实例分析110千伏约场站#2主变基础处理方案

实例分析110千伏约场站#2主变基础处理方案

郑薇

惠州电力勘察设计院有限公司广东惠州516023

摘要：现阶段变电站的建设经常面临旧站改造、扩建等问题，尤其主变容量增加，引出主变设备基础的承载力核算，主变基础是否需要重做，影响着后续施工停电方案等各个方面。

关键词：主变压器；主变基础；地基承载力；检测

0引言

随着我国经济的快速发展，电力建设作为公共基础设施建设的任务日渐繁重，早期建设的变电站，在经过多年的运行后，由于站区周边的开发或者设备的老旧等，很多设备面临拆除更换。由此引出本期设备基础能否利用已有基础，设备基础是否需要更换这个问题。怎样以最短停电时间内完成施工，需各专业的沟通协调，在保证施工质量的前提下保证供电业务。

1前期资料收集

110kV约场变电站位于广东省惠州市惠阳区新圩镇，在上世纪90年代建成投产。现因周边工业建设加快，用电负荷增长，原有2台主变容量不能满足用电供给，现需要将原有#2主变进行增容改造，将110kV公庄站内已有的63MVA的主变更换目前约场站#2主变（容量为40MVA，总重为55.5t），更换后约场站#2主变容量为63MVA，总重为92t。根据现场收资及局档案室资料查找，由于缺少原有地质资料，以下数据分析均为基于原竣工图纸以及现场实际测量的相关数据作为依据进行验算。

原有竣工图纸标明地基承载力不小于150kPa，在竣工图上未见有地基处理方面内容，没有变更，由此根据竣工图纸，前期地基承载力已经满足设计要求。本期基础验算按地基承载力为150kPa进行计算。

2基础承载力分析

（1）原主变基础大小：倒π型基础，底部长5.0m，宽3.54m，底部高0.6m。上部分为两个条形基础，长5.0m，宽为0.60m（现场实测宽为0.65m），高1.0m，详见下图：

原主变基础面积不满足不满足新主变压器受荷要求，需拆除基础后重做或者对原有基础进行加大基础底面积法进行加固处理。

3基础方案分析

以上分析基于竣工图纸资料和现场勘查数据，但考虑90年代的设计水平、规范要求比现在的标准较低，且当时的施工质量无法保证，仅根据竣工图数据，无法保证地基承载力和主变基础承载力。

根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）3.7.1条：“既有结构延长使用年限、改变用途、改建、扩建或需要进行加固、修复等，均应对其进行评定、验算或重新设计”。3.7.3条5：“应考虑既有结构的承载历史及施工状态的影响”。条文3.7.2：鉴于我国传统结构设计安全度偏低以及结构耐久性不足的历史背景，……对既有结构进行改建、扩建或加固修复时，须重新进行设计。为保证安全……无论是复核验算和重新设计，均应考虑检测、评定以实测的结果确定相应的设计参数。

根据《工业建筑可靠性鉴定标准》（GB50144-2008）3.1.1条：“工业建筑的可靠性鉴定，应符合下列要求：1在下列情况下，应进行可靠性鉴定：3）进行改造或增容、改建或扩建时。”

原有主变基础竣工完成于1998年，至今已有18年时间，考虑混凝土的承载历史和当时施工状态的影响，需对已有的主变基础进行检测，根据检测结果确定原主变基础的强度。需委托具有结构检测鉴定的资质的单位，根据现场情况，制定检测鉴定方案，将设备现场停电后移除主变压器，然后采用无损伤检测鉴定方法对原有主变基础进行检测，提供鉴定报告。然后设计方根据检测单位提供的鉴定报告，以实测的结果确定相应的设计参数，再确定设计方案。检测结果预计有两种：①原有基础承载力不满足本期设计要求，拆除基础重做；②原有基础承载力不满足本期设计要求，采用加大基础底面积法加固原有基础。

