金虹110千伏装配式变电站与传统变电站土建工程对比浅析

0  引言

装配式变电站是用预制的工地装配而成的变电站。嘉定金虹110kV装配式变电站作为嘉定区第三座装配式变电站，在总结以往装配式变电站建设过程中的经验后，具有“资源节约、环境友好、工业化”的特点，本文介绍了金虹站建设特点，与传统变电站的建设特点进行分析对比。

1  工程概况

金虹110千伏装配式变电站位于上海市嘉定区江桥镇曹虹路东侧，金园四路北侧。建筑物长46.86m，建筑物宽22.56m，建筑高度12.10m，本工程站区用地面积：2391㎡，总建筑面积：2525㎡，建筑占地面积1057㎡，地下一层1057㎡，地上一层912㎡，地上二层556㎡，结构类型为地上部分采用钢结构，地下部分采用钢筋混凝土结构。本工程±0.000m标高相当于绝对标高4.600m（吴淞高程），室外高差1.500m。

2  装配式结构

2.1  金虹站装配式结构介绍

金虹站地下电缆层为钢筋混凝土剪力墙结构，主体结构采用钢结构，现场吊装作业速度快，设计灵活多变，构件加工精度要求较高、现场施工道路场地要求较高、少数构件需要现场组装焊接。

2.2  钢结构结构施工

吊装时，可用两台25t吊车从中间向两侧安装，钢柱安装时，应先安装内柱，后安装外柱。每根钢柱安装后应及时进行初步校正，以利于钢梁安装和后续校正。钢梁安装顺序总体随钢柱的安装顺序进行，应先主梁后次梁，先下层后上层进行安装。相临钢柱安装完毕后，及时连接之间的钢梁，使安装的构件形成稳定的框架，不能及时连接的应拉设缆风绳进行临时稳固。

如图1、2所示：

图1梁钢柱吊装（装配式）

图2 螺栓连接（装配式）

2.3  建筑装饰

2.3.1  楼承板

金虹站楼地面工程为传统的细石混凝土楼地面，屋面采用了钢楼承板混凝土屋面系统，钢承板采用闭口型形式，楼承板的材料采用热浸镀锌板，屈服强度300Mpa/G550 、镀锌量275g/m2。可满足国家一级耐火极限要求楼承板的厚度有：0.9, 1.0, 1.2mm。闭口型楼承板的优点：

1、板型预留悬挂孔道

2、无需预埋埋件或膨胀螺栓，

3、可随时悬挂电气专业等支架吊杆

如图3、4所示：

图3 闭口型楼承板与吊件配合

图4 闭口型楼承板悬挂电气专业支架吊杆

楼承板上的悬吊系统使用的是肋底卡槽配合精致的两片式吊件，经济且可以永久使用。可供吊顶，板底水电，空调管道以及设备的安装。当压型金属板上方混凝土浇置完成，混凝土达到75%设计强度时，这种悬吊系统在任何时间都可以很轻易的装置在助底卡槽的任何位置。每一个吊件可以提供225公斤的安全标准吊重，除了事先确定悬吊物件的荷载之外，这种系统不需要事前的规划和预埋，安装时也不需要在楼板底部钻孔打胀栓，烧焊或火药击钉，因此在已入住建筑物中的管路修改都可以将不便及噪音降到最低。

如图5所示：

图5 吊件示原理意图

闭口型楼承板无需在板面焊接钢筋支点，运输方便便于堆放，同时板底表面光洁平整无坑洼，具有良好的可观效果。

如图6所示：

图6 金虹站楼承板效果图

2.3.2  外墙系统装饰

外墙板采用四面企口铝镁锰夹芯板系统，在施工过程中控制好墙面夹芯板安装的水平线、标高和垂直度，在每张墙面板安装时复核水平线、标高，采用经纬仪控制垂直度，以保证安装质量；胶缝控制在10mm。

