高山风电防塌方的几种治理方案

张斌

摘要：近年来，高山风电项目如雨后春笋般立项，但在施工过程中，由于地形复杂，可研阶段未对所有区域进行踏勘，加之施工过程中受各种因素原因偏线及改变施工方案影响，造成上下边坡塌方，给生态环境造成破坏，造成水土流失。该文依据翁源周陂风电场从工程设计、施工管理、水土保持工程的角度总结了相关经验，希望能为同领域工作者提供参考。

关键词：水土流程  高边坡  水土保持  治理

中图分类号：TM614    文献标识码：ASeveral Treatment Schemes for Preventing Landslides in Alpine Wind Power Plants

1.2 项目所在地环境

该项目处于全国土壤侵蚀类型区划中的水力侵蚀南方红壤丘陵区，地貌为低山丘陵，山脉纵横交错，从气候类型上看，属中亚热带季风区，多年平均气温20.6 ℃，多年平均降雨量1 864.47 mm。年平均相对湿度77%，多年最大平均风速15 m/s，最大瞬时风速达25.3 m/s；从土壤类型上看，项目区处于以赤红壤为主，大部分表土或土层较深厚；从植被类型上看，工程位于长期风化的剥蚀丘陵地貌区，区内植被发育，以常绿阔叶林、灌木为主，混有松、杉、竹、针叶林等，林草覆盖率约80%。翁源周陂风电场坚持水土流失治理镶嵌景观美化的理念，以求在满足达到水土流失治理效果且要符合稳定生态环境等功能需求，从而促进全区域内旅游经济的高速发展。同时，在具备一定丰富的风能资源与其他自然资源的支持下，在设计和施工技术上可实现水土流失治理与自然生态保护，从而可以推动风电场建设。项目通过结合翁源本地优良的旅游资源，有效地将风电项目与旅游景区建设相结合，通过再造风电旅游项目及未开发的自然风景实现生态的多样性，打造当地特色的生态风电场。

2 防治方案

2.1 植物措施

根據南方生态环境来施工的话，植物措施有植被防护、三维植被网防护、湿发喷播、客土喷浆复绿以下几种，以灌木为主，乔木为辅，草次之，要注意的是如果灌木根系不发达，重量较大易造成表土荷载较高，碰到降雨天气造成二次塌方，建议根据当地气候及土质条件选种子，植被措施搭配三维土工网或者钢丝网使用能加强表土稳定性[2]，也可在平台处设置植生袋，并做好排水设施。由于项目地土质松软，根据对翁源县同类地区观察，乔木树种选取大王椰子、黄瑾，灌木树种选取大花紫薇、散尾葵、黄花夹竹桃、大叶黄杨，草种选取马尼拉草，这些草种和树种为当地常见的种类，不仅能起到保持水土的作用还能发挥植被的景观效果，符合水土保持要求，种植方式为覆土撒播；灌木树种可选用大花紫薇、散尾葵、黄花夹竹桃、大叶黄杨等，乔木树种可选用大王椰子、黄瑾，种植方式为栽植。播散草种和植树的时间应选在4～5月，当降雨量偏少时，需要根据植物的特点进行晒水养护，如果遇上夏季高温天气，浇水应该根据植物特点在特定时间段进行，防止因为植物的蒸腾作用而死苗。同时为了保持水分，应在喷播或穴播后及时用无纺布对乔木树干包裹并对完成边坡绿化部分进行保护，通过对乔木树干进行塑料膜包裹进行保温处理；对灌木及草类种植区域进行无纺布等覆盖，确保高温寒冷天气的成活率（如图1所示）。

