太陽能光伏發電場地的勘察和評價

宋 向 輝

(山西省勘察設計研究院，山西 太原 030013)

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太陽能光伏發電場地的勘察和評價

宋 向 輝

(山西省勘察設計研究院，山西 太原 030013)

針對目前太陽能光伏發電工程地質勘察工作的現狀,以青海省德令哈市某20 MW并網光伏發電項目工程地質勘察為例，闡述了工程地質勘察的方法、內容以及工作流程,并根據光伏發電的工程特性,提出了相應的巖土工程設計參數。

光伏發電，地質勘察，地基，基坑工程

1 概述

太陽能光伏發電是我國現階段大力提倡的節能環保能源，但目前光伏發電的勘察缺少國家及行業標準的支持和規范，落后于我國風電發展現狀。針對太陽能光伏發電站具有承受的荷載相對較小但數量眾多的特點,淺層土是主要的受影響土層，針對目前巖土工程勘察工作的現狀,以及在工程地質勘察工作中常出現的若干問題,結合工程實例，對工程地質勘察如何優化設計提出自己的看法。

下面本文根據工程實例，簡要介紹太陽能光伏發電工程地質勘察。

2 工程實例

某20 MW并網光伏發電項目位于青海省德令哈市，占地范圍約47.2 hm2。擬建建筑物主要包括光伏組件陣列。

2.1 本次勘察工作量布置原則

1)本次勘測按施工圖設計階段勘測要求，按簡單場地布置工作量。2)所有勘探點、測試點位置、類型、深度根據GB 50021—2001巖土工程勘察規范(2009年版)、GB 50011—2010建筑抗震設計規范及相關規范確定，勘探深度為7.0 m，為劃分建筑場地類別，光伏基礎地段布置了4個剪切波速試驗孔，孔深20.0 m。3)光伏基礎場地地段勘探點按方格網布置，間距控制在100 m左右。4)為測試土壤視電阻率，光伏基礎部分布置了8個土壤視電阻率測試點。

2.2 勘察方法

1)地質調查。為查明場地地形、地貌特征及可能影響擬建構筑物的不良地質作用，進行了以1∶2 000為底圖的地質調查,范圍包括整個廠區及廠區邊界外15 m左右，整個調查區南北長約1 130 m，東西寬約440 m，面積約0.51 km2。主要工作內容：a.地形地貌特征，包括宏觀地形地貌(地面坡度與相對高差、凹地與平臺)和微觀地形地貌；b.地表水的沖刷作用、風沙的風蝕作用及植被發育情況。

2)勘察手段主要為鉆探取樣及原位測試。原位測試主要采用重型圓錐動力觸探試驗、土壤電阻率測試、剪切波速測試。

2.3 勘察工作成果

1)區域地質資料。

擬建場地地處柴達木盆地邊緣。柴達木盆地形成于印支運動，盆地基底為前寒武紀結晶變質巖系。地勢由西北向東南微傾，海拔自3 000 m漸降至2 600 m左右,其中第四系厚度大于2 000 m。同時伴隨晚更新世內陸干冷古氣候的發展，各湖開始濃縮和堿化，形成了現今的地貌景觀。擬建項目區所處構造位置為青藏歹字型構造帶的頭部外圍裙帶與祁呂賀山字型構造帶西翼反射弧的交匯部位，構造形跡復雜。地表的第四系中未發現構造形跡。

該區域的地貌形態主要是：山區的剝蝕構造地形，侵蝕構造地形和平原區的堆積地形，該地貌形態受祁連山系斷裂和柴達大系斷裂控制。

祁連山系斷裂具有網格斷裂形態特征，主要的斷裂有：冷龍嶺北坡斷裂帶，中祁連南坡斷裂帶、大哈爾騰—哈位湖斷裂帶、宗務隆—青海湖南山斷裂帶。柴達大系斷裂帶對該地段具有影響的是宗務隆山南緣斷裂帶。這些斷裂帶呈北西、北西西向，并被北、北東向斷裂穿插、交切。這些斷裂帶有的至今仍非常活躍。以上斷裂均距離擬建場地5 km以上。

區內干旱少雨，風沙大，風蝕嚴重，已沙質荒漠化，植被不發育，零星有自然生長的沙柳等低矮灌木，生態環境十分脆弱。

德令哈市地處柴達木盆地邊緣，屬高原大陸性氣候，為典型的荒漠～半荒漠高原干旱氣候區，其特點是干旱少雨，日照強烈，風沙大，蒸發量大。全年無霜期84 d～99 d，年平均氣溫4.0 ℃，歷年極端最高溫度34.7 ℃，歷年極端最低溫度-27.9 ℃，最熱月平均氣溫16.2 ℃(7月)，最冷月平均氣溫-10.9 ℃(1月)。年平均降水量最高為182.3 mm。年平均蒸發量2 092.5 mm。春季多風，平均風速 2.5 m/s，最大風速17.7 m/s，風向為西西北，年最多風向為東東北。年平均日照時數3 124.8 h，年平均日照百分率70%。年平均相對濕度38%，標準凍結深度1.96 m。

