(宁夏回族自治区电力设计院有限公司 宁夏银川 750001)
摘要：近年来，光伏电站建设迅猛发展，已建成大量地面集中式并网光伏电站。但随着运行年限的增长，部分电站支架基础出现了不同程度的破损，影响上部结构的稳定及发电效益。为保证电站的安全运行，需对破损基础进行加固处理。本文对支架基础加固方案进行研究。
关键词：光伏电站；支架；基础；加固
1光伏电站建设难点
(1)施工前期准备工作量大：场址远离城市和交通主干道，地形起伏，应准备充分，制定科学合理的施工方案；(2)支架强度较平地高：山地高低起伏，地表覆盖植被土质情况不详，加之山风的存在，支架损毁率会增加，所以对设计支架强度(承载力和抗拔力)的要求增高；(3)场内施工难度大：受山地地形限制，相关仪器设备无法开展工作，人员施工存在较高危险性；(4)施工成本高：针对山地特殊情况，施工过程中对支架选材、基础建设提出高要求，要求可靠施工设备、原材料及方法。此外山体特殊的表面结构，造成施工难度和成本都较高；(5)光伏电站项目需要的设备、原料都在欧美地区，光伏发电一次性投入很高，盈利期长。
2传统抗拔基础形式及问题
（１）传统抗拔形式施工流程基本为开挖地基→桩基布设→回填夯实等，其中原有地基的开挖造成原状性地基土体的结构破坏，强度损伤，地基土的应力状态发生改变，再次回填以后虽经夯实处理，但无法恢复地基土的原有结构和力学性状。在上部拉拔荷载作用下桩基极易拔出，工作失效。（２）地基的开挖及回填不可避免产生大量土方工程（现有工程实践表明土方量基本为基础形式体积量的５倍～８倍），因而同步引起工程造价的增加以及施工工期的延长。不利于光伏发电项目的快速推广建设。
3场地环境对光伏阵列基础形式的影响
（1）积雪影响分析。太阳能电池板最低点距地面距离H的选取主要考虑以下因素：一是高于当地最大积雪深度；二是防止动物破坏；三是防止泥和沙溅上太阳能电池板；本次设计H可取为0.5m。故场址区最大积雪对太阳能电池板的安全性没有影响，但在雪后晴天应及时清理组件板上的积雪。由于雪对光的反散较好，因此，场地周围如有积雪有利于发电量的提高。基本雪压0.25KN/m2。（2）地表、地下水的影响。地下水类型主要为松散层孔隙潜水。浅层地下水和地基土对混凝土结构的腐蚀等级为微腐蚀，对钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀等级为微腐蚀，对钢结构腐蚀性等级为微腐蚀。施工筑路时，需在路基两侧内底部设置排水沟，排除由降雨降水引起的地表水，减少路基土含水率，做到防冻土危害的目的。
4光伏阵列不同基础形式的比较
4.1光伏基础管桩防冻胀施工
(一）施工定位放线。1）认真复核控制桩点位，施工前必须将坐标控制点、水准控制点按标准设置要求布设在施工现场上，依据设计图纸精确算出尺寸关系或各桩位坐标，对桩位进行精确测量放样。2）采用全站仪建立平面测量控制网，或者直接采用坐标定位方式放出桩位，并采用闭合测量程序进行复核；同时利用水准仪对场地标高进行抄平，然后反映到送桩器上，显示出送桩深度，做好桩顶标高控制工作。（二）压桩。1）管桩吊放对点就位后，用经纬仪在正侧两面反复核直，使桩能在同一直线上，防止偏打，以免管桩弯扭破坏。2）打桩过程中应经常注意观察桩身混凝土的完整性，一旦发现桩身裂缝或掉角，应立即停机，找出原因，采取改进措施。（三）制作空心钻头。1）根据PHC管桩直径尺寸，使用无缝钢管或其他刚性材料制作比PHC管桩稍大的空心钻套筒（避免其向下旋转时造成PHC管桩的扭曲破坏）。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆2）钢管外螺旋叶钢材需要用与钢管同型号的钢板制作，以保证螺旋叶片与套筒紧密结合，螺旋叶要与钢管满焊，以保证该空心钻拥有足够的刚性，在任何土质情况下都能达到预期效果。