2.2 砌筑骨架防护措施

骨架植物防护可分为拱形、人字形、菱形等多种圬工骨架形式，需同时配以植草进行防护。根据上下坡面的土壤以及坡度缓急进行选择，框格可根据地质条件有以下几种形状，即六角形混凝土块、浆砌片石拱形、浆砌片石及麦穗形的预制块等。此种方案不仅对道路边坡有一定效果的防护效果外，还对道路外观起到了美化作用，由于此种施工方案需要根据实际地形进行镶嵌施工，故成本和难度也较高。网格中种植根系发达的常青类植物，可有效加强表土稳定性。根据现场情况可在下边坡中段设置拦挡、防护桩等措施。翁源周陂风电场在道路区汇水不畅的挖方路基段下边坡两侧位置布设浆砌石排水边沟，在边坡位置布设铺草皮防护，在填方路基下边坡位置两侧位置布设浆砌石排水沟，在边坡位置布设铺草皮防护，这些措施在施工过程中能够有效防治水土流失，同时在道路施工过程中填方边坡位置的编织土袋挡墙，挖方边坡、填方边坡位置的塑料薄膜苫盖，浆砌石排水边沟、浆砌石排水沟位置的沉沙池等措施[3]。

2.3 圬工防护措施

圬工防护措施一般分为喷浆防护、挂镀锌钢丝网喷浆防护、圬工全防护、护面墙、锚杆等，优点是材料来源广泛、稳定性好、施工简单，缺点是施工周期长、自重大、抗拉抗弯强度低。浆砌片石适用于边坡角度低于1：1的各种岩石质和土夹石质边坡，坡面受强风化作用脱落、地面水流冲刷、土夹石泥冲沟及表层土壤流失等自然灾害时可用浆砌块石防护边坡，砌筑浆砌块石护坡的水泥砂浆强度通常为M5，温度寒冷以及冲刷严重区域应该为M7.5或增强为M10。砌筑用的石块应使用不易发生风化作用的坚硬岩石或花岗岩等，石料厚度一般为0.25～0.5 m。护坡最底层的基础设厚度0.1～0.15 m的碎石或者采用级配良好的砂砾垫层，根据现场实际情况，可以使用高强度防腐的土工编织物代替垫层。浆砌块石护坡应根据土质情况砌筑石料基础，石料基础埋深数值不能低于护坡厚度的1.5倍，若施工区域会产生冰冻的情况，施工位置应该选定在冰冻线以下区域，砌石护坡根据要求10～15 m位置砌筑宽为2 cm的伸缩缝（或沉降缝），采用沥青麻筋或者竹筋等优良材料填缝。采用预应力锚索加固的方案适用于对松软土质以及岩质交替地层的边坡，为了确保此种方案稳定牢固，其锚固受力区域段应设置在岩层内部。如锚固段设置在土层内，安全起见需要进行拉拔试验并根据每个不一样区域进行差异化设计[4]。锚索通常采用Φ12.7 mm与Φ15.24mm的钢绞线材料；锚索通常与其他紧固结构部件组合加固，如常见的锚索抗滑桩、锚索桩板墙、锚索地梁及格子梁等；质地坚硬岩石区域锚固采用拉力型锚索方案，土壤松软或岩石易脱落部位锚固选取压力分散型锚索。锚杆加固的方案通常用于土质、强风化岩地层边坡加固，锚固位置应选取在稳定的区域内。预应力锚杆与预应力锚索的作用区别不大，区别在于杆体材料采用精轧螺纹钢筋或普通预应力钢筋，但是锚索杆体是预应力钢绞线、钢丝制作的。就预应力而言，锚杆产生的锚固力与锚杆长度这两项参数不如锚索大、长。全长粘结型锚杆杆体材料普遍用普通钢筋。从材料角度分析锚杆属于刚性体，锚杆太长的话不方便使用，通常的话，不能超过20 m（特殊情况下尽量不要长于15 m）。锚杆与锚索一般都是与格子梁（框架梁）、地梁等支挡结构搭配施工。由于锚杆加固的方式造价昂贵，现场因地制宜，采用了打桩的方式进行加固处理，现场多为淤泥、黏性土、碎石土，打桩工艺简单，操作可行性度高。采用长4.0 m、直径为150～200 mm的桉树桩按照梅花桩形式进行布置，根据现场形式进行数量确定，同时根据坡度、高度、土壤含水量进行打桩排数的确认，打桩完成后在桩体脚下进行植生袋堆置，具体施工方案如下。

