程 志

（山東誠信工程建設(shè)監(jiān)理有限公司，山東 濟南 250102）

基于裝配式變電站具有的諸多優(yōu)勢，其正逐步占領(lǐng)電力行業(yè)。而土建設(shè)計施工技術(shù)是裝配式變電站建設(shè)中的重要環(huán)節(jié)，其質(zhì)量和效率直接關(guān)系到變電站安全運行和使用壽命。深入探究裝配式變電站土建設(shè)計施工技術(shù)，不僅有助于提高變電站建設(shè)質(zhì)量和效率，也是電力行業(yè)不斷推進技術(shù)創(chuàng)新、提高工程建設(shè)水平的必要手段。在此背景下對裝配式變電站土建設(shè)計施工技術(shù)進行研究和探討，具有重要的現(xiàn)實意義和科學(xué)價值。

1 裝配式變電站特點

裝配式變電站是一種新型的變電站建設(shè)形式，也被稱作模塊化變電站。與傳統(tǒng)的變電站建設(shè)形式不同，這種變電站采用模塊化設(shè)計，工廠化制造，將變電站所需的各種設(shè)備和構(gòu)件制成標(biāo)準化模塊，然后進行現(xiàn)場組裝。這種建設(shè)形式具有組件快速組裝、可移動性強、占地面積小、可靠性高等特點，適用于各種用電場所，包括城市、鄉(xiāng)村、工業(yè)園區(qū)、礦山、油田等[1]。

1.1 組件快速組裝

裝配式變電站采用模塊化設(shè)計和工廠化制造，將變電站所需的各種設(shè)備和構(gòu)件制成標(biāo)準化模塊，這些模塊可以在工廠內(nèi)進行制造，質(zhì)量得到有效保障。然后將這些標(biāo)準化模塊進行現(xiàn)場組裝和調(diào)試，大幅縮短了變電站的建設(shè)時間。相比傳統(tǒng)變電站建設(shè)方式，裝配式變電站在構(gòu)件組裝方面的建設(shè)周期可以縮短到原來的三分之一甚至更短。

1.2 可移動性強

裝配式變電站采用模塊化設(shè)計，模塊化的設(shè)計方案可以根據(jù)用電需求進行靈活組合，能夠滿足不同用電場合的需求。此外，裝配式變電站的模塊化設(shè)計也使其具有易于移動和調(diào)整的特點，可以根據(jù)不同的用電場合進行靈活的部署和調(diào)整。這種靈活性和適應(yīng)性使得裝配式變電站在城市、鄉(xiāng)村、工業(yè)園區(qū)、礦山、油田等各種用電場合都能夠廣泛應(yīng)用。

1.3 占地面積小

因為裝配式變電站的模塊化設(shè)計方案可以根據(jù)實際用電需求進行靈活組合，可以在占地面積有限的情況下滿足用電需求。此外，裝配式變電站采用輕質(zhì)材料，相比傳統(tǒng)的變電站建設(shè)方式，建設(shè)成本更低，運輸和安裝更加便捷，也能夠降低對土地的破壞和污染。

1.4 環(huán)保性強

裝配式變電站建造具有很強的環(huán)保特點，因為其采用模塊化設(shè)計和裝配式施工，所以可以減少建筑垃圾產(chǎn)生和對土地的占用，同時降低了建筑過程中的能耗和二氧化碳排放。此外，裝配式變電站多采用環(huán)保材料和工藝，嚴格遵守國家和地方的環(huán)保標(biāo)準和要求，保證了設(shè)備的環(huán)保性能和安全性。由此可以說明，裝配式變電站的建造過程具有很強的可持續(xù)性和環(huán)保性，符合現(xiàn)代化建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展要求。

2 裝配式變電站土建設(shè)計施工技術(shù)分析

2.1 工程概況

本變電站工程位于山東濟南，共有3 臺主變壓器，它們的容量都是63MVA，其中110kV 和10kV 出線分別為5 回和36 回，分別應(yīng)用了雙母線接線和單母線三分段接線。每臺主變壓器都配置1 組容量為4Mvar 和6 Mvar 且安排在室內(nèi)的電容器，110kV 系統(tǒng)和10kV 系統(tǒng)分別采取戶內(nèi)GIS 和戶內(nèi)開關(guān)柜雙列布置。

