適用于灘涂光伏電站的光伏支架基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)及施工方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明適用于灘涂光伏電站的光伏支架基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)及施工方法，其包含設(shè)于地面的基礎(chǔ)，光伏支架設(shè)置于該基礎(chǔ)上，該光伏支架包含前立柱和后立柱，前后立柱分別設(shè)于不同的基礎(chǔ)之上，其特征在于，該基礎(chǔ)頂部預(yù)埋有連接件，光伏支架通過(guò)該連接件與基礎(chǔ)連接；該基礎(chǔ)截面為邊長(zhǎng)0.2-0.4m的矩形或者直徑為0.2-0.4m的圓形；該基礎(chǔ)的長(zhǎng)度為2-5m。本發(fā)明受力合理可靠、傳力途徑明確、混凝土用量小、無(wú)需土方開(kāi)挖量、無(wú)需施工降水、費(fèi)用低、耗費(fèi)人工較少、施工速度快、耐久性強(qiáng)等，特別適合于地基承載力較弱、土方開(kāi)挖困難、地下水位淺、腐蝕性較強(qiáng)的灘涂場(chǎng)地。
【專(zhuān)利說(shuō)明】適用于灘涂光伏電站的光伏支架基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)及施工方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種適用于太陽(yáng)能地面光伏電站中光伏組件固定式支架的簡(jiǎn)易條形基礎(chǔ)。

【背景技術(shù)】
[0002]在光伏發(fā)電站中，用來(lái)實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的組件叫光伏組件，光伏支架是用來(lái)支撐光伏組件的鋼(或鋁合金)支架，光伏支架下設(shè)光伏支架基礎(chǔ)以滿(mǎn)足承載能力和正常使用要求。光伏支架一般露天布置在面積廣闊的空曠場(chǎng)地上，也有光伏支架布置在屋頂、灰場(chǎng)、大棚上，但是灘涂光伏發(fā)電站尚屬鳳毛麟角。迄今，較為常用的光伏支架基礎(chǔ)包括鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)、螺旋鋼樁基礎(chǔ)等，但由于灘涂場(chǎng)地的特殊性，這些常用的光伏支架基礎(chǔ)并非適用。
[0003]如圖la、b所示，鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)是最早采用的傳統(tǒng)光伏支架基礎(chǔ)形式之一，也是適用范圍較廣的一種基礎(chǔ)形式，它是在光伏支架前后立柱下分別設(shè)置鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)，由基礎(chǔ)底板和底板之上的基礎(chǔ)短柱組成，短柱頂部設(shè)置預(yù)埋鋼板(或預(yù)埋螺栓)與上部光伏支架連接，需要一定的埋深(Im左右)和一定的基礎(chǔ)底面積，基礎(chǔ)底板上覆土，用基礎(chǔ)自重和基礎(chǔ)上的覆土重量共同抵抗環(huán)境荷載導(dǎo)致的上拔力，用較大的基礎(chǔ)底面積來(lái)分散光伏支架向下的垂直荷載，用基礎(chǔ)底面與土體之間的摩擦力抵抗水平荷載。它的優(yōu)點(diǎn)是傳力途徑明確，受力可靠，適用范圍廣，施工無(wú)需專(zhuān)門(mén)施工機(jī)械。這種基礎(chǔ)形式抵抗水平荷載的能力較強(qiáng)。
