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浅析山地光伏组件支架基础优化选型

发表时间：2020/12/23 来源：《基层建设》2020年第24期作者：刘麾1 李平平2 张志强3

[导读] 摘要：随着我国市场经济的发展，能源问题显的越发明显，太阳能资源是一种传统的清洁可再生能源，光伏发电项目是新能源电站的有效体现，本文从工程实例出发，浅析山地电站光伏支架基础优化及选型，根据不同地质条件选用不同基础形式。降低工程造价。

        中国能源建设集团辽宁电力勘测设计院有限公司辽宁沈阳 110179
        摘要：随着我国市场经济的发展，能源问题显的越发明显，太阳能资源是一种传统的清洁可再生能源，光伏发电项目是新能源电站的有效体现，本文从工程实例出发，浅析山地电站光伏支架基础优化及选型，根据不同地质条件选用不同基础形式。降低工程造价。
        关键词：新能源电站；光伏支架基础；优化选型；降低；工程造价
        1 概述
        光伏发电项目是一种可再生清洁能源，本文依托辽宁朝阳地区某光伏发电项目实际工程设计经验对光伏支架基础进行优化比选，根据不同地质条件选用不同基础形式，降低工程造价。
        2 工程地质
        由本次现场勘察资料可知，拟建场址下伏基岩主要为灰岩、砂岩及页岩，丘陵顶部基岩出露，坡脚局部地表为含碎石的粉质粘土，现详细叙述如下：
        ①粉质粘土：黄褐色，硬塑状态，局部可塑，无摇振反应，干强度高，韧性高，稍有光泽，含有少量碎石。层厚0.50m～1.00m，推荐地基承载力特征值为fak=200kPa～250kPa。
        ②灰岩：灰色，强风化，呈碎块状，结构破碎，硬质岩石，人工锹镐较难挖掘。层厚0.50m～1.00m，推荐地基承载力特征值为fak=400kPa～450kPa。
        ②1灰岩：灰色，中等风化呈块状，块状结构，结构较完整，裂隙稍发育，硬质岩石，人工锹镐不能挖掘。层厚大于5.00m，推荐地基承载力特征值为fak=1000kPa～1500kPa。
        ③砂岩：浅红色，强风化，呈碎块状，硬质岩石，人工锹镐较难挖掘。层厚2.00m～3.00m，推荐地基承载力特征值为fak=400kPa～450kPa。
        ③1砂岩：浅红色，中等风化，呈块状，硬质岩石，人工锹镐不能挖掘。层厚大于5.00m，推荐地基承载力特征值为fak=600kPa～800kPa。
        ④页岩：灰白色，强风化，呈碎片状，人工锹镐较难挖掘。层厚3.00m～5.00m，推荐地基承载力特征值为fak=300kPa～350kPa。
        ④1页岩：灰白色，中等风化，呈片状，人工锹镐不能挖掘。层厚大于5.00m，推荐地基承载力特征值为fak=450kPa～500kPa。
        3 光伏基础优化选型
        3.1 光伏组件支架基础方案比选
        在满足规范前提下电池组件支架基础设计时，应综合考虑现场环境、地质条件、施工方案等因素。为保证基础安全、稳定，除需进行常规的地基承载力计算外，还需对基础进行稳定性计算，主要计算内容包括抗倾覆和滑移及上拔。
        现在分别对独立基础、灌注桩、预制桩和螺旋钢桩方案进行技术经济比较。
        1)柱下独立基础
        独立基础为传统基础形式，依上部支架结构设置单排基础，每组光伏阵列为4个基础，结合以往工程经验经计算设基础1500×1500 mm。基础短柱400×400mm，其顶部露出地面300mm。顶部预埋埋件，与钢柱相连接，钢柱顶部预埋埋件与支架相连接。
        2)灌注桩
        灌注桩基础形式为光伏支架发展的一种基础形式，依上部支架结构设置单排基础，每组光伏阵列为4个基础，前后部各设一个灌注桩，直径180。为适应地势变化，每一～二个标准单元设定一个桩顶控制标高。桩顶部预埋埋件，与支架相连接。
        3)预制桩
        预制桩基础形式为是一种较为常用的基础形式，依上部支架结构设置单排基础，每组光伏阵列为4个基础，直径300mm，长度约为2000mm。预制桩成品到现场后采用专用机械静压或锤击土中，桩顶部预埋埋件，与支架相连接。
        4)几种方案比较
                                                                    表1-3 基础方案比较

        在本工程的地质条件下，微型成孔灌注桩方案，在其造价和施工条件方面与其他方案相比，具有较大优势。
        3.2 单、双排桩基础比较
        每组光伏阵列可采单排桩4根布置方式和双排桩8根布置方式。
                                                              表1-4 单、双排桩基础比较（每组阵列）

        综上，对于山地光伏，双排桩较单排桩受力明确，结构稳定，造价较低，成孔容易，市场范围内的施工机械较多，所以光伏阵列基础按照双排微型成孔灌注桩布置方式，每组阵列8根桩，桩径180mm，桩长1600mm，混凝土强度C30，桩内预埋截面为Φ76×2的钢管，钢管长度650mm，地下450mm，地上200mm，钢管与支架立柱采用贯穿螺栓连接。
        3.3、岩石区域的基础方案
        由于本工程局部区域坡度较大介于25度~30度之间，机械无法到达作业，且地质条件为比较完整的中风化及以上岩石，人工挖孔又无法施工，在以往的工程中多次遇到此种情况，积累了大量的设计及施工经验，针对此区域采用支架植筋基础，首先在岩石上钻孔植筋，钻孔深度不小于650mm，在上部浇C30细石混凝土直径300mm圆形短柱，岩石需清理干净，岩石表面与混凝土短柱应涂刷界面剂，植筋胶用的胶黏剂必须采用改性环氧类或乙烯基酚类胶黏剂，采用A级胶，植筋应符合相关规范要求。预埋钢桩身上段为外径直径76mm的钢管，Q235B，长度不小于550mm，厚度为3mm，中空，桩身顶端设置于支架连接固定孔和对穿孔。埋在短柱处钢管下端焊接120x90x10厚钢板。每个基础植筋采用一个直径20mm的三级钢，上部混凝土墩主筋采用4个直径8mm的二级钢，箍筋采用3根直径6mm的一级钢。施工前应先进行单个植筋试验，抗拔力满足要求后，再进行大面积施工。

        4 结论建议
        针对本工程的地形地貌以及地质条件特点，光伏组件支架基础采用微型成孔灌注桩双排布置的基础形式，每组阵列8根桩，桩径180mm，桩长1600mm，混凝土强度C30，桩内预埋截面为Φ76×2的钢管，钢管长度650mm，地下450mm，地上200mm，钢管与支架立柱采用贯穿螺栓连接。
        对于部分机械无法到达的作业面，且地质条件为比较完整的中风化及以上岩石的区域，采用光伏组件支架植筋基础形式，钻孔深度不小于650mm，在上部浇C30细石混凝土直径300mm圆形短柱，短柱内预埋钢管与光伏组件支架连接。
        参考文献
        [1]曹利敏，山地光伏电站优化方案研究应用与建议[J]太阳能。2015.（12）：21-25.
        [2]何文俊、郑少平，周于程。山地光伏支架基础创新研究及应用[J]建筑与结构设计，2016，（05）；25-27.