淺談山地光伏灌注樁基礎施工質量控制

曾慶賀，彭 帥

（中國水利水電第八工程局有限公司，湖南 長沙 410004）

1 工程概況

本項目裝機規模240 MW，組件選用單晶硅540 Wp電池組件，采用組串式逆變器。光伏方陣包括75個固定式方陣和1個平單軸跟蹤方陣。240 MW容量電能的匯集共采用12回35 kV電纜集電線路，通過12面35 kV電纜出線柜將電能輸送至220 kV升壓站。

本工程采用樁徑250 mm灌注樁，每個光伏陣列采用4根樁。場地區域為臺型坡地，在臺地邊坡處，為人工堆砌成的田坎，高度為0.3～2.0 m，綜合考慮，單根樁長取2.8 m，樁頂高出地面500 mm。灌注樁采用C30鋼筋混凝土。見圖1。

圖1 光伏支架基礎示意圖

1.1 工程地質

場地位于云南省昭通市巧家縣東側平緩的高山頂部，屬高山頂部的一級剝夷面。規劃場址主要為高山頂部的寬緩山丘或相連的山梁組成，山梁近西南～東北走向，地勢總體呈西北高而東南低的態勢。工程場地地貌按塑形營力分為剝蝕構造地貌，主要分布有白云巖、砂巖，形成脊狀山，山脊沿走向展延。山梁沿走向延展呈“魚脊”狀，山梁寬10～25 m，兩側坡度為15°～25°，局部稍陡，約為40°，山梁兩側地勢較低處分布有較厚的黏土層。光伏電站場址內地勢總體西北部高、東南部低，總體呈起伏較小、開闊平緩的山地，低丘與洼地相間地形。最高點位于場區西北部，高程3 045 m，最低點位于場地南西部，高程2775m，最大相對高差270m。場地植被較少，以高山草甸為主，在一些溝谷地帶有少量耕地和樹林。地貌類型為構造中山和中低山地貌。

根據野外勘探揭露情況，結合類似場地工程經驗，對巖土層工程性能評述如下：

覆蓋層：第四系坡殘積堆積物，黏性土、碎石土為主，硬塑狀態為主，局部可塑狀態，具有一定的承載能力，高～中等壓縮性。該層物理力學性質一般，但能滿足太陽能矩陣天然地基持力層的要求。

基巖：全風化層巖體呈散體結構，具有一定的承載能力，中等～高壓縮性；強風化層巖體呈碎裂結構，承載力較高，中等～低壓縮性；中等風化層巖體完整性較好，承載力高，低壓縮性?？傮w上看，表層風化層基巖以軟質巖石為主，基巖面起伏與地形基本一致。風化層界限受巖性、地形、構造等因素影響，巖石風化程度差異大，風化層界面起伏也大，存在不均勻地基問題?？傮w上看，基巖各風化層均能滿足天然地基持力層設計要求。

1.2 其他條件

云南巧家地形地貌復雜，其地處云貴低緯高原，受金沙江河谷深切割影響，海拔高差較大，促其形成典型的山區氣候。夏季因東南海洋季風影響，雨熱同季；冬春因極地大陸季風影響，干涼同季。巧家縣5—10月為雨季，多年平均降雨量達736.5mm，占全年總降雨量的89.5%；11月—次年4月為旱季，多年平均降雨量為86.2mm，占全年總降雨量的10.5%，多年平均蒸發量達到2529.3mm。轄區內太陽輻射較強，多年平均輻射量達135.5 kcal/cm2；多年平均日照時數為2 134.2 h，日照率達到65%～80%，有效積溫在7 646.7～8 264℃。巧家縣城最炎熱月份平均氣溫為26.8℃，多為7月份，最冷月份平均氣溫為12.3℃，多在1月份；2014年6月3日和1977年2月8日曾分別出現最高氣溫（44.4℃）和最低氣溫（-0.4℃）。由于本地區海拔高差較大，溪洛渡水電站庫區淹沒線為區域內最低海拔，其高度為600 m；最高海拔4 041 m，位于藥山頂峰，為區域最高海拔，高差達3 441 m。區域包含寒溫帶到南亞熱帶全部的氣候類型，造就了“一山分四季，十里不同天”的立體氣候特點。

