淺談山地風電場進場道路施工的影響因素及控制要點

高 睿

（山西龍源新能源有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

在2020年9月22日召開的第七十五屆聯(lián)合國大會上，中國正式提出了2030年實現(xiàn)碳達峰、2060年實現(xiàn)碳中和的目標。風電行業(yè)作為新能源的重要組成部分，在近幾年來的發(fā)展速度較快，并且在“雙碳”目標實現(xiàn)中也表現(xiàn)出了較大發(fā)展?jié)摿Α榱四軌虺浞掷蔑L能，大多數(shù)風電場都會選擇建在山區(qū)、丘陵，而風機也會設置在山脊、山脈頂，因為分布較為分散，所以在一定程度上增加了進場道路的施工難度，并且極易發(fā)生安全事故。基于此，本文對風電場進場道路施工的影響因素、控制要點進行了分析。

1 風電場進場道路施工的影響因素

1.1 風機設備的運輸

風電場進場道路主要是便于后續(xù)風機設備運輸，所以風機重件、大件、尺寸、重量的選擇成為道路施工中需要考慮的影響因素。設備尺寸、重量和風機容量之間的關系密切，當前常見的風電場單機容量主要有2.0 MW、2.5 MW、3.0 MW，而使用最多的便是2.0 MW型號的風機。運輸時重量控制主要是由機艙與塔筒來完成的，此類型的風機機艙重量為80 t左右，塔筒運輸時分為3～4節(jié)，最下面一節(jié)的重量為50 t左右。風機尺寸控制設備主要包括葉片、塔筒，通常情況下2.0 MW風機的葉片長度都在50 m以上，風機塔筒寬在4 m以上。如果使用普通平板車運輸這些設備，由于風機葉片較長，且山路路況很復雜，則很難運輸?shù)侥康牡亍ａ槍Υ饲闆r就需要將這些超長設備提前運至現(xiàn)場附近，運輸風機葉片時可使用特種葉片運輸車，采用二次倒運方式運輸。除了需要注意以上事項，還要關注塔筒的長度和寬度，這些因素也會影響到道路設計[1]。

1.2 地形、地質及環(huán)境因素

與其他道路不同，風電場進場道路往往設計在一些地形復雜、地質條件惡劣的位置，不僅線路較長，而且交通不便，特別是在雨霧天，施工的難度更大。因此在設計進場道路時需要充分考慮各方面因素，不僅要保證交通的便利性，還要有利于施工建設以及設備的運輸，為后續(xù)風電場的運行提供保障。在風電場進場道路施工過程中，還要考慮生態(tài)、環(huán)保、邊坡、排水、棄水等問題，最大限度減少對自然生態(tài)環(huán)境的污染和破壞。

1.3 工期與投資

和傳統(tǒng)能源項目施工相比，風電項目需要投入的資金、資源、人力都比較多，其中，設備、安裝的費用占總投資的70%左右，剩余的30%為建筑工程投資。如果風電場道路施工是在平原地區(qū)，則施工難度較小，涉及的環(huán)節(jié)也相對簡單易操作，投入的金額也相對少一些；但如果是在山地，不僅地理條件惡劣，環(huán)境復雜且多變，此時需要投入的資金也更多。若資金投入不足，或者未能在規(guī)定時間內到位，必然會對整個風電場的進場道路施工進度帶來較大的影響。由于風電場建設工期較長，從開工到竣工少則幾個月，多則幾年，一般情況下，山地風電場進場道路施工時在設計環(huán)節(jié)就要提前做好施工工期規(guī)劃，后續(xù)施工嚴格執(zhí)行此計劃，才能最大限度縮短整個施工周期[2]。

