單軌道運輸機在山地光伏項目大坡度施工中的材料運輸

王西平

（中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司，陜西 西安 710100）

山地光伏發電項目是指利用光伏發電系統，將太陽能轉換為電能的工程項目，其特點在于裝機容量大，特別是大坡度山地施工項目在物料運輸方面，都難于常規光伏發電項目。因此，針對大坡度山地光伏項目材料運輸專項施工方案，在無施工道路、地形陡峭、樹木多、石頭多等施工環境復雜的條件下，應采取靈活性高、適合山地施工環境的材料運輸方案，以確保項目建設進度、質量、安全、費用的控制，才能滿足預期標準。故研究此項課題，具有十分重要的意義。

1 工程概況

湖北能源宜城東灣100MW 光伏發電項目屬于山地光伏，設計安裝容量為115MWp，采用單晶硅雙面組件與組串式逆變器，光伏生產區共布設32 個子陣，每個子陣平均由242 組光伏組串組成，單個光伏組串則由8 根微孔樁基礎組成，樁身砼采用C25 混凝土，鋼筋錨樁埋件為HRB400 鋼筋，樁身采用Q235B 鋼管，鍍鋅厚度達到85μm。其中，光伏區部分子陣自然坡度超過25°，屬于大坡度山地光伏施工。

以12#光伏子陣為例，原施工專項方案描述山體總體坡度在28°以上，局部坡度30°～38°，子陣陡坡表層石頭較多或基巖露頭，草木根系盤錯，地表凸凹不平；光伏支架、組件等設備材料因地勢陡峭，無施工道路利用，無法采用機械一次性運輸到作業面，需人工進行二次轉運至工作面，同時材料堆放需進行保護處理；作業面材料垂直、水平運輸難度大、降耗嚴重，且作業人員陡坡行走需采取安全防護措施，材料二次轉運投入量大幅增加，作業難度及危險系數加大；材料設備運輸過程、安裝過程中組件成品保護困難增加[1]。

2 原方案卷揚機滑道小車材料運輸

原方案材料運輸，擬用額定拉力3t 的卷揚機牽引小車運輸，滑道頂部場地設置平整，并在卷揚機固定部位預先鉆孔，孔深1 米，將卷揚機組裝就位后，插入錨栓進行固定牢固；運輸滑道沿修整的滑道中心線兩側間距1000 毫米鋪設兩根φ48 鋼管，沿滑道方向焊接連接并固定牢固，作為運輸小車行走簡易軌道，軌道中間采用φ48 鋼管垂直支撐，并與兩邊軌道焊接固定，橫向鋼管頂面略低于兩側軌道，間距2 米一道，防止軌道變形移位，軌道下部修整平整，并通過兩側錨入鋼筋或安放預制混凝土塊固定牢固，軌道安裝表面平整，軌道高于地面15 厘米以上；運輸小車底板采用3 毫米厚鋼板，鋼底板下面左右各焊接兩根2.3 米長間距與軌道同寬的φ48 鋼管，兩根鋼管之間用來安裝滾動軸承和防止運輸小車發生側翻，側邊設置高度小于1 米的防護擋板，擋板材料可選用φ30 的鋼管制作成格柵式，上、下各一道，四角各加一道豎向立桿，底部與底板焊接固定，也可給格柵上安裝木模板，運輸散料配件，另外小車鋼架兩側分別設置兩根斜撐桿，作為第二道防側翻裝置，運輸小車額定載荷質量1000kg，單次運輸量20～28 張光伏板，運輸量可根據班組配置人員數調整[2]。

3 山地單軌道運輸機運輸方案

經過多次對山地型單軌道運輸機進行調研，發現在大坡度山地光伏材料運輸中可以采用山地型單軌道運輸機運輸。方案簡述：山地型單軌道運輸機，單軌規格型號（單位：毫米）：50*3000 不銹鋼方鋼（齒條型軌道，δ=2.5），單節軌道長度可根據現場實際情況與廠家溝通直接在廠家加工，軌道接頭之間采用連接件與螺栓連接平順，軌道安裝距地面高度0.5 米左右，軌道支撐立桿采用?25 不銹鋼鋼管加工制作（長度根據現場安裝高度可加工調整，δ=2.5 毫米），立桿與軌道采用連接螺栓固定，支撐（立桿）一般每1.5 米布設一個，一般情況下每3 米（立桿）處增加一個斜撐桿，斜撐桿（材質規格型號與立桿相同，長度根據現場加工制作調整）與立桿采用緊固螺栓連接件固定，斜撐桿的設置方向可根據受力方向調整，以保證軌道運輸機運行期間的穩定性和安全可靠性，在軌道兩端除設置立桿、斜撐桿（與軌道方向垂直）外，沿軌道運行反方向各增設一個斜撐桿，以緩沖運輸機停止剎車的沖擊力，山地型軌道運輸機動力機頭是懸掛在軌道上部依靠動力鐵齒輪與軌道下部齒牙摩擦爬行行走的，軌道運輸機動力鐵齒輪底部距離地面有一定的凈空即可正常行走，上、下行走設置有限位器，下滑有自鎖裝置，額定運輸載荷重量一般300kg，另外，單軌道運輸機可以沿一定的曲率弧線行走。而卷揚機滑道小車運輸是靠鋼絲繩牽引力，只能沿滑道直線運行，不可以弧線運行，否則會造成出軌和側翻風險，由此可見，山地單軌道運輸機適應性更高[3]。

