摘要：近年來中央政府對光伏產(chǎn)業(yè)高度重視，政府頻頻出臺光伏產(chǎn)業(yè)利好政策，大力拓展了國內光伏市場，大量山地資源被用作開發(fā)光伏電站。而山地具有地勢起伏大、土層薄、土地生態(tài)系統(tǒng)脆弱的特點，光伏支架多采用巖石錨桿基礎。文章針對具體項目情況，根據(jù)有關規(guī)范規(guī)程規(guī)定，介紹了巖石錨桿基礎的結構計算方法。

關鍵詞：山地光伏電站；光伏支架；巖石錨桿基礎；抗拔力；結構計算方法 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM615 文章編號：1009-2374（2015）14-0058-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.14.028

1 巖石錨桿基礎簡介

巖石錨桿基礎適用于直接建在基巖上的柱基以及承受拉力及水平力較大的建筑物基礎，巖石錨桿是置于巖土體中并與巖土體緊密接觸的桿件，錨桿應與基巖連為一個整體。

巖石錨桿基礎一般是把熱軋帶肋鋼筋固定于灌細石混凝土的巖石孔洞內，借助巖石、細石混凝土、帶肋鋼筋之間的黏結力來抵抗上部結構傳來的外力。

巖石錨桿基礎目前還沒有比較完整的設計規(guī)范，也沒有相應的國標圖集，目前對巖石錨桿做了規(guī)定的主要有《地基基礎設計規(guī)范（GB 50007-2002）》和《巖土錨桿（索）技術規(guī)程（CECS 22：2005）》。

2 某山地光伏電站情況介紹

某20MW太陽能地面電站項目占地650畝，采用30°固定傾斜面方式設計安裝82400塊250W系列多晶硅太陽電池組件，光伏電站總容量為20MW，本工程位于空置裸巖地區(qū)，場地具有明顯的山區(qū)特征。

本光伏電站光伏支架設計使用年限為25年，設計基準期也為25年，支架結構安全等級為三級，地基基礎設計等級為丙級，本地區(qū)抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度值為0.10g，設計地震分組為三組，光伏支架抗震設防類別為適度設防類，則光伏支架基礎的抗震構造措施按照降低一度按照6度的要求來設計。

當?shù)?5年一遇基本風壓w0為0.36kN/m2，地面粗糙度類別為B類，巖石錨桿基礎間距為3m。根據(jù)地質勘探資料，場地土層分布為：①層雜填土最厚0.3m；②層巖體完整較好的中風化花崗巖，為較硬巖石，深度未揭穿，巖石與砂漿間的黏結強度特征值f=0.40MPa。

3 抗拔錨桿植筋計算

光伏支架及基礎立面圖如圖1所示：

圖1

根據(jù)《建筑結構荷載規(guī)范》表8.2.1，風壓高度變化系數(shù)μz=1.0，根據(jù)《光伏發(fā)電站設計規(guī)范》第6.8.7條，風荷載體型系數(shù)μs=1.3，根據(jù)《建筑結構荷載規(guī)范》第8.2.2條，山地風壓高度變化系數(shù)的修正系數(shù)η=1.5，垂直于組件的風荷載標準值為wk=μz×μs×η×

w0=1.0×1.3×1.5×0.36=0.7kN/m2，垂直于組件的風荷載G1k=0.7kN/m2×3m×3.32m=6.972kN，地上鋼筋混凝土短柱和組件支架本身自重G2k=0.3m×0.3m×3.14/4×0.967m×25kN/m3+0.15kN/m2×3m×3.32m=3.2kN。

假設錨桿所受最大拔力標準值為G3k，傾覆力矩Mq=G1k×0.704m=6.972kN×0.704m=4.91kN·m，抗傾覆力矩Mk=G2k×0.15m+G3k×0.15m=0.48kN·m+G3k×0.15kN·m，根據(jù)《地基基礎設計規(guī)范》抗傾覆穩(wěn)定性驗算公式Mk/Mq≥1.6，計算得G3k≥49.2kN，則錨桿的軸向拉力設計值最大為Nt=G3k×分項系數(shù)1.4≥69kN。