2 風電場進場道路施工案例分析

2.1 工程概況

此次研究的施工案例場區(qū)部分為林地、灌木，其余為荒草，山坡與山頂區(qū)域部分植被較茂密，使用的主要機械設施為風力發(fā)電機30臺，單臺容量2 MW，總裝機60 MW。擬建場址所處地貌單元為溶蝕侵蝕中山區(qū)，區(qū)內溝谷發(fā)育，地形起伏較大，山坡坡面坡度介于5°～35°，總體地勢為北低南高，場址地面標高介于1500～2050 m之間。本項目在機組選型方面以UP2000-121、輪轂高度為80 m風力發(fā)電機組為主，其中涉及的風機重大件參數(shù)如表1所示。

表1 風機重大件參數(shù)

由表1可以看出，葉片的外形最大，其次是最上節(jié)的塔筒。其中，最上節(jié)塔筒是此次設計中較大的影響因素，一般情況下，風電場的施工及檢修道路會和永久道路一同考慮，按照具體的要求進行修建。本項目大部分道路設置在山脊上，風電場新建場內道路長約32.85 km，參照公路工程四級道路標準設計，臨時施工道路寬9 m，路面層采用20 cm天然級配風化砂礫加5 cm黏土石屑磨耗層，最大坡度不超過12%，彎角最大坡度為8%，最小彎曲半徑為40 m。

2.2 優(yōu)化設計思路

此風電場進場道路設計在山頂位置，周邊沒有村莊，施工任務繁重。風電場建成投運后，檢修道路只保留5.0 m行車道，兩側各0.5 m土路肩，交通流量非常少[3]。考慮到重大件運輸?shù)木唧w情況以及相關標準，如果車速保持在15 km/h左右，則要比標準中規(guī)定的20 km/h要慢，因此可以適當降低風電場進場部分路段的設計指標。塔筒運輸車各部件尺寸如圖1所示。

圖1 塔筒運輸車各部位尺寸

塔筒整體結構較長，所以運輸?shù)碾y度較大。針對此情況，案例工程在施工之前對道路圓曲線極限半徑、寬度進行了分析，平曲線加寬表的繪制主要采用的是CAD技術，計算時使用的是幾何公式推導法，進而獲得了靜態(tài)結果。在此基礎之上以塔筒運輸車詳細參數(shù)為依據(jù)，運用Automod軟件仿真功能模擬了運輸施工具體情況，得出準確的加寬值。

風電場進場道路既要擔負施工任務，同時還要保障運輸安全，在此案例中大件車輛每日通行次數(shù)都在150次左右，而且時間段比較集中，這樣極易導致路面受損，同時也對路寬提出了較高的要求。在開挖以及大件運輸環(huán)節(jié)，為了保證運輸更加通暢，可在大件運輸結束以后，再進行排水邊溝施工。道路標準橫斷面如圖2所示。

圖2 道路標準橫斷面

3 風電場進場道路施工的控制要點

3.1 路基土石方工程

3.1.1 主要施工工藝以及工序

結合土石方調配方案以及施工的具體流程，從中選擇最適宜的挖方作業(yè)面，通過分段分層縱挖方法的使用，由上至下分不同的臺階施工。填土施工的情況不同，對路基填方邊坡坡度帶來的影響也有所不同，此時可以根據(jù)《公路路基設計規(guī)范》進行合理安排與施工。另外針對地形惡劣且坡度較陡的施工現(xiàn)場，可以通過擋土墻、漿砌塊石方案的實施緩解坡陡的難題[4]。

3.1.2 特殊邊坡防護措施

在對現(xiàn)場進行仔細勘查以后，道路橫斷面設計圖紙要以施工現(xiàn)場便道開挖揭露巖、土體材料情況為基礎，計算出準確的坡率，從而保證邊坡的穩(wěn)定性。針對非常陡峭的邊坡，可以采用噴錨支護的方法，增強道路高陡邊坡巖土結構強度、抗變形剛度以及邊坡整體穩(wěn)定性。噴錨支護開挖以后，要做到支護及時，并且還要與圍巖密貼，這樣才能確保其具備較好的柔性以及良好的物理力學性能。噴錨支護還能侵入圍巖裂隙，封閉節(jié)理，加固結構面和層面，提高圍巖的整體性和自承能力，抑制變形的發(fā)展。在支護與圍巖的共同工作中，有效地控制和調整圍巖應力重分布，避免圍巖松動和坍塌，加強圍巖的穩(wěn)定性。

