主要介绍冻胀的防御措施以及应用效果,对比光伏支架基础经济性和适用性等优劣势,从而总结地基土壤改良方式、桩基础埋深、柔性材料隔离及新型斜面基础防治措施,科学施策,获得抗冻胀效果显著的方法,例如保温法、涂敷法、套管法及钢管螺旋桩等,有利于减少季节性冻土对光伏支架设备的干扰,提供解决冻胀防治新技术和措施。
在季节性冻土地区建设光伏电站时,光伏支架基础易受冻胀影响不均匀抬升,造成上部支架及组件变形破坏。以辽宁省阜新市一光伏电站为例,对冻土地区光伏支架基础选型、设计及优化进行了探究,提出了减小桩身切向冻胀力的措施,明显减少了工程投资,保证了工程质量。
为对高纬度低海拔地区光伏支架的PHC桩基础中PE套管的基础抗冻胀效果进行预测,文中使用ANSYS有限元软件建立模型模拟PE套管对基础的抗冻胀作用,并评估了该措施下基础的长期冻胀风险和PE套管破坏失效风险。结果表明,套管与桩间无填充时桩身年冻拔量约3.1 mm,相对未采取措施减少了62.2%;套管与桩间填充饱和土时无抗冻胀效果;考虑PE材料老化,桩身25年累计冻拔量约70.8 mm,相对未采取措施减少了65.5%;套管在使用基准期内共需进行2次修复归位,分别在第10年和第19年;套管两端受冻土静压力破坏风险较大。
以黑龙江省齐齐哈尔市泰来县某20 MWp光伏发电项目为依托,分析了严寒地区季节性冻土条件下光伏支架采用预应力高强混凝土(PHC)管桩作为支架基础(下文简称为“PHC桩基础”)时,该基础的抗冻拔稳定性,并根据分析结果给出了PHC桩基础相关的设计建议和可采取的防冻拔措施,以抵抗冻土层产生的切向冻胀力,从而有效降低了工程造价,并提高了光伏支架基础的安全性。
采用Abaqus数值模拟方法研究冻胀力作用下预应力高强度混凝土(Prestressed High-Strength Concrete,PHC)管桩开裂状态、纵向开裂时管桩的性能退化情况和极端风载荷作用下管桩的承载能力。研究发现:在无钢筋锈蚀的情况下混凝土裂缝对管桩整体弹性模量影响较小;开裂后的管桩在极端风载荷作用下裂纹尖端会有应力集中现象出现,但整体稳定性与未开裂的管桩相差不大。研究内容为保障冷湿环境下PHC管桩的正常运行提供一定的理论参考。
在海拔超过5000 m的超高海拔冻土区建设光伏电站时,电站易受冻融、缺氧、气候恶劣等不利因素的影响,因此在进行光伏支架微孔灌注桩基础施工时,不能完全照搬低海拔地区的施工方法,而应充分考虑项目所在地的水文地质条件、气候条件、环境因素等的影响。以西藏自治区双湖县的可再生能源局域网光伏电站为例,对超高海拔冻土区光伏支架微孔灌注桩基础的施工工艺和施工方法进行了探究,总结出了一套简便实用的施工方法,以期为同类工程施工提供参考。