太阳能光伏发电站场地岩土工程勘察和评价

太阳能光伏发电站场地岩土工程勘察和评价

孙佳伟赵金慧

1.中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司宜昌设计院湖北宜昌443002；

2.湖北永业行评估咨询有限公司宜昌分公司湖北宜昌44300

摘要：针对目前太阳能光伏发电项目地质调查工作内容，以云南省华坪县30MWp光伏发电项目工程地质调查为例，对工程地质调查方法，内容和工作过程进行阐述。并根据光伏发电工程特点，提出相应的岩土工程设计参数。

关键词：光伏发电；地质勘察；地基；基坑工程

1概述

在当前时期，节能环保在国内受到了重点关注，这就为太阳能光伏发电提供了强力的支撑。当然，国内在此方面的专业标准掌握完全构建起来。鉴于太阳能光伏发电站结构荷载相对较小，光伏支架数量大，且受力土层主要为浅层岩土层等特点，本文结合实例，对太阳能光伏电站岩土工程勘察主要工作内容进行了阐述，以期对同类工程可以提供有价值的建议。

2工程概况

拟建30MWp光伏项目位于云南省华坪县，占地面积约为785.50亩，建（构）筑物主要包括升压站、逆变器和光伏（支架）组件等。

2.1调查方法

（1）平面地质调查。为了解拟建建筑物场地及周边的地形、地貌和岩土特点等地质条件，对场地及周边进行了1：2000的平面地质调查。调查范围包括整个场区及其边界，面积约1.5km2。

（2）勘测手段主要采用钻探、坑探、现场试验和室内试验。在进行现场试验是，主要完成标准贯入试验、土壤电阻率试验；而在进行室内试验之时，则要切实完成岩土体常规物理力学试验、土体腐蚀性试验。

2.2勘察工作量布置原则

（1）根据详细勘察阶段的调查要求，布置现场勘察工作量。

（2）所有勘探点间距和深度均满足GB50021-2001《岩土工程勘察（2009版）》要求，光伏基地点采用网格布局，间距控制在100米左右，勘探深度5~7m。

（3）要依据岩土层具有的实际特征来选取试样，需要注意的是，取样一定要与试验组数想吻合，不能少于6组；而在探坑中则要进行扰动取样，具体的要求是每层土均要超出2组。

（4）为了测试土壤的电阻率，布置了11个土壤电阻率测试点。

2.3场区岩土工程条件

（1）区域地质及构造

光伏电站所在地是在川滇南北向构造带和青藏“歹”字型构造体系的中部，这个地方的构造是十分复杂的，其主要是南北向的构造带，当然其中也存在东西向、北西向构造带，但规模相对要小一些。研究区在青藏高原的东边，断裂构造是较为发达的，而且规模也相对较大，正是因为存在着这种断裂活动，就会导致强震、中震时有发生。

在不同的新构造区中，断裂走向以及活动性质是有所差别的。中甸-玉龙雪山中，断裂走向主要是北西走向，还有北北东走向。从活动性质角度来说，北西走向主要为右旋走滑，而北北向则为左旋走滑。小金河-丽江断裂带，则主要是左旋，其中还兼有挤压。盐源-渡口掀斜隆起区，还有程海-大理差异隆起区，其断裂走向主要是南北、北北西，而活动性质是南北走向是左旋走滑，北北西则是右旋走滑，而且这两者均存在着十分显著的拉张。与工程区关系较为密切的断裂为：程海~宾川断裂（F6）、宁蒗断裂（F7）、金河~箐河断裂（F8）和攀西断裂（F9）。其中，宁蒗断裂（F7）为晚更新世断裂，距工程场区约30km；其它断裂均为晚更新世以前断裂，距场区均大于10km。

（2）地层岩性

本次勘探深度范围内地基岩土为第四系全新统坡残积型黏性土与碎石土（Q4）、泥盆系中统（D2）白云岩夹灰岩。其特征描述如下：

（a）①含碎石红粘土

该层覆盖于基岩之上，粘土呈灰褐、棕红、褐红色，稍湿，可塑~硬塑状态，切面较光滑，韧性弱，碎石颗粒含量7%～20%左右，中压缩性。山顶、山脊的实际厚度相对较薄，一般是在3m之内，而溶蚀洼地、熔岩漏斗则厚一些，局部会超过6m。

（b）②含碎石红粘土

该层分布于深切溶沟或溶槽部位的覆盖层下部埋深一般大于6m。根据钻孔揭示，碎石含量减小为2%～5%，红粘土呈灰褐、棕红、褐红色，湿，可塑~软塑状。钻进较容易，取芯率低。

