风电场选址地质勘察分析

　　0 引言

　　原有风电工程在勘察设计方面存有一定缺陷， 主要是因为没有分析风电场选址地质， 造成后期出现较大安全事故。 但现有模式中， 通过优化风电场地质勘察细节， 不但得到较精确的数据信息， 而且在修建程序方面也减少难度。

　　1 风电场勘察阶段划分

　　原有风电场在勘察阶段采用一次性可研究规划设计， 能够在平原地区一次性适用， 但对于地形较复杂的山区， 该一次性可研究规划设计便不能起到很好的辅助作用， 需要严格勘察地形， 山区岩土土层结构复杂， 山区岩土主要以基岩为主， 经长时间演变， 岩层由内向外断裂， 形成基岩裂隙水系表层结构， 这种地质层结构较复杂。 平原地质构造较简单， 主要以砂土和粘土构成， 地下板块较稳定。 针对山区风电场勘察阶段划分为4个阶段， 分别为： 风电场工程设计规划阶段、 预计可行性阶段、 实施可行性阶段及图纸设计施工阶段。 a） 风电场工程设计规划勘察的前期任务，该任务的主要目的是收集该区域水文地质信息， 对今后矿山资源及自然灾害预处理提前做出安排， 核实该区域是否符合风电场修建条件， 其次根据 《矿产资源总体规划》 及 《地质灾害预防规划》， 进一步核对不明确地质数据， 防止后期出现较大安全事故； b） 预计可行性阶段是对后期风电机组安装及风电场部分修建进行方案规划设计， 风电机组一般安放在山顶， 该区域岩土层覆盖厚度较小。 若地层覆盖均匀时， 一般取平均值作为表层覆盖厚度， 若地层变化幅度较大时， 应选取每段平均值， 将每段数据依次划分， 便可得到表层覆盖厚度； c） 实施可行性阶段是对后期勘察的风电场选址做出进一步评定， 如建立风电场所遇到的地质问题及后期所遇到的自然环境问题等， 将所有方案汇总研讨， 进一步加强地质选址方案。 勘察内容包括： 确定建筑场地类别查看抗震系数是否达标、 地下水是否对表层地基有腐蚀性、 其区域是否能够合理布置风电机组及后期能否在短时间内做出整治措施；d） 施工图设计阶段应按照收集到的正确数据资料绘制图纸， 绘制过程中， 勘察的作用便是对要修建的风机场位的稳定性做出最终评判， 根据现有力学特性，分析地质构造、 查看岩土抗剪强度， 防止后期在施工过程中出现较大问题[1-2].

　　2 风电场风机勘探孔布置原则

　　风机体积较大， 所以承受的外在压力负荷较大。

　　一般风机基础受压有两种状态： 偏心状态和抗拔状态。 根据国家相关规范， 对风机勘探孔布置提出两个布置原则：

　　a） 要求风机布置的勘探孔能包容整个建筑群体的基础；b） 根据 《岩土工程勘察规范》 中风电场布置方式标准规定， 对于端桩探孔布置的标准距离为11m~25 m, 相邻探孔布置之间的层面高度差值在0.8m~1.9 m, 风电场摩擦桩勘探孔布置的标准距离控制在20 m~33 m之间， 这种布置原则能保证风机能够承载较大的外界负荷。 假设实际布置时， 对于风机基础为20 m×20 m布置勘探孔， 若采用第一布置原则， 显然不能满足实际要求， 若采用第二原则， 需要测定两个以上勘探孔， 查看两个探孔之间的距离及地基复杂程度。 所以笔者认为只有全面掌握风电场的地层沉积， 才能更好地布置勘探孔。 针对沿海地区风电场建设规划进行设计分析， 该风电场总建设面积为2.025×107m2, 地表30 m含有大量砂石， 笔者收集到场地四周区域地质数据信息， 其中包括正北两座水电站修建时的数据资料及正南6 km海域地层资料。

　　在分析地层数据后， 将桩基持力层深度定位在36 m和42 m范围内， 主要是因为该区域砂质粉土不存有软弱土层， 修建基桩较为牢固。 而且辅助设计了风机勘探孔布置深度， 设计风机勘探孔预埋深度为40 m,每个风机布置一个探孔， 风机间距为8 m.

