装配式电力工井研发及应用

装配式电力工井研发及应用

王晓光1

（ 昌大建筑科技有限公司）

摘要：针对传统电力工井及既有装配式电力工井的发展现状，研发了一种新型装配式电力工井技术方案。方案采用箱涵预应力张拉一体成型形式，通过实际工程应用证明该装配式方案具有施工速度快、绿色环保、防水性能好等特点，具有较好的推广价值。

关键词：装配式；电力工井；经济分析；工程应用

0.引言

目前，在电力行业中电力工井的制作施工大多以现浇的方式为主。虽然现浇工井技术成熟、整体性好，但现浇工井工作量大，施工周期长，影响工程进度。近年来，随着我国经济的发展用电量日渐增加，电力等基础设施工程量也随之增多。同时减少环境污染，实现绿色施工的重要性日益凸显，装配式建造方式越来越得到认可。

1.装配式电力工井发展现状

装配式电力工井通过在工厂预制产品构件，现场施工安装的方式，既能解决现场施工工期长的问题，也能实现绿色施工。国内一些科研院所和企业的技术研发人员开发了多种类型的装配式工井方案，如麻坚等提出了装配式整体混凝土大板结构方案，并给出了不同功能预制板连接的构造设计[1]；郑瑜等基于拼装式结构形式，研究预制式电力工井在工程中的应用[2]；穆鹏飞等采用对新型工井从现场试验、数据模拟、预应力设计等方面对预制装配式电力工井进行了研究和探讨[3]；姜宪提出采用高强轻质的压型钢板-陶粒混凝土组合材料预制电力工井拼接单元，以减轻构件自重[4]；杨余明等基本拼装形式研究了一种适用于直通井、三通井、四通井等多种工井形式的技术方案[5]。

经分析，这些方案一般采用墙板组合结构形式，优点是构件生产加工方便，构件自重轻受现场场地制约小。但墙板组合式分体预制安装，导致整体性能欠佳，安装工序较为复杂工期长。为解决传统装配式电力工井存在的问题，研发一种新型装配组合式拆分安装方案，在保证施工质量的前提下，实现现场快速安装。

2.技术方案

将电力工井拆分为箱涵拼装式，采用钢绞线、锚具一次张拉成型。方案设计以较为工程通用的4.5m及7.5m直线工井为设计基础，将电力工井拆分设计为2m和2.5m两种箱涵及两侧端头板。4.5m电力工井为端头板+2.5m箱涵+2.0m箱涵+端头板；7.5m电力工井为端头板+2.5m箱涵+2.0m箱涵+2.5m箱涵+端头板。端头板及箱涵通过钢绞线一体张拉成型[6, 7]。4.5m直线工井拆分组合方式效果图如下图。

图2.1  4.5m直线工井组合效果图

3.对比分析

为确认方案的可行性，与传统现浇式及装配式墙板组合式两种方案从施工工期、施工优缺点、成本进行对比分析。对比分析以4.5m直线电力工井为基础。

3.1现浇方式

电力工井结构较复杂，预留洞口较多，且现场需预留大量预埋件。传统现浇方式采用木模板支设，尺寸误差大，外观质量差。且电力工井属于道路附属设施，施工工期紧。采用现浇方式建造施工流程包括：基坑开挖、防护-基底处理-电力工井建造（钢筋绑扎工程、支设模板、混凝土浇筑、附属设施安装、防水处理）、土方回填等工序，回填工序需混凝土强度达到设计要求后进行（约14天），且受社会因素、自然因素影响大，施工工期长，见表3.1。

