淺談山地風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)場(chǎng)道路施工的影響因素及控制要點(diǎn)

高 睿

（山西龍?jiān)葱履茉从邢薰?，山?太原 030000）

0 引言

在2020年9月22日召開(kāi)的第七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)上，中國(guó)正式提出了2030年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)。風(fēng)電行業(yè)作為新能源的重要組成部分，在近幾年來(lái)的發(fā)展速度較快，并且在“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)中也表現(xiàn)出了較大發(fā)展?jié)摿?。為了能夠充分利用風(fēng)能，大多數(shù)風(fēng)電場(chǎng)都會(huì)選擇建在山區(qū)、丘陵，而風(fēng)機(jī)也會(huì)設(shè)置在山脊、山脈頂，因?yàn)榉植驾^為分散，所以在一定程度上增加了進(jìn)場(chǎng)道路的施工難度，并且極易發(fā)生安全事故。基于此，本文對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)場(chǎng)道路施工的影響因素、控制要點(diǎn)進(jìn)行了分析。

1 風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)場(chǎng)道路施工的影響因素

1.1 風(fēng)機(jī)設(shè)備的運(yùn)輸

風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)場(chǎng)道路主要是便于后續(xù)風(fēng)機(jī)設(shè)備運(yùn)輸，所以風(fēng)機(jī)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(shè)備尺寸、重量和風(fēng)機(jī)容量之間的關(guān)系密切，當(dāng)前常見(jiàn)的風(fēng)電場(chǎng)單機(jī)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(hào)的風(fēng)機(jī)。運(yùn)輸時(shí)重量控制主要是由機(jī)艙與塔筒來(lái)完成的，此類型的風(fēng)機(jī)機(jī)艙重量為80 t左右，塔筒運(yùn)輸時(shí)分為3～4節(jié)，最下面一節(jié)的重量為50 t左右。風(fēng)機(jī)尺寸控制設(shè)備主要包括葉片、塔筒，通常情況下2.0 MW風(fēng)機(jī)的葉片長(zhǎng)度都在50 m以上，風(fēng)機(jī)塔筒寬在4 m以上。如果使用普通平板車(chē)運(yùn)輸這些設(shè)備，由于風(fēng)機(jī)葉片較長(zhǎng)，且山路路況很復(fù)雜，則很難運(yùn)輸?shù)侥康牡?。針?duì)此情況就需要將這些超長(zhǎng)設(shè)備提前運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)附近，運(yùn)輸風(fēng)機(jī)葉片時(shí)可使用特種葉片運(yùn)輸車(chē)，采用二次倒運(yùn)方式運(yùn)輸。除了需要注意以上事項(xiàng)，還要關(guān)注塔筒的長(zhǎng)度和寬度，這些因素也會(huì)影響到道路設(shè)計(jì)[1]。

1.2 地形、地質(zhì)及環(huán)境因素

與其他道路不同，風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)場(chǎng)道路往往設(shè)計(jì)在一些地形復(fù)雜、地質(zhì)條件惡劣的位置，不僅線路較長(zhǎng)，而且交通不便，特別是在雨霧天，施工的難度更大。因此在設(shè)計(jì)進(jìn)場(chǎng)道路時(shí)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(shè)以及設(shè)備的運(yùn)輸，為后續(xù)風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)行提供保障。在風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)場(chǎng)道路施工過(guò)程中，還要考慮生態(tài)、環(huán)保、邊坡、排水、棄水等問(wèn)題，最大限度減少對(duì)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(xiàng)目施工相比，風(fēng)電項(xiàng)目需要投入的資金、資源、人力都比較多，其中，設(shè)備、安裝的費(fèi)用占總投資的70%左右，剩余的30%為建筑工程投資。如果風(fēng)電場(chǎng)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(duì)簡(jiǎn)單易操作，投入的金額也相對(duì)少一些；但如果是在山地，不僅地理?xiàng)l件惡劣，環(huán)境復(fù)雜且多變，此時(shí)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(shí)間內(nèi)到位，必然會(huì)對(duì)整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的進(jìn)場(chǎng)道路施工進(jìn)度帶來(lái)較大的影響。由于風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)工期較長(zhǎng)，從開(kāi)工到竣工少則幾個(gè)月，多則幾年，一般情況下，山地風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)場(chǎng)道路施工時(shí)在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)就要提前做好施工工期規(guī)劃，后續(xù)施工嚴(yán)格執(zhí)行此計(jì)劃，才能最大限度縮短整個(gè)施工周期[2]。

