浅谈山地光伏灌注桩基础施工质量控制

曾庆贺，彭 帅

（中国水利水电第八工程局有限公司，湖南 长沙 410004）

1 工程概况

本项目装机规模240 MW，组件选用单晶硅540 Wp电池组件，采用组串式逆变器。光伏方阵包括75个固定式方阵和1个平单轴跟踪方阵。240 MW容量电能的汇集共采用12回35 kV电缆集电线路，通过12面35 kV电缆出线柜将电能输送至220 kV升压站。

本工程采用桩径250 mm灌注桩，每个光伏阵列采用4根桩。场地区域为台型坡地，在台地边坡处，为人工堆砌成的田坎，高度为0.3～2.0 m，综合考虑，单根桩长取2.8 m，桩顶高出地面500 mm。灌注桩采用C30钢筋混凝土。见图1。

图1 光伏支架基础示意图

1.1 工程地质

场地位于云南省昭通市巧家县东侧平缓的高山顶部，属高山顶部的一级剥夷面。规划场址主要为高山顶部的宽缓山丘或相连的山梁组成，山梁近西南～东北走向，地势总体呈西北高而东南低的态势。工程场地地貌按塑形营力分为剥蚀构造地貌，主要分布有白云岩、砂岩，形成脊状山，山脊沿走向展延。山梁沿走向延展呈“鱼脊”状，山梁宽10～25 m，两侧坡度为15°～25°，局部稍陡，约为40°，山梁两侧地势较低处分布有较厚的黏土层。光伏电站场址内地势总体西北部高、东南部低，总体呈起伏较小、开阔平缓的山地，低丘与洼地相间地形。最高点位于场区西北部，高程3 045 m，最低点位于场地南西部，高程2775m，最大相对高差270m。场地植被较少，以高山草甸为主，在一些沟谷地带有少量耕地和树林。地貌类型为构造中山和中低山地貌。

根据野外勘探揭露情况，结合类似场地工程经验，对岩土层工程性能评述如下：

覆盖层：第四系坡残积堆积物，黏性土、碎石土为主，硬塑状态为主，局部可塑状态，具有一定的承载能力，高～中等压缩性。该层物理力学性质一般，但能满足太阳能矩阵天然地基持力层的要求。

基岩：全风化层岩体呈散体结构，具有一定的承载能力，中等～高压缩性；强风化层岩体呈碎裂结构，承载力较高，中等～低压缩性；中等风化层岩体完整性较好，承载力高，低压缩性。总体上看，表层风化层基岩以软质岩石为主，基岩面起伏与地形基本一致。风化层界限受岩性、地形、构造等因素影响，岩石风化程度差异大，风化层界面起伏也大，存在不均匀地基问题。总体上看，基岩各风化层均能满足天然地基持力层设计要求。

1.2 其他条件

云南巧家地形地貌复杂，其地处云贵低纬高原，受金沙江河谷深切割影响，海拔高差较大，促其形成典型的山区气候。夏季因东南海洋季风影响，雨热同季；冬春因极地大陆季风影响，干凉同季。巧家县5—10月为雨季，多年平均降雨量达736.5mm，占全年总降雨量的89.5%；11月—次年4月为旱季，多年平均降雨量为86.2mm，占全年总降雨量的10.5%，多年平均蒸发量达到2529.3mm。辖区内太阳辐射较强，多年平均辐射量达135.5 kcal/cm2；多年平均日照时数为2 134.2 h，日照率达到65%～80%，有效积温在7 646.7～8 264℃。巧家县城最炎热月份平均气温为26.8℃，多为7月份，最冷月份平均气温为12.3℃，多在1月份；2014年6月3日和1977年2月8日曾分别出现最高气温（44.4℃）和最低气温（-0.4℃）。由于本地区海拔高差较大，溪洛渡水电站库区淹没线为区域内最低海拔，其高度为600 m；最高海拔4 041 m，位于药山顶峰，为区域最高海拔，高差达3 441 m。区域包含寒温带到南亚热带全部的气候类型，造就了“一山分四季，十里不同天”的立体气候特点。

