光伏电站基础形式解析

光伏电站基础形式

1、基础形式分类

光伏电站的基础都包含哪些型式?

注：1. 表中符号○表示适用;△表示可以采用;×表示不适用;-表示此项无影响;

2. 表中桩基础指的是微型短桩，其它桩基础应按现行行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ 94 的相关规定进行选择;

3. 对于岩石植筋锚杆基础尚应要求岩石的完整程度为较完整~完整，且适用于岩石直接出露的场区;

4. 寒冷、严寒地区冬季施工不宜采用现浇施工工艺。

2、基础形式应用条件的说明

支架支架基础选型时对经济指标、环保性能的分析应综合考虑电站的全寿命周期，包括电站停止运营时场地恢复的成本以及对环境可能造成的影响。

由于地面太阳能发电站支架布置场区一般较大，而且一般工期较短，因此：

1)应优先采用预制桩基础。但在密实的砂土、碎石土中施工压(击)入式预制桩，一方面难以施工，另一方面存在施工阻力大易造成桩体损坏的风险，因此不适合使用。

2)采用独立基础时，在确保基础自身结构承载力满足要求的前提下，可根据需要采用无筋或是配筋扩展式基础。为确保条形基础的整体性，提高其自身的抗弯承载力，减小截面尺寸，条形基础应采用配筋扩展式基础。

3)如地下水影响基础施工，采取降水措施会造成工程造价的大幅增加，不建议采用扩展式基础。同样对于灌注桩，如地下水高于桩端埋深，会影响成孔施工、混凝土浇筑，在增加施工成本的同时留下质量隐患，因此也不建议此类场地采用灌注桩。

4)目前光伏发电站工程中的灌注桩基本都是采用干成孔的施工工艺，因此场地的土层需满足成孔过程中不缩径、不塌孔的条件，在软土地层和松散的砂土、碎石土中不易成孔，因此此类场地不宜采用灌注桩。但如果可以采用护筒等护壁施工工艺，在上述地层中也是可以施工灌注桩的。

5)现浇混凝土基础，无论是扩展式基础还是桩基础，在寒冷、严寒地区冬季施工由于养护的问题不宜采用。

6)螺旋桩在密实的砂土、碎石土中直接旋拧施工也会存在施工阻力大易造成桩体损坏的风险，但通过“引孔旋拧”的施工工艺可以解决。对于含大量漂石、块石的地层，通过“引孔旋拧”的施工工艺仍不能解决螺旋桩施工难以钻进的问题，且坚硬的岩石对钢桩的镀锌层磨损严重，因此不应采用。

7)岩石地层中采用锚杆基础必须确保基岩基本完好，且具有较大体量，能承担对支架基础的锚固和全部荷载。对于结构大部分破坏、裂隙发育的岩石不应采用锚杆基础。

各类基础简介

1、 钢筋混凝土独立基础

1)定义

钢筋混凝土独立基础由基础底板(垫层)与底板上面的基础短柱组成，在光伏支架的前后立柱下面分别设置。短柱顶部设置预埋件(钢板或地脚螺栓)与上部的光伏支架相连，需要一定的埋深和一定的基础底面积;基础地板上覆土，用基础自重和基础覆土重力共同抵抗环境荷载导致的上拔力，用较大的基础底面积来分散光伏支架向下的垂直荷载，用基础底面和土壤之间的摩擦力以及基础侧面与土壤的阻力来抵挡水平荷载。

2)优点

传力途径明确，受力可靠;抗水平荷载的能力最强，抗洪抗风;适用范围广;

形式简单，对地质条件要求较小，施工方法简单，无需专门的施工机械;

开挖后基础槽壁无塌陷现象，基槽成型率高;

施工时模板一次加工成型，可多次循环利用，使用方法简单，可以有效提高每天基础的浇筑量。

3)缺点

埋置较深，所需的钢筋混凝土工程量大，人工多，土方开挖及回填量大;

施工周期长，对环境的破坏力大。

4)施工流程及适用环境

这种基础的局限性太大，在当今的光伏发电站已经很少使用。

2、钢筋混凝土条形基础

1)定义

通过在光伏支架前后立柱之间设置基础梁，从而将基础重心移至前后立柱之间，增大了基础的抗倾覆力臂，可以仅通过自重抵抗风载荷造成的光伏支架倾覆力矩;

