單軌道運(yùn)輸機(jī)在山地光伏項(xiàng)目大坡度施工中的材料運(yùn)輸

王西平

（中國(guó)電建集團(tuán)西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710100）

山地光伏發(fā)電項(xiàng)目是指利用光伏發(fā)電系統(tǒng)，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能的工程項(xiàng)目，其特點(diǎn)在于裝機(jī)容量大，特別是大坡度山地施工項(xiàng)目在物料運(yùn)輸方面，都難于常規(guī)光伏發(fā)電項(xiàng)目。因此，針對(duì)大坡度山地光伏項(xiàng)目材料運(yùn)輸專項(xiàng)施工方案，在無(wú)施工道路、地形陡峭、樹(shù)木多、石頭多等施工環(huán)境復(fù)雜的條件下，應(yīng)采取靈活性高、適合山地施工環(huán)境的材料運(yùn)輸方案，以確保項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)度、質(zhì)量、安全、費(fèi)用的控制，才能滿足預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。故研究此項(xiàng)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(fā)電項(xiàng)目屬于山地光伏，設(shè)計(jì)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(chǎn)區(qū)共布設(shè)32 個(gè)子陣，每個(gè)子陣平均由242 組光伏組串組成，單個(gè)光伏組串則由8 根微孔樁基礎(chǔ)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(dá)到85μm。其中，光伏區(qū)部分子陣自然坡度超過(guò)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(xiàng)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(cuò)，地表凸凹不平；光伏支架、組件等設(shè)備材料因地勢(shì)陡峭，無(wú)施工道路利用，無(wú)法采用機(jī)械一次性運(yùn)輸?shù)阶鳂I(yè)面，需人工進(jìn)行二次轉(zhuǎn)運(yùn)至工作面，同時(shí)材料堆放需進(jìn)行保護(hù)處理；作業(yè)面材料垂直、水平運(yùn)輸難度大、降耗嚴(yán)重，且作業(yè)人員陡坡行走需采取安全防護(hù)措施，材料二次轉(zhuǎn)運(yùn)投入量大幅增加，作業(yè)難度及危險(xiǎn)系數(shù)加大；材料設(shè)備運(yùn)輸過(guò)程、安裝過(guò)程中組件成品保護(hù)困難增加[1]。

2 原方案卷?yè)P(yáng)機(jī)滑道小車材料運(yùn)輸

原方案材料運(yùn)輸，擬用額定拉力3t 的卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引小車運(yùn)輸，滑道頂部場(chǎng)地設(shè)置平整，并在卷?yè)P(yáng)機(jī)固定部位預(yù)先鉆孔，孔深1 米，將卷?yè)P(yáng)機(jī)組裝就位后，插入錨栓進(jìn)行固定牢固；運(yùn)輸滑道沿修整的滑道中心線兩側(cè)間距1000 毫米鋪設(shè)兩根φ48 鋼管，沿滑道方向焊接連接并固定牢固，作為運(yùn)輸小車行走簡(jiǎn)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(cè)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(guò)兩側(cè)錨入鋼筋或安放預(yù)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(yùn)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(zhǎng)間距與軌道同寬的φ48 鋼管，兩根鋼管之間用來(lái)安裝滾動(dòng)軸承和防止運(yùn)輸小車發(fā)生側(cè)翻，側(cè)邊設(shè)置高度小于1 米的防護(hù)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(yùn)輸散料配件，另外小車鋼架兩側(cè)分別設(shè)置兩根斜撐桿，作為第二道防側(cè)翻裝置，運(yùn)輸小車額定載荷質(zhì)量1000kg，單次運(yùn)輸量20～28 張光伏板，運(yùn)輸量可根據(jù)班組配置人員數(shù)調(diào)整[2]。