本變電站工程總建筑面積為1206.09 平方米，包括北面的消防泵房和消防水池，還包括安排有各種電氣設(shè)備的配電裝置樓，其也是本次土建設(shè)計施工技術(shù)分析的重點。

2.2 裝配式變電站和常規(guī)變電站建設(shè)比較

對于裝配式變電站建設(shè)而言，無論是建設(shè)方案，還是工程設(shè)計、施工建造等都和常規(guī)變電站存在差異，下面將會從技術(shù)方案、工程進度、環(huán)境影響幾方面對其采用的土建設(shè)計施工技術(shù)進行分析。

2.2.1 技術(shù)方案

1.外墻。常規(guī)變電站主體外墻都采用砌體砌筑，而且會應(yīng)用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，這種外墻結(jié)構(gòu)需要的材料并不會花費太多費用，而且維護方便、費用也不高、不容易受到氣溫影響。本變電站工程外墻圍護并沒有采用同樣的結(jié)構(gòu)，而是應(yīng)用了纖維水泥加壓板，而且進行了承插式安裝。這種材料不僅需要的花費比較多，而且后期維護存在很大難度，維護費用也不低，還很容易受到氣溫干擾。由此可以說明，裝配式變電站應(yīng)根據(jù)區(qū)域環(huán)境情況以及外墻后期維護來選定外墻維護材料，如果需要大規(guī)模使用鋼結(jié)構(gòu)，或是需要大量使用水泥材料，則要充分考慮熱脹冷縮問題，以免因為材料變形而導(dǎo)致材料損壞的出現(xiàn)[2]。

2.結(jié)構(gòu)防火。對于常規(guī)變電站建造而言，一般會采用混凝土框架結(jié)構(gòu)，有時也會應(yīng)用砌體結(jié)構(gòu)，所以其耐火性是非常好的，而且能夠達到消防安全要求。本變電站生產(chǎn)綜合樓并沒有采用相同的結(jié)構(gòu)，而是應(yīng)用了鋼結(jié)構(gòu)，但是基于鋼結(jié)構(gòu)特點，還應(yīng)制定相應(yīng)的防火策略。此外，該變電站工程應(yīng)用的厚涂型防火涂料對環(huán)境溫度有著嚴格要求，對于風(fēng)速也非常敏感，而且容易受到多種因素的干擾，噴涂質(zhì)量難以保障，在現(xiàn)場施工中還發(fā)現(xiàn)這種涂料顏色不夠豐富，觀感質(zhì)量也不太好。對于這些問題，本工程比較適合應(yīng)用顏色更加多樣的薄涂型防火涂料，而且無論是噴涂，還是鋼結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點螺栓連接都可在廠家完成，等運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，只需現(xiàn)場拼裝即可，這樣可以顯著提升施工速度和進度，對于施工環(huán)境的要求也會有所下降，從而可以為質(zhì)量控制提供方便[3]。

3.隔墻。對于常規(guī)變電站主建筑隔墻而言，往往會應(yīng)用輕型砌塊砌筑，至于墻壓筋，為了確保結(jié)構(gòu)平穩(wěn)性，也為了控制施工質(zhì)量，多會直接預(yù)埋，有時也會應(yīng)用后錨固鋼筋，構(gòu)造柱鋼筋一般會采用同樣的建造方式。本次變電站生產(chǎn)綜合樓主體采用了鋼結(jié)構(gòu)，為了確保墻體整體平穩(wěn)性，隔墻應(yīng)用砌塊砌筑，至于墻壓筋則需和鋼柱、梁進行焊接，構(gòu)造柱鋼筋也需同樣操作，再加上工程對焊接質(zhì)量有著嚴格要求，因此很容易影響到施工進度。針對這一情況，進行裝配式變電站建設(shè)時，建筑物隔墻最好應(yīng)用預(yù)裝式墻體，以便可以達到建筑防火要求，同時確保整體施工進度能夠達到要求。

