山地光伏钢管桩基础固定支架立柱的下料方法

山地光伏钢管桩基础固定支架立柱的下料方法

蒋永前

中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司

浙江省杭州市 310012

摘要：本文针对山地光伏电站利用钢管桩基础固定光伏支架，设计了一种简单可行的下料方法，能有效完成下料作业。该方法在工程实践中不断总结完善得出，由于其简单高效特点，在采用钢管桩基础固定支架的山地光伏电站施工中具有良好的推广应用价值。

关键词：山地光伏电站；钢管桩；固定支架；立柱；下料

近年来，光伏电站选址大多位于山区，尤其在南方地区，大多数山地东西向与南北向有坡度。若光伏组件采用固定支架，在平地光伏电站设计中，钢管地锚桩基础的深度及钢管外露高度通常一致；但在山地光伏电站中，当使用机械成孔钢管地锚桩作为光伏组件支架基础时，由于存在坡度，为确保各组串中光伏组件安装在同一水平面上，每根前后立柱长度需采用不同值，并且长度随地形而变化，桩基础顶部高程高低不等。所以探索高效、准确的钢管立柱下料方法，对加快山地光伏电站施工进度、降低施工成本意义重大。

一、山地光伏电站优缺点

山地光伏电站是指在山地、丘陵等复杂地形条件下建设的光伏电站，建设地表起伏不平、朝向各异、局部伴有山沟，地形可使用面积不规则、分散，设计难度大，建设成本高、发电效率减少等特点。

1、环保优势显著。山地光伏电站利用自然气候资源，能避免对自然环境的破坏，能有效降低化石能源的排放量，减少对大气环境的污染。此外，山地光伏电站不占用耕地，也不会影响生态平衡，是一种较环保的发电方式。

2、安全风险高。山地地形崎岖，建设电站时面临诸多安全隐患，如山体滑坡、山洪暴发等自然灾害，建造成本高。因此，电站在建设和运维中需采取更高水平安全措施，以保障人员及设施安全。

3、建设成本高，发电效率低。山地光伏电站建设需特殊工程设计和建设技术，建设成本高。此外，山地光伏电站的效率可能会受到地形和气象条件的影响，其发电量比平原光伏电站可能会略低。

4、维护难度大。山地光伏电站建设地域较偏远，交通、物流等基础设施条件差，维护难度大。此外，山区地形复杂，环境条件恶劣，设备易受雨雪等天气灾害影响，需加强设备维护及更新换代。

可见，山地光伏电站有着不可忽视的优缺点。虽然建设成本高、效率略低、维护难度大，但其环保优势显著，不占用耕地，是一种较环保的发电方式。在建设时应充分考虑山区环境特点和地形条件，确保电站的安全稳定性，为社会和经济的可持续发展作出更大贡献。

二、山地光伏电站的固定支架结构及钢管桩基础结构

工程装机容量为100MWp，采用540W高效单晶组件，为2×14阵列，每个钢管立柱长度可能不一致。这种类型的基础预埋较大直径钢管，钢管立柱插入预埋好的管桩内并用螺栓连接。

三、固定支架钢管立柱下料工艺原理与流程

1、工艺原理。使用固定支架时钢管立柱下料工艺原理如图1所示，从图中可看出，自制立杆(通常为木杆)在每个组串前后两端插入钢管桩基础的预埋钢管中，线绳系在前排立杆A1和A2位置，A1、A2点离地高度为(根据实际工程中设置的固定值)，分别以A1、A2点为顶点，用角度控制仪确定线绳在后排立杆B1、B2上位置，A1B1、A2B2水平角为支架设计固定倾角α；用线绳连接B1、B2点，再用直尺测量每根钢管桩桩顶距线绳高度，边量边记录，记录前，应根据子阵与组串位置对每根立杆进行统一编号。下料时，应在立杆上标记此编号，以便进行相应的安装，下标表示立杆序号。测量并记录后，可计算出每根立杆下料长度，公式为：

=+(H–+)

式中：H-前立柱设计高度，m；-基础预埋钢管外露高度，m。

若同一方向有多个组串，可采用在相邻两个组串间增加立杆固定拉线，然后同时测量，以便提高测量效率。

图1   钢管立柱下料方法原理

2、工艺流程和操作要点

①工艺流程。设计的钢管立柱下料工艺流程为：施工准备→前、后排两端立杆安装→前排立杆线绳定位与固定→后排立杆线绳定位与固定→桩顶到线绳的高度测量→成品立柱堆放待用→布料与下料。

②操作要点。下料方法各步骤操作要点为：⑴施工准备。准备好施工用立杆(竹杆或木杆)、线绳、尺子、角度控制器、靠尺、钢管切割机等工器具，并根据子阵和组串位置，对测量立柱高度组串统一编号。⑵立杆安装。将立杆插入钢管桩基础的预埋钢管中，各组串前后端各一根；再用靠尺将立杆调整为垂直于水平面。⑶前排立杆线绳定位和固定。立杆调整为垂直于水平面后，将线绳固定在立杆上，并将线绳调整到设定位置，即预定的固定高度。⑷后排立杆线绳的定位和固定。前立杆线绳调整到位后，用自制角度控制器在线绳与立杆交点处确定立杆上线绳位置，并调整到位后将线绳固定，此时角度为设计支架固定倾角。⑸测量桩顶到线绳高度。用尺子测量每个桩顶到线绳的高度，并按编号记录。⑹布料和下料。利用测量数据和相关设计数据对每根钢管立柱长度进行换算，并进行布料；布料时应合理搭配，尽量提高钢管利用率；同时，用记号笔在各钢管立柱上写上编号，然后下料。⑺成品立柱的堆放。各组串钢管立柱下料完成后，以组串为单位分别堆放，便于安装时使用；也可边下料边将钢管立柱运至现场，并将其放置在要安装钢管立柱的组串前面。

③工艺要求。具体工艺要求为：⑴立杆安装时垂直于水平面。⑵前后立杆线绳应准确，系紧拉直。⑶前后立杆系线绳处连接倾角与支架设计固定倾角偏差控制在±0.5°内。⑷测量桩顶到线绳高度时，应使直尺与水平面保持垂直。⑸成品钢管立柱上编号必须与记录编号一致。⑹下料前，应根据测量数据和相关设计数据统筹布料，以提高钢管利用率。⑺成品钢管立柱组串堆放，避免混淆。

四、方法特点

该方法特点包括：⑴工艺简单，操作方便。从工艺流程可知，这种方法的工艺简单，只需对施工人员进行简单的培训即可操作。⑵所使用工具简单，易于掌握，具有很高推广应用价值。这种方法中使用的工具，如立杆、靠尺、角度控制器等均可自制，能节省成本，而且简单实用，具有较高推广应用价值。⑶所需人员较少，效率高，施工成本低。这种方法只需2～3人在测量时配合，下料人员数量可根据施工进度要求配置。工程实践表明，该方案施工效率高，成本低。⑷通过合理组合数据，能有效提高钢管利用率。由于采购的成品钢管长度统一，下料时不可避免地会有一部分钢管成为废料。采用此下料方法制作的料表，通过下料人员的合理配置，能有效减少钢管材料浪费，提高其利用率。

参考文献：

[1]徐海军.山地光伏钢管桩基础固定支架立柱的下料方法[J].太阳能，2020(04).