北京京东方能源科技有限公司 100176
摘要：支架系统是光伏工程的核心构成，用其支撑光伏设备可提高能量转换效率，保持光伏发电运行的安全性、高效性、稳定性。“质量”是衡量光伏发电工程建设的硬指标，对支架桩基础质量进行严格检验，利用工程技术执行质量检验方案，能够客观地反应支架桩基础结构性能。鉴于光伏工程质量检验作用，总结了支架系统中桩基础主要分类，对屋顶支架、地面支架等桩基质量检验提出可行的技术方式。
关键词：光伏工程；支架系统；质量检验；技术
光伏发电是现代电能生产的先进模式，利用光伏系统实现太阳能与电能的相互转换，解决了地区用电能源危机。为了进一步提高太阳能转换效率，要做好光伏工程质量检验与评估工作，及时发现光伏系统潜在的风险隐患。“支架桩”是光伏发电工程的核心构成，现场施工人员要坚持技术化检验方式，通过数据计算及案例分析等检验，确保支架系统符合工程标准，为光伏发电生产提供基础性保障。
1光伏发电工程
光伏发电是新能源战略主导项目，利用光伏特效应促进光能、电能之间相互转换，提高了电能资源开发与生产效率。基于光伏发电项目投资大、周期长、要求高等特点，要对光伏工程各项子系统实施质量管理方案，确保工程结构及性能符合标准要求。“支架系统”是光伏发电工程的主要构成部分，对支架桩基质量进行综合控制，选用先进检验技术、计算方式等展开综合评价，可全面提高支架桩基的结构性能。
2光伏发电支架桩基分类
2.1屋顶支架
分为彩钢屋面支架，水泥屋面支架，彩钢屋面支架通过铝合金夹具夹在彩钢屋面，水泥屋面支架有基础，基础为水泥墩，在水泥墩上再安装支架，水泥墩主要起配重作用。
2.2地面支架
分为螺旋桩支架，水泥预制桩PHC，挖孔后再灌注水泥基础。现在地面光伏大部分用PHC桩或者打孔再灌注的较多，PHC可以在农田或者河滩打，速度较快，文章可以针对PHC桩的质量检测方法做检讨。
3屋顶支架系统检验方式
3.1彩钢屋面支架
3.1.1检验标准
板材边缘应平整，无毛刺；成型后的压型板材、泛水板、包角板不得有裂纹；涂层应光洁，无肉眼可见驳落、擦痕、涂层均匀无缺陷；压型钢板表面应干净、无油污泥沙及明显凹凸和皱褶。压型金属板安装的允许偏差（mm），具体检验标准如表3.1。
表3.1 压型金属板安装的允许偏差.png)
3.1.2检验方式
（1）吊装检验。本工程吊装根据现场情况，采用50t汽车吊进行吊装，由于单板体积重量较大，每次只吊装一块彩板，吊装过程中注意勿破坏板材表面镀层。
（2）安装检验。将人员分配成两组，每组一个坡面。将彩钢板吊至屋顶支架上准备铺板时，必须确保板肋条向上，所有母肋都朝向开始安装屋面的一边。否则钢板需翻身或掉转180度。板束应放在檩条支座附近，避免放在跨中；具体工艺检验，如图3.1。.png)
图3.1 安装过程基本工序
3.2水泥屋面支架
3.2.1概况分析
本工程为珠海市某光伏工程混凝土屋面支架荷载设计方案，水泥屋面具体情况：.png)
图3.2 混凝土屋面支架荷载设计
1、基本情况
基本风压：W0=0.85KN/m2
风荷体型系数：us1=-1.3，us2=-0.5
风压高度系数：uz=1
风荷载分项系数：Yw=1.4
基础安全系数：A=1.2
结构变形量设计<1/250*L
风荷载：W1=W0* us1* uz* Yw =1.547
W2=W0* us2* uz* Yw =0.595
基本雪荷：S0=0KN/m2
屋面积雪分布系数：U0=0.8
雪荷载：S= S0* U0*y=0 KN/m2
地震荷载：Y=0.03KN/m2
荷载组合标准值：
风荷载组合系数：Ψw=1.0
地震荷载组合系数：Ψe=0.5
雪荷载组合系数：Ψf=0.7
2、光伏组件
光伏组件尺寸：1640*992*40
光伏组件面积：Sz=1.63m2
单元方阵数量：M=20
单元方阵面积：Sf=32.6m2
光伏组件自重：P=0.21KN
单元方阵组件自重：Ff=4.2KN
单元支架自重：Fz=2KN
3.2.2荷载分析
1、基础设计
负风压：F= Sf/2*W1+ Sf/2*W2=16.3*1.547+16.3*0.595=34.9KN
为了漂浮所需要的重量Fy＇=cos3*F =34.8 KN
为了防止方阵滑移：Fx＇=sin3*F=1.83KN
则需负重：G =（Fx＇+ Fy＇- Ff- Fz）=30.43KN
设计单元基础数量：X=12
基础理论重量=G/X*A=3.04KN
基础尺寸：0.5m*0.5m*0.5m
基础自重：Dc=3.06KN
2、支架设计检验
顺风荷载组合：
Ph0=（W1* Sf+ Pf+S* Sf*Ψf* Yg +Y* Sf*Ψe* Ye）/12000=53.4KN /12000=4.45N/MM
经计算检验，荷载大小符合屋面支架标准。
4地面支架装基质量检验方式
