螺旋樁―一種帶螺旋葉片的金屬或非金屬材料的管樁或柱樁，利用專用設(shè)備旋擰入地下，替代混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)及條形基礎(chǔ)，樁頂連接負(fù)載，其優(yōu)點(diǎn)為施工快捷方便、大幅縮短施工周期、對(duì)環(huán)境友好、環(huán)保、不破壞植被、可在包括北方冬季的各種氣候條件下實(shí)施，能方便遷移及回收。

螺旋樁利用的歷史可以追溯到18世紀(jì)30年代，最早是作為一種地錨系統(tǒng)應(yīng)用于英格蘭地區(qū)的一座建于潮汐地段的燈塔。一個(gè)名叫Alexander Mitchel的英格蘭磚匠發(fā)明了這種樁型，但其鉆進(jìn)能力卻局限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平。19世紀(jì)40年代以來(lái)，螺旋樁得到了蓬勃的發(fā)展，早期主要是作為抗拔錨樁。19世紀(jì)80年代后，作為一種具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)的替代樁型，螺旋樁在美國(guó)、澳洲和歐洲等國(guó)被廣泛應(yīng)用，可滿足抗壓、抗拔和抗水平力等各種工程要求。

從早期的抗拔錨樁到以后的抗壓樁，螺旋樁已廣泛應(yīng)用于電力塔架、信號(hào)標(biāo)示牌、房屋基礎(chǔ)、街燈基礎(chǔ)等，并逐漸適用在廣告牌、臨時(shí)會(huì)場(chǎng)、倉(cāng)庫(kù)、校舍、等獨(dú)立的建筑、市政設(shè)施、交通設(shè)施等領(lǐng)域。

太陽(yáng)能發(fā)電項(xiàng)目應(yīng)用螺旋樁是否安全、可靠？

在中國(guó)，自諾斯曼能源第一個(gè)將立固螺旋樁建站技術(shù)應(yīng)用在“山東東營(yíng)光伏7Mwp太陽(yáng)能光伏電站”以來(lái)，該技術(shù)已在國(guó)內(nèi)光伏電站的建設(shè)方面得以大規(guī)模的推廣利用，并持續(xù)為客戶創(chuàng)造著可觀的社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益，以“內(nèi)蒙古四子王旗20Mwp光伏電站”項(xiàng)目為例，共33600根螺旋樁，諾斯曼能源僅用了7天就完成全部螺旋樁的安裝，為光伏電站投資者節(jié)約了時(shí)間、人工、環(huán)保等方面的綜合成本。

光伏陣列支架的基礎(chǔ)，是保證光伏電站安全、正常運(yùn)行的重要組成部分，除需具備一定強(qiáng)度和剛度，滿足承載力與變形的要求外，還需具有一定的抗腐蝕性。論證太陽(yáng)能發(fā)電項(xiàng)目應(yīng)用螺旋樁是否安全、可靠，可從螺旋樁單樁承載力、基礎(chǔ)與上部支架的連接試驗(yàn)以及螺旋樁的防腐三個(gè)方面來(lái)闡述。

1．螺旋樁單樁承載力

根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2001）、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017-2003）、《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008）的規(guī)定，以及根據(jù)諾斯曼能源在河北、山東、廣東、福建、安徽、黑龍江、遼寧、內(nèi)蒙、西藏、甘肅、寧夏、新疆等多地的地質(zhì)實(shí)地勘察與氣候調(diào)研，計(jì)算出螺旋樁單樁承載力的抗壓設(shè)計(jì)值均≤10KN，抗拉設(shè)計(jì)值均≤20即滿足設(shè)計(jì)要求，而依據(jù)國(guó)家規(guī)范《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》JGJ 106-2003的規(guī)定，須滿足樁基礎(chǔ)承載力特征值的安全系數(shù)為2，即單樁極限承載力的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值大于傳遞到樁頂?shù)暮奢d效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合值的2倍。經(jīng)過(guò)多地實(shí)測(cè)，采用能獲得最大綜合效益的1.5m~ 2.5m范圍內(nèi)的設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)，根據(jù)不同的地質(zhì)條件下而有針對(duì)性設(shè)計(jì)的樁型在上述各地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)靜載荷試驗(yàn)，獲取螺旋樁單樁承載力均超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)，確保了樁基承載力的安全儲(chǔ)備滿足現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范要求。

