用于高原草场追光电站的灌注桩定位装置及施工方法与流程

本发明涉及发电站施工领域，具体涉及用于高原草场追光电站的灌注桩方阵定位装置及施工方法。

背景技术：

0、技术背景

1、国家能源局最新调研显示，全球能源需求将持续增长，供求偏紧的局面并没有根本改变，未来20年是我国实现能源生产和利用革命的窗口机遇期，风光水储等新能源是未来重要的战略增长极。随着新能源开发的深入，荒地、林地以及高原草场等场地被充分利用起来，建设成为新能源大基地。

2、然而，高原草场建设光伏等新能源基地中，面临着桩基础施工的困境。首先，高原草场属于牧区，由于生态环保、当地民情等情况，一般不允许进行草场的整平破坏，只允许在固定点位施作桩基础等基础结构。其次，高原草场由于其天然形成的高低起伏特性，整体坡度较缓但局部坡度较陡、变化剧烈，对桩基方阵施工造成较大困难。由于高原草场的特殊地形，导致在桩基础施工过程中，会出现桩长的不确定性(引孔深度的深浅不一)、钢筋笼(预埋件)的精确定位、桩顶平面的统一控制等问题，从而使高原草场的光伏建设施工较平整场地更为困难。由于场地无法整平、挖填等处理，传统的等长度桩基方阵施工方法也难以解决该类问题，所以，如何在高原草场进行桩基方阵施工成为光伏新能源领域的又一个技术难题。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术存在的问题，提供了一种用于高原草场追光电站的灌注桩方阵定位装置及施工方法，该方法利用定位装置对桩基方阵桩长初判，确保桩基进入地表以下稳定地层提供充足的承载力，并能实现现场方阵桩基长度的实时调控；同时根据四点测放、架线调直的控制，降低方阵桩基偏位、超长、预埋件偏位过大等风险，且施工便捷，经济性好，能够克服高原草场桩基方阵施工的系列技术问题。

2、为了达到上述技术目的，本发明提供了一种用于高原草场追光电站的灌注桩定位装置，所述定位装置包括定位立杆、定位斜撑杆和至少两根辅助定位杆，所述定位立杆和辅助定位杆的底部均设有锥形固定杆和压脚盘，在定位立杆的压脚盘上设有水平泡；每根辅助定位杆通过立杆调平斜杆与定位立杆连接，每根立杆调平斜杆的一端铰连在定位立杆的顶端，另一端与套在辅助定位杆上的第二调节套铰连；所述定位斜撑杆一端与定位立杆的顶端铰连，另一端倾斜朝下延伸，并在其下端铰连有水平支撑杆、测距仪安装板和铅锤，在定位立杆上设有第一调节套，所述水平支撑杆的自由端与第一调节套铰连，所述测距仪安装板转动安装在定位斜撑杆上。

3、本发明较优的技术方案：所述水平支撑杆包括两根相互铰连的第一水平杆和第二水平杆，在两根水平杆铰连部位设有定位卡扣，所述定位卡扣铰连在第一水平杆上，另一端设有鹰嘴型卡口，在第二水平杆上对应设有l型锁止口，所述定位卡扣的卡口端水平延伸至另一根水平杆，并与l型锁止口卡接锁紧；所述水平支撑杆铰连连接在第一调节套的中部，在水平支撑杆与定位立杆之间还设有回臂弹簧，所述回臂弹簧一端固定连接水平支撑杆的两根水平杆铰连部位，另一端与第一调节套上端的连接耳板活动连接。

4、本发明较优的技术方案：在定位斜撑杆连接水平支撑杆的端部设有定位滑槽，所述定位滑套活动套设在定位斜杆上，并通过锁紧螺栓固定锁紧；在定位滑套邻近水平支撑杆的一侧设有连接耳板，所述水平支撑杆与定位滑套上的连接耳板铰接；所述铅锤和测距仪安装板均设置在定位滑套上，且铅锤垂直朝下。

5、本发明较优的技术方案：所述定位立杆的高度高于两根辅助定位杆，在定位立杆上标有刻度值，所述第一调节套沿着定位立杆上下移动，并通过锁紧螺栓固定锁紧；在第一调节套的中部和上部均设有连接耳板，所述水平伸缩杆连接在第一调节套的中部的连接耳板上，所述回臂弹簧与第一调节套连接端设置有活动扣，并通过活动扣连接在第一调节套上部的连接耳板上；所述第二调节套沿着辅助定位杆上下移动，并通过锁紧螺栓固定锁紧。

6、本发明较优的技术方案：所述测距仪安装板为一端设有测距仪卡槽的卡槽板，所述测距仪安装板中部通过转动调节机构安装在定位斜杆远离水平支撑杆的一侧，且板面与定位斜杆相互垂直，在测距仪安装板的板面中心位置设有反光磁性板；在转动调节机构的作用下测距仪安装板的板体与定位斜杆平行，或者与定位斜杆垂直。

