风机基础设计在冲沟发育地区的应用

王学亮

（湛江南海西部石油勘察设计有限公司 广东湛江 524000）

拟建风电场位于黄土高原东北部，地势由西北向东南倾斜，海拔一般在800～1400m之间，其余大部是黄土梁峁丘陵宽谷区受流水侵蚀作用，地形沟壑纵横，梁峁相间。部分梁峁两侧因季节性降水的侵蚀，冲沟异常发育，向源侵蚀仍旧有发展趋势。

拟建风电场采用20台2.5MW的风机，风机基础采用承台桩基础。承台直径19m，埋深2.8m。桩基采用干法施工的钻孔灌注桩，桩基直径为0.8m，桩底扩大端直径为1.65m，桩长35m。根据前期风资源专业现场踏勘初步选点结果来看，有部分风机点位距离冲沟比较近，最为突出的有MGM04、MGM09、MGM23三个风机点位，点位描述详见表1。

表1 不利点位调查情况

在调查过程中发现，虽然部分风机点位风资源比较好，但点位距离冲沟过近，对之后在风机基础设计年限中的使用存在隐患。主要是存在以下两点问题：

（1）冲沟是否已经稳定？后续是否仍会开展？后续使用中，冲沟若不断开展，最终可能会对风机基础的安全使用产生影响。

（2）对于距离风机基础过近的冲沟，在后续施工扰动和雨水冲蚀下，土体的稳定是否能够满足风机基础的要求。

对于陕北地区的地形地貌，冲沟发育比较严重，对建构筑物影响比较大。一般经验，冲沟侧壁在雨水冲蚀下，不断开展，基本发展速度为每年1m左右。对于冲沟正对的地理地貌比较危险，冲沟发育严重地段每年冲蚀速度甚至可以达到十几米，乃至几十米。

针对本厂址地形地貌具体情况，结合风资源专业发电量预测，对风机点位进行全面梳理分析。一方面，设计请地质灾害方面的专家对风机基础附近的冲沟情况进行安全分析，并得出风机基础设计时距离冲沟的有效安全距离，作为风机基础设计的设计依据。另一方面对风机点位重新进行评价，对于存在较大安全隐患的风机点位进行摈弃，重新选择，为后续的安全使用做好基础工作。结合两方面的工作，对于现场点位进行重新复核、择优选取。

根据冲蚀地形地貌的具体情况，和地质灾害安全分析评估，最终设计形成对策如下：

（1）首先对冲沟的形成、发育形态及水文工程地质条件进行详细调查。

西北地区的冲沟比较具有特点，有些是新近形成的冲沟，后续存在继续发展的危害性；有些是中等发育的冲沟，且继续发育，目前危害性仍然比较大；有些是历史上形成的冲沟，时间比较久远，目前已经停止发育，冲沟周边的地质情况已经稳定，可以作为建设的地段。

在风资源、土建两个专业调查过程中，着重对以上三种冲沟进行识别：

①对于新近形成的冲沟，一般冲沟内壁的土体比较新鲜，因为形成时间比较短，土体不稳定，经常会有土体剥落，漏出新鲜土壤；因土体容易剥落，所以此处植被很难扎根生长。这种冲沟一般为长度和深度都比较小的沟槽。

②对于中等发育且目前仍在继续开展的冲沟，从沟头开始下切、沟壁坍塌，冲沟不断加深、加长，出现悬沟陡坎，剖面呈“V”字形，在沟口平缓地带开始有洪积物堆积。部分发育后期的冲沟，一般表现特征为沟内陡坎已经消失，冲刷作用逐渐减弱，形成凹形平缓的平衡剖面，沟底开始有洪积物堆积。

③对于目前已经停止发育的冲沟，沟床下切基本停止，沟底有较多洪积物堆积，并开始有植物生长，沟壁及沟底植被比较茂盛，且沟壁无新鲜土壤外漏。

针对以上三种冲沟地形地貌特点及地质灾害情况，本厂址风机点位确定及风机基础设计主要有针对性的遵循以下原则：

①对于新近形成的冲沟，冲沟范围比较小，一方面土建设计挡水坎对地表水进行导流，排至风电厂进场道路侧的排水沟，避免对风机基础所在区位产生影响。并在冲沟植树种草，以固水土。风机点位及基础布置避开冲沟发育方向，在冲沟侧的风机点位及基础避开冲沟侧壁至少40m以上。

②对于中等发育且目前仍在继续开展的冲沟，冲沟发育最快，危害较大，可在沟底铺砌柴捆、石笼，或在沟槽内用水泥砂浆修筑跌水构筑物，加固沟壁，防止侧壁冲蚀。同时，土建设计挡水坎对地表水进行导流，排至风电厂进场道路侧的排水沟，避免对风机基础所在区位产生影响。同时，风机点位及基础布置严禁布置在冲沟发育方向。在冲沟侧的风机点位及基础避开冲沟侧壁至少70m以上。

③对于目前已经停止发育的冲沟，应对沟底及沟侧壁植被进行保护，禁止破坏。一方面土建设计挡水坎对地表水进行导流，排至风电厂进场道路侧的排水沟，避免对风机基础所在区位产生影响。风机点位及基础布置避开冲沟发育方向，在冲沟侧的风机点位及基础避开冲沟侧壁至少40m以上。

（2）对于位于黄土梁峁位置的风机点位的应对措施。

对于冲沟冲蚀形成的黄土梁峁位置，根据黄土梁峁的形成特点及工程地质的性质，主要有以下应对措施：

①对于冲沟发育方向完全避开黄土峁，黄土峁形成一个稳定的完整的峁，可以布置风机点位，风机点位距离冲沟的距离及冲沟底部和侧壁加固应符合前文所述冲沟处风机点位布置及应对措施的原则。

②对于黄土峁周边的冲沟已经发育完成，不再发育，植被比较茂盛，黄土峁形成一个稳定的完整的峁，可以布置风机点位，风机点位距离冲沟的距离及冲沟底部和侧壁加固应符合前文所述冲沟处风机点位布置及应对措施的原则。

③对于冲沟发育方向没有避开黄土峁，且冲沟发育方向仍朝黄土峁位置开展，此处的黄土峁应禁止布置风机点位。

④黄土梁位置禁止布置风机点位。

黄土地区冲沟冲蚀地貌的风电厂址，其工程地质条件比较复杂。各种不良的地质现场，对工程建设带来比较大的难度。因此在风电厂建设开工之前，必须先对拟建地段进行可靠且有效的评估和整治，选择地质条件比较好的地段进行建设，避免不良地质地段带来不必要的损失。