山區(qū)風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)內(nèi)道路設(shè)計(jì)中若干技術(shù)指標(biāo)取值的探討

山區(qū)風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)內(nèi)道路設(shè)計(jì)中若干技術(shù)指標(biāo)取值的探討摘要：由于目前還沒(méi)有專門(mén)針對(duì)山區(qū)風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)內(nèi)道路設(shè)計(jì)的規(guī)范，設(shè)計(jì)師在對(duì)道路主要技術(shù)指標(biāo)取值上存在較多困惑，尤其是涉及到道路安全運(yùn)輸同時(shí)又直接影響經(jīng)濟(jì)性的技術(shù)指標(biāo)如路基路面寬度、轉(zhuǎn)彎半徑及路面加寬值、最大縱坡等指標(biāo)的選取，設(shè)計(jì)師往往難以在參考公路設(shè)計(jì)規(guī)范的同時(shí)，又能在安全性、可達(dá)性、經(jīng)濟(jì)性中找到較好的平衡。本文首先分析風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)內(nèi)交通特性，結(jié)合眾多業(yè)內(nèi)同行取得的研究成果以及通過(guò)已建風(fēng)電場(chǎng)道路證實(shí)安全可行的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)上述若干山區(qū)風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)內(nèi)道路設(shè)計(jì)中的技術(shù)指標(biāo)取值進(jìn)行探討。關(guān)鍵詞：山區(qū)風(fēng)電場(chǎng)道路路基路面寬度轉(zhuǎn)彎半徑加寬值最大縱坡0概述山區(qū)風(fēng)電場(chǎng)一般場(chǎng)址偏遠(yuǎn)，風(fēng)機(jī)分散，地形條件差，絕大部分機(jī)位需新建道路連通，所以場(chǎng)內(nèi)道路投資占比偏高。在保證將風(fēng)機(jī)設(shè)備安全運(yùn)至機(jī)位的前提下，通過(guò)優(yōu)化場(chǎng)內(nèi)道路技術(shù)指標(biāo)，降低道路建設(shè)成本，是提升山區(qū)風(fēng)電場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益的重要手段。由于目前還沒(méi)有專門(mén)針對(duì)山區(qū)風(fēng)電場(chǎng)道路設(shè)計(jì)的規(guī)范，設(shè)計(jì)師多參考公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范和廠礦道路設(shè)計(jì)規(guī)范中四級(jí)道路標(biāo)準(zhǔn)以及風(fēng)機(jī)廠家提的道路運(yùn)輸手冊(cè)并結(jié)合已建工程相關(guān)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。本文首先分析風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)內(nèi)交通特性，結(jié)合眾多業(yè)內(nèi)同行取得的研究成果以及通過(guò)已建風(fēng)電場(chǎng)道路證實(shí)安全可行的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)路基路面寬度、轉(zhuǎn)彎半徑及路面加寬值、最大縱坡等技術(shù)指標(biāo)在山區(qū)風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)內(nèi)道路設(shè)計(jì)中的取值進(jìn)行探討。1山區(qū)風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)內(nèi)道路交通特性道路設(shè)計(jì)的核心是依據(jù)道路功能確定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。外部交通中等級(jí)道路一般須進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，應(yīng)按照地區(qū)特點(diǎn)、交通特性、路網(wǎng)結(jié)構(gòu)綜合分析確定公路功能。