(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 112195950 A(43)申请公布日 2021.01.08
(21)申请号 202011068654.X(22)申请日 2020.09.30
(71)申请人 中国能源建设集团广东省电力设计
研究院有限公司
地址 510000 广东省广州市黄埔区广州科
学城天丰路1号(72)发明人 武江 陈澜 周伟 沙励 周向阳
黄炬辉 江雨声 刘艺锋 马开志 (74)专利代理机构 广州三环专利商标代理有限
公司 44202
代理人 陈旭红 吕金金(51)Int.Cl.
E02D 27/12(2006.01)E02D 5/50(2006.01)
权利要求书1页 说明书5页 附图1页
(54)发明名称
一种复合光伏支架桩基结构(57)摘要
本发明公开了一种复合光伏支架桩基结构，包括混凝土桩和水泥土搅拌桩，所述混凝土桩桩长大于所述水泥土搅拌桩桩长；所述混凝土桩沿所述水泥土搅拌桩轴心穿过所述水泥土搅拌桩的虚桩部分，并插入所述水泥土搅拌桩的有效桩部分，且所述混凝土桩桩底与所述水泥土搅拌桩桩底之间存留间隙。本发明提供的复合光伏支架桩基结构，能够适应淤泥等软弱土地质条件或地基承载力较低的情况，能够有效提高地基承载力，降低工程造价，增强项目经济的可实施性；同时在地基土腐蚀性较强的环境条件下，该桩基的耐久性好，使用寿命长，满足光伏电站建设要求。CN 112195950 ACN 112195950 A
权 利 要 求 书
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1.一种复合光伏支架桩基结构，其特征在于，包括混凝土桩和水泥土搅拌桩，所述混凝土桩桩长大于所述水泥土搅拌桩桩长；
所述混凝土桩沿所述水泥土搅拌桩轴心穿过所述水泥土搅拌桩的虚桩部分，并插入所述水泥土搅拌桩的有效桩部分，且所述混凝土桩桩底与所述水泥土搅拌桩桩底之间存留间隙。
2.根据权利要求1所述的复合光伏支架桩基结构，其特征在于，所述水泥土搅拌桩的有效桩部分长度为3－4米。
3.根据权利要求1所述的复合光伏支架桩基结构，其特征在于，所述水泥土搅拌桩的虚桩部分长度为0.2米。
4.根据权利要求1所述的复合光伏支架桩基结构，其特征在于，所述混凝土桩桩底与所述水泥土搅拌桩桩底之间存留间隙高度为0.2－0.3米。
5.根据权利要求1所述的复合光伏支架桩基结构，其特征在于，所述水泥土搅拌桩的直径为700毫米、800毫米、900毫米或1000毫米中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的复合光伏支架桩基结构，其特征在于，所述混凝土桩的截面为环形。
7.根据权利要求1所述的复合光伏支架桩基结构，其特征在于，所述混凝土桩采用预应力管桩、高强预应力管桩或预制方桩中的任意一种。
8.根据权利要求1所述的复合光伏支架桩基结构，其特征在于，所述混凝土桩采用型号为PHC300A型或PHC300AB型。
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说 明 书
一种复合光伏支架桩基结构
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技术领域
[0001]本发明涉及桩基础施工技术领域，尤其涉及一种复合光伏支架桩基结构。背景技术
[0002]近年来光伏行业发展迅猛，按照我国光伏产业的发展规划，未来将依然保持较快的发展速度。在光伏项目中土建工程中，占比最大的部分是光伏支架及基础工程，其中，常见的光伏支架基础有钢筋混凝土基础、条形基础、微型灌注桩基础、高强预应力管桩基础、钢制螺旋桩基础等。对于开发沿海滩涂、河边、湖边、渔场上的光伏项目，现有技术通常会采用预应力管桩或预制方桩基础，这类方法虽然施工工艺简单，施工速度快，但工程造价高昂，建设成本大；并且在较差的软弱地基土条件下，淤泥层厚且多为流塑状淤泥，其桩基承载力极低，若要保证地基承载力，通常需要加大桩长或增大桩径，甚至进入下部更好的土层，这样做无疑会大大增加工程量，增加了施工难度、降低建设效率；同时，在地基土中强腐蚀环境的条件下，由于普通预应力管桩耐腐蚀性差，往往难以保证结构设计的使用寿命，需要额外考虑保护措施，显然这也进一步增加了建设成本，导致项目经济上的可实施性低。发明内容
[0003]本发明的目的在于提供一种复合光伏支架桩基结构，该桩基可以适应淤泥等软弱土地质条件或地基承载力较低的情况，能够有效提高地基承载力，降低工程造价，增强项目经济的可实施性；同时在地基土腐蚀性较强的环境条件下，该桩基的耐久性好，使用寿命长，满足光伏电站建设要求。
[0004]为了克服上述现有技术中的缺陷，本发明实施例提供了一种复合光伏支架桩基结构，包括混凝土桩和水泥土搅拌桩，
[0005]所述混凝土桩桩长大于所述水泥土搅拌桩桩长；
