渔光互补光伏电站水域环境下桩基础选型与施工技术研究

李光辉 陈艳 王绍丞 罗俊礼

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2401-5042-4331

基金项目：湖南省自然科学基金科教联合项目（项目编号：2020JJ7037）。

作者简介：

李光辉（1982—），男，硕士，高级工程师，研究方向为新能源发电项目全生命周期研究，

通讯作者：罗俊礼（1983—），女，博士，讲师，研究方向为建筑工程技术、地基基础，21493336@qq.com

摘要：首先阐释了渔光互补光伏电站的内涵、作用，其次从地质条件、地形地貌、桩基类型、桩基设计、环境影响评价5个方面归纳了桩基础选型的参考因素，并以阳新县A项目为例，介绍了A项目的桩基础选型，从施工准备、施工流程、施工质量控制等出发，最后探讨了A项目施工技术，并整理了A项目施工中的安全风险、环境风险控制措施。

关键词：渔光互补 水域环境 桩基础 合理选型

中图分类号：TM62

在双碳理念指引下，我国光伏产业得到长足发展，并深度参与国际竞争，成为我国构建现代能源体系的重要支撑[1]。光伏+农业是当前光伏的热点，主要包括光伏+种植业、光伏+畜禽业、光伏+渔业三大类型，其中，光伏+渔业即渔光互补，涵盖 光伏与水域养殖结合、光伏与水产温室结合等多种形式，具有良好的经济效益、生态效益[2]。桩基础施工是渔光互补光伏电站建设的重点、难点，由于涉及到水域环境，桩基础施工更存在着一定的安全风险和环境风险。本文以湖北阳新县A项目为例，分析渔光互补光伏电站水域环境下桩基础选型与施工技术。

1 渔光互补光伏电站水域环境下桩基础选型

1.1渔光互补光伏电站概况

自2011年江苏盐城建成首个渔光互补光伏电站后，我国渔光互补光伏电站得到了长足的发展[3]，江苏、湖北、山东等渔业大省，渔光互补光伏电站走在全国前列。渔光互补光伏电站具有多重功能，突出表现为以下4点。

一是发电功能。光伏组件可以将太阳能转化为电能，为渔业提供可再生的清洁能源。这有助于减少对传统能源的依赖，降低渔业生产的能源成本，提高渔业的可持续发展性。二是渔业养殖功能。光伏组件在水面上形成遮阳层，可以减少水体的直接日照，降低水温，改善水质环境。这对某些渔业养殖物种来说非常重要，可以提供更适宜的生长环境，增加养殖产量和质量。三是生态保护功能。渔光互补光伏电站可以减少水体的蒸发和蓄水量的减少，有助于保护水资源。同时，光伏组件的安装还可以提供一定的栖息空间，促进水生生物的繁衍和生态平衡的维持。四是土地节约功能。相较于传统的地面或屋顶光伏发电系统，渔光互补光伏利用了水面空间，节约了土地资源的利用。这对土地资源紧张的地区来说具有重要意义。

1.2渔光互补光伏电站水域环境下桩基础选型要点

合理选型是渔光互补光伏电站桩基础施工的先决条件，当前，渔光互补光伏电站的桩型主要有钢管桩、钢板桩、混凝土桩、螺旋桩等多种类型。选型中，应综合考虑以下五大因素。

一是地质条件。对渔光互补光伏电站来说，通常选择地质条件较好的地区，如土壤稳定、地下水位较低的地方。二是地形地貌。地形地貌对光伏桩基的选型有一定影响。选择平坦的地形可以降低基础施工难度，而选择地势较高的地方可以提高光伏发电效率。三是桩基类型。不同类型的桩基有着不同的特点，如钢管桩强度高、耐腐蚀、施工方便，混凝土强度高、稳定性好、施工简单。四是桩基设计。需要考虑光伏组件的重量、风荷载、地震荷载等因素。根据具体项目的要求，进行桩基的设计计算，确保桩基的稳定性和安全性。五是环境影响评价。在选型过程中，还需要进行环境影响评价，包括对土地利用、水资源、生态环境等方面的影响进行评估，确保项目的可持续发展。

1.3阳新县A项目桩基础选型

A项目位于湖北省阳新县，为交流侧5 MW分布式渔光互补光伏项目，项目位于光能资源丰富地带，占地面积48亩（约32 000 m2）。在综合考虑各种因素后，建设单位选择螺旋桩作为桩基础。螺旋桩的优点主要有5点。

一是结构简单。螺旋桩由螺旋刀片和桩杆组成，结构简单，安装方便。螺旋刀片可以在土壤中旋转，将土壤挤压开，形成桩基。二是承载能力强。螺旋桩通过螺旋刀片的旋转，将土壤挤压开，形成桩基。由于螺旋刀片的形状和数量可以根据实际情况进行设计，因此可以根据需要提供较大的承载能力。三是抗风能力强。渔光互补光伏项目通常需要面对较大的风荷载，螺旋桩具有较好的抗风能力。螺旋桩通过将土壤挤压开，形成桩基，可以提供较好的抗风稳定性。四是环境友好。螺旋桩的安装过程不需要使用水泥等材料，不会产生废弃物和污染物，对环境友好。同时，螺旋桩可以进行拆卸和重复使用，减少资源浪费。五是适应性强：螺旋桩适用于各种地质条件，包括软土、沙土、黏土等。它可以根据不同地质条件进行设计和调整，以满足项目的要求[4-5]。A项目采用的是?114 mm×4.0 mm圆钢，端部设2副?300 mm螺旋叶片，共使用2 184根。

