試析變電站土建工程中的安全性與耐久性

摘要：變電站土建工程是電網(wǎng)建設(shè)中的重要工程，具有電力施工的特性和土建工程的特性，在實(shí)際建設(shè)過程中，保證變電站的安全性和耐久性是非常重要的。本文首先對變電站土建工程進(jìn)行簡單介紹，然后分析變電站土建工程的安全性和耐久性，進(jìn)而研究影響變電站土建工程安全性與耐久性的因素，提出保證其安全性和耐久性的措施。

關(guān)鍵詞：變電站；土建工程；安全性；耐久性；措施

一、變電站土建工程簡介

隨著廣東電網(wǎng)公司電網(wǎng)建設(shè)“安全、優(yōu)質(zhì)、文明”工程的全面開展，變電站的土建工程將會在施工方面實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化等。因此在變電站的土建工程設(shè)計(jì)中需要從多個(gè)方面進(jìn)行考慮，如變電站的選址、可行性研究以及設(shè)計(jì)后的優(yōu)化處理等。變電站的選址需要盡量避免架空線路的交叉和跨越，而應(yīng)選擇廢地和荒地。而在變電站土建工程的可行性研究方面主要是對占地面積部分進(jìn)行研究，從而保證變電站進(jìn)站道路和交通配置的合理性，因此需要對變電站土建工程的結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證在合理的范圍內(nèi)滿足變電站功能需求。設(shè)計(jì)后的優(yōu)化處理主要是對變電站的主要建筑和抗震兩個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化，要求施工完成后的變電站具有安全性和耐久性兩種性能。

二、變電站土建工程的安全性和耐久性分析

（一）變電站土建工程的安全性

變電站土建工程的安全性就是指變電站抵抗破壞的能力，因此其安全性主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：1）變電站土建工程的構(gòu)建承載能力的安全性。變電站土建工程的承載能力主要是指變電站建筑物在使用過程中的承載力，用來判斷衡量承載力的強(qiáng)度系數(shù)和荷載系數(shù)就是變電站土建工程承載能力的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)我國對不同建筑物的荷載能力的標(biāo)準(zhǔn)，變電站土建工程建設(shè)過程中要保證變電站樓板的荷載能力達(dá)到每立方米200kg，這樣才能保證變電站的承載能力在安全的范圍。由于對承載能力的要求，在變電站土建工程中，需要對土建材料根據(jù)荷載參數(shù)（如表1）計(jì)算來篩選、在施工工藝方面進(jìn)行細(xì)化的設(shè)計(jì)以及施工過程嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行等三個(gè)方面保證變電站構(gòu)建承載能力的安全性。2）變電站土建工程的整體牢固性。在考慮變電站土建工程構(gòu)建的安全性之外，還要考慮變電站土建工程的整體牢固性，才能確保變電站的安全性。整體牢固性主要是指變電站整體結(jié)構(gòu)的防倒塌能力、抗震能力、抗災(zāi)害能力。因此，在變電站建筑過程中，要有充分的延展性，在冗余上也要進(jìn)行度量，從而減少倒塌的脆度。當(dāng)變電站遭受人為或者自然的破壞時(shí)，保證一定的完整性。

表1" 變電站土建工程樓板承載參數(shù)

樓板各層材料

荷載力計(jì)算

恒載

20mm水泥砂漿面層

0.02×20＝0.4kN/m²

120mm鋼筋混凝土板

0.12×25＝3kN/m²

板底為20mm石灰砂漿

0.02×17＝0.34kN/m²

考慮裝修的面層

0.7kN/m²

總計(jì)

4.4kN/m^2"" 取4.6kN/m²

活載

住宅樓面活載取2.0kN/m²

（二）變電站土建工程的耐久性

變電站土建工程的耐久性主要是指變電站的使用年限和功能保持性。變電站的耐久性也包括兩方面的內(nèi)容，首先是變電站土建工程的安全耐久性。主要是指各種荷載作用下的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度上的承受時(shí)間和強(qiáng)度。另外還要考慮的因素是變電站在自然因素作用和人為因素作用下，變電站的抵抗能力。綜合兩方面形成了變電站土建工程安全性的年限和壽命。其次則是變電站使用功能耐久性，變電站在使用周期內(nèi)不僅要保證其安全性還要具有功能性，也就是說，變電站能否持續(xù)使用發(fā)揮功能主要是由材料的耐用性和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性決定，因此在變電站土建工程中必須把住材料關(guān)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)，讓變電站的使用年限延長，在保證安全性的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)變電站的耐久性。