據(jù)《巖土錨桿（索）技術規(guī)程》第7.4.1條：As≥Kt×Nt/fyk=1.6×69kN/400N/mm2=276mm2，最終每個基礎下布置1根直徑為22mm（As=380mm2）的HRB400級（fy=360N/mm2，fyk=400N/mm2）帶肋鋼筋錨桿。

4 抗拔錨桿構造要求

由《建筑地基基礎設計規(guī)范》第8.6.1條可得：

第一，錨桿孔直徑d1宜取3×22mm=66mm，且不小于22mm+50mm=72mm，本基礎錨桿孔直徑最終取d1=100mm。

第二，水泥砂漿強度等級為30MPa，細石混凝土和基礎混凝土的強度等級均為C30。

第三，錨桿插入上部的錨固長度應符合鋼筋的錨固要

求，即：La=α×fy×d/ft=0.14×360×d/1.43=35.3d，

按照四級抗震考慮LaE=La=35.3d=35.3×22=777mm。

第四，錨桿鋼筋錨入基巖的深度l不小于40×22mm=

880mm，取l=900mm。

第五，錨桿孔深為900mm+50mm=950mm。

第六，錨桿孔到基礎邊的距離不小于150mm，最終取為150mm。

5 抗拔錨桿承載力計算

由《巖石錨桿（索）技術規(guī)程》第7.5.1條可得錨桿入巖錨固長度：

以上兩式結果取大值800mm，由此可以看出錨桿入巖深度由鋼筋和水泥結石體之間的黏結強度控制，小于構造要求900mm，最終錨桿錨入巖石的長度取為900mm，錨桿孔深取為950mm。

根據(jù)《地基基礎設計規(guī)范》第8.6.3條，估算單根錨桿的抗拔承載力特征值：

Rt≤0.8×3.14×d1×la×f=0.8×3.14×100mm×

900mm×0.40MPa=90kN。

6 錨桿承載力檢測要求

根據(jù)規(guī)范公式計算出的Rt只是估算值，還要按照《建筑地基基礎設計規(guī)范》附錄M要求進行現(xiàn)場試驗，確定是否能達到設計要求，第M.0.1條規(guī)定，在同一場地同一巖層中的錨桿，試驗數(shù)不得少于總錨桿數(shù)的5%，且不應小于6根。采用現(xiàn)場原位試驗（現(xiàn)場破壞性檢驗）確定時，對于永久性錨桿的初步試驗荷載應為2Rt=180kN。根據(jù)《建筑地基基礎設計規(guī)范》附錄X第X.0.2條：最大試驗荷載Qmax所產(chǎn)生的應力不應超過鋼筋強度標準值的0.8倍，則Qmax≤0.8×As×fyk=0.8×380mm2×400N/mm2=121kN，按上式計算所得的與2Rt=180kN比較，二者取小值121kN，作為錨桿抗拉拔試驗的檢驗荷載，試驗完畢后，將所得根據(jù)M.0.6條經(jīng)統(tǒng)計分析，取得錨桿極限承載力數(shù)據(jù)，最終的錨桿抗拔承載力特征值為極限承載力除以安全系數(shù)2。經(jīng)檢測，本工程單根錨桿的抗拔承載力均滿足試算結果要求。

7 結語

巖石錨桿基礎可充分利用巖石堅固耐久和鋼筋抗拉強度高的特點，在施工難度較大的山區(qū)采用可縮短建設周期、節(jié)省材料、保護環(huán)境，在充分考慮錨桿和被錨固體的穩(wěn)定性及施工可行性的基礎上，可在山區(qū)光伏電站工程中推廣使用。

參考文獻

[1] 孫紹東，胡海濤，井彥青，李華亭.抗浮錨桿合理設計探討[J].建筑結構，2013，（22）.

[2] 建筑結構荷載規(guī)范[S].

[3] 建筑地基基礎設計規(guī)范[S].

[4] 光伏發(fā)電站設計規(guī)范[S].

[5] 巖石錨桿（索）技術規(guī)程[S].

作者簡介：孫海燕（1983-），女，信息產(chǎn)業(yè)電子第十一設計研究院科技工程股份有限公司華東分院工程師，國家一級注冊結構師，國家一級注冊建造師，研究方向：土木工程。

（責任編輯：陳 倩）