呂玉善 劉昕沖 夏 蓮

中國(guó)電建集團(tuán)核電工程有限公司 山東濟(jì)南 250102

隨著國(guó)內(nèi)新能源的發(fā)展及優(yōu)質(zhì)風(fēng)電場(chǎng)資源的減少，風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)開(kāi)始轉(zhuǎn)向山地區(qū)域，風(fēng)機(jī)也日趨向超高型機(jī)組方向發(fā)展，大型超高風(fēng)電機(jī)組開(kāi)始占據(jù)平原、丘陵等各類地形。風(fēng)機(jī)設(shè)備具有形狀復(fù)雜，重量大，尺寸大等特點(diǎn)，山地風(fēng)場(chǎng)的設(shè)備運(yùn)輸主要取決于風(fēng)場(chǎng)道路、運(yùn)輸設(shè)備和天氣狀況等。山地風(fēng)場(chǎng)具有道路修筑難度大，施工強(qiáng)度高，對(duì)施工技術(shù)和機(jī)械要求較高等特點(diǎn)，同時(shí)，設(shè)備運(yùn)輸順利與否直接影響到后續(xù)風(fēng)機(jī)安裝施工和投產(chǎn)運(yùn)行。目前，相當(dāng)一部分風(fēng)機(jī)安裝相關(guān)事故發(fā)生在設(shè)備運(yùn)輸和機(jī)械轉(zhuǎn)場(chǎng)環(huán)節(jié)，因此科學(xué)的風(fēng)場(chǎng)道路設(shè)計(jì)和修筑是保證風(fēng)電場(chǎng)安全建設(shè)和高效施工的必要條件。為此，研究山地風(fēng)場(chǎng)運(yùn)輸車輛和道路規(guī)劃設(shè)計(jì)是十分必要的。

1 山地風(fēng)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)輸機(jī)械分析

山地風(fēng)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)輸一般使用重型牽引車加半掛車形式。

（1）超常規(guī)尺寸的塔筒一般采用可抽拉式半掛車（圖1），其軸距可拉長(zhǎng)。

圖1 運(yùn)輸塔筒的車輛

（2）機(jī)艙運(yùn)輸采用普通重型牽引拖車（圖2）。

圖2 運(yùn)輸機(jī)艙的車輛

（3）葉片一般在高速上采用可拉長(zhǎng)式牽引車輛（圖3）。

圖3 高速葉片運(yùn)輸車

（4）葉片二次轉(zhuǎn)運(yùn)使用專用舉升工裝車（圖4）。

圖4 山地葉片專用工裝車

2 山地風(fēng)場(chǎng)運(yùn)輸?shù)缆贩治?/h2>

山地風(fēng)電場(chǎng)道路修筑是一項(xiàng)耗時(shí)、費(fèi)力的施工項(xiàng)目，既要保證風(fēng)機(jī)設(shè)備運(yùn)輸?shù)陌踩€要考慮到施工的經(jīng)濟(jì)效益。基于上述目的，山地風(fēng)場(chǎng)運(yùn)輸?shù)缆返脑O(shè)計(jì)和修筑不僅要結(jié)合周圍的施工環(huán)境和地質(zhì)地貌，而且要考慮到運(yùn)輸機(jī)械的運(yùn)載能力。一般設(shè)計(jì)山地風(fēng)場(chǎng)道路的要點(diǎn)包括：

（1）運(yùn)輸?shù)缆返霓D(zhuǎn)彎半徑和寬度；

（2）運(yùn)輸?shù)缆返钠露龋?/p>

（3）運(yùn)輸?shù)缆返某休d能力和路面狀況；

（4）運(yùn)輸?shù)缆返母呖照系K。

根據(jù)山地風(fēng)場(chǎng)的地質(zhì)地貌和施工環(huán)境，前兩條為影響風(fēng)場(chǎng)施工的主要因素。

2.1 運(yùn)輸?shù)缆返霓D(zhuǎn)彎半徑和寬度

目前風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備運(yùn)輸一般使用由牽引車和半掛車組成的汽車列車作為風(fēng)機(jī)設(shè)備的運(yùn)輸機(jī)械，以其為例分析道路的轉(zhuǎn)彎半徑和寬度，見(jiàn)圖5。

