裝配式變電站土建設計探究

白秀梅 張曉妍 聶建春 鄔超慧

【摘? 要】傳統(tǒng)意義上變電站的設計技術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計標準、加工要求和技術指標，不斷提高施工進度的完成效率和工程建設質量。

【關鍵詞】裝配式;變電站;土建設計;分析

1導言

裝配式建筑，是指建筑的大部分部件部品先在工廠生產(chǎn)預制，再運到施工現(xiàn)場進行組裝的建設模式。預制裝配式建筑改變了傳統(tǒng)的建筑模式，大大減少了現(xiàn)場的作業(yè)量，有助于提高建筑質量、縮減建設工期、實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。推動裝配式變電站的實施，將有利于顯著提高變電站的建設效率、提升變電站的工程質量，有助于提高電網(wǎng)建設能力。

2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備和儀器來提高變電站土建的技術含量、自動化程度和工程設計的精密程度。變電站在選擇站址時需要根據(jù)土建設計要求和地區(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要求，是否存在一定的環(huán)境破壞和自然災害問題。此外，如果區(qū)域內(nèi)設計的站內(nèi)建筑物的種類較多，結構復雜，就需要按照實際情況設計變電站的出線規(guī)模、電壓等級和設備的布局方式。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備甚至全部設備都能安裝在室內(nèi)，減少室外環(huán)境的干擾和影響。戶外式變電站也需要設置較高的構架，保證各個電力設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。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與應用的影響。

3裝配式建筑物結構選型

3.1裝配式混凝土結構簡介

裝配式混凝土結構是指在工廠預制混凝土構件，運到施工現(xiàn)場裝配的混凝土結構類房屋建筑。裝配式混凝土結構對節(jié)點連接的要求非常高，處理稍有不慎可能導致災難性后果。在變電站的建設中，裝配式混凝土結構尚處于研究階段。

3.2裝配式鋼結構簡介

預制裝配式鋼結構是指建筑的結構系統(tǒng)是由鋼構件組成的結構體系。鋼結構本身就是天然的裝配式建筑，通過在鋼構廠制作好鋼柱、鋼梁等構件再運到現(xiàn)場進行節(jié)點安裝。鋼結構相對混凝土建筑比重輕，且便于運輸、吊裝，可大大減少基礎造價，縮短制作周期、抗震性能高，可回收利用，適用于跨度大高度高承重結構，適合變電站的使用要求，所以已建成的裝配式變電站大多為鋼結構。

4裝配式變電站的特點

裝配式變電站具有施工周期短、成品質量高和環(huán)境保護效益好的特點。一是施工周期短。在裝配式變電站工程施工中，多個施工工序可以同時進行，同時現(xiàn)場預制安裝、焊接施工方式便捷，能夠有效縮短施工時間，提升施工進度。通過應用模塊化生產(chǎn)方式，能夠有效減少外部制約因素的影響，間接縮短工期。二是成品質量高。裝配式變電站主要建筑構件均應用預制構件，通過標準化生產(chǎn)廠家進行加工，不僅制作環(huán)境優(yōu)良，而且制作工藝成熟，對于成品質量檢測也比較規(guī)范，因此能夠有效提升成品生產(chǎn)質量。另外，預制廠家生產(chǎn)過程流水化，因此構件的生產(chǎn)和質量檢驗成本比較低。三是環(huán)境保護效益好。裝配式變電站采用工廠生產(chǎn)方式，現(xiàn)場施工工序較少，對于施工材料、機械設備和人工費用的需求也比較少，同時占地面積小，垃圾、污水的排放量大大降低，環(huán)境保護效益好。此外，與傳統(tǒng)的變電站相比，裝配式變電站主體結構體系的使用壽命比較長，可以循環(huán)持續(xù)使用，加大了變電站的可持續(xù)性。

5裝配式的變電站在土建設計中的構件設計要點

5.1構架和支架的設計要點

一般來說，構、支架的通用基礎是重力式的混凝土的杯形基礎，對110kV以下裝配式的變電站構架柱要采用混凝土的等徑環(huán)形桿，構架橫梁則為三角形的斷面鋼結構，而對于220kV以上的構架柱來說，則通常會使用多邊形或者圓形的鋼結構，構架的橫梁是以等比的邊角鋼為主體的三角形鋼結構。此外，構件的接頭處應該使用螺栓相連，減少對構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。

5.2裝配式圍墻的設計要點

裝配式的變電站一般都會在其自身周圍甚至高2米以上設置圍墻。裝配式的變電站通常采用復合砼預制板，其所使用的圍墻需要每隔一段距離設置相應的構造柱，并使用預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。

5.3裝配式的變電站的防火墻設計要點

裝配式變電站的防火墻在設計時要嚴格按照國家相關建設標準進行設計，保證防火墻具備足夠的結構承載力和耐火極限。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，并在插入立柱以后用預先調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及頂部。

5.4裝配式的變電站的電纜溝設計要點

設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，選擇合適的設計思維保證混凝土預制工作的順利進行。此外，要充分考慮電纜溝的預制長度，并根據(jù)預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，為工程建設減少積水影響。

5.5鋼結構的設計要點

為了符合裝配式建筑的核心設計理念，裝配式的變電站建筑結構通常會采用鋼結構，結構形式上一般使用鋼框架或者門式鋼架。變電站的結構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力的構件所組成的一種結構體系。這種體系可以對結構進行分層裝配，其構件能突顯出裝配化、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、施工建設效率高等優(yōu)點。

6結論

變電站項目的裝配化設計將會改變變電站電氣布局、土建設計和施工模式，尤其適合于解決城市變電站建設普遍面臨用地緊張、施工場地狹小等問題。采用鋼結構和成品圍護作為新型變電站項目高效、標準、節(jié)能、環(huán)保的建造新模式，有助于解決電網(wǎng)建設所面臨的項目分布量大面廣，工期緊張，建設人工費用高和政策處理困難等現(xiàn)狀。隨著裝配式技術的不斷成熟，裝配式變電站將是未來變電站發(fā)展的新趨勢。

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（作者單位：內(nèi)蒙古電力經(jīng)濟技術研究院）