高强灌浆料在微孔锚杆灌注桩基础中的应用

特变电工新疆新能源股份有限公司 ■ 买发军

0 引言

由于山地光伏电站地形、地质条件复杂，特别是针对30°以上大坡度区域，需要采用对地形适应性强、立柱高度方向可调节的微孔锚杆灌注桩基础。而在这种区域只能采用空压手风钻进行成孔，但孔径较小，灌注常规混凝土因振捣困难，使密实效果差，强度无法满足设计要求。采用高强灌浆料浇筑可有效解决上述问题。

1 项目概况

某山地光伏发电项目场址位于辽宁省朝阳市，项目总装机容量为20 MWp。为了最大限度地节约土地，确保装机容量，全站采用随坡就势、顺坡平铺的布置原则，支架基础预埋钢管，使高度方向可自由调节，以适应高低起伏的地势。

1.1 地形地貌

项目所在地地貌类型属丘陵区，地形呈斜坡状，地形坡度在20°～40°之间。

1.2 地层结构和岩性特征

1)第①层为粉质黏土，在站址区局部分布；层厚0.20～0.50 m，黄褐色，可塑状态，切面稍有光泽，无摇震反应，干强度中等，韧性中等，高压缩性。

2) 第②层为强风化砂岩，在站址区广泛分布；层顶埋深0.00～2.00 m，揭露层厚4.80～7.30 m；灰绿色，强风化，原岩结构构造基本保持为粒状结构、块状构造；岩石坚硬程度为较软岩，岩芯呈碎块状、块状；岩石完整程度为较破碎；岩层产状近水平；岩体基本质量等级为Ⅴ类。

1.3 地下水及腐蚀情况

站址区环境地质条件为干旱区，站址区钻孔内未见地下水，环境类别为Ⅱ类。根据站址区土质分析成果判定，土对砼结构微腐蚀、对砼结构中钢筋微腐蚀、对钢结构微腐蚀。

2 支架基础选型设计

针对山地光伏电站，常用的支架基础形式主要有：螺旋钢管桩基础、钢筋混凝土灌注桩基础、微孔锚杆灌注桩基础。

2.1 螺旋钢管桩基础

螺旋钢管桩基础优点：在工厂内加工完成后直接运至现场，采用打桩机植入地下，施工完成后可以立即安装组件及支架，不需要土方开挖、养护、拆模等工序，可大幅提高施工效率，节约工期[1]。

缺点：由于螺旋钢管桩植入地下后直接与土壤接触，不适用于中等以上腐蚀性的地质，也不适用于各类风化岩等地质坚硬区域[2]。

2.2 钢筋混凝土灌注桩基础

钢筋混凝土灌注桩基础优点：成孔方便，基础顶标高易控制，原材料用量小，土方开挖工程量小，施工速度快，对原有的生态环境破坏小，适用于各种类型的土质及中密碎石等地质[1]。

缺点：必须采用钻孔机进行钻孔；必须进行钢筋笼、模板制作、混凝土浇筑、振捣，施工工序比较繁琐；基础浇筑完成后必须待混凝土达到一定强度后才能安装支架及组件，施工速度比螺旋钢管桩慢[2]。

2.3 微孔锚杆灌注桩基础

微孔锚杆灌注桩基础优点：可采用机械或人工成孔，不需要单独配钢筋笼，桩身内设置镀锌钢管或钢管与钢筋柱脚作为预埋件。支架立柱可以在基础中预埋的钢管内部上下伸缩调整支架立柱高度，适用于各种坚硬地质条件及大坡度地形地貌特征。

缺点：浇筑后需要达到一定强度后才能进行上部支架安装，对原始地貌及自然环境有一定的影响[3]。

2.4 支架基础选择

由于此项目地形坡度在20°～40°之间，地表起伏不平、朝向各异、局部伴有小型水冲沟、可安装面积大小不同且相对分散；因多数履带式打桩机的安全工作坡度倾角需小于30°，对于山高坡陡、冲沟密集、坡度在30°以上的区域，常规履带式钻孔设备无法完成支架基础钻孔。针对这种特殊地形、地质情况，本项目选用微孔锚杆灌注桩基础，可采用空压手风钻进行成孔，施工方便快捷，能有效保证工程的质量及进度。

3 高强灌浆料在微孔锚杆灌注桩基础中的应用

微孔锚杆灌注桩基础采用空压手风钻进行成孔，孔径较小，由于灌注常规混凝土会振捣困难、密实效果差，使强度无法满足设计要求，所以采用流动性好、具有微膨胀功能的高强灌浆料浇筑，可有效解决上述问题。

3.1 高强灌浆料的主要特性

高强灌浆料是在水泥中适量加入高强度骨料、不同种类混凝土外加剂等组成的，具有流动性好，不泌水，早强、高强性能，粘结强度高，无收缩，耐候性好等特性；并具有微膨胀性能，可以自动填充所需灌注空隙。

3.2 高强灌浆料的应用

本项目采用双立柱固定倾角支架，2×11阵列为一组支架，前后立柱间距为1.8 m。针对坡度大于30°的区域机械无法施工，采用空压手风钻进行成孔，成孔后灌注高强灌浆料，可解决山地光伏支架机械施工、混凝土浇筑困难等问题。

图1 微孔锚杆灌注桩基础图(单位：mm)

4 结束语

根据现阶段“领跑者”项目及“超级领跑者”项目规划，大部分项目所在地的地形坡度大、地质情况复杂，机械施工非常困难。本项目提出的高强灌浆料在微孔锚杆灌注桩基础中的应用能够很好地解决现阶段复杂山地光伏电站所面临的问题，为后期山地光伏电站设计提供参考。

[1] 谢炜, 王雨. 山地农业光伏支架基础方案分析[J]. 山西建筑,2017, 43(1): 92－94.

[2] 刘洋, 李文军. 浅谈螺旋桩、灌注钢管桩在山地光伏电站运用中的几点优势[J]. 水电站机电技术, 2016, 39(s1): 45－46.

[3] 孙海燕. 岩石锚杆基础在某山地光伏电站中的应用[J]. 中国高新技术企业, 2015, (14): 58－59.