變電站防水排水系統(tǒng)研究與應(yīng)用

孟令健，劉文昕

（國網(wǎng)天津市電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，天津300000）

變電站防水排水系統(tǒng)研究與應(yīng)用

孟令健，劉文昕

（國網(wǎng)天津市電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，天津300000）

變電站防水和排水系統(tǒng)的完善步驟，防水系統(tǒng)中的屋面、防雨窗、防洪墻的改進(jìn)措施以及排水系統(tǒng)中路面排水、地下集水系統(tǒng)的改善和應(yīng)用，展望應(yīng)用前景。

防水排水系統(tǒng)；泡沫混凝土；新型百葉窗

0 引言

在變電站建設(shè)以及運(yùn)行過程中，一般重點(diǎn)關(guān)注電氣設(shè)備自身的質(zhì)量，相對輕視設(shè)備所處的運(yùn)行環(huán)境，而這往往形成了極大的安全隱患?，F(xiàn)在變電站建設(shè)中，大多數(shù)電力設(shè)備均處于室內(nèi)，其防水能力較差，周圍水環(huán)境對設(shè)備安全運(yùn)行至關(guān)重要，而在土建專業(yè)，防水效果較差已成為行業(yè)的通病，而查找漏水點(diǎn)較困難，修復(fù)費(fèi)用較高，嚴(yán)重危及電力設(shè)備的正常運(yùn)行。當(dāng)防水系統(tǒng)起到對電力設(shè)備保護(hù)作用的同時(shí)，如何保持排水系統(tǒng)運(yùn)行暢通也至關(guān)重要，只有2個(gè)系統(tǒng)相互配合，才能確保變電站在遭遇到雨雪等天氣快速形成保護(hù)系統(tǒng)，確保變電站整體運(yùn)行的安全。

通過對已投運(yùn)及在建變電站相關(guān)資料的收集，現(xiàn)有變電站防水排水系統(tǒng)主要出現(xiàn)在變電站室內(nèi)屋頂存在滲漏現(xiàn)象，百葉窗有進(jìn)水跡象，站區(qū)路面存在積水等方面。究其原因，防水系統(tǒng)：屋面保溫材料存在缺陷以及施工方法不夠嚴(yán)謹(jǐn)，導(dǎo)致防水層一旦破裂，屋面極易滲水；百葉窗葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較簡單導(dǎo)致窗口進(jìn)水。排水系統(tǒng)：站區(qū)路面排水沿邊坡度難控制，導(dǎo)致排水渠道不暢，產(chǎn)生路面積水甚至排水系統(tǒng)失靈?；谝陨锨闆r，對現(xiàn)有的防水、排水系統(tǒng)進(jìn)行深入分析研究。

1 變電站防水排水系統(tǒng)研究與應(yīng)用的核心內(nèi)容

對于變電站防水排水系統(tǒng)問題，專門成立了變電站防水排水系統(tǒng)研究小組，經(jīng)過查閱大量記錄以及現(xiàn)場實(shí)地復(fù)測，反復(fù)論證研究與分析，防水排水系統(tǒng)均存在不同程度的提升空間。

防水系統(tǒng)存在缺陷的主要原因：傳統(tǒng)屋面通常采用聚苯類材料作為保溫層，時(shí)間久易被氧化，防水性能變差；而且通常施工方法是按塊拼接，極易存在縫隙，一旦防水層破裂，雨水、雪水等就會順著縫隙滲漏到屋內(nèi)。經(jīng)過研究實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，泡沫型混凝土替代聚苯類作為保溫層，不僅施工流程簡單，做到一次性澆筑，而且在保溫的同時(shí)具備了防水性能和抗老化性的優(yōu)點(diǎn)，加之鋪設(shè)的防水層，防水性能得到雙重保障；針對窗口進(jìn)水問題進(jìn)行現(xiàn)場觀察及測量后發(fā)現(xiàn)，百葉窗葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在問題，傳統(tǒng)百葉窗葉片出現(xiàn)了雨水順檐流入窗內(nèi)的現(xiàn)象，通過對百葉窗圖紙的分析，在百葉窗的窗片尾端增添一個(gè)回水槽，可以成功阻止雨水的進(jìn)入；同時(shí)課題組也對位處防洪區(qū)的變電站防洪墻進(jìn)行了搜集整理分析，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)竹模板以及施工方法也有改進(jìn)空間，為此也提出了選用全鋼大模板采取跳倉法施工，使用清水混凝土澆筑，一次成型，保證了防洪墻的整體質(zhì)量。

