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沙蓓 管梅梅 张志超
中国核工业二三建设有限公司华东分公司
摘要：随着新能源的不断发展，太阳能光伏发电应用范围越来越广泛，结合光伏支架上部荷载小、基础数量多的特点，论述光伏支架的基础形式，合理的基础方案可以取得最优技术经济性。利用预制薄壁构件做基础，采用新的基础形式，打破传统的基础设计理念，达到基础工程量最小，可以大幅度降低工程造价，取得良好的经济效益。
关键词：太阳能 支架基础 基础选型 光伏
引言
根据《建筑地基技术处理规范》、《建筑地基基础设计规范》、《建筑抗震设计规范》的要求，论述光伏支架的基础形式。
太阳能光伏产业在现在和将来的能源利用中，将起到主要的作用。目前，各个国家对太阳能光伏电池的需求正在不断增加。太阳能光伏产业的原料来源于大地上的硅。对我们来说，几乎是取之不尽用之不竭的，在未来将会有重要的发展前景。太阳能是未来最清洁、安全和可靠的能源，发达国家正在把太阳能的开发利用作为能源革命主要内容长期规划，光伏产业正日益成为国际上继IT、微电子产业之后又一爆炸式发展的行业。与水电、风电、核电等相比，太阳能发电没有任何排放和噪声，应用技术成熟，安全可靠；除大规模并网发电和离网应用外，太阳能还可以通过抽水、超导、蓄电池、制氢等多种方式储存，太阳能+蓄能几乎可以满足世界未来稳定的能源需求。
与此同时，我们将会考虑到施工和造价的问题。在太阳能发电应用中光伏发电工程支架基础工程量在整个工程造价中占较大比重，基础选型直接影响工
程投资、施工组织和施工工期。在满足规范要求的前提下，支架基础优化方案成为光伏工程土建部分的重点课题。
某工程为山地项目，站址属山麓斜坡堆积地貌，站址区内沟壑发育，地形起伏较大，地层主要由黄土状粉土、碎石等组成，靠近山体的地势较高地段有基岩零星分布。根据现阶段地质资料，支架基础方案推荐采用以下五种：现浇独立基础；预制条形基础；微型钢筋混凝土灌注桩基础；钢制地锚桩基础；预成孔地锚桩基础。
第一种为现浇混凝土独立基础，该方案是采用传统现浇混凝土基础，根据计算结果，取混凝土强度等级为C30，基础底板尺寸0.6x0.6m，主柱截面为0.2x0.2m，基础埋深1.0m，主柱高出地面0.3m。主柱纵向受力钢筋为4根Ф12钢筋，箍筋为Ф6@200mm，沿主筋均匀分布，钢筋保护层厚度35mm。主柱顶部预埋螺栓与光伏阵列支架支腿连接，满足安全及强度要求。1MWp的基础需混凝土233m3 ，钢筋12.5t，1MWp工程造价约为1287万。独立混凝土基础作为传统现浇混凝土基础方案，具有施工工艺简单，适于各种地质条件的优点，但独立基础要开挖和回填，需要对现浇混凝土支模养护，用水量很大，施工周期长，施工人员多，施工费用高，且不利于周围植被的保护，对环境影响较大。。
第二种为预制条形基础：2.6mx0.4mx0.7m（长x宽x高），基础底标高为-0.40m（相对标高），高出厂区地坪0.30m，混凝土强度等级C30。基础全长范围内钢筋要求为：主筋为4根Ф12钢筋，箍筋为Ф6@250mm，沿主筋均匀分布，钢筋保护层厚度35mm。基础顶预留螺栓。光伏阵列支架柱与基础顶预留埋件采用螺栓连接，连接必须满足安全、不均匀沉降要求。施工采用机械或人工开挖，之后将预制基础就位，最后采用原状土回填。1MWp的土石方开挖3687m3，土石方回填3134m3，基础混凝土245.5m3，钢筋17.4 t ，垫层：
121m3，1MWp工程造价约为1617万元。预制条形基础具有防止不均匀沉降、适应较差地质条件的优点，但条形基础也需要开挖和回填，不利于周围植被的保护，对环境影响较大，且施工周期较长，施工费用高。
第三种为微型钢筋混凝土灌注桩基础，基础采用微型钢筋混凝土钻孔灌注桩，根据计算结果，取桩径300mm，前桩桩长1.6m，埋深1.3m；后桩桩长1.8m，埋深1.5m。混凝土强度等级C30。桩身全长范围内钢筋笼要求为：主筋为5根Ф10 钢筋，箍筋为Ф6@100/200mm，沿主筋均匀分布，钢筋保护层厚度50mm。1MWp的土石方开挖4424m3，土石方回填3760m3，基础混凝土218.8m3，钢筋13.5 t ，垫层104m34，1MWp工程造价约为8.41x33=1597.5万。基础桩顶应居中预埋地脚螺栓。光伏阵列支架立柱与基础采用螺栓连接，连接必须满足安全及强度要求。微型钢筋混凝土灌注桩采用微型机械成孔设备，施工速度较快，没有土方开挖及回填，工程造价低，工期较长。
