变电站防水排水系统研究与应用

孟令健，刘文昕

（国网天津市电力公司经济技术研究院，天津300000）

变电站防水排水系统研究与应用

孟令健，刘文昕

（国网天津市电力公司经济技术研究院，天津300000）

变电站防水和排水系统的完善步骤，防水系统中的屋面、防雨窗、防洪墙的改进措施以及排水系统中路面排水、地下集水系统的改善和应用，展望应用前景。

防水排水系统；泡沫混凝土；新型百叶窗

0 引言

在变电站建设以及运行过程中，一般重点关注电气设备自身的质量，相对轻视设备所处的运行环境，而这往往形成了极大的安全隐患。现在变电站建设中，大多数电力设备均处于室内，其防水能力较差，周围水环境对设备安全运行至关重要，而在土建专业，防水效果较差已成为行业的通病，而查找漏水点较困难，修复费用较高，严重危及电力设备的正常运行。当防水系统起到对电力设备保护作用的同时，如何保持排水系统运行畅通也至关重要，只有2个系统相互配合，才能确保变电站在遭遇到雨雪等天气快速形成保护系统，确保变电站整体运行的安全。

通过对已投运及在建变电站相关资料的收集，现有变电站防水排水系统主要出现在变电站室内屋顶存在渗漏现象，百叶窗有进水迹象，站区路面存在积水等方面。究其原因，防水系统：屋面保温材料存在缺陷以及施工方法不够严谨，导致防水层一旦破裂，屋面极易渗水；百叶窗叶片结构设计较简单导致窗口进水。排水系统：站区路面排水沿边坡度难控制，导致排水渠道不畅，产生路面积水甚至排水系统失灵。基于以上情况，对现有的防水、排水系统进行深入分析研究。

1 变电站防水排水系统研究与应用的核心内容

对于变电站防水排水系统问题，专门成立了变电站防水排水系统研究小组，经过查阅大量记录以及现场实地复测，反复论证研究与分析，防水排水系统均存在不同程度的提升空间。

防水系统存在缺陷的主要原因：传统屋面通常采用聚苯类材料作为保温层，时间久易被氧化，防水性能变差；而且通常施工方法是按块拼接，极易存在缝隙，一旦防水层破裂，雨水、雪水等就会顺着缝隙渗漏到屋内。经过研究实验发现，泡沫型混凝土替代聚苯类作为保温层，不仅施工流程简单，做到一次性浇筑，而且在保温的同时具备了防水性能和抗老化性的优点，加之铺设的防水层，防水性能得到双重保障；针对窗口进水问题进行现场观察及测量后发现，百叶窗叶片结构设计存在问题，传统百叶窗叶片出现了雨水顺檐流入窗内的现象，通过对百叶窗图纸的分析，在百叶窗的窗片尾端增添一个回水槽，可以成功阻止雨水的进入；同时课题组也对位处防洪区的变电站防洪墙进行了搜集整理分析，发现传统竹模板以及施工方法也有改进空间，为此也提出了选用全钢大模板采取跳仓法施工，使用清水混凝土浇筑，一次成型，保证了防洪墙的整体质量。

排水系统存在缺陷的主要原因：传统站区路面沿边较长，坡度控制技术难度大，经分析研究，路面排水功能通过L型路缘石实现，以解决路面排水不畅问题；传统的地下排水系统采用散排或者向管道排放，本次研究采用活性污泥清洁污水，并将净化后的水通过蓄水池反复利用到站内绿化等，实现水资源循环使用。

1.1 防水系统

（1）屋面防水工艺。传统屋面的防水施工见示意图1，图1a常规保温屋面构造层次示意图，图1b是倒置式屋面构造层次示意图。针对保温层进行优化，采用一次性整体浇筑的泡沫混凝土替代传统工艺材料聚苯类。泡沫混凝土在耐久性、抗渗性和环保性等方面具有较大优势。泡沫混凝土与传统工艺所用材料对比见表1。

图1 传统屋面防水施工示意图

表1 泡沫混凝土与传统工艺所用材料对比表

（2）新型百叶窗设计。传统的百叶窗制作工艺，在夏季暴雨等恶劣天气时，经常出现渗漏水现象，根本原因在于百叶窗叶片结构设计不够合理完善。经过课题组多次现场考察，对变电站百叶窗叶片结构制作工艺进行技术创新，在叶片的尾端加一个回水槽，形成新型百叶窗，能有效起到防水效果。

