高寒高海拔山地風(fēng)電場施工工藝選擇與優(yōu)化

霍艷麗 霍艷華

【摘要】高寒高海拔山地風(fēng)電場是風(fēng)電發(fā)展的主要領(lǐng)域之一，加強(qiáng)對其施工過程控制，合理選擇與優(yōu)化施工工藝對于保證風(fēng)電項(xiàng)目效益及質(zhì)量具有重要的作用。本文以某風(fēng)電場工程項(xiàng)目為具體案例，對高寒高海拔山地風(fēng)電場施工前期及各階段施工工藝要點(diǎn)展開分析，對施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，為高寒高海拔山地風(fēng)電場施工管理提供參考。

【關(guān)鍵詞】高寒高海拔;山地風(fēng)電場;施工工藝;選擇;優(yōu)化? ? ?【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.36.120

現(xiàn)如今隨著社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展以及對生態(tài)環(huán)境保護(hù)重視程度的顯著提高，風(fēng)力發(fā)電作為一種具有極大資源潛力、技術(shù)發(fā)展成熟的可再生資源，對于減排溫室氣體和應(yīng)對氣候變化形勢具有重要的作用。風(fēng)電行業(yè)，在我國飛速發(fā)展。隨著風(fēng)力發(fā)電工作的不斷深入，高寒高海拔山區(qū)風(fēng)能資源豐富，風(fēng)力發(fā)電場的建設(shè)數(shù)量逐年劇增，規(guī)模占比越來越大。但是風(fēng)電場的施工建設(shè)極易受到氣候、交通條件等因素的影響，導(dǎo)致工程質(zhì)量不佳。因此對高寒高海拔山地風(fēng)電場施工工藝進(jìn)行合理選擇并全面優(yōu)化具有重要的意義。

1、山地風(fēng)力發(fā)電場施工工程概述

近些年來，隨著社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國風(fēng)電開發(fā)力度以及風(fēng)電場建設(shè)力度呈不斷加大的趨勢。相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，截至2020年，我國風(fēng)電場的累計(jì)裝機(jī)容量高達(dá)3.3億千瓦。隨著風(fēng)電場規(guī)模的擴(kuò)大，風(fēng)電新能源并網(wǎng)價(jià)格政策的優(yōu)惠幅度逐漸降低，為了能夠有效降低工程造價(jià)，提高工程效益，最終實(shí)現(xiàn)標(biāo)桿電價(jià)上網(wǎng)，具有豐富資源的高寒高海拔山地區(qū)域已成為當(dāng)下及未來風(fēng)電場競爭開發(fā)建設(shè)的重點(diǎn)。

高寒高海拔山地風(fēng)電場施工建設(shè)階段，為了能夠?qū)崿F(xiàn)對工程造價(jià)的有效控制，在施工工藝、土地林地征占用、水體保持治理中存在一定的矛盾。對風(fēng)電場施工建設(shè)階段存在的問題展開綜合分析，目前，多數(shù)高寒高海拔山地風(fēng)電場存在建設(shè)規(guī)模不足、施工覆蓋面積較大、山地風(fēng)電場施工現(xiàn)場地質(zhì)復(fù)雜、自然環(huán)境及氣候條件惡劣等問題，在施工階段面臨征地、拆遷補(bǔ)償?shù)认嚓P(guān)問題，導(dǎo)致施工難度系數(shù)較高，因此工作人員需要掌握高寒高海拔山地風(fēng)電場的施工特點(diǎn)。