第四种为钢制地锚桩基础，基础采用钢制地锚桩，根据计算结果，取钢管直径为0.076m，桩长1.8m，入土深度1.6m，1472根/方阵。1MWp工程造价约为1320万。对钢制地锚桩桩径及桩长进行设计验算，以保证其能满足竖向承载能力，水平承载能力、抗拔承载能力以及抗倾覆承载力的要求；采取可靠连接措施以保证钢制地锚桩与上部支架系统安全连接；采取相应防腐措施保证钢质地锚的使用寿命达到抗腐蚀要求。钢制地锚桩具有施工速度快，环保和节约施工及运输成本的优点，虽然钢制地锚桩造价相对较高，但可大大缩短施工工期，并且不存在塌孔的问题。
第五种为预成孔地锚桩基础，预成孔地锚桩适用于坚硬土层，如卵石层和岩石层。根据计算结果，预成孔地锚桩成孔直径仅需150mm左右，桩长1.8m，入土深度1.6m，其中0.6m采用直径为0.076m钢管，钢管以下部分采用焊接钢筋锚固。1MWp工程造价为1320万。成孔机械为专业的钻岩机，施工技
术简便、成熟。对地锚桩桩径及桩长进行设计验算，以保证其能满足承载能力的要求；采取可靠连接措施以保证地锚桩与上部支架系统安全连接；采取相应防腐措施保证钢质地锚的使用寿命达到抗腐蚀要求。地锚桩具有施工速度快，环保和节约施工成本的优点，且对地质条件要求较低。
光伏支架基础方案确定，通过对五种基础形式技术及经济对比，钢制地锚桩与预成孔地锚桩基础方案虽然造价相对较高，但施工快，工期短，可以减小地基土湿陷性的影响，水土保持好，且针对坚硬土的地质情况，有其独特的优越性，同时结合现阶段工程地质情况，拟采用预成孔地锚桩基础。待下阶段根据区域地质情况及总平面布置对基础形式做进一步优化。
参考文献
【GB 50007-2011】 中国建筑工业出版社 《建筑地基基础设计规范》
2012-08-01 333页
【GB 50011-2010】 中国建筑工业出版社 《建筑抗震设计规范》 2010-12-01 483页
【JGJ 79-2012】 中国建筑工业出版社 《建筑地基技术处理规范》
2013-06-01 246页
中国核工业二三建设有限公司华东分公司
摘要：随着新能源的不断发展，太阳能光伏发电应用范围越来越广泛，结合光伏支架上部荷载小、基础数量多的特点，论述光伏支架的基础形式，合理的基础方案可以取得最优技术经济性。利用预制薄壁构件做基础，采用新的基础形式，打破传统的基础设计理念，达到基础工程量最小，可以大幅度降低工程造价，取得良好的经济效益。
关键词：太阳能 支架基础 基础选型 光伏
引言
根据《建筑地基技术处理规范》、《建筑地基基础设计规范》、《建筑抗震设计规范》的要求，论述光伏支架的基础形式。
太阳能光伏产业在现在和将来的能源利用中，将起到主要的作用。目前，各个国家对太阳能光伏电池的需求正在不断增加。太阳能光伏产业的原料来源于大地上的硅。对我们来说，几乎是取之不尽用之不竭的，在未来将会有重要的发展前景。太阳能是未来最清洁、安全和可靠的能源，发达国家正在把太阳能的开发利用作为能源革命主要内容长期规划，光伏产业正日益成为国际上继IT、微电子产业之后又一爆炸式发展的行业。与水电、风电、核电等相比，太阳能发电没有任何排放和噪声，应用技术成熟，安全可靠；除大规模并网发电和离网应用外，太阳能还可以通过抽水、超导、蓄电池、制氢等多种方式储存，太阳能+蓄能几乎可以满足世界未来稳定的能源需求。
与此同时，我们将会考虑到施工和造价的问题。在太阳能发电应用中光伏发电工程支架基础工程量在整个工程造价中占较大比重，基础选型直接影响工
程投资、施工组织和施工工期。在满足规范要求的前提下，支架基础优化方案成为光伏工程土建部分的重点课题。
某工程为山地项目，站址属山麓斜坡堆积地貌，站址区内沟壑发育，地形起伏较大，地层主要由黄土状粉土、碎石等组成，靠近山体的地势较高地段有基岩零星分布。根据现阶段地质资料，支架基础方案推荐采用以下五种：现浇独立基础；预制条形基础；微型钢筋混凝土灌注桩基础；钢制地锚桩基础；预成孔地锚桩基础。