3 山地單軌道運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸方案

經(jīng)過(guò)多次對(duì)山地型單軌道運(yùn)輸機(jī)進(jìn)行調(diào)研，發(fā)現(xiàn)在大坡度山地光伏材料運(yùn)輸中可以采用山地型單軌道運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸。方案簡(jiǎn)述：山地型單軌道運(yùn)輸機(jī)，單軌規(guī)格型號(hào)（單位：毫米）：50*3000 不銹鋼方鋼（齒條型軌道，δ=2.5），單節(jié)軌道長(zhǎng)度可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)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(zhǎng)度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)安裝高度可加工調(diào)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(shè)一個(gè)，一般情況下每3 米（立桿）處增加一個(gè)斜撐桿，斜撐桿（材質(zhì)規(guī)格型號(hào)與立桿相同，長(zhǎng)度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)加工制作調(diào)整）與立桿采用緊固螺栓連接件固定，斜撐桿的設(shè)置方向可根據(jù)受力方向調(diào)整，以保證軌道運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行期間的穩(wěn)定性和安全可靠性，在軌道兩端除設(shè)置立桿、斜撐桿（與軌道方向垂直）外，沿軌道運(yùn)行反方向各增設(shè)一個(gè)斜撐桿，以緩沖運(yùn)輸機(jī)停止剎車的沖擊力，山地型軌道運(yùn)輸機(jī)動(dòng)力機(jī)頭是懸掛在軌道上部依靠動(dòng)力鐵齒輪與軌道下部齒牙摩擦爬行行走的，軌道運(yùn)輸機(jī)動(dòng)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(shè)置有限位器，下滑有自鎖裝置，額定運(yùn)輸載荷重量一般300kg，另外，單軌道運(yùn)輸機(jī)可以沿一定的曲率弧線行走。而卷?yè)P(yáng)機(jī)滑道小車運(yùn)輸是靠鋼絲繩牽引力，只能沿滑道直線運(yùn)行，不可以弧線運(yùn)行，否則會(huì)造成出軌和側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)，由此可見(jiàn)，山地單軌道運(yùn)輸機(jī)適應(yīng)性更高[3]。

4 山地單軌道運(yùn)輸機(jī)方案與卷?yè)P(yáng)機(jī)滑道小車運(yùn)輸方案對(duì)比

1.軌道安裝通道工作量對(duì)比。山地單軌道運(yùn)輸機(jī)單軌安裝通道寬度約為0.5 米（只考慮運(yùn)輸機(jī)通行寬度），而卷?yè)P(yáng)機(jī)滑道小車運(yùn)輸通道的寬度約為1.5 米（考慮運(yùn)輸小車通行寬度），另外，山地單軌道輸機(jī)軌道距離地面高度0.5 米左右，而卷?yè)P(yáng)機(jī)滑道小車運(yùn)輸雙軌高度距離地面0.15 米以上，也就是說(shuō)滑道雙軌必須將鋪設(shè)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(diǎn)位，只要安裝支撐點(diǎn)穩(wěn)固、軌道平順相接，保證運(yùn)輸機(jī)底部通行空間即可，因此山地單軌道運(yùn)輸機(jī)相比卷?yè)P(yáng)機(jī)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(duì)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(biāo)準(zhǔn)件螺栓連接，簡(jiǎn)單便捷，而卷?yè)P(yáng)機(jī)滑道小車運(yùn)輸雙軌安裝高度距地面較低，行走動(dòng)力靠卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩牽引，對(duì)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(jìn)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(yùn)輸機(jī)安裝其焊接量大、焊縫質(zhì)量要求高，費(fèi)工費(fèi)時(shí)[4]。

以12#子陣為例：（1）山地單軌道運(yùn)輸機(jī)一條通道軌道（長(zhǎng)度110 米）需配置安裝工6 名，其中3 名配合負(fù)責(zé)通道放線，確定軌道線路、高度、支撐點(diǎn)位，對(duì)地面局部不符合要求的點(diǎn)位進(jìn)行平整處理，另3 名負(fù)責(zé)軌道及配件的運(yùn)輸、安裝、螺栓固定加固，安裝110 米長(zhǎng)的一條單軌道需要一天時(shí)間，投入工日1*6=6個(gè)工日。（2）卷?yè)P(yáng)機(jī)滑道運(yùn)輸小車通道安裝需配置滑道安裝工7 名，其中3 名配合負(fù)責(zé)通道放線，確定雙軌滑道安裝線路，對(duì)地面基本不符合要求的部位進(jìn)行平整處理，保證滑道的鋪設(shè)地表滿足要求，另4 名（含電焊工1 名，卷?yè)P(yáng)機(jī)操作手1 名）負(fù)責(zé)滑道及配件的運(yùn)輸、安裝、焊接固定加固，安裝110 米長(zhǎng)的一條雙軌滑道需要兩天半時(shí)間，包括卷?yè)P(yáng)機(jī)安裝及小車運(yùn)行調(diào)試，需要2.5*7=17.5 個(gè)工日。