根據(jù)公路功能，結(jié)合交通量、地形條件等選用技術(shù)等級(jí)和主要技術(shù)指標(biāo)⑴山區(qū)風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)內(nèi)道路設(shè)計(jì)時(shí)，其道路功能、交通量、地形條件等基本明確并表現(xiàn)出很多與外部交通不同的特性。（1） 道路功能山區(qū)風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)內(nèi)道路功能主要是保證建設(shè)、運(yùn)行期間施工和運(yùn)維車(chē)輛通行，幾乎不考慮用作外部交通道路。所以在設(shè)計(jì)時(shí)，一般不需要考慮其在外部交通網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮作用和產(chǎn)生社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。（2） 交通量山區(qū)風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)內(nèi)道路交通量一方面呈現(xiàn)明顯不同的時(shí)空分布特性。在時(shí)間分布上存在白晝交通量懸殊大以及建設(shè)期與運(yùn)行期交通量懸殊大的特點(diǎn)；在空間分布上存在主道路與支路交通量懸殊大的特點(diǎn)。另一方面，從交通量組成來(lái)看，幾乎全部由各型施工車(chē)輛組成，其中以挖掘、吊裝和物資設(shè)備運(yùn)輸車(chē)輛為主，幾乎沒(méi)有行人和非機(jī)動(dòng)車(chē)輛。（3） 地形條件山區(qū)風(fēng)電場(chǎng)一般場(chǎng)址偏遠(yuǎn)，風(fēng)機(jī)分散，地形地質(zhì)條件差。從經(jīng)濟(jì)性考慮，幾乎不可能采用橋梁、隧道等構(gòu)造來(lái)應(yīng)對(duì)極端地形條件，所以設(shè)計(jì)中一般會(huì)采用極限線路參數(shù)保證道路的安全性和可達(dá)性。2路基路面寬度路基路面寬度決定道路挖填方量，直接影響道路的經(jīng)濟(jì)性。設(shè)計(jì)中一般會(huì)參考四級(jí)公路橫斷面參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。山區(qū)風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)內(nèi)道路計(jì)算行車(chē)速度一般為15一20km/h，運(yùn)輸超重、超寬設(shè)備時(shí)，計(jì)算行車(chē)速度可取5—10km/h，參照四級(jí)公路進(jìn)行設(shè)計(jì)。規(guī)范規(guī)定四級(jí)公路可設(shè)置一條或兩條車(chē)道，一條車(chē)道時(shí)寬度為3.5m，兩條車(chē)道時(shí)每條寬度為3m或3.5mS⑵關(guān)于山區(qū)風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)內(nèi)道路路基路面寬度，業(yè)內(nèi)同行做了很多研究，程鵬等通過(guò)對(duì)風(fēng)場(chǎng)大件運(yùn)輸設(shè)備和大型吊裝外形尺寸進(jìn)行分析，將場(chǎng)內(nèi)道路分建設(shè)和運(yùn)行兩階段，其中建設(shè)期路面寬度3.5m，路基寬度6m；運(yùn)行期路面寬度3.5m，路基寬度4.5m［3］。姚昕亮將風(fēng)機(jī)機(jī)組按照不同單機(jī)容量進(jìn)行分組，根據(jù)各組機(jī)型尺寸的不同路面寬度分別為4m、4.5m、5m，路基寬度分別為4.5m、5m、5.5m4。廖大榮等認(rèn)為道路采用單車(chē)道設(shè)計(jì)，路面寬度采用4.5m，路基采用5.5m可滿足運(yùn)輸要求丘。張閃林等以2MW風(fēng)機(jī)為例，參考國(guó)內(nèi)既有運(yùn)輸車(chē)輛性能以及過(guò)往風(fēng)電場(chǎng)道路設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)推薦場(chǎng)內(nèi)道路路面寬度4.5m，路基寬度采用5.5m⑹。羅建國(guó)認(rèn)為綜合考慮山區(qū)地形和道路路基可靠性，以及少量小型車(chē)錯(cuò)車(chē)的需要，路面寬度以5m為宜，路基寬度為5.5m或6m，在特別困難地段，直線段可采用4.5m路基寬度⑺。