三、影響變電站土建工程安全性和耐久性的因素

影響變電站土建工程安全性和耐久性的因素很多，主要從土建的材料、設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)以及環(huán)境變化因素三個(gè)方面來進(jìn)行考慮，材料方面影響安全性和耐久性最大的就是混凝土的質(zhì)量，在結(jié)構(gòu)方面不僅從設(shè)計(jì)方面進(jìn)行優(yōu)化還要形成結(jié)構(gòu)的檢測性。以下是對三個(gè)方面的具體闡述：

（一）混凝土結(jié)構(gòu)和質(zhì)量因素

變電站土建工程使用的最主要原料就是混凝土，因此混凝土結(jié)構(gòu)和質(zhì)量是影響變電站土建工程安全性和耐久性的重要因素?；炷潦侵赣媚z凝材料將粗集料和細(xì)集料膠結(jié)成整體的工程復(fù)合材料的統(tǒng)稱。在變電站土建工程中，一般將水泥作為膠凝材料，然后將砂和石作集料與水按照一定的比例混合，形成混凝土。下圖是變電站土建工程混凝土建筑結(jié)構(gòu)圖：

圖2" 變電站土建工程進(jìn)站道路的混凝土建筑斷面圖

如上圖1所示，該進(jìn)站道路的路面采用的是混凝土路面，且厚度約為22cm厚，在這個(gè)部分要求混凝土的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為4.5MPa，才能保證進(jìn)站道路在交通過程中承受壓力時(shí)不會出現(xiàn)斷裂的現(xiàn)象。因此在混凝土結(jié)構(gòu)上要對水灰比進(jìn)行合理的控制，計(jì)算出在不同環(huán)境下的混凝土的最大石灰比和最小水泥的用量，如干燥環(huán)境下最大的石灰比為0.65，最小的水泥用量則為200～300kg，在潮濕的環(huán)境下，分為有凍害和無凍害兩種情況，在以上進(jìn)站道路混凝土路面則屬于有凍害的結(jié)構(gòu)類型，因此最大的石灰比應(yīng)為0.55，最小水泥用量為250～300kg。在混凝土質(zhì)量上面就是要保證混凝土級配顆粒之間的黏合質(zhì)量，在外加劑選擇方面出現(xiàn)差錯(cuò)也會導(dǎo)致混凝土質(zhì)量差，結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生裂縫等，從而影響變電站土建工程的安全性和耐久性。

（二）結(jié)構(gòu)檢查和維護(hù)因素

為了更好地控制變電站土建工程的安全性和耐久性，還需要定期對變電站結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測。也就是說，在變電站建設(shè)完成后，需要定期對變電站使用情況進(jìn)行檢修和維護(hù)，預(yù)測和評估變電站的使用年限和風(fēng)險(xiǎn)因素，這對保持變電站土建工程的安全性和耐久性具有重要的作用。然而大部分變電站土建工程對于這方面作業(yè)的設(shè)計(jì)是不夠的，甚至完全忽視了該項(xiàng)操作。其次在結(jié)構(gòu)檢查方面，沒有建立相關(guān)的參數(shù)指標(biāo)，因此也存在安全檢測的困難。在檢查維修頻率上也沒有一定的規(guī)律性，對于變電站的安全性和耐久性評估功能沒有發(fā)揮出來。最后在環(huán)境的考慮上，變電站對于不利于環(huán)境變化的土建項(xiàng)目并沒有及時(shí)進(jìn)行維護(hù)，造成變電站的薄弱環(huán)節(jié)容易受到侵害，影響變電站的耐久性。

