太陽(yáng)能光伏發(fā)電場(chǎng)地的勘察和評(píng)價(jià)

宋 向 輝

(山西省勘察設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030013)

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太陽(yáng)能光伏發(fā)電場(chǎng)地的勘察和評(píng)價(jià)

宋 向 輝

(山西省勘察設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030013)

針對(duì)目前太陽(yáng)能光伏發(fā)電工程地質(zhì)勘察工作的現(xiàn)狀,以青海省德令哈市某20 MW并網(wǎng)光伏發(fā)電項(xiàng)目工程地質(zhì)勘察為例，闡述了工程地質(zhì)勘察的方法、內(nèi)容以及工作流程,并根據(jù)光伏發(fā)電的工程特性,提出了相應(yīng)的巖土工程設(shè)計(jì)參數(shù)。

光伏發(fā)電，地質(zhì)勘察，地基，基坑工程

1 概述

太陽(yáng)能光伏發(fā)電是我國(guó)現(xiàn)階段大力提倡的節(jié)能環(huán)保能源，但目前光伏發(fā)電的勘察缺少?lài)?guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的支持和規(guī)范，落后于我國(guó)風(fēng)電發(fā)展現(xiàn)狀。針對(duì)太陽(yáng)能光伏發(fā)電站具有承受的荷載相對(duì)較小但數(shù)量眾多的特點(diǎn),淺層土是主要的受影響土層，針對(duì)目前巖土工程勘察工作的現(xiàn)狀,以及在工程地質(zhì)勘察工作中常出現(xiàn)的若干問(wèn)題,結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)工程地質(zhì)勘察如何優(yōu)化設(shè)計(jì)提出自己的看法。

下面本文根據(jù)工程實(shí)例，簡(jiǎn)要介紹太陽(yáng)能光伏發(fā)電工程地質(zhì)勘察。

2 工程實(shí)例

某20 MW并網(wǎng)光伏發(fā)電項(xiàng)目位于青海省德令哈市，占地范圍約47.2 hm2。擬建建筑物主要包括光伏組件陣列。

2.1 本次勘察工作量布置原則

1)本次勘測(cè)按施工圖設(shè)計(jì)階段勘測(cè)要求，按簡(jiǎn)單場(chǎng)地布置工作量。2)所有勘探點(diǎn)、測(cè)試點(diǎn)位置、類(lèi)型、深度根據(jù)GB 50021—2001巖土工程勘察規(guī)范(2009年版)、GB 50011—2010建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范及相關(guān)規(guī)范確定，勘探深度為7.0 m，為劃分建筑場(chǎng)地類(lèi)別，光伏基礎(chǔ)地段布置了4個(gè)剪切波速試驗(yàn)孔，孔深20.0 m。3)光伏基礎(chǔ)場(chǎng)地地段勘探點(diǎn)按方格網(wǎng)布置，間距控制在100 m左右。4)為測(cè)試土壤視電阻率，光伏基礎(chǔ)部分布置了8個(gè)土壤視電阻率測(cè)試點(diǎn)。

2.2 勘察方法

1)地質(zhì)調(diào)查。為查明場(chǎng)地地形、地貌特征及可能影響擬建構(gòu)筑物的不良地質(zhì)作用，進(jìn)行了以1∶2 000為底圖的地質(zhì)調(diào)查,范圍包括整個(gè)廠區(qū)及廠區(qū)邊界外15 m左右，整個(gè)調(diào)查區(qū)南北長(zhǎng)約1 130 m，東西寬約440 m，面積約0.51 km2。主要工作內(nèi)容：a.地形地貌特征，包括宏觀地形地貌(地面坡度與相對(duì)高差、凹地與平臺(tái))和微觀地形地貌；b.地表水的沖刷作用、風(fēng)沙的風(fēng)蝕作用及植被發(fā)育情況。

2)勘察手段主要為鉆探取樣及原位測(cè)試。原位測(cè)試主要采用重型圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)、土壤電阻率測(cè)試、剪切波速測(cè)試。

2.3 勘察工作成果

1)區(qū)域地質(zhì)資料。

擬建場(chǎng)地地處柴達(dá)木盆地邊緣。柴達(dá)木盆地形成于印支運(yùn)動(dòng)，盆地基底為前寒武紀(jì)結(jié)晶變質(zhì)巖系。地勢(shì)由西北向東南微傾，海拔自3 000 m漸降至2 600 m左右,其中第四系厚度大于2 000 m。同時(shí)伴隨晚更新世內(nèi)陸干冷古氣候的發(fā)展，各湖開(kāi)始濃縮和堿化，形成了現(xiàn)今的地貌景觀。擬建項(xiàng)目區(qū)所處構(gòu)造位置為青藏歹字型構(gòu)造帶的頭部外圍裙帶與祁呂賀山字型構(gòu)造帶西翼反射弧的交匯部位，構(gòu)造形跡復(fù)雜。地表的第四系中未發(fā)現(xiàn)構(gòu)造形跡。

