光伏支架安装施工技术在农业光伏电站项目中的应用

2022-12-15周成贤

工程建设与设计 2022年22期

关键词：太阳光桩体立柱

周成贤

（中国水利水电第四工程局有限公司，西宁 810000）

1 引言

对于光伏电站的施工建设工作来说，基础结构施工是比较重要的环节，尤其是对于支架基础的构建，其直接关系到整个光伏电站的运行稳定性，在施工过程中加强支护基础技术交底和过程监督有利于提高光伏工程和整体工程质量。

2 可调支架安装的技术原理

对于支架安装，需基于日照原理，为更大化地利用太阳辐射，光伏列阵应力与太阳入射角成直角，这需要光伏列阵拥有随地域、季节变化，安装倾角能够不断变化的能力。图1为四季太阳光垂直照射角变化图，可知光线在不同季节的入射角差异较为明显。

图1 四季阳光垂直照射位置的变化图

以北半球为基准，对光伏列阵在1年内的4次倾角变化进行分析可知，春分时，太阳光与赤道线垂直，此时赤纬角为0°，光伏列阵倾角为当地经纬角时最佳；春分到夏至，太阳光垂直照射点从赤道向北回归线移动，处于北回归线时，太阳光赤纬角为23°27′，故光伏列阵倾角需减去23°27′；夏至到秋分，太阳光垂直照射点再次回归赤道线，太阳光赤纬角为0°，安装倾角以当地经纬角为宜。秋分到冬至，太阳光垂直照射点移向南回归线，此时赤纬角-23°27′，最佳安装倾角为23°27′加上当地经纬角。

通过上述分析，光伏列阵的倾角需在春分、夏至、秋分、冬至前进行调整，按北半球太阳赤纬角为正，南半球为负，全年太阳光于南北回归线内移动，不难得出，光伏列阵最佳倾斜角为当地纬度角减去太阳赤纬角。综上，基于日照原理，得出可调最佳倾角公式如下：

式中，i为可调安装的最适宜倾角，（°）；l为当地纬度，（°）；a为太阳光赤纬角，（°）。

3 项目背景

本文所研究的光伏电站项目处于贵州金普惠义龙新区，为农业光伏电站，预建设50 MWp光伏发电站，设计所安装容量为50.085 MWp，项目包括电站场区交通及发电装置修建。场区有19个2.63 MWp容量光伏子方阵，组成逆变化一体装置。项目对场区桩基、栏杆、道路、排水、支架与电气等设施进行了全面安装，并配置了防雷措施。

4 光伏支架基础工程

工程选取直径300 mm的预应力混凝土管桩用作电站支架基础，埋深3.0 m，外露0.5 m。

4.1 工艺流程

工程采用植桩法对PHC管桩进行施工作业，施工工艺步骤如下：施工准备→测量放线→钻孔→钻机就位→吊桩就位→轻击入土中1～2 m→校正桩垂直度（前后、左右）→击桩。

4.2 施工准备

1）将管桩运至施工场地。

2）施工场地的平整度应当符合相关标准。

3）根据实际情况挑选符合施工标准的打桩器械，并按照施工方案布置打桩器械。

4）对各个设计桩点进行编号处理。

4.3 测量放线

在施工场地周围不受其他因素影响的地区设计若干个互相通视的作业控制点，并严格按照设计方案进行作业，以提高施工作业中桩位测量的精确度。

进行打桩前，按照设计图布置基准点，以便打桩精确进行。完成打桩后，需在桩柱上做好明显的标记。确保打桩的最大误差在1 cm内。

工程中打桩施工必须在甲方与监理检查后，严格按照施工标准进行。

4.4 钻孔

开展钻孔作业前，需将钻头固定在桩心位置，借助定位检测尺定位平面位置。为提高作业准确度，可使用2台规格相同的经纬仪互成90°进行垂直度校正工作，其垂直度的精度应为1%，水平面的位移差值需＜20 mm。

钻孔作业期间，需根据施工地的地质情况，以确保成孔质量为前提，在主机最大可行负荷的允许范围内采用合适的钻孔速率钻孔。当钻孔作业进行到一定深度时，可使钻机反复上下提升，以此调整桩孔。钻杆运动应当保持匀速状态，防止在提升时孔内形成负压，对周围土层产生影响。进行搅拌工作时，应确保搅拌的次数与时间在规定范围内，以提高成孔质量。在非特殊地质情况下，钻孔速率可依照表1设置，在实际施工中，应根据实际情况调整。

表1 钻孔转速

4.5 桩机就位

在桩机运至施工位置后，需将其桩架的垂直度调整至1%左右，进行桩机移动处理前，需认真检查是否存在影响桩机移动的物体，如果存在，立即将其清除，再由专门人员指挥移动桩机。移动工作结束后，检查桩机的定位情况，如果发现异样，及时采取应对措施。

