摘要：面对当今世界日益恶化的生态环境现实，保护环境、优化资源配置的重要性已经引起了全社会的广泛关注。太阳能作为一种绿色能源，能够有效缓解电力需求紧张状况，在我国已经得到了广泛应用。水上光伏发电是太阳能发电类型中比较重要的一种，本文主要阐述水上光伏发电厂打桩船进行水上桩基施工，浮吊船进行光伏设备吊装作业，该技术成功解决了水上施工作业难的问题。
关键词：水上光伏；打桩船；桩基施工；浮吊船；设备吊装
1 概述
某水上光伏发电工程整个光伏区水深约3m，共计16个光伏阵列，16个箱、逆变平台以及1个开关站平台，平台基础均为水上桩基，设备平台桩基为0.4m*0.4m*12m方桩。桩基采用锤击施工方案，由打桩船作为主要施工设备。设备平台采用钢结构，在桩基上侧。平台上侧设备分为箱变和逆变两种，单台箱变重量为6t，逆变重量为3t。设备吊装采用在174吨位的大型平板船舶上固定一台25t汽车吊进行起重作业。
2桩基及平台施工
2.1锤桩设备
根据桩型与施工条件，采用自建式水上锤桩机式打桩船进行水上施工，该船型长14000mm,总宽度8000mm（由2只船组合）,总高度900mm，满载吃水600mm，架高17000mm,打桩船配备280马力的螺旋桨动力驱动。
自建式水上打桩船平面布置图
2.2锤桩测量控制
本工程采用水上锤桩，采用全站仪、水准仪、钢尺、塔尺以及其他测量必备的器具，按后方交会法测量桩位，用一台水准仪控制打桩标高及桩的平面扭角，桩身的垂直度由打桩船上用来提升锤头的固定竖杆来调整，当桩基进入锤头的龙门口后，再由桩基施工人员手工推送到固定竖杆下方的固定框内并卡牢。
2.3打桩船锚位布置
打桩船尾部装有14米长的定位杆，定位杆安装在固定支架内，由卷扬机通过收放钢丝绳来控制定位杆的升降，打桩船头部安装一台带齿轮轨道行程的电机，电机与回形固定框连接，打桩船就位后通过操作卷扬机使定位杆伸入水底泥土中，起到固定打桩船的作用，在打完第一根桩后由行程电机上的固定框和定位杆，两点一线保证打桩船和前一根桩基在同一条轴线上，也起到稳定船身的作用，确保锤桩过程中船只不会出现上下左右浮动。
2.4锤桩施工
2.4.1桩基的固定就位。
运输船紧靠打桩船，卷扬机钢丝绳通过固定竖杆上的滑轮将桩基提升到能够进入龙门口的高度，通过提升锤头与起吊桩基的高度来把桩基送进龙门口，桩基进入龙门口并经测量就位后，打桩船固定抓紧方桩后准备锤桩。
2.4.2锤桩
桩身靠自重下沉稳定后，复测桩位，确认符合要求后放下定位杆并用竖杆下方的固定框稳卡牢桩身，桩工班长指挥开启卷扬机，钢丝绳缓慢吊起锤头，起吊到预定高度后，由桩工班长指挥松开锤头挂钩，锤头落下后由专职操作人员控制压缩内燃机的动力大小，用以调整锤头的弹起高度，锤头往返交替捶打桩基顶部的龙门口，锤桩时，桩工班长密切注意桩位变化，如有偏差，测量工复测桩位，调整好桩位继续锤桩，避免桩发生偏移。
2.5设备平台施工
2.5.1水面施工平台制作
本工程主要在水面上进行作业，因此需要考虑到工作平台的制作。水上作业施工平台为自制式浮船，该浮船主要由50角钢和200升空柴油桶构成。浮船示意图如下。
单个油桶最大浮力为
，浮船总浮力为32
，浮船重约492
，取安全系数为1.2，则浮船最大荷载为2.25吨。
2.5.2施工平台的固定
每个浮船上均装有马力为7的小型柴油机作为推动力，浮船到达工作区域后浮船成排相互用绳子系牢后再绑扎在平台桩基上，使钢平台安装区域的水域布满浮船以作为钢结构安装施工平台。
2.5.3钢结构平台施工
钢结构在现场集中进行预制工作，包括焊接、连接板及加劲肋安装、组焊等工作。钢结构加工完成后由船运输至开关站平台及箱、逆变平台处，用浮吊进行吊装。
3设备吊装
本工程设备中重量最重的为箱变，下面主要阐述箱变吊装方案。
3.1吊装方案
现场施工作业主要是在水上，根据实际情况，采用在大型平板船舶上固定汽车吊的方法，组合成一台浮吊船进行吊装作业。
