自動沉樁技術在光伏電站建設中的應用研究

何銀濤，黃 華，汪婷婷

（特變電工新疆新能源股份有限公司，陜西 西安 710119）

自動沉樁技術在光伏電站建設中的應用研究

何銀濤，黃 華，汪婷婷

（特變電工新疆新能源股份有限公司，陜西 西安 710119）

目前，自動沉樁技術的實現主要是通過將樁點定位系統、樁頂標高檢測系統、靜壓沉樁系統等與靜壓沉樁機械有機結合，組成自動沉樁機，達到樁點自動定位、沉樁操作自動化的目的，而且此類沉樁機主要針對鋼樁的沉樁施工，比如H型鋼、槽鋼、“幾”字型鋼等截面形式的鋼樁，特別適用于大型地面光伏電站大量光伏支架基礎的沉樁施工，以提高效率和施工質量。主要對應用于光伏電站建設的自動沉樁技術進行研究，分析其技術特點和優勢，總結其適用范圍，并對比自動沉樁技術與傳統沉樁方案，為提高光伏電站沉樁效率和質量提供參考方案。

光伏電站；自動沉樁；GPS定位

1 自動沉樁技術調研概述

1.1 自動沉樁技術的成熟應用領域

根據調研的情況，自動沉樁技術常用于水運碼頭、跨江或跨海大橋等工程的沉樁施工，技術核心是GPS打樁定位系統的應用，此類工程沉樁施工要求實時、快速和精確的跟蹤定位。GPS打樁定位系統具有全天候、高精度、自動化的顯著優點，能有效地進行打樁船傾角檢測、鋼管樁傾角檢測、樁頂標高檢測、錘擊數檢測和貫入度計算，以及鋼管樁中心位置修正等工作。

1.2 光伏行業傳統沉樁設備

目前，光伏電站采用的樁基礎有灌注樁、預制樁、型鋼樁、螺旋樁，每種樁型的沉樁施工有配套的沉樁機，但這些沉樁機均未集成自動定位系統和自動控制系統。

2 光伏專用自動沉樁機

根據調研的情況，光伏專用自動沉樁機主要針對光伏支架鋼樁基礎的沉樁施工，有以下幾種。

2.1 美國天寶公司（Trimble）DPS900沉樁機

美國天寶公司（Trimble）DPS900沉樁過程控制系統沉樁控制解決方案如圖1所示。此系統結合沉樁施工的工藝流程，將GNSS定位技術、傳感器技術和軟件技術集成到沉樁機的控制系統中，組成自動沉樁機，可在沉樁工程中實現對平面位置、樁頂標高和傾角的精準控制。

2.2 意大利orteco公司1000FEX系列自動沉樁機

意大利orteco公司的1000FEX沉樁機是一款在阿爾特斯定位系統（APS-U-HDG）控制下實現無人駕駛的履帶式自動沉樁機械，如圖2所示。它可以沿著輸入控制系統的工程地圖進行沉樁，同時它可以達到厘米級水平的定位精度和小于0.3°的方向精度；它可以自動移動到每一個樁位，將樁打到要求的標高，并且保證垂直度，然后再移動到下一個樁位點進行沉樁操作。

圖1 沉樁機工作示意圖

圖2 1000FEX自動沉樁機

2.3 德國Schletter公司GAYK液壓自動沉樁機

德國Schletter公司GAYK液壓自動沉樁機可打入1.2～1.8 m深度，沉樁速度快至每根不到10 s時間。該沉樁機的打入力強，即使是混凝土地面，也能將鋼樁打入。該沉樁機具備GPS定位功能，可實現自動定位樁點，進行自動化施工，如圖3所示。

圖3 GAYK液壓自動沉樁機應用情況

3 自動沉樁優劣勢分析

3.1 優勢

自動沉樁借助定位技術、樁頂標高自動檢測技術，樁點定位精度高，樁頂標高誤差小，施工質量有保證。同時，鋼樁施工完成后，即可安裝光伏支架，節約了灌注樁等混凝土結構的凝固時間。

表1 所示為傳統施工與自動沉樁施工對比情況。

從表1可以看出，自動沉樁施工省去了放樣樁點、復測、檢查的環節，施工進度加快，大幅度地節約了時間成本。以單樁形式的組件支撐系統為例計算，20 MW項目共需要1 800根樁，自動沉樁施工速度比傳統施工方法節約（2＋2＋3）×1800＝12 600 min＝210 h。

3.2 劣勢

自動沉樁技術有以下劣勢：①對地形起伏有一定的要求，適用于較為平整的地形。由于鋼樁長度是統一的（樁長6 m以內），若地形起伏過大，則同組支架樁頂標高無法保證，即組件傾角無法保證。因此，山地項目及機械無法運輸到達的項目不能使用。②不適用于地層淺處埋有巖石和巖層等情況。因為有巖石的情況，靜壓沉樁難度大，對鋼樁表面防腐層造成較大損壞，影響基礎耐久性。③同等設計條件下，鋼樁造價比混凝土基礎每根高8%以上。

4 總結

應用于光伏行業的自動沉樁技術，集中體現在自動沉樁機械的應用上，這類沉樁機特點如下：①自動沉樁機采用履帶式行動機構，行動靈活，能夠在碎石地、砂土地、荒草灘等各種地形上行動自如。②自動沉樁機使用的樁基礎類型主要是鋼樁，比如H型鋼、槽鋼、“幾”字型鋼。③自動沉樁技術的自動化集中體現在樁點定位系統的應用和樁頂標高檢測系統的應用方面。定位系統采用GPS定位、架設基站傳輸位置信息或兩者結合的方式進行，標高檢測主要使用激光傳感器。④最特殊的特點是，有的自動沉樁機夜間也可定位施工（比如上述提到的DPS900自動沉樁機），適用于工期緊的項目。⑤沉樁效率為每臺機械每天250～300根樁，換算后為0.3～0.5 MW/d，操作人數為每個班每臺機械兩三人。

［1］黃劍波，榮國城.GPS打樁定位系統的安裝及應用［J］.公路，2009，1（1）.

［2］姚連璧，謝義林，季惠麗.智能全站儀打樁定位模型及其實現［J］.同濟大學學報（自然科學版），2014，8（38）.

U445.55+1

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.20.072

2095－6835（2017）20－0072－02

〔編輯：劉曉芳〕