三索東西向光伏柔性支架結(jié)構(gòu)探索及應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TM615 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2025）24-0174-04

Abstract：Asnew energyprojectsenteraperiodofrapiddevelopment，photovoltaic power generationisincreasing dayby day，butlandresourcesarealsoinshortsuplyUndercomplexterrinconditions，thetraditioalfixedbracketmodelhasore andmoredrawbacks.Duetothelimitationsof terrinconditions，traditionalfixedbracketscannotbeusedandinstaled inmany cases，whichreduceslanduseeficiencyandafectstheoverallphotovoltaicpowergenerationcapacityTheemergenceofflexible bracketshassolvedtheaboveproblemswell.Withthehelpofflexiblebrackets，theyplayasupportingroleforphotovoltaic panelsandliveloads，whichnotonlyensuresthestabiltyoftheoverallstructure，butalsoimproveslandutilization.Thisarticle willtaketheimplementationofspecificprojectsasanexampletoproviderelevantexplanationsforreferenceforsimilarprojects.

Keywords： triple cable; flexible support; photovoltaic power generation; east-west direction; support structure

太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)與利用是調(diào)整能源發(fā)展戰(zhàn)略及電力結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵舉措，隨著各地對(duì)環(huán)境污染、能源消耗問(wèn)題的關(guān)注，光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)受到更多的重視。通過(guò)建設(shè)光伏電站，對(duì)能源結(jié)構(gòu)予以改善，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。為實(shí)現(xiàn)國(guó)家雙碳戰(zhàn)略目標(biāo)，新能源光伏發(fā)電行業(yè)逐漸向陡坡、起伏和不規(guī)則變化的山地光伏進(jìn)軍，柔性支架結(jié)構(gòu)體系成為解決光伏組件在山地光伏項(xiàng)目中布置的一個(gè)技術(shù)方向。針對(duì)陜西區(qū)域黃土地近梯田地形條件下的山地光伏，經(jīng)過(guò)研究實(shí)踐，形成了一種三索東西向光伏柔性支架結(jié)構(gòu)施工方法。本方法施工方便、可實(shí)施性強(qiáng)、施工完成后結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高，能夠解決山地項(xiàng)目采用傳統(tǒng)固定支架靈活度不足且經(jīng)濟(jì)性不夠理想的現(xiàn)狀，極大地提高施工效率及土地利用率1，同時(shí)增加了發(fā)電容量，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益和可推廣價(jià)值高。本方法應(yīng)用成效顯著，得到了建設(shè)單位及各單位的一致好評(píng)。該方法中已申請(qǐng)專利《大跨度柔性光伏組件滑移安裝輔助裝置》（專利號(hào)：ZL202420018717.8）、《光伏板安裝輔助裝置》（專利號(hào)：ZL202322899578.2）。

1支架特點(diǎn)

相比于傳統(tǒng)的剛性支架有以下特點(diǎn)。

第一，適用地形廣泛，能夠在相對(duì)復(fù)雜地形下對(duì)光伏組件布置安裝，土地利用率提高。

第二，支架結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定、布置靈活，保證最佳發(fā)電傾角，較傳統(tǒng)固定支架提升發(fā)電量。

第三，光伏陣列跨度大，凈高可根據(jù)土地性質(zhì)要求調(diào)整，特別是農(nóng)光互補(bǔ)項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)下部空間的利用。

第四，樁基數(shù)量比固定支架大幅減少，縮減施工周期，提高安裝效率。

第五，光伏板布置密度高，比固定支架系統(tǒng)節(jié)約用地約四分之一，有較好的綜合效益。

2 適用范圍

可適用于采用三索結(jié)構(gòu)倒角錐的東西向光伏柔性支架結(jié)構(gòu)施工，適用于陜西區(qū)域黃土地近梯田地形條件或其他類似山地條件。

3 工藝原理

本方法是通過(guò)樁基、支架安裝、主副索布設(shè)和張拉、抗風(fēng)系統(tǒng)安裝等，形成一個(gè)穩(wěn)定的東西向光伏柔性支架結(jié)構(gòu)的施工過(guò)程。施工完成后的柔性支架結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⒐夥M件陣列構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的空間整體，有效抵御風(fēng)振，大幅降低光伏組件隱裂現(xiàn)象的發(fā)生。本施工方法可達(dá)到跨度 30～200m ，真正實(shí)現(xiàn)土地、空間利用率的最大化，應(yīng)用場(chǎng)景廣泛。