4.2台柱式独立基础施工方法
（一）钢筋笼制作。螺旋筋的加工采用小卷扬机改造的滚筒进行加工，加工时可同时加工几个螺旋筋，具体个数根据滚筒的长度和每个螺旋筋的圈数确定。加工完成后，再按每个螺旋筋的圈数进行截分，然后拉开至图纸要求的形状，再和立筋绑扎制成钢筋笼。钢筋笼的制作在钢筋加工厂完成，安装时运至现场。（二）模板制作。承台模板都是一次加工成型的木框或铁框定型模板，立柱模板采用直径300mm的PVC管或加工成圆钢模。所有模板都可循环使用，但对于同一工程，木模和PVC管模都是一次性模板，钢模可在同类工程中重复使用。（三）立柱模板安装与浇筑。在承台浇筑完成24h后可进行立柱浇筑，立柱模板在准确定位后，采用人工扶直的方法固定，浇筑采用人工入仓、分层振捣的方式。（四)混凝土养护由于光伏支架基础分布范围广，数量多，再加上光伏场区一般水源不足，用洒水养护的方式显然不太现实，因此，在工程实际中采用了塑料薄膜包裹养护的方式进行养护，即在拆模后立即用塑料薄膜将整个基础进行包裹，以保持基础表面始终处于潮湿状态。实践证明，这种养护方式有效防止了基础表面裂缝的出现。
4.3钢制地锚基础
钢制地锚基础是一种较常规基础更为新颖的基础形式，其主体结构为一钢管，钢管周边焊接有螺纹状的叶片，施工时利用专门机具旋转钻入土中，施工速度较快。其受力特点是利用其叶片上覆土重、土自身的剪切力及其与土的摩擦力抵抗支架的上拔荷载，利用桩周土的嵌固作用抵抗水平力。因此，利用此种基础形式要求土具有较高的密实度；且因其施工的特殊性，主要运用于地形较为平坦、土层或强风化岩石层较厚的区域。若地形坡度较大，则因施工机具的限制可导致基础定位偏差较大；而土层密实度较小又可导致其水平承载力不足；另外，如土层内岩石较多或有下覆基岩，则无法打入土层内，可导致地锚在钻进过程中被破坏。利用钢制地锚基础形式可加快施工进度。同时，由于基础基本不存在开挖面，可大幅减小土石方的开挖量。
4.4条形基础
光伏阵列支架前后支腿距离为1.8m，左右支架间距为3.036m，如采用条形基础，根据上部结构传递的荷载计算其面积，单侧条基尺寸400mm*600mm*2800mm。采用C30混凝土浇筑，基础垫层为100mm厚C20素混凝土。每套光伏电池组件基础混凝土浇筑量为1.344m3。基础上需做钢结构支架，材质选用Q235C。优点：适用于地形起伏不大的场地，土方开挖量适中。基础平面定位及基础顶高程容易控制，基础埋深自然地面下-0.2m，持力层为②层土，地基能很好地承受竖向荷载。
结语
经过多年实践，中国已经完全掌握了太阳能发电技术。但要准备对外输出技术，还需进一步降低成本，做到比其他国家效益更高。从已经完成的项目来看，光伏发电项目的投资占比与常规建筑项目不同，其设备部分占总投资的一半以上但主要由市场采购，而土建部分主要为支架、变压站、架空铁塔等。支架基础虽然简单，但由于数量庞大，此项投资会占土建投资的大部分。从全过程造价咨询的理念着手，应考虑的问题除了土建安装施工中常规的重点外，更应重视环境、地质等因素对支架基础的设计方案的影响，以创造出良好的经济效益和社会效益。
参考文献:
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[3]李根森.并网光伏电站支架基础对比分析研究[J].太阳能,2017,(1):32－37.
论文作者:王凯冉
论文发表刊物:《电力设备》2018年第34期
论文发表时间:2019/5/17
标签：基础论文; 支架论文; 光伏论文; 地基论文; 电站论文; 形式论文; 螺旋论文; 《电力设备》2018年第34期论文;