（3）清水混凝土防洪墙。如果是处于地势低洼泄洪区域的变电站，一般防洪围墙的施工方法无法满足防洪的功能及工艺要求，经过课题组的调查和实地调研，使用工厂化预制加工制作的定型钢模板，防洪墙主体与压顶一次成型，通过模板子母口的拼接方式确保了单位的实体质量；同时采用跳仓法，分块规划、隔块施工、整体成型，确保了防洪墙整体质量。同时，全密闭的清水混凝土墙，采用钢叠闸门，确保了变电站四周密闭优良。

1.2 排水系统

（1）创新采用预置带有弧线转角的路缘石。路面积水主要原因是道路沿线斜坡技术难度大，不容易达到收水效果。经过多次试验分析，通过改变路缘石的设计实现代替沿边斜坡，达到收水效果。成立的QC专家小组，对变电站路缘石取样分析，不断试验，首创L形路缘石。L形路缘石自身有过度坡度，可代替沿线坡度，并在收水路缘石的斜面上设置收水孔，能更好收集地面积水，迅速聚集并流向集水池。同时还解决了传统路缘石在雨水井锐角处易破损的现象，节约维修费用。

（2）地下集水系统。地下集水系统的工作原理主要是通过微生物的活动来净化污水，集进水、曝气、沉淀于一体化的集约构筑物，有效减少占地面积。同时该系统工艺有利于减少污泥回流量，有节能效果。此系统管理方便、灵活，很适合变电站应用。

变电站站内建筑物采用组织排水，屋面、防雨窗、空调冷凝水等通过PVC排水管排入建筑物外侧暗沟内汇入场区水收集系统，全站雨水系统统一汇总雨水泵池，主控楼建筑物内污水排入污水处理设备，通过活性污泥设置，合理净化生活污水和雨水，将污水净化后用于场区内绿化，使之在变电站内有效循环，满足“4节1环保”的要求。

2 变电站防水排水系统应用的关键技术

2.1 应用现浇泡沫混凝土屋面

充分利用泡沫混凝土保温抗渗性特点，其所需的发泡剂含有植物蛋白纤维和动物性蛋白质。这类蛋白型发泡剂在机械作用力引入空气的情况下，能产生大量的独立泡沫，具有稳定性强、发泡倍数大、细腻性良好和胶凝作用强等特点。通过将这些泡沫与水泥浆料搅拌混合，制备出保温效果良好的泡沫混凝土，再通过输送泵、输送管送到屋面作业区，从而完成屋面保温层和找坡层一体化浇注。

利用泡沫混凝土优异特性开展屋面保温层施工，在综合对比屋面保温各种施工方法的基础上，研究形成了从泡沫混凝土制备、输送到浇筑一体化作业的施工方法。

泡沫混凝土屋面保温层典型施工方法（GWGF003-2014-BD-TJ）已编入《国家电网公司输变电工程标准工艺——典型施工方法（第四辑）》。

2.2 启用新型百叶窗设计

传统的百叶窗防尘效果不佳，一是叶片结构问题，导致灰尘会像雨水一样直接进入室内；二是没有第二层防护，百叶窗内的防小动物钢网网孔较大，起不到防尘作用。针对百叶窗叶片结构进行技术创新，在叶片的尾端加一个回水槽，不但可以防水，而且在大风天气可以将一部分灰尘挡在百叶窗外。同时，将原有的防小动物钢网的网孔，缩小至＜2 mm，形成对灰尘的二次防护。

该技术创新《提高百叶窗防雨防尘功能》已获得实用新型专利2项：（1）《一种变电站百叶窗防雨防尘结构》，申请号201520692302.X。（2）《一种变电站百叶窗极端天气防雨防尘结构》，申请号201520687606.7，并且已通过国家电网公司输变电工程标准工艺设计图集审核。

2.3 利用清水混凝土浇筑防洪墙

防洪墙施工选用全钢大模板，采用跳仓法施工，使用清水混凝土浇筑，一次成型，满足绿色施工要求，实现高效、高质、经济节能目标。整体竣工后在墙体表面涂上一层养护液，提高防洪墙质量及使用寿命，采取材料、结构、施工综合管理措施，以增加混凝土抗渗、防裂能力。相比传统施工方法，该典型施工方法在优质性、高效性、耐久性、密闭性、环保性等方面具有较大优势。

