貴州電力管道淺述大口徑電力管道的應用

鋼筋混凝土排水管在傳統的市政工程行業中有著明顯的應用優勢，發揮的作用也越來越大，這些都得到了人們的認同，隨著生產能力的提高，管規格也越來越大，形狀也有所突破，由傳統的圓形發展到橢圓形、矩形、甚至是不規則的形狀，目前廣東省內已經5家生產企業可以做到Φ3500的管道，矩形管道的內尺寸也達到近7米。

近年來，混凝土管道的應用范圍也不斷擴大，已經不限于雨水、污水的排放系統，隨著“城市高壓電纜線不準架空”以及“發展綜合管廊”等國家政策的出臺，更大大促進了大口徑混凝土管道在電力隧道工程的應用。貴州電力管道在深圳、廣州、佛山等地都遇到了類似的工程，貴州電力管道在此向同行作簡單介紹，希望對同行企業以及行業的發展有參考意義。

一、工程概況

1. 本文以佛山某電力隧道工程為例，并結合之前的工程進行介紹。該工程位于廣東省佛山市，工程的目的是要把原先架空的高壓線路改遷至地下，設計人員提出了用Φ3500x2500x320 鋼筋混凝土管道作為電纜隧道，采用非開挖施工工藝進行隧道的鋪設，之后在管內澆筑平臺走廊、搭建支架（如下圖所示），最終達到高壓電纜在地下鋪設的目的。

2、整條隧道線路總長超過5000米，共分為4個標段，其中有少部分的Φ2200管，其余全部為Φ3500管，埋深約在9~10米左右，全部采用泥水平衡式機械頂管（包括4段曲線頂管）。頂段的長度設計為200~600米不等，超過250米的增設中繼間。

二、設計階段

在該工程的設計階段，我們與設計師進行了溝通，對工藝要求進行了分析，結合到管材生產工藝和現行排水管的國家標準要求，提出了一些建議：

1、首先是管材的外壓荷載級別問題，設計院要求的是達到III級管（裂縫荷載321kN/m，破壞荷載482 kN/m），在國標GB/T 11836《混凝土和鋼筋混凝土排水管》中只給出了最大Φ3000管的參數，而在行標JC/T 640《頂進施工法鋼筋混凝土排水管》中最大規格就有Φ3500管的參數，設計取值就是按照這個標準來定的。

2、管材鋼筋的配置標準中是沒有的，在國家水泥制品協會出版的《鋼筋混凝土排水管管體結構尺寸與配筋設計圖冊》中也只提供到最大Φ3000管的配筋參數?？紤]最大覆土厚度10米，根據計算，環筋的直徑要達到Φ16mm，這對于當前行業生產設備來說是做不到的，采用手工的焊接不但無法保證鋼筋籠的焊接的質量，也過于耗時、耗工，成本非常高。目前，制作鋼筋籠的自動滾焊機的焊接能力為Φ12mm的環筋，但可以采用雙筋并繞技術（2根環筋并在一起、同時繞焊），這樣就解決了采用小直徑環筋時間距過小的問題。最后鋼筋的配置確定為內外籠直筋均采用48Φ12，內環筋采用2Φ12@100，外環筋采用2Φ10@75，內外環筋均采用雙筋并繞，鋼筋全部采用冷軋鋼筋。這種處理方法以前在深圳某電站的電纜隧道工程中也有應用，根據等強度代換的原則把原設計的大直徑環筋替換為小直徑的環筋，從而實現了機械化的生產。

3、考慮到電力管道對防水的要求非常高，設計混凝土強度等級為C50，抗滲等級達到P10，這對于工廠預制構件來說不是難事，但如何確保管節接頭的不滲漏？為了達到萬無一失，設計采用了多種措施：

首先，普通排水管標準中接頭只設置一道密封膠圈，本工程則設計了雙密封膠圈的鋼承口接頭，增加了一道防水。膠圈采用40x28mm的契形，材料為氯丁橡膠，邵氏硬度45~55，接頭處強度大于10MPa。

