贵州山区风电勘察浅谈

常强 陈潇 刘祥刚 张宁 穆龙

我国幅员辽阔，风能资源丰富，作为清洁能源，风能得到了很好的开发利用。贵州省作为云贵高原省份，风能资源分布较集中，属第Ⅳ类风能资源区。由于省政府的大力支持，风电项目得到了很好的发展，根据贵州省“十三五”风电规划，2020年其总体目标为装机容量达到600万千瓦。

随着风电项目的发展，风电勘察设计技术日趋成熟，作为风电设计建设的基础，勘察十分重要，然而我国各地地质特征各异，现有勘察参考规范方法及手段针对性不强的问题日趋显现。面对勘察过程中的各种实际困难，唯有针对不同的地质情况，采用不同的勘察手段，才能做到有的放矢，在合理的成本下，达到理想的勘察效果。贵州山区风电项目因其自身特征，主要采用在地质测绘前提下，以物探为主、钻探为辅，配合室内试验的方法进行勘察。此外，后期应注意施工地质。

本文以贵州山区某风电项目为例，针对风电场招标设计阶段风电机组机位的勘察工作，浅谈工程地质勘察中遇到的问题。

贵州山区风电项目特征

贵州地处我国西南，平均海拔在 1100米左右，境内山脉众多，岩溶地貌发育非常典型，喀斯特地貌面积占全省国土总面积的61.9%，岩溶分布范围广泛，形态类型齐全，地域分布明显，构成一种特殊的岩溶生态系统。因此，不同于平原或其他山区风电项目，贵州山区风电项目的主要特征表现如下：

（1）风电机组多布置于地势较高地带

贵州地处云贵高原，省内重峦叠嶂，绵延纵横，山高谷深。为了借助山地天然优势更好地利用风能，风电机组多布置于独立山包顶部，或地势较高山脊沿线地形突出地带，整体地势高。

（2）地基多为碳酸盐岩地层

贵州山地居多，地层多，岩性分布不一，多以海相沉积为主，沉积岩中以灰岩、白云岩等碳酸盐岩地层分布最为广泛。地形演化过程中，受不同地层岩性差异影响，地势较突出处多以灰岩、白云岩、燧石灰岩、石英砂岩等硬质岩为主；地形平緩低矮区多以泥岩、页岩等软岩为主。风电场布置时，风电机组多位于以硬质岩层为主的地势较突出处，尤其是在灰岩地层中布置居多，该地层多存在岩溶发育现象。

（3）风电机组基础多为天然扩展基础

贵州山区风电机组多布置于地势较高地带，该区地表多见基岩出露，或地表分布浅层覆盖层，场平及基坑开挖后，基础多位于岩石地基上，承载力及抗变形能力强，多采用天然扩展基础。

（4）机位处地下水位深

山区风电机组因多布置于地势较高处，与周边低矮处相对高差大，风电机组机位处地下水位深，地下水对风电机组基础无影响。

勘察技术标准在贵州山区风电项目中的应用分析

目前，我国风电勘察技术规范总体不够成熟，面对不同地区的风电项目，勘察手段及方法针对性不强。贵州山区风电勘察，主要依据《陆地与海上风电场工程地质勘察规范》（NB/ T 31030-2012），参考《岩土工程勘察规范》[GB 50021-2001（2009年版）]及贵州省地方规范《贵州省建筑岩土工程技术规范》（DBJ52/ T046-2018），三个规范对于贵州风电项目勘察同样存在针对性不强的问题。

（1）勘探孔数布置

根据《陆地与海上风电场工程地质勘察规范》（NB/T 31030-2012），一台风电机组至少布置1个主孔，地质条件复杂时，需布置辅孔或坑探。结合贵州山区风电项目特征，风电机组机位地势较高，交通不方便，勘探施工用水困难，钻探难度大，成本高；机组多位于碳酸盐岩地层区，岩性变化不大，层面相对稳定，地层岩体结构特征大体相同，应重点关注碳酸盐岩岩溶发育情况。笔者认为，处于同一地层内的风电机组，考虑到勘探难度、成本及预期达到的勘察效果，可适当减少钻孔数量，达到查明地层岩性特征即可；加强地表测绘和物探测试，重点查明岩溶发育情况；针对物探异常区，补充钻孔验证。

（2）勘探孔深设置

根据三个规范要求，孔深原则分别为“在基岩和浅层岩溶发育地区，基础底面下土层厚度小于地基变形计算深度时，一般性钻孔应钻至较完整～完整基岩面，控制性钻孔应深入较完整～完整基岩面3～5m”，“对岩质地基，应根据地质构造、岩体特性、风化情况等，结合建筑物对地基要求，按地方标准或当地经验确定”，“控制性钻孔深度可根据探测目的确定，最大深度以查明溶洞空间分布为目的；一般性钻孔用以查明地基建筑条件，孔深宜进入持力层3～5倍基础短边宽度且不小于5m”。