4 山地單軌道運輸機方案與卷揚機滑道小車運輸方案對比

1.軌道安裝通道工作量對比。山地單軌道運輸機單軌安裝通道寬度約為0.5 米（只考慮運輸機通行寬度），而卷揚機滑道小車運輸通道的寬度約為1.5 米（考慮運輸小車通行寬度），另外，山地單軌道輸機軌道距離地面高度0.5 米左右，而卷揚機滑道小車運輸雙軌高度距離地面0.15 米以上，也就是說滑道雙軌必須將鋪設通道的地面修理平整后，才能安裝雙軌，而單軌只需要處理立桿支撐位置和斜撐桿點位，只要安裝支撐點穩固、軌道平順相接，保證運輸機底部通行空間即可，因此山地單軌道運輸機相比卷揚機雙軌滑道一條通道可以減少3 倍以上的工作量。其次，軌道安裝工作量對比，由于單軌相比雙軌（滑道）只考慮軌道的平整度、直線度就可以了，單軌的軌道、立桿、斜撐桿之間的安裝固定是標準件螺栓連接，簡單便捷，而卷揚機滑道小車運輸雙軌安裝高度距地面較低，行走動力靠卷揚機鋼絲繩牽引，對雙軌安裝的平行度、兩軌之間間距和平整度要求較高，必須將安裝通道地表平整后，才能進行軌道之間的安裝連接焊接、橫桿加固等，相比山地型單軌道運輸機安裝其焊接量大、焊縫質量要求高，費工費時[4]。

以12#子陣為例：（1）山地單軌道運輸機一條通道軌道（長度110 米）需配置安裝工6 名，其中3 名配合負責通道放線，確定軌道線路、高度、支撐點位，對地面局部不符合要求的點位進行平整處理，另3 名負責軌道及配件的運輸、安裝、螺栓固定加固，安裝110 米長的一條單軌道需要一天時間，投入工日1*6=6個工日。（2）卷揚機滑道運輸小車通道安裝需配置滑道安裝工7 名，其中3 名配合負責通道放線，確定雙軌滑道安裝線路，對地面基本不符合要求的部位進行平整處理，保證滑道的鋪設地表滿足要求，另4 名（含電焊工1 名，卷揚機操作手1 名）負責滑道及配件的運輸、安裝、焊接固定加固，安裝110 米長的一條雙軌滑道需要兩天半時間，包括卷揚機安裝及小車運行調試，需要2.5*7=17.5 個工日。

由上述計算可得，12#子陣按6 條通道計算，單軌運輸機安裝共需要工期1*6=6 天，共需投入工日6*6=36 工日；卷揚機滑道小車安裝共需工期2.5*6=15 天，共需投入工日17.5*6=105 工日。

2.軌道拆除及二次轉運工作量對比。由于山地單軌運輸機采用標準件螺栓連接，使用專用工具拆卸比較簡單，首先將山地運輸機單軌道沿坡道由下向上逐段拆除，將拆除部件利用上部暫未拆除的軌道運送至頂部臨時水平道路堆放，待上部最后一段拆除后，人工配合裝載機轉運至第二個安裝通道頂部位置，由上向下進行逐段安裝，隨著軌道安裝長度的逐漸加長，可利用軌道運輸機自行運送軌道部件進行下部軌道安裝，直至安裝至下部施工作業面為止。而卷揚機滑道小車運輸雙軌拆除比較麻煩，相比單軌體積大、重量大（雙軌之間有橫撐干），先將雙軌道由下向上按規劃長度進行逐段切割，拆除兩側鋼筋錨固，然后利用卷揚機運輸小車將切割段逐段運送至頂部臨時道路堆放，待最后一段和卷揚機拆除后，人工配合裝載機將拆除軌道轉移至下一個安裝通道位置，先安裝錨固好卷揚機，再按由上向下順序逐段進行安裝焊接連接、加固，直至下部施工作業面為止。相比山地運輸機單軌道拆除、轉運、安裝焊接工作量很大[5]。

以12#子陣為例：（1）山地單軌道運輸機一條通道軌道（長度110 米）需配置拆除工4 名，其中2 名配合拆除軌道及支撐件，2 名負責運輸、卸車至堆放點，拆除110 米長的一條單軌軌道需要半天時間，投入0.5*4=2 個工日。（2）卷揚機滑道運輸小車拆除需配置拆除工6 名，其中3 名（含電焊工1 名）配合負責切割滑道、錨固筋拆除、裝車，另2 名負責卸車至堆放點，1 名卷揚機操作手，拆除110 米長的一條雙軌滑道需要1 天半時間，投入1.5*6=9 個工日。

