程 志

（山東誠(chéng)信工程建設(shè)監(jiān)理有限公司，山東 濟(jì)南 250102）

基于裝配式變電站具有的諸多優(yōu)勢(shì)，其正逐步占領(lǐng)電力行業(yè)。而土建設(shè)計(jì)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(yùn)行和使用壽命。深入探究裝配式變電站土建設(shè)計(jì)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(jìn)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(duì)裝配式變電站土建設(shè)計(jì)施工技術(shù)進(jìn)行研究和探討，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和科學(xué)價(jià)值。

1 裝配式變電站特點(diǎn)

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(jì)，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(zhǔn)化模塊，然后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)組裝。這種建設(shè)形式具有組件快速組裝、可移動(dòng)性強(qiáng)、占地面積小、可靠性高等特點(diǎn)，適用于各種用電場(chǎng)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(jì)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(zhǔn)化模塊，這些模塊可以在工廠內(nèi)進(jìn)行制造，質(zhì)量得到有效保障。然后將這些標(biāo)準(zhǔn)化模塊進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)組裝和調(diào)試，大幅縮短了變電站的建設(shè)時(shí)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(lái)的三分之一甚至更短。

1.2 可移動(dòng)性強(qiáng)

裝配式變電站采用模塊化設(shè)計(jì)，模塊化的設(shè)計(jì)方案可以根據(jù)用電需求進(jìn)行靈活組合，能夠滿足不同用電場(chǎng)合的需求。此外，裝配式變電站的模塊化設(shè)計(jì)也使其具有易于移動(dòng)和調(diào)整的特點(diǎn)，可以根據(jù)不同的用電場(chǎng)合進(jìn)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(chǎng)合都能夠廣泛應(yīng)用。

1.3 占地面積小

因?yàn)檠b配式變電站的模塊化設(shè)計(jì)方案可以根據(jù)實(shí)際用電需求進(jìn)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(yùn)輸和安裝更加便捷，也能夠降低對(duì)土地的破壞和污染。

1.4 環(huán)保性強(qiáng)

裝配式變電站建造具有很強(qiáng)的環(huán)保特點(diǎn)，因?yàn)槠洳捎媚K化設(shè)計(jì)和裝配式施工，所以可以減少建筑垃圾產(chǎn)生和對(duì)土地的占用，同時(shí)降低了建筑過(guò)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(yán)格遵守國(guó)家和地方的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)和要求，保證了設(shè)備的環(huán)保性能和安全性。由此可以說(shuō)明，裝配式變電站的建造過(guò)程具有很強(qiáng)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(jì)施工技術(shù)分析

2.1 工程概況

本變電站工程位于山東濟(jì)南，共有3 臺(tái)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(tái)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(kāi)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(jì)施工技術(shù)分析的重點(diǎn)。

2.2 裝配式變電站和常規(guī)變電站建設(shè)比較

對(duì)于裝配式變電站建設(shè)而言，無(wú)論是建設(shè)方案，還是工程設(shè)計(jì)、施工建造等都和常規(guī)變電站存在差異，下面將會(huì)從技術(shù)方案、工程進(jìn)度、環(huán)境影響幾方面對(duì)其采用的土建設(shè)計(jì)施工技術(shù)進(jìn)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(huì)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(huì)花費(fèi)太多費(fèi)用，而且維護(hù)方便、費(fèi)用也不高、不容易受到氣溫影響。本變電站工程外墻圍護(hù)并沒(méi)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(jìn)行了承插式安裝。這種材料不僅需要的花費(fèi)比較多，而且后期維護(hù)存在很大難度，維護(hù)費(fèi)用也不低，還很容易受到氣溫干擾。由此可以說(shuō)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(hù)來(lái)選定外墻維護(hù)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(wèn)題，以免因?yàn)椴牧献冃味鴮?dǎo)致材料損壞的出現(xiàn)[2]。

2.結(jié)構(gòu)防火。對(duì)于常規(guī)變電站建造而言，一般會(huì)采用混凝土框架結(jié)構(gòu)，有時(shí)也會(huì)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(dá)到消防安全要求。本變電站生產(chǎn)綜合樓并沒(méi)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(diǎn)，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(duì)環(huán)境溫度有著嚴(yán)格要求，對(duì)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(chǎng)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(duì)于這些問(wèn)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(wú)論是噴涂，還是鋼結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)螺栓連接都可在廠家完成，等運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，只需現(xiàn)場(chǎng)拼裝即可，這樣可以顯著提升施工速度和進(jìn)度，對(duì)于施工環(huán)境的要求也會(huì)有所下降，從而可以為質(zhì)量控制提供方便[3]。

3.隔墻。對(duì)于常規(guī)變電站主建筑隔墻而言，往往會(huì)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(huì)直接預(yù)埋，有時(shí)也會(huì)應(yīng)用后錨固鋼筋，構(gòu)造柱鋼筋一般會(huì)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(jìn)行焊接，構(gòu)造柱鋼筋也需同樣操作，再加上工程對(duì)焊接質(zhì)量有著嚴(yán)格要求，因此很容易影響到施工進(jìn)度。針對(duì)這一情況，進(jìn)行裝配式變電站建設(shè)時(shí)，建筑物隔墻最好應(yīng)用預(yù)裝式墻體，以便可以達(dá)到建筑防火要求，同時(shí)確保整體施工進(jìn)度能夠達(dá)到要求。