山區(qū)風(fēng)電場(chǎng)交通量較小，設(shè)計(jì)車(chē)速慢，影響路基路面寬度的決定因數(shù)是超寬設(shè)備運(yùn)輸車(chē)輛或大型施工車(chē)輛的外形尺寸，并且這些車(chē)輛的外形尺寸變化并不會(huì)太大。綜合來(lái)看，業(yè)內(nèi)同行通過(guò)研究或參考過(guò)往山地風(fēng)電場(chǎng)道路設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，傾向于設(shè)置單車(chē)道，路面行車(chē)道寬度采用3.5m—5m，路基寬度采用4.5m—6m，局部困難地段可適當(dāng)降低標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)設(shè)置錯(cuò)車(chē)道解決錯(cuò)車(chē)需求。3圓曲線半徑及道路加寬值圓曲線半徑及道路加寬值是超長(zhǎng)件運(yùn)輸成敗的關(guān)鍵。圓曲線半徑或及道路加寬值取值過(guò)小，會(huì)導(dǎo)致超長(zhǎng)件運(yùn)輸無(wú)法通過(guò)極限彎道；取值過(guò)大，雖然能保證超長(zhǎng)件運(yùn)輸，但是道路彎道處填挖方量可能大幅增加。規(guī)范規(guī)定四級(jí)道路最小圓曲線半徑一般值為30m，極限值為15muH2］。針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)超長(zhǎng)件運(yùn)輸常用車(chē)型，規(guī)范并沒(méi)有給出相應(yīng)的道路加寬值。關(guān)于運(yùn)輸?shù)缆忿D(zhuǎn)彎半徑與路面加寬值的計(jì)算，常用數(shù)學(xué)模型計(jì)算法或模擬過(guò)彎試算法。比如姚昕亮將風(fēng)機(jī)機(jī)組按照不同單機(jī)容量進(jìn)行分組，通過(guò)建立運(yùn)輸車(chē)輛過(guò)彎數(shù)學(xué)模型，計(jì)算得到750kW級(jí)、1500kW級(jí)、2500kW級(jí)三個(gè)組別不設(shè)加寬值的最小轉(zhuǎn)彎半徑和設(shè)加寬值的最小轉(zhuǎn)彎半徑及對(duì)應(yīng)加寬值⑷。任臘春等以2500kW的風(fēng)機(jī)機(jī)型為例，利用AutoTRUN軟件模擬運(yùn)輸車(chē)輛過(guò)彎得到平曲線轉(zhuǎn)彎半徑及對(duì)應(yīng)加寬值⑻。風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)輸最長(zhǎng)件為風(fēng)葉，由于目前山區(qū)風(fēng)電單機(jī)容量從2.5MW—5MW不等，再考慮不同供貨廠家的因素，風(fēng)葉長(zhǎng)度變化較大。本文給出一種風(fēng)葉運(yùn)輸?shù)缆忿D(zhuǎn)彎半徑與路面加寬值計(jì)算的數(shù)學(xué)模型。由于風(fēng)葉長(zhǎng)度大，部分伸出運(yùn)輸車(chē)輛外。為避免運(yùn)輸過(guò)程中道路兩側(cè)山體或其他障礙物與風(fēng)葉擦掛而破壞設(shè)備，應(yīng)對(duì)車(chē)輛過(guò)彎時(shí)掃尾面積內(nèi)的通過(guò)性進(jìn)行考慮。基于該點(diǎn)，風(fēng)葉運(yùn)輸?shù)缆忿D(zhuǎn)彎示意如圖1所示。圖1風(fēng)葉運(yùn)輸?shù)缆忿D(zhuǎn)彎示意圖當(dāng)彎道為外彎、填方型，或者彎道為挖方型，但半掛車(chē)后軸至風(fēng)葉尾尖的長(zhǎng)度小于后軸至半掛車(chē)前沿長(zhǎng)度時(shí)，此時(shí)半掛車(chē)前沿為過(guò)彎控制點(diǎn)，不需考慮風(fēng)葉掃尾。道路轉(zhuǎn)彎半徑與路面加寬值數(shù)學(xué)模型如公式1所示。（公式1）當(dāng)彎道為挖方型且半掛車(chē)后軸至風(fēng)葉尾尖的長(zhǎng)度大于后軸至半掛車(chē)前沿長(zhǎng)度時(shí)，此時(shí)風(fēng)葉尾尖為過(guò)彎控制點(diǎn)，這里假設(shè)道路外緣即為邊坡或其他障礙物。道路轉(zhuǎn)彎半徑與路面加寬值數(shù)學(xué)模型如公式2所示。-■■■''■■■-（公式2）式中，，?.：為道路設(shè)計(jì)中線半徑；」為道路設(shè)計(jì)寬度；』.?為路面加寬值；：為半掛車(chē)寬度；：??