一般情况下，应清除桩位处的塘渣，桩机就位时，在其履带板下铺一层垫板，以替代塘渣发挥承垫作用。

完成桩基就位工作后，实施定位复测作业，最终复测桩位偏差值必须在20 mm以内。在施工过程中，为避免工程事故的发生，需防止定位桩与定位线发生移位。如果出现移位，应重新实施放线工作，并按设计方案进行施工。

4.6 打桩

在打桩施工之前，对各个桩位的地表障碍物进行勘探作业，如果发现障碍物，及时处理。打桩时，应以桩长与地层地质情况为标准，采用合适的打桩锤形，确保打桩工作顺利进行。

在吊桩准备好后，使用2台经纬仪从桩的两个方向校准垂直度[1]。确认桩体为垂直后，再进行打桩作业。在第一节桩打入土内1～2 m后，调整桩身的垂直度后再进行锤击。锤击时，注意使桩帽、桩体以及桩位中心点在一条直线上，确保打桩的准确度。

插桩作业最关键的一步是使桩头对准地面桩位的标志物，再借助2台经纬仪对垂直度进行校正，确认经纬仪安装无误后，再用经纬仪调整桩机导杆的垂直度，确保垂直度在1%以内。如不符合要求，需通知相关人员重新校正。第一节桩的插入必须保证打入方向是垂直的，在打入土内约3 m后，禁止使用桩机调整其垂直度。在施打作业前，需进行试验并选择合适的冲距，每根桩应连续施打，两根桩的施打间隔不能太长。

最初施打桩体时，应以较低的锤落距进行捶打，待桩体进入土内一定深度后，再用较高的锤落距进行作业。沉桩过程需保持连贯性，一次性将桩沉至预先设定的标准高度，尽可能缩短两次锤击之间的时间间隔。

4.7 桩施工质量控制方法

对定位放线进行质量控制，以施工现场的基准点准确设计投放桩体的位置，桩体投放的偏差值控制在2 cm以内。然后依据测量结果制图，提交给监理部门，由监理部门派人完成复查工作。在符合施工标准后，便可进行投放桩位作业。

对送桩标高进行质量控制，按照设计方案中的标高计算桩体入土深度，并做好标记。在送桩快达到预先设定的标高时，可用水准仪进行校正工作。

对桩位偏差进行质量控制，需在实施插桩作业时，以用于定桩的钢筋作为中心点，借助2台经纬仪对桩体的垂直度进行校正，使垂直度偏差符合施工标准。此外，需合理进行打桩作业，避免在打桩时出现已完成打桩工作的桩体被压扁的情况。

5 光伏组件支架安装工程

该项目工程的光伏组件支架是固定手动可调节式支架，其可在20°、38°、55°三个方位进行调节工作。此项目的光伏支架均从优质厂家方购买，质量符合项目施工标准。

5.1 支架安装

1）支架现场卸车与倒运。在支架的运输工作中，可待支架与组件卸车后，借助车载吊机与自卸车共同对支架进行转运，以提高转运速率。

2）支架零部件的检查校正。在安装支架前，对所有支架及其零部件完成检查校正作业，依照专业图纸，检查支架、配件的尺寸及质量。如果发现支架及配件存在倒刺与毛边的情况，需将此类次品登记并销毁，防止误用而降低工程质量。所有支架经检查合格后，应当进行防腐防锈处理[2]。

3）标准螺栓的要求和质量检验。电池支架的连接件应采用镀锌紧固件，镀锌紧固件的紧固效果好且符合国家标准，能延长支架的使用年限。此外，严格检验螺栓、螺母、弹簧垫圈及平垫圈的质量，确保零部件的数量及型号符合施工标准。在螺栓的紧固作业中，需使螺栓露出长度为螺栓直径的2/3。

4）工具要求。支架安装施工前，准备好各类扳手、水准仪、指北针及各类尺子等工具，并确保这些工具的质量检测合格。

5.2 支架安装工艺

1）太阳能电池板支架安装步骤为：作业准备→支架基础复测→立柱安装→固定块安装→电池板固定檩条安装→前后支撑安装→横拉杆安装→检查调整。立柱、固定块、电池板固定檩条等组成了太阳能电池板的支架。

2）在安装立柱时，需平稳地放置在已埋设好地脚螺栓的混凝土基础上，然后检查立柱是否安装正确[3]。然后完成拉杆的连接工作，并调节立柱的方向，使立柱中心点与基础中心线重合。对于立柱的水平度调节工作，可以使用水准仪进行测量后再调整。在紧固地脚螺栓之前，用垫块将立柱垫平，垫块与立柱进行焊接。在完成上述步骤后，对支架防雷接地点进行防腐处理，最后在确认支架底框的平整度符合标准后，将螺栓紧固。

3）光伏组件的安装需借助螺栓、平垫圈及螺母固定在前后柱上，用扳手紧固螺母，使其与固定杆、支撑杆呈一条直线排列。