漁光互補光伏電站水域環(huán)境下樁基礎選型與施工技術研究

李光輝 陳艷 王紹丞 羅俊禮

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2401-5042-4331

基金項目：湖南省自然科學基金科教聯合項目（項目編號：2020JJ7037）。

作者簡介：

李光輝（1982—），男，碩士，高級工程師，研究方向為新能源發(fā)電項目全生命周期研究，

通訊作者：羅俊禮（1983—），女，博士，講師，研究方向為建筑工程技術、地基基礎，21493336@qq.com

摘要：首先闡釋了漁光互補光伏電站的內涵、作用，其次從地質條件、地形地貌、樁基類型、樁基設計、環(huán)境影響評價5個方面歸納了樁基礎選型的參考因素，并以陽新縣A項目為例，介紹了A項目的樁基礎選型，從施工準備、施工流程、施工質量控制等出發(fā)，最后探討了A項目施工技術，并整理了A項目施工中的安全風險、環(huán)境風險控制措施。

關鍵詞：漁光互補?水域環(huán)境?樁基礎?合理選型

中圖分類號：TM62

在雙碳理念指引下，我國光伏產業(yè)得到長足發(fā)展，并深度參與國際競爭，成為我國構建現代能源體系的重要支撐[1]。光伏+農業(yè)是當前光伏的熱點，主要包括光伏+種植業(yè)、光伏+畜禽業(yè)、光伏+漁業(yè)三大類型，其中，光伏+漁業(yè)即漁光互補，涵蓋 光伏與水域養(yǎng)殖結合、光伏與水產溫室結合等多種形式，具有良好的經濟效益、生態(tài)效益[2]。樁基礎施工是漁光互補光伏電站建設的重點、難點，由于涉及到水域環(huán)境，樁基礎施工更存在著一定的安全風險和環(huán)境風險。本文以湖北陽新縣A項目為例，分析漁光互補光伏電站水域環(huán)境下樁基礎選型與施工技術。

1?漁光互補光伏電站水域環(huán)境下樁基礎選型

1.1漁光互補光伏電站概況

自2011年江蘇鹽城建成首個漁光互補光伏電站后，我國漁光互補光伏電站得到了長足的發(fā)展[3]，江蘇、湖北、山東等漁業(yè)大省，漁光互補光伏電站走在全國前列。漁光互補光伏電站具有多重功能，突出表現為以下4點。

一是發(fā)電功能。光伏組件可以將太陽能轉化為電能，為漁業(yè)提供可再生的清潔能源。這有助于減少對傳統(tǒng)能源的依賴，降低漁業(yè)生產的能源成本，提高漁業(yè)的可持續(xù)發(fā)展性。二是漁業(yè)養(yǎng)殖功能。光伏組件在水面上形成遮陽層，可以減少水體的直接日照，降低水溫，改善水質環(huán)境。這對某些漁業(yè)養(yǎng)殖物種來說非常重要，可以提供更適宜的生長環(huán)境，增加養(yǎng)殖產量和質量。三是生態(tài)保護功能。漁光互補光伏電站可以減少水體的蒸發(fā)和蓄水量的減少，有助于保護水資源。同時，光伏組件的安裝還可以提供一定的棲息空間，促進水生生物的繁衍和生態(tài)平衡的維持。四是土地節(jié)約功能。相較于傳統(tǒng)的地面或屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)，漁光互補光伏利用了水面空間，節(jié)約了土地資源的利用。這對土地資源緊張的地區(qū)來說具有重要意義。

