光伏支架安裝施工技術(shù)在農(nóng)業(yè)光伏電站項(xiàng)目中的應(yīng)用

周成賢

（中國(guó)水利水電第四工程局有限公司，西寧 810000）

1 引言

對(duì)于光伏電站的施工建設(shè)工作來(lái)說(shuō)，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工是比較重要的環(huán)節(jié)，尤其是對(duì)于支架基礎(chǔ)的構(gòu)建，其直接關(guān)系到整個(gè)光伏電站的運(yùn)行穩(wěn)定性，在施工過(guò)程中加強(qiáng)支護(hù)基礎(chǔ)技術(shù)交底和過(guò)程監(jiān)督有利于提高光伏工程和整體工程質(zhì)量。

2 可調(diào)支架安裝的技術(shù)原理

對(duì)于支架安裝，需基于日照原理，為更大化地利用太陽(yáng)輻射，光伏列陣應(yīng)力與太陽(yáng)入射角成直角，這需要光伏列陣擁有隨地域、季節(jié)變化，安裝傾角能夠不斷變化的能力。圖1為四季太陽(yáng)光垂直照射角變化圖，可知光線在不同季節(jié)的入射角差異較為明顯。

圖1 四季陽(yáng)光垂直照射位置的變化圖

以北半球?yàn)榛鶞?zhǔn)，對(duì)光伏列陣在1年內(nèi)的4次傾角變化進(jìn)行分析可知，春分時(shí)，太陽(yáng)光與赤道線垂直，此時(shí)赤緯角為0°，光伏列陣傾角為當(dāng)?shù)亟?jīng)緯角時(shí)最佳；春分到夏至，太陽(yáng)光垂直照射點(diǎn)從赤道向北回歸線移動(dòng)，處于北回歸線時(shí)，太陽(yáng)光赤緯角為23°27′，故光伏列陣傾角需減去23°27′；夏至到秋分，太陽(yáng)光垂直照射點(diǎn)再次回歸赤道線，太陽(yáng)光赤緯角為0°，安裝傾角以當(dāng)?shù)亟?jīng)緯角為宜。秋分到冬至，太陽(yáng)光垂直照射點(diǎn)移向南回歸線，此時(shí)赤緯角-23°27′，最佳安裝傾角為23°27′加上當(dāng)?shù)亟?jīng)緯角。

通過(guò)上述分析，光伏列陣的傾角需在春分、夏至、秋分、冬至前進(jìn)行調(diào)整，按北半球太陽(yáng)赤緯角為正，南半球?yàn)樨?fù)，全年太陽(yáng)光于南北回歸線內(nèi)移動(dòng)，不難得出，光伏列陣最佳傾斜角為當(dāng)?shù)鼐暥冉菧p去太陽(yáng)赤緯角。綜上，基于日照原理，得出可調(diào)最佳傾角公式如下：

式中，i為可調(diào)安裝的最適宜傾角，（°）；l為當(dāng)?shù)鼐暥?，（°）；a為太陽(yáng)光赤緯角，（°）。

3 項(xiàng)目背景

本文所研究的光伏電站項(xiàng)目處于貴州金普惠義龍新區(qū)，為農(nóng)業(yè)光伏電站，預(yù)建設(shè)50 MWp光伏發(fā)電站，設(shè)計(jì)所安裝容量為50.085 MWp，項(xiàng)目包括電站場(chǎng)區(qū)交通及發(fā)電裝置修建。場(chǎng)區(qū)有19個(gè)2.63 MWp容量光伏子方陣，組成逆變化一體裝置。項(xiàng)目對(duì)場(chǎng)區(qū)樁基、欄桿、道路、排水、支架與電氣等設(shè)施進(jìn)行了全面安裝，并配置了防雷措施。

