高山風電防塌方的幾種治理方案

張斌

摘要：近年來，高山風電項目如雨后春筍般立項，但在施工過程中，由于地形復雜，可研階段未對所有區域進行踏勘，加之施工過程中受各種因素原因偏線及改變施工方案影響，造成上下邊坡塌方，給生態環境造成破壞，造成水土流失。該文依據翁源周陂風電場從工程設計、施工管理、水土保持工程的角度總結了相關經驗，希望能為同領域工作者提供參考。

關鍵詞：水土流程??高邊坡??水土保持??治理

中圖分類號：TM614????文獻標識碼：ASeveral?Treatment?Schemes?for?Preventing?Landslides?in?Alpine?Wind?Power?Plants

1.2?項目所在地環境

該項目處于全國土壤侵蝕類型區劃中的水力侵蝕南方紅壤丘陵區，地貌為低山丘陵，山脈縱橫交錯，從氣候類型上看，屬中亞熱帶季風區，多年平均氣溫20.6?℃，多年平均降雨量1?864.47?mm。年平均相對濕度77%，多年最大平均風速15?m/s，最大瞬時風速達25.3?m/s；從土壤類型上看，項目區處于以赤紅壤為主，大部分表土或土層較深厚；從植被類型上看，工程位于長期風化的剝蝕丘陵地貌區，區內植被發育，以常綠闊葉林、灌木為主，混有松、杉、竹、針葉林等，林草覆蓋率約80%。翁源周陂風電場堅持水土流失治理鑲嵌景觀美化的理念，以求在滿足達到水土流失治理效果且要符合穩定生態環境等功能需求，從而促進全區域內旅游經濟的高速發展。同時，在具備一定豐富的風能資源與其他自然資源的支持下，在設計和施工技術上可實現水土流失治理與自然生態保護，從而可以推動風電場建設。項目通過結合翁源本地優良的旅游資源，有效地將風電項目與旅游景區建設相結合，通過再造風電旅游項目及未開發的自然風景實現生態的多樣性，打造當地特色的生態風電場。

2?防治方案

2.1?植物措施

根據南方生態環境來施工的話，植物措施有植被防護、三維植被網防護、濕發噴播、客土噴漿復綠以下幾種，以灌木為主，喬木為輔，草次之，要注意的是如果灌木根系不發達，重量較大易造成表土荷載較高，碰到降雨天氣造成二次塌方，建議根據當地氣候及土質條件選種子，植被措施搭配三維土工網或者鋼絲網使用能加強表土穩定性[2]，也可在平臺處設置植生袋，并做好排水設施。由于項目地土質松軟，根據對翁源縣同類地區觀察，喬木樹種選取大王椰子、黃瑾，灌木樹種選取大花紫薇、散尾葵、黃花夾竹桃、大葉黃楊，草種選取馬尼拉草，這些草種和樹種為當地常見的種類，不僅能起到保持水土的作用還能發揮植被的景觀效果，符合水土保持要求，種植方式為覆土撒播；灌木樹種可選用大花紫薇、散尾葵、黃花夾竹桃、大葉黃楊等，喬木樹種可選用大王椰子、黃瑾，種植方式為栽植。播散草種和植樹的時間應選在4～5月，當降雨量偏少時，需要根據植物的特點進行曬水養護，如果遇上夏季高溫天氣，澆水應該根據植物特點在特定時間段進行，防止因為植物的蒸騰作用而死苗。同時為了保持水分，應在噴播或穴播后及時用無紡布對喬木樹干包裹并對完成邊坡綠化部分進行保護，通過對喬木樹干進行塑料膜包裹進行保溫處理；對灌木及草類種植區域進行無紡布等覆蓋，確保高溫寒冷天氣的成活率（如圖1所示）。

