概述變電所土建合理化設(shè)計

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摘要：本文從可研、初設(shè)、施設(shè)、施工實際情況四個方面概述變電所土建合理化設(shè)計的重點及方法。概述不同階段優(yōu)化內(nèi)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(guān)鍵詞：可研 初設(shè) 施設(shè) 施工 合理方法概述：隨著我國經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展，電力建設(shè)也取得前所未有的發(fā)展。通過大量的工程設(shè)計實踐，設(shè)計經(jīng)驗和設(shè)計水平得到了前所未有的發(fā)展，但設(shè)計出經(jīng)濟、先進、安全、實用的工程仍是每個設(shè)計者需要思考的問題。本文作者分四個階段概述合理化設(shè)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(shù)據(jù)及相關(guān)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(shè)施等方面考慮，確定最終站址位置。

　?。?）占地面積

　　一般情況出線回數(shù)和主變數(shù)量為合理布置規(guī)模的決定性因素，合理調(diào)整室外配電裝置場地與建構(gòu)物之間的關(guān)系，同時采用先進設(shè)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(yīng)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(shù)經(jīng)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(shè)計人員，必須做出科學(xué)的規(guī)劃，主變數(shù)量應(yīng)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(guān)場地對稱布置，中部為主變和功能建筑，建筑側(cè)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(yīng)結(jié)合規(guī)劃部門和國土部門的要求，同時應(yīng)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(shè)施的區(qū)域，對高差較過大的地形應(yīng)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(shè)施可以節(jié)約給排水及消防設(shè)施費用和職工配套設(shè)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(shè)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(jīng)過本人多次優(yōu)化，采用三個階梯設(shè)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(shè)計的某220KV站可行性報告，該站址在選址階段經(jīng)過充分考慮，站址位置比較平坦，最大高差約4米，經(jīng)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(chǔ)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。

　?。?）拆遷和經(jīng)濟作物或林木賠償

　　所址位置確定后，必須收集當(dāng)?shù)赝恋卣饔觅M、拆遷賠償費、建筑材料供應(yīng)情況。選擇所址位置盡量少占經(jīng)濟農(nóng)田或經(jīng)濟林木，盡量不拆遷房屋或搬遷線路或墳?zāi)?。必要時采用總平面局部切角、平移、旋轉(zhuǎn)等減少賠償費用，降低總體造價。

　?。?）地基處理及地下隱蔽設(shè)施

　　可研階段應(yīng)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(nèi)站在可研階段發(fā)現(xiàn)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(shè)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(shè)計階段

　　初步階段設(shè)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(chǔ)、道路、上下水等不同設(shè)計方案比較后提供經(jīng)濟合理的方案，確定站址最終征地面積，一般要求設(shè)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(jù)規(guī)范、規(guī)程對已確定規(guī)模的各建構(gòu)筑物合理布置，盡量合并共用設(shè)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(cè)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。

　?。?）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(jù)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(chǔ)費用，設(shè)計中應(yīng)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(nèi)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(shè)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(shè)計，經(jīng)多次軟件調(diào)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(jīng)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(jīng)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(jù)不同地質(zhì)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(nèi)做邊坡不經(jīng)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(jīng)比較采用挖方區(qū)條石擋土墻經(jīng)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(jīng)濟。

　?。?）建筑結(jié)構(gòu)

　　根據(jù)變電站設(shè)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(jù)現(xiàn)有規(guī)范，多層建筑層高超過3.6米，磚混結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，形成大空間，便于電氣設(shè)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(chǔ)

　　建構(gòu)筑物基礎(chǔ)選型時，必須結(jié)合地質(zhì)情況，因地制宜，充分利用天然地基，普通條形基礎(chǔ)在建筑物總造價中占比例為15%~20%，因此有必要對基礎(chǔ)優(yōu)化。一般情況下首先考慮利用天然地基，條形放大基礎(chǔ)。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(chǔ)底面。對基礎(chǔ)埋深過大的，采用塊石灌漿放大基礎(chǔ)，減少基礎(chǔ)埋深。承載力在150KPa的天然地基，考慮采用換填土放大基礎(chǔ)，一般換填土采用級配卵石放大基礎(chǔ)。對回填區(qū)填土壓實系數(shù)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(jù)持力層深度大于5米采用樁基礎(chǔ)，3~5米以內(nèi)超深基礎(chǔ)采用塊石灌漿比較經(jīng)濟。

　　初步設(shè)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(shè)計目的。

　　（三）施工設(shè)計階段

　　對初步設(shè)計審查確定的方案，按現(xiàn)行的規(guī)范及規(guī)程或國家標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備的訂貨尺寸，先局部后整體調(diào)整，調(diào)整原則不得超過初步設(shè)計確定原則。所有尺寸確定無誤后，對初步設(shè)計估算的各建構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)尺寸進行詳細計算和經(jīng)濟比較，應(yīng)按照因地制宜，就地取材原則。采用先進的技術(shù)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(jù)地質(zhì)詳堪資料合理處理基礎(chǔ)，盡量條形基礎(chǔ)，一般基礎(chǔ)埋深要求達到2.0米左右，超深不足3米不采用樁基礎(chǔ)。

　　（1）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(diào)整，局部可以壓縮小的調(diào)整，主要針對豎向布置調(diào)整，使確定標(biāo)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(jù)施工設(shè)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(shè)計應(yīng)充分利用地質(zhì)資料。對逆坡地質(zhì)情況可以簡單處理。對于順坡地質(zhì)情況可考慮護坡與擋土墻結(jié)合的形式。填方區(qū)擋土墻根據(jù)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(chǔ)放大，減少基礎(chǔ)埋置深度。高度大于8米以上采用扶壁式擋土墻，基礎(chǔ)盡量利用天然地基。

　?。?）建筑結(jié)構(gòu)

　　建筑設(shè)計盡量與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)，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(jù)設(shè)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(jié)構(gòu)，減少鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。室外配電裝置計算滿足規(guī)范原則時盡量采用成型預(yù)制鋼筋混凝土環(huán)形桿。

　?。?）基礎(chǔ)

　　基礎(chǔ)設(shè)計是施工設(shè)計優(yōu)化的重點，熟讀地質(zhì)資料，盡量利用天然地基，局部超深采用塊石灌漿基礎(chǔ)，對地基較差部分采用放大基礎(chǔ)，基礎(chǔ)滿足設(shè)備安裝運行要求同時，盡量淺埋。盡量采用放大基礎(chǔ)也不用鋼筋混凝土樁基礎(chǔ)。對于必須要用樁基礎(chǔ)部位，應(yīng)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(shè)計要求地基土層，地質(zhì)條件好的部位，滿足規(guī)范和設(shè)備運行要求時，盡量少挖，對個別設(shè)計地基與實際不符時，應(yīng)現(xiàn)場臨時挖探坑或現(xiàn)場測試，能達到設(shè)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(chǔ)處理或臨時局部換填處理。施工回填區(qū)應(yīng)要求回填土人工或機械夯實，密實度系數(shù)達到0.91~0.95之間，施工單位必須提供最終測試數(shù)據(jù)，確保地面不沉降。

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

作者：任亞洲