區內水系為柴達木水系，屬內陸水系，對擬建區地下水有影響的河流是巴音郭勒河，該河發源于宗務隆山北麓，經野馬灘、澤令溝向西北和白水河匯合轉向南，至那里木轉彎向西，流入庫爾雷古湖，總長188 km。

在德令哈水文站以上的流域面積為7 281 km2，擬建區主要分布在德令哈沖洪積前緣帶，屬松散巖類孔隙水，單井涌水量在1 000 m3/d以上，水化學類型是HCO3-C2型，礦化度一般小于0.5 g/L。

2)場地巖土工程地質條件。

a.地形地貌及地下水。

場地所處地貌單元屬于宗務隆山山前沖洪積前緣，場地內地形起伏較大，整體上向東南傾斜。本次勘察深度20 m范圍內未揭露場地地下水。

b.地層時代及成因類型。

c.不良地質作用。

據區域地質資料及已有勘察成果，擬建場址5 km范圍內無區域性斷裂構造，亦不存在泥石流、土洞等不良地質作用，但通過對場區周圍環境進行踏勘，場地內存在小面積沖刷形成的凹地，雨季有小股洪流由北向南流經場地，針對這種情況，建議場地北側部位設置防洪槽等防洪措施。

2.4 場地巖土綜合分析評價

1)地震效應。場址區域地震動峰值加速度為0.10g，對應地震烈度為7度，地震動反應譜特征值為0.45 s。設計地震分組為第三組。場地20.0 m深度范圍內等效剪切波速值為250.0 m/s

2)天然地基土承載力。第①層角礫為180 kPa，第②層角礫為220 kPa。

3)天然地基均勻性。場地內各層地基土為均勻的角礫，屬于低壓縮性土，且厚度分布較均勻，因此，擬建建(構)筑物天然地基均屬于均勻地基。

4)場地穩定性、適宜性。擬建場址5 km范圍內無區域性斷裂構造，亦不存在不良地質作用及工程不利的埋藏物，因此擬建場地屬于穩定場地，可進行本工程建設。

5)地基土對建筑材料的腐蝕性。德令哈市屬荒漠～半荒漠高原干旱性氣候，場地內第①層角礫為強透水層，在勘察深度范圍內未見地下水，場地環境類型為Ⅲ類。場地地基土對混凝土結構及鋼筋混凝土結構中的鋼筋均具微腐蝕性。根據土壤電阻率測試結果，0.0 m～3.0 m深度范圍內的地基土對鋼結構均具微腐蝕性。

2.5 地基與基坑工程方案分析

1)天然地基可行性。

本工程各擬建建(構)筑物天然地基為均勻地基，持力層為第①層角礫，該層承載力特征值為180 kPa，均滿足設計要求。因此，本工程各擬建建(構)筑物均可采用天然地基。當采用天然地基時應考慮適應的基礎尺寸，滿足抗傾覆要求。

2)樁基礎。

本工程若采用樁基礎時，可采用鉆孔灌注樁基礎。依據本次勘察地基各土層狀態指標，按JGJ 94—2008建筑樁基技術規范，并結合地區建筑經驗，鉆孔灌注樁極限側阻力標準值建議第①層為110 kPa，第②層為130 kPa。抗拔系數可按0.6考慮。

3)基坑工程。

擬建場地周邊空曠開闊，基坑開挖深度為現地面下不大，開挖深度范圍內以中密的角礫為主，且無地下水影響，本工程基坑工程安全等級為三級。可采用自然放坡進行直接開挖，坡高比以1∶0.75為宜。

3 結語

1)查明有無影響場地穩定性的不良地質現象和環境地質問題，提出整治方案的建議；2)查明建筑范圍內地層結構和巖土工程特性，分析和評價地基的穩定性、均勻性和承載力；3)查明埋藏的河道、墓穴、防空洞、孤石等對工程不利的埋藏物；4)判定地基土(地下水)對建筑材料的腐蝕性；5)提供場址區的地震基本烈度及地震動參數；劃分建筑場地類別，對場地地震效應進行評價；6)實測場地土壤視電阻率；7)對可供采用的地基基礎設計方案進行論證分析；確定與設計要求相對應的地基承載力及變形計算參數，以及設計與施工應注意的問題。

[1] GB 50025—2004，濕陷性黃土地區建筑規范[S].

[2] GB 50021—2001，巖土工程勘察規范(2009年版)[S].

[3] GB 50007—2011，建筑地基基礎設計規范[S].

[4] DL/T 5074—2006，火力發電廠巖土工程勘測技術規程[S].

On survey and evaluation of solar energy photovoltaic power generation sites

Song Xianghui

(ShanxiSurveyandDesignInstitute,Taiyuan030013,China)

According to the geological survey of the solar energy photovoltaic power generation, illustrates the geological survey methods, contents and working procedure by taking some 20 MW gird-connection solar energy photovoltaic power generation in Delingha City of Qinghai Province as the example, and points out respective design parameter of the geotechnical projects according to the features of the photovoltaic power engineering.

photovoltaic power generation, geological survey, foundation, foundation pit project

1009-6825(2016)20-0072-02

2016-05-07

宋向輝(1988- )，男，助理工程師

TU412

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