王學(xué)亮

（湛江南海西部石油勘察設(shè)計有限公司，廣東湛江 524000）

1 工程概況

新建100MW光伏電站項目光伏區(qū)域一（容量50MW）采用單樁可調(diào)支架，光伏區(qū)光伏支架高度為1.25m，支架結(jié)構(gòu)采用工字鋼，支架基礎(chǔ)采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（PHC），管樁直徑為300mm、400mm。因地形限制，管樁出露地面高度為4~8m。管樁與管樁之間的間距為4.8m，每5根管樁為一組，將光伏板連在一起，每20根管樁成東西排列成一排。光伏板與在管樁上固定的支架為活性連接調(diào)整桿。2016年11月份，發(fā)現(xiàn)管樁出現(xiàn)縱向裂縫不僅趨于嚴重且出現(xiàn)的數(shù)量不斷增多。

2 樁身裂縫情況描述

預(yù)應(yīng)力管樁的樁身裂縫基本為豎向劈裂裂縫，90%的樁身裂縫位置位于樁頂以下1m，裂縫下部距離地面1m左右；裂縫多位于樁身兩側(cè)，裂縫處樁身均出現(xiàn)水泛堿現(xiàn)象。對于出現(xiàn)樁身裂縫的預(yù)應(yīng)力管樁占所有管樁比例約為20%~22%，樁身開裂情況詳見圖1。

圖1 樁身開裂情況

3 調(diào)查情況描述

（1）對管樁基礎(chǔ)施工過程的調(diào)查。

區(qū)域一50MW光伏電站項目的預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)于2015年7月開始施工，到2015年底全部施工完畢，在管樁首次到貨及期間的到貨過程中都有業(yè)主和監(jiān)理現(xiàn)場查驗，施工單位提交了管樁產(chǎn)品檢測合格證明書，在安裝光伏板之前又逐根管樁進行驗收，均符合技術(shù)要求。2015年12月份，樁基檢測單位對施工后的管樁進行檢測，均符合設(shè)計要求。2016年4月總包單位對光伏區(qū)的綜合驗收，管樁沒有存在問題。

（2）對光伏支架安裝完成后情況的調(diào)查。

2016年4-5月份，施工單位在已經(jīng)安裝好光伏板的區(qū)域進行圍欄施工時，發(fā)現(xiàn)該光伏區(qū)陣風(fēng)風(fēng)力較大，光伏板隨風(fēng)向發(fā)生劇烈搖擺。2016年9月，施工單位，對施工區(qū)域的管樁進行排查，發(fā)現(xiàn)部分管樁出現(xiàn)裂紋，2016年11月份，業(yè)主單位又對管樁進行跟蹤仔細檢查，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場管樁出現(xiàn)縱向裂縫不僅趨于嚴重且出現(xiàn)的數(shù)量不斷增多。

經(jīng)過詳細調(diào)查，并和區(qū)域二進行比對分析，發(fā)現(xiàn)存在的主要問題是：

①2016年11月份將光伏板的角度調(diào)整以后，在光伏發(fā)電區(qū)的管樁裂紋出現(xiàn)顯著加劇現(xiàn)象。

②對光伏板的連接是軟連接，固定不牢固，光伏板的活性太大，遇到大風(fēng)，對樁身形成極大的瞬間沖擊力。加之光伏板的寬度為4m，迎風(fēng)阻力比較大，風(fēng)荷載傳導(dǎo)到管樁身上，反復(fù)作用。

（3）臨近光伏區(qū)域二（距離約1km）的管樁基礎(chǔ)沒有出現(xiàn)光伏區(qū)域一管樁豎向裂縫的情況，對光伏區(qū)域二管樁基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)調(diào)查情況：

可調(diào)光伏支架的管樁基礎(chǔ)，其管樁排列都是南北走向，其管樁之間的間距在2.5m，每3根管樁為一組，一端管樁裝有液壓減震桿起到受風(fēng)影響的穩(wěn)定作用，另一端是兩根澆筑在一起的三角支撐架，牢固的將光伏板固定，再通過半圓舵盤緩慢的調(diào)整光伏板的角度。光伏板寬度為1.95m，受南北風(fēng)向力的影響極小。