項目所在區域年太陽水平總輻射量為5497.2MJ/m2/a，其太陽能資源屬于資源很豐富區，具備較好的工程開發條件。

水文氣象條件和地質條件滿足光伏電站建設要求。交通條件良好，滿足運輸要求。修建場內道路全部考慮從附近鄉村道路引接。

2 灌注樁基礎施工

本項目固定支架基礎為灌注樁基礎，支架立柱通過螺栓、加勁板與灌注樁鋼埋件連接，單個陣列采用4根樁基礎，樁徑Φ250 mm，樁長2.8 m。

2.1 灌注樁工藝流程（圖2）

圖2 灌注樁施工流程圖

2.2 施工準備

灌注樁施工前應作下列準備工作：

1）組織相關人員熟悉工程圖紙以及對施工現場進行踏勘，在了解掌握情況的基礎上，編制施工組織設計。

2）編寫安裝工藝標準、施工保證措施及相關技術交底。

3）結合本工程的實際特點，編寫詳細的技術管理辦法和實施細則以指導施工。

4）對安裝人員進行上崗前的技術培訓，考核合格后方可上崗。

5）按照場地平整要求對場平結果進行查驗，不合格的項目應及時向監理人反饋并要求整改。

6）探明和清除施工區域內一切空中、地面及地下所包含的管線、電纜等影響施工的障礙物。

7）根據設計所提供的水準點和樁位軸線測放灌注樁樁位，同時設置樣樁。在正式施工前需對樣樁進行再次復核，以免因樣樁移動而影響后續施工質量。

8）將預先制作完成的鋼筋籠提前轉運至打樁點附近，以便提高施工效率。需注意在搬運過程中勿要劃傷。見表1。

表1 灌注樁安裝允許的軸線及標高誤差

2.3 成 孔

成孔工藝應根據工程特點、地質情況合理選擇螺旋鉆或沖擊鉆。成孔直徑、凈深度必須達到設計要求。作為樁基的工程樁在施工之前必須進行試樁，數量根據場區地質條件確定，且不得少于兩個。

成孔開始之前需充分做好相關準備工作，施工時應一次且不間斷地完成成孔，不得無故停鉆。同時，與施工相關的原始記錄在施工過程中需詳細記錄。灌注樁成孔完成到澆筑混凝土的間隔時間不應大于24 h。

成孔施工時鉆機定位應準確、穩固、水平，確保在施工過程中不產生移動、傾斜。為保證成孔后達到設計深度，同時便于在施工中隨時觀測記錄，可在樁架上安裝控制深度的標尺。鉆機在鉆進過程中，孔口積土需隨時清理，若遇到縮孔、塌孔等異常情況時，應立即處理。

灌注樁成孔至設計深度后，及時會同各方對孔深、孔徑等進行復核。在施工下一道工序前需確認上道工序滿足要求并做好記錄。當鉆機移位后，下道施工工序設備未及時到位前，需采取必要措施對孔口進行防護，預防雜物或人員落入孔內。

2.4 清 孔

成孔后，除鉆孔凈深度達到要求外，必須嚴格控制孔底浮土厚度不超過50 mm，若超過，則采用專門的掏土工具、加水泥漿攪拌或加碎石夯實的辦法對孔底進行處理，確?？椎谉o虛土。

2.5 鋼筋籠安裝

灌注樁鋼筋籠在鋼筋場制作，運輸車運輸至現場后，人工安放入孔，鋼筋籠按規范要求保證深度、垂直度及孔位偏差，尤其是在澆筑地下樁體混凝土時，需用短鋼筋在孔口位置處進行籠體高程固定，防止鋼筋籠埋設過深，導致外露段保護層厚度過大。