外墙板材质采用80mm厚岩棉三明治板，表面压花，横向放置，四面企口，外板0.8mm(TCT) 铝镁锰板，PVDF涂层 ，内板0.5mm(TCT)彩板，聚酯涂层，耐火等级不低于1小时。同时铝制面层可有效抗腐蚀性，铝在与氧气接触表面形成一层氧化铝可有效隔绝氧化，形成一层保护膜，专家曾做过实验，铝在50年的消耗厚度在0.5mm，因此外墙系统采用铝镁锰材质可保证建筑物的使用寿命。

外墙系统的优化:

在设计过程中对雨水管进行内置隐藏布置，进一步美观建筑外立面形象，同时优化布置位置，不影响电气设备的运行。

门窗收边工厂预制，材质及颜色同外墙板外板，直线段内不得出现搭接，所有边缝需要有耐候胶密封处理，横竖胶缝必须保证同等宽度，胶缝表面平滑。

如图7所示：

图7 金虹站窗户效果图

2.3.3  内墙集成化装饰

在设计阶段提前对室内水电、消防、技防等各专业管线及设备在图纸上进行集成化，尽量避免现场各类管线设备打架的情况。

如图8所示：

图8 内墙系统优化设计图

在平面与立面多维度科学的布置了管线的走向与路径，确保在各类平面上减少交叉，布线调理清晰，易于检修，并实现美观的目的。

如图9所示：

图9 金虹站预埋管线成品效果图

内墙按照建筑物耐火等级要求分别选用172mm防火石膏板墙体外贴波纹彩钢板，（耐火极限达到3小时）和148mm厚防火石膏板墙体外贴水泥纤维免漆板，耐火极限达到1小时。水泥纤维免漆板具有施工简单，尺寸规格标准，板面光丽整洁的优点，墙面板缝采用铝型材喷涂工艺，较传统的内隔墙分割线条相比，牢靠、大方、美观，施工起来也方便，简洁。该施工线条需要先安装一侧装饰板，然后压住，螺丝固定牢靠，在进行下一张装饰面板的安装，依次进行施工。可有效控制板缝及板面平整度。

所有连接构造、构件、配件及设备管线的配置遵循采用标准化、少规格、多组合的原则在现场拼装。

如图10所示：

图10 金虹站内墙面成品效果图

2.3.4  钢结构楼梯装饰

钢结构楼梯采用模块化拼装，在工厂预拼装焊接完毕，大大的提高了安装速度，也保证了精度。传统的楼梯踏步采用瓷砖，本站即将采用机场大厅式的耐磨塑胶踏步，提升了整体的美观度，

梯级是多层复合吸音梯级地面材料，总厚度为3.35mm，包含透明耐磨层、设计印刷层和背层，表面独特的防滑压纹，专为楼梯安全而设计。该产品是一体化的梯级材料，包括梯级踏步、带棱纹的对比色防滑梯级凸缘、以及楼梯起步等。梯级可提供达17分贝的隔音性能。与传统地砖踏步对比：有更加好的防滑性能，更安全；颜色更加丰富，装饰性更美观；有弹性，更加静音；更加轻质，减轻建筑物的承重。

如图11所示：

图11 金虹站内楼梯成品效果图

2.3  辅助设施

金虹站共设有空调6台，风机7台，照明灯具主要为吸顶灯、应急灯、防眩幻灯等共314盏灯具，安防共设有10个监视器，消防共设有4个消防栓。管线基本暗敷，暗敷率达到95%，内部美观，另本体建筑物装配化率达到83.3%。

2.4  装配式清水混凝土围墙

金虹站围墙长为263米，基础采用现浇混凝土杯口基础，围墙本体采用预制装配式设计，工厂预制ALC板，现场吊装，实现了工厂化加工、装配式建设，施工周期短，施工质量便于控制，大大减少了现场工作量，减少现场劳动力投入，环保便捷，缩短工期，有利于现场安全文明施工。

