南方山區(qū)風(fēng)電場場內(nèi)道路優(yōu)化設(shè)計(jì)探討

蔡湘雯，田曉燕

(中能建湖南省電力勘測設(shè)計(jì)院，長沙 410007)

南方山區(qū)風(fēng)電場場內(nèi)道路優(yōu)化設(shè)計(jì)探討

蔡湘雯，田曉燕

(中能建湖南省電力勘測設(shè)計(jì)院，長沙 410007)

針對南方山區(qū)風(fēng)電自然地形與地質(zhì)條件的特點(diǎn)，本文論述了選擇特種運(yùn)輸車輛及便捷經(jīng)濟(jì)的運(yùn)輸方案，部分路段采用道路的技術(shù)參數(shù)的極限值，并通過平面選線多方案比較，達(dá)到減少道路的土石方工程量降低工程造價(jià)的目的。

南方山區(qū)；風(fēng)力發(fā)電場；道路技術(shù)參數(shù)；平面選線

0 引 言

南方山區(qū)風(fēng)電場多位于地形起伏較大的山嶺重丘地段，場址范圍內(nèi)高差較大，地貌復(fù)雜、地質(zhì)條件差異大，道路設(shè)計(jì)及運(yùn)輸組織難度大，如何以安全、高效、投資省的交通運(yùn)輸方式解決風(fēng)力發(fā)電場的交通運(yùn)輸問題，在整個(gè)工程建設(shè)過程中至關(guān)重要。

1 大件設(shè)備運(yùn)輸方式選擇

根據(jù)工程設(shè)計(jì)理論及工程經(jīng)驗(yàn)，在確保安全運(yùn)輸?shù)那疤嵯?，相比空運(yùn)形式、鐵路運(yùn)輸、水路運(yùn)輸，風(fēng)機(jī)大件設(shè)備采用汽車公路運(yùn)輸是最為適宜的運(yùn)輸手段，配合以優(yōu)化的運(yùn)輸參數(shù)、特種運(yùn)輸車輛、便捷經(jīng)濟(jì)的運(yùn)輸方案，可以實(shí)現(xiàn)最為經(jīng)濟(jì)安全的運(yùn)輸，節(jié)省投資。

1.1 多功能板車運(yùn)輸

采用多功能板車運(yùn)輸時(shí)，內(nèi)側(cè)彎道半徑不小于35 m，彎道處路寬不小于14 m。當(dāng)轉(zhuǎn)彎半徑不夠時(shí)，必須休整延伸，邊部需用水泥石塊修砌加固。

1.2 葉片運(yùn)輸特殊車輛運(yùn)輸

采用葉片運(yùn)輸特殊車輛運(yùn)輸時(shí)內(nèi)側(cè)彎道半徑不小于22 m，最小轉(zhuǎn)彎半徑25 m，彎道處路寬不小于8.0 m。可根據(jù)不同的風(fēng)速及彎道狀況抬高葉尖，減少葉片掃尾面積。

圖1 多功能板車葉片運(yùn)輸方案

圖2 專用特殊車輛葉片運(yùn)輸方案

根據(jù)以上運(yùn)輸車輛的描述，結(jié)合車型的理論參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，在山區(qū)風(fēng)電場受自然地形、山勢等環(huán)境限制的情況下，道路轉(zhuǎn)彎半徑越小、縱向坡度極限值越大、山區(qū)風(fēng)電場道路修建的難度就越小，更能節(jié)省道路的投資，故風(fēng)機(jī)葉片運(yùn)輸中采用葉片運(yùn)輸特殊車輛更適宜山區(qū)風(fēng)電場；風(fēng)電場除風(fēng)機(jī)以外的其他設(shè)備均對風(fēng)電場道路的轉(zhuǎn)彎半徑、車輛類型適應(yīng)性較強(qiáng)，可選擇運(yùn)輸成本較低的多功能板車進(jìn)行運(yùn)輸。

2 道路設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)確定

道路設(shè)計(jì)的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)風(fēng)力發(fā)電場選用的風(fēng)機(jī)類型、吊裝設(shè)備以及運(yùn)輸車輛情況等綜合確定。其中道路寬度主要由大型吊裝設(shè)備決定，實(shí)際運(yùn)用中通常根據(jù)不同的風(fēng)機(jī)類型以及現(xiàn)場道路的施工難度等因素，選擇適合的大型吊裝設(shè)備。

2.1 以往工程道路技術(shù)參數(shù)