排水系統(tǒng)存在缺陷的主要原因：傳統(tǒng)站區(qū)路面沿邊較長，坡度控制技術(shù)難度大，經(jīng)分析研究，路面排水功能通過L型路緣石實(shí)現(xiàn)，以解決路面排水不暢問題；傳統(tǒng)的地下排水系統(tǒng)采用散排或者向管道排放，本次研究采用活性污泥清潔污水，并將凈化后的水通過蓄水池反復(fù)利用到站內(nèi)綠化等，實(shí)現(xiàn)水資源循環(huán)使用。

1.1 防水系統(tǒng)

（1）屋面防水工藝。傳統(tǒng)屋面的防水施工見示意圖1，圖1a常規(guī)保溫屋面構(gòu)造層次示意圖，圖1b是倒置式屋面構(gòu)造層次示意圖。針對保溫層進(jìn)行優(yōu)化，采用一次性整體澆筑的泡沫混凝土替代傳統(tǒng)工藝材料聚苯類。泡沫混凝土在耐久性、抗?jié)B性和環(huán)保性等方面具有較大優(yōu)勢。泡沫混凝土與傳統(tǒng)工藝所用材料對比見表1。

圖1 傳統(tǒng)屋面防水施工示意圖

表1 泡沫混凝土與傳統(tǒng)工藝所用材料對比表

（2）新型百葉窗設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的百葉窗制作工藝，在夏季暴雨等惡劣天氣時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象，根本原因在于百葉窗葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不夠合理完善。經(jīng)過課題組多次現(xiàn)場考察，對變電站百葉窗葉片結(jié)構(gòu)制作工藝進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，在葉片的尾端加一個(gè)回水槽，形成新型百葉窗，能有效起到防水效果。

（3）清水混凝土防洪墻。如果是處于地勢低洼泄洪區(qū)域的變電站，一般防洪圍墻的施工方法無法滿足防洪的功能及工藝要求，經(jīng)過課題組的調(diào)查和實(shí)地調(diào)研，使用工廠化預(yù)制加工制作的定型鋼模板，防洪墻主體與壓頂一次成型，通過模板子母口的拼接方式確保了單位的實(shí)體質(zhì)量；同時(shí)采用跳倉法，分塊規(guī)劃、隔塊施工、整體成型，確保了防洪墻整體質(zhì)量。同時(shí)，全密閉的清水混凝土墻，采用鋼疊閘門，確保了變電站四周密閉優(yōu)良。

1.2 排水系統(tǒng)

（1）創(chuàng)新采用預(yù)置帶有弧線轉(zhuǎn)角的路緣石。路面積水主要原因是道路沿線斜坡技術(shù)難度大，不容易達(dá)到收水效果。經(jīng)過多次試驗(yàn)分析，通過改變路緣石的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)代替沿邊斜坡，達(dá)到收水效果。成立的QC專家小組，對變電站路緣石取樣分析，不斷試驗(yàn)，首創(chuàng)L形路緣石。L形路緣石自身有過度坡度，可代替沿線坡度，并在收水路緣石的斜面上設(shè)置收水孔，能更好收集地面積水，迅速聚集并流向集水池。同時(shí)還解決了傳統(tǒng)路緣石在雨水井銳角處易破損的現(xiàn)象，節(jié)約維修費(fèi)用。

（2）地下集水系統(tǒng)。地下集水系統(tǒng)的工作原理主要是通過微生物的活動來凈化污水，集進(jìn)水、曝氣、沉淀于一體化的集約構(gòu)筑物，有效減少占地面積。同時(shí)該系統(tǒng)工藝有利于減少污泥回流量，有節(jié)能效果。此系統(tǒng)管理方便、靈活，很適合變電站應(yīng)用。

變電站站內(nèi)建筑物采用組織排水，屋面、防雨窗、空調(diào)冷凝水等通過PVC排水管排入建筑物外側(cè)暗溝內(nèi)匯入場區(qū)水收集系統(tǒng)，全站雨水系統(tǒng)統(tǒng)一匯總雨水泵池，主控樓建筑物內(nèi)污水排入污水處理設(shè)備，通過活性污泥設(shè)置，合理凈化生活污水和雨水，將污水凈化后用于場區(qū)內(nèi)綠化，使之在變電站內(nèi)有效循環(huán)，滿足“4節(jié)1環(huán)保”的要求。

2 變電站防水排水系統(tǒng)應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 應(yīng)用現(xiàn)澆泡沫混凝土屋面