7、本发明还提供了一种用于高原草场追光电站的灌注桩定位施工方法，其特征在于：所述方法适用于高原草场追光电站的灌注桩方阵施工，所述高原草场位于高原草原牧区，地形具有一定坡度，所述追光电站采用单向光照追踪系统，其单向光照追踪系统的桩基础由至少一排灌注桩组成，每排灌注桩从坡面高处沿着坡体朝向坡面低处分布设，在针对任意一排灌注桩的定位施工过程，使用三组上述用于高原草场追光电站的灌注桩定位装置进行定位调整，其具体步骤如下：

8、s1.根据现场地形勘测信息及单向光照追踪系统的设计要求，确定单向光照追踪系统桩基础的每排灌注桩桩体数量及设计位置，单排灌注桩的数量为5～9根，追光系统支撑结构首尾固定支点的间距lzc不大于60m，任意两个相邻固定支点的间距为6～8m、单排灌注桩整体倾角θ小于15°、桩顶露出地面高度h，且h的范围为0.5～1.8；

9、s2.根据s1步骤中单排灌注桩设计要求，在施工坡面测量出单排灌注桩中位于坡面最高处的首根桩、中部第m根桩和最低处尾桩的初始位置，并在每个桩位分别安装一组用于高原草场追光电站的灌注桩定位装置，每组定位装置安装在垂直单排灌注桩的方向，距离对应灌注桩桩位1.8～2m的位置，其具体安装过程是：先将定位立杆及两根辅助立杆下端的锥形固定杆压入土中，暂时不固定；然后拉动两根立杆调平斜杆，并观察定位立杆压脚盘上设有水平泡，调整定位立杆的垂直度，当定位立杆压脚盘调平后，分别将定位立杆及两根辅助立杆固定，且定位立杆及辅助立杆压入土中的深度不少于30cm；将第一调节套调节到定位立杆的最低部位，并固定锁紧，然后将水平支撑杆伸出并固定，使定位斜撑杆端部的铅锤正对所对应的灌注桩初始桩位中心，且铅锤尖端与坡面触接，此时斜撑杆端部离地初始高度为h1；

10、s3.在三组定位装置的定位斜撑杆端部拉通长尼龙线，当尼龙线不在同一直线上时，将m桩位处定位装置的定位立杆上的第一调节套松开，然后调节m桩位定位斜撑杆的高度使尼龙线平直紧绷，从而调整第m根桩的位置，并确定三个桩位在同一直线上后将m桩位定位装置的第一调节套固定锁紧，此时m桩位定位斜撑杆上铅锤对应的位置即为第m根桩位的矫正桩位m1；

11、s4.在s3步骤完成后，在最高处首桩桩位定位装置的定位斜撑杆上安装激光测距仪，并调整激光测距仪安装板的角度，使激光测距仪与尼龙线的角度一致，激光测距仪的发射端朝向尾桩桩位，并调整最低处尾桩桩位定位装置上整激光测距仪安装板的角度，使其与尼龙线垂直；

12、s5.开启激光测距仪测量首桩与尾桩倾斜距离lqx1，及倾角θ1，当激光测距仪测量的首尾桩倾斜间距lqx1与s1步骤中设计的追光系统支撑结构首尾固定支点间距lzc不相等时，松开首桩桩位定位装置的第一调节套，顺尼龙线方向调节首桩桩位定位斜撑杆的高度，直到首尾桩倾斜间距lqx1与追光系统支撑结构首尾固定支点间距lzc相等，且倾角θ1小于15°时，调整到位后，便可将首桩桩位定位装置的第一调节套固定锁紧，此时首桩桩位定位装置的铅锤对应的位置即矫正后首桩桩位；

13、s6.根据s1步骤中设计的任意两个相邻固定支点的间距便可依次计算出剩余几个桩位坐标，并将确定的桩位依次标记出来；

14、s7.分别测量每根桩位坐标上尼龙线与地面的高差，确定出与地面高差最小值的桩位n，将桩位n处的尼龙线与地面高差定为s1步骤中桩顶露出地面高度最小值hmin，然后将三组定位装置定位立杆上的第一调节套松开，同时对三组定位斜撑杆的高度进行调整来统一调整尼龙线标高，使桩位n处的尼龙线与地面高差达到hmin，调整好之后，将三组定位装置的第一调节套锁紧；

15、s8.以桩位n为转动轴，将m桩位的定位装置移动到n桩位上，移动安装要求按照s2步骤进行，在移动完成后；通过调整首尾桩位的定位斜撑杆标高微调尼龙线倾角，测量每根灌注桩桩位尼龙线与地面的高差即灌注桩桩顶出露地面高度h满足s1步骤中的设计范围要求为止，微调原则为微调角度最小；