其次，在鋼承口的內側還設計有一道遇水膨脹膠圈，防止水分沿著鋼承口與混凝土之間的縫隙滲入。材料采用緩膨脹橡膠，用202氯丁橡膠黏結劑粘貼在鋼承口的內側。

另外，管子的注漿孔和壓漿孔等鋼鐵預埋件都要采取防水措施，設計時采用了焊環板的辦法，類似于土建工程中的止水鋼帶，阻止水分沿注漿孔鋼管外側滲入管內。

4、貴州電力管道施工面位于城市道路旁邊，要穿越3處主干道，為了保證道路的暢通，在頂段長度和頂進線路的設計上都進行了優化，部分頂段為了避開管道、基礎等，采用了曲線頂管，頂段的長度也達到600多米。要求在頂進過程中加強注漿潤滑處理，視土質變化增設中繼間，把頂進力控制在13000kN以內。

5、曾經在其他項目中，設計在管內壁預埋了2道鋼圈，電纜支架在管內進行焊接固定，之后再進行防銹處理，但實際上焊接不方便、環境惡劣，而且2年后鋼圈銹蝕嚴重，難以保證效果。所以在本項目中，采用了內壁預埋螺帽（兩排各12對，共96支），螺帽采用聚酰胺材料，支架和螺栓則采用不銹鋼材料，安裝時僅需要擰緊螺栓就可以了，很好地保證了支架不生銹 。

三、生產階段

設計時考慮了種種情況，增加了一些加強措施，但在實際生產過程中能否確保每一項措施的落實將影響到管道的最終質量和工程的安全。所以，在生產階段仍要注意做好以下幾方面的工作：

1、成型過程。

1.1鋼筋籠制作：盡管鋼筋籠是采用機械滾焊，但內外籠是分開做的，還要組合成一個整體，這時要注意內外籠要同心、間距要均勻，并確保定位準確、鋼筋保護層厚度符合設計要求。我們用型鋼做一個底座，按設計要求對內外籠進行定位，這樣就可以保證焊接成整體后的尺寸準確。另外在預埋螺母及吊裝孔、注漿孔等位置有可能會與環向鋼筋有沖突，要把鋼筋彎曲移位或切斷后在旁邊加焊補強，不能簡單地把該位置的鋼筋切斷。

1.2 模具安裝：本項目管道采用立式振搗成型模具生產，在模具安裝前要把內外模清理干凈、涂刷脫模劑，鋼圈尺寸與底座要配合，防漏膠條要安裝到位，防止漏漿。遇水膨脹膠條要粘貼牢固，并按設計要求焊Φ6mm鋼筋防護。鋼筋籠套入內模后，再加焊鋼圈錨固筋，之后安裝預埋螺母、注漿孔等。預埋件全部固定好再緊固模具的合縫螺栓，并檢查各部位是否合適、牢固、密封。

1.3 混凝土配制：C50、P10的混凝土對于工廠來說難度不大，但對原材料要嚴格把關，并嚴格按照設計配合比配料（采用蒸汽養護的不得摻引氣型減水劑），這樣才能保證混凝土的強度。對于立式振搗工藝，混凝土的塌落度（一般為20~50mm）及和易性很重要，在下料時應分層進行，并保證有2支以上的震動棒同時對稱插搗，快下慢上，使整個斷面都能振搗充分。對最后500mm高度范圍的混凝土可以適當調整配比，增加粗骨料比例，防止最上端混凝土砂漿過多造成局部強度不足。成型后還要在表面混凝土初凝結束時進行端面的二次處理：搓壓、抹平及收光。

2、混凝土養護。

2.1 為了保證產品的強度和生產效率，目前大部分廠家都采用蒸汽養護，這的確大大縮短了生產周期，但養護過程也要有所控制，不能操之過急。一般可以分為：靜?！郎亍銣亍禍?四個階段，靜停階段時間要足夠，最小不得少于1.5小時，升溫的速度也不能過塊，一般控制在25oC/小時以內，恒溫溫度約為78~83 oC，時間約為2~4小時，之后可以自然降溫，寒冷天氣應注意保溫、防止混凝土降溫過快而出現裂紋。

