王菊梅，周 青

(中國水電顧問集團成都勘測設計研究院，四川成都 610072)

1 工程概述

風力發(fā)電為清潔能源，主要是將當?shù)氐淖匀伙L能轉變?yōu)闄C械能，再將機械能轉變?yōu)殡娔艿倪^程，其過程不排放任何有害氣體，有利于周圍環(huán)境的保護。為推動風能資源開發(fā)，四川省啟動了德昌安寧河風電場的示范性開發(fā)。

安寧河峽谷風電場位于德昌縣麻栗、阿月、銀鹿等鄉(xiāng)境內，距德昌縣城約5～15km。工程占地約8.5km2，全境屬高原河谷地帶，地形北高南低，螺髻山與耗牛山東西對峙，中間是安寧河谷。安寧河谷地區(qū)為北高南低的狹管狀地形，風的狹管效應明顯。南北向風力大，且冬春季節(jié)季風尤為明顯。據(jù)風場實際測算的70m高度年平均風速為 6.64m/s，平均風功率密度為 269W/m2，風速年內變化小，全年均可發(fā)電，屬風能資源可開發(fā)區(qū)。

德昌安寧河峽谷風電場一期示范性工程建設規(guī)模為16MW，安裝單機容量為2MW的風電機組8臺，并建設一座110kV升壓變電所。

2 場區(qū)工程地質情況

推薦風電場址區(qū)位于鳳凰水電站閘址至三棵樹水電站閘址約8km的安寧河左岸，以斷陷侵蝕堆積平原地貌和山前平原地貌為主，地形開闊，地勢平坦，受河流侵蝕以及構造影響，靠安寧河側多為高20～40m的陡坎，陡坎以上地形起伏不大，多為第四系更新世形成的Ⅱ、Ⅲ級階地，主要由耕植土、粉質粘土、漂卵石土、卵石土、中細砂等組成，其中耕植土、粉土不宜做為風機基礎持力層;含漂卵石土、卵石土為風電場主要建筑物基礎持力層，但局部可能產生不均勻沉降，需做一定的工程處理;中細砂承載力低，無連續(xù)分布，施工中如遇砂層，建議挖除置換。

地下水類型為孔隙性潛水，受場地地形高差以及地層巖性影響，場地地下水位變化較大，鉆孔實測穩(wěn)定地下水位在8.1～21m之間。

根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306－2001)，該場址區(qū)50a超越概率10%的地震動峰值加速度為0.2g，相應地震基本烈度為Ⅷ度。據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》(GB50011－2001)，設計基本地震加速度值為0.2g，設計地震分組為第一組，相應抗震設防烈度為Ⅷ度。

3 風機機位的選擇

風電場風機機位應本著安全、經(jīng)濟、合理的原則進行選擇，主要是根據(jù)場址風能資源分布情況和場址建設條件確定，應遵循以下原則:(1)根據(jù)風電場的風向和風能玫瑰圖，垂直于主導風向排列;(2)充分利用風電場的土地和地形，恰當?shù)剡x擇機組之間的行距和列距，盡量減少尾流損失，以保證風電場的發(fā)電量最大化;(3)考慮風電場的送變電方案、運輸和安裝條件，力求電力電纜長度較短，運輸和安裝方便;(4)盡量減少對風電場周邊居民、自然保護區(qū)的影響;(5)考慮風機基礎場地穩(wěn)定，應盡量避開邊坡穩(wěn)定問題，盡量避開高壓輸電線路等。

由于峽谷風電場地形、地貌、地物的實際特點，風機機位選擇有很多限制條件，除了風資源條件要滿足要求外，還要考慮邊坡、沖溝等地質條件對風機基礎穩(wěn)定的影響，且必須保證風機基礎位于穩(wěn)定的場址范圍，否則邊坡處理的工程費用很大，不經(jīng)濟;風機運行產生的噪聲、電磁輻射及葉片陰影等對居民生活的影響;縱橫交錯的輸電線路、鐵路、公路的安全距離等。經(jīng)過綜合現(xiàn)場踏勘和分析論證，最終比選出合理的機位。

