一種預制裝配式鋼結構箱式變壓器基礎應用研究

中圖分類號：TM407 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2025）23-0154-04

Abstract： Withthepromotionofthenational \"306o·Double Carbon\"goal，newenergypowergenerationhasenteredanewstageof large-scaleandrapiddevelopment.Asanindispensableandimpotantpowerequpmentinpowerenginering，box-typetrasformers havebroadmarketapplicationprospects.Generally，box-tyetransformerseedtobeistaledonafoundationplafoatacetain heightfromthegroundhetraditioalbox-tpetransfoerfoundationisgnerallacast-placereforedoncretefoudationtype. Thefoundationdstergultipleproessssuchasartockexcavatio，steelbaristaltifrk eretioninga maintenance.Teconstructionperiodislong，thedegreeofmehanizationislow，thelaborcostisigh，theenvironmentalipactis large，thequalityshouldfutuateandthfundationisdifculttodemolishfteritsservicelifendterecylingrateislo.Inoderto efectivelysolveteaoveproblesfteranyinvestigatiosandimprovementsbyompanyaprefabcatedtelstructurebotye transformerfoundationhasbenformed，whichhasbeenappliedinmanyprojectsandvariousterains，withgodresults.Tispaper mainlyfocusesonthestructuralcharacteristicsandconvenientaplicationofprefabricatedsteelstructurebox-typetransformer foundation to verify the applicability，convenience and economy of this foundation type.

Keywords： prefabricated type;steel structure;box-type transformer foundation;application research;applicability

箱式變壓器（以下簡稱“箱變”作為成套配電設備，主要由變壓器、高壓配電裝置、低壓配電裝置有機組合而成。其基本原理在于，通過電壓啟動系統、電纜線、變電站全自動系統、直流系統和相應的技術設備，按照規定順序進行合理的裝配，并將所有的組件安裝到特定的防水、防塵與防鼠等完全密封的鋼化箱體結構中，從而形成的一種特定變壓器，安裝在具有一定承載能力的的基礎上。

傳統箱變基礎為現澆鋼筋混凝土基礎，受自然條件影響大，現場施工極其困難，商混很難到達施工現場，自拌混凝土質量難以滿足要求，導致施工質量控制難、施工速度慢，建設周期長。致使實際工期超過計劃工期，實際成本高于預算成本，且現場施工建筑材料浪費嚴重，節能環保水平低。

為解決傳統箱變基礎的不足之處，本文研究的箱變基礎為預制裝配式鋼結構箱變基礎，是將箱變基礎與承載平臺結合為一個整體，可直接在專業化鋼結構工廠或工地就近的中、小型工廠加工制造，在施工現場僅需要快速拼裝即可。既保證了工廠化加工質量，又很大程度消減了現場土建施工工序制約，充分顯示了預制裝配式鋼結構箱變基礎施工的適用性、便捷性及經濟性，具有良好的推廣價值和應用前景。目前，該裝置已申請國家實用新型專利（專利號：202221494910.6）。

1預制式鋼結構箱變基礎的結構及其特點1.1 基礎結構體系

本文研究的預制式鋼結構箱變基礎采用類框架結構，類框架結構由鋼平臺、鋼支墩和鋼墊板3部分組成。鋼平臺與鋼支墩采用焊接方式進行連接，鋼支墩與鋼墊板采用焊接方式進行連接，如圖1所示。

預制式鋼結構箱變基礎的鋼構架與鋼支墩是箱變的主要承重構件，為保證構件的承載力和剛度，鋼構架與鋼支墩之間、鋼支墩與鋼墊板之間采用焊接方式進行連接，要求滿焊，焊縫厚度大于等于 10mm 。鋼墊板通過接地扁鐵大于等于 5mm×50mm 與主接地網不少于2點通過焊接連接，焊接處進行除銹防腐，接地阻值小于等于 4Ω 焊縫等級按二級控制，焊接采用E53型系列焊條，須采用有效措施避免鋼構件在焊接過程中產生較大的焊接變形，焊接質量應符合現行國家標準GB50661—2020《鋼結構焊接規范》和GB50205—2020《鋼結構工程施工質量驗收標準》相關要求。

