淺談戈壁灘光伏電站支架灌注樁基礎(chǔ)施工

王武亮中國(guó)水利水電第十三工程局有限公司

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淺談戈壁灘光伏電站支架灌注樁基礎(chǔ)施工

王武亮
中國(guó)水利水電第十三工程局有限公司

摘要：光伏電站主要由太陽(yáng)能電池陣列、匯流箱和升壓系統(tǒng)等電氣設(shè)備組成，利用太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化為電能。光伏電站支架基礎(chǔ)常用形式，有鋼筋混凝土灌注樁基礎(chǔ)、鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)和螺旋鋼樁基礎(chǔ)。本文結(jié)合提米蒙光伏電站樁基礎(chǔ)建設(shè)情況,對(duì)戈壁灘進(jìn)行鋼筋混凝土灌注樁施工做了簡(jiǎn)要總結(jié)。

關(guān)鍵詞：光伏電站；支架基礎(chǔ)；鉆孔；混凝土澆筑；灌注樁

1、本文術(shù)語(yǔ)解釋[1]

1.1光伏支架：光伏發(fā)電系統(tǒng)中為了擺放、安裝、固定光伏組件而設(shè)計(jì)的專(zhuān)用支架，簡(jiǎn)稱(chēng)支架。

1.2發(fā)電方陣：由若干個(gè)太陽(yáng)能電池組件或太陽(yáng)能電池板在機(jī)械和電氣上按一定方式組裝在一起并且具有固定的支撐結(jié)構(gòu)而構(gòu)成的直流發(fā)電單元，稱(chēng)為發(fā)電方陣。

2、工程概況

由中國(guó)水電十三局承建的提米蒙光伏電站，位于阿爾及利亞南部、撒哈拉沙漠邊緣、地勢(shì)平坦、屬于典型的戈壁灘地形。地表至地下約0.3米深處為含砂礫的風(fēng)化沙土，土質(zhì)松軟；地下0.3米到0.7米深處為含部分風(fēng)化土的強(qiáng)風(fēng)化碎石，質(zhì)地較硬；地下0.7米以下為多為連體石塊、質(zhì)地堅(jiān)硬。場(chǎng)地土壤中含有硫酸根離子，具有腐蝕性。電站合同工期8個(gè)月，總裝機(jī)容量9兆瓦，每兆瓦93個(gè)方陣，每個(gè)方陣基礎(chǔ)都是大小相等的規(guī)則矩形，由12根灌注樁構(gòu)成，樁間距橫向3.3米、縱向2.8米。本工程灌注樁埋深1.4米、外露地面0.2米、樁徑0.22米；鋼筋籠由4根直徑12mm螺紋鋼和8個(gè)直徑6mm圓鋼箍筋制成；樁頂預(yù)埋U型地腳螺栓。

3、電站支架樁基礎(chǔ)選型比較

3.1鋼筋混凝土灌注樁基礎(chǔ)，優(yōu)點(diǎn)：成樁速度快、適用范圍廣、抵抗荷載能力強(qiáng)。缺點(diǎn)：需要購(gòu)置專(zhuān)業(yè)的打孔設(shè)備。

3.2鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，優(yōu)點(diǎn)：基礎(chǔ)建筑物安全可靠性很高，抵抗荷載能力最強(qiáng)。缺點(diǎn)：土方開(kāi)挖及回填量大、施工揚(yáng)塵污染環(huán)境、混凝土方量大且養(yǎng)護(hù)困難。

3.3螺旋鋼樁基礎(chǔ)，優(yōu)點(diǎn)：施工速度快、最大限度的保護(hù)場(chǎng)區(qū)植被。缺點(diǎn)：造價(jià)太高，且需要配備專(zhuān)門(mén)的施工機(jī)械。綜合考慮，施工工期、成本、安全可靠性、土壤腐蝕性、環(huán)境影響等因素，本電站采用鋼筋混凝土灌注樁基礎(chǔ)。

4、施工難點(diǎn)

4.1、方陣之間尤其方陣內(nèi)12根灌注樁的相對(duì)位置、樁頂高程、地腳螺栓埋設(shè)位置的精準(zhǔn)控制難度大。

4.2、光伏場(chǎng)區(qū)地表為細(xì)砂層，對(duì)于快速、安全運(yùn)輸混凝土拌合物是個(gè)嚴(yán)峻的考驗(yàn)。

4.3、當(dāng)?shù)爻Ｄ隉o(wú)雨、天氣炎熱（最高溫度超過(guò)60℃）、氣候干燥，混凝土拌合物水分蒸發(fā)快，不利于混凝土澆筑質(zhì)量的控制。

4.4、工期短、任務(wù)重，同時(shí)當(dāng)?shù)厝丝谏?、工作效率低下、勞?dòng)力市場(chǎng)萎靡、嚴(yán)重缺少具有相關(guān)施工經(jīng)驗(yàn)的勞動(dòng)力。

