一、任务来源
电缆管道是一种放置于地下的一种穿放电缆的管道,与其他敷设电缆形式相比有着明显的优点:容量大、占用地下断面小、便于施工维护、保障和减轻电缆直接受到外力破坏、便于技术管理和查询。在国外的大型城市的发展中,以地下电缆方式取代传统的架空线路已经成为世界潮流。统计表明,在世界上的一些现代化都市,如柏林、东京、大阪、哥本哈根等,地下输电线路的比例已经超过70%。
随着我国城市化的快速发展,城市上部空间留给电力工程架空线路的空间也越来越小。城市架空线路已经对城市建设造成了局限和困扰。在普遍使用架空线路的时代,城区供电线路的输送容量还相对不大,建筑物布局可调整空间也比现在更为灵活。但如今城市规划对功能性和美观性的重视程度越来越高,架空线路在应用空间和输送容量方面都已经越来越跟不上社会需要。于是,地下电缆隧道应运而生。
城市电力电缆隧道能够为电力电缆提供安全的庇护,使之具有良好的工作环境,且安全性好节省城市上部空间,随着城市的快速发展,已经呈现出了逐步取代传统架空线路的趋势,是未来城市电网建设的发展方向,具有广阔的发展前景。电缆隧道埋管由于其施工工序简单,管线防护效果好、可适当拉长检查井井距、降低工程成本等优点,在市政供电工程施工过程中有着非常普遍的应用。
同时在电力排管的敷设结束后需进行混凝土包封,目的是起到管道稳固作用,且对电缆管道迸行保护提高其使用寿命,同时还可以较少外部环境的腐蚀,确保城市电缆管道安全运行。因管道材质基本为轻质材料,自重较轻,包封混凝土浇筑过程中,由于浇筑冲击力较大,易使管道产生轴线偏移及上浮,采用传统的铁丝捆绑及压顶抗浮加固,存在管线抗浮效果较差,且宜损坏管道等缺点。研发一种轻便的抗浮加固装置尤为重要。
二、主要应用领域
本施工技术可广泛适用于市政施工中电缆排管、弱电以及大口径柔性管的施工,其他类似工程管线敷设中也可参考使用。
三、技术原理
“十”字型锚固筋与外部拉结钢框架组成抗浮装置,用于抵抗管道包封时混凝土产生的浮力。具体原理如下:
1.按照定位放线确定的间距插入“十”字型锚固筋,根据计算的锚固深度要求,进行电力埋管垫层混凝土浇筑,使锚固筋与垫层混凝土形成整体。
2.待垫层混凝土硬化后,放出管道安装中心线、管枕安装间距线,由中心向两侧依次利用管枕安装管道,进行多孔管道快速安装。采用管枕控制管道轴线,使得同径管道轴线重合,上层异径小管道中线与下层大管径相邻管道轴线中心线重合。
3.顶层异径管线利用外侧管枕外延与管道侧壁垂直,实现多层管线外壁处于一条垂线上,提升管线的整体性。
(5)拉结构件顶部两端及中间高出100mm安装钢筋网片,固定马凳筋,分层对称浇筑包封混凝土。
4.管道安装完成后,管道外侧安装钢制框架并通过螺栓与“十”字型预埋件连接,顶部设置预留口,采用钢丝对管道紧固拉结。
5.拉结构件顶部两端及中间高出100mm安装钢筋网片,固定马凳筋,分层对称浇筑包封混凝土。
四、性能指标
1.“十”字型预埋件采用上部高200mm,下部高150mm,宽度200mm的D20钢筋,钢筋锚固在土中120mm,主要用于固定预埋螺栓;锚固在混凝土中下侧30mm,上侧70mm,用于提供抗拔力,经计算抗拔力为32.1KN。
2.通过调整管枕内径将多层异径管道拼接成为一个整体,提高电缆管线整体稳定性,减少侧向位移,同时管道可直接插入管孔实现多孔快速拼接,提高施工效率。管枕间距为10米。沿控制点垂直方向,由工人使用钢卷尺对称测放出两侧管枕控制点,并在纵向形成连续线。
3.外拉结钢框架高度544mm,宽度610mm,马凳筋高度100mm,每个拉结件设置2组。将左右两侧拉结件安装至地脚螺栓孔内,使用螺栓稍加固定。然后将拉结件上口对齐,采用钢丝对拉结件进行紧固,确保与管道紧贴,拉结件两侧垂直度偏差≤3mm。使用快速扳手对称紧固两侧“十”字型地脚螺栓,确保框架结构与管道紧贴到位,两侧空隙不大于5mm。
