電纜工作井的結構和防水設計探討

□文/田越

電纜工作井的結構和防水設計探討

□文/田越

電纜工作井（以下簡稱工井）是電力設施的一個重要部分，目前行業內對于工作井的設計方法較為多樣化。文章以現行鋼筋混凝土規范為主要設計依據進行了結構設計，該設計方法在長期運行維護中證明安全可靠。依據本文章介紹的方法可以進行工井在不同覆土深度情況下的計算，為工井的結構設計提供了一個較為準確的參考依據，從而實現工井的統一標準化。同時對施工及運行中出現的工井內存在著大量的積水情況提出了解決的方案。

電纜工井；結構；計算；防水

在電力設施運行中，電纜工作井作為電力電纜檢修維護和運行的重要通道，是比較重要的部位。為滿足輸電電纜的要求，工作井的形式有直線型、R型、轉角型，長T和短T形等多種形式。在計算和設計時需要考慮多方面的因素,不同的埋深與上部公路等級所承受的荷載對于工井的結構配筋形式都有很重要的影響。

1　電纜工井的形式及設計原則

設計根據CJJ 11—2011《城市橋梁設計規范》、JTGD60—2004《公路橋涵設計通用規范》對于車輛荷載的規定-公路Ⅰ級、公路Ⅱ級進行結構設計。

公路Ⅰ、Ⅱ級汽車的輪壓荷載及主要技術指標見圖1和圖2。

圖1　車輛荷載布置

圖2　車輛荷載橫向布置

2　工井的主要受力結構形式圖

在計算時需要考慮公路不同等級的荷載在土中最不利壓力的計算，見表1和圖3。

表1　公路Ⅰ、Ⅱ級荷載在土中的垂直壓力計算公式

圖3　汽車荷載在土中的壓力分布

1）當單輛行車時

2）當有兩輛汽車并列時，相鄰兩車的輪距取1.3 m，其交叉點深度

以下的算例中取α=30°經過計算公路Ⅰ、Ⅱ級行車后輪壓擴散點深度

汽車荷載的垂直壓力應考慮動力系數可按表2采用。

表2　汽車荷載的動力系數β

3　受力形式的分析

在計算時首先要進行地耐力的計算，在進行地耐力計算時應該考慮公路Ⅰ、Ⅱ級荷載在土中的垂直壓力。在天津地區的地耐力為100kN/m2。計算公式參考表1中的兩列車并排的情況下的第一列的情況。同時也要考慮到結構體的自重和將來遠期運行的電纜及附件的重量和頂部覆土的綜合情況。然后需要進行結構體的抗浮驗算。如果在抗浮驗算通不過的情況下可以考慮增加結構體的自重和增加上部覆土重量的情況來解決。

3.1配筋計算

力學模型是以JTGD30—2004《公路路基設計規范》5.4.2-3的進行計算展開。

汽車行駛的方向對于工井的受力也有很大的影響，在計算配筋時應該綜合考慮。在經過反復計算后確定如下車輛垂直通過汽車頂板時的受力為最大即為方案A的情況下作用力較大，而且根據規范其中動力系數應該考慮，見圖4。

圖4　兩種輪壓布置比選

土的側壓力計算采用主動土壓力計算公式。荷載的受力情況主要為上部的輪壓，兩側的土壓和車輛對側墻的沖擊荷載。工井的頂板與側墻一般情況下為整體現澆，計算時可以考慮成頂板與側墻部分按照剛接考慮。

現以埋深為0.6 m的深度進行考慮計算壓強，見圖5。

圖5　壓強布置

經過幾種工況形式的工況組合計算最后組合見圖6。

圖6　正常使用極限彎矩布置

根據此工況進行配筋計算的同時還要滿足最小配筋率的要求。

3.2裂縫寬度的考慮

在計算時還應進行裂縫寬度驗算，因為考慮到裂縫寬度會引起工井的防水問題及鋼材的防銹的問題。防水問題直接會導致運行的安全運行，維護可靠。

裂縫寬度驗算應采用準永久組合。裂縫寬度應主要考慮的位置為頂板支座處、頂板跨中處、側墻支座處、側墻跨中處，底板跨中的裂縫寬度。

計算模型同配筋計算模型近似一致。采用的計算公式為GB50010—2010《混凝土結構設計規范》7.1.2中進行計算，與規范表3.4.5進行對比分析。對于天津地區一般情況下鋼筋混凝土結構滿足二類b的情況即可：裂縫控制等級為三級，滿足0.20mm的要求。

裂縫寬度如果不滿足的情況下可以采取的措施為：

1）加大截面厚度（配筋面積保持不變）；

2）增加縱向受拉鋼筋根數（加大配筋面積）。

綜上所述，OPC可能通過抑制PI3K/AKT途徑的活化而誘導死亡的自噬流，可以降低喉癌TU686細胞的增殖活力。結合前期研究成果，即OPC通過自噬途徑促進順鉑對喉癌TU686細胞的凋亡作用，從細胞自噬流角度說明OPC對喉癌TU686細胞的抑癌機制，并深入研究了在TU686細胞中，OPC介導的自噬流通暢的調控機制與分子途徑。本研究為天然化合物介導喉鱗狀細胞癌自噬流的研究進行了勇敢的嘗試，為探索喉癌臨床治療策略提供新的方向。但本研究也存在一定的局限與不足之處，OPC在TU686細胞中引起的自噬流與喉癌細胞遷移、侵襲和耐藥性等生物學特性之間的關系，也是下一步研究的重點。