2、高寒高海拔山地風(fēng)力發(fā)電場工程的特點(diǎn)分析

同其他地區(qū)相比，高寒高海拔山地風(fēng)電場工程存在明顯的不同，其特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）高寒高海拔山地風(fēng)電場的位置相對偏僻，自然條件較為惡劣，我國地大物博、幅員遼闊，風(fēng)能資源的豐富集中于北方壩上、西部草原、戈壁灘以及東部沿海區(qū)域、西南群山區(qū)域。高寒高海拔山地風(fēng)電場主要位于北方壩上及西南群山區(qū)域，較為偏遠(yuǎn)，交通條件較差，對物資與人員的出入造成不便。另外山地地區(qū)的自然環(huán)境極為惡劣，地形地勢相對復(fù)雜，難以采取標(biāo)準(zhǔn)化施工方法解決道路問題，存在海拔高、低溫、空氣稀薄、凝凍等特點(diǎn)。（2）高寒高海拔山地風(fēng)電場機(jī)位點(diǎn)較為分散，工作面廣。受到風(fēng)機(jī)尾流、湍流以及山體間距離的影響，風(fēng)機(jī)的間距較大，風(fēng)電場占據(jù)較大的面積。為了提高風(fēng)力資源的利用率，風(fēng)機(jī)主要機(jī)位的微觀選址多集中在山脈頂部范圍內(nèi)，因此施工位置相對分散，需要進(jìn)行多個(gè)作業(yè)面的施工。（3）高寒高海拔山地風(fēng)電場的地質(zhì)較為復(fù)雜。風(fēng)場道路、風(fēng)機(jī)平臺的面積大、分布廣，各斷面、機(jī)位平臺的土石、巖石特性可能存在一定的差異，巖石具有堅(jiān)硬密實(shí)的特點(diǎn)，受到復(fù)雜地形地勢、環(huán)境因素的影響，爆破的難度較大;軟土存在承載力不足的問題，需要進(jìn)行換填。因此對高寒高海拔山地風(fēng)電場施工來說，需要對道路及風(fēng)機(jī)平臺地質(zhì)情況進(jìn)行重點(diǎn)勘察，避免工程不確定性情況。（4）風(fēng)電場施工建設(shè)階段需要使用大量的設(shè)備，設(shè)備體積較大，運(yùn)輸及施工難度較大。隨著風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展，大葉片、大容量機(jī)組得到了低風(fēng)速山地風(fēng)電的廣泛應(yīng)用，風(fēng)機(jī)塔筒的高度、葉輪的直徑以及設(shè)備的重量明顯增加。高寒高海拔山地風(fēng)電場氣候多變、地形復(fù)雜、道路曲折，轉(zhuǎn)彎的半徑較小，需要通過特種車輛運(yùn)輸。

3、工程概況

某山地風(fēng)電場所處地區(qū)平均海拔3300m，海拔3000-3600m，年平均氣溫2.4℃，最高氣溫35.7℃，最低氣溫-37.5℃。多年最低平均氣溫為-16.9-0℃，屬于高寒地區(qū)。施工內(nèi)容主要包括道路施工及平臺平整工程、風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)工程、風(fēng)機(jī)吊裝工程、集電線路工程以及升壓站建筑與安裝工程等。該風(fēng)電場受地理位置因素影響，交通不便，位于山脊頂部，原材料運(yùn)輸?shù)缆份^長、彎道多、坡度大。