表3.1  现浇电力工井工期表

对现浇电力工井进行成本核算，见表3.2 。

表3.2  现浇电力工井费用表

3.2墙板组合式

将电力工井拆分为墙板组合式，节点竖向钢筋连接采用装配式建筑套筒灌浆连接的通用做法，构件之间采用后浇带灌浆方式连接。如图3.1。

图3.1墙板组合式

该方案吊装完成后需进行灌浆施工及部分湿作业，待达到强度之后，方可进行回填。施工周期较长，大约需要10天时间方可投入使用，见表3.3 。。

表3.3施工横道图

传统装配式预制构件通常将预制构件拆分为板式构件，现场通过湿连接方式将板式构件连接成型，现场二次浇筑难度大，成本高。成本分析见表3.4 。

表3.4 墙板式电力工井费用表

3.3箱涵组合式

该方案由于箱涵组合成型安装构件数量少，且通过预应力一次张拉成型，现场无湿作业，施工工期较短，大约需要7天即可投入使用，见表3.5 。经分析，工程施工成本也未出现明显增加，见表3.6 。

表3.5 施工横道图

表3.6 箱涵组合式电力工井费用表

3.4方案对比结论

对三种方案对比分析见表：

表3.7 方案对比表

箱涵组合式拆分方案与传统现浇施工方式及墙板组合式相比，加快了施工安装进度，由于现场无湿连接作业，4.5m直线电力工井每套工井施工工期约7天；成本对比，装配式箱涵组合式与墙板组合式基本持平，两种装配式方案较现浇方式成本约提高了7.4%。但装配式方案工期大大缩短，施工优势明显。所以采用箱涵组合式装配方案为最优方案。

4.工程应用

4.1工程概况

潍坊东方路（宝通街-潍安路）10KV电力管道工程，起于宝通街K0+015.134，止于潍安路K5+800.269，设计路段全长5785.135m。根据建设单位相关要求，电缆工作井体防水等级为三级，工作井安全孔上安装防水防盗井盖。工井底板有0.5%坡度坡向渗（集）水井，井壁上预留P2埋件，连接工作井接地极（极间距≥5m），井内所有金属构件均应做防腐处理。为保证项目质量，缩短施工工期，本工程拟采用装配式施工方式。

4.2现场安装

PC车间安装人员对电力工井进行现场安装。在基坑内进行放线，保证电力工井位置准确无误。吊装时注意对构件的边角进行保护，防止边角磕碰。吊装就位后通过预应力钢绞线张拉到位，一次成型。现场无湿作业，施工方便，干净整洁。现场安装及效果图见图4.1 。

图4.1 现场效果图

5.结论

本文针对传统电力工井及既有装配式电力工井的发展现状，研发了一种新型装配式电力工井技术方案。结论如下：

（1）装配式电力工井相较于传统现浇工井施工工期短、绿色环保；

（2）箱涵组合式方案现场无湿作业，与墙板组合式装配式方案相比整体性好，安装快捷，优势明显；

（3）通过经济型对比分析，装配式电力工井造价略有增加，但综合施工、环境能因素，是一种值得推广的电力工井建造方式。

此外，箱涵组合式方案还有进一步研究空间，此种方案预制构件较重，受现场条件制约较大，可通过采用轻质材料减轻构件自重，实现装配箱涵组合式电力工井在更大范围的推广应用。

参考文献:

[1].麻坚等, 大型电力工作井预制装配式结构体系研究. 建筑结构, 2020. 50(S2): 第401-407页.

[2].郑瑜与顾烨, 浅谈预制式电力排管与工井在工程中的应用. 科技创新导报, 2012(05): 第127页.

[3].穆鹏飞, 新型电力工作井力学性能及应用研究, 2007, 同济大学;同济大学土木工程学院.

[4].姜宪, 新型预制装配式电缆操作工井设计研究. 浙江电力, 2016. 35(10): 第81-83页.

[5].杨余明, 曾奇与王志文, 新型装配式电力工作井技术研究. 江苏建筑, 2022(02): 第81-84页.

[6].张恒铭, 李飞与宁娜娜, 一种装配式三通电缆工井, 2020. 第 34页.

[7].李仁波, 张恒铭与周克家, 一种预制电缆工井. 中国.ZL201921293583.6, 2020.