4、超长光伏组件桩基础预埋U型螺栓精确定位施工工法

超长光伏组件桩基础预埋U型螺栓精确定位

施工工法

1 前言

随着经济的发展、社会的进步，人们对能源提出越来越高的要求，寻找新能源成为当前人类面临的迫切课题。光伏发电逐渐进入人们视线，而太阳能资源近乎无限，光伏发电也不产生任何环境污染，是满足未来社会需求的理想能源。随着光伏发电技术的深入发展，转换效率的逐步提高，系统成本的日趋合理，以及相关的分布式发电技术、智能电网等的完善，光伏发电这种绿色能源将成为未来社会的重要能源。采用灌注桩基础固定，预埋U型螺栓固定支架，光伏组件固定于标准型材支架安装方式，为规范施工质量进行编制光伏方阵施工工法。此项主要应用在有国基建设集团有限公司承建大同市云冈镇20MWP光伏电站项目，并在施工中得到了成功的应用，取得了良好的社会效益和经济效益。

2 特点

节能环保：太阳能光伏发电发电过程简单，没有机械转动部件，不消耗燃料，不排放包括温室气体在内的任何物质，无噪声、无污染；具有资源取之不尽、用之不竭，能量的转换过程简单，安装区域不受限制的等优点。在矿区的采空区，安装光伏组件方阵，能有效提高闲置土地利用率。安装方便，质量容易把控：在安装过程中，安装灵活，现场操作简单，施工质量容易控制。

3 适用范围

光伏发电应用范围比较广泛，适用于日照充足地区，包括自家住宅、别墅、医院、学校、工厂屋顶都特别适合安装光伏发电系统。

4 工艺原理

光伏组件U型螺栓批量预埋是利用自制的固定螺栓支架对螺栓进行控制固定。根据施工现场实际情况，利用打孔机完成打孔后，支设波纹管模板，将U型螺栓固定于螺栓固定支架上，作为一个整体的组件进行控制U型螺栓的位置定位。

5  工艺流程及操作要点

5.1工艺流程

土方开挖→钻孔成孔→波纹管模板施工→安装钢筋笼→安装U型螺栓→安装U型螺栓固定支架→混凝土浇筑、面层处理→拆除螺栓固定支架→拆除模板

5.2操作要点

5.2.1土方开挖

依据施工图纸要求，结合施工现场实际情况，用全站仪将光伏阵区纵横轴线确定，并根据纵横轴线确定光伏组串的轴线，然后确定灌注桩孔位置，如果每组串原地貌东西高差在1m以内，必须保证裸露在外的桩身长在1.2m以内，否则需要进行土方开挖。本工程在过程中，严格控制土方开挖的工程量，在打孔机施工前经过精细测量和计算，确定需要开挖的组串数，尽量在保证工程质量的前提下减少土方开挖，避免植被土地的破坏，既减少了工程造价又加快了工程进度，同时还保证了坏境的保护。确需土方开挖，采用人工配合机械进行开挖，平整基底。

5.2.2钻孔机成孔

根据纵横轴线确定光伏组串的轴线，然后确定灌注桩孔位置，并用沾有红色油漆的一次性筷子标记，然后进行打孔机开孔，控制桩身埋深2.5m，桩径0.15m，同时用废旧水泥编织袋塞入孔端，以保证孔的成品保护。

5.2.3波纹管模板施工

采用直径为0.3m的波纹管为模板，纵向切割开口，使用抱箍将波纹管固定，保证裸露在地表以上的桩径为0.3m，同时保证桩身长为0.3m，在施工过程中，根据施工需求进行波纹管切割，以保证工程质量。

5.2.4模具设计制作

根据本工程特点，基础形式单一，体量大，光伏组架安装是以整串螺栓相对精度为验收标准，螺栓位置精度必须达到《光伏发电工程验收规范》。

依据基础施工图及波纹管模板施工、混凝土施工相结合的前提，进行整串螺栓模具设计制作。

模具采用50mm宽方管制作，长21.7米，宽3.3米骨架，在中间焊接横向方管。在方管模具上按照图纸要求先标记组串所有U型螺栓位置孔位，以保证所有孔中心与设计一致，然后用开孔器精准开孔，孔径Φ16，实际孔径比设计螺栓外径Φ14大2mm，同一U型螺栓两孔位距离偏差控制在≧1mm，并保证U型螺栓套于其中U型螺栓产生的位移偏差为1mm。

