【摘要】介紹了目前光伏工程中常見的 4 種微型樁型及其受力特點(diǎn)，提出微型樁承載力檢測方法。【關(guān)鍵詞】光伏工程 支架基礎(chǔ) 微型樁引言：我國的清潔能源技術(shù)蓬勃發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電在面對全球能源緊缺的情況下，成為了時(shí)代的新寵。隨著光伏工程在國內(nèi)大幅度發(fā)展，其地基處理所用的各種微型樁得到了廣泛的應(yīng)用。光伏支架基礎(chǔ)所承受的承載力雖遠(yuǎn)不及現(xiàn)代高層建筑那么大，但在自重及風(fēng)荷載的作用下，樁基受有向下的壓力、向上的拔力和水平承載力的作用，受力復(fù)雜。在以往的光伏工程中，微型樁曾有被拔出的工程事故，影響了正常發(fā)電。所以，對于這些微型樁的承載力檢測是關(guān)乎光伏工程安全運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。1 常見光伏微型樁基的類型及受力情況目前光伏發(fā)電工程的支架多采用樁基礎(chǔ)，其樁基形式有：微孔灌注樁、微型預(yù)應(yīng)力管樁、螺旋管樁、巖層錨桿基礎(chǔ)等。1.1 微孔灌注樁微孔灌注樁的直徑一般在φ150 mm、180 mm～250 mm，樁長一般為1200 mm～2500 mm。鋼筋籠一般為預(yù)埋套管（φ76×4.75鍍鋅鋼管）長度為800 mm，在其端部焊接三根縱向鋼筋或四根縱向鋼筋，箍筋間距 φ6@200；也有的鋼筋籠為普通的鋼筋籠，縱向鋼筋為6Φ10，箍筋為Φ6@200�；炷�土為C20～C30。巖層地基中一般采用小直徑樁，土基中一般應(yīng)采用般大直徑樁。微孔灌注樁承載力要根據(jù)設(shè)計(jì)前的現(xiàn)場試樁結(jié)果確定，承載力一般為：單樁豎向抗壓承載力特征值為7～24 kN、抗拔承載力特征值為5～6.0 kN、水平承載力特征值為2～5.0 kN左右。工程樁的承載力要現(xiàn)場檢測確定，檢測結(jié)果作為工程驗(yàn)收的依據(jù)之一。1.2 微型預(yù)應(yīng)力管樁微型管樁一般為預(yù)應(yīng)力管樁，直徑一般在φ250 mm～300 mm，樁長一般為 5.5 m～6.5 m，入土深度一般為2.5 m～3.5 m 左右，樁本身的剛度大，在地面以上的高度可大一些，通常為2.5 m～3.5 m左右。常用于農(nóng)光互補(bǔ)或魚光互補(bǔ)工程。微型預(yù)應(yīng)力管樁的承載力一般取值為：單樁豎向抗壓承載力特征值為12～ 30 kN、抗拔承載力特征值為6.5～20.0 kN、水平承載力特征值為6.0～15 kN左右，如遇到嚴(yán)重濕陷性黃土場地，應(yīng)做浸水試驗(yàn)，以考慮濕陷對承載力的影響。1.3 螺旋樁螺旋樁為φ76×4.75 鍍鋅鋼管下端有不少于 2 道的葉片，在一定的扭矩作用下，旋進(jìn)土中。其構(gòu)造要求為：葉片直徑不宜小于樁桿直徑的 2 倍，也不宜大于樁桿直徑的 4 倍，葉片厚度不應(yīng)小于 5 mm，葉片間距宜為葉片直徑的 3 倍～ 4 倍。該樁型適用于土基。螺旋樁的的承載力與微型灌注樁基本相同，當(dāng)然是以現(xiàn)場檢測試驗(yàn)的結(jié)果為承載力設(shè)計(jì)依據(jù)和工程樁承載力的驗(yàn)收依據(jù)。1.4 錨桿樁錨桿樁用于巖石地基。一般在巖石上鉆直徑 φ30，深 650mm 的圓孔，清孔后插入 φ20 的圓鋼，用植筋膠錨固。與光伏支架連接處的預(yù)埋套管（φ76×4.75 鍍鋅鋼管）與微孔灌注樁相同。錨桿樁的承載力一般取值為：單樁豎向抗壓承載力特征值 13 kN左右、抗拔承載力特征值10 kN左右、水平承載力特征值3 kN左右。與光伏支架連接的預(yù)埋套管（φ76×4.75 鍍鋅鋼管）長度為800 mm，與微孔灌注柱相同。2 光伏工程微型樁的檢測依據(jù)與檢測設(shè)備2.1 檢測依據(jù)光伏微型樁基的一般承受豎向抗壓承載力、豎向抗撥承載力和水平承載力�！短�陽能發(fā)電站支架基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范》GB51101-2016 規(guī)定樁基礎(chǔ)質(zhì)量檢驗(yàn)應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》JGJ106 的相關(guān)規(guī)定，微型短樁的質(zhì)量檢驗(yàn)尚應(yīng)符合下列要求：為設(shè)計(jì)提供依據(jù)的試驗(yàn)應(yīng)在設(shè)計(jì)前進(jìn)行，同一地質(zhì)條件中的同一試驗(yàn)項(xiàng)目不應(yīng)少于 3 點(diǎn)，基樁載荷試驗(yàn)、錨桿的抗拔試驗(yàn)及平板載荷試驗(yàn)等應(yīng)加載至破壞或設(shè)計(jì)要求值。驗(yàn)收檢驗(yàn)時(shí)，豎向承載力載荷試驗(yàn)最大加載量不應(yīng)小于設(shè)計(jì)要求值。