该防洪墙典型施工方法，已通过国家电网公司输变电工程标准工艺典型施工方法审核，《一种用于泄洪区35 kV及以上变电站防洪墙施工的定模模板》，已申请实用新型专利。

2.4 创新变电站用L形路缘石

通过改进转角施工方法，在预制阶段，将路缘石制作模具进行调整，使其可以制作带弧线转角的L形连体路缘石，路缘石自身有过度坡度，可以为大型车辆提供更宽的可用路面，同时通过路缘石自身找坡代替道路找坡，从而取代传统45°切割连接的转角路缘石，极大解决了路缘石转角处易破损的问题，使路缘石使用寿命大大提高，节省了投资和运行维护费用。

目前路缘石弧线转角施工工艺，已形成一套标准施工方法，在实际中推广应用。变电站用L形路缘石已申请专利，同时已通过国家电网公司输变电工程标准工艺设计图集审核。

2.5 创新地下集水系统

全站地下集水系统于工程开工伊始便建立形成，一方面通过排水系统的建立，保证现场干作业，使得施工进度满足工程里程的要求，另一方面集水系统收集后的水，在用于施工现场的绿化和压尘处理同时，通过活性污泥设置进行污水处理，处理后的水质达到生活杂用水水质标准，可满足混凝土拌制用水和建筑养护用水的使用要求，这样既可以减少清洁水源的使用量，又可以防止生活污水排至站外污染环境，达到节水、减排的目的，从根子上做到“4节1环保”，绿色施工。

3 应用推广及社会经济效益分析

（1）环境效益。泡沫混凝土提取过程环保，符合国家电网公司建设“资源节约型”变电站的要求。新型百叶窗防雨防尘效果显著，保温通风效果明显，而且还具有一定的隔音效果，很好维护了周围居民的居住环境。地下集水系统可将生活污水和雨水简单处理后达到生活杂用水水质标准，可用作绿化水或他用，可使清洁水源使用量减少到常规用量82.4%，长期看来，其经济、环境及社会效益都将是一笔宝贵的财富。

（2）社会效益。泡沫型混凝土屋面施工方法机械化程度高，施工人员少，可以有效降低施工风险，减少施工过程中的人员成本。泡沫混凝土屋面施工方法实现了建筑屋面隔热层、找坡层一体化施工，施工流程少、工艺简便，与传统施工方法比可节省约50%的施工期。防洪墙的施工方法采用钢筋集中加工配置，节约材料，采用泵送商品混凝土，缩短工期，实现绿色施工。清水混凝土应用技术在环保园防洪墙施工中质量稳定，表观质量高，受到设计及监理公司的一致好评。

（3）经济效益。泡沫混凝土技术的应用，以静海500 kV变电站工程为例，屋面面积为1200 m2，施工人员由传统施工所需的42人减少到28人，工期由12 d减少到3 d，总共节省投资16.6万元。新型百叶窗的使用，省去了防雨挡门的安装，直接节省了建设费用。节省了因变电站内漏水而产生的运行维护费用，经测算该项创新的应用，在静海500 kV变电站中减少建设投资10.5万元。L形路缘石的使用，经过测算，以静海500 kV变电站为例，相比过去，施工方法的改进没有增加材料费，而且节省了维修费用，以单个转角维修50元计算，整个变电站可节省投资近1万元，而路面排水系统施工相对容易，施工人员由传统的12人减少到6人，工期由20 d减少到6 d，共节省投资13.2万元。地下排水系统的应用，有效的实现了水资源的反复利用，在建设期即通过水净化，为施工区提供合格用水，以静海500 kV变电站为例，建设期共节省用水费用7.7万元。

通过变电站防水排水系统的应用，使变电站建设为国网天津市电力公司和国家电网公司提供了良多借鉴。系统应用已取得国网天津公司的充分肯定，并取得了一系列奖项。泡沫混凝土屋面和防洪墙已编入国家电网公司输变电工程标准工艺——典型施工方法第四辑；L形路缘石和防洪墙用全钢大模板申请专利，已通过审核；目前，该防水排水系统已成功应用在多处变电站建设中。变电站防水排水系统已获得国网公司有关部门认可，为国网公司大型变电站建设推广提供了条件，为其他市政公司、建筑工程建设提供借鉴。

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〔编辑 利文〕

V552+.4

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10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2016.11.41