預制小方涵在輸變電電力通道工程中的應用

何發禮，任新海

（成都城投基礎設施建設投資有限公司，四川成都 610072）

1 依托工程概況

1.1 工程概況

成都市“虹橋工程”昭覺寺變電站－游樂園變電站（三環路－張家巷）220kV輸變電電力通道工程位于成都市西北部，線路為川陜立交－張家巷，分為兩部分，其中川陜立交－駟馬橋段為電力隧道，長度約2.2km，預計基礎埋深為-11.0m，擬采用暗挖、頂管施工；北牽引變電站－張家巷段為電力淺溝，長度約2.4km，結構采用預制小方涵，預計基礎埋深為-3.0m，擬采用明挖施工。本文即以北牽引變電站－張家巷段預制小方涵在電力通道中的應用為背景，詳細闡述220kV輸變電電力通道工程中預制小方涵的設計技術（見圖1）。[1]

圖1 北牽引變電站－張家巷段小方涵縱斷面圖

1.2 地層巖性結構特征

在勘探深度范圍內，場地地基土主要由上覆第四系全新統人工堆積（Q4ml）雜填土、素填土，第四系全新統沖洪積層（Q4al+pl）的粉質粘土、細砂及卵石，第四系上更新統沖洪積層（Q3al+pl）的粘土、粉質粘土、粉土細砂、卵石，白堊系灌口組泥巖層(K2g)組成。

1.3 區域地質構造

場地區所在區域構造屬新華夏系第三沉降帶四川盆地西部，成都坳陷中部東側，處于北東走向的龍門山斷裂帶和龍泉山斷裂帶之間。由于受喜馬拉雅山造山運動的影響，兩構造帶相對上升，在坳陷盆地內堆積了厚度不等的第四系冰水堆積層和沖洪積層，形成現今的成都平原景觀。

成都位于揚子地臺（四川盆地）上，揚子地臺與周邊的造山帶是完全不同的地質構造單元，千百年來都非常穩定，不屬于地震帶，也不在活動的地質斷裂帶上。

1.4 水文地質特征

場地地下水主要賦存于卵石層中,為松散巖類孔隙潛水，主要受地下徑流及大氣降水補給，其排泄方式主要以地下徑流及蒸發為主。實測地下水位相應標高為497.66~499.52m之間，微具承壓性；場地地下水位年變幅1.0~2.5m，歷年最高水位埋深標高可取501.00m。

另外第四系全新統人工填土中尚有孔隙上層滯水微弱浸出，初見水位埋深1.00~3.00m，主要靠大氣降水及地表水下滲補給，僅局部分布，無統一的自由水面，水量不大，易于排除，對明挖電力淺溝施工有一定影響。

2 預制小方涵設計技術

北牽引變電站－張家巷段電力通道沿規劃解放路西側非機動車道布置，小方涵形式為1.4m×1.4m箱涵，每節標準箱涵長度為3.0m。根據投資方成都電業局要求，小方涵每30m設一個人孔，每250m設一個檢查井，每500m設一個電纜接頭井。

2.1 設計標準及設計參數

（1）工程抗震烈度為7度，設計基本地震加速度為0.1g，抗震設防分組為第三組，建筑場地類別為Ⅱ類，抗震設防類別為普通設防類。

（2）環境類別為二類b，混凝土保護層外側為30mm，內側為25mm。

（3）汽車荷載等級：城市A級。

（4）使用范圍：覆土≤3m，地基承載力不低于0.18MPa。

（5）箱涵自轉角最大轉彎半徑：125.13m。

2.2 建筑材料

（1）混凝土：C40，抗滲等級P8。

（2）鋼筋：受力鋼筋計分布鋼筋均為三級鋼，吊環為一級鋼；

（3）預應力鋼筋：ΦS15.2無粘結鋼絞線。

2.3 方涵橫斷面及配筋設計

結合電業局對通道的具體要求，擬定方涵的內空尺寸為1.4m×1.4m，橫斷面如圖2所示；根據方涵所受的外荷載，對其進行了配筋計算，具體配筋如圖3所示。

圖2 方涵橫斷面（單位：mm）

圖3 方涵配筋圖（單位：mm）

2.4 預制箱涵制作

2.4.1 鋼筋

2.4.1.1 鋼筋加工

鋼筋加工前，根據結構配筋圖紙進行抽筋放樣，編制鋼筋加工表。對于Ⅰ級鋼筋末端應做成180°彎鉤，當鋼筋直徑為5~10mm時，彎鉤長度為75mm；當鋼筋直徑為12mm時，彎鉤長度為90mm。

鋼筋原料和加工后的成品鋼筋分別集中堆放于原料堆放區和成品堆放區，相同種類、規格、形狀、用途的鋼筋堆放在一起，鋼筋下面設置方木墊木，并在周圍設置排水溝通至場外，防止鋼筋浸在水中生銹。成品鋼筋堆放掛標識牌，說明使用部位、規格、數量、尺寸等內容。

