光伏電站巖土工程勘察的探討

徐澤友 鄧 霞

(1.南京南大巖土工程技術有限公司,江蘇 南京 210000； 2.羲和太陽能電力有限公司，江蘇 南京 210012)

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光伏電站巖土工程勘察的探討

徐澤友1鄧 霞2

(1.南京南大巖土工程技術有限公司,江蘇 南京 210000； 2.羲和太陽能電力有限公司，江蘇 南京 210012)

根據光伏項目自身的工程特點和要求，考慮影響地基基礎設計和施工的關鍵要素，針對性的制定了地質勘察內容和勘察工作方法，有利于為光伏電站工程提供全面、客觀的地質報告和巖土工程設計參數。

光伏電站，地質勘察，巖土，基礎方案

1 概述

近年來，作為綠色環保新能源的光伏發電在我國得到迅速發展，對緩解大氣污染發揮了積極作用。然而與之相對應的巖土工程勘察設計工作，現階段缺乏國家和行業標準的支持。光伏電站的主要建(構)筑物不同于一般的工民建，其主要建(構)筑物包括光伏陣列，逆變器和升壓站等。此類建(構)筑物具有荷載相對較小但數量眾多且分散的特點，其主要的受影響土層為淺部土層。通過總結蘇北地區近年來光伏基站勘察工作的實踐經驗，結合此類項目設計、施工的技術要求，歸納出光伏勘察的技術特點和工作方法，提供合理的巖土工程參數。

2 光伏項目的特點

2.1 荷載分布特點

光伏項目通常占地面積很大，擬建物包括光伏組件、電池板支架、地埋線路、逆變器室及管理用房等附屬設施。光伏組件系統通常由多晶硅板及其鋼結構支架和連接件組成，支架柱腳與基礎連接，常用的基礎形式有獨立柱基、條基、預埋式混凝土基礎、灌注樁(短樁)基礎及鋼螺旋基礎等，基礎埋置深度一般不大于2.0 m。逆變器室及管理用房一般為1層或2層的框架結構或磚混結構，少數采用移動裝配式，荷載不大，通常采用天然地基。遇巖土體軟弱時，可采用地基處理的方式簡單加固。

2.2 建設工期及效益

光伏項目享受國家補貼的時效性較強，因此建設單位通常對勘察、設計和施工的工期要求較高，以便在國家規定的期限內完成發電并網。

3 地質勘察內容和工作方法

3.1 勘察布孔原則

現行GB 50021—2001巖土工程勘察規范主要針對房屋建筑和構筑物的勘察作業，因光伏項目荷載特點的特殊性(荷載小且分散)，根據以往項目經驗，勘察孔布置可在現行國家規范要求的基礎上降低一級使用。例如，已建的淮安市劉老莊二期4 MWp項目，位于民便河東側，其地基復雜程度等級為二級(中等復雜)，勘察點布置時降為三級(簡單地基)按30 m～50 m布孔，共布置22個勘探點，其中取土孔12個，靜力觸探孔10個。再如已建洪澤7 MWp農光互補項目位于洪澤縣三河鎮塘西村，地貌類型屬沖洪積平原，其地基復雜程度等級為三級，勘察點布置時降低一級按100 m左右的間距較為適宜。但逆變器室為房屋建筑，不建議降低地基復雜程度等級，通常按二級即15 m～30 m進行布置。

3.2 勘察手段

根據勘察目的和任務，光伏項目工程地質勘察主要采用工程地質調查、水文地質調查，結合鉆探、取樣、室內巖土試驗、標準貫入試驗、靜力觸探試驗等原位測試手段。因基礎埋深較淺及結構受力較為分散，勘察時應重點查明淺部土層分布情況，對基底埋深附近土層嚴格按GB 50021的要求執行，對深部土層可適當減少取樣和原位測試數量。

3.3 勘察孔深

勘察孔深的確定：光伏組件荷重較小，對地基承載力要求不高，對沉降變形要求亦低，除極端軟弱土外，一般地基都能滿足設計要求，也不需要進行變形驗算。因此，勘察孔深5.0 m～6.0 m可滿足要求。但當場地起伏較大時應根據設計整平標高及基礎埋置深度調整勘察孔深度。此外，當場地或場地附近沒有可信的資料時，至少應有1個勘探孔滿足劃分建筑場地類別對覆蓋層厚度的要求。

4 工程地質評價與基礎方案

4.1 工程地質評價

基礎承受的荷載主要為支架組件系統自重、風荷載、雪荷載、地震荷載等。不同的巖土層條件對設計和施工方法的選取影響很大，應根據擬選用的基礎形式和巖土層條件對設計和施工可能產生的影響提出方案建議。現以劉老莊二期4 MWp項目為例加以說明，根據該項目場地勘察揭露的巖土層條件，第①層填土層，結構松散，局部為河道底部流塑狀淤泥質填土，工程性質差；第②層粉土夾粉質粘土層，中密，濕，工程性質較差；第③層粘土，軟塑，局部分布，工程性質較差；第④層粘土，可塑，工程性質一般；第⑤層粉土，中密～密實，中等壓縮性，工程性質相對較好。