4.窗戶。對(duì)于常規(guī)變電站窗戶而言，不僅會(huì)在安裝結(jié)束后抹灰，而且多會(huì)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(jì)還會(huì)注意進(jìn)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(guò)程中，因?yàn)槎卧O(shè)計(jì)并沒(méi)有標(biāo)注窗戶、窗口施工方式，所以并沒(méi)有將其建成里面高外面稍低的形式，只是進(jìn)行了密封，窗戶頂部也沒(méi)有注意進(jìn)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(yàn)，裝配式變電站進(jìn)行窗戶和窗口設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮雨水倒流和導(dǎo)流問(wèn)題。

5.室內(nèi)燈具相關(guān)設(shè)備和監(jiān)控設(shè)備。對(duì)于常規(guī)變電站而言，多會(huì)在施工過(guò)程中提前留好監(jiān)控設(shè)備、開(kāi)關(guān)等安裝洞口，后期只需進(jìn)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?yàn)槭褂昧顺兄啬芰Σ惶玫陌宀模偌由喜](méi)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(duì)此，進(jìn)行裝配式變電站建造外墻設(shè)計(jì)時(shí)就要提前設(shè)定好監(jiān)控、開(kāi)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(jìn)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(hù)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(shí)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(hù)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(shí)170 天。由此可以說(shuō)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?yàn)橐韵略颉?/p>

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(méi)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(duì)于精度有著嚴(yán)格要求，再加上依據(jù)結(jié)構(gòu)承載力計(jì)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(shí)施，施工難度增加，最終致使這一環(huán)節(jié)施工需耗費(fèi)比較長(zhǎng)的時(shí)間。針對(duì)這一情況，裝配式工程施工可借助地腳螺栓定位板來(lái)規(guī)避其位移，還可同時(shí)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(gòu)用時(shí)23 天，材料生產(chǎn)運(yùn)輸和樓層板安裝等分別用時(shí)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(shí)28 天和26天，整個(gè)主體框架結(jié)構(gòu)施工用時(shí)147 天。因?yàn)樾枰玫降牟牧蠑?shù)量比較多，因此要通過(guò)招標(biāo)選出最合適的供應(yīng)商，而且材料采購(gòu)也需要花費(fèi)一段時(shí)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(shí)候進(jìn)行，后者冬季根本無(wú)法施工，這就導(dǎo)致后續(xù)施工安裝難以進(jìn)行，從而致使工期延誤，而且增加了施工成本[5]。此外，因?yàn)楸竟こ涛挥谑袇^(qū)，受到場(chǎng)地條件限制，現(xiàn)場(chǎng)施工場(chǎng)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(shí)施工。還有就是裝配式作業(yè)需應(yīng)用大型吊車，然而在實(shí)際施工中吊車并不能?？吭谧罴盐恢?，而是?？吭诹藞?chǎng)地外西側(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(jìn)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(hù)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(shí)58 天和30 天，內(nèi)墻石膏板施工用時(shí)34 天，整體建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工用時(shí)110 天。本工程因?yàn)槎卧O(shè)計(jì)不夠詳細(xì)，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(chǎng)操作，如現(xiàn)場(chǎng)加工、現(xiàn)場(chǎng)龍骨加固、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量定做等，從而導(dǎo)致工期延誤。通過(guò)上述分析可以發(fā)現(xiàn)，相比常規(guī)建筑，裝配式建筑無(wú)論是對(duì)施工精度的要求，還是對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)組織方式的要求等，都要更嚴(yán)格，因此裝配式建筑進(jìn)行基礎(chǔ)澆筑時(shí)就要先明確各種設(shè)計(jì)參數(shù)，尤其是重要的承重部位，同時(shí)還需確定各點(diǎn)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(wú)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(diǎn)，對(duì)材料進(jìn)場(chǎng)順序、作業(yè)面施工等提前做好施工組織設(shè)計(jì)。至于施工時(shí)間確定則需根據(jù)工程所在地環(huán)境氣候特點(diǎn)，本工程鋼結(jié)構(gòu)施工，根據(jù)濟(jì)南當(dāng)?shù)丨h(huán)境氣候情況，適合在5月到10 月之間進(jìn)行。

2.2.3 環(huán)境影響

對(duì)于常規(guī)建筑而言，在施工中多會(huì)應(yīng)用不可再生材料，而且施工中還需進(jìn)行混凝土澆筑、現(xiàn)場(chǎng)砌筑墻體等操作，而這些操作會(huì)產(chǎn)生大量固體垃圾和廢水，還會(huì)引發(fā)粉塵污染，根本不能達(dá)到環(huán)保要求。然而裝配式建筑因?yàn)楹芏鄻?gòu)件在廠家就可完成制作，現(xiàn)場(chǎng)只需進(jìn)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(jiǎn)單，而且并不會(huì)對(duì)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(jìn)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(jìn)建議

根據(jù)本裝配式變電站工程實(shí)踐，針對(duì)裝配式變電站土建設(shè)計(jì)和施工提出了如下改進(jìn)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(jì)、加工、裝配一體化。

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

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

4.在不影響工藝要求的同時(shí)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(chǎng)濕作業(yè)頻率，提升裝配率。

5.因?yàn)檠b配式變電站在很多方面有著嚴(yán)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(jì)，提高工程建設(shè)信息化程度。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，通過(guò)分析裝配式變電站土建設(shè)計(jì)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(shì)，而且其還具有組件快速組裝、移動(dòng)性強(qiáng)和占地面積小的特點(diǎn)，但其在工程進(jìn)度、造型靈活性等方面并沒(méi)有太大優(yōu)勢(shì)。相信未來(lái)隨著工業(yè)化的不斷發(fā)展，裝配式變電站建設(shè)優(yōu)勢(shì)也會(huì)變得越來(lái)越多。