（1）方案一：直接拆除原有基础重做

根据现场现状，原地基承载力不变，根据前面计算结果，原主变作用在基础底面的平均压力：主变中心线与主变基础中心线间距为1.0m，a=5.0/2-1.0=1.5m。

轴心荷载作用下：Pk===64.5kN/m2

偏心荷载作用下：Pkmax===143.3kN/m2

根据规范要求，地基承载力应满足Pkmax≤1.2fa，原地基承载力满足要求，则：fa≥143.3/1.2=119.5kN/m2。

在原有地基承载力fa≥119.5kN/m2的情况下，计算新主变荷载所需基础面积，新主变按轴心受压布置：F2=92x10=920kN，基础高度d=1.6m，按轴心荷载作永用下，Pk=，基础面积：S2=920/（119.5-25x1.6）=11.6m2，在地基承载力不变情况下，方案一主变基础采用轴心受荷布置，需要采用不小于11.6m2的基础面积，即能满足地基承载要求。

施工顺序：停电——移除主变压器——旧主变基础拆除——验槽——支模浇筑垫层——垫层养护——浇筑主变基础——混凝土基础养护——设备就位安装、调试。

（2）方案二：对现有基础进行检测鉴定后，不满足设计要求，拆除重做

由于检测鉴定需要由具备相关资质的单位方能进行，其鉴定结果才有效，故需要甲方先行委托具有检测鉴定资质的单位对现场资料收集分析，制定检测方案。

施工顺序：甲方委托具有检测鉴定资质的单位对现场情况分析、制定检测方案——停电移除主变压器——检测——结果分析提交鉴定报告——设计方根据实测结果确定设计参数——确定原有基础不满足设计要求——采用拆除重做方案——旧主变基础拆除——支模浇筑垫层——垫层养护——浇筑主变基础——混凝土基础养护——设备就位安装、调试。

（3）方案三：对现有基础进行检测鉴定后，不满足设计要求，采取加大基础底面积法加固原有基础。

根据《混凝土结构加固设计规范》（GB50367-2013）其中规范条文5.1.5：“采用增大截面加固法对混凝土结构进行加固时，应采取措施卸除或大部分卸除作用在结构上的活荷载”；5.5.2条：“采用增大截面加固法时，原构件混凝土表面应经处理，设计文件应对所采用的界面处理方法和处理质量提出要求。一般情况下，除混凝土表面应予打毛外，尚应采取涂刷结构界面胶、种植剪切销钉或增设剪力键等措施，以保证新旧混凝土共同工作”。

故若采用加大基础截面法加固，为保证新建混凝土的有效连接共同工作，需对原有基础进行打孔植筋处理，在植筋与浇注混凝土之前，作用在基础上部的设备应先移除进行卸载，方能进行。

施工顺序：停电——移除主变压器——旧主变油坑底板拆除——旧主变基础凿毛、钻孔植筋——植筋养护——植筋检测——浇筑新增加部分主变基础——混凝土基础养护——设备就位安装、调试。

（4）现场实际情况

约场站原有#2主变基础，见下左图；将要更换的63MVA主变采用纵向4根槽钢、横向三个槽钢形成井字形共同承受上方主变压器本体重量，见下右图：

（5）方案优缺点分析

4结语

目前网内很多旧变电站面临改造扩建等问题，涉及更换设备基础时，不能只是一味的只考虑拆除基础重做方案，在不影响变电站内正常运气的前提，综合考虑各方面因素，本着节约土地，充分利用已有基础，减少停电时间的原则，充分开拓设计者思路，多采用新技术、新材料对已有基础进行处理，以达到要求承载力条件，满足设备承载要求。

参考文献：

[1]《混凝土结构设计规范》（GB500102010）

[2]《混凝土结构加固设计规范》（GB50367-2013）

[3]《工业建筑可靠性鉴定标准》（GB50144-2008）