4、高寒高海拔山地風(fēng)電場施工工藝選擇與優(yōu)化措施

4.1微觀選址

因?yàn)楦吆吆０紊降仫L(fēng)電場具有空氣密度低、氣候復(fù)雜多變、地勢復(fù)雜、交通不便、地質(zhì)缺陷情況明顯的特點(diǎn)，因此同常規(guī)風(fēng)電場相比，高寒高海拔山地風(fēng)電場的微觀選址難度更大。微觀選址主要指在地形圖中對風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行布置后，結(jié)合招標(biāo)明確風(fēng)機(jī)機(jī)型，根據(jù)施工現(xiàn)場地形情況、環(huán)境、施工道路必選、安裝平臺設(shè)置等因素，在保證風(fēng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上，使用風(fēng)機(jī)布置于發(fā)電量計(jì)算軟件對不同方案的風(fēng)電場總體發(fā)電量進(jìn)行比較，基于經(jīng)濟(jì)性的因素進(jìn)行考慮，實(shí)現(xiàn)對整個(gè)風(fēng)電場風(fēng)能資源的最大化利用，降低成本。風(fēng)電場的微觀選址也是一項(xiàng)關(guān)鍵施工工作，特別是高寒高海拔山地風(fēng)電場涉及專業(yè)較多，屬于系統(tǒng)性功能。首先，需要由項(xiàng)目業(yè)主、涉及單位、風(fēng)機(jī)常見組成小組，結(jié)合風(fēng)機(jī)參數(shù)及前期工作中的布置放哪與地質(zhì)勘察結(jié)果，根據(jù)風(fēng)機(jī)布置的原則（風(fēng)機(jī)間距在主方向?yàn)?-9倍風(fēng)機(jī)直徑，垂直主方向?yàn)?-5倍風(fēng)機(jī)直徑）;加強(qiáng)對場地的利用，同時(shí)確保尾流效應(yīng)教學(xué)，不可超過8°，湍流強(qiáng)度不可多于0.16，明確微管選址初步方案。其次，結(jié)合初步方案在場址中現(xiàn)場定點(diǎn)工作，根據(jù)風(fēng)機(jī)機(jī)位周圍情況，如地質(zhì)缺陷、安裝平臺、道路設(shè)計(jì)、施工難度等，對其進(jìn)行合理調(diào)整，形成微觀選址風(fēng)機(jī)布置比較方案。為了提高風(fēng)能資源的利用率，微調(diào)機(jī)位的過程中需要在保證風(fēng)機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上進(jìn)行。最后，對不同布置方案的經(jīng)濟(jì)性、對環(huán)境的影響等因素進(jìn)行分析，明確最終的布置方案。該風(fēng)電場現(xiàn)場地形起伏大，機(jī)位最高海拔與最低海拔的差值為200m左右，所以在風(fēng)電場地形起伏變化明顯的區(qū)域，減少風(fēng)機(jī)布置，合理增加風(fēng)機(jī)布置間距，滿足機(jī)型設(shè)計(jì)要求。對于湍流較大的風(fēng)機(jī)機(jī)位來說，需要采用適應(yīng)更高等級的機(jī)型，確保其穩(wěn)定運(yùn)行。

4.2明確施工流程

因?yàn)樵擄L(fēng)電場位于高寒高海拔山地地區(qū)，風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)形式較為復(fù)雜，主要為基巖的擴(kuò)展式與嵌巖樁。對其施工流程進(jìn)行分析，主要為（1）定位放線;（2）灌注樁施工;（3）土石方開挖;（4）驗(yàn)槽;（5）墊層混凝土澆筑;（6）預(yù)應(yīng)力錨栓安裝;（7）基礎(chǔ)鋼筋綁扎;（8）模板安裝;（9）整體驗(yàn)收;（10）澆筑混凝土;（11）混凝土養(yǎng)護(hù);（12）拆模;（13）二次灌漿;（14）混凝土工程驗(yàn)收;（15）回填土;（16）基礎(chǔ)交付安裝。

4.3風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)預(yù)應(yīng)力錨栓安裝

完成風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)預(yù)應(yīng)力錨栓安裝作業(yè)后，為了保證施工質(zhì)量，優(yōu)化施工工藝，需要加強(qiáng)對頂面平整度的控制，這也是保證風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)施工的主要途徑，對風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的運(yùn)行有直接影響，因此施工人員需要加以重視。通常情況下，完成基礎(chǔ)預(yù)應(yīng)力錨栓上下錨板的安裝作業(yè)后，需要對初次上下錨板同心度和水平度進(jìn)行合理檢測，在這一過程中，需要消除水平度的誤差。完成鋼筋的安裝作業(yè)后，進(jìn)行混凝土澆筑前進(jìn)行再次檢測，在這一過程中，需要對上錨板頂面水平度的誤差進(jìn)行合理控制，允許誤差為±1cm，每次測量時(shí)均需要對測量結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)記錄。在澆筑混凝土的過程中，需要安排專業(yè)人員碎石對基礎(chǔ)上的錨板水平度進(jìn)行檢測，如果存在問題需要及時(shí)進(jìn)行處理。檢測基礎(chǔ)上錨板頂面水平度的過程中，使用的測量儀器精度需要與設(shè)計(jì)要求相符，同時(shí)進(jìn)行合格檢驗(yàn)，安排專業(yè)檢測人員進(jìn)行檢測。