第一，将边坡拱形骨架内多余的碎石、泥土等杂物清除并整平，要求保证清理后的坡面比拱形骨架面低20 cm以上，在植生袋最底层先垫铺5～8 cm的碎石，便于坡面积水排出。第二，用配好种子并加工好的植生袋装填种植土，种植土中适当加入草碳土10%和复合肥500 g/m。第三，将装好种植土的袋子由上而下均匀码放在拱形骨架内，每码好一排后均用脚踩实压紧再往上继续码放；另外，对于坡比大于等于1：0.5的边坡，为保证其稳定在做好的植生袋上用米字型铁钢丝网拉紧，每拱中间用一根80～100 cm长的Φ14的钢筋固定，其他部位用50 cm长的Φ14的钢筋固定。第四，通过对高边坡及下边坡进行打桩加固，有效地降低了塌方概率，固化了水土（如图2所示）。

2.4 主被动防护措施

主被动防护网是用钢丝绳网为主的一类柔性网状材料包裹在土质松散已流失水土的斜坡与土夹石强风化区域，防止降雨、强风化等一系列物理化学作用导致的地质灾害，同时对松散土质及滚石起到约束作用，保障安全。材质有钢丝绳网、普通钢丝格栅（常称铁丝格栅）等。防护网在受到来之各个方向的冲击力时，边坡防护网能够延长冲击力的作用时间，同时加大了网面的受力面积，让局部受力转向整张防护网的受力，避免由于局部受力而造成的破坏防护网。边坡防护网的这种特性，让边坡防护网在应用过程中不受任何地形地势的限制，同样在施工过程中不会破坏原始的地形地貌。翁源风电场部分区域为高陡坡强风化岩地貌，为了保证边坡的稳定性与安全性，在高边坡处打铆钉挂钢丝网，因其柔性特征能使体系将部分集中力向四周涣散，得以充分发挥整个体系的防护能力，即部分受力、全体承载，使体系能接受更大的冲击。因为体系的开放性，地下水可以自由流动，避免了因为地下水压力的升高而造成的边坡失稳问题，自动防护网体系还能使边坡受风化腐蚀的情况减弱，且对坡面形状特征没有要求，不损坏和改动坡面原貌形状和植被成长条件，为喷播及穴播创造了有利条件[5]。

3 风电场区域内部水土保持方案

3.1 风电机组区

考虑到各个风电机组施工时间短，主体设计已考虑排水沟、截水沟及汇水处沉砂池等措施，方案主要补充各个风电机组安装平台下边坡位置的编织土袋挡墙和下边坡上游位置的挡水土埂，以及施工结束后的风电机组挖、填方边坡的铺草皮、安装平台位置的全面整地、撒播种草等防护措施。

3.2 道路区

主体设计已考虑在新建道路区汇水不畅的挖方路基段下边坡两侧位置布设浆砌石排水边沟，在边坡位置布设铺草皮防护，在填方路基下边坡位置两侧位置布设浆砌石排水沟，在边坡位置布设铺草皮防护，这些措施在施工过程中能够有效防治水土流失，方案主要补充在道路施工過程中填方边坡位置的编织土袋挡墙，挖方边坡、填方边坡位置的塑料薄膜苫盖，浆砌石排水边沟、浆砌石排水沟位置沉沙池等措施。

3.3 110kV升压变电站区

主体设计已虑在110kV升压变电站区开挖边坡上游位置布设浆砌石截水沟，在围墙四周位置布设浆砌石排水沟，在站区内布设绿化美化等水土保持防护措施，这些措施在施工过程中能够有效防治水土流失，方案主要补充施工过程中的表土剥离、表土回覆、排水出口位置设置沉沙池，以及表土堆放位置设置编织土袋挡墙、彩条布苫盖等防护措施（如图3所示）。

3.4 集电线路区

主体设计已虑在集电线路区采取土地整治、植被恢复措施，方案主要补充集电线路区施工期间的表土剥离、表土回覆、线路两侧设置编织土袋挡墙、开挖土方临时堆土的彩条布苫盖，以及施工结束后的全面整地、撒播种草等防护措施。

