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摘要：本文首先介绍了光伏支架基础的选型与设计，然后分析了光伏电站独立基础桩设计施工，最后阐述了光伏电站螺旋桩基础设计施工。
关键词：光伏电站；光伏支架基础；独立基础桩；螺旋桩基础；设计施工
中图分类号：U665文献标识码： A
随着新兴产业的兴起，光伏电站以其工期短、见效快、成本相对较低，同时又有地方和国家政策支持的优势，而赢得了广大投资商的广泛关注。近年来，光伏电站的施工工艺不断完善，施工质量不断提高，尤其是方阵基础(或基座)的施工工艺更是得到了进一步提升。
光伏电站施工时，首先是依据项目所在地经纬度、光伏发电系统全年发电量最大化设计原则确定方阵的最佳倾角和前后间距；其次是依据项目所在地风力资源、最大风力等级确定方阵将要承受的最大风载荷。据此，对方阵基础、方阵支架进行受力分析，按照机械设计原则进行设计。另外，光伏方阵设计时，光伏方阵的下沿距离地面或屋面应留有30-50 cm的高度，以免被杂草遮挡和积雪掩埋。
1光伏支架基础的选型与设计
光伏支架是太阳能光伏发电系统中为了摆放、安装、固定太阳电池板而使用的特殊支架。光伏支架基础是将支架所承受的各种作用力传递到地基上的结构，其形式种类多样，工程使用数量庞大，合理选用结构安全、经济可靠的支架基础型式对整个工程都有很大影响，因此必须引起足够重视。
1.1基础的选型
光伏组件支架基础主要有独立基础、条形基础、预制桩基础、钻孔灌注桩基础、钢螺旋桩基础。
（1）独立基础：形式简单，应用广泛，埋置较深，开挖量及回填量较大。
（2）条形基础：基础埋置深度可相对较浅，但开挖量、回填量较大，混凝土量相对较大。此类基础型式多应用于地基承载力较差，对不均匀沉降要求较高的平单轴光伏支架中。
（3）预制桩基础：可批量制作，施工速度快，施工不存在填挖方，仅需简单场平。但采用静压或锤击设备将桩体挤压入土内时，桩体易发生断裂，需对桩顶采用钢筋网加固，增加造价，且垂直度不易保证。多用于淤泥质土、粘性土、填土、湿陷性黄土等。
（4）钻孔灌注桩基础：成孔较为方便，可以根据地形调整基础顶面标高，顶标高易控制，混凝土钢筋用量小，开挖量小，施工快，对原有植被破坏小。但存在混凝土现场成孔、浇筑，适用于一般填土、粘性土、粉土、砂土等。
（5）钢螺旋桩基础：成孔方便，可以根据地形调整基础顶面标高，不受地下水影响，在冬季气候条件下照常施工，施工快，标高调整灵活，对自然环境破坏很小，不存在填挖方工程，对原有植被破坏小，不需要场平。适用于沙漠、草原、滩涂、戈壁、冻土等。但用钢梁较大，造价相对较高，且不适用于有强腐蚀性地基及岩石地基。
1.2 基础设计
光伏组件支架基础上作用的荷载主要有：支架及光伏组件自重、风荷载、雪荷载、温度荷载及地震荷载。其中起控制作用的主要为风荷载，因此基础设计时应保证风荷载作用下基础的稳定，在风荷载作用下，基础有可能出现拔起、断裂等破坏现象，基础设计应能保证在此作用力下不出现破坏。
1.3 连接设计
支架杆件间的连接可采用焊接或螺栓连接。螺栓连接对结构变形有较强的适应能力， 用钢量小且制作较为方便， 施工安装速度快、便捷；焊接连接施工安装速度较慢，需要在基础中预埋钢板，用钢量较大；焊机进场需要较长距离施工供电，而且现场施焊受天气影响较大，所以本工程采用螺栓连接。
