摘要：钢筋混凝土灌注桩基础具有不受地层变化限制，不需要接桩和截桩，适应能力强，受力相对较稳，抗压又抗拔，施工振动小、噪声小等特点。由于其既不存在挤土负面效应，又具有穿越各种硬夹层、嵌岩和进入各类硬持力层的能力，桩的几何尺寸和单桩的承载力可调空间大。因此钢筋混凝土灌注桩基础在光伏电站支架基础设计中得到广泛的应用。但钢筋混凝土灌注桩支架基础施工中需要预埋地脚螺栓，以满足钢支架安装的需求。这就要求在施工过程中既要满足钢筋混凝土灌注桩施工的规范要求，又要满足后期钢支架安装的规范要求。
关键词：钢筋混凝土灌注桩 钢筋保护层厚度 钢支架 卡笼箍 露筋 裂缝
一．概述
1.钢筋混凝土灌注桩：
1.1定义：钢筋混凝土灌注桩是一种直接在现场桩位上就地成孔，然后在孔内安放钢筋笼再浇筑混凝土而成的桩。按其成孔方法不同，可分为钻孔灌注桩、沉管灌注桩、人工挖孔和挖孔扩底灌注桩等，光伏电站大多采用钻孔灌注桩。
1.2应用：光伏电站的钢筋混凝土灌注桩支架基础大多设计为桩长1.5m-2.5m，直径0.3m-0.5m，外露地面0.3m-0.5m。钢筋混凝土灌注桩基础外露在地面处的0.3m-0.5m支设PVC或钢管模板并安装地脚螺栓。每一组基础地脚螺栓的相对尺寸和标高需满足钢支架安装的要求。
2.钢筋保护层厚度：
2.1定义：最外层钢筋边缘至混凝土表面的距离。光伏电站钢筋混凝土灌注桩基础应为钢筋笼箍筋的外边缘到混凝土表面的距离。
2.2应用：光伏电站钢筋混凝土灌注桩基础设计的钢筋保护层厚度一般为30mm-40mm。钢筋保护层作用主要体现在以下两个方面：（1）混凝土结构中，钢筋混凝土是由钢筋和混凝土两种不同材料组成的复合材料，两种材料具有良好的粘结性能是它们共同工作的基础，从钢筋粘结锚固角度对混凝土保护层提出要求，是为了保证钢筋与其周围混凝土能共同工作，并使钢筋充分发挥计算所需强度。（2）钢筋裸露在大气或者其他介质中，容易受蚀生锈，使得钢筋的有效截面减少，影响结构受力，因此需要根据耐久性要求规定不同使用环境的混凝土保护层最小厚度，以保证构件在设计使用年限内钢筋不发生降低结构可靠度的锈蚀。
3.钢支架：
3.1定义：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。
3.2应用：大型光伏发电站普遍采用镀锌金属材料。一是成本较低，二是承载较大，并具有转动装置，能随着太阳的转动自身调整角度，光能利用率高。钢支架一般分为前立柱、后立柱、横梁、次梁、斜梁和其他一些连接件和标准件。
二、混凝土灌注桩施工钢筋保护层厚度控制难点分析
1.光伏电站混凝土灌注桩基础施工现状：
光伏电站施工场地大多位于沙漠、戈壁滩和荒废山丘等地上。沙漠地带易造成塌孔，戈壁滩和山丘地带土质坚硬，这几种施工场地的钻孔及成孔难度都较大。施工场地环境较差，在较短时间内完成较大的工程量，这些因素都给成孔质量控制工作带来了较大的难度。
以某山地项目为例，设计的混凝土灌注桩基础直径为300mm，地下1.7m，地上0.5m，设计的钢筋保护层厚度为30mm；设计的两组M12地脚螺栓位于东西和南北两条轴线方向上，地脚螺栓中心间距为210mm。经过简单的计算，混凝土灌注桩基础直径为300mm，箍筋内径228mm，每组地脚螺栓外侧线尺寸为222mm。
2.控制难点分析：
钢筋混凝土灌注桩施工是为了满足钢支架安装的要求，钢支架安装质量的好坏直接受到预埋地脚螺栓质量的影响。按照混凝土灌注桩基础施工规范要求的桩位尺寸偏差3cm的要求，就无法满足钢支架安装的质量要求。上面提到了外侧尺寸为222mm的两组地脚螺栓要在内径为227mm的箍筋里面沿两条轴线方向精确安装，如果钢筋笼安装因为钢筋保护层厚度没有得到有效的控制而位置偏移，那么地脚螺栓的安装工作就会很难完成。且每个光伏电站的钢筋混凝土灌注桩基础数量巨大，如果不探究一个简单的办法加以控制混凝土灌注桩基础的钢筋笼保护层厚度，单纯靠现场施工人员和技术管理人员控制是很难达到预期效果的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
