复杂地形条件下陆上风机基础施工与风机安装的衔接技术方案

引言

风能是构建新型电力系统、保障能源安全的重要支柱。在优质风资源区日趋饱和的背景下，大规模开发复杂地形地区的风能资源已成为必然选择。然而，不同于地势平坦的场址，复杂地形通常指山地、丘陵、沟壑、高原等区域，其特点表现为：地势起伏大、交通条件差、地质条件多变、气候环境恶劣（如高海拔、低温、强风）以及生态环境脆弱。这些特点相互交织，极大地增加了风机基础施工的难度，并对风机吊装作业的安全性、精准性和效率构成了严峻考验。因此，深入剖析这些挑战并寻求有效的解决方案，对于推动风电产业向更广阔领域健康发展具有重大的现实意义。

1、复杂地形条件的主要特点

在展开具体分析前，必须首先明确复杂地形给工程建设带来的全局性影响：交通运输极端困难： 场区内道路蜿蜒崎岖，坡陡弯急，桥涵承载力有限。风机的大型部件，如叶片（长度普遍超过 90 米）、塔筒（单段重达80 吨以上）、机舱等，其超长、超重、超高的特性使得运输成为首当其冲的难题。往往需要对现有道路进行大幅加固、拓宽甚至新建，成本高昂，周期漫长；作业场地严重受限： 风机机位点多布置在山脊或山顶，平台开挖面积有限，难以形成如同平原地区那样宽阔的组装和吊装作业面。这要求吊装方案必须更加精细，对设备选型和布局提出极高要求；地质条件复杂多变： 同一风场不同机位可能跨越迥异的地层，如岩石、软土、滑坡体等，地基处理方式和基础选型不能“一刀切”，需进行“一机一勘”，设计个性化解决方案；气候环境影响显著： 山区小气候特征明显，风速、风向变化快，雾、雨、雪天气频繁，有效施工窗口期短。吊装作业对风速有严格限制（通常要求低于 8-10m/s ），天气的不确定性大大增加了工期和成本控制的风险；生态环境敏感： 山地丘陵往往是生态保护区或水土流失重点治理区，施工过程中的植被破坏、水土保持、噪声污染等问题尤为突出，环保要求严格，施工组织需充分考虑生态恢复措施。

2、复杂地形条件下陆上风机基础施工与风机安装的衔接技术方案分析

2.1、前期一体化规划与设计衔接

一体化总平布置规划：在总图设计时，不仅要考虑单个机位的平面布置，还需用4D-BIM技术进行施工全过程模拟。动态演示从土方开挖、基础浇筑到设备堆放、吊车占位的整个流程，优化场地利用方案，避免空间冲突。例如，将钢筋加工场等临时设施设置在后续可作为叶片堆放场的位置；道路与平台设计的协同：道路设计必须同时满足基础施工（承重：混凝土罐车）和风机安装（承重：主吊车+配重 ⁺ 设备）的双重荷载标准。平台设计除满足基础尺寸要求外，还需根据选定的吊装工艺（如主吊工况、履带吊接地比压）进行加固设计，确保吊装时地基稳定；接口标准统一：明确基础环法兰的水平度、平整度、清洁度标准以及地脚螺栓（若采用）的露出长度和扭矩标准，并作为基础施工验收的核心指标，确保与塔筒底法兰的完美匹配[1]。

2.2、施工过程中的动态衔接管理

建立统一的项目管理平台，实时共享基础施工进度、混凝土强度监测数据（采用物联网无线测温仪）、天气预报、道路状况等信息；安装单位根据基础强度增长曲线和天气预测，动态调整设备发运计划和人员进场时间，实现“基础等设备”而非“设备等基础”，减少设备闲置和窝工了；通道与平台的协同使用与保护：制定详细的《大件运输与交通组织专项方案》，实行“运输时段管制”，基础施工材料运输与风机大件运输错峰进行。对关键弯道和坡段建立“一会一封”制度，即大件车辆通过时，其他车辆暂停会让，基础施工完成后，立即对平台进行最终整平、压实和必要的硬化（如铺设钢垫板或浇筑二次薄层混凝土），并划出明确的吊车支腿位置区域，该区域的地基承载力需经检测确认，并做好保护，严禁其他设备车辆随意碾压[2]。