圖5 汽車列車在轉(zhuǎn)彎時(shí)簡(jiǎn)圖

汽車列車在轉(zhuǎn)向時(shí)，牽引車前輪轉(zhuǎn)向范圍在0～θ許（牽引車準(zhǔn)許轉(zhuǎn)向角度）之間。在牽引車前輪轉(zhuǎn)至θt時(shí)，半掛車轉(zhuǎn)向過(guò)程中，牽引車前輪中心、牽引軸C 中線與牽引車軸線呈θ、α 角度；牽引車軸線與半掛車軸線呈β 角度；當(dāng)牽引車和半掛車軸線重合時(shí)（即牽引車對(duì)半掛車相對(duì)角速度ω=0），完成車輛的轉(zhuǎn)彎。在與A 點(diǎn)轉(zhuǎn)彎角度呈垂直作垂線；在B 點(diǎn)轉(zhuǎn)彎角度呈垂直作垂線；兩線相交于Ot；在半掛車后軸D 點(diǎn)作垂線，交B 點(diǎn)垂線于O；牽引軸C 點(diǎn)速度Vc垂線，交D 點(diǎn)垂線于Os。

根據(jù)力學(xué)中求剛體角速度的公式，可以求出牽引車和半掛車的角速度。

當(dāng)牽引車前輪最大轉(zhuǎn)向角θmax≤牽引軸最大轉(zhuǎn)向角θt時(shí)，

2.2 運(yùn)輸?shù)缆返钠露?/h3>

2.2.1 運(yùn)輸?shù)缆返目v向坡度

（1）不需要加寬的道路為直道：風(fēng)電場(chǎng)主路和支路直道上坡極限縱坡為14%（8°），特殊路段最大縱坡不超過(guò)18%（10°）?？v向坡度超出14%路段時(shí)，需要使用外部牽引機(jī)械（如裝載機(jī)）?？v向坡度超出20%時(shí)一般不推薦使用。

（2）彎道的坡度：上坡道路急彎縱坡不宜大于5%，困難情況下縱坡不能超過(guò)8%。急彎的定義為轉(zhuǎn)彎半徑≤35 m 左右，轉(zhuǎn)彎彎度＞90°的轉(zhuǎn)彎路段。

（3）縱坡下坡最大縱向坡度不大于14%，且大下坡坡底不應(yīng)有彎道。如下坡坡度超過(guò)14%，設(shè)備運(yùn)輸需要反向牽引。但不推薦使用裝載機(jī)和挖掘機(jī)，防止出現(xiàn)剎車失靈可能會(huì)撞擊設(shè)備運(yùn)輸車輛，釀成事故。

（4）道路縱坡較大時(shí)，坡長(zhǎng)不宜過(guò)長(zhǎng)。當(dāng)縱坡超過(guò)14%時(shí)，最大坡長(zhǎng)200m；縱坡14%時(shí)，最大坡長(zhǎng)300m；縱坡12%時(shí)，最大坡長(zhǎng)400m；縱坡10%時(shí)，最大坡長(zhǎng)500m。當(dāng)坡長(zhǎng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)需設(shè)置緩沖平臺(tái)，平板縱坡小于6%，平臺(tái)長(zhǎng)度35m。

2.2.2 運(yùn)輸?shù)缆返臋M向坡度

為保證路面排水，路面需設(shè)置橫坡，且橫坡不超過(guò)3%（2 °）。彎道設(shè)道路內(nèi)側(cè)超高，最大超高不超過(guò)3%。

2.3 運(yùn)輸?shù)缆返某休d能力和路面狀況

（1）路基壓實(shí)度大于0.94。如果為災(zāi)害性土質(zhì)（如軟土、濕陷性黃土），需要用承載能力良好的石料進(jìn)行路基回填。內(nèi)場(chǎng)道路需設(shè)置錯(cuò)車道，可利用岔路、轉(zhuǎn)彎等進(jìn)行設(shè)置。