由上述計算可得，12#子陣按6 條通道拆除及轉運計算，單軌道運輸機拆除及轉運共需工期0.5*6=3 天，共需投入工日2*6=12 工日；卷揚機滑道小車拆除及轉運共需工期1.5*6=9 天，共需投入工日9*6=54 工日。

3.光伏板運輸安裝投入工日機械臺班費用及工期對比。以光伏組件運輸安裝為例，按一個班組對比兩個方案的投入工日機械臺班及效率費用，一個班組配置15～17 人，按流水線作業，搬運裝車-運輸-卸車搬運-組件安裝。

第一，山地單軌道運輸機運輸安裝光伏板投入工日機械臺班及工期計算，首先由堆放點搬運至運輸機裝車，裝車搬運工6 人，其中1 人兼運輸機操作手負責配合裝車運輸，裝車后操作手將運輸機運行到安裝作業面；卸車工將組件卸車搬運至安裝工作面支架上，卸車搬運工6 人；組件安裝工3 人，其中2 人進行組件主板安裝，1 人進行螺栓二次緊固、光伏板接線檢查等。軌道運輸機單次可以運輸8 塊光伏板（32.6kg/塊），操作手坐在運輸機小車上操作上行、下行、停，裝車平均2.5 分鐘，軌道運輸機至安裝作業面長度按50 米計算，運輸平均1.5 分鐘（36 米/分鐘），卸車平均2.5 分鐘，返回到裝車點平均1.5 分鐘，一個來回平均8 分鐘，一個小時運輸7.5 趟，安裝8*7.5=60 塊板子，約2.1 個子串（一個子串28 塊），一個臺班8 小時可運輸安裝60*8*75%=360 塊（工作效率按75%），平均一個工人日運輸安裝（360 塊/15 人）=24 塊/人，由此計算12#子陣光伏板山地單軌道運輸機安裝運輸需要工期=242*28/360=19 天，即臺班19 個，投入工日15*19=285 工日。

第二，卷揚機滑道小車運輸安裝投入工日機械臺班費用及工期計算，卷揚機運輸小車必須配置專業卷揚機操作手1 名，光伏板由堆放點搬運至運輸機小車裝車，裝車搬運工6 人，其中1 人負責配合裝車檢查，并通知卷揚機操作手運行操作，運輸小車下行到安裝作業面后，通知卷揚機操作手停止下行，待下部卸車負責人將小車防止下滑支撐桿支撐穩定后，開始卸車并搬運至安裝工作面支架上，卸車搬運工6 人，其中1 人兼管與上部負責人聯系；光伏板安裝工4 人，包括光伏板螺栓緊固、光伏板接線等工作。卷煙機小車單次運輸20 張光伏扳，卷揚機專業操作手負責上行、下行、停，上下對講機聯絡通話，滑道運輸小車至安裝作業面長度按50 米計算，裝車平均6 分鐘，運輸平均2 分鐘（25 米/分鐘），卸車平均8 分鐘，返回到裝車點平均2 分鐘，一個來回18 分鐘，一個小時運輸3.33 趟，安裝20*3.33=66.6 塊板子，約2.38 個子串（一個子串28 塊），一個臺班8 小時可運輸安裝66.6*8*75%=399.6 塊（工作效率按75%），平均一個工人日運輸安裝399.6 塊/17 人=23.51 塊/人。由此計算12#子陣采用卷揚機滑道小車運輸安裝光伏板需要工期=242*28/399.6=17 天，即臺班17 個，投入工日17*17=289 個工日。卷揚機滑道小車運輸與山地單軌道運輸機相比，運輸及安裝多投入工日289-285=4工日，節省工期19-17=2 天。

第三，由方案預算可知，12#子陣采用卷揚機滑道小車運輸投入工日臺班費用約5.95 萬元，采用山地單軌道運輸機方案費用約2.95 萬元，方案的費用差額約3.0 萬元，即采用山地單軌道運輸機方案可節省投入工日機械臺班費用約3.0 萬元，節省費用占比為50.40%。

第四，由方案預算可知，12#子陣采用卷揚機滑道小車運輸計算工期為41 天，采用山地單軌道運輸機方案計算工期為28 天，方案的工期差額為13 天，即采用山地單軌道運輸機方案，可節省工期13 天，節省工期占比為31.71%。

5 結論

綜上所述，本文通過以山地光伏發電項目大坡度施工材料運輸方案作為研究對象，闡述工程建設中施工材料運輸方案采用的合理性，在一定的程度上能夠降低施工材料運輸困難并提高工程施工進度效益，為山地大坡度光伏發電項目施工材料運輸采用機動靈活的實用性方案提供參照基礎，為光伏發電施工提供借鑒。