新型裝配式變壓器空腹基礎(chǔ)應(yīng)用研究

江永生 顏 艷

(中國(guó)電建集團(tuán)河南省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司，河南 鄭州 450000)

1 研究背景和意義

傳統(tǒng)變電站土建建設(shè)模式具有工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低、施工速度慢、建設(shè)周期長(zhǎng)、材料消耗多、環(huán)境污染大、質(zhì)量控制難等缺點(diǎn)，標(biāo)準(zhǔn)化、簡(jiǎn)約化的裝配式變電站是變電站建設(shè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展方向之一，摒棄傳統(tǒng)的土建現(xiàn)場(chǎng)“濕法”施工，將傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)澆筑、砌筑、粉刷轉(zhuǎn)化為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)檢驗(yàn)合格后，在現(xiàn)場(chǎng)按標(biāo)準(zhǔn)工藝快速拼裝，將施工串聯(lián)流程轉(zhuǎn)化為并聯(lián)流程。簡(jiǎn)化施工現(xiàn)場(chǎng)，減少施工期粉塵、噪聲、污水污染及水資源消耗。

變壓器基礎(chǔ)常規(guī)設(shè)計(jì)多為大塊式板式基礎(chǔ)，此型式結(jié)構(gòu)受力明確，施工工藝簡(jiǎn)單，但也存在現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)工程量大，施工周期長(zhǎng)等缺點(diǎn)。本文通過(guò)以主變壓器基礎(chǔ)為主要對(duì)象來(lái)進(jìn)行裝配式變電站土建模塊化的研究，遵循“安全性、適用性、通用性、經(jīng)濟(jì)性”協(xié)調(diào)統(tǒng)一原則，應(yīng)用“兩型一化”理念，綜合考慮本工程具體情況、區(qū)域環(huán)境條件，選擇適合的結(jié)構(gòu)型式、裝配方案、建筑材料等，突出變電站工業(yè)化設(shè)施功能定位，實(shí)現(xiàn)安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、節(jié)約環(huán)保，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)配送式智能變電站建設(shè)要求。

2 變壓器基礎(chǔ)功能及設(shè)計(jì)要求

變壓器為一個(gè)變電站內(nèi)的最核心設(shè)備，其長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行關(guān)系到千家萬(wàn)戶的用電需求，甚至為國(guó)計(jì)民生，如由于變壓器發(fā)生故障造成供電中斷，造成的損失是無(wú)比巨大的。因此，作為變壓器的支撐結(jié)構(gòu)，變壓器基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)尤為重要，必須在承載力及變形方面滿足變壓器本體需求。DL/T 5457—2012變電站建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程對(duì)其作出了明確規(guī)定：

第10.3.1條主變壓器基礎(chǔ)可采用大塊式素混凝土基礎(chǔ)，也可采用鋼筋混凝土基礎(chǔ)。主變壓器基礎(chǔ)應(yīng)盡量使荷載重心與基礎(chǔ)形心重合。

第10.3.2條主變壓器基礎(chǔ)應(yīng)設(shè)置貯油坑，貯油坑的設(shè)置和構(gòu)造，應(yīng)符合下列要求：

1)油坑尺寸應(yīng)比設(shè)備外輪廓尺寸大1.0 m，油坑四周檔油坎宜高出地面50 mm～100 mm。

2)貯油坑內(nèi)應(yīng)鋪設(shè)不小于250 mm厚的卵石層，基礎(chǔ)頂面應(yīng)高出卵石層100 mm以上，油坑底面應(yīng)設(shè)置坡度，將油排至集油坑，并用管道與事故油池相連接。

第11.1.2條：主變壓器基礎(chǔ)容許沉降差或傾斜為0.003l，l為基礎(chǔ)對(duì)應(yīng)方向的長(zhǎng)度。

近年來(lái)，隨著GIS設(shè)備的普遍應(yīng)用，110 kV，220 kV GIS設(shè)備通過(guò)GIL管道母線與主變壓器直連，對(duì)主變壓器基礎(chǔ)沉降提出了更高的要求。

3 主變壓器基礎(chǔ)設(shè)計(jì)常規(guī)方案

3.1 常規(guī)方案設(shè)計(jì)及施工工序

按照DL/T 5457—2012變電站建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程要求，變壓器基礎(chǔ)通常設(shè)計(jì)為大塊式鋼筋混凝土板式基礎(chǔ)，因考慮抗裂性能及美觀需要，素混凝土結(jié)構(gòu)采用比例較少，基礎(chǔ)平面圖及剖面圖詳見(jiàn)圖1，圖2。

按此方案，主變基礎(chǔ)與油坑須分別施工，施工工序如下所示：

基礎(chǔ)開(kāi)挖→鋼筋綁扎→支立底板模板→澆筑主變底板→鋼筋綁扎→支立主變條基模板→安裝預(yù)埋件→澆筑主變條基基礎(chǔ)→鋼筋綁扎→油坑支?！鷿仓炷痢鹉！练交靥?。

3.2 常規(guī)方案優(yōu)缺點(diǎn)

1)常規(guī)方案優(yōu)點(diǎn)。

結(jié)構(gòu)型式設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，受力明確，施工工藝簡(jiǎn)單。

