第４１卷第１５期 山 西 建 筑 Ｖｏｌ＿４１ Ｎｏ．１５ ・７２・ ２ ０ １ ５年５月 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｍａｖ． ２０１５ 文章编号：１００９－６８２５（２０１５）１５—００７２－０２ 阿尔及利亚光伏电站项目基础桩型选择分析 高 飞 （中国水电建设集团国际工程有限公司，北京１０００４８） 摘要：介绍了太阳能光伏电站常用的基础形式，分析比较了条形基础、独立基础、螺旋桩、灌注桩基础等各种形式的特点，并结合 阿尔及利亚某光伏电站项目的具体条件和情况，分析得出最适合的建设方案。 关键词：太阳能，基础形式，螺旋桩，承载力 中图分类号：ＴＵ４７３ 文献标识码：Ａ 在太阳能电站项目建设中，光伏阵列支架的基础，是保证光 基础的标准化程度越来越高，越来越多的项目开始采用灌注桩、 伏电站安全、正常运行的重要组成部分。支架基础除需具备一定 独立基础或螺旋桩等基础型式。 刚度和强度、满足承载力与变形的要求外，还需具有一定的抗腐 条形基础：适用于各种地基，开挖至基础面后，立模现场浇筑 蚀性。基础施工的精度、可靠性、效率、成本直接关系整个光伏电 混凝土，施工速度较慢、立模施工麻烦、钢筋混凝土量消耗量较 站的性能、成本和建设期，其重要性相当于高层建筑的地基施工。 大，施工和养护中都需要用到大量的水。 因此，选择一个安全、经济的基础型式方案，将对整个光伏电站项 灌注桩基础：主要适用于粘性土、粉土、季节性冻土、膨胀土、 目的成功起到举足轻重的作用。 持力层为硬性粘土或密实砂土，施工时需由潜孔机成孔放入钢筋 １ 太阳能光伏电站常用基础型式及其特点 笼后浇混凝土成桩，施工速度相对较快，但施工工艺较复杂，施工 １．１ 常用基础型式 和养护中都需要用到大量的水。 独立基础：主要适用于地形起伏较大地区，基岩埋深较浅的 根据国内外地面光伏电站工程案例，目前运用最为广泛的基 地基，开挖至基础后，放人工厂预制独立基础或立模现场浇筑混 础型式主要有：螺旋桩基础、灌注桩基础、混凝土独立基础和混凝 凝土，施工速度慢、立模施工麻烦。现浇质量难以保证，蜂窝面较 土条形基础。 多，施工和养护中都需要用到大量的水。 在地面光伏电站固定支架的基础设计选型阶段，应根据工程 螺旋桩：作为一种带螺旋叶片的金属或非金属材料的管桩或 场区的地质条件、地下水和土的腐蚀性等特性，结合施工条件，优 柱桩，利用专用设备旋拧入地下，以替代混凝土独立基础及条形 先选择最经济、最安全有效的基础型式。 基础，由桩顶连接负载；虽然其加工工艺复杂，需要进行切割、加 １．２各基础型式特点 热、缩管、螺旋片焊接，冲孔、镀锌等，但具有施工快捷方便、大幅 早期的光伏电站因地形和土质特性，多采用钢筋混凝土条形 缩短施工周期、对环境友好、环保、不破坏植被、可在各种气候条 基础型式。随着工程技术人员对固定支架基础研究的不断深入， 件下实施、能方便迁移和回收等各种优点。作为一种具有独特优 动面边坡中，陆军工程师团法和罗厄法不宜使用。４）Ｓｌｉｄｅ软件的 ［４］ 朱大勇，钱七虎，姜弘道，等．极限平衡条分法的统一计算格 Ｂｉｓｈｏｐ法计算软弱滑动面存在一定问题。 式［Ａ］．全国岩土与工程学术大会论文集［ｃ］．２００３：５３１． 参考文献： ５３８． ［１］ 卢坤林，朱大勇，杨扬．边坡失稳过程模型试验研究［Ｊ］． ［５］ 周宏磊，张在明．关于边坡稳定性分析中几个问题的讨论 岩土力学，２０１２（３）：７７８－７８２． ［Ｊ］．工程勘察，２００６（１２）：１－７． ［２］ 潘岳，戚云松．对边坡失稳潜滑带为两种介质的尖点突变 ［６］ 戴自航，沈蒲生．土坡稳定分析普遍极限平衡法的数值解研 模型研究的讨论［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２０１０（１１）： 究［Ｊ］．岩土工程学报，２００２（３）：３２７－３３１． ２２８５－２２９２． ［７］ 邹广电，魏汝龙．土坡稳定分析普遍极限平衡法数值解的理 ［３］ 陈祖煜．土坡稳定分析通用条分法及其改进［Ｊ］．岩土工程 论及方法研究［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２００６（２）：３６３． 