風(fēng)力發(fā)電場的施工檢修道路一般為臨時(shí)性道路，目前暫沒有針對風(fēng)力發(fā)電場道路設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，常用的方法是參照《廠礦道路設(shè)計(jì)規(guī)范》四級道路標(biāo)準(zhǔn)。但風(fēng)電場道路往往前期作為風(fēng)電場的施工道路，后期作為檢修道路，而且，施工期間所承受的運(yùn)輸壓力是不容忽視的，所以，風(fēng)電場道路設(shè)計(jì)應(yīng)本著“因地制宜”的原則，在保證安全性的基礎(chǔ)上，充分結(jié)合吊裝方案、現(xiàn)場地形地貌情況等因素進(jìn)行多方案經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，使之兼具安全性、實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性。

2.2 道路的技術(shù)要求

一般山區(qū)風(fēng)電場項(xiàng)目，在相同的自然地形、風(fēng)資源條件下，采用的葉片越長，發(fā)電量越大。葉片越長，運(yùn)輸時(shí)，對車輛運(yùn)輸?shù)囊笤礁撸\(yùn)輸過程中對道路的技術(shù)要求越高；此時(shí)，要求道路轉(zhuǎn)彎半徑越大、縱坡極限值越小，因此，山地道路走線、修建難度越大，土建工程量越大，風(fēng)電場道路投資越高，反之就更節(jié)省。

通過我院在以往項(xiàng)目中采用的道路設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行對比分析，風(fēng)電場的風(fēng)機(jī)類型、車輛類型、道路設(shè)計(jì)參數(shù)，隨著時(shí)間推移、技術(shù)更新、設(shè)備更新，葉片設(shè)備越來越長、特種車輛越來越多樣化，設(shè)備運(yùn)輸對道路的技術(shù)要求越來越寬松，南方山區(qū)運(yùn)輸適應(yīng)性越來越強(qiáng)。

根據(jù)運(yùn)輸車輛的技術(shù)性能，結(jié)合已建山區(qū)風(fēng)電場的施工經(jīng)驗(yàn)，風(fēng)電場道路的主要技術(shù)指標(biāo)建議采用：設(shè)計(jì)車速為15 km/h，路面寬度為4.5 m，路基寬度5.5 m，最小平曲線半徑為25 m，最小豎曲線半徑為200 m，場內(nèi)主干道最大設(shè)計(jì)縱坡為12%，特殊困難情況下為15%；場內(nèi)風(fēng)機(jī)支路最大設(shè)計(jì)縱坡為14%，特殊困難情況下17%，并在彎道處加寬路面寬度以滿足設(shè)備運(yùn)輸對道路運(yùn)輸?shù)囊?。如果風(fēng)機(jī)縱坡限制可以加大到15%，相應(yīng)的限制坡度可以加大至200 m，爬一座100 m的高山，展線長度從原來的1 200 m的可縮短至787 m，從而減少風(fēng)電場場內(nèi)道路長度，降低工程造價(jià)。據(jù)了解某些山區(qū)風(fēng)場至風(fēng)機(jī)點(diǎn)位支線施工檢修道路縱坡局部已達(dá)20%，因交通量小，使用頻率低，用途單一，必要時(shí)其他車輛輔助即可。

3 風(fēng)電場場內(nèi)道路規(guī)劃

南方山地風(fēng)電場風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基本布置在山頂或山脊風(fēng)資源較好位置，場內(nèi)道路主要為施工及檢修道路。

在場內(nèi)道路沿途如有已有道路，盡量利用已有道路改造，減少場內(nèi)新建道路長度；場內(nèi)道路與地形合理結(jié)合以減少工程量，避免深挖高填。改造道路段的平面線型保持原有路線基本不變，路面寬度擴(kuò)寬至4.5 m；局部彎道進(jìn)行加寬處理，以滿足大件設(shè)備運(yùn)輸需要。

場內(nèi)道路新建道路可以沿山脊展線，道路縱坡也能滿足風(fēng)機(jī)設(shè)備運(yùn)輸要求，場內(nèi)新建道路路徑選擇時(shí)，盡量不截?cái)嘣信潘?、排洪通道，將新建道路的截水分段、就近引流至已有天然排水系統(tǒng)內(nèi)，以減少排水涵管的數(shù)量、排水溝道的長度。路面寬度按4.5 m、路基寬度按5.5m設(shè)置，在需要進(jìn)行截水、排水、引流區(qū)域設(shè)置排水溝、擋墻等輔助設(shè)施。

4 風(fēng)電場場內(nèi)道路設(shè)計(jì)

4.1 紙上選線

設(shè)計(jì)人員在微觀選址前，應(yīng)當(dāng)先根據(jù)風(fēng)資源專業(yè)提供的風(fēng)機(jī)機(jī)位圖大致確定道路的走向。因?yàn)榇藭r(shí)風(fēng)機(jī)機(jī)位是不確定的，有可能在微觀選址的過程當(dāng)中發(fā)生變化，有可能會(huì)取消，有可能會(huì)增加，有可能會(huì)移位，這都給道路選線造成了許多不確定的因素，但是，提前的規(guī)劃選線足以給最終定線做出充分的準(zhǔn)備。道路設(shè)計(jì)在紙上選線的過程中，除了規(guī)劃好道路的總體布局外，最重要的是熟悉當(dāng)?shù)氐匦?、地質(zhì)及水文條件，對有可能影響定線的因素做到心中有數(shù)。

