淺談戈壁灘光伏電站支架灌注樁基礎施工

王武亮中國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施工

王武亮
中國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能電池陣列、匯流箱和升壓系統等電氣設備組成，利用太陽能電池將太陽能直接轉化為電能。光伏電站支架基礎常用形式，有鋼筋混凝土灌注樁基礎、鋼筋混凝土條形基礎和螺旋鋼樁基礎。本文結合提米蒙光伏電站樁基礎建設情況,對戈壁灘進行鋼筋混凝土灌注樁施工做了簡要總結。

關鍵詞：光伏電站；支架基礎；鉆孔；混凝土澆筑；灌注樁

1、本文術語解釋[1]

1.1光伏支架：光伏發電系統中為了擺放、安裝、固定光伏組件而設計的專用支架，簡稱支架。

1.2發電方陣：由若干個太陽能電池組件或太陽能電池板在機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構而構成的直流發電單元，稱為發電方陣。

2、工程概況

由中國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化沙土，土質松軟；地下0.3米到0.7米深處為含部分風化土的強風化碎石，質地較硬；地下0.7米以下為多為連體石塊、質地堅硬。場地土壤中含有硫酸根離子，具有腐蝕性。電站合同工期8個月，總裝機容量9兆瓦，每兆瓦93個方陣，每個方陣基礎都是大小相等的規則矩形，由12根灌注樁構成，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個直徑6mm圓鋼箍筋制成；樁頂預埋U型地腳螺栓。

3、電站支架樁基礎選型比較

3.1鋼筋混凝土灌注樁基礎，優點：成樁速度快、適用范圍廣、抵抗荷載能力強。缺點：需要購置專業的打孔設備。

3.2鋼筋混凝土條形基礎，優點：基礎建筑物安全可靠性很高，抵抗荷載能力最強。缺點：土方開挖及回填量大、施工揚塵污染環境、混凝土方量大且養護困難。

3.3螺旋鋼樁基礎，優點：施工速度快、最大限度的保護場區植被。缺點：造價太高，且需要配備專門的施工機械。綜合考慮，施工工期、成本、安全可靠性、土壤腐蝕性、環境影響等因素，本電站采用鋼筋混凝土灌注樁基礎。

4、施工難點

4.1、方陣之間尤其方陣內12根灌注樁的相對位置、樁頂高程、地腳螺栓埋設位置的精準控制難度大。

4.2、光伏場區地表為細砂層，對于快速、安全運輸混凝土拌合物是個嚴峻的考驗。

4.3、當地常年無雨、天氣炎熱（最高溫度超過60℃）、氣候干燥，混凝土拌合物水分蒸發快，不利于混凝土澆筑質量的控制。

4.4、工期短、任務重，同時當地人口少、工作效率低下、勞動力市場萎靡、嚴重缺少具有相關施工經驗的勞動力。

5、施工工藝原理

本工程樁基礎鉆孔使用山河智能SWDB165型一體化液壓潛孔鉆機，鉆機利用螺桿式空氣壓縮機產生壓縮空氣，驅動鉆具沖擊破壞巖土層結構，然后鉆具回轉推進，高壓空氣排渣，以此反復循環鉆進形成鉆孔；鉆孔前對樁位進行灌水，防止鉆進時孔口坍塌；成孔后利用澆樁支架固定預埋地腳螺栓，澆筑混凝土成樁。樁體混凝土達到設計強度后，安裝光伏支架立柱，通過地腳螺栓將光伏支架自身荷載和風力荷載傳遞給灌注樁，從而起到穩固光伏組件支架的作用。

6、施工工藝流程

測量放線→孔位澆水→鉆孔→放置鋼筋籠子→安放、調整混凝土澆樁支架→澆筑混凝土→拆模→混凝土養護。

7、施工方法

7.1、測量放線：根據施工圖紙給出樁基坐標數值利用全站儀定位出單方陣4個角點樁的具體位置，然后利用拉線法加密定位出方陣內其他樁的位置。

7.2孔位澆水，作用：防止孔口部位啥土層坍塌。步驟：使用鐵鍬在樁標四周扒出一盆形凹坑，防止水流漫流；向凹坑內澆水。

7.3鉆孔

7.3.1.工程設備：根據現場地質條件，使用山河智能SWDB165型一體化液壓潛孔鉆機，該設備適合在戈壁灘地質條件下鉆孔作業，具有成孔速度快、質量好、鉆孔深、孔徑大、效率高等特點。

7.3.2.鉆進成孔:鉆孔前必須檢查鉆頭磨損情況，磨損超標的鉆頭及時更換。有風作業時，駕駛室需處于上風口以便操作手獲得良好視線；成孔后在鉆機移走前，檢測成孔質量（孔深、孔徑），如果質量不達標及時補鉆。

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

7.5、安放及調整混凝土澆樁支架

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。耳朵具備固定PVC模板和U型地腳螺栓的功能，12個耳朵與方陣12根樁孔相對應，能很好地控制樁頂高程、樁間距、預埋螺栓位置。框架可拆分成2部分，由固定插銷連接，便于整體拆裝和支架移動。該裝置操作簡單、使用方便：將托架整體抬入方陣，調整并使其12個耳朵正對12個樁孔，然后利用水準儀通過絲桿升降托架高度，達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埋螺栓。澆筑完成后，將耳朵與框架分離，整體抬動框架轉到下一個方陣繼續作業。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護

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

參考文獻：

[1]《光伏發電站設計規范》GB50797-2012，中國計劃出版社，中華人民共和國住房和城鄉建設部，中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，聯合發布