适用于不同土壤条件的地面光伏支架金属结构

地面金属结构在乌兹别克斯坦光伏电站项目中的作用

对于乌兹别克斯坦的大型地面光伏电站来说，依据具体土壤条件选择合适的结构形式，是决定项目可靠性和经济性的关键因素之一。此阶段的错误会导致金属用量超标、安装困难以及投运工期风险。

地面光伏支架金属结构不仅仅是安装导轨和立柱，而是一个系统性解决方案：

• 基础与支撑系统（桩、柱、锚固件）；
• 承重骨架（桁架、梁、柱）；
• 光伏组件固定系统（型材、夹具、压块）；
• 连接件及调节节点。

对于光伏电站开发商、EPC 承包商和设计院来说，必须清楚土壤类型如何影响结构形式、金属用量、安装工艺以及最终的 CAPEX。

BRIX.UZ 在塔什干可根据技术任务书进行计算，并结合实际场地地质条件生产光伏电站用金属结构。

进行结构计算所需的土壤基础数据

没有岩土工程资料，就无法进行准确的地面金属结构计算。为选择适合光伏电站的结构形式，最好具备：

• 场地工程地质勘察资料（钻孔、室内试验）；
• 分层土壤类型（粉质粘土、粘土、砂、卵石层、岩石夹层等）；
• 冻土深度及地下水位；
• 土的设计承载力（抗压、抗拔）；
• 是否存在湿陷性、膨胀性、盐渍土；
• 地形（坡度、是否需要修筑平台）；
• 区域风荷载和雪荷载。