4.2 現(xiàn)場選線

微觀選址結(jié)束后，風(fēng)力發(fā)電場內(nèi)的道路就能夠確定起終點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行選線。丘陵地區(qū)的線路特點(diǎn)是：局部方案多，且為了充分適應(yīng)地形，路線的縱斷面將會(huì)有起伏，路線平面也以曲線為主體。

4.3 最終定線

最終的定線，設(shè)計(jì)人員需要在1∶1 000～1∶2 000 的圖紙上確定，且進(jìn)行多方案比選。

在這個(gè)風(fēng)力發(fā)電場經(jīng)過初步選線、現(xiàn)場踏勘選線等優(yōu)化后，具體方案比選如下：

線路段(正線K0+900～K3+150，比較線1 KK0+900～KK2+730，比較線2 KKK0+900～KKK3+030)。本路段整體起伏較大，最高點(diǎn)海拔1 720 m，最低點(diǎn)海拔1 507 m。山體被一由南至北的沖溝分割為兩段不連續(xù)的山脈。山頂為無規(guī)律連續(xù)起伏高差較大的饅頭狀山包；東南側(cè)山脈山腰部為起伏較小的坡地，西北側(cè)山脈山腰部為海拔逐漸上升的饅頭山包。針對地形，進(jìn)行了三個(gè)方案的比選。

方案一(正線)：路線在K0+900處下至沖溝底部后向南展線，由沖溝南部盡頭K1+400處回頭展線沿山腰向北緩慢爬坡，在K1+900位于山腰較平緩處再次回頭向南展線，最終由11#風(fēng)機(jī)點(diǎn)西南面的緩坡爬至山頂K3+150處。

方案二(比較線1)：路線在KK0+900處下至沖溝底部后即回頭向北展線沿東側(cè)山坡爬坡，在KK1+150處順山腰地形回頭向南展線，最終爬坡至山頂KK2+730處。本段路線相對較短，但局部土石方挖方量十分大，縱坡為15%路段也較長。

方案三(比較線2)：路線在KKK0+900處下至沖溝底部后即回頭向北展線沿東側(cè)山坡爬坡，在KK1+050處山腰突起小山包處調(diào)頭向南展線，在路線經(jīng)過山腰山脊處反復(fù)回頭展線，最終爬坡至山頂KKK3+030處。此路段平面線長度中等，但土石方量較大，且回頭彎極多，擋土墻工程量也較多。

圖3 某風(fēng)力發(fā)電場道路選線方案a.方案一 b.方案二 c.方案三

表1 某風(fēng)力發(fā)電場道路選線方案綜合評比表

5 結(jié)束語

文中針對南方山區(qū)風(fēng)電場道路的特點(diǎn)，在高效地利用風(fēng)能資源前提下，盡量優(yōu)選運(yùn)輸車輛和運(yùn)輸方案，優(yōu)化道路設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)，道路平面選線采用紙上選線與現(xiàn)場踏勘選線的多方案論證比選，以減少道路土石方工程量，提高風(fēng)電場的經(jīng)濟(jì)性，為更好的降低風(fēng)電場的建設(shè)成本、提高風(fēng)電場的經(jīng)濟(jì)效益作出貢獻(xiàn)。

[1] 武一琦．火力發(fā)電廠廠址選擇與總圖運(yùn)輸設(shè)計(jì)[M]．北京：中國電力出版社,2005．

[2] 廠礦道路設(shè)計(jì)規(guī)范GBJ 22—87.

Discourse about Optimizing the Design of Roads in Wind Farms in the South Part of China with Mountain Terrain

CAI Xiang-wen, TIAN Xiao-yan

(HEPDI,CEEC, Changsha 410007, China)

Focusing on the south part of China with mountain terrain, this discourse discussed the transportation plan choosing special lorries and effectively and efficiently routes, using limits in technical standard in part of the roads' design, as well as comparing different routes on plane to reduce the quantities of earthwork so as to lower the investment of the project.

Mountain terrain in south area of China; Wind farms; Road technical parameters; routes in plane

2014-09-15

2014-10-28

蔡湘雯(1971-)，女，湖南長沙人，高級工程師 主要從事電力行業(yè)總圖運(yùn)輸規(guī)劃和設(shè)計(jì)工作。

10.3969/j.issn.1009-3230.2014.12.001

TU723

A

1009-3230(2014)12-0001-04