【摘要】介绍了目前光伏工程中常见的 4 种微型桩型及其受力特点，提出微型桩承载力检测方法。【关键词】光伏工程 支架基础 微型桩引言：我国的清洁能源技术蓬勃发展，风力发电、光伏发电在面对全球能源紧缺的情况下，成为了时代的新宠。随着光伏工程在国内大幅度发展，其地基处理所用的各种微型桩得到了广泛的应用。光伏支架基础所承受的承载力虽远不及现代高层建筑那么大，但在自重及风荷载的作用下，桩基受有向下的压力、向上的拔力和水平承载力的作用，受力复杂。在以往的光伏工程中，微型桩曾有被拔出的工程事故，影响了正常发电。所以，对于这些微型桩的承载力检测是关乎光伏工程安全运行的重要环节。1 常见光伏微型桩基的类型及受力情况目前光伏发电工程的支架多采用桩基础，其桩基形式有：微孔灌注桩、微型预应力管桩、螺旋管桩、岩层锚杆基础等。1.1 微孔灌注桩微孔灌注桩的直径一般在φ150 mm、180 mm～250 mm，桩长一般为1200 mm～2500 mm。钢筋笼一般为预埋套管（φ76×4.75镀锌钢管）长度为800 mm，在其端部焊接三根纵向钢筋或四根纵向钢筋，箍筋间距 φ6@200；也有的钢筋笼为普通的钢筋笼，纵向钢筋为6Φ10，箍筋为Φ6@200。混凝土为C20～C30。岩层地基中一般采用小直径桩，土基中一般应采用般大直径桩。微孔灌注桩承载力要根据设计前的现场试桩结果确定，承载力一般为：单桩竖向抗压承载力特征值为7～24 kN、抗拔承载力特征值为5～6.0 kN、水平承载力特征值为2～5.0 kN左右。工程桩的承载力要现场检测确定，检测结果作为工程验收的依据之一。1.2 微型预应力管桩微型管桩一般为预应力管桩，直径一般在φ250 mm～300 mm，桩长一般为 5.5 m～6.5 m，入土深度一般为2.5 m～3.5 m 左右，桩本身的刚度大，在地面以上的高度可大一些，通常为2.5 m～3.5 m左右。常用于农光互补或鱼光互补工程。微型预应力管桩的承载力一般取值为：单桩竖向抗压承载力特征值为12～ 30 kN、抗拔承载力特征值为6.5～20.0 kN、水平承载力特征值为6.0～15 kN左右，如遇到严重湿陷性黄土场地，应做浸水试验，以考虑湿陷对承载力的影响。1.3 螺旋桩螺旋桩为φ76×4.75 镀锌钢管下端有不少于 2 道的叶片，在一定的扭矩作用下，旋进土中。其构造要求为：叶片直径不宜小于桩杆直径的 2 倍，也不宜大于桩杆直径的 4 倍，叶片厚度不应小于 5 mm，叶片间距宜为叶片直径的 3 倍～ 4 倍。该桩型适用于土基。螺旋桩的的承载力与微型灌注桩基本相同，当然是以现场检测试验的结果为承载力设计依据和工程桩承载力的验收依据。1.4 锚杆桩锚杆桩用于岩石地基。一般在岩石上钻直径 φ30，深 650mm 的圆孔，清孔后插入 φ20 的圆钢，用植筋胶锚固。与光伏支架连接处的预埋套管（φ76×4.75 镀锌钢管）与微孔灌注桩相同。锚杆桩的承载力一般取值为：单桩竖向抗压承载力特征值 13 kN左右、抗拔承载力特征值10 kN左右、水平承载力特征值3 kN左右。与光伏支架连接的预埋套管（φ76×4.75 镀锌钢管）长度为800 mm，与微孔灌注柱相同。2 光伏工程微型桩的检测依据与检测设备2.1 检测依据光伏微型桩基的一般承受竖向抗压承载力、竖向抗拨承载力和水平承载力。《太阳能发电站支架基础技术规范》GB51101-2016 规定桩基础质量检验应符合现行国家标准《建筑基桩检测技术规范》JGJ106 的相关规定，微型短桩的质量检验尚应符合下列要求：为设计提供依据的试验应在设计前进行，同一地质条件中的同一试验项目不应少于 3 点，基桩载荷试验、锚杆的抗拔试验及平板载荷试验等应加载至破坏或设计要求值。验收检验时，竖向承载力载荷试验最大加载量不应小于设计要求值。工程桩施工完成后应进行桩位偏差和桩顶标高的检验，灌注桩尚应进行桩径偏差检验。工程桩应进行竖向抗压、抗拔和水平承载力检验，对灌注桩的成桩质量有怀疑时，尚应进行桩身质量检验。工程桩承载力的抽检数量不得少于总桩数的千分之一，且不应少于 6 根，当遇到地层局部明显软弱时，应适当增加抽检数量。承载力检测宜采用慢速维持荷载法，当有成熟的地区经验时，也可采用快速维持荷载法。工程桩水平承载力检测应考虑桩顶弯矩的作用，且宜考虑支架刚度对桩基础水平承载力的影响。锚杆桩基础施工结束后应进行施工尺寸偏差和抗拔承载力检验。抗拔承载力的抽检数量不应少于总锚杆根数的千分之 0.5，且不应少于 6 根。检测方法可按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007 的附录 M。《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202 规定，从事地基基础工程检测及见证试验单位，必须具备省级以上（含省、自治区、直辖市）建设行政主管部门颁发的资质证书和计量行政部门颁发的计量认证合格证书。2.2 检测设备由于光伏工程的微型桩，不论其直径、长度以及承载力均较一般工业与民用建筑工程的基桩要小很多，所以常规的基桩试验检测设备仪器的加荷量控制与测读精度达不到规范要求。除《建筑基桩检测技术规范》JGJ106 所规定的基桩检测用的仪器设备应在检定或校准的有效期内之外，还规定承载力检测宜采用慢速维持荷载法，当有成熟的地区经验时，也可采用快速维持荷载法。