“钢结构+装配式”变电站建设过程中存在的问题及对策

吴 俊 黄 俊 张 璐 陈 亮

1“钢结构+装配式”变电站建设过程中存在的问题

1.1 钢材检测报告中存在的问题及钢材型号引发的安全问题

在项目的实际执行过程中，发现钢材第三方检测报告中缺少对硫、磷、碳等化学元素的检测。此外，钢材型号的略微差异也会触发安全报警[1]。

以某钢结构变电站项目为例，设计图纸要求使用Q345 型钢材，但根据《低合金高强度结构钢》（GB/T 1591-2018）中的规定，2019 年2 月1 日起，Q345钢材牌号已改为Q355，项目部购买了Q355 型钢材，结果相关部门开展“四不两直”检查时，督查人员仍然依据设计图钢材号检查裁定，对项目部出具了整改通知单[2]。

1.2 旋挖机钻孔塌孔问题

地勘报告是变电站基础工程的重要支撑材料，如果在开挖过程中发现地勘报告与实际情况不相符，可能会导致施工方案变更，从而增加工程造价。以某钢结构变电站为例，其采用回转钻成孔灌注桩，设计采用泥浆护壁工艺成孔，但在旋挖机挖桩过程中，发现钻孔10 m以上连续出现了塌孔或缩孔，导致桩孔无法成型。

1.3 混凝土试块养护及送检程序不规范问题

地基工程结束后，需开展混凝土结构工程，此环节中项目部需按要求准备试块并送检。实际执行过程中，施工班组往往没有按照标准对混凝土试块进行养护，甚至不向第三方机构送检。这些现象导致混凝土试块汇总及评定记录不全，直接影响了关键工序的验收效率。

1.4 地脚螺栓与钢结构尺寸不符问题

以110 kV 装配式变电站为例，钢结构安装施工工艺可被拆解为以下流程：工厂预制→施工准备→钢柱安装→钢梁安装→高强度螺栓连接副安装→梁柱节点焊接→钢柱地脚螺栓二次浇筑→楼承板安装→防腐修复及防火→外墙檩条安装→外墙板安装→质量验收[3]。其中，工厂预制阶段钢结构生产厂家需要按设计文件要求采买钢材，按照设计图纸生产并开展预拼接。预拼接工作结束后，钢结构生产厂家应编制预拼接记录。

在实际建设过程中，经常出现地脚螺栓尺寸与钢结构尺寸不符问题，导致这样问题的原因在于土建班组和钢结构班组之间缺少充分的沟通，双方都在闭门造车，未提前开展有效的交流，导致项目现场安装的时间大幅增加，降低了项目利润。

1.5 钢梁翼板焊反问题

钢结构材料在工厂内完成生产、加工，在现场开展拼接，在现场安装过程中，出现了工人将翼板焊反的情况，结果导致连接板孔距不够，无法将横梁和立柱连接起来。钢结构主梁焊孔问题如图1所示。

1.6 钢结构横梁安装时安全带“高挂低用”问题

钢结构完成立柱的安装后，将开始连接横梁，一般都属于高空作业，虽然高空作业车可以降低部分环节的风险，但仍然有部分区域需要挂设安全带由工人进行焊接。此时，立柱顶部无安全带附着点，只有在下方才有安全带附着点，但在下方系安全带不满足“高挂低用”的使用原则，带来安全隐患。

1.7 屋顶避雷带密封不严导致漏雨问题

在钢结构内墙水泥纤维板施工过程中，项目部发现气体绝缘全封闭组合电器（Gas Insulated Substation，GIS）室内侧安装完毕的水泥纤维板出现泡水现象，部分水泥纤维板已开始断裂脱落。经查勘发现，漏水处为钢结构配电室屋顶避雷带处，雨水从预埋圆钢及扁钢位置直接漏进内墙，且由于预埋圆钢及扁钢处与女儿墙盖板位置相抵触，预埋圆钢及扁钢尺寸不统一，造成盖板开孔位置及尺寸不统一，导致女儿墙盖板无法安装。