4施工工藝流程及操作要點(diǎn)

4.1 工藝流程

施工準(zhǔn)備—測(cè)量放線一鉆機(jī)引孔—管樁基礎(chǔ)施工一支架安裝一主索張拉一組件安裝一四角錐安裝一抗風(fēng)索安裝一驗(yàn)收。

4.2 操作要點(diǎn)

4.2.1 施工準(zhǔn)備

1）根據(jù)施工內(nèi)容提前組織人員及機(jī)械，優(yōu)先選擇具有山地光伏施工經(jīng)驗(yàn)的隊(duì)伍。

2）按選定位置及數(shù)量進(jìn)行試樁，各力學(xué)性能滿足要求后進(jìn)行工程樁施工。

3）按工期要求及現(xiàn)場(chǎng)條件，制定切實(shí)可行的施工計(jì)劃，以便組織人員、材料、機(jī)器

4）施工前必須對(duì)人員進(jìn)行安全技術(shù)教育培訓(xùn)。

4.2.2 測(cè)量放線

1）放樣前整個(gè)場(chǎng)地內(nèi)建立統(tǒng)一的控制網(wǎng)，作為各地塊定位、放線的依據(jù)。控制網(wǎng)點(diǎn)的測(cè)量，應(yīng)進(jìn)行閉合誤差校核，誤差值在1/5000內(nèi)，可按比例修正，超出允許誤差時(shí)需復(fù)測(cè)[2]。

2）控制點(diǎn)設(shè)置牢固穩(wěn)定，保證不變位。根據(jù)設(shè)計(jì)坐標(biāo)進(jìn)行樁位放線并做出標(biāo)記。

4.2.3 鉆機(jī)引孔

鉆孔機(jī)就位后鉆尖對(duì)準(zhǔn)樁位點(diǎn)，要求誤差小于等于 10mm 。調(diào)整鉆機(jī)，使整機(jī)穩(wěn)定且保證主鉆桿垂直地面，主桿垂直度小于等于 10mm 。鉆桿直徑不大于0.9倍樁徑，在鉆桿的合適位置設(shè)置參考線，使深度滿足要求。成孔質(zhì)量要求：孔的中心位置偏差： ±10mm 樁深允許偏差 -10mm ，垂直度偏差小于等于 5‰ 樁長(zhǎng)。

4.2.4 樁基施工

樁位放樣完成并鉆孔合格后，選用適當(dāng)規(guī)格的打樁機(jī)樁基施工，預(yù)制管樁強(qiáng)度不小于C80。

1）插樁：待打樁機(jī)夾緊樁頭扶正就位，將管樁插入樁孔后，用2臺(tái)經(jīng)緯儀雙向控制樁的垂直度，條件不具備也可采用2個(gè)線錘進(jìn)行控制，經(jīng)過(guò)樁機(jī)導(dǎo)架的調(diào)整，確保位置和垂直度符合要求3]。

2）壓樁：壓樁前，樁身上要有刻度參考標(biāo)記，以便觀察入土深度。在管樁的沉入過(guò)程中，觀察樁身垂直度，防止偏移。待樁身沉入設(shè)計(jì)深度后停止壓樁。當(dāng)遇下列情況應(yīng)停止壓樁，采取有效措施后方可繼續(xù)施工。

