¿Cómo instalar soporte fotovoltaico en suelo helado?
¿Cómo instalar soporte fotovoltaico en suelo helado?
El levantamiento irregular de la helada y el levantamiento de la cimentación de soporte fotovoltaico es el foco y la dificultad del desarrollo y la construcción de proyectos fotovoltaicos en áreas de suelo helado. Este artículo combina el esquema de diseño de la cimentación de soporte del panel solar de un proyecto fotovoltaico en el área noreste en condiciones de suelo congelado, a través del ion del tipo de cimentación, la reducción de la fuerza tangencial de levantamiento por helada de la cimentación y el diseño de la cimentación. Soporte regulable en altura tipo aro. La investigación resolvió el problema de los daños a los módulos fotovoltaicos causados por el levantamiento irregular de la helada y el levantamiento de la base de soporte, y presentó un conjunto de esquemas de diseño básicos factibles para evitar el levantamiento desigual de las heladas y el levantamiento de la base de apoyo fotovoltaica en áreas de suelo congelado.
Las áreas de suelo congelado generalmente tienen las siguientes características climáticas y geológicas:
1) La temperatura en invierno es baja, generalmente la temperatura más baja está por debajo de -20 ℃;
2) La calidad del suelo es suelo con fuerte helada o suelo con helada extra fuerte, como arcilla, arcilla limosa, etc .;
3) El agua subterránea es abundante y el nivel del agua es alto. Bajo las condiciones de abundante agua subterránea y alto nivel de agua, es difícil construir cimientos de concreto independientes, cimientos de pilotes de concreto y cimientos de pilotes microporosos moldeados in situ que requieren vertido de concreto, y la temperatura invernal en áreas de suelo congelado es extremadamente baja. Y la calidad del mantenimiento es difícil de garantizar. La base de la tira de concreto es más adecuada para áreas con sitios planos y niveles bajos de agua subterránea (como desiertos). En áreas de suelo congelado, dichos cimientos son propensos a levantamientos e inclinaciones desiguales. El costo de los cimientos de pilotes de tubería de acero en espiral es relativamente alto y no es adecuado para entornos corrosivos fuertes y suelos limosos fluidos.
En resumen, en condiciones de suelo congelado, considerando la economía y conveniencia de la construcción, y tomando la reducción necesaria de la longitud del pilote para evitar el levantamiento de las heladas, la cimentación PHC es una cimentación de soporte fotovoltaica más adecuada [2]. A continuación, se toma un proyecto fotovoltaico en el noreste de China como ejemplo para analizar la fuerza de la base de PHC en condiciones de suelo congelado y las medidas para prevenir el levantamiento y levantamiento desigual de las heladas.
2 Análisis de fuerza de la base de PHC en condiciones de suelo congelado
Bajo la acción de la helada, la cimentación PHC soporta principalmente cargas permanentes en la dirección de la longitud del pilote (el peso del soporte superior del PHC, el peso de los componentes y el peso del PHC, etc.), la helada tangencial fuerza del suelo congelado en el PHC, y el suelo debajo de la capa de suelo congelado en el PHC La fuerza de anclaje. Desde la perspectiva del análisis de estrés, no es rentable depender únicamente del anclaje PHC para evitar un levantamiento desigual de las heladas cuando la profundidad máxima de las heladas es profunda en áreas con suelos con fuertes heladas o muy fuertes con heladas.