2.2?砌筑骨架防護措施

骨架植物防護可分為拱形、人字形、菱形等多種圬工骨架形式，需同時配以植草進行防護。根據上下坡面的土壤以及坡度緩急進行選擇，框格可根據地質條件有以下幾種形狀，即六角形混凝土塊、漿砌片石拱形、漿砌片石及麥穗形的預制塊等。此種方案不僅對道路邊坡有一定效果的防護效果外，還對道路外觀起到了美化作用，由于此種施工方案需要根據實際地形進行鑲嵌施工，故成本和難度也較高。網格中種植根系發達的常青類植物，可有效加強表土穩定性。根據現場情況可在下邊坡中段設置攔擋、防護樁等措施。翁源周陂風電場在道路區匯水不暢的挖方路基段下邊坡兩側位置布設漿砌石排水邊溝，在邊坡位置布設鋪草皮防護，在填方路基下邊坡位置兩側位置布設漿砌石排水溝，在邊坡位置布設鋪草皮防護，這些措施在施工過程中能夠有效防治水土流失，同時在道路施工過程中填方邊坡位置的編織土袋擋墻，挖方邊坡、填方邊坡位置的塑料薄膜苫蓋，漿砌石排水邊溝、漿砌石排水溝位置的沉沙池等措施[3]。

2.3?圬工防護措施

圬工防護措施一般分為噴漿防護、掛鍍鋅鋼絲網噴漿防護、圬工全防護、護面墻、錨桿等，優點是材料來源廣泛、穩定性好、施工簡單，缺點是施工周期長、自重大、抗拉抗彎強度低。漿砌片石適用于邊坡角度低于1：1的各種巖石質和土夾石質邊坡，坡面受強風化作用脫落、地面水流沖刷、土夾石泥沖溝及表層土壤流失等自然災害時可用漿砌塊石防護邊坡，砌筑漿砌塊石護坡的水泥砂漿強度通常為M5，溫度寒冷以及沖刷嚴重區域應該為M7.5或增強為M10。砌筑用的石塊應使用不易發生風化作用的堅硬巖石或花崗巖等，石料厚度一般為0.25～0.5?m。護坡最底層的基礎設厚度0.1～0.15?m的碎石或者采用級配良好的砂礫墊層，根據現場實際情況，可以使用高強度防腐的土工編織物代替墊層。漿砌塊石護坡應根據土質情況砌筑石料基礎，石料基礎埋深數值不能低于護坡厚度的1.5倍，若施工區域會產生冰凍的情況，施工位置應該選定在冰凍線以下區域，砌石護坡根據要求10～15?m位置砌筑寬為2?cm的伸縮縫（或沉降縫），采用瀝青麻筋或者竹筋等優良材料填縫。采用預應力錨索加固的方案適用于對松軟土質以及巖質交替地層的邊坡，為了確保此種方案穩定牢固，其錨固受力區域段應設置在巖層內部。如錨固段設置在土層內，安全起見需要進行拉拔試驗并根據每個不一樣區域進行差異化設計[4]。錨索通常采用Φ12.7?mm與Φ15.24mm的鋼絞線材料；錨索通常與其他緊固結構部件組合加固，如常見的錨索抗滑樁、錨索樁板墻、錨索地梁及格子梁等；質地堅硬巖石區域錨固采用拉力型錨索方案，土壤松軟或巖石易脫落部位錨固選取壓力分散型錨索。錨桿加固的方案通常用于土質、強風化巖地層邊坡加固，錨固位置應選取在穩定的區域內。預應力錨桿與預應力錨索的作用區別不大，區別在于桿體材料采用精軋螺紋鋼筋或普通預應力鋼筋，但是錨索桿體是預應力鋼絞線、鋼絲制作的。就預應力而言，錨桿產生的錨固力與錨桿長度這兩項參數不如錨索大、長。全長粘結型錨桿桿體材料普遍用普通鋼筋。從材料角度分析錨桿屬于剛性體，錨桿太長的話不方便使用，通常的話，不能超過20?m（特殊情況下盡量不要長于15?m）。錨桿與錨索一般都是與格子梁（框架梁）、地梁等支擋結構搭配施工。由于錨桿加固的方式造價昂貴，現場因地制宜，采用了打樁的方式進行加固處理，現場多為淤泥、黏性土、碎石土，打樁工藝簡單，操作可行性度高。采用長4.0?m、直徑為150～200?mm的桉樹樁按照梅花樁形式進行布置，根據現場形式進行數量確定，同時根據坡度、高度、土壤含水量進行打樁排數的確認，打樁完成后在樁體腳下進行植生袋堆置，具體施工方案如下。

