關(guān)于風(fēng)電場(chǎng)交通工程設(shè)計(jì)的探討

劉學(xué)峰，蘇志剛

1中船海裝（北京）新能源投資有限公司；2建設(shè)綜合勘察研究設(shè)計(jì)院有限公司

關(guān)于風(fēng)電場(chǎng)交通工程設(shè)計(jì)的探討

劉學(xué)峰1，蘇志剛2

1中船海裝（北京）新能源投資有限公司；2建設(shè)綜合勘察研究設(shè)計(jì)院有限公司

根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的規(guī)定，結(jié)合風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從在滿足需要的前提下盡量降低工程造價(jià)的角度，對(duì)陸上（主要為丘陵及山區(qū)）風(fēng)電場(chǎng)交通工程的設(shè)計(jì)要點(diǎn)做了總結(jié)，提出了選線原則及道路寬度、坡度、構(gòu)造、過(guò)水、交叉及輔助設(shè)施等的建議，闡述了應(yīng)將交通工程設(shè)計(jì)前延到規(guī)劃階段、后延到施工階段的觀點(diǎn)。

風(fēng)電場(chǎng)；交通工程；設(shè)計(jì)

1.前言

目前，我國(guó)正大規(guī)模建設(shè)陸上風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)（以下簡(jiǎn)稱“風(fēng)電場(chǎng)”）。風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)的首要工程是交通工程，即類似于行軍打仗前首先要由先鋒部隊(duì)“逢山開路，遇水架橋”，以滿足施工車輛、設(shè)備運(yùn)輸?shù)男枨?。在我?guó)西北地區(qū)，風(fēng)電場(chǎng)多處于荒涼的沙漠、戈壁或草原區(qū)域，地勢(shì)比較平坦，地基強(qiáng)度較高，修建風(fēng)電場(chǎng)的交通工程比較容易。而在東北、華北、華東、華南等地區(qū)，風(fēng)電場(chǎng)多處于為丘陵、山地區(qū)域，植被比較茂密，地勢(shì)起伏不平，地基強(qiáng)度較低或?yàn)閳?jiān)硬的巖石，修建風(fēng)電場(chǎng)的交通工程需考慮的因素多、難度大。而且，交通工程造價(jià)在風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目總投資中占的比例越來(lái)越大。為此，有必要從當(dāng)前我國(guó)國(guó)情出發(fā)，本著安全適用、滿足需要、經(jīng)濟(jì)合理、保證投資效益的原則，就陸上風(fēng)電場(chǎng)（主要針對(duì)丘陵及山區(qū)）交通工程設(shè)計(jì)的幾個(gè)方面做一總結(jié)，供探討、借鑒。

2.道路的劃分、等級(jí)的確定及永臨結(jié)合

一般，根據(jù)所修建道路的位置，將風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)時(shí)修建的交通工程劃分為進(jìn)場(chǎng)道路和場(chǎng)內(nèi)道路。通常，將連接風(fēng)電場(chǎng)和現(xiàn)有公路的道路稱為進(jìn)場(chǎng)道路，將風(fēng)電場(chǎng)范圍內(nèi)的道路稱為場(chǎng)內(nèi)道路。

參考有關(guān)規(guī)范、規(guī)程的推薦及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，風(fēng)電場(chǎng)的進(jìn)場(chǎng)道路宜按四級(jí)廠礦道路設(shè)計(jì)［1］［2］，場(chǎng)內(nèi)道路可按三級(jí)露天礦山道路設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)行車速度宜為15～20km/h［1］。這樣可在保證滿足風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)輸需求的前提下，盡量降低修建交通工程的成本，以提高風(fēng)電場(chǎng)的投資收益。

從使用時(shí)間看，風(fēng)電場(chǎng)的道路分為施工臨時(shí)道路和生產(chǎn)永久道路。一般是將施工臨時(shí)道路或?qū)⑵渖约痈脑旌笥米魃a(chǎn)運(yùn)維道路。從使用順序及指標(biāo)要求看，施工臨時(shí)道路都是第一位的，也就是首先要滿足施工期的需求。故道路設(shè)計(jì)要盡量滿足永臨結(jié)合、重在臨時(shí)的要求。

