1、基于纬地软件的山区风电场道路设计优化摘要：本文根据山区风电场道路设计的特点，利用纬地道路设计软件的对山区风电场道路设计优化进行讨论分析，提出具体的优化方法，在满足风电场运输需要和安全的基础上，达到提高道路设计的效率及控制工程造价的目的。 关键词：山区风电场道路设计纬地软件优化方法控制造价 中图分类号： TU723 文献标识码： A 一山区风电场道路设计 1 概述 随着近几年我国风力发电产业的大规模发展，陆上风电场已由建设条件较好的平原地区转向丘陵、山区等建设投资较大的地区。风电场道路是连接整个风电场内各个风机机组、升压站及风场周围公路的纽带；山区风电场设计过程中，由于丘陵、山区风电场地形条件复
2、杂，场内道路设计不仅会对整个工程造价有很大的影响，同时直接影响风电场施工工期。因此，其设计优化具有很大的研究价值和意义。 2 山区风电场道路设计特点 由于山区风电场与一般风电场相比，具有地形、地质复杂，山高谷深，山脊、山坳、沟壑交错，地形高差大的特点。因此山区风电场道路设计与普通公路设计相比，具有以下特点： （1）路线较长，设计周期较短； （2）选线限制因素较多，设计控制点较多； （3）沿线条件较差，道路纵坡较大； （4）行驶车辆荷载重量大，车身长度较大； （5）需考虑环境及水土保护。 3 山区风电场道路设计原则 风电场道路设计除遵循道路设计的一般原则外，需根据工程实际情况，满足如下原则： （
3、1）满足风机叶片、塔筒、发电机等设备的运输需求，结合运输车辆运行特点，选用合理的技术参数作为设计依据； （2）结合地形、地质、地物等情况，对原有山区道路实行充分利用与积极改造，以减少道路造价。 （3）对工程造价与运营、管理、养护费用进行综合考虑，避免大开挖、大回填等情况。由于挡土墙之类的结构物因台后填土区很难控制好填筑质量，而影响道路使用质量及使用安全，并且相对造价较高，应尽量减少使用。 二 纬地道路软件介绍 纬地道路交通辅助设计系统(HintCAD)是由中交第一公路勘察设计研究院结合全国各地区不同的勘察设计需要组织开发，与公路勘察设计结合紧密，软件开发人员有多年的公路勘察设计经验，根据设计工
4、作需要开发，实用简洁。其主要特点有： （1）利用数字化地形图对山区道路进行平纵横设计。 （2）根据山区道路设计的特点，能够快捷的设计路线、同步预览等功能提高设计、优化效率。 （3）纵断面设计时，通过纵断面插值同时生成路面中线、左、右边线的自然地面线供设计参考，提高设计、优化效率。 （4）能够快速、精确的出各类图表。 三 山区道路优化设计 本文优化是建立在已经初步确定合理的平面走线的基础上，在初步设计及施工图阶段对已有的道路平面主线、纵断面及横断面三方面进行综合优化。 1 优化前注意事项 （1）收集风机叶片、塔筒、发电机等设备的尺寸和重量，进而了解并确定运输所需要的技术参数，如道路宽度、转弯半径
5、、道路纵坡等。 （2）收集与线路有关的地形、水文、地质、气象等资料。 （3）分析沿线地形的起伏、走势，明确高程控制点。如道路可利用的山脊平台、所连接的各个风机平台、地形鞍部控制点、需避让的陡崖等。 （4）在建立数模时，遇到软件识别不了的陡砍、水塘等需要手动进行高程点加密或利用其他软件的功能进行高程加密，以保证设计和优化的基础是准确的地形数模。 2 山区道路优化步骤 3 平面主线设计优化 山区道路平面主线优化需要从纵坡入手，线路的平面位置及长短主要取决于纵坡的安排，不能单一的调整平面线形，同时需要关注道路纵断面。本文利用纬地软件的“同步预览纵断面地面线” 功能进行路线调整及局部微调，可快捷直观的
