光伏支架安裝施工技術在農業光伏電站項目中的應用

周成賢

（中國水利水電第四工程局有限公司，西寧 810000）

1 引言

對于光伏電站的施工建設工作來說，基礎結構施工是比較重要的環節，尤其是對于支架基礎的構建，其直接關系到整個光伏電站的運行穩定性，在施工過程中加強支護基礎技術交底和過程監督有利于提高光伏工程和整體工程質量。

2 可調支架安裝的技術原理

對于支架安裝，需基于日照原理，為更大化地利用太陽輻射，光伏列陣應力與太陽入射角成直角，這需要光伏列陣擁有隨地域、季節變化，安裝傾角能夠不斷變化的能力。圖1為四季太陽光垂直照射角變化圖，可知光線在不同季節的入射角差異較為明顯。

圖1 四季陽光垂直照射位置的變化圖

以北半球為基準，對光伏列陣在1年內的4次傾角變化進行分析可知，春分時，太陽光與赤道線垂直，此時赤緯角為0°，光伏列陣傾角為當地經緯角時最佳；春分到夏至，太陽光垂直照射點從赤道向北回歸線移動，處于北回歸線時，太陽光赤緯角為23°27′，故光伏列陣傾角需減去23°27′；夏至到秋分，太陽光垂直照射點再次回歸赤道線，太陽光赤緯角為0°，安裝傾角以當地經緯角為宜。秋分到冬至，太陽光垂直照射點移向南回歸線，此時赤緯角-23°27′，最佳安裝傾角為23°27′加上當地經緯角。

通過上述分析，光伏列陣的傾角需在春分、夏至、秋分、冬至前進行調整，按北半球太陽赤緯角為正，南半球為負，全年太陽光于南北回歸線內移動，不難得出，光伏列陣最佳傾斜角為當地緯度角減去太陽赤緯角。綜上，基于日照原理，得出可調最佳傾角公式如下：

式中，i為可調安裝的最適宜傾角，（°）；l為當地緯度，（°）；a為太陽光赤緯角，（°）。

3 項目背景

本文所研究的光伏電站項目處于貴州金普惠義龍新區，為農業光伏電站，預建設50 MWp光伏發電站，設計所安裝容量為50.085 MWp，項目包括電站場區交通及發電裝置修建。場區有19個2.63 MWp容量光伏子方陣，組成逆變化一體裝置。項目對場區樁基、欄桿、道路、排水、支架與電氣等設施進行了全面安裝，并配置了防雷措施。

4 光伏支架基礎工程

工程選取直徑300 mm的預應力混凝土管樁用作電站支架基礎，埋深3.0 m，外露0.5 m。

4.1 工藝流程

工程采用植樁法對PHC管樁進行施工作業，施工工藝步驟如下：施工準備→測量放線→鉆孔→鉆機就位→吊樁就位→輕擊入土中1～2 m→校正樁垂直度（前后、左右）→擊樁。

4.2 施工準備

1）將管樁運至施工場地。

2）施工場地的平整度應當符合相關標準。

3）根據實際情況挑選符合施工標準的打樁器械，并按照施工方案布置打樁器械。

4）對各個設計樁點進行編號處理。

4.3 測量放線

在施工場地周圍不受其他因素影響的地區設計若干個互相通視的作業控制點，并嚴格按照設計方案進行作業，以提高施工作業中樁位測量的精確度。

進行打樁前，按照設計圖布置基準點，以便打樁精確進行。完成打樁后，需在樁柱上做好明顯的標記。確保打樁的最大誤差在1 cm內。

工程中打樁施工必須在甲方與監理檢查后，嚴格按照施工標準進行。

4.4 鉆孔

開展鉆孔作業前，需將鉆頭固定在樁心位置，借助定位檢測尺定位平面位置。為提高作業準確度，可使用2臺規格相同的經緯儀互成90°進行垂直度校正工作，其垂直度的精度應為1%，水平面的位移差值需＜20 mm。

鉆孔作業期間，需根據施工地的地質情況，以確保成孔質量為前提，在主機最大可行負荷的允許范圍內采用合適的鉆孔速率鉆孔。當鉆孔作業進行到一定深度時，可使鉆機反復上下提升，以此調整樁孔。鉆桿運動應當保持勻速狀態，防止在提升時孔內形成負壓，對周圍土層產生影響。進行攪拌工作時，應確保攪拌的次數與時間在規定范圍內，以提高成孔質量。在非特殊地質情況下，鉆孔速率可依照表1設置，在實際施工中，應根據實際情況調整。

表1 鉆孔轉速

4.5 樁機就位

在樁機運至施工位置后，需將其樁架的垂直度調整至1%左右，進行樁機移動處理前，需認真檢查是否存在影響樁機移動的物體，如果存在，立即將其清除，再由專門人員指揮移動樁機。移動工作結束后，檢查樁機的定位情況，如果發現異樣，及時采取應對措施。

一般情況下，應清除樁位處的塘渣，樁機就位時，在其履帶板下鋪一層墊板，以替代塘渣發揮承墊作用。

完成樁基就位工作后，實施定位復測作業，最終復測樁位偏差值必須在20 mm以內。在施工過程中，為避免工程事故的發生，需防止定位樁與定位線發生移位。如果出現移位，應重新實施放線工作，并按設計方案進行施工。