学报，１９８３，５（４）：１１－２７． ３７０． Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓｌｏｐｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｌｉｍｉｔ ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ ｍｅｔｈｏｄ Ｓｕｉ Ｌａｉｃａｉ （Ｓｈａｎｘｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｋｅｙ Ｌａｂ ｆｏｒ Ｒｏａｄ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ，Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｔｒａｆｆｗ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｉｎ Ｌｏｅｓｓ Ａｒｅａｓ，Ｔａｉｙｕａｎ ０３０００６，Ｃｈｉａｎ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＥＸ３ ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ＡＣＡＤＳ（ｓｏｆｔ ａｎｄ ｗｅａｋ ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒｓ ｓｌｏｐｅ）ｉｓ ａｎａｌｙｓｅｄ ｂｙ ｈｍｉｔ ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｓｏｆｔｗａｒｅ ＵＺＨＥＮＧ ｇｅｏｔｅｃｈ— ｎｉｃａｌ，ＧＥＯ—Ｓｔｕｄｉｏｓ ａｎｄ Ｓｌｉｄｅ．Ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｂａｓｉｃａｌｌｙ ｔｈｅ ｓａｍｅ，ｔｈｅ ｓｌｉｄｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ ｉｓ ｓｌｉｇｈｔｌｙ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｂｙ ｔｈｒｅｅ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｓｕｐｐｏｒｔ ｖａｒｉｏｕｓ ｌｉｍｉｔ ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ ｓｌｏｐｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｃｉｒｃｕｌａｒ—ａｒＣ ａｎｄ ｐｏｌｙｇｏｎａｌ ｓｌｉｄｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ ａｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｉｎ ｓｏｆｔ ａｎｄ ｗｅａｋ ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒｓ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｃｉｒｃｕｌａｒ—ａｒＣ ｓｌｉｐ ｓｕｒｆａｃｅ ｉｓ ｎｏｔ ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ，ｔｈｅ ＵＳ ａｒｍｙ ｃｏｗｓ ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ ａｎｄ ｌｏｗｅ－ｋａｒａｆｉａｔｈ ｍｅｔｈｏｄ ａｌｓｏ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｃａｒｅ￣ｌｌｙ ｕｓｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｌｉｍｉｔ ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ ｍｅｔｈｏｄ，ｓｌｏｐｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｃｉｒｃｕｌａｒ－ａｒｃ，ｐｏｌｙｇｏｎａｌ 收稿日期：２０１５—０３－１７ 作者简介：高飞（１９７７．），男，工程师 第４ｌ卷舞１２ ０ １ ５ ５年 月 ５智 高飞：同 ： 阿尔及利亚光伏电站项目基础桩型选择分析小仅１、ｕ业儿ｌ八 口 目 山 ｆ江 土地件 ０ 体规格。 ３．２．２ 小叶片螺旋桩单桩极限承载力 ・７３・ 势的替代桩型，螺旋桩可以满足抗压、抗拔和抗水平力等各种工程 两种破坏模式，经两种模型下的承载力对比，取偏安全者，选定桩 要求，在美国、澳洲和欧洲等国已被广泛应用。 根据以往施工案例统计，主要的三类螺旋桩的特点如下： 大叶片螺旋桩：适用于松散土壤（标贯值Ｎ＜８），打桩机直接 小叶片螺旋桩叶片之间间距小于最小控制螺距［训，采用圆 将螺旋桩打入土壤，特点是施工速度快，高度精确定位，施工工艺 柱体剪切模型计算单桩极限承载力，该模型假定圆柱体剪切模型 简单，可拆除，可移动，环境影响小，对水的需求可以忽略，施工效 螺旋叶片之间形成土柱，破坏面发生在叶片外边缘，形成柱状滑 率在１５０根／８ ｈ～２００根／８ ｈ。 裂面。 小叶片螺旋桩：适用于中等密度的松散土壤，如砂砾、砂土、泥 ３．２．３ 素混凝土螺旋桩单桩极限承载力 砂和粘土：至少１５％粒度小于０．０６ ｍｍ，３０％岩屑直径小于６３ ｍｍ 素混凝土螺旋桩桩土界面与钻孔灌注桩类似，具体计算公式 （标贯值８＜Ｎ＜３０），打桩机亦直接将螺旋桩打入土壤，施工特点 如下： 同样具有施工速度快，高度精确定位，施工工艺简单，可拆除，可移 Ｑ。＝ｑ ＋ｑ“ Ｑ ＝ｑ （１） （２） （３） （４） 动，环境影响小，对水的需求可以忽略等特点，施工效率略低于大 叶片螺旋桩，在１００根／８ ｈ～１２０根／８ ｈ。 其中，％为桩端阻力；ｑ 为桩侧阻力。 ｑ“＝ＫＮ。＝ＫＣ Ｎ ｑ ｆ＝ａＮ２ 素混凝土螺旋桩：适用于难以直接旋入的土壤、岩石等类型 （标贯值Ｎ＞３０），需用潜孑Ｌ机成孔放人螺旋桩后浇混凝土成桩，其 特点是施工速度较快，施工工艺较简单，环境影响小，但需配备素 混凝土加固桩基，施工效率相对较低，约在８Ｏ根／８ ｈ。 其中，Ｋ为与桩类型有关的承载力系数，在砂类土中的钻孔桩 取Ｋ＝０．Ｏ１３Ｄ／Ｂ ＭＮ／ｍ。；Ｃ 为竖向有效应力修正系数；Ｎ为实测 标贯击数；ａ为砂类土中的钻孔桩，取ａ＝０．００１ ＭＮ／ｍ ；Ⅳ２为桩 ２ 阿尔及利亚太阳能光伏电站项目概况 ２．１ 项目简介 长范围内标贯击数平均值。 阿尔及利亚光伏发电工程项目总装机容量２３３ ＭＷ，分为三 ４螺旋桩规格拟定 个标段，共包括１６个电站，分布在阿东部高原区、中部高原区、南 根据前述拟定桩型及计算方法，结合各标段地勘资料，初步 部沙漠地区的１ １个不同省份。 确定各电站螺旋桩桩体直径和桩长等规格： 根据合同要求，本工程需在８个月内完成全部的设计、采购 第一标段：地块表层主要以灰褐色耕植土为主，下部为结晶 和施工工作，时间紧、任务重。基础作为光伏电站施工的首个环 土、粉土、碎石土等。桩基型式主要采用小叶片螺旋桩，桩体直径 节，需选择一个合理的设计方案。 ７６ ｍｍ，桩长约１ ６００ ｍｍ，螺旋叶片宽１０ ｍｍ。 ２．２现场条件概况 第二标段：表层主要为碎石土，下部为结晶土、碎石土等。桩 根据场址现场查勘报告和地勘报告可知，各标段各电站地质 基型式主要采用小叶片螺旋桩，桩体直径７６ ｍｍ，桩长约２ ０００ ｌ／ｌｍ， 条件存在一定的差异。其中第一标段表层主要为灰褐色耕植土， 螺旋叶片宽１０ ｍｍ；部分松软地块采用大叶片螺旋桩，桩体直径 下部为结晶土、粉土、碎石土等。第二标段表层主要为碎石土，下 ７６ ｍｍ，桩长约２ ３００ ｍｍ，螺旋叶片宽８６ ｍｍ。 部为结晶土、碎石土等。第三标段基本由表层风积黄砂、砾石、碎 第三标段：基本由表层风积黄砂、砾石、碎石、块石，下部砂岩 石、块石，下部砂岩等组成。 等组成。桩基型式主要采用素混凝土螺旋桩，桩体直径２００ ｍｌｎ， 桩长约１ ６００ ｍｍ，螺旋叶片宽１０ ｍｍ。 ３ 阿尔及利亚太阳能光伏电站项目桩型选择 ３．