2.6 混凝土灌注

1）混凝土灌注前應在孔口采取護孔措施，防止孔口泥土、雜質等落入孔內，同時應再次檢測孔底浮土厚度是否滿足要求。

2）混凝土運輸采用混凝土攪拌運輸車自拌合站運輸至澆筑部位最近的可到達部位。

3）混凝土運輸至現場后先轉運至澆筑樁附近的集料斗內，再采用人工鏟混凝土入孔，從灌注樁底部開始澆筑。

4）混凝土灌注分為兩次，首次澆筑至地面高程，安裝預埋件及模板后再澆筑外露段。

5）混凝土灌注中采用插入式振搗器進行孔內混凝土振搗，孔口外露部分混凝土可由人工采用鋼筋插搗，當灌注混凝土到達規定標高時，需及時測定確認滿足要求后方可停止灌注。

6）對同一支架基礎進行混凝土澆筑時，澆筑間歇時間不宜超過2h，若超過2h，應按照施工縫處理。

7）混凝土灌注應符合混凝土施工規范。

2.7 外露段模板安裝

外露段模板采用卡扣式管徑250 mm的塑料管，混凝土澆筑完成后拆除塑料管模板。模板安裝時，應保持垂直狀態，對準孔位徐徐輕放，在塑料模板底端設置限位裝置，保證外露長度。

2.8 預埋件安裝

本項目預埋件總長2 m，4根為一組，每根預埋件埋入混凝土深度至少40 cm，為滿足上部支架安裝精度，需對一組內的4根預埋件進行頂部高程控制，高程控制通常采用拉線方式進行校核。

2.9 檢 驗

按照規程規范標準對灌注樁安裝允許的軸線、標高及垂直度等進行檢查。見圖3。

圖3 灌注樁施工示意圖

3 灌注樁施工質量控制

3.1 一般規定

在施工過程中，應嚴格執行設計和相關規范規定，對業主和監理的檢查、指導要認真接受，同時在過程中應主動做好下面的工作：

1）嚴格施行三檢制，即“自檢、互檢、專檢”，做到自檢項目未達優質不交接，監理未檢查認可簽證的隱蔽工程決不隱蔽。

2）技術交底的編制需全面，嚴格落實“三級交底制度”，以達到所有施工人員清楚每道工序的技術要求，并在施工過程中認真執行落實。

3）內部質量保證體系應建立健全，以試驗和測量為主，做好技術保障工作。

4）施工過程中，敢于使用新技術、新工藝，將質量和承包掛鉤，罰劣獎優。舉辦觀摩競賽活動，給施工人員樹立精品意識。

5）施工中，嚴格禁止使用不符合要求的材料，所有進場的產品、原材料必須提供合格證明，水泥、鋼筋的二次試驗必須及時完成，滿足設計及規范要求時方可使用。

3.2 驗收規范

1）單樁質量檢驗和驗收主要為標高及樁位是否準確，成孔、清孔、鋼筋的制作和安放、混凝土澆筑及配合比等工序的施工質量、原始資料是否準確、齊全。

2）樁位確定要經過測量和復測。樁孔對位、鉆機水平檢查、誤差檢測要在鉆機就位后進行，確保鉆機穩固，底座大梁不得有懸空現象，必須墊實。

3）樁孔施工完成后，需檢查和校正孔深，其實際孔深不得小于設計要求值；孔徑偏差經鉆頭外徑檢驗或測井儀檢測應符合要求。

4）對鋼筋籠進行下設前須再次測量鋼筋籠長度、直徑、吊筋長度、筋距偏差、焊接質量等，同時及時完成隱蔽工程驗收單，鋼筋籠下設完后盡量保證與鉆孔軸線同心。

5）施工之前要對石子、砂、水泥（若現場拌和）、鋼材等原材料進行查驗，監測手段（儀器、方法）、施工順序也需符合施工組織設計。

6）施工過程中要求對成孔、清渣、放置鋼筋籠、澆筑混凝土等工序施行全過程把控。嵌巖樁的施工必須具有樁端持力層的巖性報告。人工挖孔樁應復驗孔底持力層土（巖）性。

7）施工結束后，及時檢驗灌注樁混凝土強度和完成樁體質量及承載力試驗。

8）混凝土灌注樁的質量檢驗標準需符合表2、表3的規定。

表2 混凝土灌注樁鋼筋籠質量檢驗標準 mm

表3 混凝土灌注樁質量檢驗標準

3.3 保證成孔質量措施

1）塌孔的預防措施：鉆孔過程中鉆頭提升和下設鋼筋籠時都應盡量保持鉛垂，勿與孔壁碰撞；鉆孔時盡量禁止車輛通過和大型設備作業；鉆孔時若無特殊情況需連續作業；鉆孔完成后及時灌注混凝土，切勿放置時間過長。