3.關(guān)鍵道路參數(shù)的確定

目前，陸上風(fēng)電場(chǎng)安裝的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組（以下簡(jiǎn)稱“風(fēng)機(jī)”）容量多為1.5～2.0MW。從公路運(yùn)輸?shù)慕嵌瓤?，其主要部件多為超長(zhǎng)、超寬、超高、超重物品，例如：最長(zhǎng)節(jié)塔筒長(zhǎng)度可達(dá)30m、最粗節(jié)塔筒直徑達(dá)4.4m，最重節(jié)塔筒重量達(dá)到約64t；機(jī)艙重量可達(dá)約90t；葉片長(zhǎng)近60m。要在崇山峻嶺間運(yùn)輸這些重件、大件設(shè)備，即使采用大功率的專用半掛車，難度仍是很大的。多數(shù)風(fēng)電場(chǎng)地處偏僻地段，不可能通過(guò)現(xiàn)有的鐵路、公路、水路交通線將風(fēng)機(jī)運(yùn)輸?shù)斤L(fēng)電場(chǎng)乃至各個(gè)機(jī)位，這就需要修建進(jìn)入風(fēng)電場(chǎng)的進(jìn)場(chǎng)道路、進(jìn)而到達(dá)機(jī)位及升壓站的場(chǎng)內(nèi)道路。設(shè)計(jì)風(fēng)電場(chǎng)道路，應(yīng)重點(diǎn)研究規(guī)劃選線、道路寬度、轉(zhuǎn)彎、縱坡、橫坡、平曲線、豎曲線等方面。設(shè)計(jì)風(fēng)電場(chǎng)道路時(shí)執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)有《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》和《廠礦道路設(shè)計(jì)規(guī)范》。需注意的是，部分道路指標(biāo)不應(yīng)機(jī)械地、簡(jiǎn)單地照搬標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范［3］，而應(yīng)根據(jù)所需運(yùn)輸大件的尺寸及重量、運(yùn)輸車輛的長(zhǎng)寬及能力、氣候特點(diǎn)、地形地貌及巖土工程條件等具體情況，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合分析后酌情選定。對(duì)上述方面的工作要點(diǎn)總結(jié)如下：

1）規(guī)劃選線。應(yīng)堅(jiān)持盡量少占地、少伐樹、少拆遷、省工程量的原則。這樣，宜多利用現(xiàn)有的公路、鄉(xiāng)村道路、田間道路或林區(qū)道路，或在上述道路的基礎(chǔ)上擴(kuò)建、加固。對(duì)于場(chǎng)內(nèi)道路，宜沿著山脊布線，以減少挖填土石方量、減小道路坡度、便于設(shè)備運(yùn)輸。對(duì)于通往山頂或丘陵頂?shù)亩钙露?，難點(diǎn)往往是如何減小縱坡，以保證重車能夠行駛到山頂或丘陵頂。這時(shí)，路線宜設(shè)計(jì)成沿山坡螺旋向上或設(shè)置回頭曲線。這樣雖可能加大了工程量，但能夠最大程度減小縱坡坡度、便于重車爬坡、保證運(yùn)輸。

2）道路寬度。鑒于風(fēng)電場(chǎng)交通量很小，本著滿足需求、安全適用、經(jīng)濟(jì)節(jié)省的原則，一般風(fēng)電場(chǎng)道路按單車道設(shè)計(jì)［1］。對(duì)于采用汽車吊吊裝風(fēng)機(jī)，或雖采用履帶吊吊裝風(fēng)機(jī)，但以分拆后再用汽車分部運(yùn)輸?shù)踯嚥考倪\(yùn)輸、吊裝方式，直線段道路寬度可控制在5m左右；但對(duì)于采用履帶吊吊裝風(fēng)機(jī)，且履帶吊自行行走的運(yùn)輸、吊裝方式，直線段道路寬度宜為9m左右。

