風機基礎設計在沖溝發育地區的應用

王學亮

（湛江南海西部石油勘察設計有限公司 廣東湛江 524000）

擬建風電場位于黃土高原東北部，地勢由西北向東南傾斜，海拔一般在800～1400m之間，其余大部是黃土梁峁丘陵寬谷區受流水侵蝕作用，地形溝壑縱橫，梁峁相間。部分梁峁兩側因季節性降水的侵蝕，沖溝異常發育，向源侵蝕仍舊有發展趨勢。

擬建風電場采用20臺2.5MW的風機，風機基礎采用承臺樁基礎。承臺直徑19m，埋深2.8m。樁基采用干法施工的鉆孔灌注樁，樁基直徑為0.8m，樁底擴大端直徑為1.65m，樁長35m。根據前期風資源專業現場踏勘初步選點結果來看，有部分風機點位距離沖溝比較近，最為突出的有MGM04、MGM09、MGM23三個風機點位，點位描述詳見表1。

表1 不利點位調查情況

在調查過程中發現，雖然部分風機點位風資源比較好，但點位距離沖溝過近，對之后在風機基礎設計年限中的使用存在隱患。主要是存在以下兩點問題：

（1）沖溝是否已經穩定？后續是否仍會開展？后續使用中，沖溝若不斷開展，最終可能會對風機基礎的安全使用產生影響。

（2）對于距離風機基礎過近的沖溝，在后續施工擾動和雨水沖蝕下，土體的穩定是否能夠滿足風機基礎的要求。

對于陜北地區的地形地貌，沖溝發育比較嚴重，對建構筑物影響比較大。一般經驗，沖溝側壁在雨水沖蝕下，不斷開展，基本發展速度為每年1m左右。對于沖溝正對的地理地貌比較危險，沖溝發育嚴重地段每年沖蝕速度甚至可以達到十幾米，乃至幾十米。

針對本廠址地形地貌具體情況，結合風資源專業發電量預測，對風機點位進行全面梳理分析。一方面，設計請地質災害方面的專家對風機基礎附近的沖溝情況進行安全分析，并得出風機基礎設計時距離沖溝的有效安全距離，作為風機基礎設計的設計依據。另一方面對風機點位重新進行評價，對于存在較大安全隱患的風機點位進行擯棄，重新選擇，為后續的安全使用做好基礎工作。結合兩方面的工作，對于現場點位進行重新復核、擇優選取。

根據沖蝕地形地貌的具體情況，和地質災害安全分析評估，最終設計形成對策如下：

（1）首先對沖溝的形成、發育形態及水文工程地質條件進行詳細調查。

西北地區的沖溝比較具有特點，有些是新近形成的沖溝，后續存在繼續發展的危害性；有些是中等發育的沖溝，且繼續發育，目前危害性仍然比較大；有些是歷史上形成的沖溝，時間比較久遠，目前已經停止發育，沖溝周邊的地質情況已經穩定，可以作為建設的地段。

在風資源、土建兩個專業調查過程中，著重對以上三種沖溝進行識別：

①對于新近形成的沖溝，一般沖溝內壁的土體比較新鮮，因為形成時間比較短，土體不穩定，經常會有土體剝落，漏出新鮮土壤；因土體容易剝落，所以此處植被很難扎根生長。這種沖溝一般為長度和深度都比較小的溝槽。

②對于中等發育且目前仍在繼續開展的沖溝，從溝頭開始下切、溝壁坍塌，沖溝不斷加深、加長，出現懸溝陡坎，剖面呈“V”字形，在溝口平緩地帶開始有洪積物堆積。部分發育后期的沖溝，一般表現特征為溝內陡坎已經消失，沖刷作用逐漸減弱，形成凹形平緩的平衡剖面，溝底開始有洪積物堆積。

③對于目前已經停止發育的沖溝，溝床下切基本停止，溝底有較多洪積物堆積，并開始有植物生長，溝壁及溝底植被比較茂盛，且溝壁無新鮮土壤外漏。

針對以上三種沖溝地形地貌特點及地質災害情況，本廠址風機點位確定及風機基礎設計主要有針對性的遵循以下原則：

①對于新近形成的沖溝，沖溝范圍比較小，一方面土建設計擋水坎對地表水進行導流，排至風電廠進場道路側的排水溝，避免對風機基礎所在區位產生影響。并在沖溝植樹種草，以固水土。風機點位及基礎布置避開沖溝發育方向，在沖溝側的風機點位及基礎避開沖溝側壁至少40m以上。

②對于中等發育且目前仍在繼續開展的沖溝，沖溝發育最快，危害較大，可在溝底鋪砌柴捆、石籠，或在溝槽內用水泥砂漿修筑跌水構筑物，加固溝壁，防止側壁沖蝕。同時，土建設計擋水坎對地表水進行導流，排至風電廠進場道路側的排水溝，避免對風機基礎所在區位產生影響。同時，風機點位及基礎布置嚴禁布置在沖溝發育方向。在沖溝側的風機點位及基礎避開沖溝側壁至少70m以上。

③對于目前已經停止發育的沖溝，應對溝底及溝側壁植被進行保護，禁止破壞。一方面土建設計擋水坎對地表水進行導流，排至風電廠進場道路側的排水溝，避免對風機基礎所在區位產生影響。風機點位及基礎布置避開沖溝發育方向，在沖溝側的風機點位及基礎避開沖溝側壁至少40m以上。

（2）對于位于黃土梁峁位置的風機點位的應對措施。

對于沖溝沖蝕形成的黃土梁峁位置，根據黃土梁峁的形成特點及工程地質的性質，主要有以下應對措施：

①對于沖溝發育方向完全避開黃土峁，黃土峁形成一個穩定的完整的峁，可以布置風機點位，風機點位距離沖溝的距離及沖溝底部和側壁加固應符合前文所述沖溝處風機點位布置及應對措施的原則。

②對于黃土峁周邊的沖溝已經發育完成，不再發育，植被比較茂盛，黃土峁形成一個穩定的完整的峁，可以布置風機點位，風機點位距離沖溝的距離及沖溝底部和側壁加固應符合前文所述沖溝處風機點位布置及應對措施的原則。

③對于沖溝發育方向沒有避開黃土峁，且沖溝發育方向仍朝黃土峁位置開展，此處的黃土峁應禁止布置風機點位。

④黃土梁位置禁止布置風機點位。

黃土地區沖溝沖蝕地貌的風電廠址，其工程地質條件比較復雜。各種不良的地質現場，對工程建設帶來比較大的難度。因此在風電廠建設開工之前，必須先對擬建地段進行可靠且有效的評估和整治，選擇地質條件比較好的地段進行建設，避免不良地質地段帶來不必要的損失。