1.2漁光互補光伏電站水域環(huán)境下樁基礎選型要點

合理選型是漁光互補光伏電站樁基礎施工的先決條件，當前，漁光互補光伏電站的樁型主要有鋼管樁、鋼板樁、混凝土樁、螺旋樁等多種類型。選型中，應綜合考慮以下五大因素。

一是地質條件。對漁光互補光伏電站來說，通常選擇地質條件較好的地區(qū)，如土壤穩(wěn)定、地下水位較低的地方。二是地形地貌。地形地貌對光伏樁基的選型有一定影響。選擇平坦的地形可以降低基礎施工難度，而選擇地勢較高的地方可以提高光伏發(fā)電效率。三是樁基類型。不同類型的樁基有著不同的特點，如鋼管樁強度高、耐腐蝕、施工方便，混凝土強度高、穩(wěn)定性好、施工簡單。四是樁基設計。需要考慮光伏組件的重量、風荷載、地震荷載等因素。根據具體項目的要求，進行樁基的設計計算，確保樁基的穩(wěn)定性和安全性。五是環(huán)境影響評價。在選型過程中，還需要進行環(huán)境影響評價，包括對土地利用、水資源、生態(tài)環(huán)境等方面的影響進行評估，確保項目的可持續(xù)發(fā)展。

1.3陽新縣A項目樁基礎選型

A項目位于湖北省陽新縣，為交流側5?MW分布式漁光互補光伏項目，項目位于光能資源豐富地帶，占地面積48畝（約32?000?m2）。在綜合考慮各種因素后，建設單位選擇螺旋樁作為樁基礎。螺旋樁的優(yōu)點主要有5點。

一是結構簡單。螺旋樁由螺旋刀片和樁桿組成，結構簡單，安裝方便。螺旋刀片可以在土壤中旋轉，將土壤擠壓開，形成樁基。二是承載能力強。螺旋樁通過螺旋刀片的旋轉，將土壤擠壓開，形成樁基。由于螺旋刀片的形狀和數量可以根據實際情況進行設計，因此可以根據需要提供較大的承載能力。三是抗風能力強。漁光互補光伏項目通常需要面對較大的風荷載，螺旋樁具有較好的抗風能力。螺旋樁通過將土壤擠壓開，形成樁基，可以提供較好的抗風穩(wěn)定性。四是環(huán)境友好。螺旋樁的安裝過程不需要使用水泥等材料，不會產生廢棄物和污染物，對環(huán)境友好。同時，螺旋樁可以進行拆卸和重復使用，減少資源浪費。五是適應性強：螺旋樁適用于各種地質條件，包括軟土、沙土、黏土等。它可以根據不同地質條件進行設計和調整，以滿足項目的要求[4-5]。A項目采用的是?114?mm×4.0?mm圓鋼，端部設2副?300?mm螺旋葉片，共使用2?184根。

2.水域環(huán)境下樁基礎施工情況

2.1施工準備

A項目施工準備分為以下三步。

一是場地準備。A項目橫跨3個魚塘，施工前，施工方根據項目特點、場地情況，進行干塘清淤、場地平整等工作?？紤]到軟基場地施工中易出現重型設備沉陷的問題，施工方采用預鋪條形鋼的方法，為設備材料的進場提供條件[5]。條形鋼可重復利用，不會導致項目成本的升高。二是材料、設備準備。如前所言，A項目采用的為?114?mm×4.0?mm螺旋鋼，長度8.5?m，材料進場后，驗收人員采用游標卡尺、涂層測厚儀等設備，對螺旋鋼的質量進行檢驗，確保進場材料無質量瑕疵。機械設備主要采用的是改裝后的履帶挖掘機，其余機械設備還有汽車吊、隨車吊、全站儀等。三是測量定位準備。根據地質條件以及設計要求，選定施工測量定位點，借助經緯儀測出樁中心線，同時，在岸上設兩個控制點，準備工作完成后，開始鉆孔作業(yè)。

2.2施工流程

A項目的施工流程如下。

一測量放線。施工方根據施工總平面圖測量放線，綜合采用經緯儀、全站儀以及GPS等儀器設備，保證放線精度，確保放線精度控制在3?cm以內。二是確定打樁位置。依據放線結果，確定打樁位置，并采用木條、氣質等標志物，做好位置標記。測量員利用全站儀等儀器，測量、復核每一個螺旋狀的位置，確保螺旋樁位置符合設計要求。三是樁基礎施工。將打樁機移動到樁基位置附近，并將螺旋樁送入固定器，調整好螺旋樁垂直度后，以加壓裝置將壓力傳遞給螺旋樁，直至螺旋樁鉆到設計標高。