4 光伏支架基礎(chǔ)工程

工程選取直徑300 mm的預(yù)應(yīng)力混凝土管樁用作電站支架基礎(chǔ)，埋深3.0 m，外露0.5 m。

4.1 工藝流程

工程采用植樁法對(duì)PHC管樁進(jìn)行施工作業(yè)，施工工藝步驟如下：施工準(zhǔn)備→測(cè)量放線→鉆孔→鉆機(jī)就位→吊樁就位→輕擊入土中1～2 m→校正樁垂直度（前后、左右）→擊樁。

4.2 施工準(zhǔn)備

1）將管樁運(yùn)至施工場(chǎng)地。

2）施工場(chǎng)地的平整度應(yīng)當(dāng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

3）根據(jù)實(shí)際情況挑選符合施工標(biāo)準(zhǔn)的打樁器械，并按照施工方案布置打樁器械。

4）對(duì)各個(gè)設(shè)計(jì)樁點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)處理。

4.3 測(cè)量放線

在施工場(chǎng)地周圍不受其他因素影響的地區(qū)設(shè)計(jì)若干個(gè)互相通視的作業(yè)控制點(diǎn)，并嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行作業(yè)，以提高施工作業(yè)中樁位測(cè)量的精確度。

進(jìn)行打樁前，按照設(shè)計(jì)圖布置基準(zhǔn)點(diǎn)，以便打樁精確進(jìn)行。完成打樁后，需在樁柱上做好明顯的標(biāo)記。確保打樁的最大誤差在1 cm內(nèi)。

工程中打樁施工必須在甲方與監(jiān)理檢查后，嚴(yán)格按照施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

4.4 鉆孔

開(kāi)展鉆孔作業(yè)前，需將鉆頭固定在樁心位置，借助定位檢測(cè)尺定位平面位置。為提高作業(yè)準(zhǔn)確度，可使用2臺(tái)規(guī)格相同的經(jīng)緯儀互成90°進(jìn)行垂直度校正工作，其垂直度的精度應(yīng)為1%，水平面的位移差值需＜20 mm。

鉆孔作業(yè)期間，需根據(jù)施工地的地質(zhì)情況，以確保成孔質(zhì)量為前提，在主機(jī)最大可行負(fù)荷的允許范圍內(nèi)采用合適的鉆孔速率鉆孔。當(dāng)鉆孔作業(yè)進(jìn)行到一定深度時(shí)，可使鉆機(jī)反復(fù)上下提升，以此調(diào)整樁孔。鉆桿運(yùn)動(dòng)應(yīng)當(dāng)保持勻速狀態(tài)，防止在提升時(shí)孔內(nèi)形成負(fù)壓，對(duì)周圍土層產(chǎn)生影響。進(jìn)行攪拌工作時(shí)，應(yīng)確保攪拌的次數(shù)與時(shí)間在規(guī)定范圍內(nèi)，以提高成孔質(zhì)量。在非特殊地質(zhì)情況下，鉆孔速率可依照表1設(shè)置，在實(shí)際施工中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整。

表1 鉆孔轉(zhuǎn)速

4.5 樁機(jī)就位

在樁機(jī)運(yùn)至施工位置后，需將其樁架的垂直度調(diào)整至1%左右，進(jìn)行樁機(jī)移動(dòng)處理前，需認(rèn)真檢查是否存在影響樁機(jī)移動(dòng)的物體，如果存在，立即將其清除，再由專門人員指揮移動(dòng)樁機(jī)。移動(dòng)工作結(jié)束后，檢查樁機(jī)的定位情況，如果發(fā)現(xiàn)異樣，及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施。

一般情況下，應(yīng)清除樁位處的塘渣，樁機(jī)就位時(shí)，在其履帶板下鋪一層墊板，以替代塘渣發(fā)揮承墊作用。

完成樁基就位工作后，實(shí)施定位復(fù)測(cè)作業(yè)，最終復(fù)測(cè)樁位偏差值必須在20 mm以內(nèi)。在施工過(guò)程中，為避免工程事故的發(fā)生，需防止定位樁與定位線發(fā)生移位。如果出現(xiàn)移位，應(yīng)重新實(shí)施放線工作，并按設(shè)計(jì)方案進(jìn)行施工。