3）轉(zhuǎn)彎半徑及道路加寬。根據(jù)運(yùn)輸風(fēng)機(jī)設(shè)備車輛的長(zhǎng)度、以及貨物（主要是塔筒和葉片）的長(zhǎng)度，道路的最小轉(zhuǎn)彎半徑取30m為宜［1］［4］。當(dāng)然，由于運(yùn)輸車較長(zhǎng)，在轉(zhuǎn)彎處需要加寬道路，加寬寬度及長(zhǎng)度可參考如下：

加寬長(zhǎng)度（m）43 50 50序號(hào)加寬寬度（m）1 2 3轉(zhuǎn)彎角度（°）45 90 135轉(zhuǎn)彎半徑（m）60 45 30 6 6 8

考慮到葉片長(zhǎng)度很大、探出車后較多，故轉(zhuǎn)彎角度較大時(shí)，需保證車后一定范圍內(nèi)無(wú)樹木、電桿等障礙物，以防葉片被剮碰而受損。

4）道路的縱坡、橫坡。根據(jù)運(yùn)輸風(fēng)機(jī)的常用卡車功率及爬坡能力等，同時(shí)考慮到盡量減小工程量、降低工程成本，風(fēng)電場(chǎng)道路最大縱坡坡度一般可取14%，橫坡宜為1%～3%［1］。對(duì)于確實(shí)很難滿足縱坡要求、重車難以爬坡的個(gè)別陡坡路段，亦可適當(dāng)加大縱坡坡度、采用對(duì)重車輔助牽引的方法解決。

5）平曲線。風(fēng)電場(chǎng)道路一般不設(shè)置緩和曲線，最小圓曲線半徑一般為30m。

6）豎曲線。道路最小豎曲線半徑宜一般200米、最小長(zhǎng)度一般為20米［4］。

7）凈空高度。為保證塔筒、機(jī)艙等超高設(shè)備的運(yùn)輸，并與公路限高相適應(yīng)，風(fēng)電場(chǎng)道路凈空高度應(yīng)不小于5米［1］。

8）路基。為達(dá)到在滿足使用需求的前提下、盡量降低工程建設(shè)成本的目標(biāo)，風(fēng)電場(chǎng)道路的路基一般是就地取材、挖填并壓實(shí)土夾石形成路基，其壓實(shí)度應(yīng)不小于94%［5］。當(dāng)然，對(duì)于其下為淤泥等軟土地段，應(yīng)采用挖出換填或拋石擠淤等方法進(jìn)行處理，以加固路基。

9）路面。風(fēng)電場(chǎng)道路的路面等級(jí)宜為中級(jí)，多設(shè)計(jì)成泥結(jié)碎石路面，厚度一般15～30cm［1］。其中路面材料多因地制宜、采用開挖路基及基坑形成的碎石土，以降低工程造價(jià)。

4.道路過(guò)水、交叉及輔助設(shè)施

1）道路過(guò)水。當(dāng)需要通過(guò)寬度較大、深度較大、水流較急的水面時(shí)，一般借用已有的橋涵，或選線時(shí)即繞過(guò)去。當(dāng)需要通過(guò)跨越較小、深度較小、水流較緩的小溪、小河或溝渠時(shí)，可以設(shè)計(jì)成過(guò)水路面、小橋涵或漫水橋。這樣可以在很大程度上減小工程量、降低工程造價(jià)、保證投資收益。

2）路線交叉。為降低成本、增高收益，風(fēng)電場(chǎng)道路與各級(jí)公路、鄉(xiāng)村道路等的交叉，宜采用平面交叉。確需立體交叉時(shí)，可利用附近的橋涵。當(dāng)然，在規(guī)劃、設(shè)計(jì)階段需調(diào)查已有橋涵的寬度、承載力等是否容許風(fēng)機(jī)運(yùn)輸車輛通行；若承載力不能滿足需求，則須提前加固。

3）輔助設(shè)施。為防止雨水沖毀道路，需在路基外設(shè)置排水溝，必要時(shí)在道路斜坡上設(shè)置截水溝。水溝深度一般不小于40cm，縱坡不宜小于0.5%［1］。

