风电场建设项目岩土工程勘察研究

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风电场建设项目投资大、建设周期较长、风险较大。若由于岩土工程问题引起风电场建(构)筑物质量或安全事故,轻者将带来工程返工加固、停产治理的经济损失,重者则附带人员伤亡、声誉受损的生命或形象损失。这类损失,多是由于不重视岩土工程勘察或勘察成果低劣而造成的。我国有关法规、规范对岩土工程勘察工作提出了明确要求。例如：《建设工程质量管理条例》(国务院令第279号)要求,“从事建设工程活动,必须严格执行基本建设程序,坚持先勘察、后设计、再施工的原则”；“设计单位应当根据勘察成果文件进行建设工程设计”。《建筑地基基础设计规范》(GB50007－2011)规定“地基基础设计前应进行岩土工程勘察”。《岩土工程勘察规范》(GB50021－2001,2009年版,简称“国标勘察规范”)规定“各项建设工程在设计和施工之前,必须按基本建设程序进行岩土工程勘察”。总之,无论是从严格执行有关法规及规范的角度看,还是从保证工程质量、避免损失的角度看,都要重视、做好风电场项目岩土工程勘察工作。

1 风电场建设项目岩土工程勘察的重要性

对于风电场岩土工程勘察,不仅要遵照国家、行业的有关标准、规范及规程,做到规范地勘察；同时也要根据项目特点、地形地貌、地质条件等客观条件以及具体设计要求,并参考常规做法,既覆盖全面、又突出重点地布置勘察工作。从而做到科学地勘察,避免生搬硬套。要想做好风电场岩土工程勘察,就要正确地分析、确定勘察等级、阶段、范围,并科学地规划勘探手段、勘探点间距及勘探深度。

2 风电场岩土工程勘察工作中常见问题

2.1 勘察工作无勘察大纲 勘察大纲是规范勘察工作的系统性文件,应该由实际的勘察单位编写,交付给建设单位审核通过后在可以生效,勘察大纲既是勘察工作的最低标准,也是后期计算相关勘察以及施工费用的依据,是勘察工作的基础性文件。但是现如今的勘察企业对大纲不能加以重视,进而给后期的勘察工作甚至设计工作带来不小的困难。

2.2 勘察阶段划分不规范 勘察成果主要用于工程设计。一般来讲,工程设计是分可行性研究、初步设计、施工图设计等阶段,岩土工程勘察亦应与其相适应、分阶段提交勘察成果。这既符合对拟建场地和岩土条件的认识是由粗到细的循序渐进性,也便于突出重点、有针对性地满足各阶段设计的需要。但是,对于风电场项目岩土工程勘察,有的勘察单位却经常不分轻重地合并勘察阶段、直接进行详细勘察,这显然摆脱不了随意节省工作量、偷工减料的嫌疑。

3 风电场岩土工程勘察工作的建议

3.1 重视勘察工作等级 根据“国家勘察规范”相关规定,以项目工程的重要性、施工现场以及地基的复杂程度为依据将勘察工作分为三个等级,分别为甲级、乙级、丙级。若项目工程施工现场的复杂等级、地基复杂等级或者项目重要等级其中有一项为一级时,那么此工程的勘察工作等级为甲级；若项目工程施工现场的复杂等级、地基复杂等级或者项目重要等级全部为三级时,则风电场的勘察工作等级为丙级；除了以上两种情况的工程全部为乙级。根据“风电场勘察工作规范”相关规定,风电场的勘察等级分为三个等级：一级勘察等级的风电场应该具有复杂的地质情况、冲积平原或者复杂丘陵、山坡或海上并且具有2.5MW以上单机容量的发电设备。三级勘察等级的风电场应该具备简单的地质情况或者位于普通平原并且具有小于1.5MW单机容量的发电设备。除了以上两种等级状况区域的发电厂全部为二级勘察等级的发电厂。现如今,我国大部分的发电厂之中风机发电设备的容量大于2MW,并且地质情况属于普通等级,我国的多数风电场岩土工程勘察工作等级为甲级。升压站等项目工程中的安全等级大部分为二级,并且地质复杂程度大部分为二级,所以我国大部分升压站的岩土工程勘察工作等级为乙级。施工人员在勘察工作等级评判的工作上应该加以重视,根据不同的勘察工作等级合理规划风电场的工作计划,提升后期施工的工作效率。

3.2 勘探孔布置原则 对于风电场工程,风机机组都是分散布置,基础直径较大,一般在16m～18m。机组之间距离较大,一般在300m以上,各风机基础岩土工程特性差别较大。风机为高耸构筑物,在风机动荷载作用下,风机基础经常处于偏心受压状态,基础边或角桩偶尔处于抗拔状态。因此,风机基础受力比较复杂,勘探孔的布置应考虑到这些特点。我国目前的勘察规范,对拟建物勘探孔的布置主要遵循两大原则：第一个原则是全平面布置勘探孔原则,即不管采用网格状、梅花状还是“之”字形布孔,要求勘探孔能够把拟建物基础全部包住；第二个原则是勘探孔孔距控制原则。规范要求,重大的动力机器基础和高耸构筑物,勘探点不宜少于3个。对照以上布孔原则,风电场一台风机基础布置一个勘探孔显然不符合要求,至于两个或多个勘探孔是否满足要求还要看场地地层的复杂层度及可能采用的地基处理方式。风机基础埋深一般3m～4m,对稳定基岩场地,勘探点深度5m～8m可满足设计要求；对于土基,可根据场地复杂程度、拟采用的地基处理方式调整勘探孔深度,深度可控制在15m～50m范围内。如果要尽可能少布孔并且还要地质勘察资料准确,就需要采取其他相关物探等勘察措施。笔者认为,首先要了解拟建场地地层沉积特点。对于滨海相、湖相等沉积地层变化幅度小,地层层面相对较稳定,一个勘探孔揭露的一点的地层特征可以认为代表一个风机基础的地层特点,一般可以满足设计需要。而对于岩溶等特殊地质或持力层层面起伏变化较大的地区,一个或者两个、甚至多个勘探孔也无法准确反映地层特点,这种情况就要加强施工验槽。其次,要加强地区地质勘察资料的收集、整理,从而对一个风电场地层特点有一个总体把握,合理确定每台风机必需的勘探孔个数和勘探孔深度,做到勘察工作经济、可靠。

3.3 清晰勘察工作范围 风电场的勘察人员应该清晰岩土工程勘察工作范围,根据“风电场勘察工作规范”的相关规定,风电场在进行岩土工程勘察工作时,勘察人员应当对风电场内部的每一台升压站、风电设备、场内道路以及线路等设备条件以及地质条件加以及时评价,为后期的风电场施工图纸设计以及招标文件的编写提供准确的数据资料,所以勘察范围应该包括风电设备、电力线路、交通设备以及升压站。现阶段,仍存在小部分风电场的勘察人员只关注风电场内部的升压站以及风电设备加以重视,而忽视了交通设备以及电力线路的勘察工作,虽然在整个风电站的运行之中风电设备以及升压站占据了主要的部分,但是其中的交通设备以及电力线路也应该加以关注,若电力线路以及交通设备出现问题则会影响整个风电场勘察工作质量。

结语

综上所述,风电场岩土工程中的勘察工作是风电场项目的基础阶段,相关的勘察人员应该重视勘察工作等级、明确勘察工作规划、清晰勘察工作范围以及关注勘察工作布置,根据实际的场地情况做好风电场岩土工程的勘察工作,在保证勘察工作质量的基础上切实有效的提高勘察工作效率。