多結構切換分塊式預制電纜井設計淺析

王子宜，倪文杰，虞 悅，張 翔

(江蘇省電力有限公司揚州供電公司，江蘇 揚州 225002)

0 引言

隨著揚州城市化進程加快，配電網呈現愈加復雜的多源性特征，因電力線路規劃改變造成新增支線而產生的電纜井結構改造逐年增多。傳統電纜井結構改造工藝需在電纜井支線新增側破壞原有井部分結構并現場綁扎鋼筋、澆筑混凝土，存在施工周期長、安全風險大、現場施工噪音、環境污染等問題。

雖然傳統現澆式電纜井目前仍是運用較廣泛的結構形式，但是近年來，上級單位對電纜井結構改造提出了縮短施工時長、保障施工工藝質量、采用創新式施工工藝等新要求。在當前產業升級改造的大浪潮下，預制工藝也在市政行業大力推行，并在國內多個大型市政工程中得到了運用。

以《國家電網公司配電網工程典型設計》為基礎，結合揚州地區土建試點項目經驗，主要對配電網中逐年增多的電纜井改造進行設計研究與實踐。以電纜井結構改造中常見的直線井改三通井、三通井改四通井為例，向傳統的電纜井改造工藝發起挑戰，提出了預制裝配式電纜井改造施工方法的創新思路。

1 傳統電纜井施工工藝

目前，電纜管道現場施工作業大多采用傳統現澆式工藝，存在施工工序繁多、交叉作業安全風險大、施工質量受工人操作水平影響較大、施工周期較長等問題。

傳統的電纜井改造工藝施工周期為7～9天，施工過程復雜，包括開挖、支模、綁扎鋼筋、澆筑混凝土、現場養護、回填等(如圖1所示)，因此，在人身安全、設備安全和電網安全等方面存在較多安全隱患(見表1)，可能造成諸多不良后果。

圖1 傳統電纜井改造施工工序及周期

表1 傳統電纜井改造施工存在的安全隱患

2 預制裝配式電纜井工藝

2021年，江蘇省10 (20) kV配電網工程開始推廣運用預制裝配式電纜井。目前，江蘇省采用整體式和分片式預制電纜井為主。

(1) 整體式預制電纜井。具有整體性好、安裝工序簡單的優點，但存在單節尺寸大、重量大、不易運輸吊裝、不易發生結構變更等問題。

(2) 分片式預制電纜井。相當于將整體式預制拼接構件進行二次拆分，減小了預制板塊尺寸和自重，但接縫和焊接點多且防水更難保障。

從實踐可知，整體式和分片式預制電纜井在進行結構改造時，和現澆式工藝一樣，仍需要破壞原有井部分結構，重新綁扎鋼筋、澆筑水泥，施工周期未見改觀。

3 分塊式預制電纜井

分塊式預制電纜井的設計思路是在現有預制工藝基礎上實施進一步改進，以拼裝模數化、單體輕量化、組合多樣化、施工便捷化為目標，充分發揮后方的人員和機械優勢，從而實現不受外部氣候環境影響，在工廠內進行預制并實施充的養護后，運至施工地點進行吊裝，結合相應的基礎改造和連接處理，最大限度地滿足工期要求，達到強度可靠、施工便利的效果。

3.1 設計荷載要求

分塊式預制電纜井工藝需要考慮3種荷載類型，即永久荷載、可變荷載、偶然荷載。

(1) 永久荷載。又稱恒荷載，其值在構件使用期間不隨時間變化或其變化值可忽略不計的荷載，如結構自重、土重、土側壓力等。

(2) 可變荷載。又稱活荷載，其值隨時間變化且其變化值與平均值相比不可忽略的荷載，如地面活荷載、地面堆積活荷載、車輛荷載、水壓力、水浮力等。

(3) 偶然荷載。是一種在構件使用期間不一定出現，而一旦出現，其值很大且持續時間較短的荷載，如爆炸力、沖擊力等。

3.2 荷載選定

(1) 一般地面活動荷載、堆積荷載取4.0～10 kN/m2。

(2) 電纜井結構件處于一般道路、人行道等小型車通行區域時，應考慮35 kN/m2標準軸載進行結構設計；處于城市車行道時，應考慮100 kN/m2標準軸載進行結構設計。

(3) 一般地面活荷載和車輛荷載不考慮同時作用，按地震烈度7度設防，在計算地震作用時，應計算結構等效重力荷載產生的水平地震作用和動土壓力作用。

(4) 其他荷載情況，需結合實際自行校驗。

3.3 設計模塊分類

按照《揚州配網線路工程通用設計》中的要求，直線井A內徑為1.6 m×1.9 m×6 m，采用C40級混凝土澆筑，井壁厚度均按250 mm考慮。

井壁兩側與管道相連的部位開孔為對稱布置，長寬設置為1 300 mm×1 700 mm。 爬梯、支架、接地極、防墜網、人孔蓋板等均為表述方便，現澆與預制施工過程中暫不考慮，由后期完成。

3.4 安全設計

根據電纜敷設工藝要求，采用人員下井工作模式時，電纜井深度不應小于1.9 m，其井蓋尺寸應滿足人員上下井；當采用人員不下井工作模式時，電纜井深度可適當調整，其蓋板可開啟。

