裝配式變電站土建設(shè)計探究

呂天舒，伍書吟

（營口電力勘察設(shè)計咨詢有限公司，遼寧 營口 115000）

傳統(tǒng)意義上變電站的設(shè)計技術(shù)與施工模式會受到裝配式變電站發(fā)展的影響。裝配式的變電站在革新與發(fā)展過程中要遵循一定的設(shè)計標準、加工要求和技術(shù)指標，不斷提高施工進度的完成效率和工程建設(shè)質(zhì)量。

1 變電站的基本特點與模式

變電站一般都需要在大量資金投入的支持下運用先進的設(shè)備和儀器來提高變電站土建的技術(shù)含量、自動化程度和工程設(shè)計的精密程度。變電站在選擇站址時需要根據(jù)土建設(shè)計要求和地區(qū)布局系統(tǒng)的實際需求，充分考慮區(qū)域內(nèi)各種地質(zhì)條件、地形特點的影響因素，也要考慮站址周邊自然環(huán)境和氣候條件是否符合變電站的建設(shè)要求，是否存在一定的環(huán)境破壞和自然災(zāi)害問題。此外，如果區(qū)域內(nèi)設(shè)計的站內(nèi)建筑物的種類較多，結(jié)構(gòu)復雜，就需要按照實際情況設(shè)計變電站的出線規(guī)模、電壓等級和設(shè)備的布局方式。

傳統(tǒng)變電站從類型上來看有全戶內(nèi)、半戶內(nèi)安裝式變電站、全戶外安裝式變電站、地下及半地下變電站等。以全戶內(nèi)、半戶內(nèi)變電站可以保證大部分電氣設(shè)備甚至全部設(shè)備都能安裝在室內(nèi)，減少室外環(huán)境的干擾和影響。戶外式變電站也需要設(shè)置較高的構(gòu)架，保證各個電力設(shè)備之間能夠保持較大的空間距離，滿足電纜的連接需求。地下以及半地下的變電站能有效節(jié)約土地資源和空間。這種模式的變電站需要高額的建設(shè)費用與養(yǎng)護費用，通常只能在城市的發(fā)達商業(yè)或者發(fā)達城市的中心地區(qū)建設(shè)。不同類型和模式的變電站能夠滿足不同環(huán)境、不同資金條件、不同資源現(xiàn)狀的要求，全面考慮各種氣候、環(huán)境、施工人員等因素對變電站建設(shè)與應(yīng)用的影響。

2 裝配式的變電站具有的設(shè)計優(yōu)點

2.1 質(zhì)量較高、成本較低

傳統(tǒng)的變電站具有較高的施工成本和施工風險，若監(jiān)管不到位施工質(zhì)量難以得到有效保障。裝配式的變電站使用已經(jīng)預(yù)制完成的建筑構(gòu)件，這些構(gòu)件交由專業(yè)的生產(chǎn)廠家進行標準化車間生產(chǎn)加工，在制作工藝和成品檢驗方面都能得到保障，不僅提高了建筑構(gòu)件的使用質(zhì)量，也避免了因環(huán)境變化而產(chǎn)生的構(gòu)件加工問題，為變電站的設(shè)計和施工工程打好了基礎(chǔ)。此外，構(gòu)件預(yù)制的標準化流水加工大大提高了構(gòu)件生產(chǎn)的效率，降低了生產(chǎn)成本和質(zhì)量檢驗成本，充分使用預(yù)制構(gòu)件能有效縮減施工工序，減少原材料的使用量與采購量，為減少施工管理的成本和提高工程效益提供了重要幫助。

2.2 施工效率高、工期較短

傳統(tǒng)的變電站因為需要嚴格按照施工規(guī)范按部就班地開展施工工作，無法同時展開各項施工工作，這就使得僅僅在土建方面就需要很長的施工工期，有時甚至能達到整個變電站施工工期的一半以上。此外，傳統(tǒng)的變電站在進行地基開挖、調(diào)整土方以及混凝土澆筑、保養(yǎng)等方面工作時需要耗費大量的時間，也可能會受天氣變化的影響而產(chǎn)生施工困難，甚至可能因為惡劣天氣的影響而導致工程停工。裝配式的變電站可以同時進行多種施工工作，從而大大提高了施工效率。例如在調(diào)整施工現(xiàn)場的土方時，可以同時進行建筑構(gòu)件的生產(chǎn)加工工作，兩項工作互不影響與干擾。除此之外，裝配式的變電站能夠簡化現(xiàn)場安裝與焊接的復雜工序，提高施工的便捷性與高效性，從而在條件允許的情況下盡可能減少施工工期。工廠化、車間化的構(gòu)件加工也能在一定程度上避免外部環(huán)境因素對施工建設(shè)的不利影響，如此也能間接實現(xiàn)縮減工期的作用。

2.3 節(jié)能效果好、可持續(xù)性能強

傳統(tǒng)的變電站在進行土建工程時可能會嚴重破壞建筑的周邊環(huán)境。傳統(tǒng)變電站的土建需要大量的人工操作，并使用為數(shù)較多的工程機械設(shè)備與施工原材料，這就會大大提高材料加工場地和施工臨建設(shè)施的數(shù)目，也就會產(chǎn)生大量的生活垃圾、建筑廢料垃圾、施工廢水、施工污水等，這不僅脫離了節(jié)能減排的施工要求，更對生態(tài)環(huán)境造成了破壞。裝配式的變電站可以通過工廠化的預(yù)制施工簡化繁瑣的工程步驟，并減少人力資源、原材料資源和機械化設(shè)備的使用量，這就為變電站土建減少施工垃圾、廢水、污水和占地空間提供了可能，有利于實現(xiàn)保護環(huán)境和節(jié)約能源的施工要求。另外一點是建筑物主體結(jié)構(gòu)所使用的構(gòu)件其壽命通常可以超過變電站的實際使用壽命，這不僅增加了實施可持續(xù)、可循環(huán)發(fā)展策略的可行性，更為推進我國裝配式變電站向現(xiàn)代化、工業(yè)化、節(jié)能化、環(huán)境友好化方向轉(zhuǎn)型發(fā)展增添了重要的助推動力。

