
光伏电站支撑基础的不均匀冻胀和隆起是多年冻土地区光伏项目开发建设的重点和难点。通过对基础类型的选择、降低基础切向冻胀力的措施以及环箍式可调高度支架的设计的研究,解决了支架基础不均匀冻胀引起的光伏组件损坏问题,并提出了一套防止冻土地区光伏支架基础不均匀冻胀的基本可行设计方案
多年冻土地区一般具有以下气候地质特征:
1)冬季气温较低,一般低于-20℃
2)土质为强冻胀土或极强冻胀土,如粘土、粉质粘土等
3)地下水丰富,水位高。在地下水丰富、水位高的情况下,需要现浇混凝土的混凝土独立基础、混凝土桩基础和微孔灌注桩基础施工困难,冻土地区冬季温度极低,难以保证混凝土浇筑和养护质量。混凝土条形基础更适合场地平坦、地下水位低的地区(如沙漠)。在冻土地区,这种基础容易出现不均匀抬升和倾斜。螺旋钢管桩基础造价高,不适合高腐蚀性环境和流动性粉土
综上所述,在冻土地质条件下,考虑到经济性和施工方便性,在采取必要措施减少桩长以防止冻胀的前提下,PHC基础是更合适的光伏支撑基础[2]。以下以中国东北地区的一个光伏项目为例,分析了冻土地质条件下PHC基础的应力以及防止其不均匀冻胀和隆起的措施
在冻胀力的作用下,PHC基础主要承受永久荷载(PHC上部支撑重量、构件重量和PHC自重等),冻土对PHC的切向冻胀力,冻土层下土壤对PHC的锚固力。从应力分析来看,通过对冻土地区光伏发电支架基础设计的分析,完全依靠PHC锚固来避免强冻胀土或极强冻胀土地区的不均匀冻胀和隆起是不经济的,研究发现,在冻结深度内用桩周土回填中粗砂的方法可以减少冻土对PHC地基的切向冻胀力,从而大大缩短PHC的设计长度,节省工程成本。此外,通过控制每组支架的PHC基础数量,并采用高度可调的环箍式支架,可以进一步解决一些PHC基础的不均匀冻胀提升和部件损坏问题。