１ 桩型选择 根据项目实行的欧洲标准要求，建（构）筑物基础应满足承载 ５补充说明 根据第三标段的地勘报告，砂层含硫酸盐会对混凝土造成腐 能力、经济成本、耐久性、环保和施工速度等方面的因素。结合各 蚀，拟采用的素混凝土螺旋桩基础可采用抗硫酸盐水泥等措施防 可通过 基础桩型的优缺点和上述各场址地质情况，初步选择可适用不同 腐。土层对钢材的腐蚀性待试验报告确认。若有腐蚀性， 地质情况、无须做大规模场地平整开挖、对环境影响较小、施工速 镀锌、阴级保护或镀锌和阴级保护相结合等措施防腐。度快、工艺简单的螺旋桩方案，并根据不同地质条件分别选用小 ６结语 考虑螺旋桩具有可适用不同地质情况、无须做大规模场地平 叶片螺旋桩、大叶片螺旋桩或素混凝土螺旋桩。 ３．２螺旋桩单桩承栽能力复核 ３．２．１ 大叶片螺旋桩单桩极限承载力 整开挖、对环境影响较小、施工速度快、基本不需要施工用水、工 期短、工艺简单等优点，综合阿尔及利亚光伏电站工程地质条件 对于大叶片螺旋桩，Ｈ／Ｄ＞３（Ｈ为两个螺旋叶片间距离，Ｄ为 和情况，本工程基础桩型主要采用螺旋桩施工，既推广了螺旋桩 螺旋叶片直径），由于地质条件不同，存在单叶片承载和圆柱体剪 技术在光伏电站中的应用，保证了项目工期和施工质量的要求， 带动了中国产品的出口。 切两种破坏模式，分别计算大叶片螺旋桩在上拔和下压荷载下的 又产生了较好的经济效益，Ｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｙｐｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｌｅｓ ａｔ Ａｌｇｅｒｉａｎ Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ Ｇａｏ Ｆｅｉ （Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｃｈｉｎａ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｇｒｏｕｐ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４８，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｃｏｍｍｏｎ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｆｏｒｍｓ ａｔ ｓｏｌａｒ ｅｎｅｒｇｙ ｐｈｏｔｏｖｏｈａｉｃ ｐｏｗｅｒ ｓｔａｔｉｏｎｓ，ａｎａｌｙｚｅｓ ａｎｄ ｃｏｍｐａｒｅｓ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｏｒｍｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｌ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ，ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ，ｓｃｒｅｗ ｐｉｌｅｓ，ａｎｄ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｂｏｒｅｄ ｐｉｌｅｓ，ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅ ｂｙ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｃｉｒｃｕｍｓｔａｎｃｅｓ ｏｆ ｓｏｍｅ ｐｈｏｔｏｖｏｈａｉｃ ｐｏｗｅｒ ｓｔａｔｉｏｎ ｉｎ Ａｌｇｅｒｉａ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｏｌｒ ｅｎｅｒａｇｙ，ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｆｏｒｍｓ，ｓｃｒｅｗ‘ｐｉｌｅ，ｌｏａｄｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ
