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一般复杂山地风电道路参数设计优化王旗

发表时间：2020/9/15 来源：《基层建设》2020年第15期作者：王旗

[导读] 摘要：在风电场项目建设中，道路建设投资费用日渐凸显，成为影响风电场建设投资费用的第二大因素。面对山区各种复杂因素，如何设计优化出既合理又经济的风电道路，是风电项目必须长期研究的课题。

        西安特变电工电力设计有限责任公司陕西西安 710119
        摘要：在风电场项目建设中，道路建设投资费用日渐凸显，成为影响风电场建设投资费用的第二大因素。面对山区各种复杂因素，如何设计优化出既合理又经济的风电道路，是风电项目必须长期研究的课题。本文结合已建成风电道路的勘察设计实践出发，对山地道路设计特点、选线方式以及平纵线形及组合设计进行探讨，对设计过程中需要考虑因素和注意问题进行概述。
        关键词：复杂山地；风电道路；参数设计；策略
        前言
        我国幅员辽阔，风力资源非常丰富。近年来，新能源风电项目投资建设规模不断扩大，风电场选址一般常设在海岛山区或者陆地山区，地形复杂，崎岖不平。而这些地方往往没有道路，要开发利用这些地方的风力资源，就必须开辟运输道路。因运输特大件设备，对道路的线性指标要求较高，道路发挥着十分重要的交通功能。因此，不断优化勘测设计方案对提高设计质量、降低工程造价都具有积极的意义。
        一、山地风电道路设计特点
        山区风电道路地形复杂，山高谷深，此起彼伏，山形迂回曲折，工程建设艰巨。路线平面、纵面、横截面均受到地形条件的约束；山区岩层产状和地质构造变化复杂，对线位布设也影响较大；山区风电道路设计考虑的因素较多，设计过程也较为复杂，对设计人员的要求也较高，要具备全局总体理念。
        二、风电道路参数设计优化的方法
        （一）设计优化的原则
        山区风电场道路的修建目的是保证施工期风机塔筒、叶片、机舱等特种设备安全运输到风电场区；保证风电场运行期检修维护稳定有序地进行，在风电场中发挥着重要的作用。将其分为进场道路及场内道路，进场道路是从分场区串接到国道或省道的道路，场内道路是将整个场区范围内的机组进行串接的道路。
        一般来讲，山区风电场道路大多是由平原微丘向山岭重丘过渡的道路，途经多种地形条件，选线除应遵守常规选线原则外，还要根据工程量大小、技术指标提高程度等因素实行充分利用与积极改造相结合的原则。既要防止过分迁就原有公路，又要避免片面追求高标准而大量废弃原有公路，应做到指标均衡，经济合理。
        （二）设计优化的步骤
        山区地形复杂，起伏较大，在具体选线中应注重与地形条件相适应，避免高填深挖，避免过度破坏自然地貌。但也不能过分迁就地形，导致线形指标不良。要合理组合平纵指标，不应只顾及纵坡指标平缓或者只顾及平纵面指标，造成工程造价费用增加；或者只顾及造价经济，而使得平纵面指标采用极限值，造成运输通行能力下降。根据风电场对道路建设的要求及特点，山区风电场道路选线参数的方法及步骤如下几点：
        一要搜集与路线有关的地形、水文、地质、气象等资料。二要结合搜集的资料，根据场区范围内的风机布置图，先在地形图上初步研究风电场道路的各种可能路线走向。研究重点在地形、地质、地貌、用地、环保等方面，提出多种可行方案。三要对提出的每一个方案进行现场踏勘，必须坚持跑到、看到、调查到。四要选线一定要注意水保、环保。山区新建一条道路，不可避免地对道路沿线的山体植被造成破坏，但是选线设计过程中一定要尽量减少破坏，尽可能避开水库、池塘、大冲沟，同时在设计过程中采用一些水土保持、环境保护的方案，如挡墙、护坡、绿化措施[2]。五要结合实地踏勘情况，进行现场测量，测出线路经过沿途地形，地貌，进行土石平衡计算，边坡支护方案的设计、系统排水方案设计、细化设计方案，确定两个以上的方案，进行详细的技术经济比较，经比较论证后，提出推荐方案。
        （三）平、纵面线形及其组合设计
        平面线形设计应在地形、地质等各种具体条件基础上，灵活应用相应技术标准，合理设计组合直线、缓和曲线、圆曲线等线形要素。尽量采用较高的技术指标，不应轻易采用最小指标或极限指标，但也不应片面追求高指标，在特殊地段适当使用极限指标，从而保证线型设计达标、经济。满足《公路工程技术标准》和《公路路线设计规范》要求的线形一定是能够给驾驶员提供一个宽松的驾驶环境，为驾驶员提供较高的安全感。对受复杂线形的限制，线形设计中宜采用“曲线为主、直线为辅”的设计原则。