2光伏电站独立基础桩设计施工
2.1土方开挖工程施工
2.1.1土方开挖
电池组件支架基础采用人工配合挖掘机开挖和旋挖孔设备开挖。
2.1.2素混凝土垫层
(1)地基开挖经设计人员、监理、甲方等有关人员验收后，进行素混凝土垫层施工，垫层前先做好标高点，垫层土质必须夯实且符合实际要求，尽量保证基底无积水，砂石的级配和铺设厚度应符合设计要求。
(2)进行素混凝土垫层前先定好控制标高点，浇筑时可采用模板支护也可直接浇筑，浇筑时边浇边用平板振动器振实，表面用木搓板搓平打毛，表面平整要求在±8 mm以内，养护达到一定强度后，弹出轴线，进行钢筋绑扎。
2.2支架基础钢筋工程
(1)钢筋施工顺序：放样→配料→基础承台(基础)钢筋绑扎→班组自检→项目部检查→报监理、业主验收→下道工序施工。
(2)钢筋进场和复试必须严格按照要求抽检。未拿到质保书和复试报告及对锈蚀等不符合规范要求的钢筋不得使用。钢筋保护层应符合图纸要求。
(3)钢筋制作安装应严格按翻样单进行，成型钢筋编号挂牌，以免混用，绑扎按翻样要求顺序进行，钢筋焊接接头必须现场抽样，进行物理焊接试拉试验，合格后方可进行下道工序。
(4)钢筋加工的各道工序都应建立质量交接制度。钢筋绑扎安装完毕后，必须经过检验，并办理隐蔽工程验收签证手续。
2.3支架基础模板、混凝土工程及回填
电池组支架基础承台模板拟采用木模。支架基础圆柱模板拟采用定型钢模。混凝土运输采用小型翻斗车运输至现场，人工入仓。
2.3.1基础模板
(1)模板的图示尺寸按大样图施工，尺寸不得随意修改。
(2)模板制作按模板翻样要求编号备用。确保模板、支撑的可靠性且有足够的强度和刚度。对模板工程所用的材料必须认真检查选取，不得使用不符合质量要求的材料。模板工程施工应具有制作简单、操作方便、牢固耐用、运输整修容易等特点。
(3)施工时，先放样弹线，按图纸弹出工程结构的外轮线和模板的安装线、检查线、施工轴线、标高线，几何尺寸必须正确。
(4)模板施工前，要求场地干净、平整，所有预埋件及预留孔洞必须检查验收，确认准确无误后，请监理工程师验收签证。
(5)模板必须严格按弹出线施工，保证构件轴线尺寸、结构标高、几何尺寸准确。立模时严格按立模翻样详图施工，保证模板、支撑的可靠性，若有影响模板施工处应及时整改，竖向结构的钢筋和管线先用架子临时支撑好，以免其任意歪斜造成模板跑位。
(6)所有可调节的模板及支撑系统在模板验收后，不得随意碰撞。
2.3.2基础混凝土拌制
混凝土拌制应优先考虑集中拌制，这样可以提高混凝土配合比的质量，在不具备条件的情况下可采用JS350式强制式搅拌机及PLD1200配料机进行混凝土的拌和。混凝土拌和系统外侧设置专用仓库，用于储存水泥及外加剂，配料机外侧设砂石堆料场。水泥拟采用袋装水泥，水泥库按照5d储备进行考虑，建筑面积为50 m2，采用木棚结构。砂石料堆场的三面及中间隔离采用浆砌石挡墙分隔，分别堆放中石、小石和砂。设置办公用房及仓库。拌和系统设污水沉淀池，统一布置排水管线。混凝土施工技术要求如下。
(1)振动棒插点呈梅花形插人，间距为300-500 mm。振捣时，要快插、慢拔，以防止混凝土表面先振实，而下面混凝土发生分层、离析的现象，以及防止快拔时，混凝土来不及补充，留下空间。振动棒插人混凝土后应上下抽动，幅度为5-10 cm，以排除混凝土中的空气。
