预制装配式结构在变电站工业化项目中的运用研究

邵明春

国网山东省沂南县供电公司运检中心 山东沂南县 276300

摘要：针对装配式变电站的工程技术难点，从预制构件生产、装配施工、信息管理等方面提出了相应的技术措施。同时，为更好地促进预制装配式变电站的发展与应用，提出了在构件生产、设计优化、现场作业以及验评标准等方面的推广建议。

关键词：装配式；预制构件；变电站；智能化；信息化管理

中图分类号：TU755

文献标识码:A

引言

预制装配式结构在变电站是采用先进、可靠、环保的智能模块化单元组装而成的集约型封闭式变电站。它以信息数字化、网络化和标准化为基本要求，自动完成信息收集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能。与常规变电站相比，预制装配式变电站是占地少、工期短、成本低、无噪声、无辐射、免维护的环保型智能变电站。我国的变电站工程建设大都采用传统的现场作业方法，导致建筑队伍难以管理，工程质量难以保证，且工期长。为降低变电站工程建设的不利影响，对项目设计、构件生产、施工安装、运维全过程进行标准化作业和管理，以期形成完整的系统理论体系，最大程度实现可复制、可推广的新型精益化建设管理模式，从而提高变电站建设的质量和效益。

1预制装配式变电站特点

1.1整站设计、工法先进

预制装配式变电站是遵循一定的原则，将站内所有电气设备安装在一个性能优良的钢结构箱体内，从而实现隔热、防火、防潮，同时具有五面通风、全封闭、可拆装、增减间隔方便等优点。装配式变电站内一、二次设备分别采用国内技术领先设备和常规综合自动化系统，其中二次设备也可采用进口PLC自动化系统。二次线采用先进的全站线束，整体布置，模块化插拔各个单元，实现工法先进的建设方式。

1.2预制装配、工期优化

装配式变电站设计基于以往装配式建筑的建造经验，对变电站预制构件采用定型模具进行大规模工厂生产，并在加工完成后运至施工现场装配，以实现设计与施工一体化，消除了由于设计和施工分离及不协调而导致的工期影响，有利于构件和施工现场管理，从而有效提高变电站的建设效率。

1.3智能制造、组织协调

装配式变电站采用全站智能化设计，以实现电力系统“四遥”的独立运行及系统监测反馈与控制。变电站采用国际先进技术，为设备提供户内运行环境，避免了不利环境条件的侵害。变电站也可采用PLC面保护综合自动化系统进行信息交换、逻辑计算及控制执行。常规变电站工程的大部分施工作业都在建设现场，致使现场人员繁多，器械繁杂，给管理人员对现场的管理和组织协调带来极大的考验，进而影响施工的质量及进度。而装配式变电站工程的大部分构件在工厂预制，现场组装，减少了现场作业量和建设人员，有效实现了组织、协调与管理的轻量化。

1.4环境友好、节能环保

装配式变电站的外壳采用热镀锌钢板和电力铁塔制造技术，外形设计美观。装配式变电站采用的钢结构主体可实现循环利用，其中建筑材料大都是钢构件，而螺栓连接的钢构件具有易拆除的特点，故建筑拆除后的钢材大部分可回收再利用。在变电站建设中，钢结构与混凝土结构均有应用。装配式变电站的钢构件采用工厂预制、现场组装的方式，减少了现场湿作业和现浇工作量，从而减少粉尘、噪声等污染，有效避免建设过程中的环境污染和资源消耗等。