以#1風機機位選擇為例。#1風機位于大臺坎高臺地上，場地位于108國道以西，鳳凰電站廠房以北的安寧河Ⅲ級階地上，場地內種植有煙葉等經(jīng)濟作物，實測風資源條件較好，尤其是距離坎邊位置最好，在綜合考慮各因素后實際選擇的機位如圖1、2所示，在保證風機基礎穩(wěn)定的前提下使發(fā)電效益最大。

圖1 #1風機平面布置示意圖

圖2 1－1剖面示意圖

4 #1風機基礎的穩(wěn)定論證

(1)根據(jù)《建筑邊坡工程技術規(guī)范》GB50330－2002，邊坡塌滑區(qū)范圍可按下式估算:

式中 L為邊坡坡頂塌滑區(qū)邊緣至坡底邊緣的水平投影距離(m);H為邊坡高度(m);θ為邊坡的破裂角(°)，對于砂土邊坡，取θ=φ，φ為砂土體的內摩擦角。此處以漂卵石土計算，內摩擦角φ=37°，θ =37°，L=52/tg37°=69(m)。

(2)邊坡穩(wěn)定計算:采用瑞典條分法進行失穩(wěn)模式分析(圖3)，分析結果見表1。圖表結合可見，#1風機基礎位于穩(wěn)定區(qū)域內。

圖3 #1風機地基穩(wěn)定分析示意圖

表1 #1風機邊坡安全系數(shù)表

5 風機基礎型式的選擇

風電機組基礎是一種高聳構筑物獨立基礎，具有承受360°方向重復荷載和大偏心受力的特點，對地基基礎穩(wěn)定性要求高。通常的風機基礎型式有擴展基礎、樁基礎、巖石錨桿基礎等。擴展基礎是一種最常用的風機基礎型式，當?shù)鼗某休d力及變形滿足要求即可采用該種型式;當?shù)鼗某休d力及變形等不能滿足要求而進行換填等地基處理費用較高時應采用樁基礎;巖石地基可采用巖石錨桿基礎。

本風電場風機機位的主要持力層為漂卵石土、卵石土，厚度大，地基承載力等物理力學指標較高，無連續(xù)分布的軟弱夾層，地下水位埋深大，場地穩(wěn)定性較好，因此，本風機基礎采用圓形擴展混凝土基礎。

6 風機基礎設計

根據(jù)地質資料、風機荷載等經(jīng)分析計算確定本風電場風機基礎采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土淺埋基礎，其基礎型式為圓形擴展基礎。風機基礎由連成整體的上、下兩部分組成，上部臺柱為高1.4m的圓柱體，直徑7.6m，高出平整地面0.2m;下部為直徑20.5m的圓臺形鋼筋混凝土獨立基礎，基礎底板外緣高度為1m，下部圓臺總高度為2.6 m，基礎埋置深度為3.8m。風機基礎混凝土強度等級采用C35F50，基底下部設0.25m厚的C20混凝土墊層。邊坡開挖坡比采用1∶1。

經(jīng)計算，風機基礎在各運行工況下地基承載力、基礎不均勻沉降量、傾斜率、基礎底面抗滑及抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求。

7 結語

(1)工程于2010年11月8日開工建設，2011年5月26日首臺機組并網(wǎng)發(fā)電，6月15日8臺機組全部并網(wǎng)。從實際運行數(shù)據(jù)看，運行效率超過設計值近10%～15%，很好地實現(xiàn)了項目發(fā)電效益，對促進內陸地區(qū)風能資源開發(fā)起到了積極的示范作用。由此可見，風機機位的選擇是合理的。

(2)對于風機基礎在長期運行的情況下地基的穩(wěn)定情況應加強監(jiān)測。