如缺乏完整的工程地质勘察，可依据区域经验和概化数据进行初步计算，但对于大型光伏电站，这始终是折中方案。无论如何，在技术任务书中至少应明确：

• 预估土壤类型；
• 设计中支撑基础埋深；
• 结构设计使用年限要求；
• 现场机械设备限制（能否进入打桩机、钻机等）。

光伏电站地面结构的主要类型及适用范围

按与土体的作用方式，地面光伏支架结构大致可分为：

1. 打入式系统

   • 由槽钢、工字钢或型钢管制成的立柱直接打入土中；
   • 适用于无大块孤石的密实承载性土。

2. 螺旋桩

   • 带叶片的钢桩旋入土中；
   • 适用于松散、软弱及高含水量土壤。

3. 钻孔灌注 / 注浆桩方案

   • 钻孔后灌注混凝土并预埋钢构件；
   • 用于复杂地基及高荷载工况。

4. 锚固式与配重式系统

   • 固接于现浇或预制混凝土块上；
   • 适用于不允许破坏原状地基的场地（租赁用地、施工限制等）。

5. 组合式方案

   • 打入桩/螺旋桩与局部混凝土基础相结合；
   • 适用于地基条件不均匀的场地。

下面结合乌兹别克斯坦的条件，分别讨论不同土壤类型下的合理结构形式。

密实及岩石类地基的解决方案：打入式与锚固式系统

密实承载性土（粉质粘土、砂壤土、密实砂土）

在区域内大多数具有足够承载力的场地，打入式金属结构通常是最优选择：

• 采用热轧型钢或加强型钢管作为立柱；
• 按设计深度打入，并控制终止贯入标准；
• 上部通过桁架或梁安装 PV 模块导轨。

优点：

• 在具备打桩设备的前提下，安装速度快；
• 无湿作业，无需混凝土养护时间；
• 土方工程量小。

结构特点：

• 在高风荷载区域需增大立柱截面；
• 加强桁架与导轨连接节点；
• 考虑耐腐蚀性（热浸镀锌或涂层体系）。

岩石及半岩石地基

在有岩层出露或大量孤石的场地，打桩可能困难或经济性较差，此时可采用：

• 锚固式系统——在岩体中钻孔植入锚栓，再固定钢立柱；
• 化学锚栓支撑框架——在预钻孔中使用化学锚固剂固定底板或支座。

其结构特点为：

• 立柱下设底板或“鞋板”作为支承；
• 采用加强型锚固节点；
• 可能由单柱改为门式或框架结构，以重新分配荷载。

松散及软弱地基的解决方案：螺旋桩与组合式方案

松散砂土、填土及软弱地基

在设计承载力较低的场地，宜采用螺旋桩或组合式方案：

• 单叶片或多叶片桩，以提高承载力；
• 安装时控制扭矩和入土深度；
• 桩顶设置法兰或型钢，与立柱焊接或螺栓连接。

螺旋桩优势：

• 无需混凝土作业即可安装；
• 既能承受压力又能抵抗拔出力（在高风荷载区域尤为重要）；
• 适用于高含水量及季节性积水地基。

结构特点：

• 在软弱土中需增大桩身及叶片直径；
• 加强“桩—立柱”连接（法兰连接、焊接节点）；
• 整根桩（而非仅地上部分）均需防腐保护。

组合式方案

当场地土壤条件不均匀（局部软弱、局部湿陷等）时，可采用混合布置：

• 大部分区域采用打入式立柱；
• 问题区域采用螺旋桩或钻孔灌注桩；
• 上部结构统一（相同桁架、导轨及组件固定件）。

这种方式可在不整体复杂化施工的前提下，控制预算和工期。

膨胀土、湿陷性土及盐渍土上的结构特点

膨胀土与湿陷性土

在存在膨胀性粘土或湿陷性黄土的场地，应注意：

• 避免将基础浅埋于变形活跃层内；
• 采用钻孔灌注桩，桩端深入问题层以下；
• 设置立柱间刚性联系（支撑、纵横向连系杆）。

结构形式可包括：

• 通过混凝土柱基锚固的钢立柱；
• 采用门式或框架结构代替单柱，以分散不均匀沉降；
• 设置高度可调节点，以补偿可能的差异变形。

盐渍土及腐蚀性土

在土壤腐蚀性较强的条件下（盐渍土、工业场地）：

• 立柱地下部分腐蚀风险显著增加；
• 常规防护可能无法满足全寿命周期要求。

可采取的措施：

• 对全部构件（含地下部分）进行热浸镀锌；
• 在土—气交界区域适当加厚钢材；
• 在腐蚀最严重区域增加防护涂层或保护套管。

在技术任务书中应明确：

• 预估环境腐蚀等级；
• 系统在无大修条件下的设计使用年限。

材料与工艺：黑材、镀锌、不锈钢与粉末喷涂

材料选择

地面光伏支架金属结构通常采用：

• 碳素钢，并配套防护（热浸镀锌、涂装体系）；
• 不锈钢——局部用于耐蚀要求高的节点（紧固件、食品或化工设备相关部件等）。

由于成本原因，整场光伏支架全部采用不锈钢的情况较少见，但在兼具能源与食品加工（food‑processing）功能的项目中，不锈钢常用于辅助食品设备、操作台、水槽和货架等。

加工工艺

PV 结构件的生产工艺与其他钢结构类似，主要包括：

• 激光切割——精确加工连接板、紧固件及安装孔；
• 金属折弯——成型型材、支架及导轨构件；
• 焊接——组装桁架、立柱及连接节点；
• 粉末喷涂——对地上部分进行附加防护（尤其在高辐照、高扬尘区域）；
• 热浸镀锌——地上与地下部分的主要防腐手段。

在下单时，应在技术任务书中明确：

• 所需防护体系类型；
• 适用区域（地上/地下）；
• 外观要求（工业类光伏电站通常要求较低，商业类项目要求更高）。

影响光伏支架及组件紧固系统成本的因素

地面光伏支架金属结构的成本由多种因素共同决定，下面是概略对比：

具体价格需根据技术任务书单独核算。若缺乏土壤、荷载及场区布置信息，报价只能是参考性估算。

选择与订购光伏地面金属结构时的典型错误

1. 缺乏或忽视岩土资料

   • 采用未考虑软弱或湿陷性土的通用结构方案；
   • 结果要么金属严重超配，要么稳定性不足。

2. 仅按钢材价格选型

   • 忽略安装、机械设备和工期成本；
   • 钢材看似便宜的方案，整体 EPC 成本可能更高。

3. 低估风荷载影响

   • 对乌兹别克斯坦开阔场地尤为突出；
   • 错误会导致变形增大，甚至损坏组件。

4. 节点与规格缺乏统一

   • 过多非标件增加生产与供货难度；
   • 延长周期并增加补货风险。

5. 未充分考虑高度与坡度调节方案

   • 在起伏地形上难以保证阵列平整度；
   • 现场会产生未计入预算的额外施工。

6. 忽视土壤与大气腐蚀性

   • 采用与项目寿命不匹配的最低限度防护；
   • 数年后即需计划外维修。

7. 设计与生产脱节

   • 施工图未结合实际工艺（激光切割、折弯、焊接）；
   • 现场被迫二次修改，导致延期和成本上升。

BRIX.UZ 在 PV 项目上的生产能力

位于塔什干的 BRIX.UZ 为光伏电站地面金属结构提供一体化服务：

• 按技术任务书进行结构计算，综合考虑土壤、荷载及场区布置；
• 合同代工生产，可按贵方施工图加工，或在不改变受力方案的前提下优化为适合量产的结构；
• 激光切割与金属折弯，精确加工紧固件及导轨构件；
• 焊接 桁架、立柱及框架结构；
• 粉末喷涂 及镀锌件加工；
• 为大型光伏电站提供系列化批量生产能力。