由上述計(jì)算可得，12#子陣按6 條通道計(jì)算，單軌運(yùn)輸機(jī)安裝共需要工期1*6=6 天，共需投入工日6*6=36 工日；卷?yè)P(yáng)機(jī)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(zhuǎn)運(yùn)工作量對(duì)比。由于山地單軌運(yùn)輸機(jī)采用標(biāo)準(zhǔn)件螺栓連接，使用專用工具拆卸比較簡(jiǎn)單，首先將山地運(yùn)輸機(jī)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(yùn)送至頂部臨時(shí)水平道路堆放，待上部最后一段拆除后，人工配合裝載機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)至第二個(gè)安裝通道頂部位置，由上向下進(jìn)行逐段安裝，隨著軌道安裝長(zhǎng)度的逐漸加長(zhǎng)，可利用軌道運(yùn)輸機(jī)自行運(yùn)送軌道部件進(jìn)行下部軌道安裝，直至安裝至下部施工作業(yè)面為止。而卷?yè)P(yáng)機(jī)滑道小車運(yùn)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(guī)劃長(zhǎng)度進(jìn)行逐段切割，拆除兩側(cè)鋼筋錨固，然后利用卷?yè)P(yáng)機(jī)運(yùn)輸小車將切割段逐段運(yùn)送至頂部臨時(shí)道路堆放，待最后一段和卷?yè)P(yáng)機(jī)拆除后，人工配合裝載機(jī)將拆除軌道轉(zhuǎn)移至下一個(gè)安裝通道位置，先安裝錨固好卷?yè)P(yáng)機(jī)，再按由上向下順序逐段進(jìn)行安裝焊接連接、加固，直至下部施工作業(yè)面為止。相比山地運(yùn)輸機(jī)單軌道拆除、轉(zhuǎn)運(yùn)、安裝焊接工作量很大[5]。

以12#子陣為例：（1）山地單軌道運(yùn)輸機(jī)一條通道軌道（長(zhǎng)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(fù)責(zé)運(yùn)輸、卸車至堆放點(diǎn)，拆除110 米長(zhǎng)的一條單軌軌道需要半天時(shí)間，投入0.5*4=2 個(gè)工日。（2）卷?yè)P(yáng)機(jī)滑道運(yùn)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(fù)責(zé)切割滑道、錨固筋拆除、裝車，另2 名負(fù)責(zé)卸車至堆放點(diǎn)，1 名卷?yè)P(yáng)機(jī)操作手，拆除110 米長(zhǎng)的一條雙軌滑道需要1 天半時(shí)間，投入1.5*6=9 個(gè)工日。

由上述計(jì)算可得，12#子陣按6 條通道拆除及轉(zhuǎn)運(yùn)計(jì)算，單軌道運(yùn)輸機(jī)拆除及轉(zhuǎn)運(yùn)共需工期0.5*6=3 天，共需投入工日2*6=12 工日；卷?yè)P(yáng)機(jī)滑道小車拆除及轉(zhuǎn)運(yùn)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(yùn)輸安裝投入工日機(jī)械臺(tái)班費(fèi)用及工期對(duì)比。以光伏組件運(yùn)輸安裝為例，按一個(gè)班組對(duì)比兩個(gè)方案的投入工日機(jī)械臺(tái)班及效率費(fèi)用，一個(gè)班組配置15～17 人，按流水線作業(yè)，搬運(yùn)裝車-運(yùn)輸-卸車搬運(yùn)-組件安裝。

第一，山地單軌道運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸安裝光伏板投入工日機(jī)械臺(tái)班及工期計(jì)算，首先由堆放點(diǎn)搬運(yùn)至運(yùn)輸機(jī)裝車，裝車搬運(yùn)工6 人，其中1 人兼運(yùn)輸機(jī)操作手負(fù)責(zé)配合裝車運(yùn)輸，裝車后操作手將運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行到安裝作業(yè)面；卸車工將組件卸車搬運(yùn)至安裝工作面支架上，卸車搬運(yùn)工6 人；組件安裝工3 人，其中2 人進(jìn)行組件主板安裝，1 人進(jìn)行螺栓二次緊固、光伏板接線檢查等。軌道運(yùn)輸機(jī)單次可以運(yùn)輸8 塊光伏板（32.6kg/塊），操作手坐在運(yùn)輸機(jī)小車上操作上行、下行、停，裝車平均2.5 分鐘，軌道運(yùn)輸機(jī)至安裝作業(yè)面長(zhǎng)度按50 米計(jì)算，運(yùn)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(diǎn)平均1.5 分鐘，一個(gè)來(lái)回平均8 分鐘，一個(gè)小時(shí)運(yùn)輸7.5 趟，安裝8*7.5=60 塊板子，約2.1 個(gè)子串（一個(gè)子串28 塊），一個(gè)臺(tái)班8 小時(shí)可運(yùn)輸安裝60*8*75%=360 塊（工作效率按75%），平均一個(gè)工人日運(yùn)輸安裝（360 塊/15 人）=24 塊/人，由此計(jì)算12#子陣光伏板山地單軌道運(yùn)輸機(jī)安裝運(yùn)輸需要工期=242*28/360=19 天，即臺(tái)班19 個(gè)，投入工日15*19=285 工日。