2 風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)場(chǎng)道路施工案例分析

2.1 工程概況

此次研究的施工案例場(chǎng)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(jī)械設(shè)施為風(fēng)力發(fā)電機(jī)30臺(tái)，單臺(tái)容量2 MW，總裝機(jī)60 MW。擬建場(chǎng)址所處地貌單元為溶蝕侵蝕中山區(qū)，區(qū)內(nèi)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(shì)為北低南高，場(chǎng)址地面標(biāo)高介于1500～2050 m之間。本項(xiàng)目在機(jī)組選型方面以UP2000-121、輪轂高度為80 m風(fēng)力發(fā)電機(jī)組為主，其中涉及的風(fēng)機(jī)重大件參數(shù)如表1所示。

表1 風(fēng)機(jī)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(shè)計(jì)中較大的影響因素，一般情況下，風(fēng)電場(chǎng)的施工及檢修道路會(huì)和永久道路一同考慮，按照具體的要求進(jìn)行修建。本項(xiàng)目大部分道路設(shè)置在山脊上，風(fēng)電場(chǎng)新建場(chǎng)內(nèi)道路長(zhǎng)約32.85 km，參照公路工程四級(jí)道路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，臨時(shí)施工道路寬9 m，路面層采用20 cm天然級(jí)配風(fēng)化砂礫加5 cm黏土石屑磨耗層，最大坡度不超過(guò)12%，彎角最大坡度為8%，最小彎曲半徑為40 m。

2.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)思路

此風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)場(chǎng)道路設(shè)計(jì)在山頂位置，周邊沒(méi)有村莊，施工任務(wù)繁重。風(fēng)電場(chǎng)建成投運(yùn)后，檢修道路只保留5.0 m行車(chē)道，兩側(cè)各0.5 m土路肩，交通流量非常少[3]?？紤]到重大件運(yùn)輸?shù)木唧w情況以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如果車(chē)速保持在15 km/h左右，則要比標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的20 km/h要慢，因此可以適當(dāng)降低風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)場(chǎng)部分路段的設(shè)計(jì)指標(biāo)。塔筒運(yùn)輸車(chē)各部件尺寸如圖1所示。

圖1 塔筒運(yùn)輸車(chē)各部位尺寸

塔筒整體結(jié)構(gòu)較長(zhǎng)，所以運(yùn)輸?shù)碾y度較大。針對(duì)此情況，案例工程在施工之前對(duì)道路圓曲線極限半徑、寬度進(jìn)行了分析，平曲線加寬表的繪制主要采用的是CAD技術(shù)，計(jì)算時(shí)使用的是幾何公式推導(dǎo)法，進(jìn)而獲得了靜態(tài)結(jié)果。在此基礎(chǔ)之上以塔筒運(yùn)輸車(chē)詳細(xì)參數(shù)為依據(jù)，運(yùn)用Automod軟件仿真功能模擬了運(yùn)輸施工具體情況，得出準(zhǔn)確的加寬值。

風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)場(chǎng)道路既要擔(dān)負(fù)施工任務(wù)，同時(shí)還要保障運(yùn)輸安全，在此案例中大件車(chē)輛每日通行次數(shù)都在150次左右，而且時(shí)間段比較集中，這樣極易導(dǎo)致路面受損，同時(shí)也對(duì)路寬提出了較高的要求。在開(kāi)挖以及大件運(yùn)輸環(huán)節(jié)，為了保證運(yùn)輸更加通暢，可在大件運(yùn)輸結(jié)束以后，再進(jìn)行排水邊溝施工。道路標(biāo)準(zhǔn)橫斷面如圖2所示。

圖2 道路標(biāo)準(zhǔn)橫斷面

3 風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)場(chǎng)道路施工的控制要點(diǎn)

3.1 路基土石方工程

3.1.1 主要施工工藝以及工序

結(jié)合土石方調(diào)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(guò)分段分層縱挖方法的使用，由上至下分不同的臺(tái)階施工。填土施工的情況不同，對(duì)路基填方邊坡坡度帶來(lái)的影響也有所不同，此時(shí)可以根據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行合理安排與施工。另外針對(duì)地形惡劣且坡度較陡的施工現(xiàn)場(chǎng)，可以通過(guò)擋土墻、漿砌塊石方案的實(shí)施緩解坡陡的難題[4]。

