浅谈戈壁滩光伏电站支架灌注桩基础施工

王武亮中国水利水电第十三工程局有限公司



浅谈戈壁滩光伏电站支架灌注桩基础施工

王武亮
中国水利水电第十三工程局有限公司

摘要：光伏电站主要由太阳能电池阵列、汇流箱和升压系统等电气设备组成，利用太阳能电池将太阳能直接转化为电能。光伏电站支架基础常用形式，有钢筋混凝土灌注桩基础、钢筋混凝土条形基础和螺旋钢桩基础。本文结合提米蒙光伏电站桩基础建设情况,对戈壁滩进行钢筋混凝土灌注桩施工做了简要总结。

关键词：光伏电站；支架基础；钻孔；混凝土浇筑；灌注桩

1、本文术语解释[1]

1.1光伏支架：光伏发电系统中为了摆放、安装、固定光伏组件而设计的专用支架，简称支架。

1.2发电方阵：由若干个太阳能电池组件或太阳能电池板在机械和电气上按一定方式组装在一起并且具有固定的支撑结构而构成的直流发电单元，称为发电方阵。

2、工程概况

由中国水电十三局承建的提米蒙光伏电站，位于阿尔及利亚南部、撒哈拉沙漠边缘、地势平坦、属于典型的戈壁滩地形。地表至地下约0.3米深处为含砂砾的风化沙土，土质松软；地下0.3米到0.7米深处为含部分风化土的强风化碎石，质地较硬；地下0.7米以下为多为连体石块、质地坚硬。场地土壤中含有硫酸根离子，具有腐蚀性。电站合同工期8个月，总装机容量9兆瓦，每兆瓦93个方阵，每个方阵基础都是大小相等的规则矩形，由12根灌注桩构成，桩间距横向3.3米、纵向2.8米。本工程灌注桩埋深1.4米、外露地面0.2米、桩径0.22米；钢筋笼由4根直径12mm螺纹钢和8个直径6mm圆钢箍筋制成；桩顶预埋U型地脚螺栓。

3、电站支架桩基础选型比较

3.1钢筋混凝土灌注桩基础，优点：成桩速度快、适用范围广、抵抗荷载能力强。缺点：需要购置专业的打孔设备。

3.2钢筋混凝土条形基础，优点：基础建筑物安全可靠性很高，抵抗荷载能力最强。缺点：土方开挖及回填量大、施工扬尘污染环境、混凝土方量大且养护困难。

3.3螺旋钢桩基础，优点：施工速度快、最大限度的保护场区植被。缺点：造价太高，且需要配备专门的施工机械。综合考虑，施工工期、成本、安全可靠性、土壤腐蚀性、环境影响等因素，本电站采用钢筋混凝土灌注桩基础。

4、施工难点

4.1、方阵之间尤其方阵内12根灌注桩的相对位置、桩顶高程、地脚螺栓埋设位置的精准控制难度大。

4.2、光伏场区地表为细砂层，对于快速、安全运输混凝土拌合物是个严峻的考验。

4.3、当地常年无雨、天气炎热（最高温度超过60℃）、气候干燥，混凝土拌合物水分蒸发快，不利于混凝土浇筑质量的控制。

4.4、工期短、任务重，同时当地人口少、工作效率低下、劳动力市场萎靡、严重缺少具有相关施工经验的劳动力。

5、施工工艺原理

本工程桩基础钻孔使用山河智能SWDB165型一体化液压潜孔钻机，钻机利用螺杆式空气压缩机产生压缩空气，驱动钻具冲击破坏岩土层结构，然后钻具回转推进，高压空气排渣，以此反复循环钻进形成钻孔；钻孔前对桩位进行灌水，防止钻进时孔口坍塌；成孔后利用浇桩支架固定预埋地脚螺栓，浇筑混凝土成桩。桩体混凝土达到设计强度后，安装光伏支架立柱，通过地脚螺栓将光伏支架自身荷载和风力荷载传递给灌注桩，从而起到稳固光伏组件支架的作用。

6、施工工艺流程

测量放线→孔位浇水→钻孔→放置钢筋笼子→安放、调整混凝土浇桩支架→浇筑混凝土→拆模→混凝土养护。

7、施工方法

7.1、测量放线：根据施工图纸给出桩基坐标数值利用全站仪定位出单方阵4个角点桩的具体位置，然后利用拉线法加密定位出方阵内其他桩的位置。

7.2孔位浇水，作用：防止孔口部位啥土层坍塌。步骤：使用铁锹在桩标四周扒出一盆形凹坑，防止水流漫流；向凹坑内浇水。

7.3钻孔

7.3.1.工程设备：根据现场地质条件，使用山河智能SWDB165型一体化液压潜孔钻机，该设备适合在戈壁滩地质条件下钻孔作业，具有成孔速度快、质量好、钻孔深、孔径大、效率高等特点。

7.3.2.钻进成孔:钻孔前必须检查钻头磨损情况，磨损超标的钻头及时更换。有风作业时，驾驶室需处于上风口以便操作手获得良好视线；成孔后在钻机移走前，检测成孔质量（孔深、孔径），如果质量不达标及时补钻。

7.4、放置钢筋笼：将钢筋笼放入孔内并提升使其离孔底5-8cm、且使钢筋笼外围到孔壁四周尽量等距，满足钢筋保护层的要求。

7.5、安放及调整混凝土浇桩支架

托架支架由50*50mm铁方通、扁通、45*45mm角铁及φ20mm丝杆等材料焊制而成，分框架和“耳朵”两部分：框架与耳朵可组装成一体也可拆开。耳朵具备固定PVC模板和U型地脚螺栓的功能，12个耳朵与方阵12根桩孔相对应，能很好地控制桩顶高程、桩间距、预埋螺栓位置。框架可拆分成2部分，由固定插销连接，便于整体拆装和支架移动。该装置操作简单、使用方便：将托架整体抬入方阵，调整并使其12个耳朵正对12个桩孔，然后利用水准仪通过丝杆升降托架高度，达到控制灌注桩桩顶高程的目的；摘掉耳朵，先浇筑灌注桩地下部分混凝土，然后装上耳朵，在浇筑地上部分混凝土及固定预埋螺栓。浇筑完成后，将耳朵与框架分离，整体抬动框架转到下一个方阵继续作业。浇筑完成后，将耳朵及框架拆分，便于保管。

7.6、浇筑桩体混凝土与养护

混凝土浇筑使用一体化混凝土罐车，克服了戈壁滩快速安全运输混凝土拌合物的难题，该设备可自行装料、拌合、运输。灌注桩地下部分的混凝土浇筑，由混凝土罐车自带的溜槽，直接放料入仓；地上部分的混凝土料采用人工铲料入仓方式；振捣要求快插慢拔，尽量避免棒头触碰孔壁和模板；桩体混凝土浇筑结束后，对桩顶进行收面处理；拆模后，洒水并用塑料薄膜包裹桩体进行养护。

参考文献：

[1]《光伏发电站设计规范》GB50797-2012，中国计划出版社，中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，联合发布