条形基础与地基土的接触面积较大，适用于场地较为平坦、地下水位较低的地区。因为基础的表面积相对较大，所以一般埋深在200至300mm之间。

2)优点

基础埋置深度可相对较浅，不需要专门的施工工具，施工工艺简单。

3)缺点

需要大面积的场平，开挖量、回填量较大，混凝土需求量大，且养护周期长，所需人工多。

对环境影响较大，

基础埋深不够抗洪水能力差。

4)适用环境

此类基础型式多应用于地基承载力较差，对不均匀沉降要求较高的平单轴光伏支架中。

3、预制钢筋混凝土桩

1)定义

预制钢筋混凝土桩采用直径约为300mm的预应力混凝土管桩或截面尺寸约 200*200mm预制钢筋混凝土方桩打入土中，顶部预留钢板或螺栓与上部支架前后立柱连接。其受力原理与现浇钢筋混凝土桩相同，造价比现浇钢筋混凝土桩稍高。

2)优点

可批量制作，施工更为简单、快捷，施工速度快;

施工不存在填挖方，仅需简单场平。

3)缺点

造价相对较高;

采用静压或锤击设备将桩体挤压入土内时，桩体可能会引发灌注桩断桩、缩颈等质量事故，需对桩顶采用钢筋网加固，增加造价，且垂直度不易保证。

4)适用环境

多用于淤泥质土、粘性土、填土、湿陷性黄土等。

4、现浇钢筋混凝土桩

1)定义

采用直径约300mm的圆形现场灌注短桩作为支架生根的基础，桩入土长度约2m，露出地面300-500mm，桩入土的长度可根据土层力学性质决定，顶部预埋钢板或螺旋与前、后立柱相连。这种基础施工过程简单，速度较快，现在土层中成孔，然后插入钢筋，再向孔内灌注混凝土即可。

2)优点

成孔较为方便，可以根据地形调整基础顶面标高，顶标高易控制，

混凝土钢筋用量小，开挖量小，节约材料、造价较低、施工速度快;

对原有植被破坏小。

3)缺点

对土层的要求较高，适用于有一定密实度的粉土或可塑、硬塑的粉质粘土中，不适用于松散的砂性土层中，松散的砂性土层易造成塌孔，土质较硬的鹅卵石或碎石可能存在不易成孔的问题。

4)施工流程及适用环境

适用于一般填土、粘性土、粉土、砂土等。

Φ>600mm钻孔灌注桩的工艺流程

Φ<400mm钻孔灌注桩的工艺流程

5、岩石植筋锚杆基础

1)定义

一般是把热轧肋钢筋固定于灌细石混凝土的岩石孔洞内，借助岩石、细石混凝土、带肋钢筋之间的粘结力来抵抗上部结构传来的外力。是由设置于岩土中的锚杆和与锚杆相连的混凝土承台或型钢承压板共同组成的基础。

2)适用环境

适用于直接建设在基岩上的柱基以及承受拉力及水平力较大的建筑物基础。岩石锚杆是置于岩土体中并与岩土体紧密接触的杆件。

6、螺旋钢桩基础

1)定义

在光伏支架的前后立柱下面采用带螺旋叶片的热镀锌钢管桩，旋转叶片可大可小、可连续可间断，旋转叶片与钢管之间采用连续焊接。

施工过程中采用专业机械将其旋入土体中。螺旋桩基础上部露出地面，与上部支架之间采用螺杆连接。通过钢管桩桩侧与土壤之间的侧摩阻力，尤其是旋转叶片与土体之间的咬合力抵挡上拔力及承受垂直载荷，利用桩体、螺旋叶片与土体之间桩土相互作用抵抗水平荷载。

2)优点

施工快捷方便、大幅缩短施工周期，无需场地整平，无土方开挖量;

成孔方便，可以根据地形调整基础顶面标高，方便调节上部支架，可随地势调节支架高度;

可在包括北方冬季的各种气候条件下照常施工;

不需要场平，最大限度的保护场区植被，且场地易恢复原貌，对环境的影响小，所需人工少，螺旋桩可以进行二次利用。

3)缺点

但用钢梁较大，且需要专门的施工机械，造价相对较高;

基础水平承载能力与土层的密实度密切相关，要求土层具有一定的密实性，特别是接近地面的浅土层不能够太松散;

螺旋桩基础的耐腐蚀性较差，尽管可以采用加厚热镀锌，但不适用于有较强腐蚀性地基及岩石地基。

4、适用环境

适用于沙漠、草原、滩涂、戈壁、冻土等。

那些年，做失败的基础

掉渣的桩基础

被吹翻的独立基础

错位的锚杆基础