論粉煤灰地質(zhì)條件下建設(shè)光伏發(fā)電項(xiàng)目

李 云 張東明 劉金亮

勝利石油管理局有限公司新能源開發(fā)中心 山東東營 257000

1 項(xiàng)目概況

勝利發(fā)電廠灰場36 MW光伏發(fā)電項(xiàng)目位于山東省東營市東營區(qū)黃河路街道廣蒲溝北、萬泉村區(qū)劃內(nèi)。勝利發(fā)電廠灰場區(qū)域總面積約0.97 km2,場址中心地理坐標(biāo)為東經(jīng)118.522 3°、北緯37.382 5°。勝利發(fā)電廠灰場分為A、B、C、D四個區(qū)域,36 MW光伏發(fā)電項(xiàng)目利用A、B兩個區(qū)域0.46 km2土地建設(shè),建設(shè)內(nèi)容主要包括12 019根管樁施工,安裝69 264個峰值功率535 W單晶硅組件、132臺225 kW組串式逆變器、12臺2 500 kVA升壓變壓器、1座35 kV開關(guān)站、1套光伏電站35 kV接入系統(tǒng),敷設(shè)4 km長35 kV雙回路電纜,以及基南變改造工作。

勝利發(fā)電廠灰場36 MW光伏發(fā)電項(xiàng)目的總體情況如圖1所示,主體工程合同施工工期為6個月,時間緊任務(wù)重。

圖1 勝利發(fā)電廠灰場36 MW光伏發(fā)電項(xiàng)目總體情況

2 場地情況

根據(jù)詳勘資料,場地勘察深度范圍內(nèi)所揭露地基土共劃分為七大層。除第一層粉煤灰外,其余地層均由第四紀(jì)黃河三角洲新近沉積和一般沉積的黏性土、粉土、粉砂構(gòu)成。第一層為粉煤灰,呈灰色—灰黑色,含少量植物根系,填埋年限為 1～30 a。第一層因含水量不同,力學(xué)性質(zhì)變化較大,整體結(jié)構(gòu)松散,局部機(jī)械碾壓處較密實(shí),遇水表現(xiàn)出濕陷和液化特征。第一層普遍分布厚度為1.00～10.80 m,層底標(biāo)高為2.08～4.55 m。第二層為粉土,呈黃褐色,中密至密實(shí),土質(zhì)較均勻,粒細(xì),局部夾雜粉質(zhì)黏土薄層,厚度為1.50～5.00 m。第三層為粉質(zhì)黏土,呈黃褐色,土質(zhì)較均勻,局部夾雜黏土薄層。第四層為粉土,呈黃褐色,局部夾雜粉質(zhì)黏土薄層,厚度為2.40～7.10 m。

場地原位測試指標(biāo)統(tǒng)計(jì)見表1,場地地基土承載力特征值建議值見表2。表1中,預(yù)制樁入土樁長為9～16 m,若樁長小于9 m,則對于第二層,極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值取1 300 kPa。

表1 場地原位測試指標(biāo)統(tǒng)計(jì)

表2 場地地基土承載力特征值建議值

3 項(xiàng)目建設(shè)難點(diǎn)

(1) 場地施工條件差,施工難度較大。因投資費(fèi)用及粉煤灰層不作為樁基礎(chǔ)持力層等綜合因素影響,場地場平時未考慮分層壓實(shí)。2021年秋季,東營地區(qū)遭遇與常年比較多的降水量,多場暴雨使整個施工場地變?yōu)橥粞?場區(qū)內(nèi)積水無處外排。整個場地場平后粉煤灰的厚度為4～5 m,遇到大雨浸泡后變?yōu)椤昂＞d體”,場地多處出現(xiàn)“橡皮泥”現(xiàn)象,施工人員或設(shè)備深陷其中,給場平、打樁、光伏板安裝、電纜敷設(shè)等施工造成極大困難。場地場平后現(xiàn)場情況如圖2所示。

(2) 由于地質(zhì)條件復(fù)雜,打樁施工出現(xiàn)樁身豎向裂縫,部分區(qū)域打不進(jìn)樁。本項(xiàng)目采用PHC-300-AB-70預(yù)應(yīng)力混凝土管樁,樁長9～10 m。打樁施工中出現(xiàn)裂紋情況最高占單日打樁施工量的50%,裂紋長度為5～20 cm不等,裂紋寬度為0.1 mm。裂紋部分在樁體表層,部分深度穿透樁身,肉眼可見。另一方面,在粉煤灰場壩體部分周邊區(qū)域,存在部分樁無法打進(jìn)的情況,占總樁數(shù)的0.05%。