① 貫人度發(fā)生急劇變化； ② 樁身突然傾斜、移位； ③ 樁頭破碎或樁身開(kāi)裂； ④ 附近地面有嚴(yán)重隆起現(xiàn)象[4]。

壓樁過(guò)程中，嚴(yán)格控制管樁垂直度（小于樁身5‰ ）標(biāo)高及坐標(biāo)偏差，否則影響整垮傾角走向。具體要求：端部樁 X 軸、 Y 軸允許偏差 ±50mm ，抗壓樁 Z 軸允許偏差 ±5mm ，抗拔樁 Z 軸允許偏差士 50mm ;中部樁 X 軸、Y軸允許偏差 ±20mm Z 軸允許偏差 +50mm 。

4.2.5 支架安裝

支架類型分為端部、中部支架。核查編號(hào)：支架組裝前根據(jù)圖紙的編號(hào)逐個(gè)檢查構(gòu)件是否與基礎(chǔ)對(duì)應(yīng)，核實(shí)無(wú)誤后方可進(jìn)行施工。支架組裝：在空地上組裝各種規(guī)格的支架。支架焊接：將組裝好的端部及中部支架分別吊至樁頭正上方穩(wěn)住，精準(zhǔn)調(diào)整位置后固定并進(jìn)行焊接作業(yè)。支架底座滿焊在樁頭鋼板上，保證與樁頭鋼板中心重合，安裝允許轉(zhuǎn)角誤差小于 1^° 。

4.2.6 主索張拉

2根預(yù)應(yīng)力主索采用 1×7-415.2-1860 熱鍍鋅鋼絞線，護(hù)套為 1.2mm 高密度聚乙烯。

主索展放：預(yù)應(yīng)力鋼絞線盤(pán)固定在放線盤(pán)上，將鋼絞線與牽引繩牢靠固定，利用卷?yè)P(yáng)機(jī)將所在位置的兩根鋼絞線牽引至預(yù)定位置，丈量好長(zhǎng)度后截?cái)唷Ｕ狗胚^(guò)程中避免鋼絞線與構(gòu)件的摩擦，以免損壞桿件和鋼絞線保護(hù)層。

主索張拉：張拉基本原則是以張拉力的控制為主，撓度控制為輔。使用預(yù)應(yīng)力高壓油泵張拉時(shí)，主索開(kāi)始受力控制在 2MPa 以內(nèi)，檢查鋼構(gòu)件受力無(wú)問(wèn)題后繼續(xù)張拉到設(shè)計(jì)值。跨度較小時(shí)，可以采用一端張拉，當(dāng)跨度過(guò)大時(shí)（超過(guò) 200m 或地形較為復(fù)雜時(shí)宜采用兩端同時(shí)張拉。主索張拉完成后立即在所有中部支架橫梁緊貼滾簡(jiǎn)兩側(cè)安裝 15^# 鋼絲繩夾固定，端部支架外側(cè)用專用主索錨具緊固，并用專用錨具護(hù)套進(jìn)行保護(hù)。

張拉標(biāo)準(zhǔn)：使用張力計(jì)進(jìn)行主索張力測(cè)量，張拉完成后測(cè)量一次，組件安裝完成后測(cè)量一次，做好測(cè)量記錄（抽測(cè) 10% 左右）。初使張拉時(shí)撓度控制標(biāo)準(zhǔn)為0.01L ，組件安裝完成后主索撓度控制標(biāo)準(zhǔn)為 _0.02L 如果不滿足要求需進(jìn)行二次張拉直至滿足要求為止。根據(jù)跨數(shù)采用不同的張拉力：1-2跨， 25～30kN ：3-6跨， 30～40kN;7-10 跨， 40～50kN 。

注意事項(xiàng)：主索重復(fù)張拉不宜超過(guò)2次，張拉行程不宜過(guò)大，以避免張拉過(guò)程中對(duì)夾片內(nèi)齒的過(guò)度磨損，防止后期出現(xiàn)主索在錨具處脫落的情況。張拉過(guò)程中應(yīng)保證張拉千斤頂與主索在同一條直線上，不得使主索在張拉端形成夾角，主索不得在 -10^°C 以下張拉。主索張拉過(guò)程中，重點(diǎn)檢查中部及端部支架有無(wú)異常變形，若發(fā)現(xiàn)異常情況，及時(shí)停止張拉并校正。

