜程度、擬采用的地基處理方式調整勘探孔深度,深度可控制在15m～50m范圍內。如果要盡可能少布孔并且還要地質勘察資料準確,就需要采取其他相關物探等勘察措施。筆者認為,首先要了解擬建場地地層沉積特點。對于濱海相、湖相等沉積地層變化幅度小,地層層面相對較穩定,一個勘探孔揭露的一點的地層特征可以認為代表一個風機基礎的地層特點,一般可以滿足設計需要。而對于巖溶等特殊地質或持力層層面起伏變化較大的地區,一個或者兩個、甚至多個勘探孔也無法準確反映地層特點,這種情況就要加強施工驗槽。其次,要加強地區地質勘察資料的收集、整理,從而對一個風電場地層特點有一個總體把握,合理確定每臺風機必需的勘探孔個數和勘探孔深度,做到勘察工作經濟、可靠。

3.3 清晰勘察工作范圍 風電場的勘察人員應該清晰巖土工程勘察工作范圍,根據“風電場勘察工作規范”的相關規定,風電場在進行巖土工程勘察工作時,勘察人員應當對風電場內部的每一臺升壓站、風電設備、場內道路以及線路等設備條件以及地質條件加以及時評價,為后期的風電場施工圖紙設計以及招標文件的編寫提供準確的數據資料,所以勘察范圍應該包括風電設備、電力線路、交通設備以及升壓站。現階段,仍存在小部分風電場的勘察人員只關注風電場內部的升壓站以及風電設備加以重視,而忽視了交通設備以及電力線路的勘察工作,雖然在整個風電站的運行之中風電設備以及升壓站占據了主要的部分,但是其中的交通設備以及電力線路也應該加以關注,若電力線路以及交通設備出現問題則會影響整個風電場勘察工作質量。

結語

綜上所述,風電場巖土工程中的勘察工作是風電場項目的基礎階段,相關的勘察人員應該重視勘察工作等級、明確勘察工作規劃、清晰勘察工作范圍以及關注勘察工作布置,根據實際的場地情況做好風電場巖土工程的勘察工作,在保證勘察工作質量的基礎上切實有效的提高勘察工作效率。