预制小方涵在输变电电力通道工程中的应用

2012-06-13何发礼任新海

重庆建筑 2012年8期

何发礼，任新海

（成都城投基础设施建设投资有限公司，四川成都 610072）

1 依托工程概况

1.1 工程概况

成都市“虹桥工程”昭觉寺变电站－游乐园变电站（三环路－张家巷）220kV输变电电力通道工程位于成都市西北部，线路为川陕立交－张家巷，分为两部分，其中川陕立交－驷马桥段为电力隧道，长度约2.2km，预计基础埋深为-11.0m，拟采用暗挖、顶管施工；北牵引变电站－张家巷段为电力浅沟，长度约2.4km，结构采用预制小方涵，预计基础埋深为-3.0m，拟采用明挖施工。本文即以北牵引变电站－张家巷段预制小方涵在电力通道中的应用为背景，详细阐述220kV输变电电力通道工程中预制小方涵的设计技术（见图1）。[1]

图1 北牵引变电站－张家巷段小方涵纵断面图

1.2 地层岩性结构特征

在勘探深度范围内，场地地基土主要由上覆第四系全新统人工堆积（Q4ml）杂填土、素填土，第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl）的粉质粘土、细砂及卵石，第四系上更新统冲洪积层（Q3al+pl）的粘土、粉质粘土、粉土细砂、卵石，白垩系灌口组泥岩层(K2g)组成。

1.3 区域地质构造

场地区所在区域构造属新华夏系第三沉降带四川盆地西部，成都坳陷中部东侧，处于北东走向的龙门山断裂带和龙泉山断裂带之间。由于受喜马拉雅山造山运动的影响，两构造带相对上升，在坳陷盆地内堆积了厚度不等的第四系冰水堆积层和冲洪积层，形成现今的成都平原景观。

成都位于扬子地台（四川盆地）上，扬子地台与周边的造山带是完全不同的地质构造单元，千百年来都非常稳定，不属于地震带，也不在活动的地质断裂带上。

1.4 水文地质特征

场地地下水主要赋存于卵石层中,为松散岩类孔隙潜水，主要受地下径流及大气降水补给，其排泄方式主要以地下径流及蒸发为主。实测地下水位相应标高为497.66~499.52m之间，微具承压性；场地地下水位年变幅1.0~2.5m，历年最高水位埋深标高可取501.00m。

另外第四系全新统人工填土中尚有孔隙上层滞水微弱浸出，初见水位埋深1.00~3.00m，主要靠大气降水及地表水下渗补给，仅局部分布，无统一的自由水面，水量不大，易于排除，对明挖电力浅沟施工有一定影响。

2 预制小方涵设计技术

北牵引变电站－张家巷段电力通道沿规划解放路西侧非机动车道布置，小方涵形式为1.4m×1.4m箱涵，每节标准箱涵长度为3.0m。根据投资方成都电业局要求，小方涵每30m设一个人孔，每250m设一个检查井，每500m设一个电缆接头井。

2.1 设计标准及设计参数

（1）工程抗震烈度为7度，设计基本地震加速度为0.1g，抗震设防分组为第三组，建筑场地类别为Ⅱ类，抗震设防类别为普通设防类。

（2）环境类别为二类b，混凝土保护层外侧为30mm，内侧为25mm。

（3）汽车荷载等级：城市A级。

（4）使用范围：覆土≤3m，地基承载力不低于0.18MPa。

（5）箱涵自转角最大转弯半径：125.13m。

2.2 建筑材料

（1）混凝土：C40，抗渗等级P8。

（2）钢筋：受力钢筋计分布钢筋均为三级钢，吊环为一级钢；

（3）预应力钢筋：ΦS15.2无粘结钢绞线。

2.3 方涵横断面及配筋设计

结合电业局对通道的具体要求，拟定方涵的内空尺寸为1.4m×1.4m，横断面如图2所示；根据方涵所受的外荷载，对其进行了配筋计算，具体配筋如图3所示。

图2 方涵横断面（单位：mm）

图3 方涵配筋图（单位：mm）

2.4 预制箱涵制作

2.4.1 钢筋

2.4.1.1 钢筋加工

钢筋加工前，根据结构配筋图纸进行抽筋放样，编制钢筋加工表。对于Ⅰ级钢筋末端应做成180°弯钩，当钢筋直径为5~10mm时，弯钩长度为75mm；当钢筋直径为12mm时，弯钩长度为90mm。

钢筋原料和加工后的成品钢筋分别集中堆放于原料堆放区和成品堆放区，相同种类、规格、形状、用途的钢筋堆放在一起，钢筋下面设置方木垫木，并在周围设置排水沟通至场外，防止钢筋浸在水中生锈。成品钢筋堆放挂标识牌，说明使用部位、规格、数量、尺寸等内容。