5、施工工藝原理

本工程樁基礎(chǔ)鉆孔使用山河智能SWDB165型一體化液壓潛孔鉆機(jī)，鉆機(jī)利用螺桿式空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生壓縮空氣，驅(qū)動(dòng)鉆具沖擊破壞巖土層結(jié)構(gòu)，然后鉆具回轉(zhuǎn)推進(jìn)，高壓空氣排渣，以此反復(fù)循環(huán)鉆進(jìn)形成鉆孔；鉆孔前對(duì)樁位進(jìn)行灌水，防止鉆進(jìn)時(shí)孔口坍塌；成孔后利用澆樁支架固定預(yù)埋地腳螺栓，澆筑混凝土成樁。樁體混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，安裝光伏支架立柱，通過(guò)地腳螺栓將光伏支架自身荷載和風(fēng)力荷載傳遞給灌注樁，從而起到穩(wěn)固光伏組件支架的作用。

6、施工工藝流程

測(cè)量放線→孔位澆水→鉆孔→放置鋼筋籠子→安放、調(diào)整混凝土澆樁支架→澆筑混凝土→拆?！炷琉B(yǎng)護(hù)。

7、施工方法

7.1、測(cè)量放線：根據(jù)施工圖紙給出樁基坐標(biāo)數(shù)值利用全站儀定位出單方陣4個(gè)角點(diǎn)樁的具體位置，然后利用拉線法加密定位出方陣內(nèi)其他樁的位置。

7.2孔位澆水，作用：防止孔口部位啥土層坍塌。步驟：使用鐵鍬在樁標(biāo)四周扒出一盆形凹坑，防止水流漫流；向凹坑內(nèi)澆水。

7.3鉆孔

7.3.1.工程設(shè)備：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件，使用山河智能SWDB165型一體化液壓潛孔鉆機(jī)，該設(shè)備適合在戈壁灘地質(zhì)條件下鉆孔作業(yè)，具有成孔速度快、質(zhì)量好、鉆孔深、孔徑大、效率高等特點(diǎn)。

7.3.2.鉆進(jìn)成孔:鉆孔前必須檢查鉆頭磨損情況，磨損超標(biāo)的鉆頭及時(shí)更換。有風(fēng)作業(yè)時(shí)，駕駛室需處于上風(fēng)口以便操作手獲得良好視線；成孔后在鉆機(jī)移走前，檢測(cè)成孔質(zhì)量（孔深、孔徑），如果質(zhì)量不達(dá)標(biāo)及時(shí)補(bǔ)鉆。

7.4、放置鋼筋籠：將鋼筋籠放入孔內(nèi)并提升使其離孔底5-8cm、且使鋼筋籠外圍到孔壁四周盡量等距，滿足鋼筋保護(hù)層的要求。

7.5、安放及調(diào)整混凝土澆樁支架

托架支架由50*50mm鐵方通、扁通、45*45mm角鐵及φ20mm絲桿等材料焊制而成，分框架和“耳朵”兩部分：框架與耳朵可組裝成一體也可拆開(kāi)。耳朵具備固定PVC模板和U型地腳螺栓的功能，12個(gè)耳朵與方陣12根樁孔相對(duì)應(yīng)，能很好地控制樁頂高程、樁間距、預(yù)埋螺栓位置?？蚣芸刹鸱殖?部分，由固定插銷(xiāo)連接，便于整體拆裝和支架移動(dòng)。該裝置操作簡(jiǎn)單、使用方便：將托架整體抬入方陣，調(diào)整并使其12個(gè)耳朵正對(duì)12個(gè)樁孔，然后利用水準(zhǔn)儀通過(guò)絲桿升降托架高度，達(dá)到控制灌注樁樁頂高程的目的；摘掉耳朵，先澆筑灌注樁地下部分混凝土，然后裝上耳朵，在澆筑地上部分混凝土及固定預(yù)埋螺栓。澆筑完成后，將耳朵與框架分離，整體抬動(dòng)框架轉(zhuǎn)到下一個(gè)方陣?yán)^續(xù)作業(yè)。澆筑完成后，將耳朵及框架拆分，便于保管。

7.6、澆筑樁體混凝土與養(yǎng)護(hù)

混凝土澆筑使用一體化混凝土罐車(chē)，克服了戈壁灘快速安全運(yùn)輸混凝土拌合物的難題，該設(shè)備可自行裝料、拌合、運(yùn)輸。灌注樁地下部分的混凝土澆筑，由混凝土罐車(chē)自帶的溜槽，直接放料入倉(cāng)；地上部分的混凝土料采用人工鏟料入倉(cāng)方式；振搗要求快插慢拔，盡量避免棒頭觸碰孔壁和模板；樁體混凝土澆筑結(jié)束后，對(duì)樁頂進(jìn)行收面處理；拆模后，灑水并用塑料薄膜包裹樁體進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]《光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50797-2012，中國(guó)計(jì)劃出版社，中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，聯(lián)合發(fā)布