山地光伏项目设计与施工难点及应对措施分享

光伏支架基础常见问题
加固方案选择
由于螺旋桩基础在雨水冲刷过程中螺旋叶片 已完全裸露，叶片与地基土的耦合作用已完 全失效，部分基础已发生变形，为保证上部 支架结构稳定及组件正常发电，避免基础加 固后再次发生二次冲刷影响基础结构稳定， 对受冲刷外露出的螺旋桩叶片，在桩原土周 围采用素混凝土墩包裹，并分层回填素土夯 实。然后沿水流方向，每隔一定距离设置沙 袋，用于阻止水土流失，减小水头压力，减 缓了水力坡度。同时加强场区内部植被恢复。
物料运输与管理难度大，安全风险高
山地光伏进场道路多为新建盘山道路，坡陡、弯急、路况差，大型运输车辆一般不能直接 到达场区，大部分设备材料都要由中小型货车转运。由于山地光伏电站可用于布置光伏组 件的资源非常有限，且考虑水土保护等因素，以及尽量减少地表破坏的原则，光伏区检修 通道和施工便道修筑较少，施工时需修筑大量临时道路，物料搬运难度较大。
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山地光伏支架上部结构
光伏支架上部结构类型
双立柱固定支架
光伏农业大棚
添加标题 柔性支架
跟踪支架
水面漂浮支架
分布式支架
光伏支架上部结构
组件支架连接
光伏电站多采用晶硅电池组件，基于组件本身结构形式的限制，现阶段组件与支架的连接方式 主要有以下两种：压块连接和螺栓连接。 一般情况下，对于带边框的晶硅电池组件边框上至少有4个φ9的安装孔，可通过M8螺栓将组件 铝合金边框与支架檩条固定连接。随着光伏行业竞争日趋激烈，组件价格也被压低，厂家为在 市场中突出价格优势，组件将铝合金边框减薄。因此，在考虑螺栓固定的连接方式前必须保证 厂家提供的组件铝合金边框能够满足连接强度要求，不被撕裂，否则此种连接方式存在安全隐 患。 压块连接可适用于铝合金边框组件或无边框组件与檩条的连接，材质为铝合金6063-T5。目前部 分厂家对压块的承载能力不是很了解，在不同风速工况下使用同一种规格的压块可能存在较大 安全隐患，对于风速较大地区，若采用压块连接，一旦安装时某片组件未紧固，可能导致其他 组件连续脱落。
光伏支架基础常见问题
加固方案选择
项目山体坡度较陡，常规钻孔设备无法完成 成孔任务，需选用扩展式基础。条形基础对 场地平整度要求高，采用此种基础，场平工 程量较大，其通过配重方式抵抗逆风荷载的 上拔力，混凝土用量大；由于场区覆土层较 厚，可进行土方开挖，该区域地基承载力较 高，独立基础埋入地基一定深度，具有较强 的抗倾覆和抗滑移能力。 采用独立基础方案需在原有破坏桩位开挖， 将新基础基底以上的原有桩清除。基础底面 与顶面布置双层双向8@150钢筋网片。
光伏支架基础选型分析
螺旋桩基础主要由钢管桩体、桩尖、
螺旋叶片等组成，通过桩土侧摩阻 力及叶片与地基的耦合作用抵抗上 拔力，利用桩身、叶片与地基的相 互作用抵抗水平荷载。 优点：工厂预制完成，施工操作灵 活、定位准确、快速高效，不需要 大量场平，施工噪声低，材料可重 复利用，拆除移动性强，环保性能 好。 缺点：造价高，耐腐蚀性差，桩身、 叶片易受损，不能应用于岩石地层 或大粒径卵石地层。
光伏支架基础常见问题
加固方案选择
由于光伏支架基础为单桩，且桩长较短，不 具备补桩、挤密或注浆加固的条件，可考虑 增加配重或改变基础形式的方法，独立基础 自重小，施工开挖量大，对桩基扰动较大且 不利于上部结构稳定；条形基础自重大，埋 深浅，开挖扰动小，为保证加固不影响上部 结构稳定及组件正常发电，选取开挖扰动小 的条形基础。 为使原有桩基础与加固基础结合为整体共同 受力，选用条形基础包裹桩基础的方案，利 用基础自重抵抗逆风荷载作用下的上拔力及 倾覆力矩。
光伏支架基础选型分析
植筋锚杆基础一般是把热轧带肋钢
筋固定于灌注细石混凝土或植筋胶 的岩石孔洞内，借助岩石、细石混 凝土或植筋胶、带肋钢筋之间的粘 结力来抵抗上部结构传来的外力。 优点：充分利用岩石坚固耐久和钢 筋抗拉强度高的特点，在施工难度 较大的山地采用，可缩短建设周期、 节省材料、保护环境，在充分考虑 锚杆与被锚固体的稳定性及施工可 行性的基础上，可以大坡度山地项 目中推广使用。 缺点：一般仅适用于中等风化或微 风化的岩层，由于孔径较小，灌注 混凝土振捣困难，密实度较难保证。