设备吊装采用在174吨位的大型平板船舶上固定一台25t汽车吊进行起重作业。施工前，将25t汽车吊在码头驶上船舶，待吊车在船舶上就位且液压支腿伸展完毕后，用10#槽钢将吊车每根液压支腿用两道门型框与船体焊接牢靠，保证吊车不会因起吊过程中船体倾斜而滑动。吊装前期准备工作完成后，将箱式变压器吊至平板船舶甲板上，平板船舶总长34.5m、驾驶舱长5m、汽车吊长12.5m、船尾余留3m，平板船舶甲板剩余长度可放置2台箱式变压器，箱变固定牢靠后运输至平台处水域，进行吊装时将平板船舶两侧固定地锚插入鱼塘底部稳定船身。
3.2设备吊装计算
3.2.1 起吊机械计算
船长34.5m，宽9m，船高2.04m，总吨位174t，净重52t。25t汽车吊宽2.5m，长12.5m，作业时液压腿伸展后二轴宽6m，吊车自重27t。
3.2.1.1船长、宽均能满足25t汽车吊作业时的操作平台。
其中G为起吊物重量（箱变单台重6t），根据现场吊装要求，取G=7t，2为安全系数。船载重量能满足要求。
3.2.1.2千斤绳计算
吊索长度相同时，每根吊索与铅垂线夹角相等，则每根千斤绳理论受力为：
行车用钢丝绳Φ21.5-6×37+1一对，4段负荷使用, 其安全系数为：K=24.25×4×COS30°/7=12倍，钢丝绳符合安规规定千斤绳有绕曲6～8的要求。
3.2.1.3船舶载吊车的稳性验算
其中F为起重量7t，G为船和吊车的总重，f为浮力，α为船体倾斜角度，R为实际起吊半径。根据现场吊装情况，起重半径不大于7m，起重高度为7.5m（吊车停机面起高度）。
验算工况为在工作状态无风力作用下，吊钩在最大幅度满载起升重物，或吊钩无载、臂架升到最高位置。
吊钩满载时应符合以下条件：
其中
为规范许用极限横倾角，其值为
为该起重设备自重和吊重产生的横倾力矩（
），
为风力作用下产生的力矩，根据工况，
为吊重的起重设备横向初始稳心高度，
（
为横向稳心半径，
为起重设备重心（包括吊重）与浮心的距离）
其中
为船宽，
为吃水深度，根据实际代入数值得：
则吊钩满载时，在此工况下船体横倾倾角满足规范要求。
吊钩无载时，起重设备地锚落下，起重机横倾力矩非常小，船体倾角近似为零。
吊车液压腿伸展后用槽钢制成的门型框与甲板焊接固定。
当该起重设备吊钩满载时船体侧倾角度为2度，此时
取甲板滑动摩擦系数为0.2，吊车滑动时有
则吊车受静摩擦力，方向沿甲板倾斜方向向上，大小等于
综上，使用该船舶载吊车起重设备满足使用要求。
3.3吊装步骤及注意事项
3.3.1 吊装前，在设备两端处栓两根麻绳，以控制设备吊装时的转向。吊装前将设备裙座接触面一侧用胶皮垫好，以防在吊装时滑动损伤设备。
3.3.2正式起吊前，应进行一次试吊，用以检查起重机的工况，待一切正常后，方可正式起吊。
3.3.3 正式起吊工作应缓慢进行，设备吊起后，找好设备方位慢慢落下设备。待设备完全就位后，方可撤去吊钩。
3.3.4检查设备方位、标高、位置等是否符合设计要求。
3.3.5船舶载吊车驶入现场指定平台水域后，保证吊车起吊中心离设备基础中心在7m之内。
3.3.6 吊装时须有固定防滑措施，与设备接触处用胶皮垫好，以防损伤设备。
4结束语
目前我国采用的水上光伏形式均为渔光互补形式，即上可光伏发电，下可鱼塘养鱼，创新地把光伏和渔业这两个会占用大量土地资源的产业相结合，一举多得，不仅做到了空间上的立体复用，节省了土地，还输出了环境友好的清洁能源。
采用打桩船进行水上桩基施工，浮吊船进行设备吊装作业，是一种简便快捷的水上施工方案，成功解决了水上施工作业难的问题，为渔光互补光伏产业的发展提供了强有力的技术支撑。
参考文献：
1刘凤,荣德生.改进型扰动观察法在光伏MPPT中的研究.电力系统及其自动化学报，2017.3
论文作者:周博佳
论文发表刊物:《基层建设》2019年第26期
论文发表时间:2019/12/17
标签：桩基论文; 设备论文; 水上论文; 吊车论文; 作业论文; 锤头论文; 平台论文; 《基层建设》2019年第26期论文;