光伏組件支架帶混凝土塊的錨桿基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)及設(shè)置方法
【專利摘要】本發(fā)明光伏組件支架帶混凝土塊的錨桿基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)及設(shè)置方法，該結(jié)構(gòu)包含設(shè)于地面的基礎(chǔ)，光伏支架設(shè)置于該基礎(chǔ)上，該基礎(chǔ)包含插入地面的錨桿，其特征在于，該錨桿頂部與地面交接位置外側(cè)套設(shè)有混凝土塊。本發(fā)明提供了一種新型的帶有混凝土塊的鋼錨桿基礎(chǔ)，適用于大部分地質(zhì)情況，還可替代在松散土層中具有安全隱患的螺旋鋼樁基礎(chǔ)，受力更為合理，安全性更好，適用范圍廣，且經(jīng)濟(jì)型較好，能夠在地面光伏電站的建設(shè)中節(jié)省投資、增大安全性及增強(qiáng)耐久性。
【專利說明】光伏組件支架帶混凝土塊的錨桿基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)及設(shè)置方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于太陽能光伏發(fā)電領(lǐng)域，特別涉及光伏發(fā)電站中的光伏組件支架基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]在地面光伏發(fā)電站中，用來實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的組件叫光伏組件，光伏支架是用來支撐光伏組件的鋼支架，光伏支架一般露天布置在面積廣闊的空曠場地上。光伏支架的基礎(chǔ)目前多采用螺旋鋼樁基礎(chǔ)或傳統(tǒng)的鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)，在巖石出露的山區(qū)，也常采用鋼錨桿基礎(chǔ)。
[0003]如圖1a及圖1b所示，鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)是最早采用的傳統(tǒng)光伏支架基礎(chǔ)形式之一，也是適用范圍較廣的一種基礎(chǔ)形式，它是在鋼支架前后立柱下分別設(shè)置鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)，由基礎(chǔ)底板和底板之上的基礎(chǔ)短柱組成，短柱頂部設(shè)置鋼質(zhì)預(yù)埋件或預(yù)埋螺栓與上部鋼支架連接，需要一定的埋深(Im左右)和一定的基礎(chǔ)底面積，基礎(chǔ)底板上覆土，用基礎(chǔ)自重和基礎(chǔ)上的覆土重量共同抵抗風(fēng)荷載造成的上拔力，用一定的基礎(chǔ)底面積來分散支架向下的垂直荷載，用基礎(chǔ)底面與土壤之間的摩擦力抵抗水平風(fēng)荷載。它的優(yōu)點(diǎn)是傳力途徑明確，受力可靠，適用范圍廣，施工無需專門機(jī)械。這種基礎(chǔ)形式抵抗風(fēng)荷載造成的水平力的能力較強(qiáng)。
[0004]但鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)也有十分明顯的缺陷:施工周期長，所需人工多，土方開挖及回填的量都很大，需要一定的場地平整，對(duì)環(huán)境的破壞較大，不利于環(huán)境植被的保護(hù)和恢復(fù)。
[0005]如圖2a及圖2b所示，螺旋鋼樁基礎(chǔ)是近年來使用較為廣泛的光伏支架基礎(chǔ)形式，它是在光伏支架前、后立柱下均采用帶有螺旋狀葉片的鍍鋅鋼管樁，用專業(yè)機(jī)械旋入土層中，上部露出地面，與上部支架立柱采用螺栓連接。其原理是利用鋼管樁樁側(cè)與土壤間的側(cè)摩阻力及葉片與土壤間的作用力抵抗風(fēng)荷載引起的上拔力及承受垂直荷載，利用樁體、葉片與土壤之間的樁土共同作用抵抗風(fēng)荷載引起的水平力。