圖1箱變平面布置圖

1.2 基礎細部結構尺寸

鋼平臺分為鋼構架與平臺板，鋼構架采用工字鋼，工字鋼型號為20b，規格： h200mm×b102mm×d9mm 0平臺板采用菱形花紋鋼板，規格為2種，分別為3496mm×750mm×8mm 長 × 寬×厚） .4850mm×750mm×

8mm （長 × 寬 厚）。鋼支墩采用Q345B鋼材，壁厚 10mm 鋼支墩尺寸：長 1300mm 直徑 Φ300mm ，共計6根。

鋼墊板采用Q345B鋼材，壁厚 20mm 鋼材，規格為 3000mm×800mm×20mm （長 × 寬 ：_× 厚），共計3組，如圖2、圖3所示。

圖2a-a截面圖

圖3b-b截面圖

1.3結構加工控制要點

1.3.1 材料選用

所選用鋼結構鋼材牌號均為Q345B。 ① 所采用鋼材應符合現行國家標準GB/T700—2023《碳素結構鋼》及GB/T1591—2018《低合金高強度結構鋼》相關要求，并具有質量合格證、出廠檢驗報告及材質復試報告。 ② 鋼材的屈服強度實測值與抗拉強度實測值的比值不應大于0.85；鋼材應有明確的屈服臺階，且伸長率不應小于 20% ;鋼材應有良好的焊接性和合格的沖擊韌性。 ③ 焊接材料應符合現行國家標準符合GB/T5117—2012《非合金鋼及細晶粒鋼焊條》相關要求。

1.3.2 除銹

鋼構架的除銹和涂裝應在制作檢驗合格后進行；鋼構件的除銹必須將構件表面的毛刺、鐵銹、油污及附著物清除干凈，使鋼材表面露出銀灰色，以增加漆膜與構件表面的黏結力；所有鋼構件在鍍鋅、噴鋅前應做除銹處理，除銹等級要求達到GB/T8923.1—2011《涂覆涂料前鋼材表面處理表面清潔度的目視評定第1部分：未涂覆過的鋼材表面和全面清除原有涂層后的鋼材表面的銹蝕等級和處理等級》中St3級標準。

1.3.3 焊接

焊縫要求：所有焊縫均應滿焊；焊縫等級按二級控制；鋼結構焊接采用E53型系列焊條。須采取有效措施避免薄壁鋼結構在焊接過程中產生較大的焊接變形、焊接質量須滿足現行相關規范要求；嚴禁在構件上打火，避免弧坑、氣孔、砂眼、欠焊、含渣和虛焊等現象，不允許有裂縫。

鋼結構焊接時應注意： ① 低溫焊接環境溫度范圍為 0～-5°C ，焊接時除遵守常溫焊接的有關規定外，應調整焊接工藝參數，使焊縫和熱影響區緩慢冷卻。低于 -15^°C ，需停止焊接作業； ② 低溫焊接時需搭設防風設備，風力超過4級，應采納擋風措施；焊后未冷卻的接頭，應避免碰到冰雪； ③ 鋼結構為避免焊接裂紋，應預熱，預熱以操控層間溫度。當工作地點溫度在 0% 以下時應進行工藝實驗，以確定適當的預熱，后熱溫度。

1.3.4 涂裝

鋼構件經除銹處理后采用熱浸鍍鋅防腐或冷噴鋅，熱浸鍍鋅厚度不小于 85μm ，冷噴鋅厚度不小于120μm ，鋼支墩采用瀝青防腐漆，厚度不小于 85μm 。因施工或安裝時鍍鋅層局部破壞、脫落，應按要求及時補噴鋅并確保新修補區域無色差，補噴鋅厚度不小于 120μm_?