工程樁施工完成后應(yīng)進(jìn)行樁位偏差和樁頂標(biāo)高的檢驗(yàn)，灌注樁尚應(yīng)進(jìn)行樁徑偏差檢驗(yàn)。工程樁應(yīng)進(jìn)行豎向抗壓、抗拔和水平承載力檢驗(yàn)，對灌注樁的成樁質(zhì)量有懷疑時(shí)，尚應(yīng)進(jìn)行樁身質(zhì)量檢驗(yàn)。工程樁承載力的抽檢數(shù)量不得少于總樁數(shù)的千分之一，且不應(yīng)少于 6 根，當(dāng)遇到地層局部明顯軟弱時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加抽檢數(shù)量。承載力檢測宜采用慢速維持荷載法，當(dāng)有成熟的地區(qū)經(jīng)驗(yàn)時(shí)，也可采用快速維持荷載法。工程樁水平承載力檢測應(yīng)考慮樁頂彎矩的作用，且宜考慮支架剛度對樁基礎(chǔ)水平承載力的影響。錨桿樁基礎(chǔ)施工結(jié)束后應(yīng)進(jìn)行施工尺寸偏差和抗拔承載力檢驗(yàn)�？拱纬休d力的抽檢數(shù)量不應(yīng)少于總錨桿根數(shù)的千分之 0.5，且不應(yīng)少于 6 根。檢測方法可按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007 的附錄 M�！督ㄖ�地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50202 規(guī)定，從事地基基礎(chǔ)工程檢測及見證試驗(yàn)單位，必須具備省級以上（含省、自治區(qū)、直轄市）建設(shè)行政主管部門頒發(fā)的資質(zhì)證書和計(jì)量行政部門頒發(fā)的計(jì)量認(rèn)證合格證書。2.2 檢測設(shè)備由于光伏工程的微型樁，不論其直徑、長度以及承載力均較一般工業(yè)與民用建筑工程的基樁要小很多，所以常規(guī)的基樁試驗(yàn)檢測設(shè)備儀器的加荷量控制與測讀精度達(dá)不到規(guī)范要求。除《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》JGJ106 所規(guī)定的基樁檢測用的儀器設(shè)備應(yīng)在檢定或校準(zhǔn)的有效期內(nèi)之外，還規(guī)定承載力檢測宜采用慢速維持荷載法，當(dāng)有成熟的地區(qū)經(jīng)驗(yàn)時(shí)，也可采用快速維持荷載法。所以，加載設(shè)備必須能做到加分級加載，并能維持荷載達(dá)到規(guī)范規(guī)定的穩(wěn)定條件。目前某些設(shè)計(jì)單位要求用彈簧稱進(jìn)行基樁的抗拔承載力檢測不符合規(guī)范要求。微型樁承載力檢測的關(guān)鍵是合格的加載設(shè)備及精確的壓力讀數(shù)儀器�！督ㄖ�基樁檢測技術(shù)規(guī)范》JGJ106  規(guī)定，荷重傳感器、壓力傳感器或壓力表的準(zhǔn)確度應(yīng)優(yōu)于或等于 0.5 級。目前一般選用微型加載梁和錨桿試驗(yàn)用的錨桿拉力計(jì)（ZY-100kN）進(jìn)行加載，用位移傳感器進(jìn)行變形測讀，其精確度能滿足規(guī)范要求。3 試驗(yàn)方法及工程實(shí)例3.1 單樁承載力試驗(yàn)方法（1）單樁豎向抗壓承載力檢測根據(jù)《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》（JGJ 106-2014）中第 4.3.4條所述：“為設(shè)計(jì)提供依據(jù)的單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)應(yīng)采用慢速維持荷載法�！奔矗�試驗(yàn)時(shí)，我們將分級對樁頂施加荷載，每級荷載施加后，應(yīng)分別按第 5 min、15 min、30 min、45 min、60 min測讀樁頂沉降量，以后每隔 30 min 測讀一次。待樁頂沉降量達(dá)到規(guī)范要求的相對穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)后可施加下一級荷載。為設(shè)計(jì)提供依據(jù)的試驗(yàn)樁，應(yīng)加載至樁側(cè)與樁端的巖土阻力達(dá)到極限狀態(tài)。根據(jù)檢測數(shù)據(jù)繪制豎向荷載-沉降（Q-s）曲線和沉降-時(shí)間對數(shù)（s-lgt）曲線。根據(jù)《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》（JGJ 106-2014）第 4.4.2 條的規(guī)定，判定單樁的豎向抗壓極限承載力。對于為設(shè)計(jì)提供依據(jù)的單樁豎向抗壓極限承載力，我們應(yīng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。