劉偉

（湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院 湖南長(zhǎng)沙 410008）

某山區(qū)風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備進(jìn)場(chǎng)公路設(shè)計(jì)

劉偉

（湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院 湖南長(zhǎng)沙 410008）

近年來(lái)，隨著新能源開(kāi)發(fā)的熱潮，各種替代能源如太陽(yáng)能、水電、風(fēng)能、核能的應(yīng)用技術(shù)日新月異，國(guó)家在這方面予以了大力扶持，相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)如火如荼。本文以某山區(qū)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)場(chǎng)公路為背景，通過(guò)對(duì)地形地質(zhì)條件、老路狀況及各種控制因素的分析，探討特殊設(shè)備公路建設(shè)的基本思路和可行方案，供相關(guān)技術(shù)人員探討和參考。

山區(qū)；風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備進(jìn)場(chǎng)公路；車輛轉(zhuǎn)彎軌跡模擬

1 概述

某山區(qū)風(fēng)電場(chǎng)選址位于高程1300m以上的山頂一帶。風(fēng)電設(shè)備可通過(guò)高速公路、國(guó)省干道運(yùn)輸至鄉(xiāng)鎮(zhèn)。主要是鄉(xiāng)鎮(zhèn)至山頂風(fēng)電場(chǎng)址區(qū)的縣鄉(xiāng)道路中大量盤山彎道無(wú)法滿足風(fēng)電設(shè)備運(yùn)輸?shù)囊?，需要進(jìn)行改造后方能使用。

2 地形地質(zhì)及老路現(xiàn)狀

項(xiàng)目道路盤山而上，山高林深，地形起伏較大，溝壑縱橫，危巖陡峭，且道路內(nèi)側(cè)邊坡高、路陡，外側(cè)多為深溝、斷崖。

老路道路情況描述如下：

第一段：從山下往山上走，約5.5km的水泥道，主要通過(guò)村莊、居民區(qū)。路幅寬5m。

第二段：從5.5km開(kāi)始到18km處的越嶺盤山路，為5m寬的柏油路，主要通過(guò)山腰到山頂。此路段多處急彎和陡坡。

第三段：為約5km的泥沙路面一直到山頂。路幅僅3～4m寬。

老路修建于90年代初，完全隨地形起伏修建，平縱指標(biāo)極低，平面最小半徑為10m/10處，最大縱坡11%/6處，綜合來(lái)看，勉強(qiáng)滿足四級(jí)公路指標(biāo)。

場(chǎng)址區(qū)基巖為燕山期侏羅紀(jì)淺灰、灰白色斑狀二長(zhǎng)花崗巖，在山頂寬緩地帶和山間低洼地帶為第四系殘坡積層覆蓋，在陡崖以下斜坡地帶為第四系崩坡積層覆蓋。根據(jù)道路開(kāi)挖邊坡分析，巖體風(fēng)化較強(qiáng)烈，礦物多已蝕變，巖質(zhì)較疏松，多呈灰白、褐黃色風(fēng)化砂及少量塊球體。一般寬緩的山包、山間洼地及山腳較厚，山坡及梁狀山脊相對(duì)較薄，厚度一般3.0～5.0m，部分地段厚6.0～10.0m，局部厚達(dá)15m左右。

圖1 老路現(xiàn)狀

3 風(fēng)電設(shè)備基本情況

風(fēng)電場(chǎng)需要的重件設(shè)備主要包括1500kW風(fēng)電機(jī)組的機(jī)艙、輪轂、葉片、塔筒和基礎(chǔ)環(huán)、110kV主變壓器、GIS、無(wú)功補(bǔ)償裝置、風(fēng)機(jī)吊裝機(jī)械等。

其中最重運(yùn)輸件為風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)（重達(dá)66t），最大運(yùn)輸件為風(fēng)電機(jī)組的葉片（長(zhǎng)42m）。

風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)主要大型施工機(jī)械是風(fēng)機(jī)吊裝設(shè)備，目前工程上采用較多的就是50t履帶吊：吊機(jī)履帶長(zhǎng)9.7m，履帶寬8.2m，高3.19m。

運(yùn)輸車輛通常采用平板運(yùn)輸車。

綜合以上設(shè)備，最不利情況有兩種：①重載，即平板車拖裝發(fā)電機(jī)，初步設(shè)計(jì)考慮，運(yùn)輸?shù)缆沸铦M足承載能力不小于15t/m2；②運(yùn)輸設(shè)備長(zhǎng)，風(fēng)機(jī)葉片加運(yùn)輸車有42m長(zhǎng)。