16、s9.根据每根灌注桩桩顶露出地面高度h设计对应灌注桩的长度l及灌注桩埋设深度，并根据灌注桩的桩长确定每根灌注桩的施工参数，制作出对应的钢筋笼及预埋件，在钢筋笼及预埋件上作出标记，然后在对应的灌注桩施工位置作出相匹配的标记；

17、s10.将所有定位装置的定位斜撑杆收起，并根据标记对每根灌注桩地面以下桩基进行施工，安装对应的钢筋笼及预埋件；当安装好钢筋笼及预埋件后，展开三组定位装置的定位斜撑杆，紧固尼龙绳，通过调整使预埋件轴线与尼龙线平行，第一次调整钢筋笼及预埋件的对中和方向，然后收起三组定位装置的定位斜撑杆，再分别浇筑地面以下部分桩基，并分层振捣密实；

18、s11.在地面以下桩基施工完成后，进行地面以上部分模板安装闭合，同时展开三组定位装置的定位斜撑杆，并紧固尼龙线，通过调整使预埋件轴线与尼龙线平行，校核并第二次微调钢筋笼及预埋件的对中和方向，模板根部培土并压入锚定钢筋固定，钢筋笼及预埋件一体固定于模板上，然后再收起三组定位装置的定位斜撑杆；

19、s12.进行桩基第二次浇筑，浇筑桩身出露地面部分，分层振捣密实；同时展开三组定位装置的定位斜撑杆拉紧尼龙线，通过调整使预埋件轴线与尼龙线平行，校核并第三次微调钢筋笼及预埋件的对中和方向，以消除浇筑振捣导致的钢筋笼预埋件异位超限，浇筑完成后进行收光覆膜洒水养护，并在拆模后进行表面二次收光。

20、本发明较优的技术方案：所述灌注桩由埋入地下持力层部分、出露地面部分、超限出露高度部分组成；所述灌注桩为一个整体，出露地面部分与埋入地下部分直径可不相同，灌注桩顶部设钢结构立柱，并通过钢结构立柱与顶部追光发电单元连接。

21、本发明较优的技术方案：所述s9步骤中，根据每根灌注桩桩顶露出地面高度h设计对应灌注桩的长度l的过程如下：

22、①首先，计算出每根灌注桩桩顶露出地面高度h与设计要求灌注桩桩顶露出地面高度最小值hmin之间的高差△h＝h-hmin；然后将△h均分为m段，其每段长度15～30cm，m≤7；

23、②然后按照以下公式确定灌注桩的长度l，单位m：

24、

25、式中，h1～hn指单排灌注桩的第1～n根桩桩顶出露地面实测高度，单位m；

26、hd1～hdn指单排灌注桩的第1～n根桩埋入地下深度，单位m；

27、m指高差△h段均分段数，一般m≤7；

28、hmin是指设计要求灌注桩桩顶露出地面高度最小值；hmin＝0.5m；

29、hmax是指设计要求灌注桩桩顶露出地面高度最大值；hmax＝1.8m；

30、hu1～hu(m-1)是△h范围内第1～m段节点距离地面的高度，单位m；

31、由于灌注桩埋入地下部分要穿越冻土层，且穿过冻土层后再多50cm，冻土层厚度dt可查规范确定，则上式中第1～n根灌注桩埋入地下深度hd按照以下公式计算：

32、hu1～hu(m-1)的计算过程如下：

33、本发明较优的技术方案：所述s2步骤中利用gps测量技术来测量位于坡面最高处的首根桩、中部第m根桩和最低处尾桩的初始位置；所述s3步骤、s5步骤和s7步骤中定位装置中的定位斜撑杆的调整误差限值均不超过5mm。

34、本发明较优的技术方案：所述预埋件和钢筋笼是焊接在一起的，调整时只需要调整预埋件，钢筋笼会一起被调整；所述s10至s12步骤中三次微调钢筋笼及预埋件的对中和方向的具体过程如下：将预埋件穿入一个钢板，钢板四角预留螺栓孔，钢板长边对称轴已标记，扭动钢板的方向，使钢板标记的对称轴与尼龙线一致，即可完成调整，钢板在完成灌注桩浇筑及养护后回收再利用。

35、本发明既可以充分利用先行的设计概念进行桩基方阵桩长初判，确保桩基进入地表以下稳定地层提供充足的承载力；又可以利用施工逆向指导设计，实现现场方阵桩基长度的实时调控；同时能根据四点测放、激光测距及调直的控制，降低方阵桩基偏位、超长、预埋件偏位过大等风险，且施工便捷，经济性好，克服课高原草场桩基方阵施工的系列技术问题，达到优秀的应用成效。