對于單樁豎向抗壓承載力特征值，我們可按極限值的 50% 取值。（2）單樁豎向抗拔靜載荷試驗(yàn)對于單樁豎向抗拔靜載荷試驗(yàn)，應(yīng)繪制上拔荷載-樁頂上拔量（U-δ）關(guān)系曲線和樁頂上拔量-時(shí)間對數(shù)（δ-lgt）關(guān)系曲線。根據(jù)《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》（JGJ 106-2014）第 5.4.2 條的規(guī)定來判定單樁豎向抗拔極限承載力。其統(tǒng)計(jì)方法與單樁豎向抗拔承載力特征值的取值與均與單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)相同。（3）單樁水平靜載荷試驗(yàn)根據(jù)《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》（JGJ 106-2014）第6.3.1條：“加載方法宜根據(jù)工程樁實(shí)際受力特性，選用單項(xiàng)多循環(huán)加載法或按本規(guī)范第 4 章規(guī)定的慢速維持荷載法。”即每級加載后恒載 4 min測讀水平位移，然后卸載至零，2 min 后測讀殘余水平位移，至此為一個(gè)完整的加卸載循環(huán)，如此循環(huán) 5 次，完成一級荷載的位移觀測。采用單向多循環(huán)加載法時(shí)，分別繪制水平力-時(shí)間-作用點(diǎn)位移（H-t-Y 0）關(guān)系曲線和水平力-位移梯度（H-ΔY 0 /ΔH）關(guān)系曲線；采用慢速維持荷載法時(shí)，應(yīng)分別繪制水平力-力作用點(diǎn)位移（H-Y 0 ）關(guān)系曲線、水平力-位移梯度（H-ΔY 0 /ΔH）關(guān)系曲線、力作用點(diǎn)位移-時(shí)間對數(shù)（Y 0 -lgt）關(guān)系曲線和水平力-力作用點(diǎn)位移雙對數(shù)（lgH-lgY 0）關(guān)系曲線。水平荷載下樁的工作性狀取決于樁-土之間的相互作用。而依據(jù)樁、土相對剛度的不同，水平荷載作用下的樁又可分為剛性樁、半剛性樁和柔性樁，半剛性樁和柔性樁統(tǒng)稱為彈性樁。對于剛性樁，即為“m”法計(jì)算中，換算埋深不超過 2.5 m 的樁，其樁、土的相對剛度很大，在水平荷載的作用下，樁身不會發(fā)生撓曲變形，樁的下段受土的鉗制力小，因而樁在水平荷載下會繞樁端一點(diǎn)作全樁長的剛性轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣的變形破壞就不能用“m”法來進(jìn)行計(jì)算，其特征值的取值可取設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高處所允許水平位移所對應(yīng)荷載的 0.75 倍。常見于鋼筋混凝土預(yù)制樁、鋼樁和樁身配筋率不小于 0.65% 的灌注樁。對于彈性樁，由于樁、土相對剛度較低，在水平荷載的作用下，樁身會發(fā)生撓曲變形，而樁的下段受土的鉗制力大，不會產(chǎn)生剛性轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而在樁身最大彎矩處就會出現(xiàn)塑性屈服，或水平位移過大時(shí)，彈性樁便趨于破壞。在此過程中，當(dāng)樁身開裂、受拉區(qū)混凝土不參加工作時(shí)所承受的樁頂水平力可定義為水平臨界荷載，即為（H-ΔY 0 /ΔH）曲線上第一拐點(diǎn)所對應(yīng)的水平荷載值。當(dāng)樁身應(yīng)力達(dá)到強(qiáng)度極限，使樁頂水平位移超過30～40 mm時(shí)的前一級荷載可定義為極限荷載值，即為（H-ΔY 0 /ΔH）曲線上第二拐點(diǎn)所對應(yīng)的水平荷載值。當(dāng)樁身不允許開裂或灌注樁的樁身配筋率小于 0.65% 時(shí)，可取水平臨界荷載的 0.75 倍作為單樁水平承載力特征值。4 結(jié)論與展望結(jié)合規(guī)范要求，針對當(dāng)前光伏工程的微型樁承載力檢測提出以下的結(jié)論與展望。（1）光伏工程所用的微型樁，常見的有微孔灌注樁、螺旋樁、預(yù)應(yīng)力管樁和錨桿樁，受有向下的壓力、向上的拔力和水平承載力的作用，受力復(fù)雜。試樁檢測與工程樁的驗(yàn)收檢測是保證光伏工程安全運(yùn)行的必要環(huán)節(jié)。（2）選用微型加載梁和錨桿試驗(yàn)用的錨桿拉力計(jì)（ZY-100kN）組成的加載測讀系統(tǒng)、用位移傳感器進(jìn)行變形測讀，可保證加載與位移的測讀精確度。（3）微型樁的承載力檢測數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)分析與判定與常規(guī)樁相同。（4）由于微型樁的長度與直徑校常規(guī)樁小很多，其受力性狀尚需進(jìn)一步研究。