一、設計背景與防雪必要性
在寒冷多雪地區，降雪對預制艙的安全運行構成顯著威脅：一方面，積雪長期堆積會導致艙體頂部荷載超標，可能引發艙頂變形、結構開裂，甚至出現坍塌風險；另一方面，積雪融化后形成的融水若滲入艙體縫隙，會導致艙內濕度升高，引發設備凝露、金屬部件腐蝕，影響電力、儲能等核心設備的絕緣性能與使用壽命。此外，積雪覆蓋艙體通風口、檢修門時，還會阻礙設備散熱與日常運維。因此，針對預制艙的防雪設計需兼顧 “積雪清除” 與 “融水防護”，從結構、功能、材料等多維度構建防護體系，確保極端降雪天氣下艙體安全與設備穩定。
二、降雪對預制艙的核心危害分析
（一）結構荷載超限風險
降雪形成的靜荷載會持續作用于預制艙頂部：根據氣象數據，干雪密度約為 100-200kg/m2，濕雪密度可達 300-500kg/m2，若積雪厚度超過 30cm，單平米荷載可突破 150kg。若預制艙頂部結構未做強化設計，長期超載會導致艙頂檁條彎曲、面板凹陷，嚴重時破壞艙體整體承重結構，引發安全事故。
（二）融水滲透與設備損壞
積雪融化過程中，融水易通過以下路徑侵入艙內：一是艙體拼裝縫隙（如頂板拼接處、門窗邊框），若密封措施不到位，融水會直接滲入艙內；二是艙頂排水系統堵塞時，積水會沿艙壁縫隙滲透至保溫層，導致保溫性能下降，同時引發艙內凝露，造成設備絕緣電阻降低、線路短路等故障。
（三）運維與散熱受阻
積雪覆蓋預制艙檢修門、爬梯時，會阻礙運維人員進出，延誤故障處理；若積雪堵塞艙體通風口、散熱百葉窗，會導致艙內散熱效率下降，夏季高溫時可能引發設備過熱跳閘，冬季則可能因通風不暢加劇凝露問題。
三、防雪措施核心設計方案
（一）艙頂結構優化：從源頭減少積雪堆積
1. 合理設計屋面坡度
根據當地降雪量確定屋面坡度：降雪量較小地區（年降雪量＜500mm），屋面坡度宜為 15°-20°；降雪量較大地區（年降雪量≥500mm），坡度需提升至 25°-30°，利用重力作用加速積雪滑落，避免積雪長期滯留。同時，屋面邊緣需設置 10-15cm 高的擋雪檐，防止積雪滑落時砸傷周邊設備或人員。
2. 強化頂部承重能力
針對積雪荷載，對艙頂結構進行專項強化：采用 Q355B 級高強度型鋼作為檁條，間距控制在 600-800mm，確保檁條抗彎強度滿足 2.5kN/m2 以上的荷載要求；艙頂面板選用厚度≥0.8mm 的彩鋼板（覆鋁鋅層，防腐等級≥AZ150），并在面板下方鋪設 1.2mm 厚鍍鋅鋼板作為支撐，提升整體抗變形能力。
3. 增設主動除雪裝置
- 電加熱融雪系統：在艙頂面板下方敷設自限溫電加熱帶（功率密度 20-30W/m2），加熱帶沿屋面坡度方向布置，間距 500-600mm，配備溫控器（設定溫度 0℃啟動、5℃停止），降雪時自動啟動，融化積雪并防止結冰。
- 機械除雪機構：對于大型預制艙（艙頂面積＞20m2），可在艙頂兩側安裝導軌式除雪刮板，通過電機驅動刮板沿屋面滑動，清除厚度＞10cm 的積雪，刮板邊緣采用橡膠材質，避免劃傷艙頂面板。
（二）排水系統設計：高效疏導融水與積雪
1. 屋面排水路徑規劃
采用 “天溝 + 落水管” 組合排水方式：在艙頂兩側設置內天溝（寬度≥200mm，深度≥150mm），天溝坡度控制在 3‰-5‰，確保融水快速流向落水管；落水管選用 Φ110mm 的 UPVC 管（壁厚≥3.2mm），每 3-4m 設置一根，落水管底部延伸至艙體外側 1.5m 處，避免融水在艙體基礎周邊堆積結冰。
2. 防堵塞與防凍保護
- 天溝防堵塞：在天溝內鋪設不銹鋼濾網（孔徑 5mm），阻擋樹枝、落葉等雜物進入；天溝末端設置可拆卸的清淤口，便于定期清理淤積物。
- 落水管防凍：在落水管外側包裹 30mm 厚的聚氨酯保溫層（導熱系數≤0.024W/(m?K)），并在保溫層內敷設伴熱帶（功率 15W/m），低溫時啟動伴熱，防止管內融水結冰堵塞。
（三）艙體密封與防護：阻斷融水滲透路徑
1. 拼裝縫隙密封處理
預制艙拼裝時，針對不同部位采用專項密封措施：