[0004]但鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)的缺陷十分明顯:所需混凝土及鋼筋工程量大，所需人工多，土方開(kāi)挖及回填的量都很大，施工周期長(zhǎng)。灘涂場(chǎng)地土多處于軟塑或者可塑狀態(tài)，地下水位較淺，土方開(kāi)挖難度頗大，需要在整個(gè)施工過(guò)程中連續(xù)不斷地降水，費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、費(fèi)錢(qián)。灘涂具有明顯的漲潮、退潮周期，漲潮期間一般無(wú)法施工，需等退潮之后才能正常施工，由于鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)施工周期過(guò)長(zhǎng)，不利于保證施工連續(xù)性與施工質(zhì)量。
[0005]如圖2a、b所示，螺旋鋼樁基礎(chǔ)是近年來(lái)日益廣泛使用的光伏支架基礎(chǔ)形式，它是在光伏支架前、后立柱下均采用帶有螺旋狀葉片的熱浸鍍鋅鋼管樁，螺旋葉片可大可小、可連續(xù)可間斷，螺旋葉片與鋼管樁之間采用連續(xù)焊接。施工過(guò)程中，可用專(zhuān)業(yè)機(jī)械將其旋入土層中。螺旋鋼樁基礎(chǔ)上部露出地面，與上部支架立柱之間通過(guò)螺栓連接。其受力機(jī)理與日常生活中常見(jiàn)的螺絲釘相似，用配套機(jī)械將其旋入土體中，通過(guò)鋼管樁樁側(cè)與土體之間的側(cè)摩阻力，尤其是螺旋葉片與土體之間的咬合力抵抗上拔力及承受垂直荷載，利用樁體、螺旋葉片與土體之間的樁土相互作用抵抗水平荷載。螺旋鋼樁基礎(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)突出:施工速度快，無(wú)需場(chǎng)地平整，無(wú)土方開(kāi)挖量，方便調(diào)節(jié)上部支架，可隨地勢(shì)調(diào)節(jié)支架高度。對(duì)環(huán)境影響較小，所需人工少，今后進(jìn)行回收時(shí)，螺旋鋼樁仍可視情況得到二次利用。
[0006]螺旋鋼樁基礎(chǔ)的主要缺陷是:工程造價(jià)相對(duì)較高，且需要專(zhuān)門(mén)的施工機(jī)械，最重要的是基礎(chǔ)水平承載能力與土層的密實(shí)度休戚相關(guān)，螺旋鋼樁基礎(chǔ)要求土層具有一定的密實(shí)性，特別是接近地表的淺層土不能夠太松散或太軟弱。事實(shí)上，灘涂場(chǎng)地多為松散土或者軟弱土，不能提供足夠的樁土相互作用，在水平荷載作用下螺旋鋼樁的水平位移將持續(xù)增大，容易導(dǎo)致光伏支架側(cè)向傾斜。此外，螺旋鋼樁耐腐蝕性能較差，盡管可以在螺旋鋼樁表面進(jìn)行熱浸鍍鋅防腐，但仍然難以適應(yīng)灘涂強(qiáng)腐蝕性環(huán)境。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種新穎的光伏支架基礎(chǔ)形式，能夠適用于地基承載力較弱、土方開(kāi)挖困難、地下水位淺、腐蝕性較強(qiáng)的灘涂場(chǎng)地，替代在這類(lèi)場(chǎng)地中具有安全隱患、耐腐蝕性能差的螺旋鋼樁基礎(chǔ)，以及土方開(kāi)挖難度頗大、需要持續(xù)不斷降水的鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。一種適用于灘涂光伏電站的光伏支架基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其包含設(shè)于地面的基礎(chǔ)，光伏支架設(shè)置于該基礎(chǔ)上，該光伏支架包含前立柱和后立柱，前后立柱分別設(shè)于不同的基礎(chǔ)之上，該基礎(chǔ)頂部預(yù)埋有連接件，光伏支架通過(guò)該連接件與基礎(chǔ)連接；該基礎(chǔ)截面為邊長(zhǎng)0.2-0.4m的矩形或者直徑為0.2-0.4m的圓形；該基礎(chǔ)的長(zhǎng)度為2-5m。