4.拉结件顶部两端及中间高出100mm安装钢筋网片,固定马凳筋,分层对称浇筑包封混凝土;浇筑分层厚度480mm,分3层。
五、与国内外同类技术比较
1.铁丝捆绑固定
在市政工程电缆隧道多层异径埋管在管道敷设过程中,采用铁丝捆绑固定加固管线本体,并与预埋件缠绕连接,利用预埋件与混凝土垫层的握
裹力度,传导至铁丝,从而提高管线整体的抗浮性能。但在实际施工过程中,由于铁丝对于多层异径管线的拉结效果并不理想,无法形成一个牢固整体,且后续混凝土包封浇筑冲击力较大,多产生管道产生轴线偏移及上浮的现象,且柔性管线容易被铁丝挤压割裂,容易出现混凝土灌入管线,导致管线堵塞返工,质量难以得到保障。
2.钢筋焊接固定组合混凝土压顶
电缆隧道多层异径埋管在管道敷设过程中,可在管道整体敷设并连接完成后,可间隔固定米数采用钢筋焊接成为外部框架,并在其上部设置混凝土块压顶产生配重,从而减少管线水平及垂直方向位移,提高管线整体性,并利用混凝土块的重量来抵抗后续现浇混凝土的浮力,提高电力排管的抗浮性能。但在实际施工过程中,钢筋混凝土压块抗浮措施的缺点是安装较困难,且如抗浮力压重安全系数取得不够大,则在电力管上浮时容易把压块挤开而失去压重作用。若安全系数取的过大,施工造价又过于昂贵。因此,它只能作为辅助设施和其他抗浮措施联合使用,而不能单独应用。
3.轻型多孔异径电缆隧道埋管施工技术
本工法施工过程中首先插入“十”字型锚固筋,然后浇筑垫层混凝土。垫层混凝土硬化后,放样管道安装中心线、管枕安装间距线,由中心向两侧依次利用管枕安装管道,实行多孔管道快速安装。同径管道轴线重合,上层异径小管道中线与下层大管径相邻管道轴线中心线重合。顶层外侧管枕外延与管道侧壁垂直,管道安装完成后,管道外侧安装钢制框架并通过螺栓与“十”字型预埋件连接,顶部设置预留口,采用钢丝对管道紧固
拉结。拉结构件顶部两端及中间高出100mm安装钢筋网片,固定马凳筋,分层对称浇筑包封混凝土。
解决了多排异径轻质柔性管道在混凝土包封施工中产生的管道漂浮、位移的的问题,提高了管线的整体性,保证了管线加固效果,提高了施工速度,经济效果显著,符合绿色施工的观念。
六、成果创造性、先进性
1.通过对电缆排管拼接式管枕、拉结构件的作用机理及轻质管道抗浮影响因素分析,提出多孔异径电缆排管拉结抗浮施工技术。
2.通过对电缆排管抗浮验算,选择了最优施工方案。
3.通过工程项目实践验证,取得了多孔异径电缆排管拉结抗浮施工技术的相应施工参数。
4.形成了多孔异径电缆排管拉结抗浮施工成套技术。
七、推广应用范围、条件和市场前景以及存在的问题
轻型多孔异径电缆隧道埋管施工技术,可有效提升管线整体性,尤其适用于异径多排管线的施工,整体加固效果好,使得管道上浮及侧向偏移率大大降低,大幅度提高管线施工质量,且工序简单,施工速度快,可充分利用地下空间,具有广阔的推广前景。
本施工技术可广泛适用于市政施工中电缆排管、弱电以及大口径柔性管的施工,其他类似工程管线敷设中也可参考使用。
本技术采用的外拉结钢框架,管道包封时将钢框架埋入混凝土中,无法重复利用,该组合在对于材料的重复利用上需进一步优化。
一、推广应用的范围、条件和前景
轻型多孔异径电缆隧道埋管施工技术,可有效提升管线整体性,尤其适用于异径多排管线的施工,整体加固效果好,使得管道上浮及侧向偏移率大大降低,大幅度提高管线施工质量,且工序简单,施工速度快,可充分利用地下空间,具有广阔的推广前景。
本施工技术可广泛适用于市政施工中电缆排管、弱电以及大口径柔性管的施工,其他类似工程管线敷设中也可参考使用。
二、存在的问题及改进意见
本技术采用的外拉结钢框架,管道包封时将钢框架埋入混凝土中,无法重复利用,该组合在对于材料的重复利用上需进一步优化。下步将进一步研究改进该抗浮体系,增加装置的灵活性能,使其更加绿色、环保、降本增效。