- 頂板拼接處：采用 “雙道密封”，內側敷設丁基橡膠防水膠帶（寬度 50mm），外側打耐候硅酮密封膠（抗紫外線等級≥UV8，耐溫范圍 - 40℃-80℃），確保縫隙無滲水風險。
- 門窗邊框：安裝三元乙丙密封條（截面尺寸 10mm×20mm），密封條與邊框貼合面需涂抹密封膠，同時在門窗外側設置擋水沿（高度≥10mm），防止融水沿邊框滲入。
2. 基礎與艙壁防護
- 預制艙基礎采用高出地面 300mm 的混凝土臺，基礎周邊設置寬 200mm、深 150mm 的排水明溝，溝內鋪設卵石（粒徑 50-80mm），加速融水排放。
- 艙壁底部（距地面 500mm 高度內）采用厚度≥1.5mm 的鍍鋅鋼板包裹，鋼板表面涂刷防腐涂料（耐鹽霧等級≥1000h），防止融水浸泡導致艙壁腐蝕。
（四）材料選擇：提升防雪與耐候性能
1. 艙頂面板材料
優先選用 “彩鋼板 + 保溫層 + 背板” 復合面板，其中：
- 外層彩鋼板：選用氟碳涂層彩鋼板（涂層厚度≥25μm），具有優異的抗紫外線、抗積雪沖刷性能，表面光滑度高（光澤度≤30°），減少積雪附著力。
- 保溫層：采用 50mm 厚擠塑聚苯板（XPS，導熱系數≤0.030W/(m?K)），兼具保溫與防水性能，避免積雪融化導致保溫層受潮失效。
2. 除雪輔助材料
- 電加熱帶：選用自限溫 PTC 加熱帶（耐溫范圍 - 60℃-120℃），具有過載保護功能，避免局部過熱損壞艙頂結構。
- 密封材料：優先選用符合 GB/T 14683 標準的硅酮密封膠，確保在低溫環境下（-40℃）仍能保持彈性，避免密封失效。
四、實際案例：高降雪地區預制艙防雪設計應用
（一）項目背景
某北方地區 35kV 預制艙變電站，當地年降雪量約 800mm，極端積雪厚度可達 50cm，冬季最低溫度 - 30℃，需針對強降雪天氣設計專項防雪方案。
（二）實施方案
- 艙頂結構：采用 30° 屋面坡度，檁條選用 Q355B 型鋼（間距 600mm），艙頂面板為 “0.8mm 氟碳彩鋼板 + 50mm XPS 保溫層 + 1.2mm 鍍鋅背板” 復合結構。
- 除雪系統：敷設自限溫電加熱帶（功率 25W/m2），配備溫控器與遠程監控模塊，可通過后臺系統實時監測加熱狀態；艙頂兩側安裝導軌式除雪刮板，手動 / 自動雙模式控制。
- 排水系統：設置內天溝（寬度 250mm，坡度 5‰），落水管選用 Φ110mm UPVC 管（包裹 30mm 聚氨酯保溫層 + 伴熱帶），基礎周邊設排水明溝。
- 密封處理：頂板拼接處采用 “丁基膠帶 + 硅酮密封膠” 雙道密封，門窗邊框安裝三元乙丙密封條，艙壁底部包裹鍍鋅鋼板并涂刷防腐涂料。
（三）實施效果
冬季降雪期內，艙頂積雪 2 小時內可通過坡度自然滑落，剩余薄雪由電加熱帶融化，無積雪堆積現象；排水系統無堵塞、結冰情況，艙內濕度始終控制在 60% 以下，設備運行穩定，未出現因降雪導致的故障。
五、日常維護與巡檢建議
- 降雪前檢查：每年 10 月（降雪季來臨前），檢查電加熱帶通斷狀態、除雪刮板運行靈活性、密封膠是否開裂、排水系統是否通暢，確保防雪裝置處于正常工作狀態。
- 降雪中監測：通過遠程監控系統實時觀察艙頂積雪厚度（可安裝雪深傳感器），當積雪厚度超過 15cm 時，啟動除雪刮板或電加熱帶；每 2 小時檢查一次落水管排水情況，防止結冰堵塞。
- 降雪后維護：積雪融化后，清理天溝內的雜物與殘留積雪，檢查艙頂面板是否有變形、劃痕，密封膠是否因凍融出現開裂，若發現問題及時修補。
六、總結與展望
預制艙的防雪設計需結合當地降雪量、溫度等氣象條件，從 “結構抗雪、主動除雪、排水防融、密封防滲” 四個維度構建綜合防護體系，同時注重材料耐候性與設備可靠性。未來，隨著智能化技術的發展，可進一步引入 “雪深自動監測 + 除雪系統聯動控制” 的智慧防雪方案，通過物聯網實時采集數據，實現防雪措施的自動化、精準化運行，為預制艙在極端降雪天氣下的安全穩定運行提供更有力的保障。