（2）路面寬度滿足運(yùn)輸車輛的要求。采用泥結(jié)碎石或山皮石路面，路面厚度為20cm；局部軟弱路段，可設(shè)置厚40cm 山皮石基層。道路的平面度在長(zhǎng)度35m范圍內(nèi)，路面的最高處與最低處高度差小于150mm。

（3）錯(cuò)車道：風(fēng)場(chǎng)道路在設(shè)備大件運(yùn)輸時(shí)屬于單向運(yùn)輸?shù)缆罚瑸楸ＷC運(yùn)輸順暢，每隔兩公里需設(shè)置一處錯(cuò)車道。錯(cuò)車道可借用岔道設(shè)計(jì)，也可單獨(dú)修建。當(dāng)單獨(dú)修建時(shí)，錯(cuò)車道處路基寬度需大于7.5m，長(zhǎng)度大于35m。

2.4 運(yùn)輸?shù)缆返母呖照系K清理

2.4.1 凈空距離

凈空距離為空障與路面垂線長(zhǎng)度，同時(shí)需考慮車輛長(zhǎng)度的影響，滿足車輛通行條件。為了使貨物順利通行，所有運(yùn)輸車輛都應(yīng)避免高空物體的阻礙，例如橋梁、電線、樹(shù)木等。采用常規(guī)車輛運(yùn)輸，凈空高度為5.3m；設(shè)備采用液壓車輛倒運(yùn)，凈空高度為6.5m；在涉及高壓線時(shí)，凈空還需考慮高壓線安全距離。

2.4.2 運(yùn)輸塔筒的汽車臨空清障

風(fēng)機(jī)塔筒具有直徑大（超過(guò)4.5m），長(zhǎng)度長(zhǎng)（超過(guò)25m）的特點(diǎn)，因此運(yùn)輸塔筒的機(jī)械一般使用重型牽引車（提供動(dòng)力部分，功率超過(guò)440 馬力）和重型半掛車（貨物承載部分，部分為軸距可抽拉）組合式的汽車列車。因所運(yùn)輸?shù)乃查L(zhǎng)度近30m，除使用可拉長(zhǎng)式半掛車外，還需在半掛車后端懸空部分塔筒。在山地風(fēng)場(chǎng)運(yùn)輸時(shí)：

式中：r——半掛車內(nèi)側(cè)輪胎最小轉(zhuǎn)彎半徑；

D——半掛車兩側(cè)輪胎寬度；

L2——半掛車牽引軸至輪胎的軸距。

此時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)塔筒運(yùn)輸會(huì)出現(xiàn)以下情況：

（1）固體障礙物（如山體、林木和建筑物等）在運(yùn)輸?shù)缆吠鈧?cè)稱為外彎道路。

因外懸塔筒在轉(zhuǎn)彎需要考慮外懸塔筒部分對(duì)固體障礙物的需求，其轉(zhuǎn)彎半徑需適當(dāng)增大，路寬也要增加。

Rwai≥RW=Rwai- r；Rwai≤RW=Rwai- r

（2）固體障礙物（如山體、林木和建筑物等）在運(yùn)輸?shù)缆穬?nèi)側(cè)時(shí)，稱為內(nèi)彎道路。

塔筒運(yùn)輸時(shí)道路外側(cè)無(wú)固體障礙物或林木等，則按照：W=Rwai- r。

另外，高空線路清理相關(guān)數(shù)值見(jiàn)表1。

表1 高空線路清理參數(shù)

3 結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)風(fēng)電建設(shè)正逐步向西南、東南等山區(qū)發(fā)展，這些地區(qū)良好的風(fēng)能資源吸引著更多的投資者，山地風(fēng)電項(xiàng)目的建設(shè)前景廣闊，也是國(guó)家新能源發(fā)展的趨勢(shì)。山地風(fēng)電施工的主要影響因素是設(shè)備運(yùn)輸和風(fēng)機(jī)安裝，科學(xué)合理的道路設(shè)計(jì)、施工是提高風(fēng)電建設(shè)的安全和效率保證。