四、保證變電站土建工程安全性和耐久性的措施

要保證變電站土建工程的安全性和耐久性，需要從混凝土原材料和結(jié)構(gòu)、工程方案設(shè)計(jì)和優(yōu)化以及施工過程的防護(hù)等三大方面來進(jìn)行，因此，保證其安全性和耐久性的措施也可以從這三個(gè)方面展開，以下是具體措施：

（一）混凝土方面

混凝土是保證變電站土建工程安全性和耐久性的關(guān)鍵，因此，在混凝土方面可以采取以下一些措施：1）混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上進(jìn)行優(yōu)化。變電站土建工程的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)混凝土的配合比上來進(jìn)行分析。一般來說，在一定范圍內(nèi)，混凝土各種材料混合中，內(nèi)部水分含量越少，混凝土強(qiáng)度越高。因此在混凝土構(gòu)建的過程中需要嚴(yán)格按照含水量的標(biāo)準(zhǔn)，即“一高、二摻、三低的原則”。在混凝土澆筑和澆縫的過程中也要選擇較為溫和的氣候，另外還要注意采取混凝土的防裂措施，確保后期使用過程的安全。2）對混凝土原材料進(jìn)行質(zhì)量的控制。在土建工程中保證混凝土的質(zhì)量還要從混凝土的原材料選擇方面來進(jìn)行。變電站的土建工程一般適合采用熱量較低或者

適中的水泥，且在用量上要減少水泥的配合比。其次，對于水泥的物理性質(zhì)上要選擇收縮變化較小的，保證水泥在遭受水化膨脹時(shí)產(chǎn)生的壓應(yīng)力能夠降低內(nèi)部的拉應(yīng)力，從而使混凝土的抗裂性增強(qiáng)。在耐久性方面，可以通過添加粉質(zhì)的煤灰來實(shí)現(xiàn)混凝土的耐久性。另外，在混凝土的其他混合集料上，要選擇帶堿性的骨料進(jìn)行混合，增加各個(gè)集料之間的黏合度，防止裂縫的出現(xiàn)。

（二）土建工程方案方面

變電站土建工程方案的設(shè)計(jì)方面主要包括變電站施工設(shè)計(jì)和變電站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在前期對變電站整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，要以結(jié)構(gòu)安全性和耐久性作為重點(diǎn)，對自重、施工、自然環(huán)境等方面的影響因素進(jìn)行精確的計(jì)算，然后根據(jù)計(jì)算結(jié)果配置完善的受力鋼筋骨架，進(jìn)而對構(gòu)造系統(tǒng)形成完整的、合理的方案。在施工圖的繪制過程中，不僅要多各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行清楚的顯示，還要寫明注意事項(xiàng)和特點(diǎn)。設(shè)計(jì)好初步方案后，還需要對變電站土建工程方案進(jìn)行優(yōu)化，主要從國家標(biāo)準(zhǔn)、施工實(shí)際環(huán)境以及總平面設(shè)計(jì)等方面來開展優(yōu)化工作，經(jīng)過詳細(xì)計(jì)算安全度和經(jīng)濟(jì)比較得到優(yōu)化后的方案。

（三）工程施工方面

變電站土建工程施工過程的安全性和耐久性保證主要通過以下方面來進(jìn)行：首先由于廣東地區(qū)屬于溫度較高的地區(qū)，因此在混凝土澆筑的內(nèi)部通道要適時(shí)地進(jìn)行冷卻處理，使混凝土盡快達(dá)到穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。其次在混凝土澆筑過程中，要采用分層的方式來散發(fā)水化時(shí)產(chǎn)生的熱量，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的壓應(yīng)力降低。最后，需要在每一層混凝土中間進(jìn)行隔離，防止裂縫出現(xiàn)。

五、結(jié)語

變電站土建工程的安全性和耐久性是變電站工程建設(shè)的重要問題，不僅對電網(wǎng)的安全起到重要的作用，還對電力事業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生影響，必須保證變電站土建工程的安全性和耐久性，滿足現(xiàn)代化電網(wǎng)建設(shè)以及運(yùn)行的需求。

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