3 裝配式的變電站土建設(shè)計基本原則

在設(shè)計和優(yōu)化裝配式變電站的土建項目時，要根據(jù)智能化變電站的實際設(shè)計要求和標準配置主動遵循理念創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新的原則，不斷促進變電站施工工程的技術(shù)革新和施工技藝發(fā)展，突出工業(yè)化施工的核心優(yōu)勢，不斷進行優(yōu)化和調(diào)整。一般而言，在變電站的土建設(shè)計工作中，要始終堅持可持續(xù)發(fā)展和節(jié)能減排、保護生態(tài)環(huán)保的施工理念，在充分保障施工安全性和可靠性的基礎(chǔ)上，提高信息技術(shù)和數(shù)據(jù)分析的支持力度，在多種設(shè)計方案的對比分析中選擇優(yōu)化最佳設(shè)計，把變電站的建設(shè)目標作為周期成本中的最優(yōu)組合，從而進行有針對性的優(yōu)化設(shè)計與統(tǒng)籌管理，并采用標準化的生產(chǎn)和檢驗形式實現(xiàn)對施工工序的整體串聯(lián)與統(tǒng)一控制。

4 裝配式的變電站在土建設(shè)計中的構(gòu)件設(shè)計要點

4.1 構(gòu)架和支架的設(shè)計要點

一般來說，構(gòu)、支架的通用基礎(chǔ)是重力式的混凝土的杯形基礎(chǔ)，對110kV以下裝配式的變電站構(gòu)架柱要采用混凝土的等徑環(huán)形桿，構(gòu)架橫梁則為三角形的斷面鋼結(jié)構(gòu)，而對于220kV以上的構(gòu)架柱來說，則通常會使用多邊形或者圓形的鋼結(jié)構(gòu)，構(gòu)架的橫梁是以等比的邊角鋼為主體的三角形鋼結(jié)構(gòu)。此外，構(gòu)件的接頭處應(yīng)該使用螺栓相連，減少對構(gòu)件防腐表層的長期磨損，防止工程施工現(xiàn)場發(fā)生火情火險。

4.2 裝配式圍墻的設(shè)計要點

裝配式的變電站一般都會在其自身周圍甚至高2米以上設(shè)置圍墻。裝配式的變電站通常采用復合砼預(yù)制板，其所使用的圍墻需要每隔一段距離設(shè)置相應(yīng)的構(gòu)造柱，并使用預(yù)制的混凝土工字型異形柱，以此實現(xiàn)清水混凝土的實際外觀效果。針對變電站圍墻防水要求和防潮要求，在設(shè)計圍墻時可以在相鄰的異形柱之間裝配厚度合適的混凝土壁板，并保證壁板具有一定的抗風抗震承載能力，還要保證在圍墻板和槽口縫隙中間添加適當?shù)乃嗌碀{，以保證圍墻的穩(wěn)定性和可靠性。

4.3 裝配式的變電站的防火墻設(shè)計要點

裝配式變電站的防火墻在設(shè)計時要嚴格按照國家相關(guān)建設(shè)標準進行設(shè)計，保證防火墻具備足夠的結(jié)構(gòu)承載力和耐火極限。通常情況下，裝配式變電站的防火墻會使用現(xiàn)澆的杯形基礎(chǔ)，并在插入立柱以后用預(yù)先調(diào)制好的細石混凝土進行再次的灌漿填充，并采用包裹的方法保護鋼柱兩側(cè)及頂部。

4.4 裝配式的變電站的電纜溝設(shè)計要點

設(shè)計裝配式的變電站的電纜溝需要符合標準化、工廠化的施工要求，選擇合適的設(shè)計思維保證混凝土預(yù)制工作的順利進行。此外，要充分考慮電纜溝的預(yù)制長度，并根據(jù)預(yù)制長度合理選擇運輸途徑和安裝形式，在控制好電纜溝自重的前提下，保證現(xiàn)場施工的便捷性和防水需求，適當使用密封膠對電纜溝單體之間的縫隙進行密封。另外也需要在預(yù)埋的溝壁扁鋼之上焊接能起到實際作用的電纜支架，并在每個電纜溝單體的底部位置設(shè)置不同的匯水溝槽，從而保證溝底具有一定的排水和防潮能力，為工程建設(shè)減少積水影響。圖1是電纜溝單側(cè)支架的簡易示意圖。

圖1 電纜溝（單側(cè)支架）示意圖

4.5 鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計要點

為了符合裝配式建筑的核心設(shè)計理念，裝配式的變電站建筑結(jié)構(gòu)通常會采用鋼結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)形式上一般使用鋼框架或者門式鋼架。變電站的結(jié)構(gòu)鋼框架通常是指房屋的橫向與縱向兩個方向都有框架用以承重與抵抗側(cè)力的構(gòu)件所組成的一種結(jié)構(gòu)體系。這種體系可以對結(jié)構(gòu)進行分層裝配，其構(gòu)件能突顯出裝配化、標準化和定型化的特點，這種體系具有受力比較明確、制作和安裝簡便、布置靈活、施工建設(shè)效率高等優(yōu)點。

5 結(jié)語

裝配式變電站是維持我國電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的重要組成之一。優(yōu)化裝配式的變電站土建項目設(shè)計方案有利于提高電力系統(tǒng)運行的可靠性和維護管理的有效性，也能提高施工的效率和電力供電能力。