变电站土建结构设计存在问题及处理对策

一、变电站土建结构设计存在的问题

（一）地基基础设计缺乏合理性

变电站土建结构的地基基础需要满足平整、坚实、牢固和稳定等要求，以便为地基上的其他结构物提供足够的支撑力。当前变电站土建结构地基基础设计，主要面临着承载力不足、不均匀沉降等情况，这就暴露了地基基础设计不合理的问题。例如，一些工程设计人员缺乏丰富的变电站土建工程设计经验，或者对变电站土建工程设计标准和要求不熟悉，导致土建结构地基基础设计存在隐患点。设计人员未能对变电站土建区域的地质条件进行全面勘察与了解，在未获取详细、准确地质资料的情况下便着手设计地基基础，造成了地基选型与实际地质条件不符的局面 [1]。以软土地基层为例，如果仍然采用浅基础设计思维，并且不对软土层进行有效处理，便会导致变电站土建结构地基基础承载力较差，从而引发地基基础不均匀沉降的现象。如此一来，地基基础之上的建筑结构、电力设施容易受沉降影响面临裂缝、倒塌等风险，这将对电力企业运营带来巨大的损失。

（二）结构抗风和抗震性能不足

变电站土建结构设计需要充分考虑抵抗各种自然灾害的能力，尤其是强风灾害与地震灾害，所以土建结构设计必须参考当地的气象与地震数据，以此保障变电站运行的安全性。但是当前变电站土建结构设计中，抗风设计与抗震设计存在问题，导致结构抗风与抗震性能不足，具体而言：1. 抗风设计方面未能全面考虑周边环境对风荷载的影响，以及未能对风压数值进行核算，导致结构抗风系数设计较低 [2]。例如，变电站周围存在建筑物时，会影响风的流向与压力分布，如果结构设计中忽略了这一规律，就有可能造成变电站土建工程的局部位置难以抵抗风压，进而造成电力设备受损、土建结构倒塌等事故。2. 抗震设计方面容易出现土建结构类型选择不当，以及抗震设防类别划分错误等问题。以较高烈度的地震区变电站土建结构设计为例，为降低施工难度、控制施工成本选择抗震性能较低的单跨框架结构，造成土建结构侧向刚度较小，发生地震灾害时或某个构件损坏时，容易出现结构坍塌、解体的情况。

（三）土建结构功能布局不科学

变电站土建结构设计中需要做好功能分区，以便为安装各类电力设施及开展运行管理工作创造良好条件。现阶段，变电站土建结构设计中未能合理规划设备运行区域、管理人员办公区域，导致两个区域存在互相干扰的情况。例如，设计中采用了高压室与主控室相邻布局的设计方案，而且两个区域之间没有设置隔音、屏蔽措施，导致主控室中的管理人员长期受高压室电磁与噪声干扰。另外，土建结构设计过程中缺乏前瞻性，未能根据电缆沟、管道井等布置要求预留空间，造成了管线布局混乱、操作平台狭小等问题，严重影响了后期运行维护工作的开展效果。

（四）耐久性与防水性设计不佳

建设变电站需要消耗大量的人力、物力和财力，这就需要保障变电站具有较长的使用寿命，才能保证电力企业的综合效益，所以提高变电站土建结构的耐久性至关重要。但是就当前变电站土建结构设计现状而言，耐久性设计存在诸多问题，严重缩短了变电站的使用寿命 [3]。例如，土建结构选用的混凝土材料标号较低，导致土建结构强度无法满足长期使用要求。另外，防水性设计方面缺乏科学性，屋面、地下室等结构容易发生渗水、漏水问题，长此以往还有可能侵蚀主体结构，造成整个土建结构失去稳定性。以地下室防水设计不到位的情况为例，对于容易出现渗水问题的部位，未能采取合理的防水措施，主要包括穿墙管、伸缩缝等部位，地下水容易通过这些部位进入地下室，从而对电力设施的安全构成严重威胁。

