戶外雙柱樁式斷路器基礎(chǔ)再利用方法的研究及應(yīng)用

蔡智勇

摘 要：我們根據(jù)原設(shè)計(jì)施工圖紙、舊雙柱樁式斷路器基礎(chǔ)研究分析出舊基礎(chǔ)再利用的方法；然后我們對(duì)舊基礎(chǔ)再利用方法的改造后基礎(chǔ)進(jìn)行了各項(xiàng)力學(xué)詳細(xì)計(jì)算分析，計(jì)算分析結(jié)果證明改造后的基礎(chǔ)滿足設(shè)計(jì)及廠家的力學(xué)要求；最后在35kV德回站的35kV斷路器更換工程中應(yīng)用了戶外雙柱樁式斷路器基礎(chǔ)再利用方法，整個(gè)工程施工工期只用了7天，比原來預(yù)計(jì)的23天縮短了70%，減少了用戶因施工停電而造成的損失，保證了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：斷路器基礎(chǔ)；再利用方法；研究應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TM561 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）10-0133-02

Abstract： According to the original design and construction drawings and the foundation research of the old double-pillar type circuit breaker， we have analyzed the method of reusing the old foundation， and then we have carried out the detailed mechanics calculation and analysis of the old foundation after the reconstruction of the reuse method of the old foundation. The results of calculation and analysis prove that the modified foundation meets the requirements of the design and the mechanical requirements of the manufacturer. Finally， the method of foundation reuse of outdoor double-post type circuit breaker is applied in the 35kV circuit breaker replacement project of 35kV Dehui station. The construction period of the whole project was only 7 days， which was 70 days shorter than the original estimate of 23 days， so it reduced the losses caused by the construction blackout and ensured the safe and stable operation of the power grid.

Keywords： circuit breaker foundation； reutilization method； research and application

前言

在我們變電站進(jìn)行設(shè)備升級(jí)改造時(shí)，無可避免需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行停電改造，當(dāng)對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行更換需要對(duì)設(shè)備的混泥土基礎(chǔ)拆舊重建時(shí)，重建新基礎(chǔ)需要相當(dāng)長(zhǎng)的一個(gè)凝固期，嚴(yán)重影響了供電可靠性。2017年德慶電網(wǎng)35kV德回站35kV斷路器改造工程就遇到了這種困境，為解決這一技術(shù)難題，我們進(jìn)行了詳細(xì)的研究分析。

2017年35kV德回站的35kV斷路器因設(shè)備殘舊、故障缺陷頻發(fā)需要進(jìn)行更換，由于新斷路器的基礎(chǔ)尺寸比原來的斷路器混凝土基礎(chǔ)（戶外雙柱樁式）要大，不能直接使用原基礎(chǔ)，根據(jù)設(shè)計(jì)單位出的施工圖紙和廠家的安裝要求，需要將舊斷路器基礎(chǔ)拆除后重建新的斷路器基礎(chǔ)，預(yù)計(jì)工期最快需要23天，由于35kV德回站屬于“單變”的變電站，更換開關(guān)時(shí)會(huì)導(dǎo)致35kV電壓等級(jí)全停，10kV電壓等級(jí)只能靠外線路倒供，過長(zhǎng)的施工工期無疑在增加著電網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重影響著我們的供電可靠性。為解決這一難題，我們先對(duì)以往斷路器更換工程的施工工期進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)近年的35kV斷路器更換工程：110kV悅城站的35kV悅城水泥廠線斷路器更換工程、110kV中垌站的35kV中馬線及35kV中回線斷路器更換工程的施工工期都是比較長(zhǎng)。

以往的工程施工工期調(diào)查顯示，更換斷路器需重建基礎(chǔ)時(shí)，施工工期最快需要23天。

為極大地縮短施工工期，我們準(zhǔn)備好設(shè)計(jì)單位出的施工圖紙及斷路器廠家的資料到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘查及詳細(xì)研究分析。新斷路器的廠家配有專用的安裝支架（分上、下兩節(jié)），安裝基礎(chǔ)尺寸比原來的斷路器混凝土基礎(chǔ)（戶外雙柱樁式）要大，不能直接使用原基礎(chǔ)，因此設(shè)計(jì)單位根據(jù)廠家的安裝要求出了施工圖紙，需要將舊斷路器基礎(chǔ)拆除后重建新的斷路器基礎(chǔ)。我們進(jìn)一步分析：舊斷路器的重量為1300kg，新斷路器的重量是1000kg，在這種新斷路器比舊斷路器重量要輕的情況下，如果將舊基礎(chǔ)（雙混凝土柱子）進(jìn)行改造后代替新斷路器的安裝支架下節(jié)及基礎(chǔ)，然后在改造后的基礎(chǔ)上安裝斷路器上節(jié)支架及斷路器，就能免去斷路器基礎(chǔ)重新澆筑所需的時(shí)間，從而極大限度地縮短了停電施工工期。

我們根據(jù)所提出的舊基礎(chǔ)改造再利用想法研究出施工方案如下：

（1）將原基礎(chǔ)的砼桿于距離地面1m處截?cái)嗪?，于砼桿的中心孔位回填20cm的沙子。然后于砼桿的中心孔位放置錨板和直錨根組合的預(yù)埋件后，回填標(biāo)號(hào)為C30的混凝土，增強(qiáng)砼桿基礎(chǔ)的強(qiáng)度。再在砼桿頂部焊接熱鍍鋅鋼板作為頂部封板。

