(国网上海浦东供电公司 200122)
摘要:为了适应现代化城市建设和电力网发展，排管工程日益增多。目前排管及工井施工采用现浇方式，虽然现浇结构的整体性较好，但其自身也存在一定的缺陷，比如施工周期长、对周边影响大、混凝土养护不到位、施工中的噪音及污染等问题。如何在确保质量的前提下缩短施工周期且达到环保要求是目前迫切需要解决的问题。因此，在对国内预制式排管施工情况及市政预制式施工情况的调研后，我们对预制式排管和工井及其施工工艺进行了研究。
关键词:排管 工井 预制式 单元 截面 连接
引言：
近几年随着我国经济的发展，城市规划对于架空线路有越来越严格的限制，根据规定本市中心城、新城、中心镇范围内的城市道路不得新建架空线。为了适应现代化城市建设和电力网发展，排管工程日益增多，为确保电力电缆的敷设及安全运行奠定了基础。根据2013年浦东供电公司电力排管工程量统计，接近100个项目，排管总长达到150公里，其中在已建道路上施工约占75%，已建道路施工多位于交通要道，车流、人流量大，如祖冲之路、浦电路、杨高路、浦东大道、沪南公路等，可见在已建道路实施电力排管工程占有相当一部分比例。
目前排管及工井施工采用现浇方式，虽然现浇结构的整体性较好，但其自身也存在一定的缺陷，主要表现在：现场需要一定的场地堆放材料，对周围环境影响大；工作量大，施工时间长，在地面交通拥挤、人流密集的地区，严重影响交通，与此同时也给居民的生活带来了不便；另外施工中的噪音及污染是不可避免的。如何在确保质量的前提下缩短施工周期且达到环保要求是目前迫切需要解决的问题。
据了解，目前已有一些国家在排管施工中采用了预制式排管和工井的技术，不仅缩短了工期，而且对于城市道路景观的影响也非常小。随着生活水平的提高，上海市政府对文明施工和快速施工的要求越来越高，因此，在对国内预制式排管施工情况及市政预制式施工情况的调研后，我们对预制式排管和工井及其施工工艺进行了研究，根据现有电缆排管的要求，考虑将原来整体现浇的排管及工井进行切割分块处理，采用预制的方法使排管及工井能在工厂中进行生产，最后在现场进行拼装，最终实现原本现浇排管及工井的功能和作用。
一、预制式排管、工井预制件的选型
（一）在预制式排管、工井预制件的选型前，我们首先对预制式排管、工井的提出了以下技术要求：
1、使用范围：在已建道路上新建或改建的工程；管位位置为车道、人行道、绿化带。
2、工井的技术要求
（1）通用性：要求工井预制块能拼装成直线井、转角井、T字井、十字井。
（2）灵活性：能根据不同工况进行工井间型式的转换。
（3）适应性：能满足施工人员井中作业空间、吊架、立柱、横担的安装、电缆敷设及运行要求。
3、排管的技术要求
（1）灵活性：要求排管预制件能组合成不同的孔数，能根据两工井间的长度进行灵活拼装。
（2）适应性：能适应不同工况下的排管施工；能满足2度30分的折角要求；满足电缆牵引过程中与排管之间的摩擦系数在0.2-0.25之间的要求；管口处要求光滑无毛刺。
（二）工井组合形式及内部件的确定。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
在工井拼装组合的研究中，我们共讨论了四种不同的方案：
板单元：电缆工井由上下左右四块混凝土板组成。
4、箱板式单元：为了使预制式电缆工井的基本单元重量更轻，便于运输和现场的吊装，结合箱式单元和板式单元的各自的优点，采用箱板式单元，即顶板部分的单元仍采用半箱式单元，而将下半部分的结构进行合理切割，成为板式单元，最后由这些单元组合形成工作井。