4.窗戶。對于常規(guī)變電站窗戶而言，不僅會在安裝結(jié)束后抹灰，而且多會建成里面高外面稍低的形式，為的就是防范雨水倒流[4]。此外，窗口頂部設(shè)計還會注意進行雨水導(dǎo)流，以免窗口出現(xiàn)積水。本變電站工程生產(chǎn)綜合樓建設(shè)施工過程中，因為二次設(shè)計并沒有標(biāo)注窗戶、窗口施工方式，所以并沒有將其建成里面高外面稍低的形式，只是進行了密封，窗戶頂部也沒有注意進行雨水導(dǎo)流，這樣很容易導(dǎo)致窗口積水。參考相關(guān)施工經(jīng)驗，裝配式變電站進行窗戶和窗口設(shè)計時應(yīng)充分考慮雨水倒流和導(dǎo)流問題。

5.室內(nèi)燈具相關(guān)設(shè)備和監(jiān)控設(shè)備。對于常規(guī)變電站而言，多會在施工過程中提前留好監(jiān)控設(shè)備、開關(guān)等安裝洞口，后期只需進行設(shè)備安裝即可，這樣不僅安裝方便，而且固定可靠。本次變電站工程生產(chǎn)綜合樓外墻因為使用了承重能力不太好的板材，再加上并沒有留好相關(guān)洞口，所以增加了后期安裝監(jiān)控設(shè)備和燈具相關(guān)設(shè)備的難度，為了確保設(shè)備安全穩(wěn)定性，最終決定增加附加龍骨，將燈具和監(jiān)控設(shè)備都焊接在龍骨上，但是這種安裝方式不容易把控安裝質(zhì)量。對此，進行裝配式變電站建造外墻設(shè)計時就要提前設(shè)定好監(jiān)控、開關(guān)等設(shè)備的位置，而且應(yīng)明確施工方法。

2.2.2 施工進度

本變電站工程生產(chǎn)綜合樓基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、主體框架結(jié)構(gòu)、內(nèi)外墻圍護結(jié)構(gòu)分別用了56 天、147 天和110 天完成施工，總體施工用時313 天，然而同樣規(guī)模的常規(guī)變電站基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、主體框架結(jié)構(gòu)和內(nèi)外墻圍護結(jié)構(gòu)分別用了45 天、70 天和55 天就完成了施工，總體施工用時170 天。由此可以說明，在縮短施工周期方面，裝配式方案并不能發(fā)揮出什么效用，這主要是因為以下原因。

1.基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。和常規(guī)建造結(jié)構(gòu)形式相比，裝配式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)并沒有太大區(qū)別，然而其還需埋設(shè)地腳螺栓，而且這一操作對于精度有著嚴格要求，再加上依據(jù)結(jié)構(gòu)承載力計算結(jié)果，基礎(chǔ)柱內(nèi)鋼筋間隔并不能太大，但地腳螺栓材料規(guī)格卻不小，這就導(dǎo)致吊裝定位難以實施，施工難度增加，最終致使這一環(huán)節(jié)施工需耗費比較長的時間。針對這一情況，裝配式工程施工可借助地腳螺栓定位板來規(guī)避其位移，還可同時應(yīng)用卡盤，這樣就可降低施工難度。

2.主體結(jié)構(gòu)。本變電站工程招標(biāo)采購用時23 天，材料生產(chǎn)運輸和樓層板安裝等分別用時25 天和18 天，防水涂料施工和鋼結(jié)構(gòu)吊裝等施工分別用時28 天和26天，整個主體框架結(jié)構(gòu)施工用時147 天。因為需要用到的材料數(shù)量比較多，因此要通過招標(biāo)選出最合適的供應(yīng)商，而且材料采購也需要花費一段時間。鋼結(jié)構(gòu)焊接、鋼結(jié)構(gòu)噴涂防火涂料都有一定的溫度要求，前者需做好保溫工作才能在外界溫度比較低的時候進行，后者冬季根本無法施工，這就導(dǎo)致后續(xù)施工安裝難以進行，從而致使工期延誤，而且增加了施工成本[5]。此外，因為本工程位于市區(qū)，受到場地條件限制，現(xiàn)場施工場地不夠?qū)拸V，從而影響到裝配式主體吊裝施工以及多作業(yè)面同時施工。還有就是裝配式作業(yè)需應(yīng)用大型吊車，然而在實際施工中吊車并不能?？吭谧罴盐恢茫峭？吭诹藞龅赝馕鱾?cè)，從而使得吊車最大作業(yè)回轉(zhuǎn)半徑受到限制，原本可以用12t 吊車就可進行的操作卻需要使用80t 吊車，甚至有些環(huán)節(jié)施工還應(yīng)用了140t 吊車。

