裝配式變電站土建設計施工技術探析

程 志

（山東誠信工程建設監(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，其正逐步占領電力行業(yè)。而土建設計施工技術是裝配式變電站建設中的重要環(huán)節(jié)，其質量和效率直接關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計施工技術，不僅有助于提高變電站建設質量和效率，也是電力行業(yè)不斷推進技術創(chuàng)新、提高工程建設水平的必要手段。在此背景下對裝配式變電站土建設計施工技術進行研究和探討，具有重要的現實意義和科學價值。

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形式，也被稱作模塊化變電站。與傳統(tǒng)的變電站建設形式不同，這種變電站采用模塊化設計，工廠化制造，將變電站所需的各種設備和構件制成標準化模塊，然后進行現場組裝。這種建設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計和工廠化制造，將變電站所需的各種設備和構件制成標準化模塊，這些模塊可以在工廠內進行制造，質量得到有效保障。然后將這些標準化模塊進行現場組裝和調試，大幅縮短了變電站的建設時間。相比傳統(tǒng)變電站建設方式，裝配式變電站在構件組裝方面的建設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計，模塊化的設計方案可以根據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計也使其具有易于移動和調整的特點，可以根據不同的用電場合進行靈活的部署和調整。這種靈活性和適應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用。

1.3 占地面積小

因為裝配式變電站的模塊化設計方案可以根據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材料，相比傳統(tǒng)的變電站建設方式，建設成本更低，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計和裝配式施工，所以可以減少建筑垃圾產生和對土地的占用，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)保標準和要求，保證了設備的環(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，符合現代化建設和可持續(xù)發(fā)展要求。

2 裝配式變電站土建設計施工技術分析

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 且安排在室內的電容器，110kV 系統(tǒng)和10kV 系統(tǒng)分別采取戶內GIS 和戶內開關柜雙列布置。

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備的配電裝置樓，其也是本次土建設計施工技術分析的重點。

2.2 裝配式變電站和常規(guī)變電站建設比較

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

2.2.1 技術方案

1.外墻。常規(guī)變電站主體外墻都采用砌體砌筑，而且會應用鋼筋混凝土框架結構，這種外墻結構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構，而是應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，裝配式變電站應根據區(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)模使用鋼結構，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致材料損壞的出現[2]。

2.結構防火。對于常規(guī)變電站建造而言，一般會采用混凝土框架結構，有時也會應用砌體結構，所以其耐火性是非常好的，而且能夠達到消防安全要求。本變電站生產綜合樓并沒有采用相同的結構，而是應用了鋼結構，但是基于鋼結構特點，還應制定相應的防火策略。此外，該變電站工程應用的厚涂型防火涂料對環(huán)境溫度有著嚴格要求，對于風速也非常敏感，而且容易受到多種因素的干擾，噴涂質量難以保障，在現場施工中還發(fā)現這種涂料顏色不夠豐富，觀感質量也不太好。對于這些問題，本工程比較適合應用顏色更加多樣的薄涂型防火涂料，而且無論是噴涂，還是鋼結構梁柱節(jié)點螺栓連接都可在廠家完成，等運輸到施工現場，只需現場拼裝即可，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，往往會應用輕型砌塊砌筑，至于墻壓筋，為了確保結構平穩(wěn)性，也為了控制施工質量，多會直接預埋，有時也會應用后錨固鋼筋，構造柱鋼筋一般會采用同樣的建造方式。本次變電站生產綜合樓主體采用了鋼結構，為了確保墻體整體平穩(wěn)性，隔墻應用砌塊砌筑，至于墻壓筋則需和鋼柱、梁進行焊接，構造柱鋼筋也需同樣操作，再加上工程對焊接質量有著嚴格要求，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時，建筑物隔墻最好應用預裝式墻體，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，窗口頂部設計還會注意進行雨水導流，以免窗口出現積水。本變電站工程生產綜合樓建設施工過程中，因為二次設計并沒有標注窗戶、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流，這樣很容易導致窗口積水。參考相關施工經驗，裝配式變電站進行窗戶和窗口設計時應充分考慮雨水倒流和導流問題。

5.室內燈具相關設備和監(jiān)控設備。對于常規(guī)變電站而言，多會在施工過程中提前留好監(jiān)控設備、開關等安裝洞口，后期只需進行設備安裝即可，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洞口，所以增加了后期安裝監(jiān)控設備和燈具相關設備的難度，為了確保設備安全穩(wěn)定性，最終決定增加附加龍骨，將燈具和監(jiān)控設備都焊接在龍骨上，但是這種安裝方式不容易把控安裝質量。對此，進行裝配式變電站建造外墻設計時就要提前設定好監(jiān)控、開關等設備的位置，而且應明確施工方法。

2.2.2 施工進度

本變電站工程生產綜合樓基礎結構、主體框架結構、內外墻圍護結構分別用了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)變電站基礎結構、主體框架結構和內外墻圍護結構分別用了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.基礎結構。和常規(guī)建造結構形式相比，裝配式基礎結構并沒有太大區(qū)別，然而其還需埋設地腳螺栓，而且這一操作對于精度有著嚴格要求，再加上依據結構承載力計算結果，基礎柱內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，還可同時應用卡盤，這樣就可降低施工難度。

2.主體結構。本變電站工程招標采購用時23 天，材料生產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構吊裝等施工分別用時28 天和26天，整個主體框架結構施工用時147 天。因為需要用到的材料數量比較多，因此要通過招標選出最合適的供應商，而且材料采購也需要花費一段時間。鋼結構焊接、鋼結構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，現場施工場地不夠寬廣，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)需應用大型吊車，然而在實際施工中吊車并不能?？吭谧罴盐恢?，而是?？吭诹藞龅赝馕鱾龋瑥亩沟玫踯囎畲笞鳂I(yè)回轉半徑受到限制，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)施工還應用了140t 吊車。

3.建筑圍護結構。本工程生產綜合樓外墻掛板龍骨焊接、鋁單板相關操作分別用時58 天和30 天，內墻石膏板施工用時34 天，整體建筑圍護結構施工用時110 天。本工程因為二次設計不夠詳細，致使外墻掛板門窗洞口、內墻燈具等設備安裝、鋁單板施工等都需現場操作，如現場加工、現場龍骨加固、現場測量定做等，從而導致工期延誤。通過上述分析可以發(fā)現，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澆筑時就要先明確各種設計參數，尤其是重要的承重部位，同時還需確定各點坐標以及標高。此外，完成鋼結構構件吊裝拼接后，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計。至于施工時間確定則需根據工程所在地環(huán)境氣候特點，本工程鋼結構施工，根據濟南當地環(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，在施工中多會應用不可再生材料，而且施工中還需進行混凝土澆筑、現場砌筑墻體等操作，而這些操作會產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件在廠家就可完成制作，現場只需進行組裝即可，再加上應用了鋼框架結構體系，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

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

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

2.進行裝配式變電站建設時，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計，可以合理設置設備材料到場順序，可以設計科學合理的施工現場總圖。

3.一定不能忽視施工圖紙二次設計，應在二次設計中明確標注門窗洞口形式和尺寸，同時需提前預留管線位置。

4.在不影響工藝要求的同時還需根據平面布置方案，確定預制構件模數，確保裝配置變電站施工質量，降低現場濕作業(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，所以需根據電網發(fā)展需要，逐步推行三維數字化設計，提高工程建設信息化程度。

4 結語

總而言之，通過分析裝配式變電站土建設計和施工和常規(guī)變電站的不同，可以發(fā)現其在環(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，裝配式變電站建設優(yōu)勢也會變得越來越多。