2.4.1.2 钢筋安装

（1）钢筋保护层的控制：钢筋保护层用塑料垫块控制，立墙的垫块要与钢筋绑牢。

（2）双层钢筋网片间的架立：为保证底板和顶板上下层钢筋网片间的距离准确，采用钢筋桁架进行架立，钢筋桁架由部分上下层钢筋网片中的分布筋与一些长度等于两层钢筋网净距的12mm短钢筋在钢筋加工场焊接而成。短钢筋间距750mm，钢筋桁架间距1.2m。侧墙双层钢筋网片间也采用相同的方法架立，钢筋桁架间距为1.5m。

（3）钢筋安装的质量控制：钢筋的品种和质量、焊条的牌号及性能均必须符合设计要求及有关标准的规定；若有焊接接头，焊接接头的外观检查和强度检验结果必须合格；钢筋位置准确，弯钩的朝向应正确；绑扎钢筋的绑扎点绑扣必须牢固。

2.4.2 标准段箱涵模具

标准段箱涵模具采用整体钢模板，承口和企口模具的精度应控制在1mm以内。标准段箱涵模具设计图如图4~6所示。

图4 箱涵模板图（单位：mm）

图5 1-1截面图（单位：mm）

图6 4-4截面图（单位：mm）

2.4.3 混凝土

（1）浇筑前应检查钢筋、模板、插筋、预埋件、止水等设施的埋设和安装是否正确，经检验合格后，方可进行混凝土浇筑。

（2）混凝土宜分层浇筑，采用插入式振捣器进行振捣，避免漏振，防止过振。

（3）箱涵顶面采用二次收面，浇筑完混凝土后首先进行第一次收面，待2~3h后进行第二次收面。

（4）拆除模具后应对成品进行覆盖、养护。

2.4.4 成品检验

预制箱涵成品外形尺寸应满足下列规定：

企口尺寸：±1mm；

长度：±5mm，宽度：±5mm；

高度：±3mm，垂直度：±8mm；

壁厚：0~5mm，表面平整度：±5mm。

3 预制箱涵安装工艺

根据现场情况，选择相应吨位的汽车吊或龙门吊进行安装，并验算汽车吊站立位置或龙门吊轨道位置土的承载能力，避免对基坑造成影响。

安装前，在C15混凝土垫层上应铺上30mm厚沙垫层，检查胶圈位置及数量，安装时宜用箱涵的插口进承口，初步对位后，进行预应力施工（见图7～8）。

图7 预制箱涵安装工艺要求图（单位：mm）

图8 箱涵接口处防水胶圈设计图（单位：mm）（右图为楔形胶圈尺寸图）

预应力施工操作步骤如下（见图9）。

图9 箱涵预应力施工示意图（单位：mm）

（1）每根钢绞线张拉力为50kN。

（2）两节箱涵拼装，以第二节箱涵的插口同第一节箱涵的承口对接，初步对准。

（3）将满足设计长度的无粘结钢绞线1从图9所示的操作孔A穿进，从操作孔B传出，在操作孔A处用单孔锚具将钢绞线锚固，在操作孔B处安装同样的单孔锚具并用连接器同钢绞线2相连。

（4）上述步骤完成后，在第一节箱涵的端部用张拉油缸进行预应力张拉，张拉控制应力现场视情况而定，使箱涵接头满足连接要求即可。当达到要求后，张拉油缸放张，使钢绞线1在操作孔B处锚固，随后拆除操作孔B处的连接器，取出预应力筋2。

（5）按上述操作步骤对其他角进行张拉。

注意在进行预应力张拉时张拉力不宜过大，宜采用两次张拉到位，张拉顺序对称进行；在工程中，可根据具体情况将3至5节箱涵连接后，进行一次张拉。

4 预制小方涵的工期优势

成都市“虹桥工程”昭觉寺变电站－游乐园变电站220kV输变电电力通道工程位于市区，只有晚上才能将小方涵运输到现场并进行安装。在施工中每节小方涵安装时间为30min，每天可安装60m。同样以60m的长度统计，如果以现浇方式施工小方涵，包括钢筋绑扎、模板安装、浇筑混凝土及混凝土养生等全部完成需5d时间。

综合考虑平行流水作业的因素，预制方涵结构仍节约了较多的施工时间。因此，在地下障碍较少的情况下，预制结构更将大大的缩短工期，同时也减少了沟槽开挖后的敞放时间，减小了施工风险，对安全施工起到了积极的作用。