當(dāng)?shù)缆穬蓚?cè)邊坡較陡、可能發(fā)生滑坡或崩塌等不良地質(zhì)作用時(shí)，需對(duì)邊坡進(jìn)行支擋、錨固等處理。通常采用的處理方法有砌筑擋土墻、打設(shè)土釘、錨噴混凝土等。

在急彎、陡坡、視線不良、高路堤、地形險(xiǎn)峻等路段，應(yīng)根據(jù)需要設(shè)置標(biāo)志、柱式或墻式護(hù)欄、反光鏡、擋車堆等安全設(shè)施。

5.設(shè)計(jì)工作應(yīng)前后延展

風(fēng)電場(chǎng)微觀選址與交通路線選擇是相互影響、相互制約的。在微觀選址階段，個(gè)別風(fēng)資源較好、估算發(fā)電量較高的機(jī)位可能因難以滿足運(yùn)輸要求或滿足要求的代價(jià)太高而被迫放棄［3］。故風(fēng)電場(chǎng)交通工程的設(shè)計(jì)，不應(yīng)認(rèn)為僅僅是設(shè)計(jì)階段的事，而是應(yīng)前延到風(fēng)電場(chǎng)微觀選址階段、后延到施工階段。只有在對(duì)風(fēng)機(jī)和升壓站進(jìn)行選址時(shí)即考慮到交通工程的路線盡量短、土地或林地可占用、繞過(guò)或越過(guò)大的水域、避開不良地質(zhì)作用地段等重要因素，才能為后續(xù)的交通工程設(shè)計(jì)打好規(guī)劃基礎(chǔ)、創(chuàng)造有利條件，才有可能做出既合格適用、又經(jīng)濟(jì)節(jié)省的工程設(shè)計(jì)。另外，交通工程設(shè)計(jì)也不是一蹴而就的，很多時(shí)候，可能在施工階段需要根據(jù)實(shí)際情況予以適當(dāng)調(diào)整。例如：遇到局部征林征地、拆遷地物工作難度很大時(shí)，很可能就要考慮變更局部路線。

6.總結(jié)

進(jìn)行風(fēng)電場(chǎng)交通工程設(shè)計(jì)時(shí)，要本著滿足需求、安全適用、經(jīng)濟(jì)節(jié)省的原則，在規(guī)劃選址、工程設(shè)計(jì)、工程施工階段統(tǒng)籌考慮征林征地、運(yùn)輸需要、施工難易、工程造價(jià)等方面，根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的規(guī)定，考慮風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)參數(shù)、氣候特點(diǎn)、地形地貌、巖土條件、水文條件、運(yùn)輸車輛等具體情況，充分分析、對(duì)比、論證后確定合適的道路路線及關(guān)鍵參數(shù)等。只有這樣，才能使得設(shè)計(jì)成果既滿足使用需要、便于快速施工、易于保證質(zhì)量，又做到盡量減小工程量、節(jié)省造價(jià)，進(jìn)而保證風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目投資收益。

［1］中華人民共和國(guó)交通部.GBJ22-87，廠礦道路設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，1987.

［2］中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化中心.DL/T5056-2007，變電所總布置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程［S］.北京：中國(guó)電力出版社，2008.

［3］謝春生.山區(qū)風(fēng)電場(chǎng)道路設(shè)計(jì)的影響因素及及關(guān)鍵問(wèn)題［J］.水電與新能源，2014（6）：70-72

［4］交通運(yùn)輸部公路局，中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司.JTGB01-2014，公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京：人民交通出版社股份有限公司，2014.

［5］中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院.JTGD30-2004，公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2004.

劉學(xué)峰：男，高級(jí)工程師，現(xiàn)任職于中船海裝（北京）新能源投資有限公司，研究方向：工程管理；

蘇志剛：男，高級(jí)工程師，現(xiàn)任職于建設(shè)綜合勘察研究設(shè)計(jì)院有限公司，研究方向：巖土工程勘察設(shè)計(jì)。