該區(qū)域的地貌形態(tài)主要是：山區(qū)的剝蝕構(gòu)造地形，侵蝕構(gòu)造地形和平原區(qū)的堆積地形，該地貌形態(tài)受祁連山系斷裂和柴達(dá)大系斷裂控制。

祁連山系斷裂具有網(wǎng)格斷裂形態(tài)特征，主要的斷裂有：冷龍嶺北坡斷裂帶，中祁連南坡斷裂帶、大哈爾騰—哈位湖斷裂帶、宗務(wù)隆—青海湖南山斷裂帶。柴達(dá)大系斷裂帶對(duì)該地段具有影響的是宗務(wù)隆山南緣斷裂帶。這些斷裂帶呈北西、北西西向，并被北、北東向斷裂穿插、交切。這些斷裂帶有的至今仍非常活躍。以上斷裂均距離擬建場(chǎng)地5 km以上。

區(qū)內(nèi)干旱少雨，風(fēng)沙大，風(fēng)蝕嚴(yán)重，已沙質(zhì)荒漠化，植被不發(fā)育，零星有自然生長(zhǎng)的沙柳等低矮灌木，生態(tài)環(huán)境十分脆弱。

德令哈市地處柴達(dá)木盆地邊緣，屬高原大陸性氣候，為典型的荒漠～半荒漠高原干旱氣候區(qū)，其特點(diǎn)是干旱少雨，日照強(qiáng)烈，風(fēng)沙大，蒸發(fā)量大。全年無(wú)霜期84 d～99 d，年平均氣溫4.0 ℃，歷年極端最高溫度34.7 ℃，歷年極端最低溫度-27.9 ℃，最熱月平均氣溫16.2 ℃(7月)，最冷月平均氣溫-10.9 ℃(1月)。年平均降水量最高為182.3 mm。年平均蒸發(fā)量2 092.5 mm。春季多風(fēng)，平均風(fēng)速 2.5 m/s，最大風(fēng)速17.7 m/s，風(fēng)向?yàn)槲魑鞅?，年最多風(fēng)向?yàn)闁|東北。年平均日照時(shí)數(shù)3 124.8 h，年平均日照百分率70%。年平均相對(duì)濕度38%，標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)深度1.96 m。

區(qū)內(nèi)水系為柴達(dá)木水系，屬內(nèi)陸水系，對(duì)擬建區(qū)地下水有影響的河流是巴音郭勒河，該河發(fā)源于宗務(wù)隆山北麓，經(jīng)野馬灘、澤令溝向西北和白水河匯合轉(zhuǎn)向南，至那里木轉(zhuǎn)彎向西，流入庫(kù)爾雷古湖，總長(zhǎng)188 km。

在德令哈水文站以上的流域面積為7 281 km2，擬建區(qū)主要分布在德令哈沖洪積前緣帶，屬松散巖類(lèi)孔隙水，單井涌水量在1 000 m3/d以上，水化學(xué)類(lèi)型是HCO3-C2型，礦化度一般小于0.5 g/L。

2)場(chǎng)地巖土工程地質(zhì)條件。

a.地形地貌及地下水。

場(chǎng)地所處地貌單元屬于宗務(wù)隆山山前沖洪積前緣，場(chǎng)地內(nèi)地形起伏較大，整體上向東南傾斜。本次勘察深度20 m范圍內(nèi)未揭露場(chǎng)地地下水。

b.地層時(shí)代及成因類(lèi)型。

c.不良地質(zhì)作用。

據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料及已有勘察成果，擬建場(chǎng)址5 km范圍內(nèi)無(wú)區(qū)域性斷裂構(gòu)造，亦不存在泥石流、土洞等不良地質(zhì)作用，但通過(guò)對(duì)場(chǎng)區(qū)周?chē)h(huán)境進(jìn)行踏勘，場(chǎng)地內(nèi)存在小面積沖刷形成的凹地，雨季有小股洪流由北向南流經(jīng)場(chǎng)地，針對(duì)這種情況，建議場(chǎng)地北側(cè)部位設(shè)置防洪槽等防洪措施。

2.4 場(chǎng)地巖土綜合分析評(píng)價(jià)

1)地震效應(yīng)。場(chǎng)址區(qū)域地震動(dòng)峰值加速度為0.10g，對(duì)應(yīng)地震烈度為7度，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征值為0.45 s。設(shè)計(jì)地震分組為第三組。場(chǎng)地20.0 m深度范圍內(nèi)等效剪切波速值為250.0 m/s

