中国水利水电第四工程局有限公司西南分局 甘肃民勤 733300
摘要：民勤红沙岗50MWp并网光伏发电项目工程位于甘肃省民勤县红沙岗镇工业聚集区中部的风光互补基地，采用20MWp多晶硅太阳电池组件固定式安装方式与30MWp聚光太阳电池组件跟踪式安装方式组成。文章通过对灌注桩支架基础快速造孔及预埋方形钢管快速找平施工技术研究，总结出一套适用于光伏电站工程的施工工艺，可为类似项目参考。
关键词：光伏电站 灌注桩 支架基础 快速施工
1、概述
民勤红沙岗50MWp并网光伏发电项目中20MWp光伏发电采用多晶硅太阳电池组件发电，20MWp多晶硅太阳电池组件发电根据地形共布置20个子方阵，每1MWp为1个子方阵，多晶硅太阳能组件支架基础采用C35混凝土灌注桩，设计桩长1.2m，桩径0.2m，预埋方形钢管为镀锌60mm×60mm×2.5mm型，长1.5m，插入混凝土1.0m，方形钢管顶端焊接100mm×200mm×6mm热轧镀锌扁钢，与支架连接，方形钢管底部0.5m处焊接100mm×100mm×4mm（内部尺寸为60mm×60mm）热轧镀锌扁钢（抗滑），每个子方阵灌注桩103组，每组支架基础7×2根，横向间距1.6m，纵向间距3.2m，20个子方阵共28840根，支架桩基见图1。
施工场地在勘探深度内，地层从上至下一般分为2层：
① 细砂层，层薄（厚约0.2m～0.3m），松散，工程地质条件差。不考虑作为建筑物的基础持力层。
② 角砾层，分布于整个场地，且力学性质较好，是建筑物较好的基础持力层。
2、施工工序、方法及要求
支架基础施工工艺流程见图2。
图2 支架基础施工工艺流程图
2.1造孔
造孔工艺流程：测量放点→钻机就位→点位复测→钻进→终孔→钻机移至下一孔位循环
造孔施工有三种方案：
方案一：人工造孔，每人每班挖孔16～20个，此方案施工效率低，质量不易保证，也不符合科学发展需要。
方案二：螺旋钻机造孔，每机配置3人（1人操作机器，2人清土），每班造孔170～200个。螺旋钻机由XGD50-L装载机，或50型/65型四轮拖拉机，或小型履带式铲车改装而成，为前置式钻孔。钻孔深度：1.0m～3.0m；钻孔直径：0.2m；单孔用时：2～3min（直径0.2m×深度1.2m）。在螺旋钻机适当部位（如驾驶室顶部）牢固焊接水箱支架，要求承重不小于1.5t，水箱为钻孔作业时注水提供水源。螺旋钻机造孔需两次钻孔，第一次钻至设计深度，提钻带土，往孔内注入适量的水（既防止塌孔，又方便将孔内多余的土随钻杆带出），再次将钻杆钻至孔底，提钻带土，成孔。钻孔过程中需2人随时将钻机旋转出的土从孔口移开。此方案成孔质量好，但施工效率不高。图3为螺旋钻机正在进行造孔作业。
方案三：履带式插板机造孔，每机配置2人（1人操作机器，1人配合），每班造孔500～600个。本工程使用海格力斯DJL20-25履带式插板机，自带100kw发电机、配电箱（接入/输出外接电源）。因本工程作业面广，故采用自带发电机发电，供照明，取暖，外接小型焊机进行修复，大大减少了因为修复问题耽误施工延误工期。该机主架高度约12m，钻孔深度：1.0m～2.0m；钻孔直径：0.2m；单孔用时：45s～1min（直径0.2m×深度1.2m）。此方案需将插板机钻头改装成壁厚10mm，外径0.2m，长2.0m的中空钢管，插板机配22kw振动锤，顶部配有滑轮头用于振动锤的起降。通电后产生激振力将中空钢管打入土中，提管带土，人工用大锤将管内的土敲击震落至适当位置。此方案成孔质量好，施工效率高，但需提前24～36h在设计孔位挖坑浇水预浸。图4为插板机正在进行造孔作业。
经对比，选用第三种方案。
成孔完成后经验收合格方可进入下道工序施工。
成孔验收偏差要求：孔位，允许偏差20mm；垂直度，允许偏差1%；孔径，有效孔径为200mm，个别断面-20mm；孔深，不小于设计孔深；孔底沉渣或虚土厚度不大于50mm。
2.2 方形钢管施工
2.2.1验收
方形钢管应符合设计要求，并应有出厂合格证和试验报告，进场后先经监理工程师抽样送检合格后方可使用。
2.2.2安装及质量要求
⑴方形钢管进场和复试必须严格按照要求抽检，未经检验合格不得使用。
⑵方形钢管制作安装应严格按图纸要求进行，成型验收合格的挂牌，预埋过程中，必须保证钢板的水平度，合格后方可进行下道工序。
