山地(di)光伏樁基(ji)設計與施工工藝研究
2024-03-20 18:51:51
[摘(zhai)要]山地(di)(di)光伏電(dian)(dian)站(zhan)施工(gong)(gong)(gong)(gong)過(guo)(guo)程中，樁(zhuang)(zhuang)(zhuang)基(ji)施工(gong)(gong)(gong)(gong)費用(yong)占電(dian)(dian)站(zhan)總造價比例逐步上升，針對常規(gui)樁(zhuang)(zhuang)(zhuang)基(ji)設(she)計與(yu)施工(gong)(gong)(gong)(gong)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝材料消(xiao)耗量(liang)大(da)，機(ji)械使用(yong)要求高(gao)(gao)等問題，依托于(yu)貴州貞豐縣(xian)挽(wan)瀾(lan)窯(yao)上及長(chang)田(tian)下布克(ke)二期光伏電(dian)(dian)站(zhan)項目，通(tong)過(guo)(guo)優化樁(zhuang)(zhuang)(zhuang)基(ji)設(she)計，提出(chu)了變截面光伏微孔灌注樁(zhuang)(zhuang)(zhuang)設(she)計方案，并研制出(chu)可(ke)安裝于(yu)挖機(ji)上的(de)(de)(de)(de)擠壓頭，開(kai)發(fa)出(chu)挖機(ji)沖(chong)擊擠壓成孔的(de)(de)(de)(de)施工(gong)(gong)(gong)(gong)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝，達(da)到了施工(gong)(gong)(gong)(gong)過(guo)(guo)程高(gao)(gao)效、環保的(de)(de)(de)(de)良好(hao)效果(guo)，解決了樁(zhuang)(zhuang)(zhuang)基(ji)施工(gong)(gong)(gong)(gong)成本(ben)高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)難題。本(ben)成果(guo)適用(yong)于(yu)山地(di)(di)光伏電(dian)(dian)站(zhan)建(jian)設(she)領域，具(ju)備較(jiao)高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)推廣價值。
[關(guan)鍵(jian)字]光伏；樁(zhuang)基(ji)；預埋(mai)螺栓；擠(ji)壓
1、前言
隨著我國(guo)山地(di)光伏(fu)電(dian)站數量(liang)增(zeng)多，光伏(fu)組件的(de)制造(zao)(zao)水平(ping)逐(zhu)步提高，產品價格(ge)在整個電(dian)站造(zao)(zao)價中(zhong)所占(zhan)比(bi)例(li)逐(zhu)步降低，而其(qi)樁基(ji)(ji)施(shi)工仍(reng)延續傳統(tong)工藝，造(zao)(zao)成(cheng)樁基(ji)(ji)施(shi)工費用(yong)占(zhan)電(dian)站造(zao)(zao)價比(bi)例(li)逐(zhu)步上(shang)升。
常規光(guang)伏(fu)設計時，其(qi)樁基地下部(bu)分與地上(shang)部(bu)分為相(xiang)同截面(mian)(mian)，其(qi)截面(mian)(mian)尺寸(cun)主要取決(jue)于光(guang)伏(fu)支(zhi)架的底板尺寸(cun)與地質狀況。由于光(guang)伏(fu)樁基受力不大，地下部(bu)分截面(mian)(mian)尺寸(cun)要求不高(gao)，但受光(guang)伏(fu)支(zhi)架底板尺寸(cun)影響(xiang)，為保證光(guang)伏(fu)支(zhi)架底板順利(li)安裝(zhuang)，往往造(zao)成樁基截面(mian)(mian)偏大，從而使混凝(ning)土(tu)用量增加，且鉆(zhan)孔施工難度加大。