光伏支架基础常见问题
不良地质作用引起的基础破坏
【事故描述】 2018年7月，宁夏某光伏项目地突降暴雨， 光伏区因暴雨引发特大山洪，水土流失严重， 地基被冲毁，支架基础出现裸露、悬空，部 分变形严重。 【事故原因分析】 项目合作方未按照各报告、批文建议做排洪、 防涝处理措施为造成此次事故受灾严重的主 观原因；降雨超过历年最大降雨量的自然灾 害及地理地势为此次受灾的客观因素。
光伏支架上部结构
光伏支架上部结构常见问题
檩条斜梁连接
固定支架次结构多采用C型檩条，为约束檩 条扭转，一般在檩条支座位置设置檩托板， 采用螺栓连接在檩条腹板上传递支座反力， 在满足搭接构造要求的条件下，檩条可按连 续梁考虑，同时考虑支座刚度折减与弯矩调 幅，若将檩条设置为抬高形式，檩条支座处 的内力将全部由檩托承担，面外弯矩较大时， 若刚度不足将发生弯曲变形。 由于檩条具有较强的局部屈曲承压能力，故 可将檩条下翼缘平放至斜梁上，设置为檩条 下翼缘传力，验算其局部受压承载力。
光伏支架上部结构常见问题
解决方案
根据《建筑结构荷载规范》8.2.2条，考虑 山坡地形修正系数，基本风压按25年设计基 准期考虑，经结构有限元软件分析计算，支 架檩条强度不足，檩条应力比超限约11%左 右，檩条挠度变形值接近规范要求限值 L/250。为保证上部支架结构安全，将檩条 的 设 计 截 面 由 原 来 的 C80*40*15*2.0 改 为 C80*40*15*2.5，经重新分析计算，支架结 构中各构件的强度、挠度、整体稳定性、长 细比均满足规范要求。计内容都需要考虑 除此之外…… 地形条件对风荷载的影响 较大自阵周期因风引起的结构振动与附加效应 东西向纵向风荷载对结构强度的影响 角度调节的问题 基础位置放线时的平面定位
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山地光伏常见问题及解决方案
光伏支架基础常见问题
选型不合理引起的基础破坏
光伏支架基础选型分析
钢筋混凝土灌注桩基础直径一般
在200mm~400mm之间，钻孔机成 孔后放入钢筋笼，进行混凝土浇筑， 通过振捣棒振捣密实成桩。 优点：成孔较方便，基础标高易控 制，土石方开挖量小，钢筋混凝土 材料用量小。 缺点：施工前需清孔，施工工序繁 琐，混凝土养护周期长，施工效率 较低；人、机投入大；松散土层孔 壁易坍塌，无法成孔；对自然环境 有一定影响。
光伏支架基础选型分析
独立基础主要由混凝土、钢筋、柱
脚连接件等组成，由于支架自重较 轻，支架基础主要受支架上拔力控 制，利用自身和覆土的自重抵抗支 架的上拔力。 优点：适用于大坡度、面积分散、 地形复杂、履带式钻孔设备无法作 业的山体项目，具有较强的抗倾覆 和抗滑移能力。 缺点：需场平，土石方开挖量较大， 施工成本高，对地基扰动大；对自 然环境有一定影响；混凝土运输不 方便，绑扎钢筋、支模、浇筑、养 护周期长，施工效率低。
山地光伏项目施工难点分析
限制因素较多，建设方案易反复
由于山地光伏项目场地分散，建设初期可能涉及国土、林业等部门对敏感因素的审核，对 光伏电站的建设具有一票否决权。另外项目建设过程中可能涉及征用或租用村民耕地，容 易产生经济纠纷，直接导致光伏电站建设方案反复调整，甚至出现“三边工程”。
山地光伏项目施工难点分析
【事故描述】 2018年4月，河南某山地光伏电站遭受九级 大风袭击，造成部分支架基础受损。 【事故原因分析】 岩石锚杆基础一般适用于中风化或微风化岩 层，该区域存在较大厚度粘性土层，钢筋未 锚入岩层，从而无法与地基、植筋胶形成较 强的整体锚固机制。钢筋与地基的摩擦力不 足以抵抗风吸力引起的上拔力，导致被拔出。
光伏支架基础选型分析
条形基础主要由混凝土、钢筋、柱
脚连接件等组成，由于支架自重较 轻，支架基础主要受支架上拔力控 制，利用自身和覆土的自重抵抗支 架的上拔力。 优点：适用于场地坡度较小、岩层 开挖困难的山地项目，基础可直接 置于自然地面，有效减少土方填挖， 减少植被破坏。 缺点：对场地平整度要求较高，混 凝土支模、浇筑、养护周期长，施 工效率较低；抗拔和抗倾覆基本全 靠基础自重提供，混凝土工程量相 较于独立基础有所增加。