2.3、关键交接面技术与质量控制

在基础混凝土强度达到设计要求后，安装单位与土建单位共同对基础环法兰的水平度（要求≤2mm）、平整度、中心定位进行第三方复测；彻底清理法兰面上的混凝土浆、铁锈、油污等，确保接触面光洁。对螺栓孔进行通透性检查；双方签署《工作面移交验收单》，明确质量状态和责任界限。检查塔基内预埋电气管道是否通畅，接地扁铁是否按设计要求引出并做好标记；完成塔基内防水、排水和照明等设施的施工，为后续电气安装创造良好条件[3]。

2.4、 基于不同吊装工艺的衔接策略

常规大型履带吊/全地面起重机吊装：确保平台尺寸和地基承载力绝对满足巨型吊车的要求。需提前核算吊车在所有工况下的支腿压力和平台尺寸，必要时对平台进行扩挖或额外地基加固（如铺设路基箱），主吊设备进场路径和组装场地需在基础施工时一并规划预留。分体式吊装（如双臂梁方案）：该方案常用于空间极度受限的机位，使用两台中型起重机配合专用臂梁进行吊装；衔接重点：此方案对平台面积要求相对较小，但对两台吊车的精准站位和协同操作要求极高。衔接阶段需精确放样出各吊车的支腿位置，并进行单独的地基承载力验证。在交接复测和吊装就位过程中，可采用无人机进行高空俯瞰，辅助指挥人员监控全局，避免盲区，提高对接精度和安全性[4]。

2.5、安全保障与环境保护措施

建立联合安全管理体系：成立由土建、安装单位共同组成的现场安全协调小组，统一指挥衔接阶段的交叉作业；实施作业许可制度：对吊装、动火、高处作业等高风险活动，实行严格的作业票审批，双方安全员会签；设置物理隔离：在吊装区域与其他施工区域之间设置明显的警戒线和隔离栏，严禁无关人员和设备进入；应急响应联动：制定联合应急预案，并定期组织演练，确保一旦发生险情，双方队伍能迅速、有效地协同处置。水土保持：在平台和道路边坡及时完成喷播植草、砌筑挡土墙等护坡措施。在交接期间，对已完成的水保设施设置保护标识，防止设备碾压破坏；污染控制：设备转场和吊装过程中，严格管理液压油、燃油等，防止泄漏污染土壤。做好施工废料、生活垃圾的集中收集与清运；衔接工作完成后，立即对临时占用的非作业区域进行生态恢复[5]。

结束语

展望未来，随着风电行业向更复杂环境进军，诸如模块化预制基础、山地专用轻型吊装设备、大型无人机吊运技术等创新技术的发展，将从根本上改变现有的施工与衔接模式，进一步提升效率、安全和经济性。然而，无论技术如何演进，“全局优化、无缝衔接”的核心管理理念将始终是复杂地形风电项目成功的基石。通过践行本文所述方案，项目管理者能够有效驾驭复杂地形带来的挑战，确保风电机组这一“绿色巨人”在群山之巅安全、高效地屹立起来，为我国可再生能源事业贡献力量。

参考文献：

[1]王振扬.基础环式风机基础动力响应特性与疲劳破坏加固方法研究[D].武汉大学,2022.DOI:10.27379/d.cnki.gwhdu.2022.000263.

[2] 蔡 鸥 . 海 上 风 电 建 造 服 役 风 险 分 析 与 安 全 管 理 研 究 [D]. 天 津 大学,2022.DOI:10.27356/d.cnki.gtjdu.2022.000004.

[3]皮本谦.基础环式风机基础的损伤过程模拟与损伤特征参数研究[D].长沙理工大学,2021.DOI:10.26985/d.cnki.gcsjc.2021.000938.

[4] 许云龙. 陆上装配式风机基础受力特性及结构优化研究[D]. 天津大学,2019.DOI:10.27356/d.cnki.gtjdu.2019.000575.

[5]魏逸群.海上风电场生命周期的资源消耗与环境影响比较研究[D].厦门大学,2019.