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山地光伏电站支架基础类型分析及选型分析

发表时间：2020/11/10 来源：《基层建设》2020年第22期作者：李巧萍

[导读] 摘要：近些年来说我国的光伏行业有了飞速房发展，山地光伏电站建设规模不断增加，山地光伏电站支架基础情况直接影响着整个光伏电站的施工进度、施工成本以及整体稳定性等，所以需要加强山地光伏电站支架基础的分析，选择出最合适的类型，确保光伏电站的顺利建设。

        中国能源建设集团西北电力建设甘肃工程有限公司甘肃兰州 730070
        摘要：近些年来说我国的光伏行业有了飞速房发展，山地光伏电站建设规模不断增加，山地光伏电站支架基础情况直接影响着整个光伏电站的施工进度、施工成本以及整体稳定性等，所以需要加强山地光伏电站支架基础的分析，选择出最合适的类型，确保光伏电站的顺利建设。本文主要分析了山地光伏电站支架基础类型，同时以某案例分析了其选型方式，希望能够对相关人士有所帮助。
        关键词：山地光伏电站；支架；选型
        1山地光伏电站支架基础类型分析
        （1）钢制螺旋地锚基础
        第一，基础型式以及尺寸。在钢制地锚钢管上按照相应螺距以及倾角焊接叶片而形成螺旋状的桩体。为了确保基础的有效性，要确保地锚钢管壁厚在4mm以上，并且螺旋叶片厚度要在5mm以上，外伸宽度要在20mm以上。
        第二，所用材料以及制造工艺。为了有效延长螺旋桩使用寿命，对桩身实施热镀锌防腐。另外，桩身需要经过多重工序（包括切割—加热—缩管—螺旋片焊接—冲孔—镀锌等）施工，具有较高可靠性。
        第三，适用范围。主要利用打桩机对桩头施加扭矩来形成向下的成桩力，能够大大提升单桩承载力。压桩之后能够形成非常强的稳定性和高负荷性，同时具有较强抗拉拔性。此种桩体比较适合用于砂土、砂砾、粘土等等表层土，并且含有30%岩屑，砾石直径在60mm以下。
        第四，此种基础施工速度较快，并且噪音较低，施工较为方便，随时按照施工进程进行人员的增减。由于直接和地基土进行接触，需要较强的防腐性，所以桩身价格相对较高。但是此种基础机械化施工成本相对较小，无需现场进行混凝土浇筑，人工成本相对较低。
        （2）机械成孔钢管地锚基础
        第一，基础型式以及尺寸。机械成孔钢管地锚的形式如图1所示，受到成孔设备的影响，桩芯的直径一般控制在90-150mm范围内，一般情况下桩身的成孔深度都在2m以内。