3.3頂板部分撓度的計算

頂板的撓度在計算時也應計算考慮。如果撓度不滿足規范規定限值的情況下將會造成路面的沉陷。根據GB50010—2010表3.4.4的規定鋼筋混凝土受彎構件的最大撓度計算應按照荷載的準永久組合考慮。其計算公式按照規范7.2.2-2進行考慮，最后進行撓度部分的考慮即可。

如果撓度不滿足的話，可以考慮適當增加結構板的剛度和增加配筋量。

3.4正常使用極限狀態抗裂驗算

如果極限狀態下抗裂驗算不滿足要求的話，可以考慮局部加腋或或增加墻厚度的情況以此進行處理。

3.5最佳工井埋深

經過多次計算分析得出，在公路荷載為Ⅰ、Ⅱ級的情況下最佳的工作井埋深為0.8～1.0 m左右，可以達到受力及其他構造計算和經濟性較為合理的要求。但是如果電纜工井布置在綠化帶或者人行道附近時，則滿足埋深為400mm的情況即可。

4　工作井的防水問題

4.1主體部分的防水考慮

根據GB50108—2008《地下工程防水設計規范》的要求，3.1.4地下工程迎水面主體結構應采用防水混凝土并應根據防水等級的要求采取其他防水措施。工井的使用年限一般情況下滿足30 a即可，根據工井的使用情況判斷，防水等級按照三級防水進行考慮，防水等級采用P6的情況較為合理。

從建筑做法上來說，在外墻面應該涂刷1∶2的防水砂漿層20mm。結構層的厚度滿足防水要求。根據GB50108—20084.1.7規范的要求，防水主體結構層厚度為250 mm；裂縫寬度不得＞0.2 mm并不得貫通；鋼筋保護層厚度應根據結構的耐久性和工程環境選用，墻、頂板為30mm，底板為40mm。

從材料上來說用于防水混凝土的水泥應符合下列規定：

1）水泥品種宜采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥，采用其他品種水泥時應經試驗確定；

2）在受侵蝕性介質作用時，應按介質的性質選用相應的水泥品種；

3）不得使用過期或受潮結塊的水泥并不得將不同品種或強度等級的水泥混合使用。

4.2接口處防水的處理

根據施工后現場反應的情況，在當地水位較高的地方，經常會出現工作井內部積水的情況。根據反饋回來的情況，判斷主要的問題出現在排管的接口處與工作井連接口處連接不嚴密，造成出現漏水的情況。而主體結構進水的概率和可能性不是很大，對于該種情況建議在接口處采用以下兩種方式進行，見圖7和圖8。

圖7　接口處防水方式一

圖8　接口處防水方式二

該兩種方式的有效結合可以較好的處理工井內的防水問題。

工井與管材連接時，連接應牢固，不得扭曲變形和錯位，連接時一定要牢固。接口處可以加橡膠止水帶或無紡布進行包裹，然后抹防水涂料。同時還應滿足以下方面：

1）金屬止水環應與主管或套管滿焊密實，采用套管式穿墻防水構造時，翼環與套管應滿焊密實，并應在施工前將套管內表面清理干凈；

2）相鄰穿墻管間的間距應＞300mm；

3)穿墻管線較多時，宜相對集中并應采用穿墻盒方法，穿墻盒的封口鋼板應與墻上的預埋角鋼焊嚴并應從鋼板上的預留澆注孔注入柔性密封材料或細石混凝土。

4.3墻體施工縫的考慮

在電纜排管工程中，工井結構為現場整體澆筑，只設一道水平施工縫，它的位置不宜低于底板與墻身交接處500mm。墻體有頂留孔洞時，施工縫距孔洞邊緣不應＜300mm。

對水平施工縫，在開始澆搗新的混凝土前，應將原有的混凝土上面的雜質除去、洗凈，然后涂純水泥漿二遍，再鋪10mm厚的水泥砂漿（用原混凝土配合比，去掉石子），過0.5h左右再繼續澆搗新混凝土，要控制砂漿的鋪設不能過厚，以免形成一個強度較弱的接縫，引起滲漏，甚至開裂，還要做好養護的工作。

5　結語

通過工井的結構設計和防水問題的探討，認識到只有設計合理、施工正確和符合要求的材料保障，才能保證工井在電力運行中正常工作。

[1]浙江大學.建筑結構靜力計算實用手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，2009.

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2015.02.029

□TU29

□C

□1008-3197（2015）02-77-04

□2015-01-14

□田越/男，1984年出生，工程師，天津電力設計院，從事電力工程的結構設計工作。