盐光互补项目光伏支架桩基础选型

弋峰;马海堂

【摘 要】介绍了目前国内地面光伏支架常见的基础形式,结合广东省某海边盐光互补项目的工程地质条件,分析了盐田水及场地土的腐蚀性,提出了三种光伏支架方案,并从防腐性、施工进度、经济性等方面,比选出了最优方案. 【期刊名称】《山西建筑》 【年(卷),期】2016(042)031 【总页数】3页(P-66)

【关键词】光伏支架;桩基础;盐碱地;腐蚀性 【作 者】弋峰;马海堂

【作者单位】中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司,广东广州510663;中国南方电网有限责任公司,广东广州510663 【正文语种】中 文 【中图分类】TU473

我国沿海清洁的可再生能源资源丰富。光伏发电替代燃煤发电每年可节约大量标准煤，大量减少向大气中排放粉尘，CO2，SO2，CO，碳氢化合物，灰渣等污染物，节能与环境效益十分显著。

太阳能光伏发电的主要缺点之一就是占用土地面积大，因此充分利用盐碱地等各种不适宜耕种的土地、发展农光互补、渔光互补、盐光互补就是各能源建设单位重点考虑的方向。盐光互补项目即光伏电站建成后，光伏板通过吸收太阳能发电，板下

及板间继续用海水晒盐，发电和晒盐两不误。开发建设广东某海边盐光互补光伏电站项目，不仅可以有效利用当地丰富的太阳能资源和有限的土地资源，对开发沿海废弃盐场及其盐碱地也起到示范作用。

但是由于场地土对结构腐蚀严重，光伏支架桩型的选择受到。

目前国内地面光伏支架常见的基础形式主要有以下几种：1)微型钢筋混凝土灌注桩基础；2)预制混凝土管桩基础；3)预制混凝土方桩基础；4)钢制螺旋桩基础；5)预制条形基础；6)现浇基础；7)现浇条形基础。

根据场地情况和施工进度要求，本项目可选用前三种基础形式。

1)微型钢筋混凝土灌注桩。该方案采用微型机械成孔设备，施工速度较快，工艺简单，无土方开挖及回填，工程造价低，工期短,被广泛采用。本工程位于沿海滩涂地区，表层土主要为细砂、粉质粘土及淤泥，地下水位高，采用微型混凝土灌注桩，存在成孔困难，混凝土浇筑难以密实等风险，不建议大面积采用。但根据岩土工程勘测报告，部分区域硬塑粉质粘土(标准贯入击数80)埋藏较浅(2 m以下)，预制桩打入困难，在采取引孔等措施后仍无法达到设计要求的长度时可局部采用微型钢筋混凝土灌注桩方案(见图1)。

2)预制混凝土管桩基础。管桩一般在预制厂用离心法生产，混凝土致密，强度高，具有施工速度快，工艺简单，无土方开挖及回填，工期较短的优点。缺点在于管桩壁厚较薄，在强腐蚀环境下不宜使用(见图2)。

3)预制混凝土方桩基础。混凝土预制实心方桩断面一般呈方形，能承受较大的荷载、坚固耐久、施工速度快。与预制混凝土管桩相比，造价偏高，施打困难。实心方桩混凝土保护层厚度可以较大，有利于防腐蚀，在本项目盐光互补区，土层对混凝土具有强腐蚀性，不适宜在采用管桩的情况下使用(见图3)。

光伏电站站址位于广东省某海边，距离海岸最近处约500 m，站址微地貌为海岸堆积阶地地貌，地形起伏不大，地势平坦开阔，场地由海边滩涂、泻湖、旱地、林

地、水产养殖场、盐田、水渠等组成，地表多见玄武岩块石。

光伏电站处于盐田范围内，地表土长期被浓缩海水浸润形成盐碱地，勘测采取了1组盐田水，以及根据场地条件选取了3组土样做易溶盐试验，根据盐田水腐蚀性分析成果，以及土的易溶盐试验成果，结合临近工程经验，进行了水、土腐蚀性分析评价，其结果见表1，表2。