4.2.7 組件安裝

待主索張拉驗(yàn)收合格后進(jìn)行組件安裝，最高效的方法是滑移法。安裝時(shí)要注意對(duì)主索護(hù)套的保護(hù)。安裝順序：專用連接件與組件固定 $$ 組件吊裝至主索上初連接 $$ 滑動(dòng)組件并預(yù)留下一塊的位置 $$ 將固定好連接件的組件吊至預(yù)留位置 $$ 滑動(dòng)組件預(yù)留下一塊組件位置，如此反復(fù)直至同一跨所有組件滑動(dòng)到相應(yīng)位置后，在組件的正下方利用專業(yè)工具對(duì)組件連接件螺母進(jìn)行二次緊固，并安排專人對(duì)所有螺栓進(jìn)行檢查，避免漏擰。

4.2.8 角錐安裝

倒角錐屬于抗風(fēng)系統(tǒng)的主要構(gòu)件之一。先將角錐在空地上拼裝完成，把角錐固定在主索上，連接2個(gè)角錐支撐桿。角錐與主索之間連接用U型抱箍抱住主索，穿過(guò)角錐耳板用螺母固定，U型螺栓的螺母為防松螺母，安裝角錐時(shí)不能一次擰緊，待調(diào)整好位置及安裝好撐桿后再擰緊，同方陣內(nèi)角錐保持一條直線。

4.2.9 抗風(fēng)索安裝

抗風(fēng)系統(tǒng)包括倒角錐、撐桿、抗風(fēng)索3部分。抗風(fēng)索系統(tǒng)由穩(wěn)定索、斜向抗掀索、縱向聯(lián)系索及地錨索組成（圖1），抗風(fēng)索安裝后使用手動(dòng)葫蘆將抗風(fēng)索拉緊使其處于受力狀態(tài)。各構(gòu)件安裝順序：角錐與主索固定" " 斜向抗掀索、地錨索穿過(guò)角錐頂部的U型螺栓" " 穩(wěn)定索、聯(lián)系索穿過(guò)底部的U型螺栓" " 撐桿安裝" " 穩(wěn)定索張拉" " 聯(lián)系索張拉" " 斜向抗掀索張拉" " 地錨索張拉。

圖1抗風(fēng)示意圖

4.2.10 完工驗(yàn)收

各工序施工完成后按照質(zhì)量驗(yàn)收要求進(jìn)行聯(lián)合驗(yàn)收，合格后進(jìn)入后續(xù)施工，同時(shí)做好成品保護(hù)。

5 材料與設(shè)備

主要材料：預(yù)制管樁、鋼構(gòu)件、 ?Φ^15.2 鋼絞線、 ?φ10 鋼絞線、繩夾、地錨、防銹漆、焊條、連接件和U型螺栓等。

主要機(jī)具：引孔機(jī)、打樁機(jī)、挖掘機(jī)、吊車、裝載機(jī)、汽車吊、經(jīng)緯儀、RTK、卷尺、電焊機(jī)、鏈條葫蘆、切割機(jī)、電動(dòng)扳手、千斤頂、安全帶和鋼絲繩等。

6 質(zhì)量控制

驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)]： ① GB/T50796—2012《光伏發(fā)電工程驗(yàn)收規(guī)范》; ②GB 50300—2013《建筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》; ③ GB 50205—2020《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》。

進(jìn)場(chǎng)材料應(yīng)進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，審查合格證明書(shū)，確保質(zhì)量合格，并報(bào)監(jiān)理工程師驗(yàn)收，對(duì)未經(jīng)驗(yàn)收或不合格品不得投入使用；施工前圖紙會(huì)審，設(shè)置質(zhì)量控制點(diǎn)，并進(jìn)行技術(shù)交底，保證施工作業(yè)符合規(guī)范及圖紙要求；樁基礎(chǔ)、鋼支架、主索、組件安裝和抗風(fēng)系統(tǒng)等工序嚴(yán)格按照規(guī)范施工，必須確保上一道工序合格后方可進(jìn)行下道工序；現(xiàn)場(chǎng)定期對(duì)工器具和儀器等進(jìn)行檢查，并定期進(jìn)行計(jì)量檢驗(yàn)，保證儀器的精確度。

