浅谈山地风电场进场道路施工的影响因素及控制要点

高 睿

（山西龙源新能源有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

在2020年9月22日召开的第七十五届联合国大会上，中国正式提出了2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和的目标。风电行业作为新能源的重要组成部分，在近几年来的发展速度较快，并且在“双碳”目标实现中也表现出了较大发展潜力。为了能够充分利用风能，大多数风电场都会选择建在山区、丘陵，而风机也会设置在山脊、山脉顶，因为分布较为分散，所以在一定程度上增加了进场道路的施工难度，并且极易发生安全事故。基于此，本文对风电场进场道路施工的影响因素、控制要点进行了分析。

1 风电场进场道路施工的影响因素

1.1 风机设备的运输

风电场进场道路主要是便于后续风机设备运输，所以风机重件、大件、尺寸、重量的选择成为道路施工中需要考虑的影响因素。设备尺寸、重量和风机容量之间的关系密切，当前常见的风电场单机容量主要有2.0 MW、2.5 MW、3.0 MW，而使用最多的便是2.0 MW型号的风机。运输时重量控制主要是由机舱与塔筒来完成的，此类型的风机机舱重量为80 t左右，塔筒运输时分为3～4节，最下面一节的重量为50 t左右。风机尺寸控制设备主要包括叶片、塔筒，通常情况下2.0 MW风机的叶片长度都在50 m以上，风机塔筒宽在4 m以上。如果使用普通平板车运输这些设备，由于风机叶片较长，且山路路况很复杂，则很难运输到目的地。针对此情况就需要将这些超长设备提前运至现场附近，运输风机叶片时可使用特种叶片运输车，采用二次倒运方式运输。除了需要注意以上事项，还要关注塔筒的长度和宽度，这些因素也会影响到道路设计[1]。

1.2 地形、地质及环境因素

与其他道路不同，风电场进场道路往往设计在一些地形复杂、地质条件恶劣的位置，不仅线路较长，而且交通不便，特别是在雨雾天，施工的难度更大。因此在设计进场道路时需要充分考虑各方面因素，不仅要保证交通的便利性，还要有利于施工建设以及设备的运输，为后续风电场的运行提供保障。在风电场进场道路施工过程中，还要考虑生态、环保、边坡、排水、弃水等问题，最大限度减少对自然生态环境的污染和破坏。

1.3 工期与投资

和传统能源项目施工相比，风电项目需要投入的资金、资源、人力都比较多，其中，设备、安装的费用占总投资的70%左右，剩余的30%为建筑工程投资。如果风电场道路施工是在平原地区，则施工难度较小，涉及的环节也相对简单易操作，投入的金额也相对少一些；但如果是在山地，不仅地理条件恶劣，环境复杂且多变，此时需要投入的资金也更多。若资金投入不足，或者未能在规定时间内到位，必然会对整个风电场的进场道路施工进度带来较大的影响。由于风电场建设工期较长，从开工到竣工少则几个月，多则几年，一般情况下，山地风电场进场道路施工时在设计环节就要提前做好施工工期规划，后续施工严格执行此计划，才能最大限度缩短整个施工周期[2]。

2 风电场进场道路施工案例分析

2.1 工程概况

此次研究的施工案例场区部分为林地、灌木，其余为荒草，山坡与山顶区域部分植被较茂密，使用的主要机械设施为风力发电机30台，单台容量2 MW，总装机60 MW。拟建场址所处地貌单元为溶蚀侵蚀中山区，区内沟谷发育，地形起伏较大，山坡坡面坡度介于5°～35°，总体地势为北低南高，场址地面标高介于1500～2050 m之间。本项目在机组选型方面以UP2000-121、轮毂高度为80 m风力发电机组为主，其中涉及的风机重大件参数如表1所示。

表1 风机重大件参数

由表1可以看出，叶片的外形最大，其次是最上节的塔筒。其中，最上节塔筒是此次设计中较大的影响因素，一般情况下，风电场的施工及检修道路会和永久道路一同考虑，按照具体的要求进行修建。本项目大部分道路设置在山脊上，风电场新建场内道路长约32.85 km，参照公路工程四级道路标准设计，临时施工道路宽9 m，路面层采用20 cm天然级配风化砂砾加5 cm黏土石屑磨耗层，最大坡度不超过12%，弯角最大坡度为8%，最小弯曲半径为40 m。

2.2 优化设计思路

此风电场进场道路设计在山顶位置，周边没有村庄，施工任务繁重。风电场建成投运后，检修道路只保留5.0 m行车道，两侧各0.5 m土路肩，交通流量非常少[3]。考虑到重大件运输的具体情况以及相关标准，如果车速保持在15 km/h左右，则要比标准中规定的20 km/h要慢，因此可以适当降低风电场进场部分路段的设计指标。塔筒运输车各部件尺寸如图1所示。

图1 塔筒运输车各部位尺寸

塔筒整体结构较长，所以运输的难度较大。针对此情况，案例工程在施工之前对道路圆曲线极限半径、宽度进行了分析，平曲线加宽表的绘制主要采用的是CAD技术，计算时使用的是几何公式推导法，进而获得了静态结果。在此基础之上以塔筒运输车详细参数为依据，运用Automod软件仿真功能模拟了运输施工具体情况，得出准确的加宽值。

