概述變電所土建合理化設計

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摘要：本文從可研、初設、施設、施工實際情況四個方面概述變電所土建合理化設計的重點及方法。概述不同階段優(yōu)化內容及重點，通過不同階段循序漸進優(yōu)化，達到最終降低工程造價的目的。

　　關鍵詞：可研 初設 施設 施工 合理方法概述：隨著我國經濟持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展，電力建設也取得前所未有的發(fā)展。通過大量的工程設計實踐，設計經驗和設計水平得到了前所未有的發(fā)展，但設計出經濟、先進、安全、實用的工程仍是每個設計者需要思考的問題。本文作者分四個階段概述合理化設計個人的觀點，對各階段觀點詳細論述，有待進一步收集具體數據及相關資料后論述。

　　（一）可行性研究階段

　　可行性研究階段重點從占地面積、所址位置、拆遷、地基及地下隱蔽設施等方面考慮，確定最終站址位置。

　　（1）占地面積

　　一般情況出線回數和主變數量為合理布置規(guī)模的決定性因素，合理調整室外配電裝置場地與建構物之間的關系，同時采用先進設備及工藝布置方式，向空間發(fā)展，能有效減少占地面積。建筑物在滿足使用功能條件下，盡量合并為一棟綜合樓，減少占地面積，相應附屬的擋土墻、圍墻、場地平整費用也降低。通過對多個戶外220KV站布置技術經濟分析，僅從土建造價比較，采用兩臺主變壓器，220KV出線間隔在7~8個，110KV出線間隔在13~15個，110KV與220KV對稱布置，占地面積小。若采用3臺主變壓器，220KV出線間隔8~15個，110KV出線間隔在18~20個，110KV與220KV對稱布置，占地面積小。因此，要求前期科研設計人員，必須做出科學的規(guī)劃，主變數量應和出線間隔成比例，以上僅為個人觀點，僅供參考。重慶市郊某變電所，220KV和110KV開關場地對稱布置，中部為主變和功能建筑，建筑側立面采用防火墻，主變位于兩建筑物之間。占地面積僅為20多畝。

　?。?）所址位置的選擇

　　所址應結合規(guī)劃部門和國土部門的要求，同時應靠近負荷中心，選擇地形平坦、道路連接短、拆遷量少、能直接利用水源、市政設施的區(qū)域，對高差較過大的地形應盡量避開。在平原地區(qū)，站址位置不同，場地平整費用影響較??；對于丘陵山溝地區(qū)，場地平整費用對整體造價影響特別大。利用市政設施可以節(jié)約給排水及消防設施費用和職工配套設施費，節(jié)約進站公路費用等（該筆費用不容忽視）。作者曾做某220KV站施工設計，由于該站在選址階段考慮不周，站址選在兩座小山堡之間，中間為一條沖積溝，最大高差接近30米，該站址經過本人多次優(yōu)化，采用三個階梯設計，最終土石方挖方量也8萬立方米，條石擋土墻量約約6000立方米。而最近設計的某220KV站可行性報告，該站址在選址階段經過充分考慮，站址位置比較平坦，最大高差約4米，經過優(yōu)化后場地平整挖填方與擋土墻與平原地區(qū)相同，僅基礎及管溝開挖土石方量滿足場平填方區(qū)，其余土就近平場，條石擋土墻量僅600立方米。以上兩例僅從土石方開挖場平和擋土墻費用比較，可以看出選站址對造價的重要性。

　　（3）拆遷和經濟作物或林木賠償

　　所址位置確定后，必須收集當地土地征用費、拆遷賠償費、建筑材料供應情況。選擇所址位置盡量少占經濟農田或經濟林木，盡量不拆遷房屋或搬遷線路或墳墓。必要時采用總平面局部切角、平移、旋轉等減少賠償費用，降低總體造價。

　　（4）地基處理及地下隱蔽設施

　　可研階段應了解地下情況，是否位于高回填區(qū)或滑坡地段、地下有無防空洞、主要管道等，可以減少不必要地基處理和搬遷費用。

　　某110KV戶內站在可研階段發(fā)現地下回填土厚度達15米，全部為開挖亂石回填，土層密實度較差，不能作為主要建筑物持力層，處理費用高大150萬，同時地下埋藏有直徑1.2米主污水管道，搬遷費用高大60萬，設計確定重新選址。