4.6 打樁

在打樁施工之前，對(duì)各個(gè)樁位的地表障礙物進(jìn)行勘探作業(yè)，如果發(fā)現(xiàn)障礙物，及時(shí)處理。打樁時(shí)，應(yīng)以樁長(zhǎng)與地層地質(zhì)情況為標(biāo)準(zhǔn)，采用合適的打樁錘形，確保打樁工作順利進(jìn)行。

在吊樁準(zhǔn)備好后，使用2臺(tái)經(jīng)緯儀從樁的兩個(gè)方向校準(zhǔn)垂直度[1]。確認(rèn)樁體為垂直后，再進(jìn)行打樁作業(yè)。在第一節(jié)樁打入土內(nèi)1～2 m后，調(diào)整樁身的垂直度后再進(jìn)行錘擊。錘擊時(shí)，注意使樁帽、樁體以及樁位中心點(diǎn)在一條直線上，確保打樁的準(zhǔn)確度。

插樁作業(yè)最關(guān)鍵的一步是使樁頭對(duì)準(zhǔn)地面樁位的標(biāo)志物，再借助2臺(tái)經(jīng)緯儀對(duì)垂直度進(jìn)行校正，確認(rèn)經(jīng)緯儀安裝無(wú)誤后，再用經(jīng)緯儀調(diào)整樁機(jī)導(dǎo)桿的垂直度，確保垂直度在1%以內(nèi)。如不符合要求，需通知相關(guān)人員重新校正。第一節(jié)樁的插入必須保證打入方向是垂直的，在打入土內(nèi)約3 m后，禁止使用樁機(jī)調(diào)整其垂直度。在施打作業(yè)前，需進(jìn)行試驗(yàn)并選擇合適的沖距，每根樁應(yīng)連續(xù)施打，兩根樁的施打間隔不能太長(zhǎng)。

最初施打樁體時(shí)，應(yīng)以較低的錘落距進(jìn)行捶打，待樁體進(jìn)入土內(nèi)一定深度后，再用較高的錘落距進(jìn)行作業(yè)。沉樁過(guò)程需保持連貫性，一次性將樁沉至預(yù)先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)高度，盡可能縮短兩次錘擊之間的時(shí)間間隔。

4.7 樁施工質(zhì)量控制方法

對(duì)定位放線進(jìn)行質(zhì)量控制，以施工現(xiàn)場(chǎng)的基準(zhǔn)點(diǎn)準(zhǔn)確設(shè)計(jì)投放樁體的位置，樁體投放的偏差值控制在2 cm以內(nèi)。然后依據(jù)測(cè)量結(jié)果制圖，提交給監(jiān)理部門，由監(jiān)理部門派人完成復(fù)查工作。在符合施工標(biāo)準(zhǔn)后，便可進(jìn)行投放樁位作業(yè)。

對(duì)送樁標(biāo)高進(jìn)行質(zhì)量控制，按照設(shè)計(jì)方案中的標(biāo)高計(jì)算樁體入土深度，并做好標(biāo)記。在送樁快達(dá)到預(yù)先設(shè)定的標(biāo)高時(shí)，可用水準(zhǔn)儀進(jìn)行校正工作。

對(duì)樁位偏差進(jìn)行質(zhì)量控制，需在實(shí)施插樁作業(yè)時(shí)，以用于定樁的鋼筋作為中心點(diǎn)，借助2臺(tái)經(jīng)緯儀對(duì)樁體的垂直度進(jìn)行校正，使垂直度偏差符合施工標(biāo)準(zhǔn)。此外，需合理進(jìn)行打樁作業(yè)，避免在打樁時(shí)出現(xiàn)已完成打樁工作的樁體被壓扁的情況。