4 設(shè)計(jì)基本原則和要求

（1）道路按照運(yùn)輸速度為15km/h的道路改造。

（2）場(chǎng)內(nèi)道路最小直線寬度為6m。彎道采用掛車運(yùn)輸（輪距為20m）時(shí)，內(nèi)側(cè)彎道半徑R必須不小于20m。當(dāng)內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)彎半徑大于20m時(shí)，應(yīng)對(duì)路面予以加寬加固，保證車輛安全轉(zhuǎn)彎。

（3）運(yùn)輸?shù)缆沸铦M足承載能力不小于15t/m2；路面縱坡：i≤8%；路面凈空高度H=5m。

（4）運(yùn)輸時(shí)應(yīng)保證葉片掃尾處不得有任何障礙物（包括電線桿、灌木、房屋、公路護(hù)墻、路塹邊坡等）。

（5）道路運(yùn)輸設(shè)備雖然是臨時(shí)性的，但考慮到設(shè)備檢修更換的需要，道路設(shè)計(jì)應(yīng)堅(jiān)持臨時(shí)與永久相結(jié)合的原則。

5 路線設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題及解決方案

項(xiàng)目主要基于風(fēng)電設(shè)備的運(yùn)輸，需要對(duì)盤山公路進(jìn)行改造，實(shí)際上最主要就是解決路線平縱橫設(shè)計(jì)，以滿足運(yùn)輸需求。

5.1 小半徑彎道路面寬度加寬的確定

考慮最不利情況，風(fēng)電設(shè)備最長(zhǎng)葉片長(zhǎng)42.13m，運(yùn)輸掛車輪距為20m。根據(jù)車輛轉(zhuǎn)彎軌跡模擬，以路線中線半徑30m（即內(nèi)側(cè)半徑R=20.88m）和路線中線半徑40m為例，當(dāng)R=30m時(shí)，路面寬度不能小于11.06m（為安全計(jì)，以車體輪廓線控制，如以輪胎運(yùn)行軌跡線控制，則為10.11m）；當(dāng)R=40m時(shí)，路面寬度不能小于8.48m。同時(shí)其路線中心線兩側(cè)的路面寬度也完全不同。

圖2 車輛運(yùn)行軌跡示意圖

因此需嚴(yán)格參照車輛運(yùn)行軌跡來(lái)設(shè)置路幅加寬，以最優(yōu)化的橫斷面設(shè)計(jì)滿足運(yùn)輸需求。

5.2 路面外側(cè)無(wú)障礙物范圍的確定及對(duì)路線方案的影響

（1）通過(guò)車輛轉(zhuǎn)彎軌跡模擬，同樣可以模擬出當(dāng)葉片伸出車體時(shí)葉片尾端的運(yùn)行軌跡圖，以此歸納出不同半徑下的無(wú)障礙物范圍最小寬度。

（2）根據(jù)葉片尾端的運(yùn)行軌跡，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的路基典型橫斷面和房屋等障礙物坐標(biāo)，以確定拆遷量和工程填挖方量。

（3）結(jié)合不同半徑下路面寬度加寬、路面外側(cè)無(wú)障礙物范圍的歸納數(shù)據(jù)，實(shí)地反復(fù)優(yōu)化線位，以找到最優(yōu)方案。

5.3 路線平縱面的優(yōu)化

（1）不滿足運(yùn)輸最小半徑的改造

最小內(nèi)側(cè)平面半徑應(yīng)不小于20m（即路線中線半徑為30m），盤山路多處出現(xiàn)半徑低于最低極限值的情況，必須加大平面半徑。

（2）大于極限最小半徑，受地形限制彎道需要加寬

由于運(yùn)輸車過(guò)長(zhǎng)，車輛在拐彎時(shí)實(shí)際運(yùn)行需要的路面寬度大于6.5m，此時(shí)受地形限制彎道半徑無(wú)法加大，只能加寬路面以滿足運(yùn)輸需求。同時(shí)由于風(fēng)機(jī)葉片長(zhǎng)達(dá)42.13m，在拐彎時(shí)其葉片將掃出彎道路面外側(cè)很遠(yuǎn)，如外側(cè)為高挖方，則需要大大增加挖方工程量和加寬彎道（如圖3挖方加寬彎道）。

圖3 彎道處治現(xiàn)場(chǎng)示意圖

（3）大于極限最小半徑，有條件區(qū)域彎道加寬和加大半徑同時(shí)考慮。

（4）有條件情況下裁彎取直

由于風(fēng)機(jī)葉片掃過(guò)范圍較大，在有條件區(qū)域可考慮裁彎取直，有利于減少挖方區(qū)域的工程量和拆遷量，同時(shí)也利于其后回頭轉(zhuǎn)彎半徑的加大（如圖4填方拉直彎道）。