(3) 項(xiàng)目建設(shè)期間揚(yáng)塵治理難度大。勝利發(fā)電廠灰場所在地區(qū)被東營市列為環(huán)境敏感地區(qū),已出現(xiàn)多次環(huán)保事件。粉煤灰因自身獨(dú)有的特性造成揚(yáng)塵控制難度大,極易產(chǎn)生揚(yáng)塵,面對施工點(diǎn)多、面積大、行駛車輛多等情況,防范措施稍有不當(dāng),就會造成環(huán)保事件。個體防護(hù)不到位,還會對施工人員造成身體職業(yè)傷害。

圖2 場地場平后現(xiàn)場情況

4 攻堅(jiān)克難典型做法

第一,加強(qiáng)組織運(yùn)行,推進(jìn)項(xiàng)目進(jìn)度。為了保證項(xiàng)目早投產(chǎn)、早收益,項(xiàng)目組及監(jiān)理單位結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況,對施工單位編制的施工進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行提前審查,對施工單位不合理的工序安排提出意見,合理調(diào)整,使進(jìn)度計(jì)劃滿足實(shí)際工程進(jìn)度的需求。同時要求施工單位合理組織施工力量,采取流水線作業(yè)方式。施工力量按照工序劃分為若干班組,施工區(qū)域劃分為十二個作業(yè)施工區(qū),上道工序驗(yàn)收合格后,下一班組便開始進(jìn)行下道工序的施工,杜絕現(xiàn)場怠工、窩工現(xiàn)象的發(fā)生。積極開展勞動競賽,每日下午生產(chǎn)會組織講評當(dāng)日的工作情況,將安全、質(zhì)量和進(jìn)度控制放在首位,調(diào)動參與施工各方的主觀能動性,有效提高施工效率。

第二,針對樁身大比例裂紋問題,通過上級部門協(xié)調(diào),聯(lián)系油田相關(guān)專業(yè)的資深專家從人、機(jī)、料、法、環(huán)五個方面進(jìn)行論證,查找問題產(chǎn)生的原因。通過論證,發(fā)現(xiàn)地質(zhì)復(fù)雜、管樁長度、施工工法、施工人員等因素均會對樁身裂紋產(chǎn)生不同程度的影響。為此,從多個方面制訂專項(xiàng)措施進(jìn)行管控。通過實(shí)施一系列措施,將樁身裂紋率控制在2%以內(nèi)。同時,對樁身裂紋進(jìn)行缺陷整改,達(dá)到設(shè)計(jì)質(zhì)量要求。進(jìn)行樁身完整性檢測,確保一類樁符合率達(dá)到100%。在缺陷處用環(huán)氧樹脂、氧化劑、固化劑等按比例搭配進(jìn)行預(yù)處理,再用膠水、水泥、礦粉搭配進(jìn)行外觀處理。單樁抗壓靜載試驗(yàn)曲線如圖3所示。Q-s曲線中,橫坐標(biāo)Q為上部承載力加載值,縱坐標(biāo)s為對應(yīng)承載力作用下的樁頂累計(jì)沉降量。s-lgt曲線中,橫坐標(biāo)lgt為上部承載力加載時間(分鐘)的對數(shù),縱坐標(biāo)s為對應(yīng)加載時間作用下的樁頂累計(jì)沉降量。根據(jù)JGJ 106—2014《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》,單樁抗壓承載力極限值為60 kN,根據(jù)Q-s曲線和s-lgt曲線確認(rèn),現(xiàn)場單樁抗壓承載力特征值為30 kN,滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。單樁低應(yīng)變曲線如圖4所示,各樁樁長均為9 m,樁徑均為300 mm,強(qiáng)度等級均為C80,01-10樁波速為4 201 m/s,01-65樁波速為4 166 m/s,01-115樁、02-26樁波速為4 155 m/s,02-80樁波速為4 189 m/s,縱坐標(biāo)為對應(yīng)時間的波振動幅值。通過低應(yīng)變曲線,判斷各樁均樁身完整。

圖3 單樁抗壓靜載試驗(yàn)曲線

圖4 單樁低應(yīng)變曲線

第三,針對打樁難度大的部分區(qū)域,進(jìn)行進(jìn)一步鉆孔探測。通過取芯,發(fā)現(xiàn)遇阻區(qū)域主要為與粉煤灰接觸面處的粉土層,局部夾雜粉質(zhì)黏土薄層,土質(zhì)較均勻,粒細(xì),濕度較低,密實(shí)度較高,硬度較高。在掌握地質(zhì)條件后,調(diào)用引孔設(shè)備進(jìn)行引孔。引孔機(jī)引孔深度為3 m,試打樁效果不理想。于是制作一根與預(yù)應(yīng)力管樁尺寸相符的鋼樁進(jìn)行引孔,引孔深度為6 m,試打樁效果理想。少部分樁點(diǎn)存在水泥預(yù)制塊,通過破拆解決問題。通過以上措施,使樁點(diǎn)符合率達(dá)到100%。