5 光伏組件支架安裝工程

該項(xiàng)目工程的光伏組件支架是固定手動(dòng)可調(diào)節(jié)式支架，其可在20°、38°、55°三個(gè)方位進(jìn)行調(diào)節(jié)工作。此項(xiàng)目的光伏支架均從優(yōu)質(zhì)廠家方購(gòu)買，質(zhì)量符合項(xiàng)目施工標(biāo)準(zhǔn)。

5.1 支架安裝

1）支架現(xiàn)場(chǎng)卸車與倒運(yùn)。在支架的運(yùn)輸工作中，可待支架與組件卸車后，借助車載吊機(jī)與自卸車共同對(duì)支架進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)，以提高轉(zhuǎn)運(yùn)速率。

2）支架零部件的檢查校正。在安裝支架前，對(duì)所有支架及其零部件完成檢查校正作業(yè)，依照專業(yè)圖紙，檢查支架、配件的尺寸及質(zhì)量。如果發(fā)現(xiàn)支架及配件存在倒刺與毛邊的情況，需將此類次品登記并銷毀，防止誤用而降低工程質(zhì)量。所有支架經(jīng)檢查合格后，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行防腐防銹處理[2]。

3）標(biāo)準(zhǔn)螺栓的要求和質(zhì)量檢驗(yàn)。電池支架的連接件應(yīng)采用鍍鋅緊固件，鍍鋅緊固件的緊固效果好且符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，能延長(zhǎng)支架的使用年限。此外，嚴(yán)格檢驗(yàn)螺栓、螺母、彈簧墊圈及平墊圈的質(zhì)量，確保零部件的數(shù)量及型號(hào)符合施工標(biāo)準(zhǔn)。在螺栓的緊固作業(yè)中，需使螺栓露出長(zhǎng)度為螺栓直徑的2/3。

4）工具要求。支架安裝施工前，準(zhǔn)備好各類扳手、水準(zhǔn)儀、指北針及各類尺子等工具，并確保這些工具的質(zhì)量檢測(cè)合格。

5.2 支架安裝工藝

1）太陽(yáng)能電池板支架安裝步驟為：作業(yè)準(zhǔn)備→支架基礎(chǔ)復(fù)測(cè)→立柱安裝→固定塊安裝→電池板固定檁條安裝→前后支撐安裝→橫拉桿安裝→檢查調(diào)整。立柱、固定塊、電池板固定檁條等組成了太陽(yáng)能電池板的支架。

2）在安裝立柱時(shí)，需平穩(wěn)地放置在已埋設(shè)好地腳螺栓的混凝土基礎(chǔ)上，然后檢查立柱是否安裝正確[3]。然后完成拉桿的連接工作，并調(diào)節(jié)立柱的方向，使立柱中心點(diǎn)與基礎(chǔ)中心線重合。對(duì)于立柱的水平度調(diào)節(jié)工作，可以使用水準(zhǔn)儀進(jìn)行測(cè)量后再調(diào)整。在緊固地腳螺栓之前，用墊塊將立柱墊平，墊塊與立柱進(jìn)行焊接。在完成上述步驟后，對(duì)支架防雷接地點(diǎn)進(jìn)行防腐處理，最后在確認(rèn)支架底框的平整度符合標(biāo)準(zhǔn)后，將螺栓緊固。

3）光伏組件的安裝需借助螺栓、平墊圈及螺母固定在前后柱上，用扳手緊固螺母，使其與固定桿、支撐桿呈一條直線排列。

6 結(jié)語(yǔ)

可調(diào)節(jié)式支架具有養(yǎng)護(hù)方便、質(zhì)量高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單及調(diào)節(jié)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，被許多光伏工程選用。本文通過(guò)光伏工程實(shí)例，對(duì)可調(diào)節(jié)式支架的安裝步驟以及光伏支架施工原理進(jìn)行了說(shuō)明，詳細(xì)介紹了此類支架的安裝技術(shù)重點(diǎn)，希望可為相關(guān)從業(yè)者提供施工參考。