三．混凝土灌注桩基础施工卡笼箍的研究与应用
1.事件探究：
每兆瓦装机容量需钢筋混凝土灌注桩基础1200余个（按每组8个基础，每组22块组件，每块组件300W估算），如果建设一个50兆瓦装机容量的光伏电站需要6万余个钢筋混凝土灌注桩基础，依靠以往常规的施工方法存在很多的不便和弊端如下：
（1）安装在钻孔内的钢筋笼无法垫保护层垫块，在钻孔内人员无法完成操作。
（2）靠浇筑混凝土时施工人员对倾斜和偏位的钢筋笼进行再次调整的工作量太大，且很难控制调整后的效果。
（3）施工人员质量意识单薄，且容易出现偷懒现象，对一些出现倾斜和偏位的钢筋笼整改力度不够。
（4）光伏电站工期紧、工程量大，钢筋混凝土灌注桩基础浇筑每天都在进行，每次混凝土浇筑都有技术管理人员旁站是很难实现。
（5）混凝土灌注桩基础浇筑混凝土时，混凝土浇筑和振捣时容易移动钢筋笼。
（6）因地脚螺栓是安装在钢筋笼的里面，钢筋笼移动位置会碰撞到地脚螺栓，使地脚螺栓移位或者倾斜。
2.出现的后果：
钢筋笼倾斜、偏位等质量问题的出现，导致钢筋保护层厚度超出规范要求，可导致出现一些质量问题：
（1）影响地脚螺栓的安装质量，造成地脚螺栓出现移位或倾斜，进而影响后期的钢支架安装工作。
（2）出现露筋现象：露在表面的钢筋会生锈，会向没露出的里面慢慢锈蚀，使得钢筋的力学性能慢慢，锈蚀的时间长了钢筋原有的承载力作用消失，直接影响到结构安全。
（3）混凝土表面裂缝：因保护层厚度太小导致混凝土表面细微的裂缝，此裂缝会受到雨水的侵袭，冬期还会产生冻融现象，影响到混凝土的耐久性。
（4）影响混凝土灌注桩基础的使用寿命。
3.“卡笼箍”的应用：
鉴于钢筋笼保护层厚度控制的种种难点及钢筋笼保护层厚度控制不合格出现的一系列质量问题，在施工过程中通过不断的总结经验和持续改进，研究制作了“卡笼箍”。
（1）制作“卡笼箍”（见附图），要求直径与跟钢筋笼箍筋一样大，沿外圈均匀焊接六根长度和保护层厚度一样短钢筋。卡笼箍应严格按照箍筋尺寸和钢筋保护层厚度要求制作。
（2）安装钢筋笼时，将卡笼箍安装在钢筋笼上部，跟保护层厚度一样的短钢筋卡在钢筋笼主筋位置。
（3）卡笼箍安装好后，钢筋笼就标准的安装在支架基础的模板内了，再安装并固定地脚螺栓即可进行混凝土浇筑。
（4）基础混凝土浇筑到一半时，钢筋笼在钻孔内已无法位移，便可将卡笼箍取出，后续循环利用。卡笼箍使用次数多了，可能会产生变形和破坏的情况，应及时检查并修复。
（5）此措施控制了钢筋笼倾斜、偏位等质量问题，从根本上解决了钢筋保护层厚度偏差问题。
四．结束语
我国大力发展绿色环保型新能源发电产业，光伏发电在新能源领域占了较大的比重，建筑质量的好坏直接影响着整个光伏电站的长期稳定运行。
本文结合《光伏发电站施工规范》、《光伏发电工程验收规范》和一些光伏工程项目的施工经验。研究制作了一种简易的工具“卡笼箍”，卡笼箍制作简单，可利用一些钢筋的废料制作，也可重复利用；卡笼箍的使用规范了施工人员的操作，减轻了现场技术管理人员的工作量；卡笼箍的使用有效控制了钢筋混凝土灌注桩基础中钢筋笼的保护层厚度问题，保证了地脚螺栓的安装尺寸，保证了钢支架安装要求，保证了钢筋混凝土灌注桩基础结构的使用寿命。
参考文献：
[1]《光伏发电站施工规范》GB50794-2012.
[2]《光伏发电工程验收规范》GB/T50796-2012.
[3]李慧民.土木工程施工技术[M].北京：中国计划出版社，2002.
[4]建筑施工手册.第四版[M].北京：中国建筑工业出版社，2003.
[5]杨晓帆.试论电力工程管理模式的创新与应用[J].企业改革与管理.2016(12)
[6]康陈亮.浅谈钻孔灌注桩浅部露筋危害、原因、判断与处理.建材发展导向.2011.
[7]王清涛.混凝土裂缝的危害及成因分析.科技与生活.2011.
论文作者:冯涛
论文发表刊物:《电力设备》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/14
标签：钢筋论文; 保护层论文; 钢筋混凝土论文; 混凝土论文; 地脚论文; 螺栓论文; 厚度论文; 《电力设备》2018年第19期论文;