2.基礎(chǔ)與上部支架連接的可靠性

螺旋樁通過(guò)緊固螺栓、對(duì)穿螺栓、法蘭盤(pán)等多種型式，可以很方便地實(shí)現(xiàn)與上部各類支架的連接，并可伸縮調(diào)節(jié)立柱高度。作用在光伏支架上的荷載有自重、風(fēng)荷載、雪荷載、溫度荷載、地震荷載等，其中風(fēng)荷載是主要的。在光伏電站的設(shè)計(jì)生命期里，風(fēng)荷載具有作用頻率高、作用方向不定的特點(diǎn)，因此無(wú)論是采用哪種方式與支架的連接，連接接頭不僅要具有足夠的抗拔抗壓強(qiáng)度，還需具有抗搖晃的措施。

設(shè)計(jì)水平荷載下的搖擺疲勞試驗(yàn)是驗(yàn)證螺旋鋼樁與上部支架連接可靠性的有效手段。目前在工程中廣泛使用的由諾斯曼能源首創(chuàng)的內(nèi)插+緊固螺栓的連接方式，是通過(guò)60000次搖擺疲勞試驗(yàn)證明穩(wěn)定有效的，足以承受超過(guò)20kN的軸心荷載，進(jìn)一步確保了螺旋樁與上部支架連接系統(tǒng)的可靠性。

3.螺旋樁的防腐措施

螺旋樁的防腐（耐久性）可通過(guò)下面幾個(gè)途徑來(lái)解決：

（1）表面涂鍍防腐層。

目前國(guó)內(nèi)光伏電站中所使用的螺旋樁，采用得最多的防腐措施是在鋼樁內(nèi)外面涂鍍高標(biāo)準(zhǔn)的熱浸鋅合金鍍層。經(jīng)過(guò)采用切割錘擊法檢測(cè)其附著力，被證明可靠有效。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐也證明，承受施工旋擰與土體摩擦后，合金鍍層基本能保持完好。

（2）增加腐蝕余量：即增加鋼材壁厚；

鋼材在自然環(huán)境中的腐蝕量的實(shí)測(cè)資料不是太多，設(shè)計(jì)時(shí)可參考國(guó)內(nèi)外的有關(guān)規(guī)范。英國(guó)規(guī)范BS 8002、歐洲規(guī)范Eurocode 3、我國(guó)樁基規(guī)范JGJ94對(duì)鋼樁的腐蝕速率的說(shuō)明見(jiàn)表1所示。

表1各國(guó)規(guī)范對(duì)鋼樁的腐蝕速率的說(shuō)明

從表1中可以看出，我國(guó)規(guī)范的規(guī)定要嚴(yán)于英國(guó)和歐洲規(guī)范。目前光伏項(xiàng)目中廣泛使用的螺旋樁中軸鋼管的規(guī)格為外徑76mm，壁厚為4mm，即使按照J(rèn)GJ94的規(guī)定，對(duì)于埋置于土中的鋼樁在設(shè)計(jì)壽命25年中單側(cè)最大的腐蝕量為1.25mm，考慮腐蝕量后，樁身仍可承受的抗拉抗壓荷載約為130kN，遠(yuǎn)大于光伏支架立柱所承受的抗拉或抗壓荷載（約20kN左右）。