(2)振动时视混凝土表面呈水平不再下沉、不再出现气泡及表面泛出灰浆水为止。
(3)振捣时，振動棒不宜紧靠模板，且应尽量避免振动棒碰撞模板、钢筋、预埋件，以防止跑模、钢筋位移等。
(4)当混凝土分层浇筑时，振捣上一层混凝土时应插入下一层中50 mm左右，以消除2层之间的接缝。浇捣混凝土后，
需外露的钢筋必须随时清理干净，落下的混凝土及其模板跟部水泥的浆应及时清理。
(5)混凝土养护采用洒水及盖湿麻袋的方法，养护期不少于14 d。
2.3.3电池组基础回填
电池组基础回填采用人工分层回填，夯实机人工夯实。
3光伏电站螺旋桩基础设计施工
(1)螺旋桩基础施工工艺流程如下：场地平整→桩位放线→钻机就位→孔位校正→高程、主线复测。
(2)螺旋地桩钻机采用四轮驱动行走的方式，该方式具有灵活、快速的特点。工作臂为单臂可伸缩式，工作范围大，用螺旋桩机安装螺旋桩直接旋入地下，以此为基础，上面再安装支架，一次定位可连续旋桩，这种方法省时、省力，成本较之前大幅下降。一台设备一天可安装螺旋桩100-200根。螺旋地桩钻机高效、轻便，而且根据地质条件及用户的不同要求，工作臂前端可以更换推土铲、搅拌机、破碎锤等多种附具，实现一机多用。螺旋地桩钻机的优点如下：①整机基于四驱工程机械系统，更换工作装置可实现钻进作业和推土、搅拌、破碎等多项工作；②配备与地桩配套的夹具，拆装灵活、高效；③配备地桩导向装置，保证垂直钻桩。
参考文献
[1]赵争鸣，刘建政.太阳能光伏发电及其应用[M].北京：科学出版社，2006.
[2]李安定.太阳能光伏发电系统工程[M].北京:北京工业大学出版社, 2001
[3]杨金焕,葛亮,陈中华等.光伏发电系统的最佳化设计[J].能源工程, 2003, (5):
关键词：光伏电站；光伏支架基础；独立基础桩；螺旋桩基础；设计施工
中图分类号：U665文献标识码： A
随着新兴产业的兴起，光伏电站以其工期短、见效快、成本相对较低，同时又有地方和国家政策支持的优势，而赢得了广大投资商的广泛关注。近年来，光伏电站的施工工艺不断完善，施工质量不断提高，尤其是方阵基础(或基座)的施工工艺更是得到了进一步提升。
光伏电站施工时，首先是依据项目所在地经纬度、光伏发电系统全年发电量最大化设计原则确定方阵的最佳倾角和前后间距；其次是依据项目所在地风力资源、最大风力等级确定方阵将要承受的最大风载荷。据此，对方阵基础、方阵支架进行受力分析，按照机械设计原则进行设计。另外，光伏方阵设计时，光伏方阵的下沿距离地面或屋面应留有30-50 cm的高度，以免被杂草遮挡和积雪掩埋。
1光伏支架基础的选型与设计
光伏支架是太阳能光伏发电系统中为了摆放、安装、固定太阳电池板而使用的特殊支架。光伏支架基础是将支架所承受的各种作用力传递到地基上的结构，其形式种类多样，工程使用数量庞大，合理选用结构安全、经济可靠的支架基础型式对整个工程都有很大影响，因此必须引起足够重视。
1.1基础的选型
光伏组件支架基础主要有独立基础、条形基础、预制桩基础、钻孔灌注桩基础、钢螺旋桩基础。
（1）独立基础：形式简单，应用广泛，埋置较深，开挖量及回填量较大。
（2）条形基础：基础埋置深度可相对较浅，但开挖量、回填量较大，混凝土量相对较大。此类基础型式多应用于地基承载力较差，对不均匀沉降要求较高的平单轴光伏支架中。
