夏伟力
贵州西能电力建设有限公司 贵州 贵阳 550081
摘要：通过对纳雍县屯脚灰场50MWp光伏电站光伏区12#方阵粉煤灰地层施工中所遇到的问题进行技术分析、专题讨论，经过更换钻进方式、改变钻孔倾角、增加土壤黏性等方法有效提高了粉煤灰地层的成孔率，解决了塌孔、缩孔等施工质量问题。
关键词：粉煤灰地层；成孔技术；接地电阻；支架基础
一、工程概况
纳雍县屯脚灰场50MWp光伏电站位于贵州省毕节市纳雍县阳长镇字库村。本工程汇升压站、线路、光伏区于一体。根据电站所在地区的电网结构以及本电站装机容量，通过2回 35kV 集电线路接入 110kV 光伏升压站 35kV母线侧，最终以110kV电压等级送出。
本工程总装机规模为50MWp，共建设12个光伏方阵，光伏区除12#方阵地质为粉煤灰地层外，其余方阵地质结构均为素土或基岩，采用450Wp单晶硅电池组件，组件数量为112896块，采用组串式逆变器方案，逆变器容量225kW级。每个子方阵共设336个组串，采取28块光伏组件组成一个光伏组串，24个组串汇至一台逆变器，最多14台逆变器汇入1台3150kVA 的升压箱式变电站的方式接线。
二、关于粉煤灰地层成孔的技术研究
2.1前期施工情况
本工程光伏区12#方阵地处国家电投集团贵州金元纳雍电厂粉煤灰堆场，场址地势较为平坦，地表30cm内为粉煤灰堆砌后回填的素土层，30cm以下为粉煤灰地层，总深度接近100m。场区西面、北面为毛石护坡，东面为新房光伏电站项目光伏场区，东、西、北面皆以砖砌围墙为界。
因该方阵场区内无基本农田，地表附着物较少，前期施工无需开展清表工作。支架基础单位工程的施工工序确定为：定位放点、基础钻孔、钢筋制安、模板安装、U型螺栓安装、混凝土浇筑及拆模养护。
根据设计图纸，支架基础地上部分为直径300mm，高度500mm的现浇混凝土柱体，地下部分为直径250mm，深度1800mm的现浇混凝土柱体，支架基础一次成型，钢筋部分主筋采用6根HRB400级C12螺纹钢，箍筋采用间距为300mm的HPB300级A6圆钢环箍。
基础定位放点后，钻机进场施工，钻进方式采用螺旋钻孔。粉煤灰在随钻头回收途中由于质量轻、无黏性等特点，无法附着于钻头抵达地表，一次成孔率基本为零。
经统计，每个支架基础的钻孔次数平均为往复钻进3次，大大降低了施工效率，制约了工程的整体工期。此外，在当日钻孔达到设计深度后，次日均会出线塌孔现象，导致孔深不达标。经现场实测，成孔后的次日塌落深度平均为20cm，存在质量隐患。
2.2不利因素分析
（1）地质因素
勘察资料表明，场区内粉煤灰颗粒为粉细砂及粉土。在钻机施工过程中，地下粉煤灰受机械震动及钻头扰动影响会对附近地面造成塌落、沉陷等现象。
（2）施工机械因素
在前期施工过程中，施工单位采用螺旋钻头进行钻孔。在钻进过程中，由于钻头的持续扰动，孔壁附近粉煤灰会不断塌落，直至钻头与孔壁达到一定距离，且钻渣无法一次性清除，以至于停钻后在成孔底部部分钻渣再次堆积，提钻后无法下到原钻进深度。针对此现象，现场施工必须进行二次甚至三次扫孔。
（3）设计因素
根据设计核算，支架基础成型后的抗压承载力特征值为28KN，抗拔承载力特征值为22KN，水平抗剪力特征值为8KN。考虑到粉煤灰众多特性差异于素土及基岩地质，按1800mm孔深成型后的基础强度及性能指标存在达不到相关技术标准的可能性。
（4）施工工艺因素
部分孔钻达设计深度后，现场施工人员未对其实施成品保护。在钻机转向、移动的过程中孔边钻渣或素土受震动影响会发生塌落。此外，场区地势较高，风速变化无法预估，因成孔无护臂，已出土的粉煤灰钻渣由于质量较轻随风进孔，次日便会出线孔深不达标的情况。
2.3预防及处理措施
（1）修改设计孔深
将现场实际情况反馈至设计单位，经参建各方探讨研究以及设计核定后，为达到基础成型后的相应技术指标，最终确定钻进深度不得低于2500mm，降低因粉煤灰地质以及钻进深度产生的质量隐患。
（2）更换成孔机具
施工钻孔机具由螺旋钻头更改为冲击钻头，施工机械增加空气压缩机。钻渣在气压的冲击下将转变为扬尘散落在成孔周边较远处，孔壁受机械扰动塌落的粉煤灰也将在冲击钻的施工过程中冲至孔外。
（3）完善施工工艺
对已钻达设计深度的孔采取成品保护，具体措施为在成孔孔壁采用直径为300mm的U-PVC聚氯乙烯套管固定，套管长度350mm，突出地面50mm，以防止因机械扰动对上端土层造成塌陷及成孔边缘钻渣掉落进孔底。
因本工程仅12#方阵处于粉煤灰地质层，且基础钻孔、钢筋制安、混凝土浇筑施工工序能够穿插进行施工，故对套管需求量不大。对施工成本控制的影响可忽略不计。
2.4改进后的效果
通过增加成孔设计深度由原本孔深1800mm改进为2500mm，待灌注桩基础施工完毕后进行承载力检测，检测数据显示：1号试验桩抗拔承载力最大加载荷载为23KN，上拔量为8.42mm；抗压承载力最大加载荷载为29KN；水平抗剪最大加载荷载为8.5KN。2号试验桩抗拔承载力最大加载荷载为23KN，上拔量为9.04mm；抗压承载力最大加载荷载为29KN；水平抗剪最大加载荷载为8.5KN。消除了前期因孔深造成混凝土浇筑成型后基础强度及性能指标达不到相关技术标准的质量隐患。
通过更换钻进方式，将螺旋钻头更改为冲击钻头，有效提高了基础钻孔的一次成孔率。经统计，在改进钻进方式后施工的1296个孔中，基础钻孔的一次成孔率为100%。前期受钻进方式影响，一台钻机一天钻孔数量为48个，更改钻头后功效增加为一天96个，大大缩短了因塌孔而制约的施工工期。
通过在成孔顶部增设套管，有效避免了出孔孔渣重新进入孔底对孔深造成影响，从而产生质量缺陷。现场施工工艺完善后经统计，基础钻孔均未发生已成孔塌落现象，1296个孔的二次扫孔率为0%。
2.5结论
经过修改设计孔深、更换成孔机具、完善施工工艺等预防处理措施，提高了光伏发电工程在粉煤灰地层施工的稳定性与可行性，对于已成孔塌陷、缩孔等问题得到了有限改签，为节省有效工期，加强项目质量管控奠定了坚实基础。
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