（c）③白云岩夹灰岩

其颜色主要是灰色、深灰色，矿物成分是方解石、白云石，为中厚层状构造，其局部还含有泥质，或是白云质，有些地段则为泥质灰岩，节理、裂隙发育，呈现出微风化，块状结构，在其表面有较为整齐的刀砍状节理，岩体相对完整，质地坚硬，在地表有石峰、石芽、溶沟、溶槽，大概占到了整个场地面积的1/4。

3.地表水和地下水

场地处于山坡地带之中，水文地质方面的较为简单。在场地之中，熔岩地貌主要是熔岩欢山脊，其形态发育一般。在雨季，汇流都是沿着地面来排泄，其中也有很少的部分变成岩溶水垂直补给区。在白云岩以及灰岩当中存在着鸡眼裂隙水、岩溶水，而深埋于下，对其可以不予重点关注。

4.不良地质现象

根据现场调查结果，场区内无滑坡、崩塌、泥石流等，场区主要不良地质现象为岩溶。场地岩溶中等发育，地表主要发育有石芽、溶槽、溶蚀缓丘、岩溶漏斗、溶蚀洼地等岩溶现象，局部地表可见小型溶洞。

5岩土工程分析和评价

5.1场地地震效应

根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010），场地土类型为岩石、坚硬土与中硬土，场地基岩出露地带建筑场地类别为Ⅰ0类场地，覆盖层小于5m的地带建筑场地类别为Ⅰ1类场地，局部覆盖层大于5m地带为II类场地。

场地地处宽缓山脊或缓坡，地势相对较平缓，无可液化土层分布，属抗震有利地段。场地地震动峰值加速度值为0.15g，地震动反应谱特征周期值为0.45s，设计地震分组为第三组，相对应的基本烈度均为Ⅶ度。

5.2天然地基承载力及均匀性

①含碎石红粘土地基承载力为180kpa~210kpa，压缩性中等，其平面分布及厚度均匀性较差；

②含碎石红粘土地基承载力为100kpa~120kpa，压缩性高，其平面分布及厚度均匀性较差；

③白云岩夹灰岩地基承载力为2500kpa~3000kpa，物理力学性质良好，是优良的天然地基持力层。该地层发育石芽、岩溶裂隙等岩溶问题，存在石芽地基和岩土组合地基问题。

5.3场地稳定性和适宜性

场址内未发现有活动断裂通过，区域构造稳定性好；场区及其附近未发现影响场区稳定的滑坡、泥石流、崩塌等不良地质作用。

场区内发育的一些季节性干沟，规模小，分布高程低，对场区不构威胁。

场区发育岩溶洼地、岩溶漏斗、溶洞等大的岩溶现象，建筑物均予以了避让。其它小型漏斗、溶槽、溶洞、土洞等采取一定的避让措施，工程处理后不影响场地的稳定性。

综上所述，场区适宜工程建设。

5.4地基土对建筑材料的腐蚀性

为评价场地地基土对建筑材料腐蚀性，在场区内采取了2组土样，并进行了土壤腐蚀性分析试验。按照GB50021-2001《岩土工程勘察规范》对试验结果进行分析评价，判定地基土对混凝土结构具有微腐蚀性，对混凝土结构中钢筋具有微腐蚀性。

6地基与基础选型分析

（1）天然地基持力层选择。

①含碎石红粘土地基承载力为180kpa~210kpa，在分布稳定的地段可作为轻型建筑和构架的持力层。

③白云岩夹灰岩地基承载力为2500kpa~3000kpa，可作为场内主要建筑物的天然地基持力层。

（2）桩基础

本项目光伏组件基础拟使用钻孔灌注桩基础，桩侧阻力的标准值建议取：第①层取30kPa，第②层取20KPa，第③层取260KPa。桩基础施工应注意岩溶问题的影响，有石芽影响光伏构件布置时应将石芽予以清除，桩位有宽大溶隙发育时应移位进行施工。

结语

工程场地属构造剥蚀和岩溶溶蚀丘岗地貌，丘顶浑圆开阔，周围斜坡较缓和，场地地貌较适宜光伏电站布置。地表覆盖层厚度不大，下伏基岩为坚硬的白云岩夹灰岩，可以作为站内主要建筑物（构筑物）的良好地基持力层。场地主要岩土工程地质问题为岩溶地基问题，勘察工作过程中主要采取平面地质调查和钻探的方法进场岩溶调查，建筑物布置尽可能避开岩溶发育区域。桩基施工过程中，采取开挖和移位等工程处理措施，较好地解决了石芽和岩溶裂隙等地基问题。

参考文献

[1]GB50021—2001，岩土工程勘察规范（2009年版）［S］．2015

[2]GB50007—2011，建筑地基基础设计规范［S］．2014

[3]JGJ94—2008，建筑桩基技术规范［S］．2013

[4]DL/T5074—2006，火力发电厂岩土工程勘测技术规程［S］．2012