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在跨越深沟、山嘴或为了克服高差需要在一面山坡上盘绕来延长路线时，常采用回头曲线。由于回头曲线处的曲线半径往往较小，属于不利线形。若频繁使用，会造成平面线形不流畅，对特大件设备的运输造成很大影响，应尽量避免这种线形。
        纵面线形设计是适应高低起伏地带所采用的起伏坡型，是有效节省工程量及降低对自然环境破坏的有效办法。应避免过于迁就地形，造成波浪形坡；坡长宜长，坡度宜缓；不宜采用极限直坡，也不宜连续采用不同纵坡最大坡长值的陡坡夹短距离缓坡的纵坡线形；纵坡力求均匀平顺以及填挖经济平衡，降低工程造价。
        理想的平纵面线形组合一定是视觉连续、排水良好、行车安全、线形美观、与周围自然地形协调的组合。组合优良能诱导驾驶员视线，组合不良会误导驾驶员，从而导致交通事故。平纵组合设计基本原则：
        （1）、竖曲线长度宜小于平曲线长度，且尽可能做到平包竖；
        （2）、凸形竖曲线的顶部和凹形竖曲线的底部，不得设置小半径平曲线；
        （3）、纵面应避免出现驼峰、暗凹、浪形等使驾驶员视觉中断的线形；
        （4）、直线段内不宜设置短的竖曲线；
        （5）、长直线、长下坡上不宜设陡坡及曲线长度短、半径小的平曲线；
        （6）、避免在长直线末端或长下坡末端接小半径平曲线；
        （7）、避免在坡道上连续转弯，在坡顶急转弯；
        （8）、避免在凹曲线底部插入小半径平曲线；
        （9）、避免在同向曲线之间插入短直线，形成断背曲线；
        （10）、应避免极限的平纵指标组合；
        （11）、应避免平面指标最大值同平面指标最小值的组合，反之亦然；
        （12）、要保持平竖曲线大小均衡，据相关均衡研究资料认为：竖曲线半径约为平曲线半径的10～20倍，能在视觉上获得协调、舒适的感觉。
        综合国内各已建设投产的风场经验来看，道路平面设计需参照国家低等级公路规范，纵断面坡度可适当加大来实现更大的综合利益。
        根据各山区风电场采用不同类型的风电机组设备等特点，同时也结合运输的难易程度来综合考虑平曲线半径及最大纵坡规定：平曲线最小半径视主设备运输方式而定，特种运输圆曲线半径一般取值不小于25m，极限取值不小于20m；平板运输圆曲线半径一般取值不小于40m，极限取值不小于35m。主干路最大纵坡不宜超过12%，支路最大纵坡不宜超过14%。对于在连续上坡或下坡的路段，应在最大纵坡长度限制范围内设置缓和坡段，缓和坡段的纵坡不应大于5%。
        三、结束语
        山区风电场道路有别于传统的等级道路，道路方案的经济合理性与设计人员的工作经验密不可分。优化风电道路方案，须考虑多方面因素，多方案论证、同深度技术比选的基础上选定。其优化后的方案，首先确保行车安全与舒适，其次发挥投资效益。路线技术指标的取用受车型参数影响，指标取用须考虑到该制约因素的前置性，严控红线指标。伴随着我国风电建设的领域不断扩大，要建设好风电工程，道路建设至关重要，加之建设经费有限；优化风电道路参数是提升风电场道路在技术、经济、功能效益上彰显着命脉作用。
        参考文献
        [1]李继新.浅谈山地风电场道路线路优化[J].中国科技纵横,2017,(3): 117.
        [2]赵一鸣.山地风电场场内道路圆曲线半径和路基宽度设计指标研究[J].公路工程,2018,43(2):124-128.
        [3]刘宏声.关于山地风电场进场道路工程造价控制及质量管理的几点思考[J].城市建设理论研究（电子版）,2012,(34).