常規光伏樁(zhuang)基施工時，多(duo)采用潛孔(kong)鉆沖擊回轉鉆孔(kong)或重(zhong)錘擠(ji)壓成孔(kong)工藝，機械(xie)臺班費偏高(gao)，且燃油(you)消(xiao)耗偏大(da)。
本文依托于(yu)貴州貞豐縣挽瀾窯(yao)上及長田(tian)下(xia)布克二期光伏電站項目(mu)，通(tong)過(guo)技術創新(xin)，研究一(yi)(yi)種(zhong)山地光伏樁基設(she)計(ji)與施工新(xin)工藝(yi)。包括設(she)計(ji)一(yi)(yi)種(zhong)變截(jie)面光伏微(wei)孔灌注樁設(she)計(ji)，以(yi)及研制(zhi)一(yi)(yi)套可安裝于(yu)挖(wa)機(ji)上的擠壓(ya)(ya)頭進行擠壓(ya)(ya)成(cheng)孔。
2、依托工(gong)程簡介
挽瀾窯上光伏電站項目，規劃裝機容量50MW，長田下布克二期光伏電站項目，規劃裝機容量30MW。兩個項目均位于貴州省貞豐縣境內，距離貞豐縣政府約12km，場地共分為較大的5塊，海拔高程在1470-1720m之間，主要坡度主要為北坡，坡度在25°左右，總占地面積約2500畝。兩個項目合建1座110KV升壓站，并通過6.28km單回110KV線路送出至對側白蠟變電站。
本工程(cheng)采用(yong)435Wp及440Wp光伏組件，合計24萬塊。每20塊組件串聯成1個組串，每300個組串合并為1個方陣，共計40個方陣。
每個組串(chuan)由4根直線排列的φ300樁基作為基礎，每個樁基頂部預埋M14×500的U型地腳螺栓2套，基礎上安裝光伏組件支架。樁基混凝土為C30，鋼筋由6根φ10圓鋼作為主筋，外箍φ6圓鋼螺旋封閉。根據地質條件不同，樁基長度略有差別。當表面黏土厚度0.5m以內時，樁基嵌巖深度0.8m，整長1m；當表面黏土厚度0.5-1.1m時，樁基嵌巖深度1.3m，整長1.5m；當表面黏土厚度1.1m以上時，樁基地下部分深度1.6m，整長1.8m；設計結構使用年限25年，安全等級為三級。
3、樁基設計優(you)化(hua)
3.1 樁基(ji)原始設計
根(gen)據(ju)原始施(shi)工(gong)圖，在成孔施(shi)工(gong)時，需要(yao)選(xuan)用φ300鉆(zhan)頭，已達到目前市場(chang)上常(chang)規潛孔鉆(zhan)鉆(zhan)孔能力極限(xian)，施工難度增加，對機械損耗(hao)加大(da)。施工前對圖紙進行審(shen)核，施工人(ren)員提出是否可以修改為等截(jie)面φ250樁(zhuang)基時，設計方認為光(guang)伏組件重量較輕，樁(zhuang)基承載(zai)力不大(da)，地下部分截(jie)面尺寸(cun)要(yao)求不高。
但本工程光伏支架(jia)底板尺寸為250×250，若選用φ250樁基，在支架無法安裝。為此需要對樁基尺寸進行設計優化。
3.2 樁基優化設計
設(she)計一種變截面光(guang)伏微孔灌注(zhu)樁，地下部(bu)分截面尺寸為φ250，地上部分(fen)截(jie)面尺寸為φ300。見(jian)圖3-2：變截(jie)面樁(zhuang)基圖。
使用(yong)變(bian)截(jie)面樁基，難點在于截(jie)面過渡部分處理。成孔過程中，由于混凝土保護層(ceng)厚(hou)度為35mm，如果鋼筋通長均按φ250截面設計，則造成頂部混凝土保護層厚度偏大。因此，頂部鋼筋需按φ300截面進行設計。