（3）陰極保護(hù)。

對(duì)于強(qiáng)腐蝕場(chǎng)區(qū)可采用埋設(shè)陽(yáng)極塊或外加電流對(duì)陰極進(jìn)行保護(hù)。

綜上所述，太陽(yáng)能發(fā)電項(xiàng)目應(yīng)用螺旋樁技術(shù)是安全、可靠的。

太陽(yáng)能發(fā)電項(xiàng)目為什么要慎用螺旋樁技術(shù)？

美國(guó)的金門(mén)大橋以建筑奇?zhèn)ァ鈩?shì)恢宏而著稱于世。在金門(mén)大橋附近有一座刻意模仿它而建造的大橋――彎曲大橋，但知名度遠(yuǎn)遜于金門(mén)大橋。原因何在?有人意味深長(zhǎng)地說(shuō):“這就是第一和第二的區(qū)別。”區(qū)別是什么呢?金門(mén)大橋經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)師長(zhǎng)期思考醞釀才設(shè)計(jì)建成，具有獨(dú)特風(fēng)格，是創(chuàng)新的橋；而彎曲大橋只不過(guò)是金門(mén)大橋的翻版，是模仿的橋。螺旋樁也正是因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易操作、易模仿等特點(diǎn)使得應(yīng)用螺旋樁建站技術(shù)的工程服務(wù)商逐漸增多。它們雖造型相似，內(nèi)涵卻大有區(qū)別，因?yàn)槟７聝H是停留在淺層次的思維活動(dòng)，模仿只是表面上相像而已，并且遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有超越被模仿者，形式上的形同，永遠(yuǎn)是劣質(zhì)品。

在2011年9月，我國(guó)海南省經(jīng)受了“納沙”臺(tái)風(fēng)襲擊，地處臺(tái)風(fēng)中心的部分地面光伏發(fā)電站光伏支架被臺(tái)風(fēng)破壞，發(fā)生傾覆，更為嚴(yán)重的是有些螺旋樁基礎(chǔ)也被強(qiáng)大的風(fēng)力連根拔起，與光伏支架脫離，給客戶造成了損失。據(jù)了解，螺旋樁從外形上區(qū)分主要分為兩種：1.連續(xù)形螺旋葉片；2.兩個(gè)或多個(gè)有間隔螺旋葉片。而在這次臺(tái)風(fēng)襲擊中這部分遭到破壞的地面光伏電站均應(yīng)用了連續(xù)形窄葉片的螺旋樁支架基礎(chǔ)，可同樣處于風(fēng)災(zāi)中心地區(qū)的另一光伏電站項(xiàng)目，光伏支架基礎(chǔ)全部采用適用于當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件的有間隔雙葉片的螺旋樁，螺旋樁與支架無(wú)一發(fā)生損壞。這就驗(yàn)證了單純的模仿難以保證太陽(yáng)能發(fā)電項(xiàng)目的安全。

另一方面，螺旋樁技術(shù)并非只是單純的產(chǎn)品，它還包括誠(chéng)信專業(yè)的施工資質(zhì)、具豐富項(xiàng)目管理經(jīng)驗(yàn)及施工管理經(jīng)驗(yàn)等整套的實(shí)施解決方案。目前，光伏工程建設(shè)行業(yè)還沒(méi)有完全規(guī)范，大有掛靠借用資質(zhì)投標(biāo)、違規(guī)出借資質(zhì)等問(wèn)題的存在，不規(guī)范的項(xiàng)目管理與無(wú)經(jīng)驗(yàn)的施工管理易造成工程質(zhì)量低劣，且具有重大安全隱患，導(dǎo)致工程質(zhì)量等方面的糾紛和工程安全事故頻發(fā)，對(duì)太陽(yáng)能發(fā)電項(xiàng)目財(cái)產(chǎn)安全和運(yùn)營(yíng)安全形成負(fù)面影響。

通過(guò)以上分析，作為太陽(yáng)能光伏電站支架基礎(chǔ)的螺旋樁技術(shù)決不是單純的模仿與復(fù)制，它必須有長(zhǎng)期的實(shí)踐積累及針對(duì)不同地質(zhì)、氣候條件下的個(gè)性化解決方案，雖然目前在國(guó)內(nèi)真正的螺旋樁技術(shù)已運(yùn)用成熟可靠，如不加以科學(xué)的論斷而在一定程度上的濫用，對(duì)現(xiàn)時(shí)和未來(lái)創(chuàng)新技術(shù)的發(fā)展均會(huì)造成嚴(yán)重阻礙。

我們倡導(dǎo)合理、科學(xué)、有目的地應(yīng)用螺旋樁等優(yōu)秀樁基技術(shù)，同時(shí)我們也有必要做出提醒：太陽(yáng)能發(fā)電站建設(shè)要慎用螺旋樁。