4.4風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)大體積混凝土澆筑

在風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的大體積混凝土澆筑施工過程中，施工工藝的優(yōu)化措施主要包括以下幾個(gè)方面：（1）對混凝土配合比進(jìn)行優(yōu)化，施工前進(jìn)行水泥水化熱測定試驗(yàn)，對粗骨料來說，需要使用級配較好的碎石以及機(jī)制砂進(jìn)行水系處理，進(jìn)而有減少水泥的用量。使用“雙摻技術(shù)”，主要指同時(shí)摻入粉煤灰與高校減水劑，有助于降低單位混凝土的水泥用量，同時(shí)有效延緩溫升峰值出現(xiàn)的時(shí)間。（2）結(jié)合施工條件對施工過程中大體積混凝土澆筑塊體的溫度、溫度應(yīng)力以及整澆長度進(jìn)行檢測，確保施工方案的可行性，同時(shí)需要結(jié)合檢測結(jié)果明確各項(xiàng)溫度指標(biāo)，制定科學(xué)合理的溫度檢測方法、冷卻措施與養(yǎng)護(hù)措施。（3）選擇出廠超過10天的水泥，以防水泥本身的高溫導(dǎo)致混凝土入模溫度增加。拌和前需要通過冷水對配料機(jī)與攪拌機(jī)進(jìn)行沖洗，輸送前需要對輸送泵進(jìn)行沖洗，輸送過程中使用草袋覆蓋泵管，減少環(huán)境、溫度因素對其造成的影響。（4）澆注方式為分層連續(xù)澆注，加強(qiáng)對混凝土層面散熱性能的利用，在前一層混凝土初凝前完成次層混凝土的澆注，避免出現(xiàn)層間冷縫。（5）采用電子測溫儀對溫度進(jìn)行檢測。結(jié)合檢測結(jié)果開展冷卻工作與養(yǎng)護(hù)工作，保證混凝土體中心溫度和表面溫度的溫差不超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中的25℃，混凝土表面溫度以混凝土外表內(nèi)500m處溫度為標(biāo)準(zhǔn)。

4.5 風(fēng)機(jī)塔筒吊裝

風(fēng)機(jī)塔筒施工是風(fēng)電場施工過程中的重要一環(huán)，塔筒各節(jié)間需要采用法蘭、高強(qiáng)螺栓進(jìn)行有效連接，如果高強(qiáng)螺栓連接與規(guī)范要求不符，可能會導(dǎo)致塔筒安裝及運(yùn)行階段發(fā)生風(fēng)機(jī)倒塌、墜落、塔筒斷裂、高強(qiáng)螺栓斷裂等安全事故問題。所以需要對施工工藝進(jìn)行優(yōu)化。首先，施工前使用高強(qiáng)螺栓需要根據(jù)其出廠批號等參數(shù)信息，對螺栓楔負(fù)載、螺母負(fù)荷、螺母及墊圈硬度等情況進(jìn)行檢測，同時(shí)進(jìn)行光譜分析，認(rèn)真檢查材質(zhì)，確保其達(dá)標(biāo)后方可投入應(yīng)用。復(fù)核需要隨機(jī)抽取現(xiàn)場待安裝的螺栓進(jìn)行檢測。其次，需要確保緊固高強(qiáng)螺栓采用的手動、電動及液壓扭矩均檢驗(yàn)合格。具體安裝過程中，避免強(qiáng)行傳入螺栓。最后，進(jìn)行風(fēng)機(jī)塔筒高強(qiáng)螺栓施工的過程中，可以使用十字交叉的方式進(jìn)行，可劃分為初擰、復(fù)擰以及終擰三個(gè)階段。

結(jié)語：

綜上所述，高寒高海拔山地風(fēng)電場的施工難度較大，具有一定的復(fù)雜性，因此施工人員需要合理選擇施工工藝，對施工工藝進(jìn)行全面優(yōu)化，本文以實(shí)際工程案例分析了風(fēng)電場施工要點(diǎn)，總結(jié)施工經(jīng)驗(yàn)，保證工程質(zhì)量。

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