时间: 2024-06-30 09:10:37 |   作者: 路障机学校案例

  近日，中国能建陕西院设计的国内首座“330千伏地下变电站”西安城南330千伏变电站项目建设迎来关键节点，工程全部筏板基础浇筑完成，标志着项目建设郑重进入整体的结构施工的攻坚建设阶段。

  城北330千伏变电站2017年建成投运，它不仅是全国首座采用隔震支座的330千伏地上户内变电站，也是公司承建的最高电压等级的户内变电站，建设过程困难重重。西安城南330千伏地下变电站坐落在西安城市南北中轴线东侧，位于城市二环线南段，被冠以多重“第一”的标签：全国首座330千伏地下变电站、国内首座采用型钢混凝土结构的地下变电站、陕西院承担的最高电压等级的地下变电站，以及与文物合建、设计配合历时12年之久的地下变电站。

  目前，位于地下19.4米深处的变电站“底座”已完成浇筑，为前期基坑和筏板施工画上了阶段性的句号。预计两个多月后，将在此筏板基础上建起一座三层楼高的地下变电站。这座变电站从设计到阶段性节点的完成，历经无数挑战与曲折。

  西安城南330千伏地下变电站是陕西省和西安市两级政府电网建设的重点项目，是西安南郊地区主电网关键节点，承担着2024年“迎峰度夏”重点任务，计划于2024年6月30日带电投运。如果未能按期建成，周边约6万户居民被迫限电，存在大面积、长时间停电风险，西安南部郊区新增用户将面临无电可接的难以处理的后果。建成后将承担西安南部和市中心重要电力供应，完全解决度夏期间330千伏上苑变、南郊变过载问题，对缓解西安城市中心用电紧张局面，提高供电可靠性，促进城市健康发展具有非常非常重要的意义。

  项目自2012年立项启动，2014年~2018年期间，因选址问题多次开展方案优化和环评等工作，随后在西安市发改委、碑林区政府、国网陕西省电力公司和西安供电局等多方的共同努力下，南二环和文艺路十字西北角的雁塔110千伏变电站围墙范围内西侧有空置场地且符合地区建设规划和交通运输等的建设要求，具备建站条件。鉴于种种原因，布置方案最终定为建设地下变电站。

  地下变电站的设计和建设难度远非地面建筑能比，西安城南330千伏变电站向地下“借”来空间，其在设计与建设过程中受多重客观因素制约，其旁边的环境复杂体现在多个层面。首先，变电站处于雁塔110千伏变电站围墙内一片狭小且紧凑的空间，周边环绕着多层住宅区、高层建筑以及交通繁忙的二环南路，设计项目组需在这样的复杂有限的场地中精细化布置，电气设备体量大、布置形式多样、工艺精度高、电气管线密集且路径复杂，平面和竖向布置需要最大限度地考虑与临近设施的安全距离和对居民生活的影响最小化。其次，设计过程中须妥善处理与现有地下设施如330千伏市政顶管隧道、110千伏电缆竖井、主变基础及油坑、主变室桩位、主变事故油池和电缆沟等的关系，既要规避相互冲突，又要确保安全距离、结构稳定、施工可行性。再者，由于变电站基坑开挖深度大，且地下水位较低，设计时必须克服基坑降水、整体及局部抗浮稳定性、基坑排水等要求。加之，地下变电站所处环境位置特殊，设备区热密度差值大，同一空间区汇集多种不同性质气体，通风排热困难且易出现过冷或过热区。变电站位于市区，环境噪音控制要求高。如何保证通风效果、减小通风能耗、降低通风噪音对地下变电站建设和运维都至关重要。同时，目前没有针对地下变电站的消防设计标准，工程设计中消防措施不一致，运行中存在一定安全风险隐患，为解决地下变电站运行中人员的生命、财产安全，急需对地下变电站消防联动控制系统进行深入分析研究。最后，在有限的地下空间内，如何克服大型设备的运输、安装与维护难题，以及如何在满足功能需求的同时，最大限度减少对旁边的环境的噪声、振动和电磁辐射污染，这些都是项目组在设计过程中亟需解决的关键问题。

  十年磨一剑，匠心致初心!西安城南330千伏变电站设计配合已历时12年之久。

  2012年启动，2013年~2021年，经历可研收口、方案优化、公参环评、可研复核及收口。项目于2021年5月开工建设，2021年11月发现地下文物：“隋唐长安城靖安坊东北隅、隋唐长安城第九横街”遗址。2022年2月~2023年5月，项目组配合文物发掘、报审、批复、提取!至此，城南330千伏变电站的标签又多了一项：与文物合建的变电站。

  随着文物的提取完成，停滞了一年半的现场，迎来全面复工，2023年6月围护桩开始施工，2023年10月主体基坑开挖，2024年2月北侧筏板钢筋绑扎作业，2024年3月26日，全部筏板施工完成

  12年时间里，设计的具体方案从地上四层布置全地下布置全户内半地下布置，每个方案都结合民调结果做调整优化。土建设计人员也更换了一茬又一茬，设计思路、设计所处外界客观因素也在变化，设计人员动态调整设计思路，做到了适应和改变。基层管理和一线设计人员的思想从最初单纯的设计，转变到现在的设计、质量和服务集一体的综合体，要求设计人员除了具备综合技术外，更应具备较高的综合服务意识，具备敢于面对现场且综合处理、处理问题的能力，具备强大的面对“疑难杂症”内心，也需要面面俱到的经历、魄力和细致。

  项目整体的结构设计及主体阶段工代佘阳阳这样形容这次挑战：“城南的设计过程是对空间利用、结构安全、支护方案、环境保护、既有电缆管廊避让和利用、体系创新的全方位考验。我们也是摸着石头过河，也有做得不好的地方，也积累了很多设计和施工经验，对我而言，都是经历与成长，接受各种批评指正!”