项目所在区域年太阳水平总辐射量为5497.2MJ/m2/a，其太阳能资源属于资源很丰富区，具备较好的工程开发条件。

水文气象条件和地质条件满足光伏电站建设要求。交通条件良好，满足运输要求。修建场内道路全部考虑从附近乡村道路引接。

2 灌注桩基础施工

本项目固定支架基础为灌注桩基础，支架立柱通过螺栓、加劲板与灌注桩钢埋件连接，单个阵列采用4根桩基础，桩径Φ250 mm，桩长2.8 m。

2.1 灌注桩工艺流程（图2）

图2 灌注桩施工流程图

2.2 施工准备

灌注桩施工前应作下列准备工作：

1）组织相关人员熟悉工程图纸以及对施工现场进行踏勘，在了解掌握情况的基础上，编制施工组织设计。

2）编写安装工艺标准、施工保证措施及相关技术交底。

3）结合本工程的实际特点，编写详细的技术管理办法和实施细则以指导施工。

4）对安装人员进行上岗前的技术培训，考核合格后方可上岗。

5）按照场地平整要求对场平结果进行查验，不合格的项目应及时向监理人反馈并要求整改。

6）探明和清除施工区域内一切空中、地面及地下所包含的管线、电缆等影响施工的障碍物。

7）根据设计所提供的水准点和桩位轴线测放灌注桩桩位，同时设置样桩。在正式施工前需对样桩进行再次复核，以免因样桩移动而影响后续施工质量。

8）将预先制作完成的钢筋笼提前转运至打桩点附近，以便提高施工效率。需注意在搬运过程中勿要划伤。见表1。

表1 灌注桩安装允许的轴线及标高误差

2.3 成 孔

成孔工艺应根据工程特点、地质情况合理选择螺旋钻或冲击钻。成孔直径、净深度必须达到设计要求。作为桩基的工程桩在施工之前必须进行试桩，数量根据场区地质条件确定，且不得少于两个。

成孔开始之前需充分做好相关准备工作，施工时应一次且不间断地完成成孔，不得无故停钻。同时，与施工相关的原始记录在施工过程中需详细记录。灌注桩成孔完成到浇筑混凝土的间隔时间不应大于24 h。

成孔施工时钻机定位应准确、稳固、水平，确保在施工过程中不产生移动、倾斜。为保证成孔后达到设计深度，同时便于在施工中随时观测记录，可在桩架上安装控制深度的标尺。钻机在钻进过程中，孔口积土需随时清理，若遇到缩孔、塌孔等异常情况时，应立即处理。

灌注桩成孔至设计深度后，及时会同各方对孔深、孔径等进行复核。在施工下一道工序前需确认上道工序满足要求并做好记录。当钻机移位后，下道施工工序设备未及时到位前，需采取必要措施对孔口进行防护，预防杂物或人员落入孔内。

2.4 清 孔

成孔后，除钻孔净深度达到要求外，必须严格控制孔底浮土厚度不超过50 mm，若超过，则采用专门的掏土工具、加水泥浆搅拌或加碎石夯实的办法对孔底进行处理，确保孔底无虚土。

2.5 钢筋笼安装

灌注桩钢筋笼在钢筋场制作，运输车运输至现场后，人工安放入孔，钢筋笼按规范要求保证深度、垂直度及孔位偏差，尤其是在浇筑地下桩体混凝土时，需用短钢筋在孔口位置处进行笼体高程固定，防止钢筋笼埋设过深，导致外露段保护层厚度过大。

