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黔西南山地光伏支架基础创新设计及应用

摘要：为实现光资源丰富的山地石漠化和荒漠化地区土地的合理利用，结合黔西南山地光伏项目地形坡度大、地质条件复杂、机械成孔难度大等特点。通过广泛的现场调研、理论分析及数值模拟，本文提出一种适用于单立柱光伏支架的的微孔锚杆扩展基础，通过工程实践，验证了该创新型基础的可行性，同时大大降低了桩基工程部分的建设成本。微孔锚杆扩展基础既具有岩石锚杆基础抗拔、抗倾覆稳定性，又具有独立基础抗弯、抗冲切能力强的优点，适用于场地地形高差变化大、岩石硬度高、大型机械施工困难的黔西南山地石漠化地区。

关键词：微孔锚杆扩展基础；山地光伏；创新设计；石漠化

0引言

光伏支架基础是光伏电站项目建设的重要组成部分，大型光伏项目占地面积大，即使在同一场区中，地形地貌、地质条件都有较大的差异性。这种现象在山地光伏项目中尤为明显[1]。随着山地光伏项目的逐年增多，光伏支架基础的创新设计在并网项目中已有较多的应用，靳玉石[2]阐述了云南省永仁秀田光伏电站中，双立柱支架基础采用钻孔孔径为φ110mm的微型桩，埋入通长钢套管，施工时，使用小型的履带式钻孔设备进行冲击造孔，孔径小，钻孔浅，适用于机械成孔条件较好区域。

在此基础上，何文俊等[3]对双立柱支架基础进行创新设计，提出一种机械成孔钢管地锚基础，该基础现浇素混凝土，直径一般为130~150mm之间，钢套管沿其主受力方向（南北向）焊接2根带肋钢筋，并下引至桩身底部。该设计有效提高了基础的抗拔性能，增加了基础钢管与混凝土的锚固长度，减小了基础钢管的长度。

随着光伏支架基础理论研究的深入和国内外并网项目的广泛应用[4,5,6]，涉及光伏支架基础设计的规范[7~10]不断更新，为光伏支架基础的创新设计提供了理论依据和应用参考。本文针对地形坡度起伏大、岩石硬度大、基础作业面小等黔西南山地光伏地质基础条件特点，提出一种适用于该类条件的新型支架基础——微孔锚杆扩展基础。

1微孔锚杆拓展基础设计

本文提出的微孔锚杆扩展基础技术是结合了岩石锚杆和独立基础优点的复合型基础，设计方案示意图如图1所示。该基础按照相关规范[7~10]的有关规定进行设计，满足岩石锚杆基础和地基基础的构造要求。其中：基础抗拔、抗倾覆力主要由锚杆部分承担，根据《建筑地基基础设计规范》8.6.2、8.6.3条[8]进行计算；基础竖向载力主要由扩展基础部分承担，不考虑锚杆作用，根据《建筑地基基础设计规范》5.2.1、5.2.2条[8]，要求基础底面的压力满足地基基础承载力的特征值。

图1微孔锚杆扩展基础图

2工程案例

2.1工程概况

某光伏电站项目群位于贵州省黔西南州，总装机容量超过300MWp，该项目距离省会贵阳市直线距离约200km，距离安龙县直线距离约20km。场地海拔高程在1200-1400m之间，自然坡度15°～25°，场区内大部分区域地表基岩裸露，主要为荒地，主要坡向为南坡，局部有北坡。

该项目建设区域环境条件：太阳年总辐射在4877.13MJ/m2，月平均日照时数为127.6小时，年平均气温为15.3℃，年平均累计降水量1195.4mm，极端灾害性天气较少，太阳能资源丰富，有利于光伏电站的开发。

2.2工程地质

项目地貌总体上为为高原溶蚀、剥蚀、侵蚀切割的低中山山地地貌，其中场区北侧大部分区域被第四系覆盖层覆盖，地表多为梯坎状的旱地与水田，地面高程1410m～1310m，最大高差约100m，自然坡度10°～20°，地表起伏较小；场区南侧地形总体呈东侧高，西侧低的单面斜坡态势，地面高程1440m～1180m，最大高差约260m，自然坡度15°～25°，大部分区域地表基岩裸露。

当地地震基本烈度6度，加速度为0.05g，地震分组为第二组，场地土类别Ⅱ类。场区出露地层由上到下依次为：

1)第四系全新统(Q4)耕植土：褐色、褐黑色，松散，稍湿~干燥，成分主要为粘土，夹杂植物根茎及腐殖质，一般厚度0~0.6m。

2)第四系全新统残坡积粘土(Q4el+dl)：黄褐色、灰褐色，稍湿~湿润，硬~可塑状，含少量强风化岩体残留颗粒，厚度约1~2m，主要分布于场地东侧耕植土以下，场地西侧的溶蚀沟槽及溶蚀洼地中有少量分布。

3)三叠系上统赖石科组（T3ls）粉砂岩：灰色、深灰色，薄至中厚层状，表层约1~2m为强风化，节理裂隙极发育，岩体破碎，下部为中风化层，节理裂隙较发育，岩体较破碎，为软岩，岩体基本质量等级为IV，产状约55~90°∠10~15°，主要分布于场区东侧，约占场地总面积的60%。

4)三叠系中统竹竿坡组（T2z）灰岩:灰色，薄层~中厚层状，砾状、隐晶结构，钙质胶结，中风化，锤击声较脆，较难击碎，为较硬岩，节理裂隙较发育~极发育，岩体较破碎~极破碎，岩体基本质量等级为IV级，为层状~块状/碎裂结构岩体，主要分布于场区西侧