3.2 砌筑防護施工

砌筑防護施工具體做法如下：①擋土墻基礎埋置深度要符合要求，埋置深度在1000 mm之內，墻趾頂部土層厚度在200 mm以上，并確保開挖基底面土質足夠密實和穩(wěn)定，且具備較強的承載力。如果開挖時的巖石較多，要及時進行清理，同時還要保證巖石頂面干凈平整。②在擋墻構造、防排水設施的施工過程中，每個擋土墻間隔在10～15 m，并且要設計相應的伸縮縫。如果墻身高度存在較大的差異性，或者墻后荷載變化大、地基條件差，就可以縮小伸縮縫間隔。除此之外，還要結合現(xiàn)場具體情況，在擋墻位置設計相應的泄水孔，孔徑為100 mm左右，水平以及豎向位置間隔都是2～3 m。③施工時要嚴格按照擠漿法，確保砂漿充足，并且砌體不能存在垂直通縫問題，更不能出現(xiàn)通長縫[5]。

3.3 路基路面排水施工

在開挖工程中需要做好基坑的排水工作，開挖至設計標高后，在基坑底設明溝、集水井、潛水泵等明排水系統(tǒng)。由于基坑暴露時間較長，施工期間如遇雨水較多，為確保邊坡穩(wěn)定，需要在坡面上設置一層塑料布護坡。雨季前應做好場地施工排水和防洪，施工現(xiàn)場排水系統(tǒng)應保持完整暢通，同時還要對設備進行防雨遮蓋，并做好接地工作。基礎開挖的時候要防止灌水現(xiàn)象的發(fā)生，對正在澆筑的混凝土應做好防護，防止雨水沖刷影響混凝土質量。針對路基邊緣位置，可以設計相應的邊溝，通常情況下邊溝縱坡和路基縱坡要保持一致性，施工時可以根據(jù)現(xiàn)場具體情況對邊坡坡度進行適度調整，從而有利于排水。挖方路基可在坡頂3 m左右設計截水溝，根據(jù)地勢走向接入道路排水系統(tǒng)，保證水能夠排出路基范圍，同時土質路段還要設計急流槽進行導流。如果地面水對路基產(chǎn)生了影響，可以使用攔、截、引等方法排出，另外可以將排出的水用于農田灌溉，實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用。

3.4 環(huán)水保控制要點

在施工過程中應注意對周圍環(huán)境的保護，施工完成后應及時恢復原有植被，并且要特別注意水土保持，不得隨意改變水資源流向、流量，從而維護自然地形。在道路修建完成后，路基填方時針對邊坡施工可采用植草綠化。針對較大路段的挖方，如果路塹邊坡高度高于3 m，邊坡則采用植草綠化，同時對挖方段邊溝進行U型槽硬化設計。另外還要對場內棄土進行適當碾壓，并設計必要的排水、防護措施，防止地表沖刷、沖蝕。施工場地內的棄土要按照要求堆放，坡內、墻后都要設置過濾層，自然過濾棄渣污水，避免出現(xiàn)水土流失以及環(huán)境污染問題。當沿河棄土時，為防止加劇下游路基與河岸的沖刷，避免棄土阻塞、污染河道，必要時可以設計防護支擋工程。同時，應結合現(xiàn)場實際情況合理選擇棄渣場，可根據(jù)現(xiàn)場實際情況調整棄渣場位置，并做好棄渣場相關的水土保護措施[6]。

4 結語

近幾年，我國經(jīng)濟飛速發(fā)展，政府在政策方面給予了風電行業(yè)大力支持，希望進一步促進人們生活水平的提高。風電場進場道路施工過程中應充分考慮資源的再利用，完善優(yōu)化施工環(huán)節(jié)，綜合考慮影響道路施工的主要因素，進而掌握這些因素的控制要點，在保證施工質量的同時，實現(xiàn)綠色施工的目標。