[0006]螺旋鋼樁基礎(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)是:施工速度快，無需場地平整，無土方開挖量，方便調(diào)節(jié)上部支架，可隨地勢(shì)調(diào)節(jié)支架高度。對(duì)環(huán)境影響較小，所需人工少，今后進(jìn)行回收時(shí)，螺旋鋼樁仍可視情況得到二次利用。
[0007]螺旋鋼樁基礎(chǔ)的主要缺陷是:工程造價(jià)相對(duì)較高，且需要專門的施工機(jī)械，最重要的是基礎(chǔ)的水平承載能力與土層的密實(shí)度密切相關(guān)，螺旋鋼樁基礎(chǔ)要求土層具有一定的密實(shí)性，特別是接近地表的淺層土不能夠太松散或太軟弱，因?yàn)槿魷\層土較松散，就不能提供足夠的樁土共同作用，在水平力作用下樁的水平位移增大，容易造成支架側(cè)向傾斜。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于，找出一種基礎(chǔ)形式，盡可能多地適用于各種工程地質(zhì)環(huán)境，尤其是適用于淺層土層密實(shí)度較差、較為松散的地質(zhì)條件，替代在這種土層中具有安全隱患的螺旋鋼樁基礎(chǔ)，從而找到一種既施工速度快，又對(duì)環(huán)境影響小且經(jīng)濟(jì)性好的基礎(chǔ)形式。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。一種光伏組件支架帶混凝土塊的錨桿基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其包含設(shè)于地面的基礎(chǔ)，光伏支架設(shè)置于該基礎(chǔ)上，該基礎(chǔ)包含插入地面的錨桿，該錨桿頂部與地面交接位置外側(cè)套設(shè)有混凝土塊。
[0010]該錨桿頂部外露于混凝土塊，光伏支架與錨桿頂部外露部分相連接。
[0011]該混凝土塊與錨桿之間設(shè)有孔道，孔道內(nèi)灌注水泥漿。
[0012]該錨桿頂部不外露于混凝土塊，光伏支架與混凝土塊相連接。
[0013]一種光伏組件支架帶混凝土塊的錨桿基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)置方法，包含如下步驟:A、挖開地面放入混凝土塊，混凝土塊部分露出地面；B、該混凝土塊設(shè)有孔道，將錨桿插入孔道之中，并鉆入底部土層，錨桿頂部外露于混凝土塊；C、將水泥漿灌入孔道之中，使混凝土塊與錨桿形成一個(gè)整體；D、光伏支架與錨桿外露部分連接，以完成光伏支架與基礎(chǔ)的連接。
[0014]一種光伏組件支架帶混凝土塊的錨桿基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)置方法，包含如下步驟:A、先將錨桿打入地面；B、在該錨桿頂部與地面交接位置外側(cè)現(xiàn)場澆注混凝土塊，混凝土塊部分露出地面，錨桿頂部不外露于混凝土塊；C、將光伏支架與混凝土塊連接，以完成光伏支架與基礎(chǔ)的連接。
[0015]一種光伏組件支架帶混凝土塊的錨桿基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)置方法，包含如下步驟:A、先將錨桿打入地面；B、在該錨桿頂部與地面交接位置外側(cè)現(xiàn)場澆注混凝土塊，混凝土塊部分露出地面，錨桿頂部外露于混凝土塊；C、光伏支架與錨桿外露部分連接，以完成光伏支架與基礎(chǔ)的連接。
[0016]本發(fā)明的有益效果如下。
