沙蓓 管梅梅 張志超

中國(guó)核工業(yè)二三建設(shè)有限公司華東分公司

摘要：隨著新能源的不斷發(fā)展，太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用范圍越來越廣泛，結(jié)合光伏支架上部荷載小、基礎(chǔ)數(shù)量多的特點(diǎn)，論述光伏支架的基礎(chǔ)形式，合理的基礎(chǔ)方案可以取得最優(yōu)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。利用預(yù)制薄壁構(gòu)件做基礎(chǔ)，采用新的基礎(chǔ)形式，打破傳統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)理念，達(dá)到基礎(chǔ)工程量最小，可以大幅度降低工程造價(jià)，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：太陽能 支架基礎(chǔ) 基礎(chǔ)選型 光伏

引言

根據(jù)《建筑地基技術(shù)處理規(guī)范》、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，論述光伏支架的基礎(chǔ)形式。

太陽能光伏產(chǎn)業(yè)在現(xiàn)在和將來的能源利用中，將起到主要的作用。目前，各個(gè)國(guó)家對(duì)太陽能光伏電池的需求正在不斷增加。太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的原料來源于大地上的硅。對(duì)我們來說，幾乎是取之不盡用之不竭的，在未來將會(huì)有重要的發(fā)展前景。太陽能是未來最清潔、安全和可靠的能源，發(fā)達(dá)國(guó)家正在把太陽能的開發(fā)利用作為能源革命主要內(nèi)容長(zhǎng)期規(guī)劃，光伏產(chǎn)業(yè)正日益成為國(guó)際上繼IT、微電子產(chǎn)業(yè)之后又一爆炸式發(fā)展的行業(yè)。與水電、風(fēng)電、核電等相比，太陽能發(fā)電沒有任何排放和噪聲，應(yīng)用技術(shù)成熟，安全可靠；除大規(guī)模并網(wǎng)發(fā)電和離網(wǎng)應(yīng)用外，太陽能還可以通過抽水、超導(dǎo)、蓄電池、制氫等多種方式儲(chǔ)存，太陽能+蓄能幾乎可以滿足世界未來穩(wěn)定的能源需求。

與此同時(shí)，我們將會(huì)考慮到施工和造價(jià)的問題。在太陽能發(fā)電應(yīng)用中光伏發(fā)電工程支架基礎(chǔ)工程量在整個(gè)工程造價(jià)中占較大比重，基礎(chǔ)選型直接影響工

程投資、施工組織和施工工期。在滿足規(guī)范要求的前提下，支架基礎(chǔ)優(yōu)化方案成為光伏工程土建部分的重點(diǎn)課題。

某工程為山地項(xiàng)目，站址屬山麓斜坡堆積地貌，站址區(qū)內(nèi)溝壑發(fā)育，地形起伏較大，地層主要由黃土狀粉土、碎石等組成，靠近山體的地勢(shì)較高地段有基巖零星分布。根據(jù)現(xiàn)階段地質(zhì)資料，支架基礎(chǔ)方案推薦采用以下五種：現(xiàn)澆獨(dú)立基礎(chǔ)；預(yù)制條形基礎(chǔ)；微型鋼筋混凝土灌注樁基礎(chǔ)；鋼制地錨樁基礎(chǔ)；預(yù)成孔地錨樁基礎(chǔ)。

第一種為現(xiàn)澆混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)，該方案是采用傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土基礎(chǔ)，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，取混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，基礎(chǔ)底板尺寸0.6x0.6m，主柱截面為0.2x0.2m，基礎(chǔ)埋深1.0m，主柱高出地面0.3m。主柱縱向受力鋼筋為4根Ф12鋼筋，箍筋為Ф6@200mm，沿主筋均勻分布，鋼筋保護(hù)層厚度35mm。主柱頂部預(yù)埋螺栓與光伏陣列支架支腿連接，滿足安全及強(qiáng)度要求。1MWp的基礎(chǔ)需混凝土233m3 ，鋼筋12.5t，1MWp工程造價(jià)約為1287萬。獨(dú)立混凝土基礎(chǔ)作為傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土基礎(chǔ)方案，具有施工工藝簡(jiǎn)單，適于各種地質(zhì)條件的優(yōu)點(diǎn)，但獨(dú)立基礎(chǔ)要開挖和回填，需要對(duì)現(xiàn)澆混凝土支模養(yǎng)護(hù)，用水量很大，施工周期長(zhǎng)，施工人員多，施工費(fèi)用高，且不利于周圍植被的保護(hù)，對(duì)環(huán)境影響較大。。

第二種為預(yù)制條形基礎(chǔ)：2.6mx0.4mx0.7m（長(zhǎng)x寬x高），基礎(chǔ)底標(biāo)高為-0.40m（相對(duì)標(biāo)高），高出廠區(qū)地坪0.30m，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30?；A(chǔ)全長(zhǎng)范圍內(nèi)鋼筋要求為：主筋為4根Ф12鋼筋，箍筋為Ф6@250mm，沿主筋均勻分布，鋼筋保護(hù)層厚度35mm。基礎(chǔ)頂預(yù)留螺栓。光伏陣列支架柱與基礎(chǔ)頂預(yù)留埋件采用螺栓連接，連接必須滿足安全、不均勻沉降要求。施工采用機(jī)械或人工開挖，之后將預(yù)制基礎(chǔ)就位，最后采用原狀土回填。1MWp的土石方開挖3687m3，土石方回填3134m3，基礎(chǔ)混凝土245.5m3，鋼筋17.4 t ，墊層：