2)天然地基土承載力。第①層角礫為180 kPa，第②層角礫為220 kPa。

3)天然地基均勻性。場(chǎng)地內(nèi)各層地基土為均勻的角礫，屬于低壓縮性土，且厚度分布較均勻，因此，擬建建(構(gòu))筑物天然地基均屬于均勻地基。

4)場(chǎng)地穩(wěn)定性、適宜性。擬建場(chǎng)址5 km范圍內(nèi)無(wú)區(qū)域性斷裂構(gòu)造，亦不存在不良地質(zhì)作用及工程不利的埋藏物，因此擬建場(chǎng)地屬于穩(wěn)定場(chǎng)地，可進(jìn)行本工程建設(shè)。

5)地基土對(duì)建筑材料的腐蝕性。德令哈市屬荒漠～半荒漠高原干旱性氣候，場(chǎng)地內(nèi)第①層角礫為強(qiáng)透水層，在勘察深度范圍內(nèi)未見(jiàn)地下水，場(chǎng)地環(huán)境類(lèi)型為Ⅲ類(lèi)。場(chǎng)地地基土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋均具微腐蝕性。根據(jù)土壤電阻率測(cè)試結(jié)果，0.0 m～3.0 m深度范圍內(nèi)的地基土對(duì)鋼結(jié)構(gòu)均具微腐蝕性。

2.5 地基與基坑工程方案分析

1)天然地基可行性。

本工程各擬建建(構(gòu))筑物天然地基為均勻地基，持力層為第①層角礫，該層承載力特征值為180 kPa，均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。因此，本工程各擬建建(構(gòu))筑物均可采用天然地基。當(dāng)采用天然地基時(shí)應(yīng)考慮適應(yīng)的基礎(chǔ)尺寸，滿(mǎn)足抗傾覆要求。

2)樁基礎(chǔ)。

本工程若采用樁基礎(chǔ)時(shí)，可采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。依據(jù)本次勘察地基各土層狀態(tài)指標(biāo)，按JGJ 94—2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范，并結(jié)合地區(qū)建筑經(jīng)驗(yàn)，鉆孔灌注樁極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值建議第①層為110 kPa，第②層為130 kPa。抗拔系數(shù)可按0.6考慮。

3)基坑工程。

擬建場(chǎng)地周邊空曠開(kāi)闊，基坑開(kāi)挖深度為現(xiàn)地面下不大，開(kāi)挖深度范圍內(nèi)以中密的角礫為主，且無(wú)地下水影響，本工程基坑工程安全等級(jí)為三級(jí)?？刹捎米匀环牌逻M(jìn)行直接開(kāi)挖，坡高比以1∶0.75為宜。

3 結(jié)語(yǔ)

1)查明有無(wú)影響場(chǎng)地穩(wěn)定性的不良地質(zhì)現(xiàn)象和環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題，提出整治方案的建議；2)查明建筑范圍內(nèi)地層結(jié)構(gòu)和巖土工程特性，分析和評(píng)價(jià)地基的穩(wěn)定性、均勻性和承載力；3)查明埋藏的河道、墓穴、防空洞、孤石等對(duì)工程不利的埋藏物；4)判定地基土(地下水)對(duì)建筑材料的腐蝕性；5)提供場(chǎng)址區(qū)的地震基本烈度及地震動(dòng)參數(shù)；劃分建筑場(chǎng)地類(lèi)別，對(duì)場(chǎng)地地震效應(yīng)進(jìn)行評(píng)價(jià)；6)實(shí)測(cè)場(chǎng)地土壤視電阻率；7)對(duì)可供采用的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行論證分析；確定與設(shè)計(jì)要求相對(duì)應(yīng)的地基承載力及變形計(jì)算參數(shù)，以及設(shè)計(jì)與施工應(yīng)注意的問(wèn)題。

[1] GB 50025—2004，濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范[S].

[2] GB 50021—2001，巖土工程勘察規(guī)范(2009年版)[S].

[3] GB 50007—2011，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4] DL/T 5074—2006，火力發(fā)電廠巖土工程勘測(cè)技術(shù)規(guī)程[S].

On survey and evaluation of solar energy photovoltaic power generation sites

Song Xianghui

(ShanxiSurveyandDesignInstitute,Taiyuan030013,China)

According to the geological survey of the solar energy photovoltaic power generation, illustrates the geological survey methods, contents and working procedure by taking some 20 MW gird-connection solar energy photovoltaic power generation in Delingha City of Qinghai Province as the example, and points out respective design parameter of the geotechnical projects according to the features of the photovoltaic power engineering.

photovoltaic power generation, geological survey, foundation, foundation pit project

1009-6825(2016)20-0072-02

2016-05-07

宋向輝(1988- )，男，助理工程師

TU412

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