2)常規(guī)方案缺點(diǎn)。

現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)較多，工程量大，施工工序較多，施工周期長(zhǎng)，施工質(zhì)量不易控制。

4 主變壓器基礎(chǔ)設(shè)計(jì)裝配式方案

4.1 裝配式方案設(shè)計(jì)及施工工序

因主變壓器基礎(chǔ)常規(guī)方案存在諸多缺點(diǎn)，且與國(guó)網(wǎng)公司推行的智能化裝配式變電站模塊化設(shè)計(jì)、工廠化加工思想存在較大差距，特對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)后的基礎(chǔ)平面圖、剖面圖詳見(jiàn)圖3，圖4。

按此方案，基礎(chǔ)連梁與油坑底板采用現(xiàn)澆混凝土，上部構(gòu)件采用工廠預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)組裝方式，通過(guò)預(yù)埋件、卡槽與樁基連梁，底板連接，工序如下所示：

基礎(chǔ)開(kāi)挖→鋼筋綁扎→支立連梁油坑底板模板→澆筑混凝土→裝配主變條基及油坑側(cè)壁→拆?！练交靥睢?/p>

4.2 裝配方案優(yōu)缺點(diǎn)

1)裝配方案優(yōu)點(diǎn)。

現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)較少，工程量小，施工工序較少，施工周期短，采用高強(qiáng)度混凝土及預(yù)應(yīng)力鋼筋，對(duì)基礎(chǔ)油坑側(cè)壁抗裂及美觀度極為有利，施工質(zhì)量容易控制。

2)裝配方案缺點(diǎn)。

增加了工廠預(yù)制運(yùn)輸環(huán)節(jié)，裝配時(shí)需要焊接，對(duì)焊接質(zhì)量要求較高。

5 主變基礎(chǔ)裝配式方案可行性分析

主變基礎(chǔ)裝配式方案基礎(chǔ)梁及油坑底板采用現(xiàn)澆，在頂部主變條基位置預(yù)留預(yù)埋件，在油坑端部預(yù)留卡槽，主變條基及油坑側(cè)壁通過(guò)工廠預(yù)制，采用高強(qiáng)度混凝土及預(yù)應(yīng)力鋼筋加工而成，加工時(shí)在所需位置留設(shè)預(yù)埋件。各受力構(gòu)件通過(guò)預(yù)埋件焊接連接，頂部連梁位置可隨意調(diào)整以適應(yīng)千斤頂位置需求，油坑側(cè)壁之間通過(guò)凸凹槽及卡槽與油坑底板連接，外表面做防水處理。

裝配式方案基礎(chǔ)傳力途徑與常規(guī)方案基礎(chǔ)略有區(qū)別，前者由整板受力，后者由三條條形基礎(chǔ)受力，對(duì)于一般地質(zhì)條件，條基均能滿足承載能力及變形要求。此外，裝配式僅多了一道焊接工藝，施工難度無(wú)明顯增加。而且，空腹箱型構(gòu)件自重不大，加工、運(yùn)輸、吊裝均無(wú)難度，因此，主變基礎(chǔ)裝配式方案是可行的。

主變基礎(chǔ)裝配式方案與常規(guī)方案對(duì)比分析詳見(jiàn)表1。

表1 裝配式基礎(chǔ)方案與常規(guī)基礎(chǔ)方案對(duì)比分析表

綜上分析，采用裝配式主變基礎(chǔ)和常規(guī)主變基礎(chǔ)作為設(shè)計(jì)方案均是可行的，二者各有優(yōu)缺點(diǎn)。常規(guī)基礎(chǔ)方案結(jié)構(gòu)型式設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，受力明確，施工工藝簡(jiǎn)單。但現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)較多，工程量大，施工工序較多，施工周期長(zhǎng)，施工質(zhì)量不易控制。

裝配式主變基礎(chǔ)方案雖然增加了焊接工藝，但現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)較少，節(jié)省材料，施工工序較少，施工周期短，施工質(zhì)量容易控制,具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

6 結(jié)論

按照變電站“標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化加工、裝配式建設(shè)”的設(shè)計(jì)思想，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)配送式變電站主變基礎(chǔ)裝配方案進(jìn)行應(yīng)用研究，實(shí)現(xiàn)主變基礎(chǔ)上部構(gòu)件均在工廠預(yù)制完成，在施工現(xiàn)場(chǎng)組裝而成，縮短建設(shè)總工期，簡(jiǎn)化施工工藝，同時(shí)也保障了施工質(zhì)量。與常規(guī)基礎(chǔ)方案相比，裝配式主變基礎(chǔ)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)上部預(yù)制主變條基及油池側(cè)壁構(gòu)件采用預(yù)制構(gòu)件，表面美觀，且不易產(chǎn)生裂縫等質(zhì)量通病，減少后期維護(hù)量。

2)取消基礎(chǔ)底板，上部預(yù)制主變條基采用空腹箱型結(jié)構(gòu)，與常規(guī)設(shè)計(jì)相比，大幅減少工程量約45%。

3)上部裝配式結(jié)構(gòu)減少多項(xiàng)施工工序，大幅縮短工期。

4)現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)工程量減小，有利于保護(hù)環(huán)境。