1.8 设备安全、计量、运检等消缺问题

变电站建设完工后，需按业主单位要求开展消缺。消缺的问题多种多样，结合供电公司实际验收情况，可从设备类型及使用安全上展开讨论，主要涉及的消缺包含主变及其附属部分消缺、GIS 消缺、开关柜消缺、光缆消缺及运检消缺5大类，主要问题包括接地问题、泄压阀朝向问题、铭牌与内部件不统一问题、计量问题及安装问题。

2“钢结构+预装式”变电站建设过程中的问题及应对策略

2.1 钢材检测报告中存在的问题及钢材型号引发安全问题的对策

项目部应在材料进场时首先复核钢材型号并要求第三方检测机构检测硫、磷、碳等化学元素，如条件允许，项目部可考虑派专人驻场监造。采购钢材时，项目部应及时告知设计单位钢材新旧标准之间的偏差，并取得设计变更文件。在“四不两直”检查时，项目部应及时出具设计变更文件，避免误会。

2.2 旋挖机钻孔塌孔问题的对策

针对旋挖机钻孔塌孔问题，项目部应从地质情况开始调查。

第一，调查前期勘察报告中是否出现漏项，如缺失、漏项应向勘察单位反馈并向业主单位争取补偿。

第二，调查原有场地的地质情况和回填情况，这也可能是导致塌孔的原因。比如，本文提到的变电站使用旋挖机钻孔无法成孔。调查发现，该场地之前是沟壑地区，种植农田多年，现堆积大量回填土，回填土的密实度不够，这可能是浅层土无法成孔的原因之一。

第三，考虑在地勘期间，地质情况是否发生了变化。比如本文中提到的问题，经研讨发现详勘时间与实际开挖之间有较大的时间差，在这一时间差内存在地下水长时间浸泡回填土的情况，造成地下淤泥软土层厚度增加、积水低处聚集并导致旋挖机干式转法无法成孔。

对于旋挖钻机成孔遇卵石、流沙、涌水引起的塌孔，建议结合塌孔部位具体分析。如果塌孔部位在浅部，可先采用人工挖孔浇筑混凝土护壁，然后进行旋挖钻机成孔；如果塌孔部位位于桩孔中、底部，先采用旋挖钻机挖至塌孔部位，迅速清除已轻微塌孔的泥沙，及时采用水下灌注成本较低的C15 混凝土，回填至塌孔顶部，待初凝后钻机继续作业，此时混凝土已填充塌孔部分，旋挖机掏出其中间部分，剩余部分将形成混凝土护壁阻止塌孔的加剧。若塌孔较为严重，表现为塌孔泥沙清理不净、桩孔进尺反弹、地下水量较深等现象，则需要分层进行C15 混凝土灌注、钻进，直至处理到塌孔底部[4]。

针对地下水量汇集、塌孔部位较大这一情况，考虑到混凝土浇灌量无法控制，项目部可采用钢护筒作为辅助成孔措施。实施方案有2 种：一是租赁适合管径的钢护壁，浇筑后归还，成本相对较低；二是遇桩径较小或在当地租赁不到合适口径的钢护筒时，可考虑购买钢材加工制成合适管径的护壁，循环利用并在浇筑结束后考虑联系租赁厂回收或变卖钢护筒以回收残值。相比自行制作合适口径的钢护筒这一方案而言，租赁大口径钢护筒，虽然在钢护筒上节约了成本，但是却浇筑了更多的混凝土，工程造价可能相对高一些。

无论是采用泥浆护壁还是使用钢护筒护壁，都不是唯一的方案，施工项目部应综合考虑造价、现场实际情况及施工便利等因素，统筹对比后制订合适的施工方案。桩基础制作完毕后，项目部应按程序报审并提供检测报告，其目的在于通过试验判断旋挖钻孔灌注桩桩身的完整性。此外，楼房的压实系数试验检测报告中应注明标高，便于判别回填深度及厚度。

2.3 混凝土试块养护及送检程序不规范问题的对策

在混凝土浇筑施工过程中，项目部应严格遵守《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB 50204-2015）[5]。混凝土试块的汇总及评定记录资料依据为标准养护混凝土试块强度值，项目部应做好现场浇筑混凝土的标养试块和见证取样送检，还应按要求编制同条件试块留置方案并报审。此外，应按要求做好混凝土试块的汇总及评定记录。