（4）地質(zhì)水文情況調(diào)查。

該光伏區(qū)所在地工程地質(zhì)揭示第一層是砂土，最厚處達到8m左右，第二層是黏土，厚度未揭露，地下水位比較淺。樁基施工過程中部分樁位采用了引孔。

4 根本原因分析

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查情況，列出所有可能的原因，利用原因分析的排除法，逐個深入分析，從而得出樁基豎向裂縫產(chǎn)生的根本原因。

（1）樁基強度不夠，質(zhì)量存在問題，打樁施工過程中造成的樁身細微裂縫發(fā)展。

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查情況，因為砂土含鈣質(zhì)較高，樁基難以打入設(shè)計標高，最后采用引孔的施工方法，打樁前后均對樁基的質(zhì)量檢驗，沒有出現(xiàn)裂紋等質(zhì)量表征，同時，樁基從出廠檢驗到現(xiàn)場抽檢均符合技術(shù)要求。因此樁基強度原因基本可以排除。

（2）光伏板與可調(diào)支架連接不夠牢固，組件板在風(fēng)力作用下?lián)u晃，傳導(dǎo)至樁基出現(xiàn)劈裂裂縫。

一般情況下，因為光伏板受風(fēng)面積產(chǎn)生的水平力，對樁身產(chǎn)生的應(yīng)該是環(huán)向裂縫，而不是豎向劈裂裂縫。本項目（光伏區(qū)域一）上部結(jié)構(gòu)的光伏板與管樁上的可調(diào)支架為活性連接調(diào)整桿，沒有采用其他固定措施，且光伏板正對風(fēng)吹來方向，造成風(fēng)荷載比較大，同時，因連接不夠穩(wěn)固，造成光伏板與可調(diào)支架之間隨風(fēng)荷載產(chǎn)生比較大的振動。這種振動會在樁身產(chǎn)生比較復(fù)雜的應(yīng)力，對于已有裂縫開展的管樁會加速管樁裂縫的開展。這個原因只是造成已有裂縫加速開展，并不是產(chǎn)生管樁裂縫的根本原因。

（3）管樁內(nèi)部水在冬季凍脹引起的混凝土開裂。

經(jīng)過調(diào)查可以了解到，建設(shè)區(qū)域上部為砂土層，下部為不透水的黏土層，且地下水位比較淺。施工期間為2015年7月份到2015年12月份，7、8月份雨季，當?shù)赜晁容^充沛，地下水又比較淺，以致管樁中聚集雨水，不能及時排出。到了冬季，管樁內(nèi)部水產(chǎn)生凍脹，水凍脹產(chǎn)生的凍脹力在管樁樁身產(chǎn)生比較大的應(yīng)力，該應(yīng)力大于混凝土的開裂應(yīng)力，導(dǎo)致樁身被“撐裂”，產(chǎn)生豎向裂縫。管樁在地表段內(nèi)部水與地下水連通，溫度相對較高，又有土體握裹，所以從地表以上約1m段沒有凍裂現(xiàn)象。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，目前開裂的管樁里面確實有積水，積水位置大致與裂縫位置相關(guān)。

5 結(jié)論及處理措施

綜上所述，本項目管樁樁身產(chǎn)生豎向裂縫的根本原因是管樁內(nèi)部積水在冬季凍脹引起混凝土開裂；光伏板與可調(diào)支架連接采用活性連接調(diào)整桿不夠牢固，光伏組件板在風(fēng)力作用下振動，傳導(dǎo)至樁基從而促進管樁樁身豎向裂縫進一步開展。

根據(jù)產(chǎn)生管樁裂縫的根本原因，確定處理措施如下：

（1）當前裂縫還比較小，大部分小于0.5mm，少部分為0.5~1mm?？蓪Ξa(chǎn)生的裂縫采用密封膠封閉處理，外刷水泥砂漿，標記后持續(xù)觀察。

（2）在樁身距離地表300mm處開孔，排出管樁中的積水，避免凍脹造成樁身裂縫進一步開展。孔徑為15mm，開孔大小經(jīng)管樁廠家確認。開孔位置不能開在正對風(fēng)荷載的樁身位置，可在垂直風(fēng)荷載方向的樁身兩側(cè)開啟。

（3）對于原可調(diào)支架，參考光伏區(qū)域二設(shè)置，增加三角支撐架，牢固的將光伏板固定，避免光伏組件振動，對樁身裂縫進一步產(chǎn)生不利影響。