研究与设计探讨变电站基础设计中的裂缝控制

摘要:在社会的不断发展中，土建工程规模正在不断的扩大，土建工程的设计结构也在不断的发生变化，但是在实际的土建工程施工中，出现最多并且最难解决的就是裂缝问题，裂缝的出现会对土建工程质量产生较大的影响，而裂缝的形成原因较多，控制难度较大，这就需要在对土建工程裂缝的出现原因进行分析的基础上，从设计和施工等两个方面来对土建工程的裂缝进行防治。

引言

近年来，随着我国经济社会的发展进步，电力工业也获得了蓬勃发展，用电需求量日益增大。2007年，国家电网公司提出建设“两型一化”变电站的要求，全面推广“资源节约型、环境友好型、工业化”变电站。2009年，国家电网公司提出建设坚强智能电网的战略规划，加大建设以特高压线路为骨干的各级电网在此背景下，电网投资不断增加，变电站的土建设计日益复杂，工艺要求越来越高，变电站的土建设计也进入到了新的发展阶段。现代变电站土建设计开始采用模块化设计，在遵循现有设计规程与规范的基础上，追求施工安全、工艺先进、风格鲜明、绿色环保等新标准。

1.GIS基础防裂缝设计优化方案

GIS即气体绝缘金属封闭开关设备。又称“六氟化硫封闭式组合电器”，它是将一座变电站中除变压器以外的一次设备，包括断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线、电缆终端、进出线套管等，经优化设计，有机组合封闭在接地的金属外壳内，充以SF6气体绝缘。GIS设备属于对地基变形敏感的设备。其基础本体顶面的埋件、沟道密集，荷载大小及分布不均匀，且GS设备安装工艺和安装精度要求高，因此，为保证设备正常运行，需严格控制基础的裂缝。

根据以往的设计经验，结合GIS设备荷载大且分布不均的特点，设备主体基础可采用平板式筏板基础支墩组合的形式。筏板基础刚度大，可以减少地基土的压力并有效地调整基础的不均匀沉降，上部基础采用支墩，又可减少大体积混凝土水化热及温度裂缝。因此，对于变形要求严格的GIS设备来说，筏板基础+支墩组合是一种适宜的基础型式。国内已经建设完成的GIS基础均采用筏板基础，从观测的结果看，基本满足设备运行要求。

根据GIS电气设备布置的优化方案，基础设计可采用分支母线基础与GIS本体大板基础分离布置的方案。此方案可以减少基础的体积，能有效地减少基础的温度应力，缓解基础温度裂缝的开展。

2.塑性沉降引起的裂缝

2.1温度和温差的辩护引起的裂变

温度和温差忽高忽低容易形成温度阶梯，对土建工程的建筑体会产生影响，在夏季裂变的可能性越大，发生的概率越大。由于水泥是一种具有水化热大:高强:快硬特征的建筑材料，混凝土在捣碎之后没有得到及时的浇水进行养护，使得混凝土在高温下失水，进而收缩，水化释放的热量比平常要大，没有得到及时的水分补充。所以在硬化的过程中，浇板受到支座的束缚，产生了温度应力，最终出现裂缝现象，这些裂缝很容易出现在一些硬度比较薄弱的部位，例如，一些墙角处的板材。

2.2过度的外力引起的裂缝

过度的外力对土建工程建设也有一定程度上的影响。在多度外力的压迫下，建筑结构承受着超出本身负荷力的应力。在这种情况下，建筑结构会发生变形。当建筑结构受到束缚和限制时会产生相应的内应力，当这种内应力超过建筑结构中混凝土的抗拉强度时，土建工程就会出现裂缝，它会影响土建工程的耐久性。

2.3塑性收缩引起的裂缝

塑性收缩所引起的裂变指的是混凝土在浇筑三到四个小时之后。没有用塑料薄膜或者其他一些工具对混凝土进行覆盖保护，使得混凝土表面的水分由于高温或者大风快速的挥发，造成混凝土内部急速的收缩，承受不住混凝土收缩引起的内部应力导致裂缝的产生。

3.GIS设备基础设计时防止基础裂缝的措施

(1)GIS基础大于40m时应设置后浇带。GIS设备及套管基础共设置11处后浇带，使得每段基础施工长度均小于40m后浇带宽度800mm，两侧设置加强钢筋。

(2)基础竖向采用分层浇注的方法，共分三次浇筑。第一次浇筑高度1m，第二次浇筑高度0.9m，第三次浇筑高度0.3m并在表层混凝土基础中掺设抗裂纤维，顶面配置温度钢筋。

(3)基础表面设置分隔缝及缩缝。分隔缝设置在二次、三次浇筑层，采用泡沫挤塑板嵌缝，硅酮耐候密封胶在三次浇筑层做表面填充;缩缝设置在三次浇筑层，采用沥青麻丝嵌缝，硅酮耐候密封胶做表面填充。缩缝间隔约为3m～4m，可有效减少GIS基础表层裂缝。

4.GIS大板基础施工方面建议

除设计指定的后浇带以外，大体积基础混凝土浇注应按基础平面，厚度及施工浇注能力用垂直施工缝分块浇注。分块的基础应间隔进行浇注，分块接合面应按《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2015规定施工缝要求处理。

各块基础浇注时应采用斜面分层或全面分层法浇筑，分层厚度宜为25～40cm，分层浇注间隔不超过混凝土初凝时间为限。混凝土浇筑时从埋件四周振捣，直至埋件下气体及泌水排除干净，振捣时应尽量避免与埋件接触。

施工时应严格按照大体积混凝土施工的有关条文执行，避免出现裂缝。为防止产生温度裂缝，可采取以下措施:

(1)选用低水化热水泥;

(2)配合比设计，应选用粒径大，级配好的骨料，掺粉煤灰和减水剂，减少单位体积的水泥用量，具体掺加量由试验确定。

(3)配合比设计，应选用粒径大，级配好的骨料，掺粉煤灰和减水剂，减少单位体积的水泥用量，具体掺加量由试验确定。混凝土浇注完毕后，应对混凝土温度监测，使混凝土的温升梯度不大于15°C/m，混凝土内外温差不大于25°C，内底温差不超过20°C。

(4)混凝土养护措施采用加盖一层塑料薄膜和养护覆盖层。定时浇水，使混凝土保持足够的湿润状态。浇水养护日期不得少于14昼夜。(5)混凝土拆模时其强度应能保证表面及棱角不受损伤，拆模时间不少于7天。

结语

建筑工程质量是保证变电站电气设备运行良好的基本保障，因此需要对建设过程中出现的任何质量问题都要预防与处理。裂缝作为一种常见的质量问题，需要我们根据具体的形成原因展开分析，然后进行针对性地防治，从而有效地保证变电站安全、稳定地运行。

参考文献:

[1]变电站建筑裂缝形成的原因及防治措施分析[J].薛雪云.科学之友.2012(09)

[2]变电站建筑工程的裂缝与防治[J].张东生.广西电力工程.2000(01)

[3]探讨变电站建设土建裂缝控制[J].朱振豪，低碳世界.2014(19)

作者简介:

金哲(1986.10.18-)，男，籍贯:吉林，朝鲜族，本科学历，单位：同济大学，研究方向:建筑与土木工程

钱颖(1990.512-)，女，籍贯:江苏，汉族，本科学历，职称:工程师，职务:科员，单位:华东电力设计院有限公司