　　3 风电场勘测深度布置原则

　　由于风电场勘测深度与实际施工存有较大差异，针对风电场勘测深度还需根据当地的地质结构进行分析， 如针对平原地区风电场进行勘测深度布置分析，该区域位于华北平原， 地质结构从浅至深为： 黏土层、 粉细砂层、 中粗砂层及砂砾石， 结构地表稳定，设定风电场基础埋深3 m~5 m、 地基埋深30 m~40m. 但由于该地区风速较大， 根据近20 a的气候变化进行分析调查， 该地区在1985年最小风速为2.8 m/s,2007年最大风速为9.3 m/s. 根据原有预处理埋深难以符合当地要求， 是因为遇到大风天气时， 风塔在70m高度时， 承受的风力压强为600 Pa, 所以预埋地基深度为55 m, 可避免以上下巨大的风力压强差， 以免出现重大安全事故。 根据该区域所处的地表结构进行预制处理， 如地震带风电场勘测深度布置原则， 地震是由于板块与板块之间的碰撞， 导致内部地基结构断裂， 造成内糜棱岩及角砾岩发育， 这种表层结构需要再一次布置规划风电场勘测桩基深度， 将风机布置在离地震源较远的区域， 一般放置300 m~400 m范围内， 防止出现泥石滑坡， 损坏风机设备。 对大功率设备的接地处理也要进行深度预埋， 原有工程项目中， 由于地势不平稳， 没有对大功率设备进行接地处理， 造成后期雷雨天气击中风机组设备， 造成重大经济损失。 而现有改进措施中， 针对设备接地处理的埋深及布置方式进行划分， 对于丘陵或山地地区， 设备采用避雷针接地方式， 由避雷针尖端引出一根导线通向大地， 使其将电流引入大地。 对于一些平原地区，设置隔离带， 在地表2 m~3 m深度进行钢板焊接，形成一个闭合回路， 这样便直接将电流引入地下[3].

　　4 风电场地基处理方案

　　在对风电场地基处理过程中需要测定分析岩层地质， 一般基地岩层为非自重湿陷性岩层， 其湿地自然系数标准为0.4, 压缩等级为3, 经过夯实后， 其压缩模量大于20 MPa, 以便后期增大岩层结构的基础持力。 在本方案处理过程中， 对抗震等级及地震加速度值也进行了测定分析， 并制定对应地基处理方案。 本岩层抗震等级为7级， 地震加速度值为0.2 g, 地表结构地下水对岩层均无腐蚀， 并且设定场地地基标准冻深为2.1 m, 这种地基处理方案能够有效防止地下水对岩层的侵蚀。 采用锤击法给地基打桩， 将锤连同桩帽一起压至桩顶， 保证桩心与桩顶在同一条直线上。

　　然后浇筑孔口， 填料由管孔下放， 下放过程中保证边振荡边填料， 使整个孔隙全部浇筑， 不留缝隙。 其次便是场地的平整工艺， 施工过程中需要稳固钻机， 防止运行过程中出现较大幅度偏差， 在桩前预埋6层~8层钢板护筒， 护筒直径要求在200 mm~300 mm,预埋深度1.5 m, 保证钻孔进入地基时增大压力， 且不影响其它设备运行[4].

　　5 结语

　　通过探究分析风电场工程地质勘察实践， 更深刻认知了风电场的测阶段划分原则、 勘测孔布置原则、勘测深度原则、 地基处理方案等。 通过风电场建设规划案例分析， 采用较合理的施工方案， 不但保证了风电场建设规划需求， 而且提高了施工运作效率。

　　参考文献：

　　[1] 王祥生，袁明生。风电场勘察阶段划分探讨 [J].地质灾害与环境保护，2013,1（11）：44-46.

　　[2] 关国杰，李岩岚。山区风电场勘察阶段划分探讨 [J].地质灾害与环境保护，2013,56（27）：44-45.

　　[3] 郎彦兵。风电厂场址的工程地质勘测[J].中国电力教育，2011,37（18）：38-39.

　　[4] 张焕杰。关于风电场工程测量技术规程的几点意见[J].电力勘测设计，2012,58（72）：11-12.