Según el informe del estudio geológico, la profundidad de helada estándar para un proyecto fotovoltaico en el noreste de China es de 2,0 m. Dentro del rango estándar de profundidad de las heladas, las capas de suelo son tierra cultivada en la superficie, arcilla y arcilla limosa de arriba a abajo, todas las cuales son fuertes heladas. Suelo o suelo heladas extrafuerte; el nivel del agua subterránea en el sitio del proyecto es -1.0 ~ -0.5 m. El proyecto inicialmente construyó PHC con un diámetro de pilote de 300 mm como base del soporte fotovoltaico. En condiciones invernales, para resistir la fuerza de levantamiento de las heladas, según JGJ118-2011 "Código para el Diseño de Cimentaciones en Áreas de Suelo Congelado" [3], se verifica la estabilidad de la cimentación del pilote:
En la fórmula, τdk, i es el valor estándar de la fuerza unitaria tangencial de levantamiento por helada en la i-ésima capa de suelo, kPa; puede medirse incrustando un medidor de tensión en el costado del cuerpo del pilote, o puede referirse al valor especificado en la Tabla C.1.1 en el Apéndice C del Código; En la misma categoría de suelo helado, cuanto mayor sea el contenido de agua, mayor será el valor; este artículo se toma de acuerdo con las especificaciones. Aτ, i es el área de la superficie de la pila congelada con la i-ésima capa de suelo, ㎡; Gk es el valor estándar de la carga permanente que actúa sobre la cimentación del pilote, kN, incluido el peso de la cimentación del pilote, el peso del componente superior, el peso del soporte, etc., si la cimentación del pilote En agua subterránea, el peso de flotabilidad es tomado;
Para la base de suelo congelado estacional en este proyecto, el Rta entre el lado de la base de PHC y el suelo congelado es en realidad la resistencia por fricción. Puede consultar C en JGJ 118-2011 "Código para el diseño de cimientos y cimientos para edificios en áreas de tierra congelada" [3] .1.1-2 Realizar cálculos,
qsa, i es el valor característico de la resistencia a la fricción entre el suelo y la superficie lateral del pilote en la i-ésima capa, en kPa, que se toma según el estado de compresión de la cimentación del pilote. En ausencia de datos de prueba, puede estar de acuerdo con JGJ 94-2008 "Especificación técnica para la construcción de cimientos de pilotes" [4] Las regulaciones están determinadas; Aq, i es el área de la superficie lateral del pilote en la i-ésima capa de suelo, m2. Este proyecto se calcula de acuerdo con la fórmula anterior, y la profundidad enterrada de la base PHC del soporte fotovoltaico debajo de la superficie del suelo debe ser de al menos 7 m, lo que es muy costoso para un proyecto fotovoltaico. En la temporada no congelada, cuando se satisface la carga de control (carga de viento), la profundidad de enterramiento de los cimientos del PHC debajo de la superficie del suelo es de solo 2 m.
3 Medidas para prevenir el levantamiento desigual de las heladas y la elevación de la base PHC
3.1 Principales medidas para prevenir el levantamiento desigual de las heladas y el levantamiento de la base del PHC
Reducir el efecto de la fuerza de levantamiento por helada tangencial sobre el pilote es la clave para evitar que la base PHC se levante debido al levantamiento por helada. Se pueden tomar medidas para evitar el contacto directo entre la base PHC y el suelo congelado extra fuerte dentro del rango de profundidad de helada de diseño, a fin de reducir la fuerza tangencial de levantamiento por helada del suelo congelado sobre la pila. A través de la práctica, este proyecto descubrió que rellenar la capa de suelo congelado con arena medio gruesa alrededor del pilote como capa de aislamiento puede reducir la fuerza tangencial del suelo alrededor del pilote sobre el cuerpo del pilote.
Después de más cálculos, se encuentra que los pilotes alrededor de 2,0 m por debajo de la superficie del suelo de este proyecto se introducen primero y luego se rellenan con un medio de carga de escarcha débil y arena gruesa. La longitud del pilote requerida es la más corta y la longitud del pilote debajo de la superficie del suelo puede cumplir con los requisitos de diseño. Reclamación. El método de construcción específico es el siguiente: primero use un taladro para dirigir el pozo, la broca es 10-20 cm más grande que el diámetro del pilote, y luego use un martillo estático para hundir el PHC recubierto de asfalto hasta la elevación de diseño después del el agujero de plomo está terminado. Para evitar el colapso del pozo, inmediatamente después de que se complete el hundimiento del pilote, el área alrededor del pilote se rellenará con arena medianamente gruesa hasta un estado denso, y el coeficiente de compactación no será menor a 0.94. Si necesario,
3.2 Otras medidas para solucionar el levantamiento y levantamiento irregular de la base de la PHC
Tomar las medidas antihielo de relleno de arena mediana-gruesa y pintar asfalto básicamente puede resolver el problema del levantamiento y levantamiento desigual de la helada de la base de PHC en un área grande. Sin embargo, para algunas áreas con grandes cambios geológicos, algunos PHC aún pueden experimentar una pequeña cantidad de levantamiento y levantamiento irregular de la escarcha, lo que conducirá a la deformación del soporte y los componentes. Para este tipo de problemas se pueden tomar medidas para reducir el número de bases PHC en cada grupo de soportes y adoptar soportes regulables en altura.