2预制装配式结构在变电站工业化项目中的运用研究

2.1构件设计原则

设计方案的确定需综合考虑预制构件生产至安装过程的各类因素，合理拆分构件，优化构件的形状尺寸。预制构件的尺寸遵循少规格、多组合的原则，以提高构件模具的重复使用率。为实现标准设计、标准生产、标准配送、标准安装，可进行统一柱距、统一层高设计，优化构件模块的形状尺寸，将主体建筑所有梁、板、柱、梯模块化。统一柱距：纵向轴线尺寸由原设计6.0、5.5、3.0m改为6.0、3.0m，使预制外墙板宽度统一为3.0m，总轴线尺寸不变。统一层高：层高由原设计1.5、5.0、4.5、5.5m改为3.5、5.4m，使预制外墙板高度统一为2种规格，总层高不变。调整板厚：将板厚从120mm改为250mm，以便减去次梁，减少预制梁的数量及类型。相比传统的工程量统计方法，BIM的应用可使工程量与模型实时关联，根据项目情况在模型中设置参数进行构件拆分，同时利用项目BIM标准体系中对预制构件的编码，可更快地统计出相应的预制构件及预制率。通过对预制构件的统计，可分别汇总出柱、梁、板、楼梯等构件的预制体积及总体积，从而计算出预制率。其中，柱、梁、板、楼梯的预制率分别可达67.23%、40.06%、36.42%、54.57%，而总预制率为61.25%。

2.2装配施工

为保证施工质量，预制构件安装前需要进行定位，同时，还需要在施工过程中对钢梁的位移和标高等参数进行跟踪测量并对安装的关键点进行全程控制，确保所有的构件安装符合要求。同时，现场采用专业化机械施工，降低了对人工数量和技能的需求，能缓解施工场地不足的影响。

（1）预制柱柱节点连接

预制柱柱节点采用灌浆套筒连接，满足一级接头要求，接头抗拉强度较现浇增加15%，灌浆料抗压强度大于85MPa（安装前进行试块检测）。横向节点与现浇模式一致，抗震性能等同现浇。采用灌浆套筒连接可保证连接质量，解决同截面主筋搭接问题，并符合模型计算节点假设条件。

（2）预制梁柱节点连接

梁柱端部裸露的钢筋交叉水平放置后，利用模板，将此部分整体现浇。吊装作业时按构件安装时的姿态进行吊点设置，梁为水平双挂点，柱为竖向上部双侧挂点。梁柱接头采用高强度等级混凝土现浇，受力传递明确，整体性强，有利于建筑抗震。

（3）外墙防水处理

外墙板可采用实体墙，也可采用夹心墙体。墙板间连接分为上下拼接、左右拼接2种。墙体采用3道防水措施：最外层采用MS耐候胶密封（使用寿命达20a），弹性好，可防止开裂和渗漏；第2层采用聚乙烯棒填充；内层采用构造防水及导流措施，行业应用效果明显。

2.3基于BIM的信息化管理技术

近年来，BIM技术被广泛应用于建设项目，用来推动建筑业信息化改革。通过BIM一体化设计技术、预制工厂生产技术和施工现场装配技术的整合利用，使各阶段信息无损共享，从而实现变电站的“设计、生产、装配一体化”。BIM技术的协同设计基于同一BIM模型，实现信息统一和共享，确保了各参与方的沟通质量和效率。各方对工程进行协同管理，使工程在设计、构件、质量、安全等方面的管理更加信息化，提高了项目管理的效率。另外，利用三维BIM辅助设计，可进行预制构件和机电管线碰撞检查。在设计过程中，共检查出多处问题：夹层钢筋碰撞43处、二层钢筋碰撞21处、预制构件自身缺漏2处、预埋件位置不合理2处、预埋管道位置错误3处、建筑与结构不合理3处。装配式变电站的BIM信息化管理是以BIM模型为项目的信息源，结合资源装配计划，以云技术、RFID（射频识别）等物联网技术和移动终端技术为信息采集和应用手段，服务于预制装配式建造的一体化全过程管理，实现了基于BIM的信息化管理技术创新。

3 结束语

预制装配式变电站能缩短近一半工期，使项目可提前投入使用，能创造潜在的社会价值和经济价值。构件模具还可用于其他项目构件生产，提高后续变配电站建设质量、缩短工期，并积累设计、生产、施工管理经验。随着科学技术的发展，预制装配式变电站的技术、产品及实施经验定会很快成熟起来，也将会成为变电站建设的重要方案之一。

参考文献：

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