3.5 分塊式預制電纜井流程

分塊式預制電纜井工藝基本流程為：開挖改造部分基礎—拆除預制件側擋板—吊裝分塊構件—孔內插筋灌漿—回填—交付，如圖2所示。

圖2 分塊式預制電纜井結構改造流程

本工藝涉及直線井改三通井、三通井改四通井等多結構切換，其基本操作如圖3～4所示。

圖3 直線井改三通井切換

圖4 三通井改四通井切換

工藝無需破壞預制件完整性，無需重新綁扎鋼筋和現場澆筑，只需在電纜井支線新增側進行構件的裝卸，同時在拼裝過程中做好接縫處理，即可快速實現電纜井的多結構切換。設計方案中預留上下貫通的孔，通過插入鋼筋、灌注水泥漿來防止錯位，提升抗震性能。

與整體式、分片式預制電纜井相比，分塊式預制電纜井所需運輸吊車起重量為35 t，運輸費用更低(見表2)。

表2 預制電纜井所需運輸吊車起重量及費用

相較于傳統的破井綁扎鋼筋澆筑方式，本工藝在滿足施工質量和作業安全的前提下，能夠將施工周期縮短為2天，同時有助于降低造價、縮減工程量、提高安全性、減少環境破壞、提升運輸經濟性等。

4 創新優勢

與整體式、分片式預制電纜井相比，多結構切換分塊式預制電纜井具備以下功能和優勢。

4.1 便于結構切換，縮短施工周期

傳統整體式、分片式電纜井結構形式改造仍需進行拆除現澆，養護時間較長。而多結構切換分塊式預制電纜井僅需對部分分塊構件進行更換，無需養護。結構切換改造施工周期可從7～9天縮短為2天。

4.2 降低安全風險

(1) 電纜井改造現場吊裝所需的人員和工種更少，配合協調量更小，施工安全便于管控。

(2) 采用專業工廠量化生產、產業化制造，生產制造人員穩定，職業健康、安全防護條件好。

(3) 不采用破拆設備對部分原井壁進行拆除，減小了施工改造對原電纜的破壞概率。

4.3 保障施工工藝質量

(1) 在設計方案中預留上下貫通的孔，通過插入鋼筋，灌注水泥漿，保證整體性，不易發生左右錯位，大幅提升了抗震性能。

(2) 專業預制在工廠內完成，其工藝水平高，后期養護及時，預制結構強度高，質量穩定性更好。

4.4 減少結算糾紛

成品分塊構件按規格明碼標價，可減少結算方面的糾紛。

5 施工注意事項

5.1 施工技術要求

(1) 溝槽開挖。基礎開挖采用機械開挖，人工輔助；為確保槽底土壤結構不被撓動，預留10 cm人工清底；開挖深度及寬度根據預制混凝土構件尺寸、覆土要求及墊層要求確定。開挖基坑時，如遇到不良土壤應適當加大放坡，確保槽底作業面質量。

(2) 鋪設墊層。墊層采用C15素混凝土，厚度為100 mm，每邊外擴100 mm；在已澆筑的墊層混凝土強度達到12 MPa后，方可允許人員在其上面走動及進行其他工序。墊層的平整度直接影響排管和基礎的安裝質量，墊層平整度必須控制在±10 mm以內，如超出平整度范圍則需采用砂漿二次抹平。

(3) 構件吊裝。吊裝前，在墊層上彈出預制構件的外輪廓線；根據構件類型的不同，選用不同的吊裝吊具；汽車吊噸位根據預制構件的重量及作業半徑等相關要求進行選擇，起吊前須做起吊試驗，確保無問題后方可起吊；預制構件安裝就位前采用手拉葫蘆絲進行定位控制。

(4) 構件拼接。現場涉及排管拼接、電纜井拼接、設備基礎拼接工作；所有連接處須進行防水處理，可采用膨脹止水帶、橡膠密封墊、丙酮密封膠填縫達到止水密封效果，同時外側包裹防水卷材增強防水效果。

① 排管拼接。排管采用插銷式連接，上方采用M20對拉螺栓連接，下方采用M20螺栓連接。

② 電纜井拼接。直通電纜井拼接形式采用螺栓緊固，三通及四通電纜井采用預留孔注漿+螺栓進行連接。

③ 設備基礎拼接。拼接形式采用預留孔注漿。預制構件安裝到位后，埋設接地體，引下接地體的長度滿足接地要求，同時對井洞口、設備基礎洞口空余部分進行磚砌封堵，抹水泥砂漿，做防水處理。

5.2 現場人員及環境要求

(1) 進入施工現場人員必須戴好安全帽，高處作業人員必須佩帶安全帶。

(2) 施工過程中，施工人員必須認真做好每天施工完成后的落手清工作，做到工完、料凈、場地清。

(3) 采取有效措施控制施工現場的各種粉塵、廢氣、廢水、固體廢棄物以及噪聲、振動對環境的污染和危害。

6 結束語

多結構切換分塊式預制電纜井是在標準化設計的基礎上，將傳統電纜井改造施工中現場制作的工作內容在加工車間提前完成，能夠有效解決工藝不標準、施工周期長、質量管控難度大等問題，對于提高配網工程建設效率、施工工藝質量及安全優質服務水平具有重要的意義。