充分利用泡沫混凝土保溫抗?jié)B性特點(diǎn)，其所需的發(fā)泡劑含有植物蛋白纖維和動物性蛋白質(zhì)。這類蛋白型發(fā)泡劑在機(jī)械作用力引入空氣的情況下，能產(chǎn)生大量的獨(dú)立泡沫，具有穩(wěn)定性強(qiáng)、發(fā)泡倍數(shù)大、細(xì)膩性良好和膠凝作用強(qiáng)等特點(diǎn)。通過將這些泡沫與水泥漿料攪拌混合，制備出保溫效果良好的泡沫混凝土，再通過輸送泵、輸送管送到屋面作業(yè)區(qū)，從而完成屋面保溫層和找坡層一體化澆注。

利用泡沫混凝土優(yōu)異特性開展屋面保溫層施工，在綜合對比屋面保溫各種施工方法的基礎(chǔ)上，研究形成了從泡沫混凝土制備、輸送到澆筑一體化作業(yè)的施工方法。

泡沫混凝土屋面保溫層典型施工方法（GWGF003-2014-BD-TJ）已編入《國家電網(wǎng)公司輸變電工程標(biāo)準(zhǔn)工藝——典型施工方法（第四輯）》。

2.2 啟用新型百葉窗設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的百葉窗防塵效果不佳，一是葉片結(jié)構(gòu)問題，導(dǎo)致灰塵會像雨水一樣直接進(jìn)入室內(nèi)；二是沒有第二層防護(hù)，百葉窗內(nèi)的防小動物鋼網(wǎng)網(wǎng)孔較大，起不到防塵作用。針對百葉窗葉片結(jié)構(gòu)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，在葉片的尾端加一個(gè)回水槽，不但可以防水，而且在大風(fēng)天氣可以將一部分灰塵擋在百葉窗外。同時(shí)，將原有的防小動物鋼網(wǎng)的網(wǎng)孔，縮小至＜2 mm，形成對灰塵的二次防護(hù)。

該技術(shù)創(chuàng)新《提高百葉窗防雨防塵功能》已獲得實(shí)用新型專利2項(xiàng)：（1）《一種變電站百葉窗防雨防塵結(jié)構(gòu)》，申請?zhí)?01520692302.X。（2）《一種變電站百葉窗極端天氣防雨防塵結(jié)構(gòu)》，申請?zhí)?01520687606.7，并且已通過國家電網(wǎng)公司輸變電工程標(biāo)準(zhǔn)工藝設(shè)計(jì)圖集審核。

2.3 利用清水混凝土澆筑防洪墻

防洪墻施工選用全鋼大模板，采用跳倉法施工，使用清水混凝土澆筑，一次成型，滿足綠色施工要求，實(shí)現(xiàn)高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)節(jié)能目標(biāo)。整體竣工后在墻體表面涂上一層養(yǎng)護(hù)液，提高防洪墻質(zhì)量及使用壽命，采取材料、結(jié)構(gòu)、施工綜合管理措施，以增加混凝土抗?jié)B、防裂能力。相比傳統(tǒng)施工方法，該典型施工方法在優(yōu)質(zhì)性、高效性、耐久性、密閉性、環(huán)保性等方面具有較大優(yōu)勢。

該防洪墻典型施工方法，已通過國家電網(wǎng)公司輸變電工程標(biāo)準(zhǔn)工藝典型施工方法審核，《一種用于泄洪區(qū)35 kV及以上變電站防洪墻施工的定模模板》，已申請實(shí)用新型專利。

2.4 創(chuàng)新變電站用L形路緣石

通過改進(jìn)轉(zhuǎn)角施工方法，在預(yù)制階段，將路緣石制作模具進(jìn)行調(diào)整，使其可以制作帶弧線轉(zhuǎn)角的L形連體路緣石，路緣石自身有過度坡度，可以為大型車輛提供更寬的可用路面，同時(shí)通過路緣石自身找坡代替道路找坡，從而取代傳統(tǒng)45°切割連接的轉(zhuǎn)角路緣石，極大解決了路緣石轉(zhuǎn)角處易破損的問題，使路緣石使用壽命大大提高，節(jié)省了投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。

目前路緣石弧線轉(zhuǎn)角施工工藝，已形成一套標(biāo)準(zhǔn)施工方法，在實(shí)際中推廣應(yīng)用。變電站用L形路緣石已申請專利，同時(shí)已通過國家電網(wǎng)公司輸變電工程標(biāo)準(zhǔn)工藝設(shè)計(jì)圖集審核。

2.5 創(chuàng)新地下集水系統(tǒng)