為半掛車(chē)前沿至后軸長(zhǎng)度；為半掛車(chē)后軸至風(fēng)葉尾尖的長(zhǎng)度。在進(jìn)行山區(qū)風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)內(nèi)道路設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員可根據(jù)已擬定的設(shè)備、道路和運(yùn)輸車(chē)輛參數(shù)通過(guò)該道路轉(zhuǎn)彎半徑與路面加寬值數(shù)學(xué)模型計(jì)算得到不設(shè)加寬值的最小轉(zhuǎn)彎半徑和各轉(zhuǎn)彎半徑下的路面加寬值。4最大縱坡場(chǎng)內(nèi)道路的縱坡過(guò)大會(huì)導(dǎo)致運(yùn)輸超重件車(chē)輛爬坡困難，縱坡過(guò)小一方面會(huì)導(dǎo)致道路挖填方量增加，另一方面會(huì)導(dǎo)致邊坡坡面高度加大，支護(hù)成本增高。規(guī)范規(guī)定新建四級(jí)道路設(shè)計(jì)車(chē)速20km/h時(shí)最大縱坡不超過(guò)9%，在工程艱巨的山嶺重丘區(qū)，最大縱坡可增加1%，輔助道路最大縱坡可增加2%，但位于海拔2000m以上或積雪冰凍的路段，不能超過(guò)8%皿刃。姚昕亮通過(guò)對(duì)風(fēng)機(jī)機(jī)組和海拔高度分類，分別選用適宜的車(chē)型，計(jì)算了各組機(jī)型在不同海拔區(qū)段的不借助牽引輔助的最大縱坡坡度，其中2500kW機(jī)組在0—500m海拔高度內(nèi)最大縱坡13.3%，在2500—3000m海拔高度內(nèi)最大縱坡8.3%土羅建國(guó)在其研究中提出在山區(qū)風(fēng)電場(chǎng)道路設(shè)計(jì)中主干路最大縱坡可采用14%，而在支路和局部特殊展線困難路段可增大到18%，在縱坡大于14%的路段可采用混凝土、瀝青結(jié)構(gòu)增大路面摩擦力或通過(guò)裝載機(jī)對(duì)設(shè)備運(yùn)輸車(chē)輛進(jìn)行輔助牽引來(lái)實(shí)現(xiàn)爬坡衛(wèi)。蔡湘雯等根據(jù)以往風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)提出場(chǎng)內(nèi)主干路最大設(shè)計(jì)縱坡12%，特殊困難情況下15%，風(fēng)機(jī)支路最大設(shè)計(jì)縱坡14%，特殊困難情況下17%9。從以上及其他未一一列舉的研究成果來(lái)看，經(jīng)在工程中證實(shí)的能確保安全運(yùn)輸?shù)娘L(fēng)電場(chǎng)主干路最大縱坡可至14%，支路最大縱坡可至18%。山區(qū)風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)高峰期，尤其是超重件的運(yùn)輸可以選擇避開(kāi)雨季和冬季，在氣溫狀況良好的時(shí)段進(jìn)行。同時(shí)針對(duì)超重件車(chē)輛爬坡?tīng)恳Σ蛔愕膯?wèn)題，工程上較多采用“前拖后推”輔助牽引的解決方案。5結(jié)語(yǔ)從以上分析可以看出，鑒于風(fēng)電場(chǎng)超長(zhǎng)、超寬和超重設(shè)備運(yùn)輸?shù)奶厥庑裕L(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)內(nèi)道路設(shè)計(jì)對(duì)一些主要技術(shù)指標(biāo)的取值不能夠照搬道路線路設(shè)計(jì)規(guī)范，而應(yīng)該從本項(xiàng)目實(shí)際出發(fā)，結(jié)合風(fēng)電設(shè)備和運(yùn)輸車(chē)輛尺寸、地形條件綜合確定。其中路基路面寬度推薦設(shè)置單車(chē)道，路面行車(chē)道寬度采用3.5m—5m，路基寬度采用4.5m—6m，局部困難地段可適當(dāng)降低標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)設(shè)置錯(cuò)車(chē)道解決錯(cuò)車(chē)需求；轉(zhuǎn)彎半徑及路面加寬值可根據(jù)已擬定的設(shè)備、道路和運(yùn)輸車(chē)輛參數(shù)通過(guò)數(shù)學(xué)模型或模擬車(chē)輛過(guò)彎軟件計(jì)算；通過(guò)借助輔助牽引，最大縱坡主干路最大可至14%，支路最大可至18%。參考文獻(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