電力設(shè)備裝配式基礎(chǔ)研究現(xiàn)狀

周劍峰

【摘??要】電力工程的不斷發(fā)展，對(duì)工程投資、建設(shè)周期及社會(huì)環(huán)境都提出較高的要求，傳統(tǒng)的建筑工藝以無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)今的需求，預(yù)制裝配式基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用是變電站的基礎(chǔ)性改革，其將變電站的設(shè)備基礎(chǔ)建設(shè)與施工模式進(jìn)行轉(zhuǎn)變。目前裝配式基礎(chǔ)在電力設(shè)備中應(yīng)用取得了一定的成效。本文主要對(duì)電力設(shè)備裝配式在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】電力設(shè)備;裝配式基礎(chǔ);研究現(xiàn)狀

變電站裝配式基礎(chǔ)采用混凝土預(yù)制與裝配相結(jié)合的設(shè)計(jì)理念，通過(guò)結(jié)合電力設(shè)備基礎(chǔ)的建設(shè)要求，將力學(xué)進(jìn)行優(yōu)化與應(yīng)用，從而制造出便捷、低價(jià)、可重復(fù)使用的裝配式電力基礎(chǔ)，有效彌補(bǔ)澆筑鋼筋混凝土的不足，從而有效縮短電網(wǎng)建設(shè)周期，提高功效，從而取得良好的經(jīng)濟(jì)效益，為生產(chǎn)改造、電力建設(shè)及電力搶修提供重要保證。

1.裝配式基礎(chǔ)設(shè)計(jì)原理及實(shí)現(xiàn)方法

裝配式基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)原理首先需要清楚了解構(gòu)支架的受力情況，將結(jié)構(gòu)力學(xué)及材料力學(xué)作為基礎(chǔ)所在，在此基礎(chǔ)上使用鋼筋及混凝土做成便捷、精度高的小型構(gòu)件，將這些小型構(gòu)件進(jìn)行組合從而用其替代現(xiàn)澆混凝土，在建筑中運(yùn)用裝配式構(gòu)建在日后的搶修、施工及停電過(guò)度中都將發(fā)揮較好的作用。

裝配式基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)的方法主要是將傳統(tǒng)的基礎(chǔ)建筑進(jìn)行模型，對(duì)其進(jìn)行測(cè)算分析，依照分析結(jié)果將其分解成為小型構(gòu)件模塊，以此滿(mǎn)足今后的施工要求。對(duì)于變電站而言，由于其有著長(zhǎng)期運(yùn)行的特殊性，有幾種裝配式的基礎(chǔ)方案，其中基礎(chǔ)組裝的形式各不相同，從而能夠更好的滿(mǎn)足裝配式基礎(chǔ)的運(yùn)行要求。通過(guò)對(duì)建筑的剛性和強(qiáng)度進(jìn)行考慮，在進(jìn)行構(gòu)建設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)設(shè)置合理的連接方式，從而能夠更好的滿(mǎn)足強(qiáng)度的需求。在進(jìn)行混凝土構(gòu)建模具設(shè)計(jì)的時(shí)候，首先需要對(duì)模具進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)和力學(xué)驗(yàn)算，使其更好的滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)的要求。在進(jìn)行安裝的時(shí)候，應(yīng)選擇合適的場(chǎng)地，同時(shí)也應(yīng)對(duì)構(gòu)建進(jìn)行定位以及對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行防腐設(shè)計(jì)，對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行破壞性加載、正常靜態(tài)及負(fù)載組合等試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行記錄，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果選出最佳的裝配方案，最終完成產(chǎn)品構(gòu)型[1]。

2.電力設(shè)備裝配式基礎(chǔ)國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

中國(guó)電力科學(xué)研究院輸變電工程力學(xué)研究所的魯先龍與中國(guó)地質(zhì)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院的乾增珍曾提出組成裝配式基礎(chǔ)所需要的模具分別包括預(yù)制混凝土橫梁、鋼支架及條板，并認(rèn)為以上三種部件組成裝配式基礎(chǔ)構(gòu)建之后其將具有良好的工作性能，但是也存在缺點(diǎn)，就是承載性能將會(huì)受到水平負(fù)荷的影響。