第一，將邊坡拱形骨架內多余的碎石、泥土等雜物清除并整平，要求保證清理后的坡面比拱形骨架面低20?cm以上，在植生袋最底層先墊鋪5～8?cm的碎石，便于坡面積水排出。第二，用配好種子并加工好的植生袋裝填種植土，種植土中適當加入草碳土10%和復合肥500?g/m。第三，將裝好種植土的袋子由上而下均勻碼放在拱形骨架內，每碼好一排后均用腳踩實壓緊再往上繼續碼放；另外，對于坡比大于等于1：0.5的邊坡，為保證其穩定在做好的植生袋上用米字型鐵鋼絲網拉緊，每拱中間用一根80～100?cm長的Φ14的鋼筋固定，其他部位用50?cm長的Φ14的鋼筋固定。第四，通過對高邊坡及下邊坡進行打樁加固，有效地降低了塌方概率，固化了水土（如圖2所示）。

2.4?主被動防護措施

主被動防護網是用鋼絲繩網為主的一類柔性網狀材料包裹在土質松散已流失水土的斜坡與土夾石強風化區域，防止降雨、強風化等一系列物理化學作用導致的地質災害，同時對松散土質及滾石起到約束作用，保障安全。材質有鋼絲繩網、普通鋼絲格柵（常稱鐵絲格柵）等。防護網在受到來之各個方向的沖擊力時，邊坡防護網能夠延長沖擊力的作用時間，同時加大了網面的受力面積，讓局部受力轉向整張防護網的受力，避免由于局部受力而造成的破壞防護網。邊坡防護網的這種特性，讓邊坡防護網在應用過程中不受任何地形地勢的限制，同樣在施工過程中不會破壞原始的地形地貌。翁源風電場部分區域為高陡坡強風化巖地貌，為了保證邊坡的穩定性與安全性，在高邊坡處打鉚釘掛鋼絲網，因其柔性特征能使體系將部分集中力向四周渙散，得以充分發揮整個體系的防護能力，即部分受力、全體承載，使體系能接受更大的沖擊。因為體系的開放性，地下水可以自由流動，避免了因為地下水壓力的升高而造成的邊坡失穩問題，自動防護網體系還能使邊坡受風化腐蝕的情況減弱，且對坡面形狀特征沒有要求，不損壞和改動坡面原貌形狀和植被成長條件，為噴播及穴播創造了有利條件[5]。

3?風電場區域內部水土保持方案

3.1?風電機組區

考慮到各個風電機組施工時間短，主體設計已考慮排水溝、截水溝及匯水處沉砂池等措施，方案主要補充各個風電機組安裝平臺下邊坡位置的編織土袋擋墻和下邊坡上游位置的擋水土埂，以及施工結束后的風電機組挖、填方邊坡的鋪草皮、安裝平臺位置的全面整地、撒播種草等防護措施。

3.2?道路區

主體設計已考慮在新建道路區匯水不暢的挖方路基段下邊坡兩側位置布設漿砌石排水邊溝，在邊坡位置布設鋪草皮防護，在填方路基下邊坡位置兩側位置布設漿砌石排水溝，在邊坡位置布設鋪草皮防護，這些措施在施工過程中能夠有效防治水土流失，方案主要補充在道路施工過程中填方邊坡位置的編織土袋擋墻，挖方邊坡、填方邊坡位置的塑料薄膜苫蓋，漿砌石排水邊溝、漿砌石排水溝位置沉沙池等措施。

3.3?110kV升壓變電站區

主體設計已慮在110kV升壓變電站區開挖邊坡上游位置布設漿砌石截水溝，在圍墻四周位置布設漿砌石排水溝，在站區內布設綠化美化等水土保持防護措施，這些措施在施工過程中能夠有效防治水土流失，方案主要補充施工過程中的表土剝離、表土回覆、排水出口位置設置沉沙池，以及表土堆放位置設置編織土袋擋墻、彩條布苫蓋等防護措施（如圖3所示）。