2.6 混凝土灌注

1）混凝土灌注前应在孔口采取护孔措施，防止孔口泥土、杂质等落入孔内，同时应再次检测孔底浮土厚度是否满足要求。

2）混凝土运输采用混凝土搅拌运输车自拌合站运输至浇筑部位最近的可到达部位。

3）混凝土运输至现场后先转运至浇筑桩附近的集料斗内，再采用人工铲混凝土入孔，从灌注桩底部开始浇筑。

4）混凝土灌注分为两次，首次浇筑至地面高程，安装预埋件及模板后再浇筑外露段。

5）混凝土灌注中采用插入式振捣器进行孔内混凝土振捣，孔口外露部分混凝土可由人工采用钢筋插捣，当灌注混凝土到达规定标高时，需及时测定确认满足要求后方可停止灌注。

6）对同一支架基础进行混凝土浇筑时，浇筑间歇时间不宜超过2h，若超过2h，应按照施工缝处理。

7）混凝土灌注应符合混凝土施工规范。

2.7 外露段模板安装

外露段模板采用卡扣式管径250 mm的塑料管，混凝土浇筑完成后拆除塑料管模板。模板安装时，应保持垂直状态，对准孔位徐徐轻放，在塑料模板底端设置限位装置，保证外露长度。

2.8 预埋件安装

本项目预埋件总长2 m，4根为一组，每根预埋件埋入混凝土深度至少40 cm，为满足上部支架安装精度，需对一组内的4根预埋件进行顶部高程控制，高程控制通常采用拉线方式进行校核。

2.9 检 验

按照规程规范标准对灌注桩安装允许的轴线、标高及垂直度等进行检查。见图3。

图3 灌注桩施工示意图

3 灌注桩施工质量控制

3.1 一般规定

在施工过程中，应严格执行设计和相关规范规定，对业主和监理的检查、指导要认真接受，同时在过程中应主动做好下面的工作：

1）严格施行三检制，即“自检、互检、专检”，做到自检项目未达优质不交接，监理未检查认可签证的隐蔽工程决不隐蔽。

2）技术交底的编制需全面，严格落实“三级交底制度”，以达到所有施工人员清楚每道工序的技术要求，并在施工过程中认真执行落实。

3）内部质量保证体系应建立健全，以试验和测量为主，做好技术保障工作。

4）施工过程中，敢于使用新技术、新工艺，将质量和承包挂钩，罚劣奖优。举办观摩竞赛活动，给施工人员树立精品意识。

5）施工中，严格禁止使用不符合要求的材料，所有进场的产品、原材料必须提供合格证明，水泥、钢筋的二次试验必须及时完成，满足设计及规范要求时方可使用。

3.2 验收规范

1）单桩质量检验和验收主要为标高及桩位是否准确，成孔、清孔、钢筋的制作和安放、混凝土浇筑及配合比等工序的施工质量、原始资料是否准确、齐全。

2）桩位确定要经过测量和复测。桩孔对位、钻机水平检查、误差检测要在钻机就位后进行，确保钻机稳固，底座大梁不得有悬空现象，必须垫实。

3）桩孔施工完成后，需检查和校正孔深，其实际孔深不得小于设计要求值；孔径偏差经钻头外径检验或测井仪检测应符合要求。

4）对钢筋笼进行下设前须再次测量钢筋笼长度、直径、吊筋长度、筋距偏差、焊接质量等，同时及时完成隐蔽工程验收单，钢筋笼下设完后尽量保证与钻孔轴线同心。

5）施工之前要对石子、砂、水泥（若现场拌和）、钢材等原材料进行查验，监测手段（仪器、方法）、施工顺序也需符合施工组织设计。

6）施工过程中要求对成孔、清渣、放置钢筋笼、浇筑混凝土等工序施行全过程把控。嵌岩桩的施工必须具有桩端持力层的岩性报告。人工挖孔桩应复验孔底持力层土（岩）性。

7）施工结束后，及时检验灌注桩混凝土强度和完成桩体质量及承载力试验。

8）混凝土灌注桩的质量检验标准需符合表2、表3的规定。

表2 混凝土灌注桩钢筋笼质量检验标准 mm

表3 混凝土灌注桩质量检验标准

3.3 保证成孔质量措施

1）塌孔的预防措施：钻孔过程中钻头提升和下设钢筋笼时都应尽量保持铅垂，勿与孔壁碰撞；钻孔时尽量禁止车辆通过和大型设备作业；钻孔时若无特殊情况需连续作业；钻孔完成后及时灌注混凝土，切勿放置时间过长。