第四,多措并舉降揚(yáng)塵。通過查閱資料及化驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn),粉煤灰主要化學(xué)成分為二氧化硅、氧化鋁、氧化鐵、氧化鈣、三氧化硫。一般情況下,粉煤灰顆料表面光滑而發(fā)亮,完全的粉煤灰不含黏土礦物,不具有粘聚力,自凝性較差。對此,制訂專項(xiàng)措施進(jìn)行揚(yáng)塵防范。一是根據(jù)天氣情況調(diào)整施工范圍、施工內(nèi)容。二是提高灑水車輛灑水頻次。三是對重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行防塵網(wǎng)覆蓋。四是試驗(yàn)時使用生態(tài)環(huán)保型粉塵抑制劑進(jìn)行噴灑覆蓋。五是對于進(jìn)入施工區(qū)域的人員,要求個體防護(hù)用品必須佩戴齊全,做好防護(hù)。通過以上多種措施,有效控制揚(yáng)塵。

5 項(xiàng)目建設(shè)過程中創(chuàng)新點(diǎn)

(1) 將場區(qū)內(nèi)交流電纜的敷設(shè)方式由橋架改為直埋。本項(xiàng)目中組串逆變器至升壓箱變的電纜及升壓箱變至35 kV開關(guān)站的電纜,在可研階段采用地面上100～200 mm架設(shè)橋架敷設(shè)。這樣做,光伏電站建成運(yùn)維時,敷設(shè)在地面上的電纜橋架會阻擋除草機(jī)械行進(jìn),加之電纜橋架為鋼制材料,幾年后易產(chǎn)生銹蝕腐蝕,使用壽命短。對此,在施工圖設(shè)計(jì)時,將電纜敷設(shè)改為直埋敷設(shè),這樣有利于后期運(yùn)維,減少費(fèi)用約140萬元。

(2) 優(yōu)化設(shè)計(jì)光伏支架抱箍,減少因抱箍變形導(dǎo)致的光伏組件起伏情況?？偨Y(jié)調(diào)研光伏發(fā)電項(xiàng)目運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題,發(fā)現(xiàn)抱箍設(shè)計(jì)不合理會導(dǎo)致光伏支架變形,使光伏組件傾角發(fā)生變化,影響發(fā)電效率。對光伏支架抱箍進(jìn)行研究,對比其它光伏發(fā)電項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)做法,與設(shè)計(jì)人員溝通交流,設(shè)計(jì)出了加強(qiáng)版支架抱箍。這一抱箍具有雙螺栓雙加強(qiáng)特點(diǎn),可以確保光伏支架整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性和可靠性。

(3) 加強(qiáng)直流電纜的保護(hù)措施,杜絕埋地直流電纜破損時遇水引起的電路故障。總結(jié)光伏發(fā)電項(xiàng)目在運(yùn)維時遇到的問題,直流電纜遇水后發(fā)生電路故障的比例非常高。為此,在本項(xiàng)目建設(shè)時,將常規(guī)用鍍鋅鋼管更換為整根長12 m的聚乙烯管。聚乙烯管柔性好,在穿直流電纜時不易造成電纜外保護(hù)損傷。聚乙烯管入土、出土為一根管線,在土中沒有彎頭,水無法進(jìn)入聚乙烯管,由此杜絕水與電纜的接觸,最終解決問題。

(4) 項(xiàng)目組成員由各個部門的行業(yè)專家、技術(shù)能手組成,這些行業(yè)專家和技術(shù)能手是項(xiàng)目順利開展的技術(shù)保障。對于項(xiàng)目建設(shè)過程中的重點(diǎn)、難點(diǎn)問題,開展現(xiàn)場導(dǎo)師帶徒,以專家能手引領(lǐng)課題、員工提出建議、征集一線生產(chǎn)難題的形式,組織攻關(guān),帶動全員創(chuàng)新創(chuàng)效。

6 結(jié)束語

在粉煤灰地質(zhì)條件下進(jìn)行光伏發(fā)電項(xiàng)目建設(shè),應(yīng)充分考慮粉煤灰場地的特殊性,抓好項(xiàng)目前期可研工作。在項(xiàng)目建設(shè)過程中,要不懼艱難,做好技術(shù)攻關(guān)工作。

筆者對粉煤灰地質(zhì)條件下進(jìn)行光伏發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)的難點(diǎn)進(jìn)行了分析,對攻堅(jiān)克難典型做法和創(chuàng)新點(diǎn)進(jìn)行了介紹,供技術(shù)人員與相關(guān)項(xiàng)目參考。