经过比较，最终确定采用方案四箱板式组合，预制单元可以拼装成几乎所有形式的电缆工作井，包括：直线井、弧线井（弧形转角度数为15、30、45、60、75、90度）、T型井、十字井以供使用；每一座工井采用箱板式组合，组合后的结构整体性好，同时在相应的位子还能灵活调换其他单元，充分体现了灵活性。例如顶板出入孔与非出入孔单元的转换；底板拉环坑、集水坑、标准段之间的转换；另外也可以通过添加或减少预制工井的各基本类型，调节工井的纵向长度，使之满足不同电压等级所需不同规格工井的需要。另外在设计过程中我们对每一块基本单元的尺寸进行合理的定位，一方面考虑尽量减轻每块单元本身的重量，使得现场所需的设备轻型化，另一方面考虑各单元组合后的工井能在各种工况下满足其结构受力和使用性能。
在设计预制式工井时，对于工井尺寸及内部件进行了讨论，在综合考虑了排管孔数、电缆敷设要求、电缆运行要求及施工人员井中作业空间等因素后，决定将预制式工井内径定为1.8米，高度不变，两侧横担长度改为0.5米。工井中的预埋件、拉环、集水井安装在预制件上；工井中其他部件如接地扁铁、吊架、立柱等按原有施工工艺施工。
通过比较，决定采用截面为3孔和4孔的预制段。
（四）设计过程中，我们采用有限单元法计算了在特殊工况及正常使用工况下的结构变形和内力，使用大型结构分析有限元软件，进行数值模拟与计算，保证了设计的合理和可靠。
二、预制式排管、工井的关键技术
在预制式排管、工井基本型式确定的过程中，我们对技术难点进行了攻关。
1、工井各板块间的连接方式
预制式工井各基本单元的连接方式采用螺栓连接，该连接方式具有刚度大，连接牢固，施工方便等特点，螺栓和螺帽工厂化生产，质量有保证。针对预制式工井的规格，在各块基本单元相应位置布置环向连接需要的环向螺栓孔和纵向连接需要的纵向螺栓孔，以此一一对应。
工井的防渗措施
由于工井的工作环境位于地下，在使用过程中难免受到地下水的影响，发生地下水渗漏进工井的现象。为了避免这种现象的发生，我们考虑在各单元接口处设置凹凸槽，在槽的缝隙中嵌入遇水膨胀橡胶并在螺栓孔处设置止水片。
排管预制段间的连接方式
在确定连接方式的讨论中，我们通过箱体沉降情况分析、土体掏空试验、接口施工难易程度分析决定排管预制段与段之间采用承插式连接、层与层之间上下交错排列，以保证排管箱体的受力及施工方便。在方案制订过程中，我们考虑到排管接入工井的灵活性，将排管基本单元分为中间段和接工井段。中间段排管按长度分为三种：700mm、800mm、900mm，主要以900mm为主，700mm和800mm作为调整块，中间段接头为一端凸口，一端凹口；接工井段按长度分为两种：450mm和900mm，类型也为两种：一端凹口一端平口，一端凸口一端平口。
排管和工井预制件间的连接工艺
现浇排管和工井的连接措施为，在工井的端板墙上预留与排管孔数相应的洞口，洞口的上下预留插筋，待排管接入后使用混凝土将两者整浇，形成整体。对于预制式排管与工井的特点，由于在工厂中预先制作，排管与工井端板洞口的尺寸已经固定，因此需要采取一些措施，使预制排管与工井能有效地连接，并且满足结构的受力和止水的要求。经过反复讨论具体方式为，工井端板的洞口预留尺寸比排管组合后的最大尺寸稍略外扩5~6公分，用以消除由于铺设排管过程中产生的施工误差，并在端板相应单元下边设置支墩，以固定排管。在其余边预留插筋，待排管安装到位后，排管与洞口之间采用混凝土填充（图7）。由于该连接处从结构受力上较为薄弱，所以填充的混凝土强度等级比预制电缆工井的混凝土等级高一级。
论文作者:孙斌
论文发表刊物:《电力设备》2015年第12期供稿
论文发表时间:2016/4/29
标签：单元论文; 组合论文; 预制件论文; 电缆论文; 结构论文; 工况论文; 螺栓论文; 《电力设备》2015年第12期供稿论文;