多功能光伏電站樁基施工專用鉆車的設計

徐金渭 鄭小軍

（衢州學院，浙江 衢州 324000）

光伏電站是采用太陽能電池組件、控制器和逆變器等部件組成的發電裝置，與電網相連并向電網輸送電力的光伏發電系統。光伏電站按建設場地不同分為建筑屋頂光伏電站、大型地面光伏電站等。地面光伏電站支撐裝置要通過光伏樁基連接。光伏樁基是保證光伏電站安全、正常運行的重要部件，光伏樁基與上部支架的連接。作用在光伏支架及樁基上的有各種載荷，應保證光伏樁基及支撐裝置具有足夠的抗拉及抗壓強度和剛度，滿足承載力與變形的要求。

目前，光伏樁基主要有兩種，一種是螺旋樁，另一種是水泥樁基。光伏電站樁基施工專用鉆車用于地面光伏電站樁基孔施工。螺旋樁施工作業采用光伏打樁機，較硬的巖石一般采用潛孔鉆車鉆出引孔，然后進行混凝土樁基施工。光伏打樁機存在著打樁位置偏差大、垂直度超標、推進動力不足等缺點。在硬巖石采用潛孔鉆車進行樁基引孔施工中，存在作業地點移動范圍大、機組移動不方便、孔位偏差大等缺點。

1 國內外研究現狀和發展趨勢

光伏樁基施工鉆具包括螺旋樁、螺旋鉆桿及鑿巖鉆桿及鉆頭等，這些鉆具應與樁基施工作業相適應。目前對硬質地層，鉆具采用螺旋鉆桿及鑿巖鉆桿及鉆頭。對軟土層地點樁基施工目前都用光伏螺旋樁直接打樁布置，具有施工快，操作簡便等特點，光伏螺旋樁基對螺旋樁的位置及垂直度有較高要求，需要在鉆車上專門設計鉆具定位裝置。

目前在光伏電站樁基施工作業中，針對軟質土層，一般用專用的光伏打樁機，硬質地形采用履帶式鑿巖鉆機。光伏打樁機既可以用于螺旋樁作業，也可用于較硬土層開鉆光伏樁基引孔。近年來，有些光伏電站樁基施工也用挖掘機改進的專用鉆機，但由于設計改裝時間短，未經過系統的工程實際應用驗證及完善，在應用過程中存在故障多、液壓系統設計不合理等缺陷。

光伏電站建在地面上，由于地形的高低錯落，地面土質層的不同，選擇樁基類型就不同，需要光伏樁基施工專用鉆機具有方便靈活、多用途、定位準確、適應性強、高效率等特點。本設計在原有的ZGYX43OE潛孔鉆車基礎上，并結合小型挖掘機液壓系統穩定可靠、適應性強等優點對鉆車液壓系統進行優化，完成GYX400多功能光伏樁基施工專用鉆車的研發。

2 專用鉆車的結構設計

2.1 總體結構

本專用鉆車借鑒ZGYⅩ430E潛孔鉆車結構，主要有底盤總成、履帶總成、鉆臂總成、推進器總成、回轉頭總成、發動機機、液壓系統及外罩部件等部件組成。如圖1所示。

根據專用鉆車實際設計要求，對各部件均應進行優化設計：

（1）底盤總成包括底架、發動機及液壓泵支座、底盤總成上安裝有液壓油箱及柴油箱、油管接頭等，由于專用鉆車在復雜地形施工，應使總成離地距離大，結構緊湊。

（2）履帶總成包括前后履帶架、履帶板總成、行走液壓馬達、減速器、調平油缸等。總成上裝有操作系統等，為了使設備適應低洼地帶施工，履帶板設計加寬，避免設備移動障礙。行走系統采用挖掘機配套的四輪一帶結構加減速系統，使行走更可靠，行走速度提高，滿足施工作業快，移動頻繁的要求。

圖1 專用鉆車總體結構

（3）總成，鉆臂上安裝有左右擺動油缸總成、提升油缸總成、俯仰油缸總成等，鉆臂總成連接底盤及推進器總成，控制推進器總成的提升、傾角及推進位置。

（4）推進器總成安裝在鉆臂的滑架上，主要零件為推進梁，推進梁上安裝有推進油缸總成、鏈條、回轉頭等，本專用鉆車鉆孔深度小于1.5 m，遠小于潛孔鉆的鉆孔深度，因此推進梁的長度縮短為2.8 m，相應的油缸行程也作了調整。

2.2 專用鉆車關鍵部件設計

2.2.1 液壓系統設計

鉆車液壓系統由液壓泵、多路閥、先導閥等控制閥、油缸總成、行走及回轉馬達等液壓元件組成。液壓系統由三聯液壓泵供油，與ZGYX430E潛孔鉆車相比，提高了相應的額定壓力，同時三泵出口壓力分別為25 MPa、25 MPa、15 MPa，保證提供足夠的動力。 該液壓系統。

（1）行走液壓系統通過液壓泵提供動力，通過多路閥及控制閥實現行走馬達工作，左右行走油路獨立不干擾，操縱桿配合操作，實現履帶按要求行走，平衡閥使兩側油路壓力相同的，保持行走協調。采用調速回路可對行走馬達速度進行控制調節。

（2）回轉推進液壓系統，通過多路閥控制可實現回轉頭回轉，輸出回轉扭矩，使鉆桿回轉，泵出油口設有溢油閥，確保系統壓力恒定不超壓，保持工作安全可靠。液壓泵、調速閥及液壓馬達組成調速回路，可對回轉速度進行調節。

（3）鉆架調節液壓系統是保證鉆桿鉆具有一定正確工作位置，由左右擺動油缸、提升油缸、俯仰油缸、主液壓泵、多路閥等組成，通過對各個液壓缸的動作控制，保證鉆孔位置及鉆孔深度。

2.2.2 垂直鉆孔裝置

垂直鉆孔裝置主要組成如圖2所示：操作者扳動操縱閥手柄，使推進梁內的推進油缸帶動滑板向下運動，安裝在滑板上的回轉頭帶動專用鉆桿向下鉆進，在整個鉆鑿樁基孔過程中，由于安裝在推進梁上的傾角傳感器，能實時檢測專用鉆桿的傾斜角度，并通過數顯儀顯示角度，操作者可根據觀察數顯儀顯示的角度來調整推進梁的姿態，以保證專用鉆桿能垂直鉆孔。

圖2 垂直鉆孔裝置

3 結論

研發的多功能光伏電站樁基施工專用鉆車，集成成熟的挖掘機液壓技術及潛孔鉆車液壓技術，液壓系統更高效節能，設計鉆具定位裝置，使樁基施工定位符合國家施工規范要求。替代原有單一的施工作業設備，有效解決我國目前光伏電站樁基施工設備用途單一、定位復雜、適應性差等主要問題，提高樁基施工作業效率，實現一機多用，減少設備投入，降低成本。經過光伏電站施工單位測試及較長時間使用，具有理想的評價。