贵州山区风电基础多为天然扩展基础，基础尺寸较大。基础设计时，为保证基坑开挖和风电机组吊装工作面，通常会削除部分山顶，此时基底大部分已进入山体一定深度，基础已置于岩基之上。笔者认为，贵州地区以灰岩、白云岩为地基持力层时，其强度和刚度能满足承载力和变形要求，因此，当风电机组基础置于上述地层时，对于一般性钻孔孔深设置，按规范要求，进入地基持力层3～5倍基础短边宽度（风电机组基础多为直径约19～20m圆形基础），深度过大，孔深进入基底下3～5m即可；对于控制性钻孔孔深设置，可结合物探测试成果，当异常区位于基础受力及变形范围内时，孔深达到异常区下3～5m即可。

（3）室内试验

结合贵州山区风电项目特点，笔者认为，岩石室内试验可参考贵州省地方标准，保证每个岩性层或岩体单元参加统计的数量不少于6件，试验内容以查明岩体物理力学性质为主。

贵州山区风电项目，机位处地下水位深，地表基岩多裸露或有少量浅层覆盖层覆盖，当基坑开挖后，基底及基础四周均为基岩，不涉及水土腐蚀问题。

（4）物探应用

贵州山区风电机组多布置于山体顶部，或山脊顶部，与周边高差大，且交通条件较差或一般，机位周边地下水深，当以钻探为主要勘探手段时，搬运及施工难度大、成本高。结合贵州山区风电场风电机组多布置于灰岩、白云岩地层的特点，笔者认为，在合理控制项目成本前提下，为达到理想的勘探效果，在地质测绘基础上，可采取物探为主、钻探为辅的方式，通过物探手段查明机位处是否存在异常区，通过钻孔查明地层岩性特征及验证异常区。

物探实施时，可参考《电力工程物探技术规程》（DL/T 5159-2012）6.3.1和6.3.2条，“岩溶和土洞的探测方法可采用直流电法、电磁波法、弹性波法、井中探测法等。地表没有覆盖层时，岩溶探测宜选择地质雷达法、瞬变电磁法；覆盖层厚度较小时，岩溶和土洞探测可选择高密度电法、地质雷达法、瑞雷波法、电测深法、电剖面法、浅层反射波法、浅层折射波法、瞬变电磁法等”。

案例分析

贵州桐梓某风电场共布置24台单机容量为2000kW的风力发电机组，总装机容量48MW。场区大部分地区海拔高程在1300～1900m之间，地势开阔，地形起伏较大，场区西面、南面及东北面边缘均为陡崖，总体属侵蚀、溶蚀中山地貌。

场区24台风电机组均位于山顶或山脊顶部，自然边坡一般较陡，无公路及泥结石路直通机位处，交通条件差，山顶及斜坡地带基岩出露多，冲沟强烈发育，覆盖层零星分布。机位处岩层单一，岩性简单，基岩均为三叠系下统茅草铺组第一段（T1m1）浅灰至深灰色薄至中厚层微～细粒灰岩，岩溶较发育。风电机组所在山体地下水埋藏深，大于风电机组基础埋深，地下水对风电机组基础无影响。风电机组机位处地层6～9m范围内岩溶较发育，溶沟、溶槽发育，岩体完整性较差。风电机组基础均采用天然地基扩展基础，均以完整性相对较好的中风化岩体为地基持力层。

该风电场属典型的贵州山区风电场，招标设计阶段勘察时，结合风电场属灰岩岩溶区特点，考虑到风电机组处道路交通条件差、钻探施工用水困难等因素，勘察以物探、地质测绘为主，辅以钻孔、试验，主要勘察方法及结果如表1所示。

按此方法，在控制勘察成本的基础上，查明了风电机组地质情况及岩体物理力学性质，为设计提供了地质依据。根据后期施工开挖揭露，地质条件基本与勘察一致，仅局部物探线及钻孔未涉及区，开挖时揭露了少量溶蚀地质缺陷，勘察效果整体满足要求。

结语

我国风电场地质条件千差万别，有必要针对不同的风电场设计不同的勘察方案。本文针对贵州山区风电项目，结合笔者工作经验，阐明了该地区项目特征，并结合特征对标现有规范文件，分析了风电机组机位勘探过程中发现的问题，提出了相应的勘察策略：在地质测绘前提下，以物探为主、钻探为辅，配合室内试验。文中所提问题及策略，可供贵州山区风电勘察技术人员參考。

（作者单位：中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司）