3  经济技术指标对比

3.1  建设周期对比

金红110kV装配式变电站与传统变电站建设周期相比能缩短近一半时间。

如图12所示：

图12 建设周期对比图

3.2  施工过程对比

装配式结构采取干作业法，采用钢梁钢柱和ＡＬＣ板等装配，材料工厂化预制，部件现场标准化组装、通过订单式派送实行材料几乎零库存，这种干作业法不受寒冷天气环境影响，不影响冬季施工，施工安全环保、文明整洁，减少了传统变电站湿作业法的混凝土现场浇筑、墙体砌筑、水泥砂浆搅拌等作业程序，有效避免了施工过程中的振动、噪音、烟雾、粉尘、污水等不足。装配式结构施工还有一个显著特点，不需要像传统结构那样搭设外脚手架，降低了劳动强度和搭设时的安全风险。

3.3  质量控制

由于钢结构构件均在厂内加工预制，构件质量有保障，也有利于整个工程的质量控制，但内外墙彩钢板不同于传统的湿作业砖墙，一旦造成损坏，维修比较困难。在存在大量交叉施工的情况下，更要注意成品保护工作。

3.4  安全控制

与传统变电站施工方式相比，采用装配式变电站施工后，安全风险明显下降。具体如下：

一般传统钢筋砼框架式变电站一级风险20个，二级风险34个，三级风险2个，四级风险1个。装配式变电站一级风险14个，二级风险20个，三级风险2个，无四级风险。

3.5  劳动力配置分析

金虹站主控楼主体结构施工采用两台25T吊车施工，劳动力投入较传统钢筋混凝土结构节约劳动力25%以上。

如图13所示：

图13 主体结构劳动力配置对比图

金虹站装配式墙体施工采用一台25T吊车施工，劳动力的使用较传统砌筑结构墙体节约劳动力60%以上。详见表3.2-2 墙体施工人员配置比较表。

如图14所示：

图14 外墙施工劳动力配置对比图

3.6  经济效益分析

直接经济效益：经过金虹站的实践证明，同等条件下装配式结构平米造价比钢筋混凝土结构常规方案平米造价高约20%。但如果定型化、批量化建造，则可以在一定程度上降低成本。

间接经济效益：装配式结构可以缩短工期，相应的工程贷款利息和管理费用大为节省，可以用来弥补较高的建安费，并且随着提早投运，可以多输出大量电量，从这几个角度来讲，装配式结构有着巨大的间接经济效益。

4  工程中重点关注问题

装配式变电站的耐久性。传统变电站设计使用年限一般为50年，而装配式变电站采用钢结构，防腐防火涂料需定期检查维护，其建筑设计使用年限能否达到传统变电站水平，还有待实践验证。

装配式变电站前期设计的质量非常重要，特别是钢结构的细部设计，一旦产品加工运至现场，再变更将非常麻烦；照明、消防及技防等管线也要在钢结构设计时考虑周全，尽量做到暗敷美观。

装配式结构有着一定的优越性，能否在其他分部工程中推广呢？如电缆沟、散水、室外站防火墙等，这也是我们下步研究的课题之一。

装配式变电站还没有形成一套成熟、标准的设计和施工工艺。

5  结语

装配式变电站是国家电网公司在变电站建设领域掀起的一场革命，改变了传统电气布局、土建设计和施工模式，最大化实现工厂化加工、装配式建设。金虹站作为第一批5个试点站中唯一的户内站，为户内装配式变电站的建设提供了宝贵经验。

金虹110kV装配式变电站的建设实践说明了以下几点：

（1）装配式变电站的建设能有效缩短工期，利于现场安全文明施工、环境保护；

（2）装配式变电站的建设能取得良好的综合经济效益；

（3）装配式变电站的耐久性能有待实践检验。

参考文献：

[1] 国家电网公司“两型一化”试点变电站建设设计技术导则；

[2] 金虹110kV变电站工程施工总结。

作者简介：

乔刘伟（1989－），男，安徽，工程师，电力工程建设管理。

华东送变电工程有限公司，52964011，qiaoliuwei@sh.sgcc.com.cn，上海市嘉定区虞姬墩路16号、201803。