3.5 施工临建区

主体设计已虑在施工临建区采取土地整治、植被恢复措施，方案主要补充施工临建区在施工期间的表土剥离、表土回覆、四周位置设置土质排水沟、沉沙池，以及表土堆放位置设置编织土袋挡墙、彩条布苫盖等防护措施。

3.6 弃渣场区

主体设计在弃渣场区考虑上游设置截水沟、在弃渣场沟底出口处修建挡渣墙拦挡、撒播种草等水土保持防护措施，方案主要弃渣场区弃渣过程中的表土剥离、表土回覆，上游位置的浆砌石截水沟，汇水出口位置的沉沙池，弃渣坡面位置设置土质排水沟，弃渣下游位置的浆砌石挡土墙，表土堆放位置设置编织土袋挡墙、彩条布苫盖，以及施工结束后全面整地、乔灌草混植、铺草皮等防护措施。

4 水系处理——构建水系系统

需要特别注意的是施工过程中要留意水系问题，水系的流向决定整个风场道路、下边坡及上边坡稳定性。U形填方区及坡道要在两端设置截水沟，防止冲刷路面形成深沟。由于U形填方区地势低，且下边坡多为溜渣情况，造成表土被覆盖，溜渣区域还未有植被存活，水流冲刷容易造成泥石流及表土剥离，严重情况直接导致道路垮塌。在填方区道路铺垫碎石，铺设过程中分层碾压，密实度需达到验收标准才可进行下一道工序，或者使用M10混凝土硬化，彻底改善道路积水问题。需要注意的是，以上施工工艺都需要在道路两侧砌筑混凝土排水沟，将水流引至原土质层排出，靠近下边坡的路面要形成坡度，将水流引至山体内侧，防止渗水进入下边坡，造成吸水重量过大破坏土壤的粘结性，造成表土流失[6]。

风电场道路在开挖过程中应时刻把控红线意识，高边坡距离生态红线50 cm左右，为后续高边坡会水面开挖截水沟提供作业面，截水沟建议开挖深度及宽度均为40 cm，底部浇筑M7.5混凝土，观察山体走势确定水流向，并缓缓引至原土层或者石质区域，部分高边坡应砌筑挡墙与截水沟连接，并在挡墙砌筑过程中放置PVC排水管，解决了土壤积水排出的难题。截水沟及排水沟原则上应在较缓处排放，并设置八字墙，防止原土层冲刷，特殊情况下根据地质情况设立排水设施。为防止道路区形成的松散裸露面在雨天产生水土流失，导致泥沙随雨水流入下游河流水系、周边农田及灌排沟渠等敏感区域，造成不利影响，翁源风电场将沉砂池设置在主体排水沟位置。风电场根据现场实际情况，综合雨季水流走向设置涵管，在施工过程中需要注意的是，涵管接口处需要做防水处理，使用沥青或者其他材料，纵坡高于10°的路段建议每百米设置一处，沉砂池需挖深，为日后清理及维护做好余量设计处理。

5 结语

翁源周陂风电项目通过采取一系列的水土流失治理措施及生态体系的重建工作，改善了因为施工带来的一系列土壤地质损坏问题，在水土治理过程中根据现场实际情况采取多种施工方案，梯次分明，有效地保证了当地生态多样性与经济利益的最大化，用实际行动践行了绿色能源的发展理念，让风电场与大自然完美融为一体。

参考文献

[1] 徐金华.韶关乐昌五山风电场水土保持分析与评价[J].陕西水利，2021（1）：126-128.[2] 班小峰.我国风电场水土流失防治措施体系[J].水土保持应用技术，2020（4）：44-46.

[3] 谢秋姜.南方地区山地风电场水保相关问题探究[J].能源与环境，2022（2）：108-109，120.

[4] 陈仲永.闽东沿海风电场水土流失突出问题及防治对策：以霞浦马耳山、浮鹰岛风电场为例[J].亚热带水土保持，2020，32（2）：62-65.

[5] 刘军.水土保持治理中的常见问题及防治分析[J].中国设备工程，2021（1）：256-258.