中国报告大厅网讯，在"双碳"战略目标持续深入推进的背景下，利用建设条件较差的山地发展光伏发电已成为重要的光伏发电模式之一。数据显示，山地光伏支架钢筋混凝土微孔灌注桩在竖向抗压试验中最大极限荷载可达44~210kN，水平最大荷载值为23~55kN，竖向抗拔最大荷载值为40~120kN，其中入土桩长2.0m的试桩在竖向抗压承载力方面普遍达到160~210kN，显著优于短桩表现。这一研究成果为山地光伏支架基础设计提供了关键技术参数：在粉质黏土层可选择桩长2.0m，在片麻岩层可选择桩长1.8m，桩径180mm、C30混凝土强度的配置能够在复杂山地条件下实现最优性价比，推动光伏支架行业向高效率、低成本、强适应性的方向发展。
一、光伏支架山地应用场景面临的基础稳定性挑战
《2026-2031年中国光伏支架行业市场深度研究及发展前景投资可行性分析报告》指出，随着光伏发电向山地等复杂地形拓展，光伏支架基础作为连接发电组件与地面基础的承重结构，其稳定性对于光伏电站的安全运行至关重要。山地光伏项目往往面临工期紧张、施工数量多的挑战，加之自然条件复杂和人为因素的影响，基桩失稳风险不容忽视。
钢筋混凝土微孔灌注桩基础因其良好的地形地质适应性、明确的设计思路、快速的施工效率及对场地破坏程度小等优点，成为山地光伏支架工程中广泛采用的一种桩基形式。然而，山地地区表土覆盖层较薄、基岩起伏变化较大、覆土层薄厚不一等地质特征，使得光伏支架基础的承载力设计面临诸多不确定性，亟需通过系统的静载试验获取可靠的技术参数。
二、光伏支架微孔灌注桩试验设计与工况参数
针对山地光伏支架的技术需求，研究团队在山西省忻州市三交镇境内开展了系统的桩基试验。项目规划总装机容量300MW，试验场地地貌单元属剥蚀侵蚀中低山，表层被第四系松散层覆盖，场地地基土自上而下主要划分为3层：人工填土、粉质黏土和片麻岩。
光伏支架基础采用双桩形式，基础采用直径为180mm的钢筋混凝土微孔灌注桩基础，C30钢筋混凝土，粉质黏土层桩长为2.3m(地上0.15m，地下2.15m)，片麻岩层桩长2.0m(入土1.85m，外露0.15m)。研究共布置了12根钢筋混凝土微孔灌注桩，试桩设计4种不同桩径(130、150、180、200mm)，3种入土桩长(1.5、1.8、2.0m)，地上部分桩长统一为0.2m。
光伏支架基础上作用的荷载主要是风荷载、雪荷载、支架及电池组件自重。电池组件采用单晶硅组件，每个组串单元由26块2278mm×1134mm单晶硅组件组成，2行13列，每个组串单元电池组件总重量为832kg，支架重量约为607.62kg。根据规范要求，基础设计基本风压取50年一遇0.5kN/m²，基本雪压取50年一遇0.3kN/m²。相应单桩静载试验的抗压、水平、抗拔极限承载力不应小于44.0、9.0、40.0kN。
三、光伏支架桩基承载力试验方法与结果分析
根据相关技术规范，研究采用慢速维持荷载法对基桩进行单桩竖向抗压静载试验、单桩水平静载试验、单桩竖向抗拔静载试验。每级加载值为预估极限承载力的1/10，每1h内的桩顶沉降量不得超过0.1mm且连续出现2次视为稳定。
试验结果显示，所有试桩均满足光伏支架基础荷载要求。具体数据如下：
竖向抗压试验中，桩径130mm、入土桩长1.5m的试桩最大荷载44kN、最大位移1.30mm;入土桩长1.8m的试桩最大荷载140kN、最大位移5.28mm;入土桩长2.0m的试桩最大荷载160kN、最大位移7.49mm。桩径150mm、入土桩长1.5m的试桩最大荷载100kN、最大位移2.12mm;入土桩长1.8m的试桩最大荷载150kN、最大位移5.49mm;入土桩长2.0m的试桩最大荷载170kN、最大位移6.68mm。桩径180mm、入土桩长1.5m的试桩最大荷载110kN、最大位移0.08mm;入土桩长1.8m的试桩最大荷载120kN、最大位移1.89mm;入土桩长2.0m的试桩最大荷载160kN、最大位移7.39mm。桩径200mm、入土桩长1.5m的试桩最大荷载120kN、最大位移1.57mm;入土桩长1.8m的试桩最大荷载190kN、最大位移6.61mm;入土桩长2.0m的试桩最大荷载210kN、最大位移3.48mm。