二、变电站土建结构设计问题的应对策略

（一）优化设计土建结构的地基

第一，在设计变电站土建结构地基基础之前，设计单位需要联合地质勘察单位，对施工地块的地质条件进行全面勘察，获取土层分布、地下水位、地基承载力等精准数据，为设计满足变电站土建结构需求的地基基础提供数据支持。

第二，设计单位应当针对承载力不足、容易变形的地质条件，采取合理的地基基础处理措施。以软土地基层处理为例，根据现场实际情况选择合适的处理技术，换填法、灌注桩、预压法、强夯法等，均为处理软土地基层的常用施工技术。

第三，精确计算土建结构地基基础的承载力，该环节应当充分考虑上层结构的荷载，以及关注地下水的分布情况，保障土建结构地基稳定性符合变电站工程的相关标准。例如，地下水位较高地区的地基基础设计，应当采取地基抗浮设计策略，在合适的位置安装抗浮锚杆、抗浮桩。

（二）提升结构抗风和抗震性能

土建结构抗风设计中应当精准确定风压值，可以通过查询当地的气象资料，根据获取的风压值调整结构的抗风系数。同时，详细了解和勘察变电站土建结构周边环境，掌握风的流向和压力分布，结合周边建筑对风场的影响优化土建结构。另外，为避免大风天气对土建结构薄弱部位造成危害，还要采用合理的方案对薄弱部位进行加固，主要包括屋面、女儿墙等部位。

土建结构抗震设计中必须掌握抗震设防的类别，结合变电站抗震要求与标准选择最佳的结构体系。例如，高烈度地震区的变电站土建工程，可以采取剪力墙搭配框架的结构，通过提高土建结构的侧向刚度增强抗震性能。

（三）科学规划结构的功能区域

针对高压室与主控室距离较近的功能分区设计不合理问题，可以在两个不同功能区之间设置隔音墙与电磁屏蔽设施，避免功能区之间相互干扰。针对电缆沟、管道井等设施预留空间不足的设计问题，要求设计单位及人员践行前瞻性设计原则，根据电缆布设、管道井位置提前做好规划，避免各类设施交叉、混合的情况。

（四）优化结构耐久性和防水性

土建结构耐久性直接关系整个变电站工程的使用寿命，在优化结构耐久性设计方面，关键在于选择与管理建筑材料。以混凝土材料为例，选择满足变电站工程质量要求的混凝土标号，并且严格检查混凝土制备质量，设置最佳的原材料配比方案。另外，对于潮湿气候地区的变电站工程，在土建结构耐久性优化设计中，应当做好防腐蚀处理，尽可能选用抗渗性能强和抗侵蚀性能强的混凝土；变电站土建结构防水性优化设计，重点在于对关键部位做好防水处理，诸如在穿墙管、伸缩缝等部位，使用止水环或遇水膨胀橡胶条进行防渗、防漏。

三、结语

变电站土建结构设计是整个变电站工程项目的关键一环，直接影响变电站运行的综合效益。基于变电站土建结构设计中常见的基础不合理、抗风和抗震性能不足、结构功能布局不科学、耐久性和防水性不佳的问题，设计单位需要找准问题成因，对工程设计方案进行优化与改进，不断提高变电站土建结构设计的科学性与合理性。

参考文献：

[1] 赵宁宇 . 变电站建设工程中土建结构设计存在问题及解决策略 [J]. 江苏建材 , 2024, (04): 80-82.

[2] 陈昕. 变电站土建设计要点及优化措施探讨 [J]. 电子元器件与信息技术,2023, 7 (07): 226-229.

[3] 王钏屹. 多含水层地基中某地下变电站的抗浮稳定性研究[D]. 成都理工大学 , 2023.

作者简介：田强（1984），男，陕西人，硕士，高级工程师，从事电力土建结构设计工作。