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(shè)計(jì)技術(shù)與施工模式會(huì)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(jì)標(biāo)準(zhǔn)、加工要求和技術(shù)指標(biāo)，不斷提高施工進(jìn)度的完成效率和工程建設(shè)質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】裝配式;變電站;土建設(shè)計(jì);分析

1導(dǎo)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(yù)制，再運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝的建設(shè)模式。預(yù)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(chǎng)的作業(yè)量，有助于提高建筑質(zhì)量、縮減建設(shè)工期、實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。推動(dòng)裝配式變電站的實(shí)施，將有利于顯著提高變電站的建設(shè)效率、提升變電站的工程質(zhì)量，有助于提高電網(wǎng)建設(shè)能力。

2變電站的基本特點(diǎn)與模式

變電站一般都需要在大量資金投入的支持下運(yùn)用先進(jìn)的設(shè)備和儀器來提高變電站土建的技術(shù)含量、自動(dòng)化程度和工程設(shè)計(jì)的精密程度。變電站在選擇站址時(shí)需要根據(jù)土建設(shè)計(jì)要求和地區(qū)布局系統(tǒng)的實(shí)際需求，充分考慮區(qū)域內(nèi)各種地質(zhì)條件、地形特點(diǎn)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(jì)的站內(nèi)建筑物的種類較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，就需要按照實(shí)際情況設(shè)計(jì)變電站的出線規(guī)模、電壓等級(jí)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(gè)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(fèi)用與養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，通常只能在城市的發(fā)達(dá)商業(yè)或者發(fā)達(dá)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(duì)變電站建設(shè)與應(yīng)用的影響。

3裝配式建筑物結(jié)構(gòu)選型

3.1裝配式混凝土結(jié)構(gòu)簡介

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)是指在工廠預(yù)制混凝土構(gòu)件，運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)裝配的混凝土結(jié)構(gòu)類房屋建筑。裝配式混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)節(jié)點(diǎn)連接的要求非常高，處理稍有不慎可能導(dǎo)致災(zāi)難性后果。在變電站的建設(shè)中，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)尚處于研究階段。

3.2裝配式鋼結(jié)構(gòu)簡介

預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)是指建筑的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)是由鋼構(gòu)件組成的結(jié)構(gòu)體系。鋼結(jié)構(gòu)本身就是天然的裝配式建筑，通過在鋼構(gòu)廠制作好鋼柱、鋼梁等構(gòu)件再運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)安裝。鋼結(jié)構(gòu)相對(duì)混凝土建筑比重輕，且便于運(yùn)輸、吊裝，可大大減少基礎(chǔ)造價(jià)，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(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)。

4裝配式變電站的特點(diǎn)

裝配式變電站具有施工周期短、成品質(zhì)量高和環(huán)境保護(hù)效益好的特點(diǎn)。一是施工周期短。在裝配式變電站工程施工中，多個(gè)施工工序可以同時(shí)進(jìn)行，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制安裝、焊接施工方式便捷，能夠有效縮短施工時(shí)間，提升施工進(jìn)度。通過應(yīng)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(zhì)量高。裝配式變電站主要建筑構(gòu)件均應(yīng)用預(yù)制構(gòu)件，通過標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)廠家進(jìn)行加工，不僅制作環(huán)境優(yōu)良，而且制作工藝成熟，對(duì)于成品質(zhì)量檢測(cè)也比較規(guī)范，因此能夠有效提升成品生產(chǎn)質(zhì)量。另外，預(yù)制廠家生產(chǎn)過程流水化，因此構(gòu)件的生產(chǎn)和質(zhì)量檢驗(yàn)成本比較低。三是環(huán)境保護(hù)效益好。裝配式變電站采用工廠生產(chǎn)方式，現(xiàn)場(chǎng)施工工序較少，對(duì)于施工材料、機(jī)械設(shè)備和人工費(fèi)用的需求也比較少，同時(shí)占地面積小，垃圾、污水的排放量大大降低，環(huán)境保護(hù)效益好。此外，與傳統(tǒng)的變電站相比，裝配式變電站主體結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)中的構(gòu)件設(shè)計(jì)要點(diǎn)

5.1構(gòu)架和支架的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

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(duì)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(duì)于220kV以上的構(gòu)架柱來說，則通常會(huì)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(duì)構(gòu)件防腐表層的長期磨損，防止工程施工現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生火情火險(xiǎn)。

5.2裝配式圍墻的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

裝配式的變電站一般都會(huì)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(fù)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(shí)現(xiàn)清水混凝土的實(shí)際外觀效果。針對(duì)變電站圍墻防水要求和防潮要求，在設(shè)計(jì)圍墻時(shí)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(fēng)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(dāng)?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(shè)計(jì)要點(diǎn)

裝配式變電站的防火墻在設(shè)計(jì)時(shí)要嚴(yán)格按照國家相關(guān)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，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(huì)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(xì)石混凝土進(jìn)行再次的灌漿填充，并采用包裹的方法保護(hù)鋼柱兩側(cè)及頂部。

5.4裝配式的變電站的電纜溝設(shè)計(jì)要點(diǎn)

設(shè)計(jì)裝配式的變電站的電纜溝需要符合標(biāo)準(zhǔn)化、工廠化的施工要求，選擇合適的設(shè)計(jì)思維保證混凝土預(yù)制工作的順利進(jìn)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(yùn)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(chǎng)施工的便捷性和防水需求，適當(dāng)使用密封膠對(duì)電纜溝單體之間的縫隙進(jìn)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(shí)際作用的電纜支架，并在每個(gè)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。

5.5鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

為了符合裝配式建筑的核心設(shè)計(jì)理念，裝配式的變電站建筑結(jié)構(gòu)通常會(huì)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(gè)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(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分層裝配，其構(gòu)件能突顯出裝配化、標(biāo)準(zhǔn)化和定型化的特點(diǎn)，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(diǎn)。

6結(jié)論

變電站項(xiàng)目的裝配化設(shè)計(jì)將會(huì)改變變電站電氣布局、土建設(shè)計(jì)和施工模式，尤其適合于解決城市變電站建設(shè)普遍面臨用地緊張、施工場(chǎng)地狹小等問題。采用鋼結(jié)構(gòu)和成品圍護(hù)作為新型變電站項(xiàng)目高效、標(biāo)準(zhǔn)、節(jié)能、環(huán)保的建造新模式，有助于解決電網(wǎng)建設(shè)所面臨的項(xiàng)目分布量大面廣，工期緊張，建設(shè)人工費(fèi)用高和政策處理困難等現(xiàn)狀。隨著裝配式技術(shù)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(shì)。

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（作者單位：內(nèi)蒙古電力經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院）