2）塌孔的處理：若為輕微塌孔，利用人工和清孔工具及時清理；若發生嚴重塌孔，需要及時報告部位工程師和監理，根據部位工程師和監理指示將塌孔的鉆孔及時回填壓實，在旁邊重新鉆孔。

3）鉆孔偏斜預防措施：

●鉆機施工定位需準確、穩固、水平，定位后須墊實，保證鉆機在運行中能夠保持平衡；在成孔過程中，鉆孔和轉盤中心需始終處于同一鉛垂線上，若發生異常情況，需立即進行調整，以確保樁孔的傾斜率小于1%。

●鉆機頂部滑輪槽、鉆桿卡盤和樁位中心應在同一條垂線上，并在施工中經常檢查鉆機移位和擺動情況，隨時予以調整。

●經常檢查鉆桿，對彎曲的鉆桿要及時調整或廢棄。

●對施工區域提前做好試孔，了解地層情況，若存在堅硬巖石，及時改用沖擊鉆。

●在軟硬不均的土層施工時，沖程放小，慢速鉆進。

●突然鉆入變硬地層，低速鉆進，控制進尺，同時減壓鉆進，防止出現擴孔、斜孔、彎孔，甚至鉆桿折斷。

●鉆孔操作人員、施工員需時刻對鉆進過程進行監測，發生異常情況時應及時處理調整。根據施工過程中的實際情況抽查成孔后的孔徑并對其進去垂直度檢測。

4）鉆孔偏斜處理措施：遇到孤石或障礙物時改用沖擊鉆成孔；當鉆孔偏斜超過規范要求時，應回填黏土或片石，重新鉆孔。

5）縮孔預防措施及處理：若有軟弱土層或塑性土時，注意要經常掃孔；鉆機的鉆頭外徑不應小于設計樁徑，并經常檢查鉆頭直徑，防止出現縮徑；出現縮徑后，用鉆頭反復掃孔，直到滿足設計孔徑。

6）擴孔預防措施及處理：鉆進時平穩進尺，防止鉆頭晃動太大；經常對鉆桿進行檢查，及時更換不合格鉆桿；采取減壓鉆進。

7）其它措施：

●鉆機在剛開始鉆進時，需先輕壓慢轉，鉆壓和鉆速需等鉆機達到正常工作狀態后再逐漸增大；鉆進過程中若發現地層發生變化，及時對轉速、鉆壓進行調整。在軟土層、松散砂土層等易塌地層施工時，還應做好防坍孔措施。

●鉆進時需不時對鉆具適當串動，進行上下掃孔，在孔拉直的同時將孔內存在的黏泥塊打碎。

●在傾斜且軟硬地層施工時，需吊住鉆桿，低速鉆進，控制進尺，防止孔身產生偏斜。若發現孔身偏斜，在其偏斜處吊住鉆頭，反復上下掃孔，使孔校直，以滿足要求。

3.4 保證混凝土施工質量措施

1）灌注樁在清孔結束后，必須保證其半小時內灌注混凝土，否則需重新清孔。

2）混凝土坍落度應嚴格按設計要求控制。

3）混凝土的初凝時間需控制在設計要求的時間范圍內。

4）灌注樁澆筑過程中，原始澆樁記錄需認真填寫，并及時對記錄數據進行分析整理。

4 結語

山地光伏施工受自然地理環境的因素影響較大，山地光伏一般布置在有坡度的山體上，個別部位山體自然坡度在25°～30°之間，特別不利于道路運輸，輕則造成工期延誤，重則造成施工機械不穩導致出現交通事故，或因自然災害影響造成塌方、機械設備受損、施工人員出現人身傷害。

施工質量管理重點主要是控制灌注樁澆筑過程中灌注樁混凝土澆筑質量、鋼筋籠埋設深度、樁體外露段的垂直度。預埋件埋設的垂直及居中，使樁體的預埋件與灌注樁樁體同心，其中孔深、孔底虛土厚度、鋼筋籠保護層厚度、外露段振搗、預埋件埋設深度等是質量控制重點。質量管理是工程履約的重點，也是開拓后續市場的重要前提，應配備專業人員進行管理，發揮其專業技術管理的水平，提高工程質量，保質保量的按期完工。