3.4?集電線路區

主體設計已慮在集電線路區采取土地整治、植被恢復措施，方案主要補充集電線路區施工期間的表土剝離、表土回覆、線路兩側設置編織土袋擋墻、開挖土方臨時堆土的彩條布苫蓋，以及施工結束后的全面整地、撒播種草等防護措施。

3.5?施工臨建區

主體設計已慮在施工臨建區采取土地整治、植被恢復措施，方案主要補充施工臨建區在施工期間的表土剝離、表土回覆、四周位置設置土質排水溝、沉沙池，以及表土堆放位置設置編織土袋擋墻、彩條布苫蓋等防護措施。

3.6?棄渣場區

主體設計在棄渣場區考慮上游設置截水溝、在棄渣場溝底出口處修建擋渣墻攔擋、撒播種草等水土保持防護措施，方案主要棄渣場區棄渣過程中的表土剝離、表土回覆，上游位置的漿砌石截水溝，匯水出口位置的沉沙池，棄渣坡面位置設置土質排水溝，棄渣下游位置的漿砌石擋土墻，表土堆放位置設置編織土袋擋墻、彩條布苫蓋，以及施工結束后全面整地、喬灌草混植、鋪草皮等防護措施。

4?水系處理——構建水系系統

需要特別注意的是施工過程中要留意水系問題，水系的流向決定整個風場道路、下邊坡及上邊坡穩定性。U形填方區及坡道要在兩端設置截水溝，防止沖刷路面形成深溝。由于U形填方區地勢低，且下邊坡多為溜渣情況，造成表土被覆蓋，溜渣區域還未有植被存活，水流沖刷容易造成泥石流及表土剝離，嚴重情況直接導致道路垮塌。在填方區道路鋪墊碎石，鋪設過程中分層碾壓，密實度需達到驗收標準才可進行下一道工序，或者使用M10混凝土硬化，徹底改善道路積水問題。需要注意的是，以上施工工藝都需要在道路兩側砌筑混凝土排水溝，將水流引至原土質層排出，靠近下邊坡的路面要形成坡度，將水流引至山體內側，防止滲水進入下邊坡，造成吸水重量過大破壞土壤的粘結性，造成表土流失[6]。

風電場道路在開挖過程中應時刻把控紅線意識，高邊坡距離生態紅線50?cm左右，為后續高邊坡會水面開挖截水溝提供作業面，截水溝建議開挖深度及寬度均為40?cm，底部澆筑M7.5混凝土，觀察山體走勢確定水流向，并緩緩引至原土層或者石質區域，部分高邊坡應砌筑擋墻與截水溝連接，并在擋墻砌筑過程中放置PVC排水管，解決了土壤積水排出的難題。截水溝及排水溝原則上應在較緩處排放，并設置八字墻，防止原土層沖刷，特殊情況下根據地質情況設立排水設施。為防止道路區形成的松散裸露面在雨天產生水土流失，導致泥沙隨雨水流入下游河流水系、周邊農田及灌排溝渠等敏感區域，造成不利影響，翁源風電場將沉砂池設置在主體排水溝位置。風電場根據現場實際情況，綜合雨季水流走向設置涵管，在施工過程中需要注意的是，涵管接口處需要做防水處理，使用瀝青或者其他材料，縱坡高于10°的路段建議每百米設置一處，沉砂池需挖深，為日后清理及維護做好余量設計處理。

5?結語

翁源周陂風電項目通過采取一系列的水土流失治理措施及生態體系的重建工作，改善了因為施工帶來的一系列土壤地質損壞問題，在水土治理過程中根據現場實際情況采取多種施工方案，梯次分明，有效地保證了當地生態多樣性與經濟利益的最大化，用實際行動踐行了綠色能源的發展理念，讓風電場與大自然完美融為一體。

參考文獻

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[3] 謝秋姜.南方地區山地風電場水保相關問題探究[J].能源與環境，2022（2）：108-109，120.

[4] 陳仲永.閩東沿海風電場水土流失突出問題及防治對策：以霞浦馬耳山、浮鷹島風電場為例[J].亞熱帶水土保持，2020，32（2）：62-65.

[5] 劉軍.水土保持治理中的常見問題及防治分析[J].中國設備工程，2021（1）：256-258.