國(guó)家電網(wǎng)江蘇省電力公司的李志明設(shè)計(jì)了能夠在變電站現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行快速組裝的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)建。其主要是通過(guò)空間桁架組合而成的，鋼架內(nèi)部采用焊接的方式進(jìn)行連接，單元與單元之間采用螺栓的方式進(jìn)行連接，這樣的連接方式不僅能夠?qū)ㄖ恼w剛度進(jìn)行保證，同時(shí)在安裝前后的拆裝環(huán)節(jié)也更加便捷，有效的緩解運(yùn)輸困難的問(wèn)題。其可在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)新舊設(shè)備更換，能夠?qū)υO(shè)備基礎(chǔ)進(jìn)行重復(fù)利用，從而提高基礎(chǔ)建筑的利用率[2]。

中國(guó)礦業(yè)大學(xué)的王梓源對(duì)裝配式塔桅的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)進(jìn)行研發(fā)。主要由內(nèi)容、配重環(huán)及底板組成的此基礎(chǔ)，其中內(nèi)環(huán)的外形為圓錐臺(tái)型，自上而上其皆套有若干的配重環(huán)，可將其自鎖在內(nèi)筒之上，然后將內(nèi)筒坐落在底板之上，從而使得配重環(huán)、內(nèi)筒與底板之間連接成一個(gè)整體，同時(shí)底板與配重環(huán)之間皆留有豎向間隙。同時(shí)通過(guò)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)表明，此種構(gòu)件方式能夠有效提高基礎(chǔ)的抗傾覆能力。

在2018年1月25日由于受到暴風(fēng)雨的影響，宜興一回線為500kV的輸電線工程發(fā)生冰災(zāi)倒塔事故。在發(fā)生此事故之后，國(guó)家電網(wǎng)湖北送變電工程有限公司的姚鵬、趙琦等人對(duì)此風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行研究分析，并提出此線路可采用鋼構(gòu)成的三角桁架裝配式基礎(chǔ)，而這樣配件方式在湖北省為首次應(yīng)用，當(dāng)運(yùn)用之后不僅該線路恢復(fù)正常運(yùn)行，同時(shí)也可為今后抗冰救災(zāi)提供相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)。

福建永福電力設(shè)計(jì)股份有限公司的陳彬和國(guó)家電網(wǎng)福建省電力有限公司科學(xué)研究院的王健以等人對(duì)高壓輸電設(shè)備的裝配式基礎(chǔ)進(jìn)行研究與分析，通過(guò)采用力學(xué)分析基礎(chǔ)對(duì)受力模型進(jìn)行分析，通過(guò)對(duì)構(gòu)件之間的連接方式以及材料的強(qiáng)度進(jìn)行考慮，以此為基礎(chǔ)，其提出一套預(yù)制基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案，其有良好的協(xié)同工作性能，主要是將原臺(tái)階進(jìn)行分體。在此設(shè)計(jì)中，混凝土柱是由兩個(gè)基礎(chǔ)模塊拼接而成的并將其放置在底板的下方，然后將模塊的頂部進(jìn)行預(yù)埋，最后使用槽鋼對(duì)模塊進(jìn)行固定從而形成一個(gè)整體[3]。

福建電力培訓(xùn)中心的工程師陳宗華結(jié)合福建裝配式基礎(chǔ)的施工現(xiàn)狀，并結(jié)合線路情況，對(duì)裝配式施工方法進(jìn)行總結(jié)。

南京工業(yè)大學(xué)的蔣剛、張大長(zhǎng)等人對(duì)不同基礎(chǔ)尺寸的裝配式鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗承載力、抗壓力以及變形實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)型鋼基礎(chǔ)與土體變形和破壞形式進(jìn)行相應(yīng)分析，并以此為基礎(chǔ)提出抗承載力與抗壓能力的相應(yīng)計(jì)算理論。