圖4 彎道處治現(xiàn)場(chǎng)示意圖

（5）老路縱坡過(guò)大，需要平面展線以減少縱坡

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，老路從山腳180m的標(biāo)高需爬至山頂約1570m的高程，但路線里程僅20.6km，即平均縱坡達(dá)到了6.75%。

①超過(guò)極限縱坡段，平面現(xiàn)場(chǎng)定線，通過(guò)展線來(lái)克服高差。

②對(duì)于連續(xù)陡坡爬坡段，中間設(shè)置緩坡，以避免事故發(fā)生。

③對(duì)于陡坡路段，設(shè)置防滑路面。

④對(duì)于連續(xù)下坡段，可考慮適當(dāng)位置設(shè)置避險(xiǎn)車道，該避險(xiǎn)車道同時(shí)也可充當(dāng)錯(cuò)車輔道。

5.4 空車試運(yùn)行模擬

通過(guò)紙上定線和實(shí)地調(diào)研，確定了基本的優(yōu)化思路。考慮到該空間模型的復(fù)雜性，建議空車拖運(yùn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試行車，實(shí)地辨識(shí)各路段的不利情況，與理論設(shè)計(jì)相對(duì)照，做到萬(wàn)無(wú)一失。

6 其他問(wèn)題及解決方案

6.1 舊有路面的處治利用

（1）水泥混凝土路面段：結(jié)構(gòu)形式為20cm混凝土面層+1cm瀝青表處封層+透層+15cm5%水泥穩(wěn)定碎石基層+15cm4%水泥穩(wěn)定碎石底基層。從路線起點(diǎn)5.5km皆為水泥路，設(shè)計(jì)考慮利用原有路面結(jié)構(gòu)，僅在破損路段予以修補(bǔ)。

（2）瀝青路面段：結(jié)構(gòu)形式為2.5cm瀝青表處+稀釋瀝青透層+ 20cm5%水泥穩(wěn)定碎石+15cm級(jí)配碎石。項(xiàng)目有17km柏油路，3km泥沙路，這段盤山路平縱指標(biāo)低，需要改造的路段較多，因此設(shè)計(jì)該段路面工程皆以重新鋪設(shè)計(jì)量。

6.2 舊有橋涵的處治利用

經(jīng)實(shí)地調(diào)查，項(xiàng)目全線橋梁170m/2座，皆為石拱橋。根據(jù)檢測(cè)和計(jì)算，橋梁遠(yuǎn)不滿足荷載需求，如拆除重建，至少需310萬(wàn)，代價(jià)太大，且會(huì)中斷周邊交通。設(shè)計(jì)建議在枯水季節(jié)在拱橋下設(shè)置臨時(shí)支撐，滿足設(shè)備運(yùn)輸?shù)男枨蟆?/p>

圖5 舊橋照片

6.3 安全保障措施

（1）設(shè)備運(yùn)輸應(yīng)選擇天氣較好、溫度適宜的時(shí)候，以避開(kāi)濕滑、冰凍、霧霜或者過(guò)度炎熱等情況。

（2）設(shè)備運(yùn)輸過(guò)程中，應(yīng)實(shí)行交通管制，考慮到設(shè)備運(yùn)輸車體量大，運(yùn)輸中應(yīng)禁止雙向通行。

（3）多設(shè)置警示標(biāo)志和防眩、反光凸透鏡等安全設(shè)施。

7 結(jié)語(yǔ)

在風(fēng)力發(fā)電廠的建設(shè)中，進(jìn)場(chǎng)公路的設(shè)計(jì)規(guī)劃是影響風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)的重要因素。雖然道路投資在整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的總投資中所占的比重并不大，但是道路設(shè)計(jì)的合理性直接影響風(fēng)電場(chǎng)的規(guī)劃容量和整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的投資，本文通過(guò)對(duì)具體項(xiàng)目的設(shè)計(jì)實(shí)施，總結(jié)出這種特殊設(shè)備運(yùn)輸公路的基本設(shè)計(jì)要點(diǎn)和設(shè)計(jì)思路，其關(guān)鍵點(diǎn)還是在于道路平縱橫的立體設(shè)計(jì)與運(yùn)輸設(shè)備的匹配。

[1]中華人民共和國(guó)交通部.《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTGB01-2014）.人民交通出版社.

[2]湖南省交通運(yùn)輸廳.《湖南省公路改建工程前期工作技術(shù)指導(dǎo)意見(jiàn)》（湘交計(jì)統(tǒng)字[2005]221號(hào)）.

[3]楊永紅，陳志達(dá)，等.風(fēng)電場(chǎng)大型風(fēng)機(jī)運(yùn)輸?shù)缆菲角€半徑指標(biāo)研究.公路工程，2014（6）.

U421

A

1673-0038（2015）35-0303-02

2015-6-30

劉偉（1978-），男，中級(jí)，本科，主要從事公路橋梁工作。