2.3施工質量控制

施工方主要從以下3個方面采取了施工質量控制措施。

一是螺旋樁質量控制。螺旋樁易出現鍍鋅涂層磨損的問題，而鍍鋅涂層磨損則會降低螺旋樁的耐腐蝕性。施工方不僅在材料進場前進行檢查，也會對存在磨損的螺旋樁進行重新噴漆處理，并二度檢測，有效降低了因材料問題導致的施工質量風險。二是偏差控制。鉆樁中易出現偏差問題，施工方采用分階段觀察法來減少誤差，在螺旋樁鉆至1/3高度時，檢查有無偏差，有偏差則調整，沒有偏差則繼續(xù)進行，在螺旋樁鉆至1/2高度時，重復以上操作。三是速度控制。為防止螺旋樁入土超深，出現樁頂標高低于設計標高的問題，施工方高度重視鉆樁的速度控制。

3?水域環(huán)境下樁基礎施工注意事項

3.1安全風險控制

水域環(huán)境下樁基礎施工存在一定的安全風險。對此，A項目施工方采用了以下的安全風險控制措施。

一是防范水下作業(yè)風險。確保施工人員具備相關的水下作業(yè)技能和證書；提供適當的個人防護裝備，如救生衣、潛水面罩等；在施工現場設置警示標志，提醒人員注意安全；定期進行水下作業(yè)培訓和演練，提高施工人員的應急反應能力。二是防范樁基施工風險。在施工前進行充分的地質勘察和設計，確保樁基施工的可行性；嚴格按照設計要求進行施工，確保樁體的垂直度和穩(wěn)定性；定期監(jiān)測樁基的沉降和傾斜情況，及時采取補救措施；在施工現場設置安全警示標志，提醒人員注意施工安全。三是防范電氣安全風險。確保施工人員具備相關的電氣安全知識和技能；嚴格按照電氣設備的安裝和接線要求進行施工；定期檢查和維護電氣設備，確保其正常運行；在施工現場設置電氣安全警示標志，提醒人員注意電氣安全。

3.2環(huán)境風險控制

漁光互補光伏電站建設的初衷之一是利用太陽能發(fā)電改善水質環(huán)境，但在樁基礎施工中，易出現環(huán)境風險。例如：水域環(huán)境下樁基礎施工，可能會產生噪音、振動和水下擾動，這些因素可能會對水生生物的生活環(huán)境和行為產生影響，甚至對其生存造成一定的威脅。再如：水下施工可能會引起水體懸浮物的懸浮和擴散，導致水質變差。對此，A項目施工方采取了以下的控制措施。在施工前對施工區(qū)域的水生生物、水質和水生態(tài)系統(tǒng)進行評估，了解施工可能產生的影響和風險。根據環(huán)境評估結果，采取相應的保護措施，減少對水生生物、水質和水生態(tài)系統(tǒng)的影響。例如：可以采用降噪設備減少施工噪聲，采用振動隔離措施減少施工振動，控制廢水排放和化學物質的使用等。在施工過程中進行監(jiān)測和管理，及時發(fā)現和解決環(huán)境問題?？梢栽O置監(jiān)測點，監(jiān)測水質、水生生物和水生態(tài)系統(tǒng)的變化，及時采取措施進行調整和修復[6]。

4結語

漁光互補光伏項目是一種將光伏發(fā)電與漁業(yè)相結合的新型能源項目，其通過在水域中安裝光伏組件，利用太陽能發(fā)電，同時保留了水域的漁業(yè)功能。在漁光互補光伏項目中，樁基礎施工是一個重要的環(huán)節(jié)。要做好樁型的選擇，并優(yōu)化施工工藝，提高樁基礎施工質量。

參考文獻

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[3] 曹玲.漁光互補產業(yè)模式發(fā)展的研究[D].南京：南京農業(yè)大學，2019.

[4] 樊青.漁光互補光伏電站螺旋地樁基礎在水域環(huán)境下的施工研究[J].人民珠江，2023，44（S2）：313-318.

[5] 羅俊禮，李光輝.基礎方案及構件截面優(yōu)化對建筑結構經濟性的影響[J].建筑技術開發(fā)，2018，45（19）：15-16.

[6] 程牧春，張元海.水庫“漁光互補”光伏電站施工技術研究[J].四川水泥，2022（10）：51-52，55.