[0017]將傳統(tǒng)的尺寸較大的混凝土基礎(chǔ)改進(jìn)成尺寸很小的混凝土塊后與鋼錨桿相結(jié)合，成為一種新型的錨桿基礎(chǔ)，從而將錨桿基礎(chǔ)的適用范圍擴(kuò)大到較松散的土層中，替代在松散土層中具有安全隱患的螺旋鋼樁基礎(chǔ)，又提高了基礎(chǔ)的抗腐蝕能力和耐久性，同時(shí)具有傳統(tǒng)混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)及螺旋鋼樁基礎(chǔ)都不具備的優(yōu)點(diǎn)。這種新型基礎(chǔ)在錨桿基礎(chǔ)的前提下增加了極少的混凝土量，卻大大改善了原有錨桿基礎(chǔ)的受力，具有很好的經(jīng)濟(jì)性和較廣泛的適用性，這種帶混凝土塊的新型錨桿基礎(chǔ)具有新穎性、創(chuàng)造性和實(shí)用性。
[0018]1、將傳統(tǒng)的尺寸較大的混凝土基礎(chǔ)改進(jìn)成尺寸很小的混凝土塊后，與鋼錨桿相結(jié)合，成為一種新型的錨桿基礎(chǔ)，施工簡便，速度快，所需人工少，經(jīng)濟(jì)性較好。
[0019]2、通過混凝土塊的自重增大了鋼錨桿的抗拔能力。
[0020]3、通過混凝土塊底部與地基土之間的摩擦力、混凝土塊側(cè)面與地基土的被動(dòng)土壓力增大了鋼錨桿的抗水平荷載能力，減小了鋼錨桿頂部的水平位移，從而增強(qiáng)了光伏支架的側(cè)向穩(wěn)定性。
[0021]4、通過在干濕交替較頻繁的地面上下設(shè)置混凝土塊，可以起到保護(hù)鋼錨桿的作用，從而在改進(jìn)受力的同時(shí)也增強(qiáng)了鋼錨桿的抗腐蝕能力，提高了整個(gè)基礎(chǔ)的耐久性。
[0022]5、將錨桿基礎(chǔ)的適用范圍擴(kuò)大到較松散的土層中，替代在松散土層中具有安全隱患的螺旋鋼樁基礎(chǔ)。從而為松散土壤提供了一種更為合理的新型基礎(chǔ)形式。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1a為現(xiàn)有的一種光伏支架基礎(chǔ)布置不意圖。
[0024]圖1b為圖1a中A-A面首I]面不意圖。
[0025]圖2a為現(xiàn)有的另一種光伏支架基礎(chǔ)布置示意圖。
[0026]圖2b為圖2a中A-A面剖面示意圖。
[0027]圖3為本發(fā)明的光伏支架基礎(chǔ)布置示意圖。
[0028]圖4為本發(fā)明的一種實(shí)施例的剖面示意圖。
[0029]圖5為本發(fā)明的另一種實(shí)施例的剖面示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0030]如圖3-5所示，本發(fā)明一種光伏組件支架帶混凝土塊的錨桿基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其包含設(shè)于地面I的基礎(chǔ)2，光伏支架3設(shè)置于該基礎(chǔ)2上，該基礎(chǔ)2包含插入地面的錨桿4，該錨桿4頂部與地面I交接位置外側(cè)套設(shè)有混凝土塊5。
[0031]如圖4所示的實(shí)施例，該錨桿4頂部外露于混凝土塊5，光伏支架3與錨桿頂部外露部分相連接。其連接方式可以是螺栓連接或其他方式，此連接方式是本領(lǐng)域技術(shù)人員都可以實(shí)施的。
[0032]并且，在該混凝土塊5與錨桿4之間預(yù)留設(shè)有孔道51，孔道內(nèi)可以灌注水泥漿。
[0033]圖4所給出的結(jié)構(gòu)，在實(shí)施時(shí)通常按照如下步驟進(jìn)行。
[0034]A、挖開地面放入混凝土塊，混凝土塊部分露出地面。
[0035]B、該混凝土塊設(shè)有孔道，將錨桿插入孔道之中，并鉆入底部土層，錨桿頂部外露于混凝土塊。