5.2.4模具安装、螺栓固定

首先安放波纹管，将所有波纹管模板的标高确认，然后将提前焊接好的钢筋笼放入孔内，并安装方管模具，将U型螺栓穿过钢筋笼，同时将U型螺栓用普通螺栓固定在方管模具上，并用Φ14的胶管套住，保证螺栓的开口尺寸以及开孔尺寸清洁，同时确保U型螺栓不掉入孔内，把3根定位钢筋固定在控制点上，调整方管模具的位置。

5.2.5混凝土浇筑、面层处理

混凝土浇筑采用人工浇筑，并购买小型单相220v手提式混凝土振动棒进行振捣，振捣过程中尽量避免碰触U型螺栓，同时振捣器插入混凝土的深度不小于50mm。再初凝前对U型螺栓位置进行核验，核验完毕后，拆除方管模具并进行面层收面，待初凝后进行收面压光，覆盖薄膜进行养护，以防混凝土表面出现裂缝。

5.2.6拆除模板

模板拆除时的强度应根据同条件养护试块强度为依据，混凝土强度达到1.0MPa，不损坏强棱角为准。拆除模板后及时分类整理，运输到下一组串进行使用。

6 材料与设备

6.1材料

序号	名称	型号	用途
1	U型螺栓	Φ14	地脚螺栓（螺栓丝扣长度和强度符合图纸要求）
2	方管	50mm	定位模具
3	钢筋	Φ14	定位钢筋
4	波纹管	Φ300	基础模板
5	抱箍	33-55mm	固定模板

6.2施工机械设备

序号	名称	型号	数量
1	切割机	Φ500	若干
2	挖掘机	60型	2台
3	钢筋加工机械		2套
4	运输车		10辆
5	插入式振动棒	ZX35-1	若干
6	电焊机	300*500A	10台

6.3检测设备

序号	名称	型号	数量	用途
1	卷尺	3m	若干	长度测距
2	钢尺	100m	4把
3	经纬仪	DJD2-JCJ	2台	角度、距离测量
4	全站仪	博飞-BTS-812CLA	1台	放线定位
5	水准仪	AL222	10台	高程测量

7 质量控制

7.1应符合的规范标准

《光伏发电站施工规范》GB50794-2012

《光伏发电工程验收规范》GB/T50796-2012

《建筑一体化光伏系统电气设计与施工》15D202-4

《电力建设安全工作工程》DL5009.2014

《电气装置安装工程质量检验及评定规程》DL/T5161.1-2002

《安全防范工程技术规范》GB50348-2004

《电力建设安全健康与环境管理工作规定》

 施工图纸文件等

7.2 U型螺栓精度验收规定

项目名称		允许偏差	项目名称		允许偏差
标高偏差	预埋螺栓	±20,0	轴线偏差	预埋螺栓预埋件	2
	预埋件	0，-5			±5

8 安全措施

8.1安全目标

8.1.1安全目标：杜绝死亡事故；杜绝火灾事故；轻伤负伤频率控制在8‰以下。

8.1.2环保目标：确保实现清洁生产，保护自然与生态环境；妥善处理各种施工作业废弃物、生活垃圾，各种污染物排放达到国家排放标准；杜绝重大环境污染；排除水土流失隐患；环境保护工作达到设计和相关规定要求。

8.1.3 安全措施

8.1.3.1 认真贯彻“安全第一、预防为主”的方针，严格控制和防止各类安全事故发生，杜绝重伤及以上事故。 

8.1.3.2项目经理是第一安全责任人，全面负责本项目安全生产、文明施工。项目部配备专职安全员，班组配备兼职安全员，对现场进行日常安全监督管理，并使之有职有权。 

8.1.3.3 所有施工人员进行入场安全教育培训，熟悉安全规程制度，严格执行安全操作规程，严禁违章指挥、违章作业和违反劳动纪律。 

8.1.3.4 特种作业人员和特殊工艺作业人员持证上岗。 

8.1.3.5 所有施工项目均应有安全施工技术措施，并执行安全交底制度，做到无措施、未进行安全交底不施工。 

8.1.3.6 实行安全站班会，做好安全活动记录；定期进行安全生产、文明施工大检查，发现隐患及时整改。 

8.1.3.7 进入现场人员按要求正确佩戴安全帽，并根据岗位作业特点，使用其它安全防护用品和用具。 

8.1.3.8 按规定在现场主要通道、路口等危险处设置醒目警示牌。 

8.1.3.9 做好防火工作，按规定配备消防器材，杜绝火灾事故。

8.1.3.10 根据季节特点，认真编制冬季施工安全措施，冬季做好防冻、防滑、防火、防煤气中毒和防爆措施。

8.1.3.11 分包管理：严格审查分包单位的安全资质，不将工程分包给不具备资质的分包单位。对分包单位日常安全文明施工管理工作进行监督、管理、考核。

8.1.3.12严格执行施工用电安全管理规定，做到用电布置有设计，有安全措施，严格验收标准。现场的负荷盘和电源箱装配漏电保护器，提高用电安全保护，认真做好施工机械的防雷接地及保护接地。