4.1螺旋桩
4.1.1螺旋钢桩承载力计算方法
螺旋桩采用现场施工工艺及技术方案，为螺旋桩基础工程改造提供借鉴。螺旋桩是信息传输调度作业的保障，不同类型螺旋桩系统发挥了各自的信息传输运行功能。螺旋桩作为支架系统的主要构成，其结构性能对整个区域信息传输有直接的关联性。单盘承载力法假定承载力破坏发生在每单片叶片上，此叶片如同一个钢盘，则单桩极限承载力为每个钢盘在深基础破坏模式（4.1、4.2）下的极限承载力之和，各盘间中轴的土侧摩阻力不再考虑。
图4.1 螺旋杆桩基础抗拔破坏模式.png)
图4.2 螺旋杆桩基础参数图式.png)
图4.3 单盘承载力法计算模型.png)
4.1.2计算模型
计算模型见图4.3：
计算公式：
Quk=∑Qik
Qik=Ah（c*Nc+q*Nq）≤Qs
式中：
Quk-单桩竖向抗压/抗拔极限承载力；
Qik-单盘竖向承载力；
Ah-叶片投影面积；
c-土的粘聚力，对抗压/抗拔情况取该盘下/上3倍盘直径内土层参数；
Nc、Nq-承载力系数，对抗压/抗拔情况取该盘下/上3倍盘直径土层范围土的有效应力内摩擦角，取值按规范查表；
q—基础埋深范围土自重压力γd；
Qs-土承载力上限值；
4.1.3计算实例
工程桩参数见下图，本工程土质按粉质粘土考虑。
c=26Kpa
φ=200
查表知Nc=17.5；Nq=7；Ah=0.0314㎡.png)
Q1k=Ah（c*Nc+q*Nq）
=0.0314（26x17.5+22x7）
=19.13KNQ2k
=Ah（c*Nc+q*Nq）
=0.0314（26x17.5+34x7）
=21.76KNQuk
=Q1k+Q2k
=19.13+21.76
=40.89KN
经计算上述条件下该桩的抗拔极限承载力约为4t，其余土质、桩长度、叶片数量及面积另行计算，计算极限承载力作为为理论数据仅供选桩时参考，实际工程还需以现场试验为准。
4.2PHC桩
4.2.1桩基单桩竖向承载力检验计算
预应力高强混凝土桩（PHC）检验中，需根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定静压PHC桩的单桩竖向极承载力标准值时，可按下式估算：
Quk=Qsk+Qpk=μp∑qsikli+qpkAp（1）
式中μp—桩身周长；
qsik—桩侧第i层土的极限侧阻力标准值；
li—桩侧第i层土的厚度；
qpk—桩端极限端阻力标准值；
Ap—桩端面积。
4.2.2桩身结构竖向承载力检验计算
桩身结构竖向承载力设计值的计算公式为：
Rp=Apfcψc
而按福建及其他一些地区标准，则考虑预压应力的影响，桩身结构竖向承载力设计值的计算公式为：
Rp=Apfcψc-0.34Apδpc
式中，Ap—为桩身横截面面积；
fc—为混凝土轴心抗压强度设计值；
ψc—为工作条件系数；
δpc—为桩身截面混凝土的有效预加应力。
4.3灌注桩
4.3.1检验问题
钻孔灌注桩是指利用钻孔机械钻出桩孔，并在孔中浇筑混凝土（或先在孔中吊放钢筋笼）而成的桩。经检查成桩混凝土强度低于设计要求，有的桩混凝土振捣不密实，有蜂窝、空洞、夹泥、离析等缺陷，影响成桩的质量。
4.3.2事故原因检验
光伏发电是现代支架系统运行的主工程，利用大跨区光伏发电工程结构拓宽了光伏发电运行区域，为支架系统建立更广的空间。本次检验发现，混凝土用的原材料质量差，如使用小水泥厂生产的水泥，强度不稳定，砂、石子级配不良，含泥量大于3%；混凝土搅拌不按配合比计量，搅拌不均匀。
3.3.3处理方法
检验人员要结合光伏发电工程结构现状，及时拟定可行的施工维护措施，推动基站工程建设规划与发展。现代基站工程中，远程光伏发电系统是不可缺少的组成形式，基站质量检验可增强光伏发电系统实施的抗害性能，同时满足了大跨度区域支架系统运行要求。
结论
总之，“光伏发电”是信息传输车辆运行调度的主要设施，基础工程结构对光伏发电结构起到了保护作用，避免光伏发电结构受损而影响到区域的光伏发电调度效率。质量检验有助于强化支架系统的结构性能，按照预定标准执行现场处理方案，避免光伏发电工程后期运行出现功能损坏等问题。通过对屋顶支架、地面支架等进行技术检验，结合计算公式及数据结果，为光伏发电支架桩基结构改造提供了指导依据。
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作者简介：
曾子高，（1986-），男，汉族，湖南长沙人，硕士研究生，主要从事光伏发电电站建设的质量检测工作。
论文作者:曾子高
论文发表刊物:《基层建设》2016年13期
论文发表时间:2016/9/28
标签：支架论文; 光伏论文; 承载力论文; 荷载论文; 工程论文; 屋面论文; 系统论文; 《基层建设》2016年13期论文;