3.建筑圍護結(jié)構(gòu)。本工程生產(chǎn)綜合樓外墻掛板龍骨焊接、鋁單板相關(guān)操作分別用時58 天和30 天，內(nèi)墻石膏板施工用時34 天，整體建筑圍護結(jié)構(gòu)施工用時110 天。本工程因為二次設(shè)計不夠詳細，致使外墻掛板門窗洞口、內(nèi)墻燈具等設(shè)備安裝、鋁單板施工等都需現(xiàn)場操作，如現(xiàn)場加工、現(xiàn)場龍骨加固、現(xiàn)場測量定做等，從而導(dǎo)致工期延誤。通過上述分析可以發(fā)現(xiàn)，相比常規(guī)建筑，裝配式建筑無論是對施工精度的要求，還是對施工現(xiàn)場組織方式的要求等，都要更嚴格，因此裝配式建筑進行基礎(chǔ)澆筑時就要先明確各種設(shè)計參數(shù)，尤其是重要的承重部位，同時還需確定各點坐標(biāo)以及標(biāo)高。此外，完成鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件吊裝拼接后，無論是尺寸偏差處置，還是鉆孔部位處理，都要采取防銹措施，而且需根據(jù)裝配式建筑施工特點，對材料進場順序、作業(yè)面施工等提前做好施工組織設(shè)計。至于施工時間確定則需根據(jù)工程所在地環(huán)境氣候特點，本工程鋼結(jié)構(gòu)施工，根據(jù)濟南當(dāng)?shù)丨h(huán)境氣候情況，適合在5月到10 月之間進行。

2.2.3 環(huán)境影響

對于常規(guī)建筑而言，在施工中多會應(yīng)用不可再生材料，而且施工中還需進行混凝土澆筑、現(xiàn)場砌筑墻體等操作，而這些操作會產(chǎn)生大量固體垃圾和廢水，還會引發(fā)粉塵污染，根本不能達到環(huán)保要求。然而裝配式建筑因為很多構(gòu)件在廠家就可完成制作，現(xiàn)場只需進行組裝即可，再加上應(yīng)用了鋼框架結(jié)構(gòu)體系，還使用了新型建筑材料，所以不僅施工簡單，而且并不會對周邊環(huán)境造成太大損害，還可節(jié)約水資源。另外，裝配式建筑很多材料都可進行回收再利用，不僅符合全壽命周期回收利用理念要求，和當(dāng)前提倡的綠色環(huán)保、節(jié)能等理念也是相符的。

3 改進建議

根據(jù)本裝配式變電站工程實踐，針對裝配式變電站土建設(shè)計和施工提出了如下改進建議：

1.相比常規(guī)變電站，裝配式變電站建設(shè)程序存在一定不同，建設(shè)思路也有所區(qū)別，因此需注重工程前期策劃，力求做到設(shè)計、加工、裝配一體化。

2.進行裝配式變電站建設(shè)時，各部門之間需加強溝通交流，以便可以合理制定施工組織設(shè)計，可以合理設(shè)置設(shè)備材料到場順序，可以設(shè)計科學(xué)合理的施工現(xiàn)場總圖。

3.一定不能忽視施工圖紙二次設(shè)計，應(yīng)在二次設(shè)計中明確標(biāo)注門窗洞口形式和尺寸，同時需提前預(yù)留管線位置。

4.在不影響工藝要求的同時還需根據(jù)平面布置方案，確定預(yù)制構(gòu)件模數(shù)，確保裝配置變電站施工質(zhì)量，降低現(xiàn)場濕作業(yè)頻率，提升裝配率。

5.因為裝配式變電站在很多方面有著嚴格要求，所以需根據(jù)電網(wǎng)發(fā)展需要，逐步推行三維數(shù)字化設(shè)計，提高工程建設(shè)信息化程度。

4 結(jié)語

總而言之，通過分析裝配式變電站土建設(shè)計和施工和常規(guī)變電站的不同，可以發(fā)現(xiàn)其在環(huán)保、節(jié)約能源方面具有優(yōu)勢，而且其還具有組件快速組裝、移動性強和占地面積小的特點，但其在工程進度、造型靈活性等方面并沒有太大優(yōu)勢。相信未來隨著工業(yè)化的不斷發(fā)展，裝配式變電站建設(shè)優(yōu)勢也會變得越來越多。