第一种为现浇混凝土独立基础，该方案是采用传统现浇混凝土基础，根据计算结果，取混凝土强度等级为C30，基础底板尺寸0.6x0.6m，主柱截面为0.2x0.2m，基础埋深1.0m，主柱高出地面0.3m。主柱纵向受力钢筋为4根Ф12钢筋，箍筋为Ф6@200mm，沿主筋均匀分布，钢筋保护层厚度35mm。主柱顶部预埋螺栓与光伏阵列支架支腿连接，满足安全及强度要求。1MWp的基础需混凝土233m3 ，钢筋12.5t，1MWp工程造价约为1287万。独立混凝土基础作为传统现浇混凝土基础方案，具有施工工艺简单，适于各种地质条件的优点，但独立基础要开挖和回填，需要对现浇混凝土支模养护，用水量很大，施工周期长，施工人员多，施工费用高，且不利于周围植被的保护，对环境影响较大。。
第二种为预制条形基础：2.6mx0.4mx0.7m（长x宽x高），基础底标高为-0.40m（相对标高），高出厂区地坪0.30m，混凝土强度等级C30。基础全长范围内钢筋要求为：主筋为4根Ф12钢筋，箍筋为Ф6@250mm，沿主筋均匀分布，钢筋保护层厚度35mm。基础顶预留螺栓。光伏阵列支架柱与基础顶预留埋件采用螺栓连接，连接必须满足安全、不均匀沉降要求。施工采用机械或人工开挖，之后将预制基础就位，最后采用原状土回填。1MWp的土石方开挖3687m3，土石方回填3134m3，基础混凝土245.5m3，钢筋17.4 t ，垫层：
121m3，1MWp工程造价约为1617万元。预制条形基础具有防止不均匀沉降、适应较差地质条件的优点，但条形基础也需要开挖和回填，不利于周围植被的保护，对环境影响较大，且施工周期较长，施工费用高。
第三种为微型钢筋混凝土灌注桩基础，基础采用微型钢筋混凝土钻孔灌注桩，根据计算结果，取桩径300mm，前桩桩长1.6m，埋深1.3m；后桩桩长1.8m，埋深1.5m。混凝土强度等级C30。桩身全长范围内钢筋笼要求为：主筋为5根Ф10 钢筋，箍筋为Ф6@100/200mm，沿主筋均匀分布，钢筋保护层厚度50mm。1MWp的土石方开挖4424m3，土石方回填3760m3，基础混凝土218.8m3，钢筋13.5 t ，垫层104m34，1MWp工程造价约为8.41x33=1597.5万。基础桩顶应居中预埋地脚螺栓。光伏阵列支架立柱与基础采用螺栓连接，连接必须满足安全及强度要求。微型钢筋混凝土灌注桩采用微型机械成孔设备，施工速度较快，没有土方开挖及回填，工程造价低，工期较长。
第四种为钢制地锚桩基础，基础采用钢制地锚桩，根据计算结果，取钢管直径为0.076m，桩长1.8m，入土深度1.6m，1472根/方阵。1MWp工程造价约为1320万。对钢制地锚桩桩径及桩长进行设计验算，以保证其能满足竖向承载能力，水平承载能力、抗拔承载能力以及抗倾覆承载力的要求；采取可靠连接措施以保证钢制地锚桩与上部支架系统安全连接；采取相应防腐措施保证钢质地锚的使用寿命达到抗腐蚀要求。钢制地锚桩具有施工速度快，环保和节约施工及运输成本的优点，虽然钢制地锚桩造价相对较高，但可大大缩短施工工期，并且不存在塌孔的问题。
第五种为预成孔地锚桩基础，预成孔地锚桩适用于坚硬土层，如卵石层和岩石层。根据计算结果，预成孔地锚桩成孔直径仅需150mm左右，桩长1.8m，入土深度1.6m，其中0.6m采用直径为0.076m钢管，钢管以下部分采用焊接钢筋锚固。1MWp工程造价为1320万。成孔机械为专业的钻岩机，施工技
术简便、成熟。对地锚桩桩径及桩长进行设计验算，以保证其能满足承载能力的要求；采取可靠连接措施以保证地锚桩与上部支架系统安全连接；采取相应防腐措施保证钢质地锚的使用寿命达到抗腐蚀要求。地锚桩具有施工速度快，环保和节约施工成本的优点，且对地质条件要求较低。
光伏支架基础方案确定，通过对五种基础形式技术及经济对比，钢制地锚桩与预成孔地锚桩基础方案虽然造价相对较高，但施工快，工期短，可以减小地基土湿陷性的影响，水土保持好，且针对坚硬土的地质情况，有其独特的优越性，同时结合现阶段工程地质情况，拟采用预成孔地锚桩基础。待下阶段根据区域地质情况及总平面布置对基础形式做进一步优化。
参考文献
【GB 50007-2011】 中国建筑工业出版社 《建筑地基基础设计规范》
2012-08-01 333页
【GB 50011-2010】 中国建筑工业出版社 《建筑抗震设计规范》 2010-12-01 483页
【JGJ 79-2012】 中国建筑工业出版社 《建筑地基技术处理规范》
2013-06-01 246页