7安全措施

在安全、文明施工管理上做到思想到位、組織到位、責(zé)任到位、措施到位，嚴(yán)格按施工制度組織施工。建立健全項(xiàng)目安全生產(chǎn)責(zé)任制度，對(duì)施工生產(chǎn)中的危險(xiǎn)源進(jìn)行辨識(shí)，采取安全教育培訓(xùn)和安全生產(chǎn)保障措施，確保施工安全的全面受控。

特種作業(yè)持證上崗，施焊作業(yè)使用相應(yīng)的勞動(dòng)保護(hù)措施；現(xiàn)場(chǎng)安裝、切割及焊接作業(yè)均應(yīng)有詳盡的安全技術(shù)交底并配備滅火器材。現(xiàn)場(chǎng)用電符合JGJ46—2005《施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電安全技術(shù)規(guī)范》要求。高處作業(yè)施工前必須進(jìn)行安全教育培訓(xùn)，正確佩戴安全帽等勞動(dòng)用品。施工前必須保證作業(yè)面防護(hù)措施完整，無(wú)安全隱患，保證無(wú)臨邊及高處作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。特殊季節(jié)應(yīng)保證人員的環(huán)境衛(wèi)生，防止中暑、中毒、預(yù)防職業(yè)病；在5級(jí)及以上的大風(fēng)及暴雨、打雷、大霧等惡劣天氣，應(yīng)停止露天安裝作業(yè)。

8 環(huán)護(hù)措施

制定環(huán)境保護(hù)管理制度，保護(hù)和改善好施工現(xiàn)場(chǎng)的生活、生態(tài)環(huán)境，防止由于施工造成環(huán)境污染，保障施工場(chǎng)地周圍和施工人員的身體健康，努力做好建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境保護(hù)工作。利用本方法，減少了傳統(tǒng)固定支架施工中的大量土方開(kāi)挖，防止了水土流失。

9 應(yīng)用實(shí)例

本方法已在某項(xiàng)目推廣應(yīng)用。位于陜西省某市，直流側(cè)裝機(jī)容量 120MWP ，用地面積約2900畝（1畝約等于 667m² ，標(biāo)準(zhǔn)單跨采用1行28列豎向布置。項(xiàng)目建成后在運(yùn)行期25a內(nèi)年均發(fā)電量約15262萬(wàn)kWh。

監(jiān)理單位及建設(shè)單位已對(duì)柔性支架進(jìn)行完工驗(yàn)收，且均合格。該電站運(yùn)行情況良好，安全可靠。

10 結(jié)束語(yǔ)

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源需求快速增長(zhǎng)，能源消耗總量也隨之增長(zhǎng)。因此，國(guó)家倡導(dǎo)發(fā)展光伏發(fā)電等可再生清潔能源是改善國(guó)家能源供給結(jié)構(gòu)，支撐國(guó)家經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展和保障國(guó)家能源安全的重要舉措。光伏柔性支架系統(tǒng)的應(yīng)用不僅可以有效地解決山地、溝壑、魚(yú)塘、污水處理廠和停車場(chǎng)等復(fù)雜地形上建設(shè)光伏電站的問(wèn)題，還可以節(jié)約耕地面積，降低施工、安裝成本，提高施工人員的安全度，將光伏電站建設(shè)的既經(jīng)濟(jì)又美觀，有效地降低項(xiàng)目建設(shè)成本，在相同面積的區(qū)域，柔性支架的容量大約為常規(guī)固定支架的2.5～3倍，極大地提升土地利用率。顯然，大跨度柔性支架結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益十分顯著，值得大范圍推廣應(yīng)用。

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