[0036]C、將水泥漿灌入孔道之中，使混凝土塊與錨桿形成一個(gè)整體。
[0037]D、光伏支架與錨桿外露部分連接，以完成光伏支架與基礎(chǔ)的連接。
[0038]本實(shí)施例為預(yù)制混凝土塊，工時(shí)開挖一定深度，例如，越深0.2πΓθ.5mm,并置入預(yù)制混凝土塊，每邊尺寸為0.3nT0.5m的截面為正方形或長方形的立方體，或直徑0.3nT0.5m、高0.3^0.5m的圓柱形，混凝土塊大部分埋入土中，小部分露出地面，將鍍鋅鋼質(zhì)錨桿通過預(yù)制混凝土塊中的預(yù)留孔人工打入或采用機(jī)械鉆入土層中，然后將高強(qiáng)微膨脹水泥漿灌入預(yù)留孔中，使混凝土塊與鋼錨桿成為一個(gè)整體，鋼錨桿(鋼筋或鋼管樁)上部露出混凝土塊，與光伏組件支架連接，或在混凝土塊頂部預(yù)埋鋼板或螺栓與上部支架連接。施工方法可以依照實(shí)際情況，在本領(lǐng)域技術(shù)人員可以實(shí)施的基礎(chǔ)上，進(jìn)行調(diào)整，不以此限定本發(fā)明。
[0039]如圖5所示的另一實(shí)施例，該錨桿4頂部不外露于混凝土塊5，光伏支架3與混凝土塊5相連接。
[0040]圖4所給出的結(jié)構(gòu)，在實(shí)施時(shí)通常按照如下步驟進(jìn)行。
[0041]A、先將錨桿打入地面。
[0042]B、在該錨桿頂部與地面交接位置外側(cè)現(xiàn)場澆注混凝土塊，混凝土塊部分露出地面，錨桿頂部不外露于混凝土塊。
[0043]C、將光伏支架與混凝土塊連接，以完成光伏支架與基礎(chǔ)的連接。
[0044]本實(shí)施例為現(xiàn)澆凝土塊，先將鍍鋅鋼錨桿(鋼筋或鋼管樁)人工打入或采用機(jī)械鉆入土層中，再將其上部澆注在現(xiàn)場澆注的混凝土塊內(nèi)，為每邊尺寸0.3nT0.5m的截面為正方形或長方形的立方體，或直徑0.3πΓθ.5m、高0.3πΓθ.5m的圓柱形,現(xiàn)燒混凝土塊大部分埋入土中，小部分露出地面，混凝土塊頂部預(yù)留埋件或預(yù)埋螺栓6與上部支架連接。這種支架與預(yù)埋件或螺栓的連接方法，是本領(lǐng)域通用技術(shù)，是本領(lǐng)域技術(shù)人員知道的。當(dāng)然，在這種方法中，錨桿頂部也可以露出混凝土塊頂部與上部支架直接連接，其結(jié)構(gòu)與圖4實(shí)施例類似。施工方法可以依照實(shí)際情況，在本領(lǐng)域技術(shù)人員可以實(shí)施的基礎(chǔ)上，進(jìn)行調(diào)整，不以此限定本發(fā)明。
[0045]本發(fā)明的基本原理是:利用打入土層中的鋼錨桿(鋼筋或鋼管樁)與土壤之間的側(cè)摩阻力與混凝土塊自重共同抵抗風(fēng)吸作用產(chǎn)生的上拔力，通過混凝土塊底部和地基土之間的摩擦力、地基土對(duì)混凝土塊側(cè)面的被動(dòng)土壓力及鋼錨桿與土層之間的樁土共同作用來增強(qiáng)抵抗水平風(fēng)荷載的能力，通過混凝土塊底面及鋼錨桿與土壤間的側(cè)摩阻力將光伏支架向下的垂直壓力傳遞給地基土。同時(shí)鍍鋅鋼錨桿易銹蝕的的位置為接近地表上下，該范圍在雨雪天氣時(shí)較潮濕，在晴天時(shí)表層土壤水份滲透、蒸發(fā)，干燥較快，此區(qū)段為干濕交替較頻繁的區(qū)段，容易造成鋼錨桿的銹蝕，影響耐久性，通過在此區(qū)段設(shè)置混凝土塊，可以起到保護(hù)鋼錨桿的作用，從而在改進(jìn)受力的同時(shí)也增強(qiáng)了鋼錨桿的抗腐蝕能力，提高了整個(gè)基礎(chǔ)的耐久性。該基礎(chǔ)形式適用于土質(zhì)松散、堅(jiān)硬的各種工程地質(zhì)條件。
[0046]該基礎(chǔ)優(yōu)點(diǎn)為:適用范圍廣、受力合理可靠、傳力途徑明確、土方開挖量很小、混凝土用量小、費(fèi)用低、耗費(fèi)人工較少、耐久性強(qiáng)等，特別適合于表層土密實(shí)度較差的場地。