PC/PHC管桩
预制桩
型钢桩
桩基础
灌注桩
扩展式基础 植筋锚杆基础
独立基础 条形基础
螺旋钢桩 钢管地锚桩 钢筋砼灌注桩
掏挖式基础
光伏支架基础类型
独立基础
条形基础
植筋锚杆基础
PHC桩
钢管地锚桩
钢筋砼灌注桩
螺旋桩
型钢桩
光伏支架基础选型分析
光伏支架基础选型应根据下列因素综合确定： （1）支架结构形式和所承受荷载的特征； （2）土的性状及地下水条件； （3）施工工艺的可行性； （4）施工场地条件及施工季节； （5）经济指标、环境保护、水土保持和施工工期。 山地光伏项目场区分布范围广，地形各异，地层条件复杂多变，不可能采取单一一种支架基 础的方案，需要根据实际条件，灵活采取多种支架基础方案。
光伏支架基础选型分析
钢管地锚桩基础的直径一般在
150mm~180mm 之 间 ， 桩 身 长 度 一 般不超过2m，桩身嵌入一段钢管， 钢管下焊接3根由箍筋固定的竖向钢 筋伸至桩底，素混凝土浇筑振捣密实 成桩。 优点：基础钢管由工厂预制完成，立 柱可在钢管内自由伸缩调整高度，对 地形变化适应性强，可广泛应用于低 山丘陵、局部坡度变化剧烈的复杂地 形区域。 缺点：桩身混凝土为现场浇筑，养护 周期长，施工过程对植被有一定破坏， 基础成型后不易清除，对自然环境有 一定影响。
山地光伏项目施工难点分析
施工周期短、施工组织难度大
近年来光伏电站规模增长迅速，为确保完成建设指标，设计施工周期大幅缩短，通常采用 劳动密集型施工，由于工作面大且多交叉，受外界干扰因素多，项目协调管理不利，将影 响工期；山地地形起伏，为减少地表扰动，一般不做场平，设备作业难度高，如采用履带 式打桩机在有坡度的山地上施工，其安全倾角一般需小于30°，超过安全倾角会有倾覆风 险。
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山地光伏项目施工难点分析
山地光伏项目施工难点分析
复杂山地地形因素的限制
我国南、北方地区多山地、丘陵，这些山地的地形特征主要表现为沙地化、荒漠化和石漠 化，其地表起伏较大，朝向各异，局部还存在冲沟、残丘等小地形，导致可供光伏电站建 设的场地较为破碎与分散；山地光伏电站受地形地貌条件限制，与地势平坦的戈壁滩、沙 漠光伏电站相比，存在光伏电站支架布置繁琐、方阵分散程度高、立柱高度不一、系统方 阵布局与自然协调性差，施工难度大、成本控制难、运维成本高等问题。
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山地光伏项目设计与施工难点及应对措施分享
C 目录 ONTENTS
01 山地光伏支架基础 02 山地光伏支架上部结构 03 山地光伏设计常见问题及解决方案 04 山地光伏项目施工难点分析 05 山地光伏项目施工应对措施
01
山地光伏支架基础
光伏支架基础类型
光伏支架基础
光伏支架基础常见问题
抗拔力不足引起的基础破坏
【事故描述】 2019年5月，西藏某项目运维人员工作过程 中发现光伏区约7组支架出现不同程度的倾 斜甚至倾覆，支架桩基础被拔出。 【事故原因分析】 桩基础控制工况一般为逆风荷载作用下的上 拔力，桩基础需满足一定入土深度，利用桩 周土体的侧摩阻力来抵抗竖向力，在逆风荷 载作用下，桩基被拔出，主要是因为桩基埋 深较浅，桩基抗拔承载力不足。
光伏支架上部结构常见问题
风荷载引起的支架破坏
【事故描述】 2018年4月，河南某山地光伏电站遭受九级 大风袭击，造成约58组支架系统破坏。 【事故原因分析】 项目属于山地项目，受损支架主要集中于山 坡及山口地带，设计时未考虑地形条件对风 荷载的影响，未对风荷载标准值进行修正， 加之当时风速较大，是造成此次事故的主要 原因。
山地光伏项目施工难点分析
支架基础施工难度高
1）桩点坐标计算工作量大
一般设计院提供的光伏总平面布置图仅给 出一组支架两端中间中间部位的位置坐标， 现场施工人员需通过桩点相对位置关系推 算出桩位坐标。而在支架基础桩位布置图 中，只有每组支架左端中点与各桩的相对 位置关系，导致计算相邻组串的相对坐标 时非常困难，二次计算工作量很大。