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，替代混凝土獨立基礎(chǔ)及條形基礎(chǔ)，樁頂連接負載，其優(yōu)點為施工快捷方便、大幅縮短施工周期、對環(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。一個名叫Alexander Mitchel的英格蘭磚匠發(fā)明了這種樁型，但其鉆進能力卻局限于當時的技術(shù)水平。19世紀40年代以來，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80年代后，作為一種具有獨特優(yōu)勢的替代樁型，螺旋樁在美國、澳洲和歐洲等國被廣泛應(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、信號標示牌、房屋基礎(chǔ)、街燈基礎(chǔ)等，并逐漸適用在廣告牌、臨時會場、倉庫、校舍、等獨立的建筑、市政設(shè)施、交通設(shè)施等領(lǐng)域。

太陽能發(fā)電項目應(yīng)用螺旋樁是否安全、可靠？

在中國，自諾斯曼能源第一個將立固螺旋樁建站技術(shù)應(yīng)用在“山東東營光伏7Mwp太陽能光伏電站”以來，該技術(shù)已在國內(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)造著可觀的社會效益及經(jīng)濟效益，以“內(nèi)蒙古四子王旗20Mwp光伏電站”項目為例，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、正常運行的重要組成部分，除需具備一定強度和剛度，滿足承載力與變形的要求外，還需具有一定的抗腐蝕性。論證太陽能發(fā)電項目應(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以及螺旋樁的防腐三個方面來闡述。

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)實地勘察與氣候調(diào)研，計算出螺旋樁單樁承載力的抗壓設(shè)計值均≤10KN，抗拉設(shè)計值均≤20即滿足設(shè)計要求，而依據(jù)國家規(guī)范《建筑基樁檢測技術(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)計標準值大于傳遞到樁頂?shù)暮奢d效應(yīng)標準組合值的2倍。經(jīng)過多地實測，采用能獲得最大綜合效益的1.5m~ 2.5m范圍內(nèi)的設(shè)計樁長，根據(jù)不同的地質(zhì)條件下而有針對性設(shè)計的樁型在上述各地進行現(xiàn)場靜載荷試驗，獲取螺旋樁單樁承載力均超過標準，確保了樁基承載力的安全儲備滿足現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范要求。

2.基礎(chǔ)與上部支架連接的可靠性

螺旋樁通過緊固螺栓、對穿螺栓、法蘭盤等多種型式，可以很方便地實現(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、風荷載、雪荷載、溫度荷載、地震荷載等，其中風荷載是主要的。在光伏電站的設(shè)計生命期里，風荷載具有作用頻率高、作用方向不定的特點，因此無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度，還需具有抗搖晃的措施。

設(shè)計水平荷載下的搖擺疲勞試驗是驗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60000次搖擺疲勞試驗證明穩(wěn)定有效的，足以承受超過20kN的軸心荷載，進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）可通過下面幾個途徑來解決：

（1）表面涂鍍防腐層。

目前國內(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)外面涂鍍高標準的熱浸鋅合金鍍層。經(jīng)過采用切割錘擊法檢測其附著力，被證明可靠有效?，F(xiàn)場實踐也證明，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)境中的腐蝕量的實測資料不是太多，設(shè)計時可參考國內(nèi)外的有關(guān)規(guī)范。英國規(guī)范BS 8002、歐洲規(guī)范Eurocode 3、我國樁基規(guī)范JGJ94對鋼樁的腐蝕速率的說明見表1所示。

表1各國規(guī)范對鋼樁的腐蝕速率的說明

從表1中可以看出，我國規(guī)范的規(guī)定要嚴于英國和歐洲規(guī)范。目前光伏項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JGJ94的規(guī)定，對于埋置于土中的鋼樁在設(shè)計壽命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。

對于強腐蝕場區(qū)可采用埋設(shè)陽極塊或外加電流對陰極進行保護。

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

太陽能發(fā)電項目為什么要慎用螺旋樁技術(shù)？

美國的金門大橋以建筑奇?zhèn)?、氣勢恢宏而著稱于世。在金門大橋附近有一座刻意模仿它而建造的大橋――彎曲大橋，但知名度遠遜于金門大橋。原因何在?有人意味深長地說:“這就是第一和第二的區(qū)別。”區(qū)別是什么呢?金門大橋經(jīng)過設(shè)計師長期思考醞釀才設(shè)計建成，具有獨特風格，是創(chuàng)新的橋；而彎曲大橋只不過是金門大橋的翻版，是模仿的橋。螺旋樁也正是因其結(jié)構(gòu)簡單，易操作、易模仿等特點使得應(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，因為模仿僅是停留在淺層次的思維活動，模仿只是表面上相像而已，并且遠遠沒有超越被模仿者，形式上的形同，永遠是劣質(zhì)品。

在2011年9月，我國海南省經(jīng)受了“納沙”臺風襲擊，地處臺風中心的部分地面光伏發(fā)電站光伏支架被臺風破壞，發(fā)生傾覆，更為嚴重的是有些螺旋樁基礎(chǔ)也被強大的風力連根拔起，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；2.兩個或多個有間隔螺旋葉片。而在這次臺風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)，可同樣處于風災(zāi)中心地區(qū)的另一光伏電站項目，光伏支架基礎(chǔ)全部采用適用于當?shù)氐刭|(zhì)條件的有間隔雙葉片的螺旋樁，螺旋樁與支架無一發(fā)生損壞。這就驗證了單純的模仿難以保證太陽能發(fā)電項目的安全。

另一方面，螺旋樁技術(shù)并非只是單純的產(chǎn)品，它還包括誠信專業(yè)的施工資質(zhì)、具豐富項目管理經(jīng)驗及施工管理經(jīng)驗等整套的實施解決方案。目前，光伏工程建設(shè)行業(yè)還沒有完全規(guī)范，大有掛靠借用資質(zhì)投標、違規(guī)出借資質(zhì)等問題的存在，不規(guī)范的項目管理與無經(jīng)驗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)，對太陽能發(fā)電項目財產(chǎn)安全和運營安全形成負面影響。

通過以上分析，作為太陽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，它必須有長期的實踐積累及針對不同地質(zhì)、氣候條件下的個性化解決方案，雖然目前在國內(nèi)真正的螺旋樁技術(shù)已運用成熟可靠，如不加以科學(xué)的論斷而在一定程度上的濫用，對現(xiàn)時和未來創(chuàng)新技術(shù)的發(fā)展均會造成嚴重阻礙。

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)，同時我們也有必要做出提醒：太陽能發(fā)電站建設(shè)要慎用螺旋樁。