【權(quán)利要求】
1.一種光伏組件支架帶混凝土塊的錨桿基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其包含設(shè)于地面的基礎(chǔ)，光伏支架設(shè)置于該基礎(chǔ)上，該基礎(chǔ)包含插入地面的錨桿，其特征在于，該錨桿頂部與地面交接位置外側(cè)套設(shè)有混凝土塊。
2.如權(quán)利要求1所述的光伏組件支架帶混凝土塊的錨桿基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其特征在于，該錨桿頂部外露于混凝土塊，光伏支架與錨桿頂部外露部分相連接。
3.如權(quán)利要求2所述的光伏組件支架帶混凝土塊的錨桿基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其特征在于，該混凝土塊與錨桿之間設(shè)有孔道，孔道內(nèi)灌注水泥漿。
4.如權(quán)利要求1所述的光伏組件支架帶混凝土塊的錨桿基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其特征在于，該錨桿頂部不外露于混凝土塊，光伏支架與混凝土塊相連接。
5.如權(quán)利要求1-4所述的光伏組件支架帶混凝土塊的錨桿基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其特征在于，該混凝土塊為高度為0.3-0.5m，直徑為0.3-0.5m的圓柱形。
6.如權(quán)利要求1-4所述的光伏組件支架帶混凝土塊的錨桿基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其特征在于，該混凝土塊為每邊尺寸0.3-0.5m的立方體。
7.一種光伏組件支架帶混凝土塊的錨桿基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)置方法，其特征在于，包含如下步驟: A、挖開地面放入混凝土塊，混凝土塊部分露出地面； B、該混凝土塊設(shè)有孔道，將錨桿插入孔道之中，并鉆入底部土層，錨桿頂部外露于混凝土塊； C、將水泥漿灌入孔道之中，使混凝土塊與錨桿形成一個(gè)整體； D、光伏支架與錨桿外露部分連接，以完成光伏支架與基礎(chǔ)的連接。
8.一種光伏組件支架帶混凝土塊的錨桿基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)置方法，其特征在于，包含如下步驟: A、先將錨桿打入地面； B、在該錨桿頂部與地面交接位置外側(cè)現(xiàn)場澆注混凝土塊，混凝土塊部分露出地面，錨桿頂部不外露于混凝土塊； C、將光伏支架與混凝土塊連接，以完成光伏支架與基礎(chǔ)的連接。
9.一種光伏組件支架帶混凝土塊的錨桿基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)置方法，其特征在于，包含如下步驟: A、先將錨桿打入地面； B、在該錨桿頂部與地面交接位置外側(cè)現(xiàn)場澆注混凝土塊，混凝土塊部分露出地面，錨桿頂部外露于混凝土塊； C、光伏支架與錨桿外露部分連接，以完成光伏支架與基礎(chǔ)的連接。
【文檔編號(hào)】E02D27/44GK104420479SQ201310376562
【公開日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2013年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月26日
【發(fā)明者】楊菁, 李彥利, 吳真, 汪海燕 申請(qǐng)人:中國電力工程顧問集團(tuán)華北電力設(shè)計(jì)院工程有限公司