（2）兩砼桿之間架設(shè)槽鋼作為開關(guān)機(jī)構(gòu)的受力橫擔(dān)，

于槽鋼底部加裝斜撐，增加支撐力。

最后我們對(duì)舊基礎(chǔ)再利用方法的改造后基礎(chǔ)進(jìn)行了各項(xiàng)力學(xué)詳細(xì)計(jì)算分析：

（1）本工程基礎(chǔ)形式為戶外雙柱樁式基礎(chǔ)，原斷路器重量為1300kg，更換新斷路器重量為1000kg，承載力滿足使用要求。

（2）預(yù)埋錨板計(jì)算：

預(yù)埋件計(jì)算：柱頭板預(yù)埋

法向拉力設(shè)計(jì)值N=12kN 彎矩設(shè)計(jì)值M=3kN·m

剪力設(shè)計(jì)值V=5kN 受力直錨筋的層數(shù)n=2層

每層直錨筋的根數(shù)、直徑為：2Φ12

直錨筋的間距 b1=120mm

沿剪力方向最外層錨筋中心線之間的距離z=120mm

錨板厚度t=10mm 錨板寬度B=186mm

錨板長(zhǎng)度H=200mm 混凝土強(qiáng)度等級(jí)：C30

fc=14.33N/mm

錨筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 fy=300N/mm

a. 錨筋的總截面面積As驗(yàn)算：

當(dāng)有剪力、法向拉力和彎矩共同作用時(shí)，應(yīng)按混凝土規(guī)范式10.9.1-2及式10.9.1-2計(jì)算，兩個(gè)公式計(jì)算，并取其中的較大值：

錨筋的受剪承載力系數(shù)αv計(jì)算：

αv=（4.0-0.08d）×（fc/fy）0.5

=（4.0-0.08×12）×（14.33/300）0.5

=0.66

錨板的彎曲變形折減系數(shù)αb計(jì)算：

αb=0.6+0.25t/d

=0.6+0.25×10/12

=0.81

當(dāng)錨筋層數(shù)n=2時(shí)，錨筋層數(shù)影響系數(shù)αr=1

錨筋的總截面面積As=2×2×π×（12/2）2=452mm

由上述計(jì)算可以判斷：錨根的規(guī)格的選用符合規(guī)范

b. 錨筋間距和錨筋至構(gòu)件邊緣的距離

按混凝土規(guī)范第10.9.6條，對(duì)受剪預(yù)埋件，其錨筋的間距b、b1不應(yīng)大于300mm，且b1不應(yīng)小于6d和70mm；錨筋至構(gòu)件邊緣的距離c1，不應(yīng)小于6d和70mm，b、c不應(yīng)小于3d和45mm。即：b、b1≤300mm，b、c≥45mm，b1、c1≥72mm。

由上述可知錨筋間距和錨筋至構(gòu)件邊緣的距離符合規(guī)程規(guī)定

c. 錨板的構(gòu)造的驗(yàn)算

錨板的厚度宜大于錨筋直徑的0.6倍。受拉和受彎預(yù)埋件的錨板厚度尚宜大于b/8。

錨板的厚度t=10mm>Max{0.6d，b/8}=Max{7.2，6.3}=7.2mm

錨筋中心至錨板邊緣的距離t1>Max{2d，20}=24mm

錨板最小寬度Bmin=1×50+2×24=98mm≤B=186mm，滿足要求。

錨板最小高度Hmin=1×120+2×24=168mm≤H=200mm，滿足要求。

可見錨板的厚度符合選用要求。

由上述的計(jì)算分析結(jié)果證明改造后的基礎(chǔ)滿足設(shè)計(jì)及廠家的力學(xué)要求。

經(jīng)過以上的研究分析，我們?cè)?5kV德回站35kV斷路器更換工程中成功應(yīng)用了戶外雙柱樁式斷路器基礎(chǔ)再利用方法，整個(gè)工程施工工期只用了7天，比原來預(yù)計(jì)的23天縮短了70%，減少了用戶因施工停電而造成的損失，保證了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

結(jié)束語

在電網(wǎng)的斷路器改造工程中，當(dāng)新、舊斷路器基礎(chǔ)尺寸不統(tǒng)一而不能直接使用原基礎(chǔ)時(shí)，通常根據(jù)設(shè)計(jì)單位出的施工圖紙和廠家的安裝要求，都是需要將舊斷路器基礎(chǔ)拆除后重建新的斷路器基礎(chǔ)，而重建新基礎(chǔ)則需要相當(dāng)長(zhǎng)的基礎(chǔ)凝固期，導(dǎo)致施工工期、設(shè)備停電時(shí)間長(zhǎng)，嚴(yán)重影響了供電可靠性。我們?cè)诘聭c電網(wǎng)35kV德回站的35kV斷路更換工程中，創(chuàng)新并成功應(yīng)用了戶外雙柱樁式斷路器基礎(chǔ)再利用方法，縮減施工工期70%，徹底解決了斷路器更換工程中因新、舊斷路器基礎(chǔ)尺寸不統(tǒng)一需重建新基礎(chǔ)的問題，具有顯著的實(shí)用性和推廣性。

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