（3）预制桩基础：可批量制作，施工速度快，施工不存在填挖方，仅需简单场平。但采用静压或锤击设备将桩体挤压入土内时，桩体易发生断裂，需对桩顶采用钢筋网加固，增加造价，且垂直度不易保证。多用于淤泥质土、粘性土、填土、湿陷性黄土等。
（4）钻孔灌注桩基础：成孔较为方便，可以根据地形调整基础顶面标高，顶标高易控制，混凝土钢筋用量小，开挖量小，施工快，对原有植被破坏小。但存在混凝土现场成孔、浇筑，适用于一般填土、粘性土、粉土、砂土等。
（5）钢螺旋桩基础：成孔方便，可以根据地形调整基础顶面标高，不受地下水影响，在冬季气候条件下照常施工，施工快，标高调整灵活，对自然环境破坏很小，不存在填挖方工程，对原有植被破坏小，不需要场平。适用于沙漠、草原、滩涂、戈壁、冻土等。但用钢梁较大，造价相对较高，且不适用于有强腐蚀性地基及岩石地基。
1.2 基础设计
光伏组件支架基础上作用的荷载主要有：支架及光伏组件自重、风荷载、雪荷载、温度荷载及地震荷载。其中起控制作用的主要为风荷载，因此基础设计时应保证风荷载作用下基础的稳定，在风荷载作用下，基础有可能出现拔起、断裂等破坏现象，基础设计应能保证在此作用力下不出现破坏。
1.3 连接设计
支架杆件间的连接可采用焊接或螺栓连接。螺栓连接对结构变形有较强的适应能力， 用钢量小且制作较为方便， 施工安装速度快、便捷；焊接连接施工安装速度较慢，需要在基础中预埋钢板，用钢量较大；焊机进场需要较长距离施工供电，而且现场施焊受天气影响较大，所以本工程采用螺栓连接。
2光伏电站独立基础桩设计施工
2.1土方开挖工程施工
2.1.1土方开挖
电池组件支架基础采用人工配合挖掘机开挖和旋挖孔设备开挖。
2.1.2素混凝土垫层
(1)地基开挖经设计人员、监理、甲方等有关人员验收后，进行素混凝土垫层施工，垫层前先做好标高点，垫层土质必须夯实且符合实际要求，尽量保证基底无积水，砂石的级配和铺设厚度应符合设计要求。
(2)进行素混凝土垫层前先定好控制标高点，浇筑时可采用模板支护也可直接浇筑，浇筑时边浇边用平板振动器振实，表面用木搓板搓平打毛，表面平整要求在±8 mm以内，养护达到一定强度后，弹出轴线，进行钢筋绑扎。
2.2支架基础钢筋工程
(1)钢筋施工顺序：放样→配料→基础承台(基础)钢筋绑扎→班组自检→项目部检查→报监理、业主验收→下道工序施工。
(2)钢筋进场和复试必须严格按照要求抽检。未拿到质保书和复试报告及对锈蚀等不符合规范要求的钢筋不得使用。钢筋保护层应符合图纸要求。
(3)钢筋制作安装应严格按翻样单进行，成型钢筋编号挂牌，以免混用，绑扎按翻样要求顺序进行，钢筋焊接接头必须现场抽样，进行物理焊接试拉试验，合格后方可进行下道工序。
(4)钢筋加工的各道工序都应建立质量交接制度。钢筋绑扎安装完毕后，必须经过检验，并办理隐蔽工程验收签证手续。
2.3支架基础模板、混凝土工程及回填
电池组支架基础承台模板拟采用木模。支架基础圆柱模板拟采用定型钢模。混凝土运输采用小型翻斗车运输至现场，人工入仓。
2.3.1基础模板
(1)模板的图示尺寸按大样图施工，尺寸不得随意修改。
(2)模板制作按模板翻样要求编号备用。确保模板、支撑的可靠性且有足够的强度和刚度。对模板工程所用的材料必须认真检查选取，不得使用不符合质量要求的材料。模板工程施工应具有制作简单、操作方便、牢固耐用、运输整修容易等特点。