全站地下集水系統(tǒng)于工程開工伊始便建立形成，一方面通過排水系統(tǒng)的建立，保證現(xiàn)場干作業(yè)，使得施工進(jìn)度滿足工程里程的要求，另一方面集水系統(tǒng)收集后的水，在用于施工現(xiàn)場的綠化和壓塵處理同時(shí)，通過活性污泥設(shè)置進(jìn)行污水處理，處理后的水質(zhì)達(dá)到生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，可滿足混凝土拌制用水和建筑養(yǎng)護(hù)用水的使用要求，這樣既可以減少清潔水源的使用量，又可以防止生活污水排至站外污染環(huán)境，達(dá)到節(jié)水、減排的目的，從根子上做到“4節(jié)1環(huán)?！保G色施工。

3 應(yīng)用推廣及社會經(jīng)濟(jì)效益分析

（1）環(huán)境效益。泡沫混凝土提取過程環(huán)保，符合國家電網(wǎng)公司建設(shè)“資源節(jié)約型”變電站的要求。新型百葉窗防雨防塵效果顯著，保溫通風(fēng)效果明顯，而且還具有一定的隔音效果，很好維護(hù)了周圍居民的居住環(huán)境。地下集水系統(tǒng)可將生活污水和雨水簡單處理后達(dá)到生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，可用作綠化水或他用，可使清潔水源使用量減少到常規(guī)用量82.4%，長期看來，其經(jīng)濟(jì)、環(huán)境及社會效益都將是一筆寶貴的財(cái)富。

（2）社會效益。泡沫型混凝土屋面施工方法機(jī)械化程度高，施工人員少，可以有效降低施工風(fēng)險(xiǎn)，減少施工過程中的人員成本。泡沫混凝土屋面施工方法實(shí)現(xiàn)了建筑屋面隔熱層、找坡層一體化施工，施工流程少、工藝簡便，與傳統(tǒng)施工方法比可節(jié)省約50%的施工期。防洪墻的施工方法采用鋼筋集中加工配置，節(jié)約材料，采用泵送商品混凝土，縮短工期，實(shí)現(xiàn)綠色施工。清水混凝土應(yīng)用技術(shù)在環(huán)保園防洪墻施工中質(zhì)量穩(wěn)定，表觀質(zhì)量高，受到設(shè)計(jì)及監(jiān)理公司的一致好評。

（3）經(jīng)濟(jì)效益。泡沫混凝土技術(shù)的應(yīng)用，以靜海500 kV變電站工程為例，屋面面積為1200 m2，施工人員由傳統(tǒng)施工所需的42人減少到28人，工期由12 d減少到3 d，總共節(jié)省投資16.6萬元。新型百葉窗的使用，省去了防雨擋門的安裝，直接節(jié)省了建設(shè)費(fèi)用。節(jié)省了因變電站內(nèi)漏水而產(chǎn)生的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，經(jīng)測算該項(xiàng)創(chuàng)新的應(yīng)用，在靜海500 kV變電站中減少建設(shè)投資10.5萬元。L形路緣石的使用，經(jīng)過測算，以靜海500 kV變電站為例，相比過去，施工方法的改進(jìn)沒有增加材料費(fèi)，而且節(jié)省了維修費(fèi)用，以單個(gè)轉(zhuǎn)角維修50元計(jì)算，整個(gè)變電站可節(jié)省投資近1萬元，而路面排水系統(tǒng)施工相對容易，施工人員由傳統(tǒng)的12人減少到6人，工期由20 d減少到6 d，共節(jié)省投資13.2萬元。地下排水系統(tǒng)的應(yīng)用，有效的實(shí)現(xiàn)了水資源的反復(fù)利用，在建設(shè)期即通過水凈化，為施工區(qū)提供合格用水，以靜海500 kV變電站為例，建設(shè)期共節(jié)省用水費(fèi)用7.7萬元。

通過變電站防水排水系統(tǒng)的應(yīng)用，使變電站建設(shè)為國網(wǎng)天津市電力公司和國家電網(wǎng)公司提供了良多借鑒。系統(tǒng)應(yīng)用已取得國網(wǎng)天津公司的充分肯定，并取得了一系列獎(jiǎng)項(xiàng)。泡沫混凝土屋面和防洪墻已編入國家電網(wǎng)公司輸變電工程標(biāo)準(zhǔn)工藝——典型施工方法第四輯；L形路緣石和防洪墻用全鋼大模板申請專利，已通過審核；目前，該防水排水系統(tǒng)已成功應(yīng)用在多處變電站建設(shè)中。變電站防水排水系統(tǒng)已獲得國網(wǎng)公司有關(guān)部門認(rèn)可，為國網(wǎng)公司大型變電站建設(shè)推廣提供了條件，為其他市政公司、建筑工程建設(shè)提供借鑒。

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10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2016.11.41