2.2 蒸養后混凝土強度一般可以達到38~45MPa，可以放在原地、或轉移到其他場地繼續進行淋水養護，直至達到設計強度為止，一般3~5天就可以。

3、附屬配件。

3.1 管道養護完成經檢驗合格后，在準備出貨前還要把附屬的配件處理好。首先鋼承口側的凹槽要填滿聚硫密封膏，填充時要注意飽滿、也不要污染管端面。其次要貼木墊板，因為木板厚重，除了涂膠水粘貼外還要用膨脹螺絲固定（一般每塊板不少于2顆）。之后，鋼圈及外露的預埋件要涂刷防銹層，設計要求為：環氧富鋅底漆2度，每度30μ，環氧瀝青面漆2度，每度80μ。最后就是2道密封膠圈，要求在膠圈底面及插口膠圈槽表面都要涂刷膠水，粘貼前應把整條膠圈拉均勻，整個圓周要松緊一致，防止局部過緊壓縮量不足、或局部過松造成脫槽。

3.2 為了保護預埋螺母，每一個螺母都要加上塑料蓋子。注漿孔、壓漿孔都要擰上堵頭。

四、工程應用

貴州電力管道告訴您產品在運到工地使用前，要經過外壓荷載和內水壓試驗，同時對留存的混凝土試塊進行強度檢驗。外壓試驗架要有足夠的強度和高度，按照2.5米長的III級管計算，試驗用的加荷設備（千斤頂）最大加荷能力應達到150噸以上。水壓試驗可以采用兩端封堵方式，也可以參考新的試驗方法標準采用內水壓試驗環來進行局部試驗。盡管在設計和生產階段采取了一定的措施和改良，但實際應用時還是遇到了一些問題，在隨后的生產過程中也逐一進行了解決。

1、鋼圈與管身混凝土的連接位置有松動。這在個別的管節上出現，盡管有遇水膨脹膠圈的阻擋，不一定有滲水的可能，但影響了外觀。這主要是鋼圈的尺寸偏差或吊起管節時碰撞引起，鋼圈過小自然無法安裝，若鋼圈偏大一點，安裝模具時是勉強可以的，但拆模時會出現鋼圈外徑與管外徑相同或更大，由于鋼鐵材料的彈性比混凝土的要大，就會造成鋼圈與混凝土接觸的地方離空，所以鋼圈板條的下料必須準確，外半徑應按設計要求比管子外半徑小2mm，同時吊裝時應注意，避免鋼圈發生碰撞，或把鋼圈側靠在其他物件上進行翻轉。

2、注漿孔和吊裝孔周邊滲水。在試驗過程中發現，個別的注漿孔有滲水現象，仔細觀察發現水分是沿著預埋鋼管的外側滲進來的，盡管設置了止水鋼環板都無法完全有效。為了保證電力管道內滴水不漏，我們又專門訂做了一個小的遇水膨脹膠圈，套在注漿孔鋼管的外邊（見圖9），這樣才有效地解決了問題。而吊裝孔后的滲水則是由于定位鋼筋直接頂到了內模具，造成鋼筋周邊形成了滲透通道，后來我們把定位鋼筋切斷，不頂在內模具上，而是直接焊在鋼筋籠上，之后也沒有發生吊裝孔后滲漏的現象。  

3、在Φ3500隧道的頂進過程中，施工單位對注漿工序進行了強化，在整個頂進的過程中總的頂力都可以控制在10000kN左右，符合設計要求。曲線頂管也順利地穿越了道路，管節沒有出現破損現象。盡管放置了多個中繼間，但由于頂進過程中總頂力沒有超過預警范圍，所以也沒有啟動中繼間。

五、結束語

此次Φ3500混凝土管道在電力隧道工程的應用可以說是很成功的，盡管在廣東省內已經不是第一次使用，但這次應用的經驗也使我們對大直徑管道的開發和應用有了一個更深的認識，也大大促進了行業的發展。目前該工程已完成了2000多米的隧道工程，部分已經進行了分項驗收，正在進行支架安裝和其他的配套工程，隧道內沒有出現漏水現象，工作環境良好（見圖10）。在此拋磚引玉，請同行們不吝賜教。

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