3.電力設(shè)備裝配式基礎(chǔ)國(guó)外研究現(xiàn)狀

Edgar?L?Borreson發(fā)明能夠?qū)ξ照駝?dòng)能量及調(diào)平的預(yù)制混凝土技術(shù)，搞基礎(chǔ)主要由5塊預(yù)制混凝土塊連接而成，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行角鋼調(diào)節(jié)，其能夠始終保持平衡以及對(duì)振動(dòng)能量進(jìn)行吸收。

Aloys?Wobben設(shè)計(jì)多段式的風(fēng)力渦輪機(jī)塔架的裝配式基礎(chǔ)。該裝配式基礎(chǔ)采用多段式的方式，所以此基礎(chǔ)可通過(guò)支撐桿將其固定在底部，也可通過(guò)調(diào)整螺栓將其調(diào)平。

Carasten?Thrue對(duì)變電站的基礎(chǔ)模塊進(jìn)行介紹與研究，該基礎(chǔ)主要是通過(guò)多個(gè)長(zhǎng)方形模塊合并而成的靜態(tài)基礎(chǔ)，然后用插頭將相鄰的兩個(gè)長(zhǎng)方形模塊進(jìn)行連接[4]。

Dae?Hong?KIM等人對(duì)微型樁輸電塔基礎(chǔ)進(jìn)行研究設(shè)計(jì)，其中包括與輸電塔主桿相連接的錨構(gòu)建以及與錨構(gòu)建基礎(chǔ)件相連接的微樁。此構(gòu)建基礎(chǔ)中各構(gòu)件皆是通過(guò)螺栓進(jìn)行連接，所以在出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候可通過(guò)調(diào)節(jié)螺栓來(lái)解決問(wèn)題。

Adams對(duì)半樁配化的砌塊混凝土基礎(chǔ)進(jìn)行研究，首先需要預(yù)制混凝土塊，然后將鋼筋放在相應(yīng)的位置并澆筑混凝土，采用緊密拼接的布置方式從而形成搶下基礎(chǔ)體系，使其與墻澆筑在一起。

4.總結(jié)

現(xiàn)今，電力設(shè)備裝配式基礎(chǔ)在國(guó)內(nèi)外研究及應(yīng)用較多的是裝配式階型基礎(chǔ)，其中包括全混凝土預(yù)制獨(dú)立基礎(chǔ)、全鋼預(yù)制獨(dú)立基礎(chǔ)及鋼筋混凝土預(yù)制獨(dú)立基礎(chǔ)。全混凝土預(yù)制獨(dú)立基礎(chǔ)是通過(guò)若干塊混凝土預(yù)見(jiàn)連接而成的，此種較為簡(jiǎn)單，并且造價(jià)便宜，所以具有良好的應(yīng)用于推廣價(jià)值。全鋼筋預(yù)制獨(dú)立是由若干型鋼組合連接而成的，此類(lèi)構(gòu)建較輕，但是對(duì)防腐要求較高，所以使其造價(jià)過(guò)高。鋼筋混凝土預(yù)制具有較好的綜合效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]榮洋，王小平，曾華益，尹磊.電力設(shè)備裝配式基礎(chǔ)研究現(xiàn)狀[J].建材世界，2019，40（03）：63-66.

[2]金濤，雷雨，王京波，鐘燃，肖海濤.裝配式基礎(chǔ)在輸電線路搶修中的應(yīng)用和造價(jià)分析[J].湖北電力，2018，42（03）：26-29.

[3]賈克音，衛(wèi)軍輝，韓見(jiàn)超，楊洪濤，賈大鵬，董立新.變電站設(shè)備裝配式基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J].科技展望，2016，26（25）：89-90.

[4]楊梅，趙鋼.電力設(shè)備裝配規(guī)劃虛擬數(shù)學(xué)建模分析[J].電氣應(yīng)用，2014，33（16）：83-86.

（作者單位：浙江雙成電氣有限公司）