1.4 結構安裝

預制式鋼結構箱變基礎可大批量運輸，運輸至施工現場，采用成熟的吊裝技術，僅需較少時間就能完成吊裝及安裝。箱變基礎就位前，先將基坑內積水抽干、雜物及松土清除干凈。

箱變基礎就位后，方可進行回填作業，回填土采用三七灰土，三七灰土宜采用機械拌和，拌和須均勻、顏色一致。灰土回填要求均勻、對稱、分層，隨拌隨用，嚴格控制回填速率。灰土采用機械碾壓及蛙式打夯機夯打，碾壓不少于3遍，入坑灰土不得隔日夯打。

2預制式鋼結構箱變基礎的技術經濟效益分析

該預制式鋼結構箱變基礎已在部分新能源項目進行試點使用。并與傳統鋼筋混凝土箱變基礎進行技術經濟比較，對比情況見表1。

表1箱變基礎技術經濟對比表

2.1 經濟合理性

傳統鋼筋混凝土箱變基礎施工過程中，需要大量人力完成，施工工種多，如鋼筋工、模板工、混凝土工等；施工機械多，如裝載機、挖掘機、商混罐車等；混凝土養護費用增加，施工綜合費用提高。

預制式鋼結構箱變基礎施工過程中，基本只需 3～ 4人完成。施工工種較少，施工機械單一，施工綜合費顯著降低。

2.2 工期可控性

傳統鋼筋混凝土箱變基礎，需在現場先進行土石方作業，開挖基坑等工作。在主要施工開始前還需要進行道路平整、通水通電等前期準備工作，上一道工序未完成，直接影響下一道工序的開始，施工工期很難把控，總體建設時間需要4周甚至更久。如遇搶工期項目，因箱變基礎會影響箱變安裝，進一步影響后期并網發電，影響嚴重。

預制式鋼結構箱變基礎利用工廠生產優勢，材料加工、焊接、浸鋅或噴涂施工與現場組裝互不影響，施工工期合理可控，總體時間為12d，不影響后續施工。詳見表2箱變基礎主要施工用時對比表。

2.3 影響復雜性

傳統鋼筋混凝土箱變基礎施工影響因素復雜多樣，施工占地較大，征地難度增加；需施工工種和機械較多，施工進度易受施工人員數量和施工機械效率影響；現場采用混凝土澆筑，受當地商混站、商混運輸車、外界地形條件、環境和天氣影響嚴重。施工現場人機混雜，難以采取緊密的安全措施，因此易發生機械傷害、跌落等安全事故，給安全管理工作帶來極大壓力，如圖4所示。

預制式鋼結構箱變基礎影響因素少，施工占地小，施工工種和施工機械需求較小，受外界環境和天氣影響較少。現場施工僅需完成吊裝、安裝作業，安全管理工作針對性強，便于現場管理，如圖5所示。

表2箱變基礎主要施工用時對比

圖4傳統箱變基礎施工

圖5預制式鋼結構箱變基礎施工

2.4 節能環保性

傳統現澆鋼筋混凝土箱變基礎施工工序繁雜，且相互制約；在作業過程中，混凝土作業需使用大量水源配合養護；混凝土體量小，鋼模板適用性差，而木模板周轉率又不高；施工現場安全文明投人較大，若處置不當，大量建筑垃圾會對當地土壤和水源造成污染；后期基礎拆除點散量小，不具備二次回收利用價值，如圖6所示。

預制裝配式鋼結構箱變基礎能充分集成工業化和產業化的優勢，無需浪費大量水源和木材，有效減少建筑垃圾，達到節地、節能、節材和減少污染物排放的環保目標。加之后期基礎拆除工作量小，且主體結構材料可實現二次回收利用，契合“雙碳”發展路徑，如圖7所示。

圖6傳統箱變效果圖

圖7預制式鋼結構箱變效果圖

3結束語

預制裝配式鋼結構箱變基礎作為一種新型的箱變基礎，既是新能源電力工程行業的一項結構技術創新，也符合現代綠色裝配式建造的發展方向，對于縮短建設周期、提早發揮工程效益、降低施工成本、保護環境及節能減排均具有十分重要的意義，為新能源行業新型建筑材料的研發和相關裝備的升級換代指明了方向。

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