　　可研階段主要從上述四方面考慮，可以確定合理的站址位置，達到節(jié)約造價目的。

　　（二）初步設計階段

　　初步階段設計，主要對確定站址位置從總平面及豎向布置及挖填方量、擋土墻、邊坡、建筑、基礎、道路、上下水等不同設計方案比較后提供經濟合理的方案，確定站址最終征地面積，一般要求設計三個方案比較合理。

　?。?）總平面布置

　　主要從進出線、道路接口、排水接口、安全距離、消防、運輸方面進行優(yōu)化。根據規(guī)范、規(guī)程對已確定規(guī)模的各建構筑物合理布置，盡量合并共用設施，減少道路占地面積，盡量向空中發(fā)展，使平面布置更加緊湊，節(jié)約用地。例如：電容器室和配電室合建為一字型，可以取消消防間距。配電室、電容器室、控制室合為一體，減少占地，也無須考慮建筑物之間消防間距。例如：重慶市郊區(qū)某220KV變電所，擴建時充分進行平面優(yōu)化，控制樓兩側為兩臺主變，背后為一字型10KV配電室和電容器室，布置緊湊合理，110KV戶外配電裝置采用半高型布置，向空間發(fā)展，節(jié)約土地約5畝。

　　（2）豎向布置

　　無論平坡式還是階梯式布置，必須盡量利用原有地形，場地平整挖填方小，減少不必要的開挖量。根據所址位置地形高差大小，確定采用階梯形或平坡式布置，降低平整場地和基礎費用，設計中應考慮基坑開挖土石方及邊坡和擋土墻開挖量。階梯式布置兩平面高差最好不大于3.5米，便于滿足站內道路連接坡度。重慶市江北某220KV變電站，原地形高差近30米，采用階梯式布置，兩平面最大高差3.0米，共分三個平面，兩個平面取2%坡度，一個平面采用雙向坡度，大大節(jié)約擋土墻和挖填方量，降低工程造價。

　　對于地形較平坦的站址，采用平坡式設計，坡度盡量與原地形一致，但坡度不小于0.5%，考慮場地排水。某郊縣220KV變電站，場地平坦，采用平坡式設計，經多次軟件調式計算，優(yōu)化坡度，挖方量不足50立方米，大部分用基坑土回填。

　?。?）擋土墻

　　挖填方量變化微小的條件下，擋土墻高度越小越好，高度低于6.0米擋土墻是比較經濟節(jié)約，高度超過8.0米，一般采用鋼筋混凝土扶壁式擋土墻。經過平面和豎向優(yōu)化后，擋土墻高度一般也較為優(yōu)化，根據不同地質條件和用途選擇不同斷面形式。挖方區(qū)高度不超過5米，盡量采用挖方區(qū)擋土墻，減少邊坡開挖和占地。此處不在舉例。

　?。?）邊坡

　　開挖高度6米以內做邊坡不經濟，因為假若按1：1放邊坡，多增加征地面積為6平方米/米，同時增加挖方量約18立方米/米，還需做護坡，經比較采用挖方區(qū)條石擋土墻經濟合理。高度大于7米以上，適宜采用放邊坡，擋土墻斷面較大，不經濟。

　?。?）建筑結構

　　根據變電站設計規(guī)模確定建筑面積，盡量在滿足使用功能要求時，減少不必要的附屬面積。根據現有規(guī)范，多層建筑層高超過3.6米，磚混結構已不滿足抗震要求。建議電容器室、配電室、控制室等房間盡量采綜合建一棟樓房比較合理，降低建筑單位面積造價，適宜采用框架結構，形成大空間，便于電氣設備布置。節(jié)約占地面積。也節(jié)約房屋間消防間距面積，節(jié)約造價。