3.1.2 特殊邊坡防護(hù)措施

在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行仔細(xì)勘查以后，道路橫斷面設(shè)計(jì)圖紙要以施工現(xiàn)場(chǎng)便道開(kāi)挖揭露巖、土體材料情況為基礎(chǔ)，計(jì)算出準(zhǔn)確的坡率，從而保證邊坡的穩(wěn)定性。針對(duì)非常陡峭的邊坡，可以采用噴錨支護(hù)的方法，增強(qiáng)道路高陡邊坡巖土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、抗變形剛度以及邊坡整體穩(wěn)定性。噴錨支護(hù)開(kāi)挖以后，要做到支護(hù)及時(shí)，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(xué)性能。噴錨支護(hù)還能侵入圍巖裂隙，封閉節(jié)理，加固結(jié)構(gòu)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(hù)與圍巖的共同工作中，有效地控制和調(diào)整圍巖應(yīng)力重分布，避免圍巖松動(dòng)和坍塌，加強(qiáng)圍巖的穩(wěn)定性。

3.2 砌筑防護(hù)施工

砌筑防護(hù)施工具體做法如下：①擋土墻基礎(chǔ)埋置深度要符合要求，埋置深度在1000 mm之內(nèi)，墻趾頂部土層厚度在200 mm以上，并確保開(kāi)挖基底面土質(zhì)足夠密實(shí)和穩(wěn)定，且具備較強(qiáng)的承載力。如果開(kāi)挖時(shí)的巖石較多，要及時(shí)進(jìn)行清理，同時(shí)還要保證巖石頂面干凈平整。②在擋墻構(gòu)造、防排水設(shè)施的施工過(guò)程中，每個(gè)擋土墻間隔在10～15 m，并且要設(shè)計(jì)相應(yīng)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(jié)合現(xiàn)場(chǎng)具體情況，在擋墻位置設(shè)計(jì)相應(yīng)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(shí)要嚴(yán)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(wèn)題，更不能出現(xiàn)通長(zhǎng)縫[5]。

3.3 路基路面排水施工

在開(kāi)挖工程中需要做好基坑的排水工作，開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，在基坑底設(shè)明溝、集水井、潛水泵等明排水系統(tǒng)。由于基坑暴露時(shí)間較長(zhǎng)，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(shè)置一層塑料布護(hù)坡。雨季前應(yīng)做好場(chǎng)地施工排水和防洪，施工現(xiàn)場(chǎng)排水系統(tǒng)應(yīng)保持完整暢通，同時(shí)還要對(duì)設(shè)備進(jìn)行防雨遮蓋，并做好接地工作?；A(chǔ)開(kāi)挖的時(shí)候要防止灌水現(xiàn)象的發(fā)生，對(duì)正在澆筑的混凝土應(yīng)做好防護(hù)，防止雨水沖刷影響混凝土質(zhì)量。針對(duì)路基邊緣位置，可以設(shè)計(jì)相應(yīng)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(shí)可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況對(duì)邊坡坡度進(jìn)行適度調(diào)整，從而有利于排水。挖方路基可在坡頂3 m左右設(shè)計(jì)截水溝，根據(jù)地勢(shì)走向接入道路排水系統(tǒng)，保證水能夠排出路基范圍，同時(shí)土質(zhì)路段還要設(shè)計(jì)急流槽進(jìn)行導(dǎo)流。如果地面水對(duì)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(nóng)田灌溉，實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用。

3.4 環(huán)水保控制要點(diǎn)

在施工過(guò)程中應(yīng)注意對(duì)周?chē)h(huán)境的保護(hù)，施工完成后應(yīng)及時(shí)恢復(fù)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(hù)自然地形。在道路修建完成后，路基填方時(shí)針對(duì)邊坡施工可采用植草綠化。針對(duì)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(shí)對(duì)挖方段邊溝進(jìn)行U型槽硬化設(shè)計(jì)。另外還要對(duì)場(chǎng)內(nèi)棄土進(jìn)行適當(dāng)碾壓，并設(shè)計(jì)必要的排水、防護(hù)措施，防止地表沖刷、沖蝕。施工場(chǎng)地內(nèi)的棄土要按照要求堆放，坡內(nèi)、墻后都要設(shè)置過(guò)濾層，自然過(guò)濾棄渣污水，避免出現(xiàn)水土流失以及環(huán)境污染問(wèn)題。當(dāng)沿河棄土?xí)r，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(shí)可以設(shè)計(jì)防護(hù)支擋工程。同時(shí)，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況合理選擇棄渣場(chǎng)，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況調(diào)整棄渣場(chǎng)位置，并做好棄渣場(chǎng)相關(guān)的水土保護(hù)措施[6]。

4 結(jié)語(yǔ)

近幾年，我國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，政府在政策方面給予了風(fēng)電行業(yè)大力支持，希望進(jìn)一步促進(jìn)人們生活水平的提高。風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)場(chǎng)道路施工過(guò)程中應(yīng)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(jìn)而掌握這些因素的控制要點(diǎn)，在保證施工質(zhì)量的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)綠色施工的目標(biāo)。