6、实现优化过程，避免在平面主线设计和纵断面设计之间反复调整的工作量，提高设计效率，达到优化的目的快速准确的确定平面主线。 平面主线优化时需要注意以下几点： （1）根据地形情况，尽量使线路平滑顺直，缩短路线长度。 （2）在平面线形调整时要综合考虑纵坡坡度，不能一味为了缩短线路长度而选取极限坡度，应留有一定的空间，以便后续纵断面优化。 （3）调整时尽量使预览的纵断面均匀平顺，若出现纵坡坡度过陡或小范围内连续大起大落，应调整相应的平面主线，使得自然地面线相对平缓。 图 3.2-1 软件纵断面预览示意图 4 纵断面设计优化 在纵断面设计时，常规道路设计软件仅提供道路中心自然地面线作为参考进行纵断面设计，
7、不能很好的控制其横断面形式，从而增加不必要的工程量。而纬地软件在纵断面设计时，除了提供道路中心自然地面线，同时能够生成道路左、右边线的自然地面线，利用 3 条自然地面线可以在纵断面设计阶段引入横断面控制，避免生成不利的道路横断面。 在纵断面设计时，可通过软件提供的“纵断面插值”功能对路面中线、左边线及右边线的自然地面标高进行插值。分析初步生成的 3 条自然地面线的图形，可直观的了解线路沿线各个横断面处的地形情况。就某一横断面而言，3 条地面线之间纵向距离越大，表示该处横断面自然地面线越陡；反之纵向距离越小，表示该处横断面自然地面线越缓。 （1）在纵断面中 3 条地面线之间纵向距离较小地段，即横
8、断面自然地面线较缓处，设计纵断面线可尽量居中，减少填挖工程量；也可根据前后线形需要，适当抬高或降低设计纵断面线。 （2）在纵断面中 3 条地面线之间纵向距离较大地段，即横断面自然地面线较陡处，设计纵断面线尽量靠近下方自然地面线，以避免横断面一侧高填方带来的路基稳定性较差或挡土墙的设置。 图 3.2-2 道路纵断面设计示意图 5 横断面设计优化 在道路平面、纵断面设计优化之后，对软件生成的横断面进行逐一检查，通常需要优化的横断面主要有以下几类： A 类：若出现横断面一侧高填方或填方坡脚与地面线不相交的情况，则说明平面线形或纵断面设计需要进一步优化。首先检查纵断面设计时是否能够降低设计标高，避免此
9、类断面出现；若此处纵断面调整受限，可进一步分析平面线形是否有优化的可能性。如果平面、纵断面调整都无法避免该类横断面的出现，则需设置挡土墙，以保证路基稳定性。 图 3.2-3A 类横断面示意图 B 类：当横断面的自然地面线较陡时，横断面有可能因为标高过低，导致道路一侧出现小土堆，造成排水不利及挖方工程量较大。可适当抬高纵断面设计标高或手动加宽局部路面，挖掉路边小土堆，以方便排水。图 3.2-4B 类横断面示意图 C 类：当横断面的自然地面线较陡时，横断面有可能因为标高过高，导致道路一侧填方坡脚与地面线不相交，增加不必要的工程用地。可适当降低纵断面设计标高或手动变窄局部路肩。 图 3.2-5C 类横断面示意图 四总结 本文基于纬地道路设计软件，从山区风电场道路平面、纵断面及横断面设计进行优化，可以尽可能的缩短山区道路设计周期，适应风电场道路较快的设计节奏；同时通过优化可以减少整个风电场的工程造价。此外，本文提供的优化方法可用于初步设计或总承包工程投资分析阶段，在工程初期对道路造价进行更为精确的控制。 作者简介：肖振文（1984） ，男，助理工程师，中南电力设计院新能源工程公司，主要从事总图设计及道路设计。