2）塌孔的处理：若为轻微塌孔，利用人工和清孔工具及时清理；若发生严重塌孔，需要及时报告部位工程师和监理，根据部位工程师和监理指示将塌孔的钻孔及时回填压实，在旁边重新钻孔。

3）钻孔偏斜预防措施：

●钻机施工定位需准确、稳固、水平，定位后须垫实，保证钻机在运行中能够保持平衡；在成孔过程中，钻孔和转盘中心需始终处于同一铅垂线上，若发生异常情况，需立即进行调整，以确保桩孔的倾斜率小于1%。

●钻机顶部滑轮槽、钻杆卡盘和桩位中心应在同一条垂线上，并在施工中经常检查钻机移位和摆动情况，随时予以调整。

●经常检查钻杆，对弯曲的钻杆要及时调整或废弃。

●对施工区域提前做好试孔，了解地层情况，若存在坚硬岩石，及时改用冲击钻。

●在软硬不均的土层施工时，冲程放小，慢速钻进。

●突然钻入变硬地层，低速钻进，控制进尺，同时减压钻进，防止出现扩孔、斜孔、弯孔，甚至钻杆折断。

●钻孔操作人员、施工员需时刻对钻进过程进行监测，发生异常情况时应及时处理调整。根据施工过程中的实际情况抽查成孔后的孔径并对其进去垂直度检测。

4）钻孔偏斜处理措施：遇到孤石或障碍物时改用冲击钻成孔；当钻孔偏斜超过规范要求时，应回填黏土或片石，重新钻孔。

5）缩孔预防措施及处理：若有软弱土层或塑性土时，注意要经常扫孔；钻机的钻头外径不应小于设计桩径，并经常检查钻头直径，防止出现缩径；出现缩径后，用钻头反复扫孔，直到满足设计孔径。

6）扩孔预防措施及处理：钻进时平稳进尺，防止钻头晃动太大；经常对钻杆进行检查，及时更换不合格钻杆；采取减压钻进。

7）其它措施：

●钻机在刚开始钻进时，需先轻压慢转，钻压和钻速需等钻机达到正常工作状态后再逐渐增大；钻进过程中若发现地层发生变化，及时对转速、钻压进行调整。在软土层、松散砂土层等易塌地层施工时，还应做好防坍孔措施。

●钻进时需不时对钻具适当串动，进行上下扫孔，在孔拉直的同时将孔内存在的黏泥块打碎。

●在倾斜且软硬地层施工时，需吊住钻杆，低速钻进，控制进尺，防止孔身产生偏斜。若发现孔身偏斜，在其偏斜处吊住钻头，反复上下扫孔，使孔校直，以满足要求。

3.4 保证混凝土施工质量措施

1）灌注桩在清孔结束后，必须保证其半小时内灌注混凝土，否则需重新清孔。

2）混凝土坍落度应严格按设计要求控制。

3）混凝土的初凝时间需控制在设计要求的时间范围内。

4）灌注桩浇筑过程中，原始浇桩记录需认真填写，并及时对记录数据进行分析整理。

4 结语

山地光伏施工受自然地理环境的因素影响较大，山地光伏一般布置在有坡度的山体上，个别部位山体自然坡度在25°～30°之间，特别不利于道路运输，轻则造成工期延误，重则造成施工机械不稳导致出现交通事故，或因自然灾害影响造成塌方、机械设备受损、施工人员出现人身伤害。

施工质量管理重点主要是控制灌注桩浇筑过程中灌注桩混凝土浇筑质量、钢筋笼埋设深度、桩体外露段的垂直度。预埋件埋设的垂直及居中，使桩体的预埋件与灌注桩桩体同心，其中孔深、孔底虚土厚度、钢筋笼保护层厚度、外露段振捣、预埋件埋设深度等是质量控制重点。质量管理是工程履约的重点，也是开拓后续市场的重要前提，应配备专业人员进行管理，发挥其专业技术管理的水平，提高工程质量，保质保量的按期完工。