我们可根据以下条件调整结构方案：

• 打入式、螺旋桩、钻孔灌注及配重式基础；
• 不同规格光伏组件及其布置方式；
• 分期建设及分批供货计划。

工期取决于项目规模、结构复杂度及生产负荷。根据初步技术任务书即可给出基础工期评估。

光伏电站地面金属结构常见问答（FAQ）

1. 同一种支架结构能否适用于不同土壤？
在一定程度上可以：通过更换基础形式（打入桩、螺旋桩、钻孔灌注桩），而保持上部结构（桁架、导轨、组件固定件）统一。但最终方案仍需以计算结果为准。

2. 若场地尚无工程地质资料，能否先出参考方案？
可以根据区域典型土壤和风荷载进行初步计算。在报价中会注明：最终计算和材料清单将在获得岩土资料后进行修正。

3. 支架材料选黑材+防护还是不锈钢更好？
在乌兹别克斯坦的大多数光伏场站中，采用碳素钢配合高质量防护（热浸镀锌，必要时叠加粉末喷涂）更为经济合理。不锈钢仅在确有必要的局部节点使用。

4. 同一光伏场区能否混用不同基础形式？
可以，这在地基条件不均匀的场地是常见做法。关键是提前在设计中考虑，并统一上部结构，以免增加生产和物流复杂度。

5. 设计支架时如何考虑地形坡度？
可采用立柱高度可调节点，或对场地进行分台阶整平（平台化）。选择取决于坡度大小、预算及对精确朝向的要求。

6. 进行支架结构计算时，需要提供哪些组件参数？
需提供组件外形尺寸和重量、安装方向（横排/竖排）、每串及每排组件数量、边框类型及允许的固定点位置。这些参数直接影响跨距和构件截面。

7. 能否只按现成图纸进行加工制造？
可以，BRIX.UZ 可按贵方施工图进行定制生产。如有需要，我们也可在不改变受力体系的前提下，基于现有工艺（激光切割、折弯、焊接）提出结构优化建议。

8. 你们是否提供光伏地面支架的安装服务？
是否提供安装需视项目地点、规模及施工进度另行商议。无论是否承接安装，我们在设计结构时都会充分考虑安装便捷性和施工效率。

如何申请结构计算：需准备哪些数据及周期预期

如需获得技术上合理的结构计算及商业报价，请尽可能在技术任务书中提供完整的基础数据。

结构计算所需的最小数据集：

• 光伏电站所在区域及大致位置；
• 工程地质勘察结果（如有）或土壤描述；
• 风荷载和雪荷载分区（或直接提供项目位置）；
• 场区布置：排数、单排长度、排间距；
• 光伏组件类型（尺寸、重量、横排/竖排）；
• 设计倾角及组件下缘离地高度；
• 预选基础形式（如已确定：打入、螺旋、钻孔灌注、配重）；
• 结构设计使用年限；
• 预计供货时间及分期批量。

建议补充说明：

• 现场机械设备限制（重型机械进出、电力供应情况）；
• 防护要求（镀锌、粉末喷涂或组合方案）；
• 是否需要“交钥匙”安装，或仅需供货金属结构及组件紧固系统。

在收到技术任务书后，BRIX.UZ 将：

• 根据土壤及荷载条件进行初步结构计算与方案选型；
• 编制主要构件（立柱、桁架、导轨、紧固件）材料清单；
• 给出制造与供货的参考周期。

提交计算申请

最便捷的方式是通过网站表单或电子邮件发送技术任务书及基础资料。申请中请注明：

• 公司名称及联系人；
• 联系电话及电子邮箱；
• 项目所在区域及简要说明（光伏电站容量、场地大致面积）；
• 是否已有工程地质勘察资料；
• 对结构形式及防护体系的主要要求；
• 希望收到商业报价的时间节点。

基于上述信息，我们将进行结构计算，并为您的光伏电站提供在工艺与工期上均具优势的地面金属结构方案。