4.6 打樁

在打樁施工之前，對各個樁位的地表障礙物進行勘探作業，如果發現障礙物，及時處理。打樁時，應以樁長與地層地質情況為標準，采用合適的打樁錘形，確保打樁工作順利進行。

在吊樁準備好后，使用2臺經緯儀從樁的兩個方向校準垂直度[1]。確認樁體為垂直后，再進行打樁作業。在第一節樁打入土內1～2 m后，調整樁身的垂直度后再進行錘擊。錘擊時，注意使樁帽、樁體以及樁位中心點在一條直線上，確保打樁的準確度。

插樁作業最關鍵的一步是使樁頭對準地面樁位的標志物，再借助2臺經緯儀對垂直度進行校正，確認經緯儀安裝無誤后，再用經緯儀調整樁機導桿的垂直度，確保垂直度在1%以內。如不符合要求，需通知相關人員重新校正。第一節樁的插入必須保證打入方向是垂直的，在打入土內約3 m后，禁止使用樁機調整其垂直度。在施打作業前，需進行試驗并選擇合適的沖距，每根樁應連續施打，兩根樁的施打間隔不能太長。

最初施打樁體時，應以較低的錘落距進行捶打，待樁體進入土內一定深度后，再用較高的錘落距進行作業。沉樁過程需保持連貫性，一次性將樁沉至預先設定的標準高度，盡可能縮短兩次錘擊之間的時間間隔。

4.7 樁施工質量控制方法

對定位放線進行質量控制，以施工現場的基準點準確設計投放樁體的位置，樁體投放的偏差值控制在2 cm以內。然后依據測量結果制圖，提交給監理部門，由監理部門派人完成復查工作。在符合施工標準后，便可進行投放樁位作業。

對送樁標高進行質量控制，按照設計方案中的標高計算樁體入土深度，并做好標記。在送樁快達到預先設定的標高時，可用水準儀進行校正工作。

對樁位偏差進行質量控制，需在實施插樁作業時，以用于定樁的鋼筋作為中心點，借助2臺經緯儀對樁體的垂直度進行校正，使垂直度偏差符合施工標準。此外，需合理進行打樁作業，避免在打樁時出現已完成打樁工作的樁體被壓扁的情況。

5 光伏組件支架安裝工程

該項目工程的光伏組件支架是固定手動可調節式支架，其可在20°、38°、55°三個方位進行調節工作。此項目的光伏支架均從優質廠家方購買，質量符合項目施工標準。

5.1 支架安裝

1）支架現場卸車與倒運。在支架的運輸工作中，可待支架與組件卸車后，借助車載吊機與自卸車共同對支架進行轉運，以提高轉運速率。

2）支架零部件的檢查校正。在安裝支架前，對所有支架及其零部件完成檢查校正作業，依照專業圖紙，檢查支架、配件的尺寸及質量。如果發現支架及配件存在倒刺與毛邊的情況，需將此類次品登記并銷毀，防止誤用而降低工程質量。所有支架經檢查合格后，應當進行防腐防銹處理[2]。

3）標準螺栓的要求和質量檢驗。電池支架的連接件應采用鍍鋅緊固件，鍍鋅緊固件的緊固效果好且符合國家標準，能延長支架的使用年限。此外，嚴格檢驗螺栓、螺母、彈簧墊圈及平墊圈的質量，確保零部件的數量及型號符合施工標準。在螺栓的緊固作業中，需使螺栓露出長度為螺栓直徑的2/3。

4）工具要求。支架安裝施工前，準備好各類扳手、水準儀、指北針及各類尺子等工具，并確保這些工具的質量檢測合格。

5.2 支架安裝工藝

1）太陽能電池板支架安裝步驟為：作業準備→支架基礎復測→立柱安裝→固定塊安裝→電池板固定檁條安裝→前后支撐安裝→橫拉桿安裝→檢查調整。立柱、固定塊、電池板固定檁條等組成了太陽能電池板的支架。

2）在安裝立柱時，需平穩地放置在已埋設好地腳螺栓的混凝土基礎上，然后檢查立柱是否安裝正確[3]。然后完成拉桿的連接工作，并調節立柱的方向，使立柱中心點與基礎中心線重合。對于立柱的水平度調節工作，可以使用水準儀進行測量后再調整。在緊固地腳螺栓之前，用墊塊將立柱墊平，墊塊與立柱進行焊接。在完成上述步驟后，對支架防雷接地點進行防腐處理，最后在確認支架底框的平整度符合標準后，將螺栓緊固。

3）光伏組件的安裝需借助螺栓、平墊圈及螺母固定在前后柱上，用扳手緊固螺母，使其與固定桿、支撐桿呈一條直線排列。

6 結語

可調節式支架具有養護方便、質量高、結構簡單及調節簡便等優點，被許多光伏工程選用。本文通過光伏工程實例，對可調節式支架的安裝步驟以及光伏支架施工原理進行了說明，詳細介紹了此類支架的安裝技術重點，希望可為相關從業者提供施工參考。