[0009]連接件為預(yù)埋鋼板或預(yù)埋螺栓，分別與光伏支架的前立柱或后立柱相連接。
[0010]該基礎(chǔ)外表面設(shè)有保護(hù)層。
[0011]—種適用于灘涂光伏電站的光伏支架基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的施工方法，該基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)含設(shè)于地面的基礎(chǔ)，光伏支架設(shè)置于該基礎(chǔ)上，該光伏支架包含前立柱和后立柱，前后立柱分別設(shè)于不同的基礎(chǔ)之上，其特征在于，該基礎(chǔ)頂部預(yù)埋有連接件，光伏支架通過(guò)該連接件與基礎(chǔ)連接；該基礎(chǔ)截面為邊長(zhǎng)0.2-0.4m的矩形或者直徑為0.2-0.4m的圓形；該基礎(chǔ)的長(zhǎng)度為2_5m ；
上述基礎(chǔ)為預(yù)制鋼筋混凝土樁柱，并直接利用機(jī)械沉樁，沉樁完畢后，將光伏支架與基礎(chǔ)連接。
[0012]該沉樁方法采用靜壓沉樁、振動(dòng)沉樁或錘擊沉樁。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:提出了一種新型的光伏支架混凝土樁柱基礎(chǔ)——預(yù)制鋼筋混凝土樁柱基礎(chǔ)，擯棄了鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)土方開(kāi)挖量大、需要施工降水的劣勢(shì)，消除了螺旋鋼樁基礎(chǔ)截面尺寸較小、防腐蝕性能較差的弊端，能夠較好的適用于地基承載力較弱、土方開(kāi)挖困難、地下水位淺、腐蝕性較強(qiáng)的灘涂場(chǎng)地，能夠在灘涂光伏發(fā)電站的建設(shè)中節(jié)省投資、增大安全性及增強(qiáng)耐久性。
[0014]其優(yōu)點(diǎn)還有:受力合理可靠、傳力途徑明確、混凝土用量小、無(wú)需土方開(kāi)挖量、無(wú)需施工降水、費(fèi)用低、耗費(fèi)人工較少、施工速度快、耐久性強(qiáng)等，特別適合于地基承載力較弱、土方開(kāi)挖困難、地下水位淺、腐蝕性較強(qiáng)的灘涂場(chǎng)地。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1a為現(xiàn)有的一種光伏支架基礎(chǔ)布置不意圖。
[0016]圖1b為圖1a中A-A面首I]面不意圖。
[0017]圖2a為現(xiàn)有的另一種光伏支架基礎(chǔ)布置不意圖。
[0018]圖2b為圖2a中A-A面剖面示意圖。
[0019]圖3a為本發(fā)明的布置示意圖。
[0020]圖3b為圖3a中A-A面剖面示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021]如圖3a、b所示，本發(fā)明一種適用于灘涂光伏電站的光伏支架基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其包含設(shè)于地面的基礎(chǔ)I，光伏支架2設(shè)置于該基礎(chǔ)I上，該光伏支架2包含前立柱21和后立柱22，前后立柱分別設(shè)于不同的基礎(chǔ)之上，該基礎(chǔ)I頂部預(yù)埋有連接件3，光伏支架2通過(guò)該連接件3與基礎(chǔ)I連接；該基礎(chǔ)I截面為邊長(zhǎng)0.2-0.4m的矩形或者直徑為0.2-0.4m的圓形；該基礎(chǔ)I的長(zhǎng)度為2-5m。
[0022]連接件3可以為預(yù)埋鋼板或預(yù)埋螺栓(圖中為U型螺栓)，分別與光伏支架的前立柱或后立柱相連接，該基礎(chǔ)外表面可以設(shè)有保護(hù)層。該保護(hù)層可以是環(huán)氧浙青或聚氨酯浙青涂層，并且，還可以采用提高混凝土強(qiáng)度、增加保護(hù)層厚度、添加復(fù)合型防銹阻銹劑等方式來(lái)保證防腐性及耐久性。