  一般地下结构工程要考虑基坑支护方式、旁边的环境稳定性、基坑位移及地表沉降、结构体系选型、工程抗浮、工程防水、耐久性、工程降水等设计和施工工艺措施的每个方面，选择更具有安全性、经济性的设计的具体方案。在初步设计期间，陕西院与西安建筑科技大学开展了深层次合作，旨在解决以往工程实际问题，突破制约变电站结构设计的技术瓶颈，寻求一种适合城南330千伏变电站特殊旁边的环境的结构方案。项目组多次与西安建筑科技大学讨论分析，从安全性、经济性、优化和创新的角度，因地制宜地提出整体的结构体系方案。在综合配电楼的地下三层结构中，采用型钢混凝土扶壁式外墙结合钢管混凝土框架柱和型钢混凝土梁的复合结构体系，这一创新设计不仅符合现行规范规程设计理念、规定要求和图集规定要求，而且有效地解决了施工现场特殊的地理环境及工程实施中的难点。

  在严格执行初步设计批复的前提下，陕西院还与西安建筑科技大学共同完成了《330千伏地下变电站复合体系整体性能研究》科研项目，专注于解决组合与混合结构多目标优化设计、地下结构抗震分析、大体积混凝土温度控制与裂缝防治策略、地下变电站抗浮性能及其措施等方面的问题。该科研项目已于2024年3月23日成功结题并通过验收，其成果已在城南330千伏变电站建设中得以应用，成为变电站顺利建设和投运的关键技术上的支持和施工指南，并有望在其他结构工程领域推广使用，同时也是陕西院主导修订《地下变电站作业规程》的重要理论基石。

  在施工图纸设计阶段，面对现行图集中未能提供完整适应工程实际的需求的多种复杂连接方式，如钢管混凝土柱脚连接、型钢扶壁柱柱脚连接、不等高梁与钢管混凝土柱的连接、错层不等高异型梁与钢管混凝土柱的连接、钢管混凝土柱与钢筋混凝土墙的连接，以及集型钢混凝土柱、钢管混凝土柱、型钢混凝土梁与外挑钢牛腿于一体的10吨桥式吊车结构设计等难题，项目组查阅了大量的规范、图集、学术文献，并结合科研成果，通过模拟分析和实践验证，最终开发出了适用于本工程真实的情况的连接方案。依据城南项目现场真实的情况，项目组在结构体系、节点连接设计、施工模板支撑和抗浮设计等方面取得了一系列创新成果，共向国家知识产权局申报了11项实用新型专利和发明专利，其中6项已取得授权，并发表了3篇专业论文，其中一篇荣获《能源工程技术》杂志2022年度优秀论文奖。

  项目组不仅在工程项目施工阶段提供施工图纸和技术指导，更是在现场提供常驻工代服务，更加快速响应各种现场需求和突发状况，提供精准解决方案，确保工程顺利进行。

  基坑支护是确保地下工程安全的关键工作，特别是在城南330千伏变电站这样的大型项目中，设计节点与施工工艺尤为复杂。该工程基坑支护采用了混凝土灌注桩与旋喷锚索的支护方案。面对开挖过程中监测数据的异常波动，主设人及常驻工代徐刚表示，项目组已多次参与专家论证和现场协调，运用软件模拟施工场景，分析影响，并提出了优化方案，确保基坑稳定。

  驻守现场担任工代的工程师们深知其中艰辛。杨朋博，一位土建设计人员分享说：“记忆犹新的是，有一次北侧桩位出现偏差，急需对土体进行注浆加固。我的师傅董淑卿不顾疲惫，坚守现场直到凌晨3点，那晚他一个人去的。年前的一次紧急状况，我们在短短3天内完成了在基坑中部增设钢管桁架支撑的方案设计、模型验证、图纸绘制，那是真正的争分夺秒，像是一场紧急救援行动。”

  建筑设计刘睿提到，2024年春节期间项目未停工，项目组随时待命。当时与电梯厂家配合，和结构和水工专业迅速解决了电梯井开挖工艺问题，结构专业重新建模、计算分析，我们迅速调整设计图纸，采取更直接有效措施以解决现场实际难题。

  目前，筏板基础浇筑已完成，工程正在进入整体的结构的关键阶段。项目组将继续发挥其专业性与决心，确保工程安全有序地推进，为城南330千伏变电站的建设和运营做出贡献，推动陕西院实现高水平发展目标。

  正如人们常说，胜利不会像山坡上的蒲公英一样唾手可得。过去的12年里，设计项目组面对各种质疑、误解甚至否定，始终坚持不懈，每一个难关都是磨砺与成长的见证。从起点至今，那份追求卓越的信念从未动摇，矢志不渝、无畏困难的精神始终贯穿始终，全力以赴、务期必成的决心不曾减退。对于项目安全的重要性以及有序施工的必要性，项目组有着深刻的认识和切身的理解。不是所有的期待，都能如愿以偿;不是所有的成长，都能一帆风顺;期待源于内心，信仰源于行动，成长在于突破。（佘阳阳 鞠显毅）

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