所以，加载设备必须能做到加分级加载，并能维持荷载达到规范规定的稳定条件。目前某些设计单位要求用弹簧称进行基桩的抗拔承载力检测不符合规范要求。微型桩承载力检测的关键是合格的加载设备及精确的压力读数仪器。《建筑基桩检测技术规范》JGJ106  规定，荷重传感器、压力传感器或压力表的准确度应优于或等于 0.5 级。目前一般选用微型加载梁和锚杆试验用的锚杆拉力计（ZY-100kN）进行加载，用位移传感器进行变形测读，其精确度能满足规范要求。3 试验方法及工程实例3.1 单桩承载力试验方法（1）单桩竖向抗压承载力检测根据《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106-2014）中第 4.3.4条所述：“为设计提供依据的单桩竖向抗压静载试验应采用慢速维持荷载法。”即，试验时，我们将分级对桩顶施加荷载，每级荷载施加后，应分别按第 5 min、15 min、30 min、45 min、60 min测读桩顶沉降量，以后每隔 30 min 测读一次。待桩顶沉降量达到规范要求的相对稳定标准后可施加下一级荷载。为设计提供依据的试验桩，应加载至桩侧与桩端的岩土阻力达到极限状态。根据检测数据绘制竖向荷载-沉降（Q-s）曲线和沉降-时间对数（s-lgt）曲线。根据《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106-2014）第 4.4.2 条的规定，判定单桩的竖向抗压极限承载力。对于为设计提供依据的单桩竖向抗压极限承载力，我们应进行统计。对于单桩竖向抗压承载力特征值，我们可按极限值的 50% 取值。（2）单桩竖向抗拔静载荷试验对于单桩竖向抗拔静载荷试验，应绘制上拔荷载-桩顶上拔量（U-δ）关系曲线和桩顶上拔量-时间对数（δ-lgt）关系曲线。根据《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106-2014）第 5.4.2 条的规定来判定单桩竖向抗拔极限承载力。其统计方法与单桩竖向抗拔承载力特征值的取值与均与单桩竖向抗压静载荷试验相同。（3）单桩水平静载荷试验根据《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106-2014）第6.3.1条：“加载方法宜根据工程桩实际受力特性，选用单项多循环加载法或按本规范第 4 章规定的慢速维持荷载法。”即每级加载后恒载 4 min测读水平位移，然后卸载至零，2 min 后测读残余水平位移，至此为一个完整的加卸载循环，如此循环 5 次，完成一级荷载的位移观测。采用单向多循环加载法时，分别绘制水平力-时间-作用点位移（H-t-Y 0）关系曲线和水平力-位移梯度（H-ΔY 0 /ΔH）关系曲线；采用慢速维持荷载法时，应分别绘制水平力-力作用点位移（H-Y 0 ）关系曲线、水平力-位移梯度（H-ΔY 0 /ΔH）关系曲线、力作用点位移-时间对数（Y 0 -lgt）关系曲线和水平力-力作用点位移双对数（lgH-lgY 0）关系曲线。水平荷载下桩的工作性状取决于桩-土之间的相互作用。而依据桩、土相对刚度的不同，水平荷载作用下的桩又可分为刚性桩、半刚性桩和柔性桩，半刚性桩和柔性桩统称为弹性桩。对于刚性桩，即为“m”法计算中，换算埋深不超过 2.5 m 的桩，其桩、土的相对刚度很大，在水平荷载的作用下，桩身不会发生挠曲变形，桩的下段受土的钳制力小，因而桩在水平荷载下会绕桩端一点作全桩长的刚性转动。这样的变形破坏就不能用“m”法来进行计算，其特征值的取值可取设计桩顶标高处所允许水平位移所对应荷载的 0.75 倍。常见于钢筋混凝土预制桩、钢桩和桩身配筋率不小于 0.65% 的灌注桩。对于弹性桩，由于桩、土相对刚度较低，在水平荷载的作用下，桩身会发生挠曲变形，而桩的下段受土的钳制力大，不会产生刚性转动，进而在桩身最大弯矩处就会出现塑性屈服，或水平位移过大时，弹性桩便趋于破坏。在此过程中，当桩身开裂、受拉区混凝土不参加工作时所承受的桩顶水平力可定义为水平临界荷载，即为（H-ΔY 0 /ΔH）曲线上第一拐点所对应的水平荷载值。当桩身应力达到强度极限，使桩顶水平位移超过30～40 mm时的前一级荷载可定义为极限荷载值，即为（H-ΔY 0 /ΔH）曲线上第二拐点所对应的水平荷载值。当桩身不允许开裂或灌注桩的桩身配筋率小于 0.65% 时，可取水平临界荷载的 0.75 倍作为单桩水平承载力特征值。4 结论与展望结合规范要求，针对当前光伏工程的微型桩承载力检测提出以下的结论与展望。（1）光伏工程所用的微型桩，常见的有微孔灌注桩、螺旋桩、预应力管桩和锚杆桩，受有向下的压力、向上的拔力和水平承载力的作用，受力复杂。试桩检测与工程桩的验收检测是保证光伏工程安全运行的必要环节。（2）选用微型加载梁和锚杆试验用的锚杆拉力计（ZY-100kN）组成的加载测读系统、用位移传感器进行变形测读，可保证加载与位移的测读精确度。（3）微型桩的承载力检测数据数据分析与判定与常规桩相同。（4）由于微型桩的长度与直径校常规桩小很多，其受力性状尚需进一步研究。