2.4.1.2 鋼筋安裝

（1）鋼筋保護層的控制：鋼筋保護層用塑料墊塊控制，立墻的墊塊要與鋼筋綁牢。

（2）雙層鋼筋網片間的架立：為保證底板和頂板上下層鋼筋網片間的距離準確，采用鋼筋桁架進行架立，鋼筋桁架由部分上下層鋼筋網片中的分布筋與一些長度等于兩層鋼筋網凈距的12mm短鋼筋在鋼筋加工場焊接而成。短鋼筋間距750mm，鋼筋桁架間距1.2m。側墻雙層鋼筋網片間也采用相同的方法架立，鋼筋桁架間距為1.5m。

（3）鋼筋安裝的質量控制：鋼筋的品種和質量、焊條的牌號及性能均必須符合設計要求及有關標準的規定；若有焊接接頭，焊接接頭的外觀檢查和強度檢驗結果必須合格；鋼筋位置準確，彎鉤的朝向應正確；綁扎鋼筋的綁扎點綁扣必須牢固。

2.4.2 標準段箱涵模具

標準段箱涵模具采用整體鋼模板，承口和企口模具的精度應控制在1mm以內。標準段箱涵模具設計圖如圖4~6所示。

圖4 箱涵模板圖（單位：mm）

圖5 1-1截面圖（單位：mm）

圖6 4-4截面圖（單位：mm）

2.4.3 混凝土

（1）澆筑前應檢查鋼筋、模板、插筋、預埋件、止水等設施的埋設和安裝是否正確，經檢驗合格后，方可進行混凝土澆筑。

（2）混凝土宜分層澆筑，采用插入式振搗器進行振搗，避免漏振，防止過振。

（3）箱涵頂面采用二次收面，澆筑完混凝土后首先進行第一次收面，待2~3h后進行第二次收面。

（4）拆除模具后應對成品進行覆蓋、養護。

2.4.4 成品檢驗

預制箱涵成品外形尺寸應滿足下列規定：

企口尺寸：±1mm；

長度：±5mm， 寬度：±5mm；

高度：±3mm， 垂直度：±8mm；

壁厚：0~5mm， 表面平整度：±5mm。

3 預制箱涵安裝工藝

根據現場情況，選擇相應噸位的汽車吊或龍門吊進行安裝，并驗算汽車吊站立位置或龍門吊軌道位置土的承載能力，避免對基坑造成影響。

安裝前，在C15混凝土墊層上應鋪上30mm厚沙墊層，檢查膠圈位置及數量，安裝時宜用箱涵的插口進承口，初步對位后，進行預應力施工（見圖7～8）。

圖7 預制箱涵安裝工藝要求圖（單位：mm）

圖8 箱涵接口處防水膠圈設計圖（單位：mm）（右圖為楔形膠圈尺寸圖）

預應力施工操作步驟如下（見圖9）。

圖9 箱涵預應力施工示意圖（單位：mm）

（1）每根鋼絞線張拉力為50kN。

（2）兩節箱涵拼裝，以第二節箱涵的插口同第一節箱涵的承口對接，初步對準。

（3）將滿足設計長度的無粘結鋼絞線1從圖9所示的操作孔A穿進，從操作孔B傳出，在操作孔A處用單孔錨具將鋼絞線錨固，在操作孔B處安裝同樣的單孔錨具并用連接器同鋼絞線2相連。

（4）上述步驟完成后，在第一節箱涵的端部用張拉油缸進行預應力張拉，張拉控制應力現場視情況而定，使箱涵接頭滿足連接要求即可。當達到要求后，張拉油缸放張，使鋼絞線1在操作孔B處錨固，隨后拆除操作孔B處的連接器，取出預應力筋2。

（5）按上述操作步驟對其他角進行張拉。

注意在進行預應力張拉時張拉力不宜過大，宜采用兩次張拉到位，張拉順序對稱進行；在工程中，可根據具體情況將3至5節箱涵連接后，進行一次張拉。

4 預制小方涵的工期優勢

成都市“虹橋工程”昭覺寺變電站－游樂園變電站220kV輸變電電力通道工程位于市區，只有晚上才能將小方涵運輸到現場并進行安裝。在施工中每節小方涵安裝時間為30min，每天可安裝60m。同樣以60m的長度統計，如果以現澆方式施工小方涵，包括鋼筋綁扎、模板安裝、澆筑混凝土及混凝土養生等全部完成需5d時間。

綜合考慮平行流水作業的因素，預制方涵結構仍節約了較多的施工時間。因此，在地下障礙較少的情況下，預制結構更將大大的縮短工期，同時也減少了溝槽開挖后的敞放時間，減小了施工風險，對安全施工起到了積極的作用。

5 結束語

目前，成都市“虹橋工程”昭覺寺變電站－游樂園變電站220kV輸變電電力通道工程北牽引變電站－張家巷段已進入全面實施階段，在施工過程中，預制方涵吊裝方便，施工快捷，接頭防水性能良好，不失為一種好的城市小型地下通道的結構形式，其成功經驗值得在類似工程的設計和施工中推廣應用。

[1]“虹橋工程”昭覺寺變電站－游樂園變電站220kV輸變電電力通道工程（北牽引站段－張家巷）施工圖設計[R].成都：成都市市政工程設計研究院，2012.