2.4 地脚螺栓与钢结构尺寸不符问题的对策

项目部应在土建预埋阶段就加强地脚螺栓的质量管控，建议钢结构生产厂家派技术员到现场指导。地脚螺栓浇筑前要复核尺寸，浇筑完成后，还要二次复核，建议钢结构生产厂家以复核的尺寸为依据打孔，便于现场安装。

2.5 钢梁翼板焊反问题的对策

钢梁主梁和次梁通过连接板固定。实际安装过程中，发现预制时厂家将主梁焊板焊反导致连接板孔洞无法完全重合，解决方案是缩短主梁和次梁间的可调节空间并将连接板右侧切掉一些。

2.6 钢结构横梁安装时安全带“高挂低用”问题的对策

钢结构横梁吊装前，需要编制施工方案，但钢结构立柱顶部无安全带绑扎点，不满足安全带“高挂低用”原则，施工方案存在安全隐患。此种情况下可考虑在钢结构上端预设水平安全绳。

2.7 屋顶避雷带漏雨问题的对策

为降低施工难度，同时避免后期圆钢及扁钢预埋处漏雨对墙体材料造成浸泡导致的内墙水泥纤维板腐烂垮塌，通过将原设计位置的直立扁铁及圆钢弯折90°预留出女儿墙盖板安装位置，再弯折90°从女儿墙盖板下方檐口往上伸出。

2.8 设备安全、计量、运检等消缺问题的对策

主变消缺问题主要涉及变压器本体线芯搭接面宽度问题、避雷器附件接地问题及主变附件安全防护设施相关问题。按主变施工验收规范，对主变铁芯夹件搭接面进行处理，搭接面应不小于两倍宽度。主变低压侧避雷器计数器应单独加装接地线。安装铜牌时，应对所有裸露部分覆盖热缩管，并在变爬梯上加装五防锁。主变隔离防火墙上的报警电话及照明开关不能防雨，日晒雨淋后容易损坏，应加装防雨罩。

GIS 消缺问题主要涉及防爆片泄压口朝向安全问题。GIS 防爆片泄压口应朝向安全的方向，避免紧急事故时压力向安全通道或其他有人经过的地方涌出造成二次伤害。

开关柜消缺问题主要涉及开关柜铭牌信息与柜内实际参数不一致、桥架防腐问题、计量问题及“五防”问题。开关柜到货时，项目部宜安排专人接收，并仔细复核开关柜铭牌信息，确保铭牌信息与柜内互感器的实际变比一致。项目部应对主变10 kV 母线桥及支架进行防腐处理，邀请供电公司现场检查前，开关间内的所有电能表和采集终端均应送省计量校验，并建立资产，采集终端参数应设置好并接入综合数据网信号。每面10 kV 开关柜下电缆沟内均应砌防小动物堵墙。

光缆消缺涉及的问题主要是光缆绑扎方式不合理和转弯半径过小。针对光缆绑扎方式问题，可考虑将终端塔光缆扎带变更为线夹式。实际施工过程中，还应充分考虑光缆转弯半径问题，保证光缆因转弯半径过小而出现破损。

在变电站交付后，站点的运行维护一般由供电公司运检部负责，通常变电站验收时，运检部也会参加。运检消缺主要涉及设备接地、安全问题、操作便捷、网络监控4 个方面的内容。

消缺开始前，项目部应开展自查自纠，重点检查室外照明灯杆、主变区域金属材质围栏、室外消防箱等是否接地。同时，应对全站各设备的穿管进行防火封堵，完善设备二次标签。网络监控方面，项目部应保证视频监控系统尽量与供电公司互联网办公室采用同品牌型号的监控，如果品牌不同，应与对方取得联系，协调联网准入、协议匹配和系统调试相关事宜。

3 结语

安全、质量、进度及成本是变电站建设的关键要素。本文以110 kV“钢结构+装配式”变电站建设为背景，从原材料检验、地基基础工程及混凝土工程（混凝土试块的养护及送检）、钢结构安装过程（地脚螺栓、立柱翼板焊反、安全带“高挂低用”、避雷带工艺改进）和消缺过程（设备安全、计量和运检）这4个方面阐述了可能存在的问题及解决方案。本文列举的相关案例能够为变电站建设提供依据，具有较高的应用价值。