8.1.3.13施工用电采取分级管理。项目部根据各专业的用电需要，制作（购买）二级盘，布置在各施工区，配电盘、柜的插座电压等级、开关负荷名称标识清楚。 

8.1.3.14施工区域电源电缆线走向布置合理，标识清楚；现场严禁用接地代替接零保护。 

8.1.3.15 施工作业区域保证配备足够的照明设施。 

8.1.3.16施工现场所使用的小型机具、仪表经本单位、地方有关部门检验合格方可使用。 

8.1.3.17项目部配备具专人进行施工机械管理。

9 环保措施

9.1环保管理规范

9.1.1《中华人民共和国职业病防治法》（2002）

9.1.2《中华人民共和国环境保护法》（1989）

9.1.3《中华人民共和国大气污染防治法》（2000）

9.1.4《中华人民共和国水污染防治法》(1984)

9.1.5《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》（2005）

9.1.6《中华人民共和国环境噪声污染防治法》(1996)

9.1.7《中华人民共和国清洁生产促进法》(2002)

9.2环保管理与教育

9.2.1学习公司《文件》与《管理手册》,并根据要求制定本单位的环境管理方案。

9.2.2组织本部门人员进行环境因素的辨识与评价，并综合汇总。

9.2.3宣传国家有关环境保护的法律法规，提高大家的环保意识减少污染、节约资源。

9.2.4制作垃圾分类箱，要求固体废弃物按要求放置。

9.2.5严格识别有毒、有害物品，不随意排放。

9.3环保控制措施

9.3.1工厂预制支架结构、减少耗材建筑垃圾，降低施工噪声，工厂内完成涂装处理，其生产条件可控且符合国家环保规定能有效降低涂装处理对环境造成的影响。

9.3.2设计阶段进行光污染评估，避免光伏组件反射光线，对周边环境造成影响。

9.3.3施工中做到按区域整齐放置材料和设备,做到通道畅通，及时清理建筑垃圾，做到场地干净。

9.3.4对施工材料采用定额领料、限额发料，避免造成材料浪费。

9.3.5尽量减少各机械设备空载运行，提高机械设备的利用率，减少能源浪费。

9.3.6定期对机械设备进行检修维护，避免机械发生故障。

10 效益分析

10.1社会效益

10.1.1光伏组件方阵安装能够有效减少采空区和农村荒地闲置，充分利用资源。

10.1.2光伏发电方阵充分利用太阳能,使一部分太阳能转化为电能，提供清洁的电能，减少环境污染。

10.1.3光伏发电系统与农村临近，产生了电源与负载就近可以就近输送，减少城市工业送电的大量损耗。

10.2 经济效益

本工程采用U型螺栓替代膨胀螺栓固定柱脚减低了施工成本，且简化了施工过程。如果采用一般方法施工，每串安装膨胀螺栓约需人工3个，并且需要采用才有10KW发电机配合冲击电钻施工，平均每天需要80度电，平均每天需要220元进行发电，平均每天施工量为15组串，采用此方法后仅需人工2个，2个人平均每天施工量为40组串，共计19个区，每个区有188组串，19区×188×1=3572个工日，每个工日技市场价150元计算约节约费用53.6万元，油耗19区×188/15×220元/天=5.2万元，施工过程中预估需10台汽油发电机，10台×2000元/台=2万元，合计共计节约60.8万元。同时在施工中有效的减少了运输费用的降低，极大地提高的施工进度，所以此方法在保证工程质量的前提下降低了成本有效的缩短工期，此方法切实有效。

11 应用实例

11.1大同市云冈镇20MWP光伏电站项目。

该光伏项目占地640亩,共分19个区,188组串/区、16个U型螺栓/组串，共计约11万多条膨胀螺栓，合同工期154天，工程量大，工期短。光伏设备及其支架均为成品件，光伏发电项目必须要求土建施工达到《光伏发电验收规范要求》。在该工程中运用此光伏组件灌注桩基础U型螺栓预埋精确定位施工方法，经实践证明U型螺栓精准定位合格率达到95%，工人操作简便，极大缩短了工期以及减少了施工工序，圆满完成了建设任务收到了建设单位的一致好评。  

11.2 大同市云冈镇20MWP光伏电站二期项目。