⑶方形钢管加工的各道工序，都应建立质量交接制度。方形钢管安装完毕后，必须经过检验，并办理隐蔽工程验收签证手续。
2.2.3施工方法与质量控制
⑴方形钢管施工工序
方形钢管配料→加工制作→测量放线→运输、安装→复测→监理验收→下道工序施工。
⑵方形钢管加工制作
方形钢管加工制作在加工厂进行，加工时严格按照设计图纸下料加工，方形钢管切割采用切割机，焊接采用手工电弧焊。方形钢管加工完毕经检查验收合格后，堆置在仓库内，露天垫高遮盖堆放，做好防雨、防潮等工作。
方形钢管加工质量控制标准：防腐处理（锌层厚度）≥85 um；断面尺寸偏差，管端±0.5%管的边长，管身，±1%管的边长；长度偏差+10～0mm；端部平整度≤2mm；端部平面与桩中心线的倾斜值≤2mm。
⑶方形钢管运输
加工成型的方形钢管采用人工装车，农用车运输至施工现场。在运输过程中采用可靠保护措施，防止方形钢管变形。
⑷方形钢管安装
方形钢管安装前用水准仪或用水平管控制支撑模架的安装高度，安装主要采用人工架设，方形钢管安装的位置、间距、水平度，严格按施工详图和有关设计文件进行。
方形钢管固定及找平：如将方形钢管直接安装，不易固定，且无法保证在同一高
程和平面，从而导致后期支架和电池组件安装困难。本工程按每组7×2根灌注桩的设计孔位制作了支撑模架（用20mm×40mm×1.2mm型方钢制作，与顶丝组合使用），3人1组10～15min可完成上组拆卸和本组整平加固。步骤如下：先用水平管或水准仪将支撑模架四角整平，用顶丝固定后，以两端支撑模架高度及方形钢管中心线为基准将细钢丝绷紧，进行整个支撑模架的整平及方形钢管的定位。本组灌注桩混凝土全部初凝后即可移至下一待浇组。支撑模架解决了方形钢管不易固定及找平难题，从而提高了方形钢管固定及找平施工效率。图5为支撑模架整平。
方形钢管安装质量控制标准：中心位移≤3mm；相邻预埋件高差≤1.5mm；水平偏差≤2mm；标高偏差+2～-10mm。
⑸质量控制措施
方形钢管在贮存及运输过程中避免锈蚀和污染，应堆置在仓库内，露天堆置时，要垫高并加遮盖；方形钢管加工切割可在加工厂进行；在混凝土浇筑过程中及时检查方形钢管稳定性以防止方形钢管移位；组织技术工人持证上岗，按方形钢管材质选用焊条、焊机及焊接工艺，保证焊接质量。
2.3 混凝土灌注
支架基础混凝土灌注桩孔径为0.2m，单根长1.2m，预埋L=1.5m方钢（附带抗滑钢板，插入混凝土1.0m）。由于该场地地基土对方形钢管具有微腐蚀性，因此严格控制方形钢管保护层是浇灌过程中的控制重点。
⑴方形钢管加固到位后，防止孔壁掉渣，混凝土必须及时进行浇灌。
⑵控制混凝土浇筑速度，保证均匀浇灌，减少混凝土对孔壁的冲击，连续浇灌确保不发生断桩，缩径等现象。
⑶为确保桩顶标高，在混凝土初凝前运用水平管进行检测，检测标准每组支架基础高差控制在±5mm范围内。
⑷为保证支架安装的顺利进行，安装方形钢管后运用卡尺、水平尺进行校正、检测，确保方形钢管位置准确无误，后人工抹平压光混凝土面。
⑸施工质量控制要点及控制方法
为确保施工质量、高效完成施工任务，施工时对各个工序，尤其关键工序应严格控制：
① 混凝土的原材料和混凝土强度必须符合设计要求和施工规范规定。
② 灌注桩混凝土灌注量不得小于设计计算体积。
③ 灌注桩桩顶标高必须符合设计要求和施工规范规定。
④ 成孔深度必须符合设计要求。
⑤ 方形钢管品种和质量、焊条型号，必须符合设计要求和有关标准的规定。
施工质量控制基本项目为：
① 混凝土制作必须按照混凝土配合比拌制。
② 灌注混凝土时必须随灌随振。
③ 方形钢管必须牢固。
孔圈中心线与桩中心线必须重合，轴线偏差不得大于20mm，同一水平面高差不得大于5mm。
3、结论
灌注桩支架基础快速造孔及预埋方形钢管快速找平施工工艺在民勤红沙岗50MWp并网光伏发电项目工程施工得以应用，起到了加快施工进度，提高经济效益，保证施工质量的效果。
论文作者:朱爱峰
论文发表刊物: 《建筑学研究前沿》2017年第10期
论文发表时间:2017/9/29
标签：方形论文; 钢管论文; 混凝土论文; 支架论文; 钻机论文; 钻孔论文; 民勤论文; 《建筑学研究前沿》2017年第10期论文;