根據優化(hua)方案(an)，在施工現場與(yu)設計(ji)方進行溝通，獲得了設計(ji)人員(yuan)認可(ke)。
4、成孔(kong)機械研(yan)制
根(gen)據實際(ji)地質狀況(kuang)，光伏區分(fen)為三種地質類型(xing)：A類為純土層地質結構、B類為上部土層+下部巖石結構、C類為純巖石地質結構。對于B類與C類地質結構，由于純粹的擠壓成孔工藝無法實施，只能選擇潛孔鉆沖擊回轉鉆孔。但對于A類地質結構，如果選擇潛孔鉆沖擊回轉鉆孔或重錘擠壓成孔，則施工成本偏高。
在A類地質結構中，我們研制一套可安裝于挖機上的擠壓頭進行擠壓成孔，利用挖機的沖擊力進行成孔。擠壓頭的結構見圖4-1：擠壓頭結構圖。
使用時(shi)，該擠(ji)壓頭安裝于(yu)挖機(ji)破碎頭內(nei)，將破碎頭原有(you)的破碎桿取消，安裝本(ben)擠(ji)壓頭即可(ke)，挖機(ji)的操作與巖石破碎操作方法相(xiang)同，各挖機(ji)司機(ji)均可(ke)熟練掌(zhang)握相(xiang)應技能。
5、經濟技術對比
在(zai)樁基設計過程中(zhong)，如采用(yong)原(yuan)設計方(fang)案，單(dan)根(gen)樁基混凝土量為0.106m³，螺旋箍鋼筋工程量為1.6785kg；使用變截面樁基優化設計后，單根樁基混凝土量為0.074m³，螺旋箍鋼筋工程量為1.3339kg；貴州貞豐光伏工程共計4.8萬根樁基，節約混凝土量1536m³，節約鋼筋16.54t。節約材料費57.54萬元，節約鋼筋混凝土施工人工費46萬元，合計產生經濟效益103.54萬元。
在成孔工(gong)藝改(gai)進(jin)中，采用常規潛孔鉆施工(gong)，機(ji)械臺班費為140元/孔，使用320挖機成孔，機械臺班費為40元/孔，且挖機比潛孔鉆燃油消耗量降低40%左右。貴州貞豐光伏工程A類地質結構區域約1.2萬根樁基，合計產生經濟效益約120萬元。
因此，通過山地光(guang)伏樁基設計與施工工藝(yi)優化，貴州(zhou)貞豐(feng)光(guang)伏工程預計產生經濟效(xiao)益(yi)203.54萬元。
6、結論
變截面光伏(fu)微孔(kong)灌(guan)注樁設(she)計(ji)可(ke)行，施工操作簡單，在常規等截面灌(guan)注樁基礎上，施工工藝未發生變化，但材(cai)料用量極大降低。該設(she)計(ji)方案不受光伏(fu)支架尺寸限制，既能夠(gou)保證(zheng)足(zu)夠(gou)的承載力，又(you)可(ke)滿(man)足(zu)光伏(fu)支架安裝(zhuang)要求。
可(ke)安裝于挖(wa)機上的擠壓頭研制成(cheng)功(gong)后(hou)，直接以(yi)挖(wa)機代替潛孔鉆(zhan)作業，可(ke)用于純(chun)土層地質結構中(zhong)的樁(zhuang)基成(cheng)孔，機械租(zu)賃價格降(jiang)低，且(qie)節(jie)(jie)約能(neng)源消耗，促進節(jie)(jie)能(neng)減排。
因此(ci)，山(shan)地光(guang)伏樁基設(she)(she)計與(yu)施(shi)工工藝的優化達到(dao)了(le)節約施(shi)工成本，促進節能(neng)減排的作用(yong)(yong)，是一種高(gao)效、環保(bao)的建筑施(shi)工技術(shu)，該(gai)技術(shu)在(zai)貴州貞豐光(guang)伏工程得到(dao)成功應用(yong)(yong)，并可適用(yong)(yong)于所用(yong)(yong)山(shan)地光(guang)伏電站(zhan)建設(she)(she)領域，具備(bei)較高(gao)的推廣價(jia)值。
參考文獻：
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END