121m3，1MWp工程造價(jià)約為1617萬元。預(yù)制條形基礎(chǔ)具有防止不均勻沉降、適應(yīng)較差地質(zhì)條件的優(yōu)點(diǎn)，但條形基礎(chǔ)也需要開挖和回填，不利于周圍植被的保護(hù)，對(duì)環(huán)境影響較大，且施工周期較長(zhǎng)，施工費(fèi)用高。

第三種為微型鋼筋混凝土灌注樁基礎(chǔ)，基礎(chǔ)采用微型鋼筋混凝土鉆孔灌注樁，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，取樁徑300mm，前樁樁長(zhǎng)1.6m，埋深1.3m；后樁樁長(zhǎng)1.8m，埋深1.5m?；炷翉?qiáng)度等級(jí)C30。樁身全長(zhǎng)范圍內(nèi)鋼筋籠要求為：主筋為5根Ф10 鋼筋，箍筋為Ф6@100/200mm，沿主筋均勻分布，鋼筋保護(hù)層厚度50mm。1MWp的土石方開挖4424m3，土石方回填3760m3，基礎(chǔ)混凝土218.8m3，鋼筋13.5 t ，墊層104m34，1MWp工程造價(jià)約為8.41x33=1597.5萬?；A(chǔ)樁頂應(yīng)居中預(yù)埋地腳螺栓。光伏陣列支架立柱與基礎(chǔ)采用螺栓連接，連接必須滿足安全及強(qiáng)度要求。微型鋼筋混凝土灌注樁采用微型機(jī)械成孔設(shè)備，施工速度較快，沒有土方開挖及回填，工程造價(jià)低，工期較長(zhǎng)。

第四種為鋼制地錨樁基礎(chǔ)，基礎(chǔ)采用鋼制地錨樁，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，取鋼管直徑為0.076m，樁長(zhǎng)1.8m，入土深度1.6m，1472根/方陣。1MWp工程造價(jià)約為1320萬。對(duì)鋼制地錨樁樁徑及樁長(zhǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)算，以保證其能滿足豎向承載能力，水平承載能力、抗拔承載能力以及抗傾覆承載力的要求；采取可靠連接措施以保證鋼制地錨樁與上部支架系統(tǒng)安全連接；采取相應(yīng)防腐措施保證鋼質(zhì)地錨的使用壽命達(dá)到抗腐蝕要求。鋼制地錨樁具有施工速度快，環(huán)保和節(jié)約施工及運(yùn)輸成本的優(yōu)點(diǎn)，雖然鋼制地錨樁造價(jià)相對(duì)較高，但可大大縮短施工工期，并且不存在塌孔的問題。

第五種為預(yù)成孔地錨樁基礎(chǔ)，預(yù)成孔地錨樁適用于堅(jiān)硬土層，如卵石層和巖石層。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，預(yù)成孔地錨樁成孔直徑僅需150mm左右，樁長(zhǎng)1.8m，入土深度1.6m，其中0.6m采用直徑為0.076m鋼管，鋼管以下部分采用焊接鋼筋錨固。1MWp工程造價(jià)為1320萬。成孔機(jī)械為專業(yè)的鉆巖機(jī)，施工技

術(shù)簡(jiǎn)便、成熟。對(duì)地錨樁樁徑及樁長(zhǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)算，以保證其能滿足承載能力的要求；采取可靠連接措施以保證地錨樁與上部支架系統(tǒng)安全連接；采取相應(yīng)防腐措施保證鋼質(zhì)地錨的使用壽命達(dá)到抗腐蝕要求。地錨樁具有施工速度快，環(huán)保和節(jié)約施工成本的優(yōu)點(diǎn)，且對(duì)地質(zhì)條件要求較低。

光伏支架基礎(chǔ)方案確定，通過對(duì)五種基礎(chǔ)形式技術(shù)及經(jīng)濟(jì)對(duì)比，鋼制地錨樁與預(yù)成孔地錨樁基礎(chǔ)方案雖然造價(jià)相對(duì)較高，但施工快，工期短，可以減小地基土濕陷性的影響，水土保持好，且針對(duì)堅(jiān)硬土的地質(zhì)情況，有其獨(dú)特的優(yōu)越性，同時(shí)結(jié)合現(xiàn)階段工程地質(zhì)情況，擬采用預(yù)成孔地錨樁基礎(chǔ)。待下階段根據(jù)區(qū)域地質(zhì)情況及總平面布置對(duì)基礎(chǔ)形式做進(jìn)一步優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)

【GB 50007-2011】 中國(guó)建筑工業(yè)出版社 《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》

2012-08-01 333頁

【GB 50011-2010】 中國(guó)建筑工業(yè)出版社 《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》 2010-12-01 483頁

【JGJ 79-2012】 中國(guó)建筑工業(yè)出版社 《建筑地基技術(shù)處理規(guī)范》

2013-06-01 246頁