风电场进场道路既要担负施工任务，同时还要保障运输安全，在此案例中大件车辆每日通行次数都在150次左右，而且时间段比较集中，这样极易导致路面受损，同时也对路宽提出了较高的要求。在开挖以及大件运输环节，为了保证运输更加通畅，可在大件运输结束以后，再进行排水边沟施工。道路标准横断面如图2所示。

图2 道路标准横断面

3 风电场进场道路施工的控制要点

3.1 路基土石方工程

3.1.1 主要施工工艺以及工序

结合土石方调配方案以及施工的具体流程，从中选择最适宜的挖方作业面，通过分段分层纵挖方法的使用，由上至下分不同的台阶施工。填土施工的情况不同，对路基填方边坡坡度带来的影响也有所不同，此时可以根据《公路路基设计规范》进行合理安排与施工。另外针对地形恶劣且坡度较陡的施工现场，可以通过挡土墙、浆砌块石方案的实施缓解坡陡的难题[4]。

3.1.2 特殊边坡防护措施

在对现场进行仔细勘查以后，道路横断面设计图纸要以施工现场便道开挖揭露岩、土体材料情况为基础，计算出准确的坡率，从而保证边坡的稳定性。针对非常陡峭的边坡，可以采用喷锚支护的方法，增强道路高陡边坡岩土结构强度、抗变形刚度以及边坡整体稳定性。喷锚支护开挖以后，要做到支护及时，并且还要与围岩密贴，这样才能确保其具备较好的柔性以及良好的物理力学性能。喷锚支护还能侵入围岩裂隙，封闭节理，加固结构面和层面，提高围岩的整体性和自承能力，抑制变形的发展。在支护与围岩的共同工作中，有效地控制和调整围岩应力重分布，避免围岩松动和坍塌，加强围岩的稳定性。

3.2 砌筑防护施工

砌筑防护施工具体做法如下：①挡土墙基础埋置深度要符合要求，埋置深度在1000 mm之内，墙趾顶部土层厚度在200 mm以上，并确保开挖基底面土质足够密实和稳定，且具备较强的承载力。如果开挖时的岩石较多，要及时进行清理，同时还要保证岩石顶面干净平整。②在挡墙构造、防排水设施的施工过程中，每个挡土墙间隔在10～15 m，并且要设计相应的伸缩缝。如果墙身高度存在较大的差异性，或者墙后荷载变化大、地基条件差，就可以缩小伸缩缝间隔。除此之外，还要结合现场具体情况，在挡墙位置设计相应的泄水孔，孔径为100 mm左右，水平以及竖向位置间隔都是2～3 m。③施工时要严格按照挤浆法，确保砂浆充足，并且砌体不能存在垂直通缝问题，更不能出现通长缝[5]。

3.3 路基路面排水施工

在开挖工程中需要做好基坑的排水工作，开挖至设计标高后，在基坑底设明沟、集水井、潜水泵等明排水系统。由于基坑暴露时间较长，施工期间如遇雨水较多，为确保边坡稳定，需要在坡面上设置一层塑料布护坡。雨季前应做好场地施工排水和防洪，施工现场排水系统应保持完整畅通，同时还要对设备进行防雨遮盖，并做好接地工作。基础开挖的时候要防止灌水现象的发生，对正在浇筑的混凝土应做好防护，防止雨水冲刷影响混凝土质量。针对路基边缘位置，可以设计相应的边沟，通常情况下边沟纵坡和路基纵坡要保持一致性，施工时可以根据现场具体情况对边坡坡度进行适度调整，从而有利于排水。挖方路基可在坡顶3 m左右设计截水沟，根据地势走向接入道路排水系统，保证水能够排出路基范围，同时土质路段还要设计急流槽进行导流。如果地面水对路基产生了影响，可以使用拦、截、引等方法排出，另外可以将排出的水用于农田灌溉，实现水资源的循环利用。

3.4 环水保控制要点

在施工过程中应注意对周围环境的保护，施工完成后应及时恢复原有植被，并且要特别注意水土保持，不得随意改变水资源流向、流量，从而维护自然地形。在道路修建完成后，路基填方时针对边坡施工可采用植草绿化。针对较大路段的挖方，如果路堑边坡高度高于3 m，边坡则采用植草绿化，同时对挖方段边沟进行U型槽硬化设计。另外还要对场内弃土进行适当碾压，并设计必要的排水、防护措施，防止地表冲刷、冲蚀。施工场地内的弃土要按照要求堆放，坡内、墙后都要设置过滤层，自然过滤弃渣污水，避免出现水土流失以及环境污染问题。当沿河弃土时，为防止加剧下游路基与河岸的冲刷，避免弃土阻塞、污染河道，必要时可以设计防护支挡工程。同时，应结合现场实际情况合理选择弃渣场，可根据现场实际情况调整弃渣场位置，并做好弃渣场相关的水土保护措施[6]。

4 结语

近几年，我国经济飞速发展，政府在政策方面给予了风电行业大力支持，希望进一步促进人们生活水平的提高。风电场进场道路施工过程中应充分考虑资源的再利用，完善优化施工环节，综合考虑影响道路施工的主要因素，进而掌握这些因素的控制要点，在保证施工质量的同时，实现绿色施工的目标。