[0023]上述基礎(chǔ)為預(yù)制的鋼筋混凝土樁柱，施工時(shí)，直接利用機(jī)械沉樁，沉樁完畢后，將光伏支架與基礎(chǔ)連接。，該沉樁方法一般可以采用靜壓沉樁、振動(dòng)沉樁或錘擊沉樁。
[0024]對(duì)于灘涂場(chǎng)地，在施工時(shí)，還有以下問(wèn)題需要注意。
[0025]關(guān)鍵點(diǎn)1:樁型選擇。對(duì)于灘涂場(chǎng)地而言，為避免土方開(kāi)挖、施工降水等施工技術(shù)難題，應(yīng)采用可以直接機(jī)械沉樁的鋼筋混凝土預(yù)制樁，而非現(xiàn)澆鋼筋混凝土樁。在諸多鋼筋混凝土預(yù)制樁中，宜采用混凝土預(yù)制實(shí)心樁，而非預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，因?yàn)楹笳叩哪透阅茌^差。若采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，則需要增加管樁壁厚。此外，預(yù)制樁具有施工簡(jiǎn)便，速度快，所需人工少，經(jīng)濟(jì)性較好等優(yōu)點(diǎn)。
[0026]關(guān)鍵點(diǎn)2:改進(jìn)承載能力。對(duì)于灘涂場(chǎng)地而言，地基承載力通常較弱。相對(duì)螺旋鋼樁基礎(chǔ)而言，可以擁有較大的截面尺寸，大幅度增加了樁基礎(chǔ)的側(cè)阻力與端阻力，有效改進(jìn)了基礎(chǔ)承載能力與抗沉降能力。
[0027]關(guān)鍵點(diǎn)3:多重防腐措施。灘涂環(huán)境一般腐蝕性較強(qiáng)，采取提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)(C40以上)、增加保護(hù)層厚度(不小于40mm)、添加復(fù)合型防腐阻銹劑(要求對(duì)氯離子、硫酸根離子等腐蝕性介質(zhì)均防腐效果)、樁柱表面涂環(huán)氧浙青(或聚氨酯浙青)涂層(厚度不小于500um)等多重防腐措施，以提高結(jié)構(gòu)防腐蝕性能與耐久性。
[0028]關(guān)鍵點(diǎn)4:沉樁方式。常見(jiàn)的沉樁方式有靜壓沉樁、振動(dòng)沉樁、錘擊沉樁三種。由于預(yù)制樁為與光伏支架連接需要在樁頂預(yù)埋鋼板(或者預(yù)埋螺栓)，采用錘擊沉樁方式容易損壞樁頂預(yù)埋鋼板(或者預(yù)埋螺栓)，并且難以保證施工精度，故不建議使用。靜壓沉樁是一種較為理想的沉樁方式，鑒于灘涂場(chǎng)地地基承載力較弱，有些場(chǎng)地甚至表面有較厚的淤泥層，自重較大的靜壓沉樁機(jī)械可能無(wú)法入場(chǎng)，此時(shí)可考慮采用振動(dòng)沉樁。
[0029]關(guān)鍵點(diǎn)5:樁柱基礎(chǔ)與光伏支架連接。樁柱基礎(chǔ)與光伏支架連接一般有焊接與螺栓連接兩種。對(duì)于焊接，需要在樁頂預(yù)埋鋼板；對(duì)于螺栓連接，則需要在樁頂預(yù)埋螺栓。焊接連接比較容易控制精度及準(zhǔn)確安裝，但由于自身存在裂紋、氣孔、燒穿和未焊透等缺陷，容易在缺陷處形成應(yīng)力集中，在腐蝕環(huán)境下的抗疲勞性能較差。螺栓連接在腐蝕環(huán)境下的抗疲勞性能較好，但囿于自身結(jié)構(gòu)特征，其精度不容易控制，上部支架安裝難度較大。樁頂在預(yù)埋螺栓之后，就不能再采用錘擊沉樁方式，而應(yīng)采用靜壓沉樁或者振動(dòng)沉樁方式。