　?。?）基礎

　　建構筑物基礎選型時，必須結合地質情況，因地制宜，充分利用天然地基，普通條形基礎在建筑物總造價中占比例為15%~20%，因此有必要對基礎優(yōu)化。一般情況下首先考慮利用天然地基，條形放大基礎。老粘土夯實地基，位于地下水位以上考慮挖深2.5米左右，采用三七灰土或三合土人工或機械夯實，每次虛填土厚度25厘米左右，夯實至厚度為15厘米，直至基礎底面。對基礎埋深過大的，采用塊石灌漿放大基礎，減少基礎埋深。承載力在150KPa的天然地基，考慮采用換填土放大基礎，一般換填土采用級配卵石放大基礎。對回填區(qū)填土壓實系數不小于0.94，實測其承載力，直接在其上部做單層建筑物沒有問題。對于多層建筑根據持力層深度大于5米采用樁基礎，3~5米以內超深基礎采用塊石灌漿比較經濟。

　　初步設計方案一般主要從上述六方面考慮，比較后推出方案基本達到優(yōu)化設計目的。

　　（三）施工設計階段

　　對初步設計審查確定的方案，按現行的規(guī)范及規(guī)程或國家標準，設備的訂貨尺寸，先局部后整體調整，調整原則不得超過初步設計確定原則。所有尺寸確定無誤后，對初步設計估算的各建構筑物結構尺寸進行詳細計算和經濟比較，應按照因地制宜，就地取材原則。采用先進的技術工藝和合理的斷面，選用地方的材料，減少不必要運輸費用。根據地質詳堪資料合理處理基礎，盡量條形基礎，一般基礎埋深要求達到2.0米左右，超深不足3米不采用樁基礎。

　?。?）總平面及豎向布置

　　總平面布置一般按初步確定原則，無須大的調整，局部可以壓縮小的調整，主要針對豎向布置調整，使確定標高最優(yōu)，達到場平工程量最小，擋土墻和護坡量最小。

　?。?）擋土墻及邊坡

　　根據施工設計場地平整計算高程，確定合理的擋土墻斷面和邊坡斷面，擋土墻和邊坡設計應充分利用地質資料。對逆坡地質情況可以簡單處理。對于順坡地質情況可考慮護坡與擋土墻結合的形式。填方區(qū)擋土墻根據地基承載力情況，確定擋土墻材料和斷面形式，地基承載力較差的地區(qū)，宜把基礎放大，減少基礎埋置深度。高度大于8米以上采用扶壁式擋土墻，基礎盡量利用天然地基。

　?。?）建筑結構

　　建筑設計盡量與周圍環(huán)境協(xié)調，滿足立面和使用功能要求同時減少不必要附屬建筑面積，根據設備的運行要求減小跨度壓縮層高。滿足規(guī)范要求同時，盡量采用磚混結構，減少鋼筋混凝土框架結構。室外配電裝置計算滿足規(guī)范原則時盡量采用成型預制鋼筋混凝土環(huán)形桿。

　?。?）基礎

　　基礎設計是施工設計優(yōu)化的重點，熟讀地質資料，盡量利用天然地基，局部超深采用塊石灌漿基礎，對地基較差部分采用放大基礎，基礎滿足設備安裝運行要求同時，盡量淺埋。盡量采用放大基礎也不用鋼筋混凝土樁基礎。對于必須要用樁基礎部位，應盡量采用直徑300~400樁徑鉆孔樁，減少或不用人工挖孔樁，人工挖孔樁最小直徑也要800，費用相對要高的多。

　　（四）施工

　　施工階段加強基坑驗槽工作，確保施工開挖達到設計要求地基土層，地質條件好的部位，滿足規(guī)范和設備運行要求時，盡量少挖，對個別設計地基與實際不符時，應現場臨時挖探坑或現場測試，能達到設計承載力時，盡量利用天然地基，不滿足承載力時，采用放大基礎處理或臨時局部換填處理。施工回填區(qū)應要求回填土人工或機械夯實，密實度系數達到0.91~0.95之間，施工單位必須提供最終測試數據，確保地面不沉降。

　　本文作者概述變電所合理化設計主要階段，初步論述各階段合理化設計的要點，但每個階段如何詳細實施、具體量化指標、及相關規(guī)程基本要求等需要進一步收資后再論述。雖然設計項目實際情況千變萬化，但抓住重點，仍能夠達到設計預期效果。各地情況不同，要因地制宜，不能生搬硬套有關指標，必須熟悉所設計項目的工藝情況和所址地質情況，才能設計出合理化的工程。本文提供的數據及觀點僅為個人經驗總結，僅供參考。

作者：任亞洲