        图1 机械成孔钢管地锚基础示意图
        第二，材料以及制造工艺分析。该桩身通过素混凝土浇筑而成，并且在桩身内部设置镀锌钢管，确保其和桩身进行有效锚固。一般情况下镀锌钢管都是在工厂批量预制完成；
        第三，适用范围。为了提升桩身的稳定性和强度，需要顺着主体受力方向在镀锌钢管外侧焊接肋筋。通过成孔机实施成孔之后将焊接有钢筋的镀锌钢管投入到成孔当中，确保其达到埋入深入要求，之后利用混凝土浇筑的方式对其进行固定。通过孔内部的混凝土来承受上部支架所传递的载荷，镀锌钢管利用肋筋等方式增大了混凝土的接触面积，大大提升了基础的抗拔性能。此种基础非常适合用于地表大多为强风化砂砾岩以及片岩等土质较为坚硬的区域，具有非常强的适应能力。
        第四，该基础在成孔时要通过潜孔钻+空压机的方式进行作业，需要在现场拌和混凝土并且每一个孔都要浇筑。基础所用钢筋以及相应钢筋组合件可以在工厂进行预制也可以现场进行焊接，施工灵活性较高，所需施工人员较少。
        （3）预应力管桩基础
        第一，基础型式以及尺寸。预应力管桩基础的形式采取的是圆桩体桩身，不同的桩节长度有所差异，一般情况下4-16m一节，可以进行灵活搭配，可以按照具体环境进行接驳。
        第二，材料以及制造工艺分析。在正式进行桩身混凝土浇筑之前要通过先张法张拉钢筋形成预应力桩，此种形式的桩身具有较高的抗压强度，并且能够大大节省钢材用量；可以通过工厂对其进行预制，整体工艺相对成熟，质量管理可控，能够在生产过程中有效控制桩身质量。预制桩运输吊装比较便利，成桩长度不会受到限制，桩身比较容易接驳。
        第三，适用范围。需要通过沉桩机进行压桩施工，具有较高的机械化程度，无需过多的人员投入。比较适合用在软土、粘性土、粉砂、细砂等土质区域。另外，此种桩具有非常强的穿透能力，非常适合用在持力层起伏变化较大的地质条件下。
        第四，此种基础的施工时间较短，具有较高的施工效率，同时施工现场管理简单，能够有效降低施工费用，单位承载力造价较低，具有较好的经济效益。同时此种静压沉桩的噪音比较小，不用进行现场开挖和浇筑，非常适合用在环保要求较高的区域。
        （4）钢筋混凝土独立基础
        第一，基础型式及尺寸。钢筋混凝土独立基础的形式采取的是阶梯形现浇独立基础，一般情况下按照光伏电站所在区域外部载荷来确定基础的尺寸，最为常用的为0.6-1.0m。
        第二，材料以及制造工艺分析。主要分成预制和现浇两方面，不适合温度较低情况下的野外作业。该基础的土石开挖量较大，施工难度相对较高，涉及到的工序内容较多。基础的外观、尺寸等质量管理难度较大，施工质量很难控制，容易发生蜂窝面质量通病。
        第三，适用范围。此种基础主要使用在地基承载力相对较高的区域，另外要确保基础的持力层埋深相对较浅并且基础开挖深度不能过大。
        第四，此种基础不适合冬季大雪、雨季进行施工，非常容易受到养护环境的影响。施工以及养护过程中需要消耗大量水，并且需要专业人员数量较多。另外，基础开挖以及回填的难度较大，需要消耗较高成本。
        2山地光伏电站支架基础选型分析
        （1）某光伏电站建设在低山丘陵地区，该区域地势较为平缓，场地地面高程在90-110m范围内。站址区域主要为丘陵地貌，局部存在着凹地以及沟谷。该区域的地质主要是强化风片岩以及砂砾岩，其具有较高的承载力（350—400kPa），同时上部覆盖有100-500mm的黏土层（120-250kPa）。该电站严格遵照《中国地震动参数区划图》的规定，电站场址50年超越概率10%的地震动峰值加速度设定为0.05g，抗震防裂度VI度。该电站的设计载荷为：基本风压0.35kN/m²，雪压0.45kN/m²。
        此电站处于山地区域，坡度坡向各异。为了有效控制工程整体造价，可以按照山地走势、顺坡设置光伏组件，并且要对光伏组件倾角以及方位角进行严格控制，以此来确保光伏系统发电效率。为了能够有效降低地形波动影响的组件角度问题，需要通过调节支架立柱高度来降低两者之间高差，因此对于光伏之间基础以及立柱连接灵活性具有较高要求。该工程地质大多属于坚硬的砂砾岩以及片岩，实际开挖时非常困难，一定要依靠机械成孔方式进行基础施工。该处钻孔机械作业孔径以及深度相对有限，并且要确保施工区域坡度不能过大，以便钻孔机械能够牢固抓地并且定位施工。
        （2）针对上述条件，设定该光伏电站支架基础采取机械成孔钢管地锚基础。为了确保有效的机械成孔，此基础的成孔孔径设定为110mm，孔深设定为1.00-1.20m。同时在孔内部填充C20素混凝土，并且在桩身内部设置镀锌钢管，保证钢管埋入基础300mm以上，保证其和基础紧紧锚固。同时，要确保钢管上部超出基础顶端200m，将其和支架立柱进行紧固连接。另外，为了进一步提升柱身下部抗拉能力，可以顺着主要受力方向在镀锌钢管外侧焊接肋筋。
        3结束语
        山地光伏电站建设过程中会受到地形地貌、环境的影响，其支架基础情况直接影响着电站的建设质量。本文主要介绍了不同类型山地光伏电站支架基础的情况，并且通过案例分析了具体的选型方式。通过本文的介绍能够对支架设置提供一定参考和帮助。
        参考文献
        [1]罗民;翁军华;郑海兴;龙慧;李达.山地光伏电站支架基础类型分析及选型探讨[J].太阳能,2019(10):15-17
        [2]史磊.光伏电站支架系统结构抗台风设计实践[J].南方能源建设,2020(03):18-19