(3)施工时，先放样弹线，按图纸弹出工程结构的外轮线和模板的安装线、检查线、施工轴线、标高线，几何尺寸必须正确。
(4)模板施工前，要求场地干净、平整，所有预埋件及预留孔洞必须检查验收，确认准确无误后，请监理工程师验收签证。
(5)模板必须严格按弹出线施工，保证构件轴线尺寸、结构标高、几何尺寸准确。立模时严格按立模翻样详图施工，保证模板、支撑的可靠性，若有影响模板施工处应及时整改，竖向结构的钢筋和管线先用架子临时支撑好，以免其任意歪斜造成模板跑位。
(6)所有可调节的模板及支撑系统在模板验收后，不得随意碰撞。
2.3.2基础混凝土拌制
混凝土拌制应优先考虑集中拌制，这样可以提高混凝土配合比的质量，在不具备条件的情况下可采用JS350式强制式搅拌机及PLD1200配料机进行混凝土的拌和。混凝土拌和系统外侧设置专用仓库，用于储存水泥及外加剂，配料机外侧设砂石堆料场。水泥拟采用袋装水泥，水泥库按照5d储备进行考虑，建筑面积为50 m2，采用木棚结构。砂石料堆场的三面及中间隔离采用浆砌石挡墙分隔，分别堆放中石、小石和砂。设置办公用房及仓库。拌和系统设污水沉淀池，统一布置排水管线。混凝土施工技术要求如下。
(1)振动棒插点呈梅花形插人，间距为300-500 mm。振捣时，要快插、慢拔，以防止混凝土表面先振实，而下面混凝土发生分层、离析的现象，以及防止快拔时，混凝土来不及补充，留下空间。振动棒插人混凝土后应上下抽动，幅度为5-10 cm，以排除混凝土中的空气。
(2)振动时视混凝土表面呈水平不再下沉、不再出现气泡及表面泛出灰浆水为止。
(3)振捣时，振動棒不宜紧靠模板，且应尽量避免振动棒碰撞模板、钢筋、预埋件，以防止跑模、钢筋位移等。
(4)当混凝土分层浇筑时，振捣上一层混凝土时应插入下一层中50 mm左右，以消除2层之间的接缝。浇捣混凝土后，
需外露的钢筋必须随时清理干净，落下的混凝土及其模板跟部水泥的浆应及时清理。
(5)混凝土养护采用洒水及盖湿麻袋的方法，养护期不少于14 d。
2.3.3电池组基础回填
电池组基础回填采用人工分层回填，夯实机人工夯实。
3光伏电站螺旋桩基础设计施工
(1)螺旋桩基础施工工艺流程如下：场地平整→桩位放线→钻机就位→孔位校正→高程、主线复测。
(2)螺旋地桩钻机采用四轮驱动行走的方式，该方式具有灵活、快速的特点。工作臂为单臂可伸缩式，工作范围大，用螺旋桩机安装螺旋桩直接旋入地下，以此为基础，上面再安装支架，一次定位可连续旋桩，这种方法省时、省力，成本较之前大幅下降。一台设备一天可安装螺旋桩100-200根。螺旋地桩钻机高效、轻便，而且根据地质条件及用户的不同要求，工作臂前端可以更换推土铲、搅拌机、破碎锤等多种附具，实现一机多用。螺旋地桩钻机的优点如下：①整机基于四驱工程机械系统，更换工作装置可实现钻进作业和推土、搅拌、破碎等多项工作；②配备与地桩配套的夹具，拆装灵活、高效；③配备地桩导向装置，保证垂直钻桩。
参考文献
[1]赵争鸣，刘建政.太阳能光伏发电及其应用[M].北京：科学出版社，2006.
[2]李安定.太阳能光伏发电系统工程[M].北京:北京工业大学出版社, 2001
[3]杨金焕,葛亮,陈中华等.光伏发电系统的最佳化设计[J].能源工程, 2003, (5):