第二，卷?yè)P(yáng)機(jī)滑道小車運(yùn)輸安裝投入工日機(jī)械臺(tái)班費(fèi)用及工期計(jì)算，卷?yè)P(yáng)機(jī)運(yùn)輸小車必須配置專業(yè)卷?yè)P(yáng)機(jī)操作手1 名，光伏板由堆放點(diǎn)搬運(yùn)至運(yùn)輸機(jī)小車裝車，裝車搬運(yùn)工6 人，其中1 人負(fù)責(zé)配合裝車檢查，并通知卷?yè)P(yáng)機(jī)操作手運(yùn)行操作，運(yùn)輸小車下行到安裝作業(yè)面后，通知卷?yè)P(yáng)機(jī)操作手停止下行，待下部卸車負(fù)責(zé)人將小車防止下滑支撐桿支撐穩(wěn)定后，開(kāi)始卸車并搬運(yùn)至安裝工作面支架上，卸車搬運(yùn)工6 人，其中1 人兼管與上部負(fù)責(zé)人聯(lián)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(jī)小車單次運(yùn)輸20 張光伏扳，卷?yè)P(yáng)機(jī)專業(yè)操作手負(fù)責(zé)上行、下行、停，上下對(duì)講機(jī)聯(lián)絡(luò)通話，滑道運(yùn)輸小車至安裝作業(yè)面長(zhǎng)度按50 米計(jì)算，裝車平均6 分鐘，運(yùn)輸平均2 分鐘（25 米/分鐘），卸車平均8 分鐘，返回到裝車點(diǎn)平均2 分鐘，一個(gè)來(lái)回18 分鐘，一個(gè)小時(shí)運(yùn)輸3.33 趟，安裝20*3.33=66.6 塊板子，約2.38 個(gè)子串（一個(gè)子串28 塊），一個(gè)臺(tái)班8 小時(shí)可運(yùn)輸安裝66.6*8*75%=399.6 塊（工作效率按75%），平均一個(gè)工人日運(yùn)輸安裝399.6 塊/17 人=23.51 塊/人。由此計(jì)算12#子陣采用卷?yè)P(yáng)機(jī)滑道小車運(yùn)輸安裝光伏板需要工期=242*28/399.6=17 天，即臺(tái)班17 個(gè)，投入工日17*17=289 個(gè)工日。卷?yè)P(yáng)機(jī)滑道小車運(yùn)輸與山地單軌道運(yùn)輸機(jī)相比，運(yùn)輸及安裝多投入工日289-285=4工日，節(jié)省工期19-17=2 天。

第三，由方案預(yù)算可知，12#子陣采用卷?yè)P(yáng)機(jī)滑道小車運(yùn)輸投入工日臺(tái)班費(fèi)用約5.95 萬(wàn)元，采用山地單軌道運(yùn)輸機(jī)方案費(fèi)用約2.95 萬(wàn)元，方案的費(fèi)用差額約3.0 萬(wàn)元，即采用山地單軌道運(yùn)輸機(jī)方案可節(jié)省投入工日機(jī)械臺(tái)班費(fèi)用約3.0 萬(wàn)元，節(jié)省費(fèi)用占比為50.40%。

第四，由方案預(yù)算可知，12#子陣采用卷?yè)P(yáng)機(jī)滑道小車運(yùn)輸計(jì)算工期為41 天，采用山地單軌道運(yùn)輸機(jī)方案計(jì)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(yùn)輸機(jī)方案，可節(jié)省工期13 天，節(jié)省工期占比為31.71%。

5 結(jié)論

綜上所述，本文通過(guò)以山地光伏發(fā)電項(xiàng)目大坡度施工材料運(yùn)輸方案作為研究對(duì)象，闡述工程建設(shè)中施工材料運(yùn)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(yùn)輸困難并提高工程施工進(jìn)度效益，為山地大坡度光伏發(fā)電項(xiàng)目施工材料運(yùn)輸采用機(jī)動(dòng)靈活的實(shí)用性方案提供參照基礎(chǔ)，為光伏發(fā)電施工提供借鑒。