[0030]本發(fā)明的新穎之處在于:為適應(yīng)灘涂場(chǎng)地特點(diǎn)，擯棄鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)土方開(kāi)挖量大、需要施工降水的劣勢(shì)，消除螺旋鋼樁基礎(chǔ)截面尺寸較小、防腐蝕性能較差的弊端，提出了一種新型的光伏支架基礎(chǔ)形式:預(yù)制鋼筋混凝土樁柱基礎(chǔ)。該基礎(chǔ)形式可以直接機(jī)械沉樁，無(wú)需土方開(kāi)挖及施工降水，可以采用較大的截面尺寸，并可以靈活設(shè)置樁長(zhǎng)，有效改進(jìn)了基礎(chǔ)承載能力與抗沉降能力；同時(shí)配套多重防腐措施，提高了基礎(chǔ)的防腐蝕性能和耐久性。這種新型基礎(chǔ)在原有光伏支架基礎(chǔ)的前提下改進(jìn)了受力機(jī)制，避免了施工技術(shù)難題，完善了防腐措施，降低了混凝土用量，具有很好的安全性、耐久性與經(jīng)濟(jì)性。顯然，這種適用于灘涂場(chǎng)地的預(yù)制鋼筋混凝土樁柱基礎(chǔ)具有新穎性、創(chuàng)造性和實(shí)用性。
【權(quán)利要求】
1.一種適用于灘涂光伏電站的光伏支架基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其包含設(shè)于地面的基礎(chǔ)，光伏支架設(shè)置于該基礎(chǔ)上，該光伏支架包含前立柱和后立柱，前后立柱分別設(shè)于不同的基礎(chǔ)之上，其特征在于，該基礎(chǔ)頂部預(yù)埋有連接件，光伏支架通過(guò)該連接件與基礎(chǔ)連接；該基礎(chǔ)截面為邊長(zhǎng)0.2-0.4m的矩形或者直徑為0.2-0.4m的圓形；該基礎(chǔ)的長(zhǎng)度為2_5m。
2.如權(quán)利要求1所述的適用于灘涂光伏電站的光伏支架基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其特征在于，連接件為預(yù)埋鋼板或預(yù)埋螺栓，分別與光伏支架的前立柱或后立柱相連接。
3.如權(quán)利要求1所述的適用于灘涂光伏電站的光伏支架基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其特征在于，該基礎(chǔ)外表面設(shè)有保護(hù)層。
4.一種適用于灘涂光伏電站的光伏支架基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的施工方法，其特征在于，該基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)含設(shè)于地面的基礎(chǔ)，光伏支架設(shè)置于該基礎(chǔ)上，該光伏支架包含前立柱和后立柱，前后立柱分別設(shè)于不同的基礎(chǔ)之上，其特征在于，該基礎(chǔ)頂部預(yù)埋有連接件，光伏支架通過(guò)該連接件與基礎(chǔ)連接；該基礎(chǔ)截面為邊長(zhǎng)0.2-0.4m的矩形或者直徑為0.2-0.4m的圓形；該基礎(chǔ)的長(zhǎng)度為2-5m ； 上述基礎(chǔ)為預(yù)制鋼筋混凝土樁柱，并直接利用機(jī)械沉樁，沉樁完畢后，將光伏支架與基礎(chǔ)連接。
5.如權(quán)利要求4所述的適用于灘涂光伏電站的光伏支架基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的施工方法，其特征在于，該沉樁方法采用靜壓沉樁、振動(dòng)沉樁或錘擊沉樁。
【文檔編號(hào)】E02D27/44GK104420477SQ201310381881
【公開(kāi)日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2013年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月28日
【發(fā)明者】汪海燕, 李彥利, 鄭洪有, 楊菁, 賀廣零, 范立婷 申請(qǐng)人:中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)華北電力設(shè)計(jì)院工程有限公司