[0006]所述混凝土桩沿所述水泥土搅拌桩轴心穿过所述水泥土搅拌桩的虚桩部分，并插入所述水泥土搅拌桩的有效桩部分，且所述混凝土桩桩底与所述水泥土搅拌桩桩底之间存留间隙。
[0007]进一步地，所述水泥土搅拌桩的有效桩部分长度为3－4米。[0008]进一步地，所述水泥土搅拌桩的虚桩部分长度为0.2米。[0009]进一步地，所述混凝土桩桩底与所述水泥土搅拌桩桩底之间存留间隙高度为0.2－0.3米。
[0010]进一步地，所述水泥土搅拌桩的直径为700毫米、800毫米、900毫米或1000毫米中的任意一种。
[0011]进一步地，所述混凝土桩的截面为环形。[0012]进一步地，所述混凝土桩采用预应力管桩、高强预应力管桩或预制方桩中的任意一种。
[0013]进一步地，所述混凝土桩采用型号为PHC300A型或PHC300AB型。
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说 明 书
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相对于现有技术，本发明实施例提供的一种复合光伏支架桩基结构，至少存在如
下有益效果：
[0015]1)针对海边滩涂光伏或渔光互补项目，采用本发明提供的复合光伏支架桩基结构可以大大减少桩入土深度，提高桩的承载力，减少工程费用；[0016]2)在利用本发明提供的桩基进行施工时，可以通过水泥土搅拌桩将混凝土桩侧与桩底封闭在水泥土桩内，减少地基土对桩身的腐蚀，从而提高了桩基的使用寿命。附图说明
[0017]图1是本发明某一实施例提供的复合光伏支架桩基结构的结构示意图。
具体实施方式
[0018]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0019]应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。
[0020]应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。[0021]术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。[0022]术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。[0023]第一方面：[0024]请参阅图1，本发明某一实施例提供了一种复合光伏支架桩基结构100，包括混凝土桩10和水泥土搅拌桩20，
[0025]所述混凝土桩10桩长大于所述水泥土搅拌桩20桩长；
[0026]所述混凝土桩10沿所述水泥土搅拌桩20轴心穿过所述水泥土搅拌桩的虚桩部分202，并插入所述水泥土搅拌桩的有效桩部分201，且所述混凝土桩桩底与所述水泥土搅拌桩桩底之间存留间隙。[0027]其中，D1为水泥土桩顶标高面，D2为泥面，D3为停浆面。[0028]在本实施例中，需要说明的是，混凝土桩是用混凝土(包括普通钢筋混凝土、预应力混凝土)制成的桩。具有节约木材和钢材、经久耐用、造价低廉等优点，已广泛使用于水工建筑、工业建筑、民用建筑和桥梁的基础工程，还常用于边坡及基坑支护的抗滑或隔水。一般来说，桩的截面有方形、矩形、圆形和环形等，最常用的是方形截面桩和环形截面桩。方形截面桩的边长和环形截面桩的外径为20～60厘米。混凝土桩的制作工艺基本上与混凝土电杆相同。
[0029]进一步地，水泥土搅拌桩没有钢筋，是利用水泥作为固化剂的主剂，是软基处理的
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说 明 书
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一种有效形式，利用搅拌桩机将水泥喷入土体并充分搅拌，使水泥与土发生一系列物理化学反应，使软土硬结而提高基础强度。软土基础经处理后，加固效果显著，可很快投入使用。适用于处理淤泥、淤泥质土、泥炭土和粉土土质。其按材料喷射状态可分为湿法和干法两种。湿法以水泥浆为主，搅拌均匀，易于复搅，水泥土硬化时间较长；干法以水泥干粉为主，水泥土硬化时间较短，能提高桩间的强度。但搅拌均匀性欠佳，很难全程复搅。[0030]其中，常用的水泥土桩基直径可分为700mm、800mm、900mm、1000mm，水泥土搅拌桩有效桩长为3－4米。虚桩段长为0.2m。水泥土搅拌桩固化剂采用P32.5级或P42.5级，28天无侧限抗压强度标准值fcu不低于600kPa，水泥掺量一般为10％－12％。水泥土的掺和比通过水泥土配合比试验确认。[0031]进一步地，混凝土桩可采用管桩，预应力管桩或预制混凝土桩，且截面为环形，桩身入土深度桩长为3－4米(入土深度)。并且，所述混凝土桩桩底与所述水泥土搅拌桩桩底之间存留间隙高度为0.2－0.3米。而出露泥面的高度，根据支架高度需要设计。通常，所述混凝土桩采用预力管桩、高强预应力管桩或预制方桩中的任意一种。[0032]高强预应力管桩是先张法预应力混凝土管桩的一种，主要是指桩身混凝土强度达c80以上的管桩，其抗弯性能，抗折性能，竖向承载力都优于pc管桩。也就是生产出来的管桩经过二次养护，即压蒸过的管桩，强度达c80以上的管桩统称。[0033]在本发明实施例中，可以根据实际需要选择高强预应力混凝土管桩桩。且采用的型号可以为为PHC300A型或PHC300AB型。