2.水域环境下桩基础施工情况

2.1施工准备

A项目施工准备分为以下三步。

一是场地准备。A项目横跨3个鱼塘，施工前，施工方根据项目特点、场地情况，进行干塘清淤、场地平整等工作。考虑到软基场地施工中易出现重型设备沉陷的问题，施工方采用预铺条形钢的方法，为设备材料的进场提供条件[5]。条形钢可重复利用，不会导致项目成本的升高。二是材料、设备准备。如前所言，A项目采用的为?114 mm×4.0 mm螺旋钢，长度8.5 m，材料进场后，验收人员采用游标卡尺、涂层测厚仪等设备，对螺旋钢的质量进行检验，确保进场材料无质量瑕疵。机械设备主要采用的是改装后的履带挖掘机，其余机械设备还有汽车吊、随车吊、全站仪等。三是测量定位准备。根据地质条件以及设计要求，选定施工测量定位点，借助经纬仪测出桩中心线，同时，在岸上设两个控制点，准备工作完成后，开始钻孔作业。

2.2施工流程

A项目的施工流程如下。

一测量放线。施工方根据施工总平面图测量放线，综合采用经纬仪、全站仪以及GPS等仪器设备，保证放线精度，确保放线精度控制在3 cm以内。二是确定打桩位置。依据放线结果，确定打桩位置，并采用木条、气质等标志物，做好位置标记。测量员利用全站仪等仪器，测量、复核每一个螺旋状的位置，确保螺旋桩位置符合设计要求。三是桩基础施工。将打桩机移动到桩基位置附近，并将螺旋桩送入固定器，调整好螺旋桩垂直度后，以加压装置将压力传递给螺旋桩，直至螺旋桩钻到设计标高。

2.3施工质量控制

施工方主要从以下3个方面采取了施工质量控制措施。

一是螺旋桩质量控制。螺旋桩易出现镀锌涂层磨损的问题，而镀锌涂层磨损则会降低螺旋桩的耐腐蚀性。施工方不仅在材料进场前进行检查，也会对存在磨损的螺旋桩进行重新喷漆处理，并二度检测，有效降低了因材料问题导致的施工质量风险。二是偏差控制。钻桩中易出现偏差问题，施工方采用分阶段观察法来减少误差，在螺旋桩钻至1/3高度时，检查有无偏差，有偏差则调整，没有偏差则继续进行，在螺旋桩钻至1/2高度时，重复以上操作。三是速度控制。为防止螺旋桩入土超深，出现桩顶标高低于设计标高的问题，施工方高度重视钻桩的速度控制。

3 水域环境下桩基础施工注意事项

3.1安全风险控制

水域环境下桩基础施工存在一定的安全风险。对此，A项目施工方采用了以下的安全风险控制措施。

一是防范水下作业风险。确保施工人员具备相关的水下作业技能和证书；提供适当的个人防护装备，如救生衣、潜水面罩等；在施工现场设置警示标志，提醒人员注意安全；定期进行水下作业培训和演练，提高施工人员的应急反应能力。二是防范桩基施工风险。在施工前进行充分的地质勘察和设计，确保桩基施工的可行性；严格按照设计要求进行施工，确保桩体的垂直度和稳定性；定期监测桩基的沉降和倾斜情况，及时采取补救措施；在施工现场设置安全警示标志，提醒人员注意施工安全。三是防范电气安全风险。确保施工人员具备相关的电气安全知识和技能；严格按照电气设备的安装和接线要求进行施工；定期检查和维护电气设备，确保其正常运行；在施工现场设置电气安全警示标志，提醒人员注意电气安全。

3.2环境风险控制

渔光互补光伏电站建设的初衷之一是利用太阳能发电改善水质环境，但在桩基础施工中，易出现环境风险。例如：水域环境下桩基础施工，可能会产生噪音、振动和水下扰动，这些因素可能会对水生生物的生活环境和行为产生影响，甚至对其生存造成一定的威胁。再如：水下施工可能会引起水体悬浮物的悬浮和扩散，导致水质变差。对此，A项目施工方采取了以下的控制措施。在施工前对施工区域的水生生物、水质和水生态系统进行评估，了解施工可能产生的影响和风险。根据环境评估结果，采取相应的保护措施，减少对水生生物、水质和水生态系统的影响。例如：可以采用降噪设备减少施工噪声，采用振动隔离措施减少施工振动，控制废水排放和化学物质的使用等。在施工过程中进行监测和管理，及时发现和解决环境问题。可以设置监测点，监测水质、水生生物和水生态系统的变化，及时采取措施进行调整和修复[6]。

4结语

渔光互补光伏项目是一种将光伏发电与渔业相结合的新型能源项目，其通过在水域中安装光伏组件，利用太阳能发电，同时保留了水域的渔业功能。在渔光互补光伏项目中，桩基础施工是一个重要的环节。要做好桩型的选择，并优化施工工艺，提高桩基础施工质量。

参考文献

[1] 尹洁，唐益谨，李锋.生态学视角下中国光伏产业创新适宜度评价及提升研究[J].中国科技论坛，2023（8）：74-85.

[2] 汤俊超，吴宜文，张姚，等.浅谈“光伏+农业”产业的发展模式[J].中国农学通报，2022，38（11）：144-152.

[3] 曹玲.渔光互补产业模式发展的研究[D].南京：南京农业大学，2019.

[4] 樊青.渔光互补光伏电站螺旋地桩基础在水域环境下的施工研究[J].人民珠江，2023，44（S2）：313-318.

[5] 罗俊礼，李光辉.基础方案及构件截面优化对建筑结构经济性的影响[J].建筑技术开发，2018，45（19）：15-16.

[6] 程牧春，张元海.水库“渔光互补”光伏电站施工技术研究[J].四川水泥，2022（10）：51-52，55.