場地淺部土層物理力學性質一般，擬建逆變—升壓單元及部分配套設施荷載較小，可采用天然地基方案，以②層粉土夾粉質粘土作為基礎持力層。場地淺部粉土為輕微液化土層，基槽開挖后，建議鋪設一定厚度的砂石墊層，并加強地基基礎和上部結構設計。擬建光伏支架部分位于場地排污河道內，建議采用預制樁基礎，設計要求的單樁荷載80 kN～100 kN，建議采用直徑300 mm～500 mm管樁，以④層及以下地層作為樁端持力層。

4.2 水文地質條件

劉老莊二期4 MWp項目，勘察深度范圍內揭露的含水層為第②層和第④層粉土層，地下水類型為上層滯水或潛水，水量較小，主要接受大氣降水及河流側向滲流補給，排泄方式為自然蒸發、人工抽取及向河流的側向滲流。勘探期間，量測地下水穩定水位埋深平均1.97 m,勘察期間測得場地內排污河道東側水面標高7.55 m，受水閘阻隔影響，西側水面標高6.21 m。根據地區水文經驗，年變化幅度約1 m～2 m。

該項目因距民便河較近，除進行通常的地質勘察工作外，還進行了水文地質調查，根據收集到的資料，場地西側民便河歷史最高水位為8.6 m,最低水位3.3 m，正常水位7.5 m。場地抗浮設計水位及防洪內澇水位建議取民便河最高水位8.6 m。

4.3 水土腐蝕性

光伏項目基礎埋深淺，水土對混凝土及鋼筋混凝土中鋼筋的腐蝕性對基礎選型有直接影響，因此水土腐蝕性評價是光伏電站地質勘察的重要內容。GB 50021規范對水土試樣的采取數量規定為每個場地不少于2件，而光伏電站場地面積相對工業與民用建筑來說要大許多，對水土試樣取樣數量的要求應高于GB 50021規范，可根據場地環境類型和場地實際面積，適當增加腐蝕性水土樣的數量，且應在整個場地內均勻布置，能代表整個場地。通常在勘察工作開始之前即應搜集場地所在區域或鄰近區域的相關資料，是否有腐蝕源，是否有工業排污等等，以便對場地水土腐蝕性做出初判，以此為基礎合理安排水土取樣，以更準確全面地做出場地的水土腐蝕性評價。

4.4 特殊性巖土

光伏項目基礎通常落在淺層巖土層中，地基基礎對特殊性巖土如紅粘土、鹽漬土、膨脹土、濕陷性黃土、凍土等十分敏感，因此，光伏電站的勘察應事先調查場地特殊性巖土的分布，并采取相應的勘探方法查明其分布及特性。

洪澤7 MWp農光互補項目位于洪澤縣三河鎮，勘察中發現有紅粘土，其天然含水率、飽和度、塑性界限和天然孔隙比都很高，卻具有較高的力學強度和較低的壓縮性，這與具有類似指標的一般粘性土力學強度低、壓縮性高的規律完全不同，往往表現為地表較硬，向下逐漸變軟，逐漸過渡為可塑、軟塑狀態，隨著這種由硬變軟現象，巖土體的天然含水率、含水比和天然孔隙比也隨深度遞增，力學性質則相應變差。在項目勘察期間，對紅粘土分布區域，根據光伏工程的需要劃分出紅粘土類型的空間分布，并分別進行工程評價、提出特性參數。對光伏項目此類輕型建筑物的基礎埋深應大于大氣影響急劇層的深度，在此前提下，基礎宜淺埋，充分利用淺部硬殼層，并進行下臥層承載力驗算。

5 結語

光伏電站作為新能源，發展前景廣闊，該類項目場地的勘察設計工作正處于探索和經驗積累時期。本文根據光伏項目組件分布廣、分散性大的特點，以蘇北地區已建成的光伏電站工程實例，探討了工程勘察中面臨的各種技術問題，提出要依據勘察目的和任務，針對性的制定勘察方案，進行工作量布置、工程地質評價和勘察方案選取等，使勘察成果具有更好的目的性和針對性，滿足光伏項目荷載特點的設計和施工要求。

[1] 王進聰.陸上風電、光伏項目勘察要點[J].工程勘察，2016(S2):131-135.

[2] 宋向輝.太陽能光伏發電場地的勘察和評價[J].山西建筑，2016,42(20):72-73.

Discussion on survey of solar energy photovoltaic power plant

Xu Zeyou1Deng Xia2

(1.NanjingNandaGeotechnicalEngineeringTechnologyCo.,Ltd,Nanjing210000,China; 2.SharePowerCo.,Ltd,Nanjing210012,China)

According to the characteristics and requirements of photovoltaic power project, pay attention to the key factors affecting the design and construction of the foundation, geological survey task and method shold be reasonably determined for its characteristics. It will be good for providing photovoltaic power station project with comprehensive and objective geolvgical report and geotechnical engineering design parametrs.

photovoltaic power plant, geological survey, geotechnical, foundation scheme

1009-6825(2017)07-0049-02

2016-12-23

徐澤友(1975- )，男，工程師； 鄧 霞(1979- )，女，工程師

P624

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