[0034]本发明实施例提供的复合光伏支架桩基结构，能够适应淤泥等软弱土地质条件或地基承载力较低的情况，能够有效提高地基承载力，降低工程造价，增强项目经济的可实施性；同时在地基土腐蚀性较强的环境条件下，该桩基的耐久性好，使用寿命长，满足光伏电站建设要求。
[0035]第二方面：
[0036]为了帮助理解，本发明某一实施例提供了桩基的承载力分析过程，包括：计算轴向抗压承载力的过程中，分为以下两种情况：[0037]第一，当基桩破坏面位于管桩与水泥土桩界面时，基桩竖向抗压承载力特征值计算公式为
[0038]
式中，Ra为轴向抗压承载力设计值；uc为混凝土桩周长；为混凝土桩与水泥土的
为混凝土桩端阻力(kPa)；为混凝土
侧摩阻力；lc为混凝土桩插入水泥土桩的长度；
桩截面面积；[0039]第二，基桩破坏面位于水泥土桩与桩周土界面时，基桩竖向抗压承载力特征值计算公式为：Ra＝u∑ξαξsiqsiali+pqpaAp；[0040]式中，Ra为轴向抗压承载力设计值；u为水泥土桩桩径；ξξsi，p分别为水泥土桩外侧第i层图侧阻力调整系数、为端阻力调整系数；qsia为水泥土桩第i层土的侧阻力；qpa为水泥土桩桩端阻力；li为水泥土桩复合段第i层土的厚度；α为桩端地基土承载力折减系数；Ap为水泥土桩截面面积。
[0041]若要计算轴向抗拔承载力，也包括以下两种情况：[0042]1)基桩破坏面位于管桩与水泥土桩界面时，基桩竖向抗压承载力特征值计算公
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说 明 书
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式：
c
式中，λ为混凝土桩抗拔系数；其余参数同上。
[0044]2)基桩破坏面位于水泥土桩与桩周土界面时，基桩竖向抗压承载力特征值计算公式：Tua＝u∑λξsiqsiali；[0045]式中，λ为水泥土桩抗拔系数；其余参数同上。[0046]进一步地，若计算桩基水平承载力，则需要获取其特征值，桩基水平承载力特征值一般根据现场水平载荷试验确定。而如何选择桩基，可以参考典型复合桩基选用表，其中，典型方案采用水泥土桩与PHC300高强预应力管桩的复合桩基方案，根据光伏支架桩基受力特点，以及淤泥软土地基条件；典型水泥土桩+PHC300A型桩单桩承载力选用表如表1所示：
[0043]
[0047]
[0048]
表1
[0050]进一步地，本方案要求水泥土桩90天无侧限抗压强度大于600kPa，此时，混凝土桩与水泥土桩界面的粘结摩擦力较大，承载力远大于水泥土桩与周围土的承载力，故不考虑混凝土桩与水泥土桩截面破坏情况。表中承载力为水泥土桩与周围土的截面破坏时的承载力特征值。此外。表中承载力设计参数如下：水泥土桩与周围土的侧阻力特征值＝20kPa，侧阻力调整系数＝1.5，水泥土端阻力＝20kPa，端阻力调整系数＝1.0，桩端地基土承载力折减系数＝0.7，水泥土桩抗拔系数＝0.7。对于滩涂或渔光互补项目当遇到软弱土层的情况，一般通过增大桩长，或者增大桩径的方式提高单桩承载力，这些方法都必然会大大增加费用，可能导致项目经济上不可行。而建筑中使用的劲性复合桩基，水泥土桩一般会穿透软土层，或者入土很长且间距小，一般小于4倍桩径，这类桩基适用于桩基承台，内芯混凝土桩还需要与桩基承台；而本申请的桩间距较大，通常在10倍桩径以上，桩间距完全不受；同时，水泥土桩长度极短，一般3m－4m即可，复核桩基整体“浮”于软土层上部；混凝土桩为桩柱一体，作为立柱与上部钢结构支架相连，可以很好的适应光伏阵列安装。
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以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员
来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
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说 明 书 附 图
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图1
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