水平静载试验中，各试桩最大荷载值为23~55kN，试桩承载力特征值为21.0~45.0kN，位移普遍大于10mm。竖向抗拔试验中，最大荷载值为40~120kN，承载力特征值为20.0~67.5kN。
四、光伏支架桩基竖向抗压承载力关键影响因素
试验数据表明，桩长对光伏支架钢筋混凝土微孔灌注桩的影响显著。入土桩长1.5m时，极限承载力为44~120kN;入土桩长1.8m时，极限承载力为120~190kN;入土桩长2.0m时，极限承载力普遍处于160~210kN。这一现象的原因在于灌注桩长度增加使得地基的承载力分布范围更加广泛，同时桩底端接触基岩硬度更高，从而有效提升竖向抗压承载力。
与大长径比桩相比，小长径比桩在光伏支架应用中展现出独特优势。在相同荷载作用下，小长径比桩能更好地控制桩顶沉降量;在相同沉降量条件下，小长径比桩承担荷载值更大，桩土之间的弹性工作空间更大，承载效果更佳。这一发现对优化光伏支架基础设计具有重要指导意义。
五、光伏支架桩基水平承载力与抗拔性能优化路径
水平方向的荷载最容易破坏光伏支架基桩稳定性，最大荷载约为抗压最大荷载的1/4。由于表土结构较为松软，抵抗桩体位移能力差，水平静载试验下基桩位移普遍大于10mm。增加桩长可使嵌岩深度增加，嵌固作用提升，从而显著提升水平方向承载力。入土桩长2.0m的试桩水平承载力具有明显优势，同时在相同桩长下增加桩径也有一定的增强稳定性效果。
竖向抗拔性能方面，不同控制尺寸下的试桩抗拔能力随机性较强，但小桩径的基桩更易产生位移。试桩的抗拔能力与桩端的嵌岩质量密切相关，而在山地情况下基岩起伏变化较大，使得同尺寸基桩抗拔能力差异较大。这提示光伏支架基础设计需充分考虑地质条件的不均匀性，预留适当的安全裕度。
六、光伏支架施工工艺与质量控制要点
光伏支架行业发展趋势分析指出，微孔混凝土灌注桩的承载力不仅与桩基控制尺寸相关，同时受施工技术的显著影响。桩位点偏差大、底孔沉渣较多、混凝土浇筑振捣不实，以及混凝土配合比不均匀等技术问题都会影响成桩质量。在设计合适桩型的同时完善施工工艺、科学分析钻孔、成桩过程中存在的常见问题，明确施工质量标准，高标准完成桩基施工任务是保证微孔灌注桩稳定的重要保障。
针对山地光伏支架建设特点，建议建立数据完善、试验正确、技术先进的试验数据库。由于每组数据都是在特定光伏组件设计与现场条件下试验获取的，随意套用在其他光伏场区难以保证安全性，因此需要针对具体光伏场区建设形成系统性的技术档案，为光伏电站建设提供可靠依据。
总结
山地光伏支架基础设计正朝着精细化、标准化、高效化的方向演进。通过系统的静载试验研究，明确了桩长、桩径对微孔灌注桩承载力的影响规律：随着桩长、桩径的增大，微孔混凝土灌注桩承载力随之增加，其中桩长对单桩承载力的影响最为显著。在竖向抗压承载力方面，入土桩长2.0m、桩径200mm的试桩实现了210kN的最大极限荷载;在水平承载力方面，入土桩长2.0m的试桩展现出明显优势;在抗拔性能方面，桩端嵌岩质量是关键控制因素。面向2026年及未来，光伏支架行业需继续深化山地应用场景的技术研究，优化桩长桩径配置，完善施工工艺标准，建立场区特异性数据库，在保障安全稳定的前提下实现成本最优，为山地光伏大规模开发提供坚实的技术支撑，助力"双碳"目标如期实现。