1) Reducir el número de bases de PHC de cada grupo de stents, reduciendo así la probabilidad de levantamiento irregular por heladas de la base de PHC. En el caso de 20 módulos por cadena, es más económico utilizar 4 PHC como base, y la probabilidad de que se produzca un levantamiento y un levantamiento irregular por heladas también es baja. También es posible utilizar 2 grupos de soportes independientes y cuerdas de soporte básico, es decir, cada 10 componentes se apoyan en 2 cimientos de PHC, lo que puede reducir aún más la probabilidad de levantamiento y levantamiento desigual de heladas de cada cimiento de PHC. Sin embargo, este plan aumentará una cierta cantidad de ingeniería de soporte, y el tamaño del aumento debe revisarse y determinarse de acuerdo con la situación específica.
2) Adopte un soporte de panel solar de altura ajustable, es decir, el soporte está diseñado para fijarse al aro de la pila. Cuando los pilotes individuales se someten a heladas, la altura del soporte de aro se puede ajustar para nivelar los soportes y los componentes para evitar deformaciones y daños en los soportes y componentes.
4. Conclusión
A través del análisis del diseño de la cimentación del soporte fotovoltaico en el área de suelo congelado, se encuentra que el método de rellenar el suelo alrededor del pilote en el rango de profundidad congelada con arena media y gruesa puede reducir la fuerza de levantamiento tangencial de la helada suelo en la base de PHC, reduciendo así en gran medida el PHC La longitud del diseño puede ahorrar costos de ingeniería. Además, al controlar el número de cimientos PHC de cada grupo de soportes y la adopción de un soporte de altura ajustable tipo aro, puede resolver aún más el problema del levantamiento y levantamiento irregular de la escarcha de algunos cimientos PHC y daños a los componentes.
El cálculo de la fuerza de levantamiento por helada tangencial de arena mediana-gruesa al cuerpo del pilote después del relleno en este documento se refiere al valor estándar de la fuerza de levantamiento por helada tangencial en la tabla C.1.1 del apéndice del Código de Diseño de Fundaciones JGJ 118-2011 para Edificios en Áreas de Suelo Congelado "[3] El valor de un suelo de levantamiento de escarcha débil, debido a algunas diferencias entre los módulos fotovoltaicos y la base del edificio, la magnitud de la fuerza de levantamiento de escarcha tangencial de la arena medianamente gruesa en el suelo alrededor del La pila debe determinarse mediante experimentos para que sea más precisa de acuerdo con la situación real del proyecto. A través de la prueba preliminar del proyecto, la fuerza de levantamiento por helada tangencial del relleno de arena mediana-gruesa sobre el pilote se relaciona con el diámetro del agujero del relleno,
Para la base de soporte del panel solar, bajo la premisa de garantizar que la fuerza de elevación de las heladas se reduzca en gran medida, el esquema debe ser económico y conveniente para la construcción. Por lo tanto, el ion de los materiales de relleno cuando se reduce la fuerza tangencial de levantamiento por congelación del cuerpo del pilote aún se puede analizar y estudiar más a fondo. Las pruebas muestran que el material con 1 ~ 2 cm de asfalto aplicado alrededor del pilote también puede reducir la fuerza tangencial de la helada. El espesor específico del asfalto debe determinarse de acuerdo con diferentes condiciones geológicas de ingeniería y temperatura ambiental.