场地盐田水对混凝土结构具强腐蚀性，腐蚀介质为；对钢筋混凝土结构中的钢筋在长期浸水条件下及干湿交替条件下均具强腐蚀性，腐蚀介质为Cl-。

盐碱地中的表土对混凝土结构具强腐蚀性，腐蚀介质为；对钢筋混凝土结构中的钢筋具强腐蚀性，腐蚀介质为Cl-；对钢结构具强腐蚀性，腐蚀介质为视电阻率。 从以上结论可以看出，腐蚀性最严重的地方在盐田区表层土，由于浓缩海水沉积的盐类浓度极高，对结构腐蚀性较大。盐田水和场地土的性质决定了结构设计必须考虑防腐蚀问题。

在强腐蚀环境下，采用预制桩能够满足规范要求，预应力混凝土桩及灌注桩一般不能满足规范要求(经试验论证除外)；中、弱腐蚀条件下，PHC管桩、灌注桩、预制桩均可用；强腐蚀条件下，必须选用PHC管桩时，应经专家评审，试验论证，并采取可靠措施。

本工程光伏支架方案可考虑采用以下三种： 方案一：双立柱预制方桩(实心)方案。

1)采用200×200的预制钢筋混凝土方桩。2)防腐措施：同时采取桩身混凝土强度等级不低于C40、水灰比不应大于0.40、抗渗等级不应低于P10、钢筋保护层厚度不应小于45 mm、桩身混凝土应添加复合型防腐材料(要求对氯离子、硫酸根离子等腐蚀性介质具有抗强腐蚀性效果)、应对打入地面以下的桩段表面涂环氧沥青(或聚氨酯沥青)涂层(厚度不小于500 μm)等多重防腐措施，以提高结构防腐蚀性能与耐久性。

方案二：PHC预应力管桩单桩方案(见图4)。

1)桩型选用预应力高强混凝土管桩PHC-300(70)A-C80。2)PHC管桩方案防腐是重点，应同时采取桩身混凝土抗渗等级不应低于P10、钢筋保护层厚度不应小于30 mm、桩身混凝土应添加复合型防腐材料(要求对氯离子、硫酸根离子等腐蚀性介质具有抗强腐蚀性效果)、应对打入地面以下的桩段表面涂环氧沥青(或聚氨酯沥青)涂层(厚度不小于500 μm)等多重防腐措施，以提高结构防腐蚀性能与耐久性。3)由于采用管桩已超越规范要求，所以需邀请专家，组织管桩厂家、施工、监理、设计等相关单位人员召开专题会议，共同解决管桩防腐问题。 方案三：灌注桩双桩方案(见图5)。

1)双立柱光伏支架基础采用φ250钻孔灌注桩。2)防腐措施：同时采取桩身混凝土强度等级不应低于C40、水灰比不应大于0.45、抗渗等级不应低于P8、钢筋保护层厚度不应小于55 mm、桩身混凝土应添加复合型防腐材料(要求对氯离子、硫酸根离子等腐蚀性介质具有抗强腐蚀性效果)等多重防腐措施，以提高结构防腐蚀性能与耐久性。

1)腐蚀性条件。a.根据地勘报告，盐碱地中的表土对混凝土结构具强腐蚀性，其他土层为中腐蚀、弱腐蚀；b.光伏支架的使用年限为25年，现行规范针对的普通建筑使用年限为50年。

2)防腐蚀性能。根据现行规范，只有预制方桩能满足场地腐蚀性要求，管桩与灌注桩均不满足国家规范要求。

3)施工进度。PHC管桩及预制方桩施工速度较快，灌注桩较慢。

4)经济性。以每块光伏板需七组支架计，桩长相同，各方案支架桩费用比例粗略估算：a.直径为300 mm的PHC管桩(单桩)7根，综合单价约100元/m；若直径采用400 mm，综合单价约135元/m；b.200×200的方桩(双桩)14根，约120元/m；c.直径200 mm的灌注桩(双桩)14根，根据土质情况不同，造价在60元

/m～100元/m。相同桩长的情况下，方案二桩基成本是方案一的2.4倍，方案三是方案一的1.2倍～2倍。

1)整个场地表层基本都是盐碱地，表层土对混凝土结构具强腐蚀性，只有采用预制实心桩能够满足规范要求，盐光互补区光伏支架建议采用双立柱预制方桩方案。 2)PHC管桩最经济，考虑到光伏支架设计使用年限远低于常规建筑，且其破坏造成的影响远小于普通建筑，在采取一定的防腐措施，经过专家论证的情况下，将来不晒盐的其他区域可采用预应力高强混凝土管桩。