电缆工作井的结构和防水设计探讨

□文/田越

电缆工作井的结构和防水设计探讨

□文/田越

电缆工作井（以下简称工井）是电力设施的一个重要部分，目前行业内对于工作井的设计方法较为多样化。文章以现行钢筋混凝土规范为主要设计依据进行了结构设计，该设计方法在长期运行维护中证明安全可靠。依据本文章介绍的方法可以进行工井在不同覆土深度情况下的计算，为工井的结构设计提供了一个较为准确的参考依据，从而实现工井的统一标准化。同时对施工及运行中出现的工井内存在着大量的积水情况提出了解决的方案。

电缆工井；结构；计算；防水

在电力设施运行中，电缆工作井作为电力电缆检修维护和运行的重要通道，是比较重要的部位。为满足输电电缆的要求，工作井的形式有直线型、R型、转角型，长T和短T形等多种形式。在计算和设计时需要考虑多方面的因素,不同的埋深与上部公路等级所承受的荷载对于工井的结构配筋形式都有很重要的影响。

1　电缆工井的形式及设计原则

设计根据CJJ 11—2011《城市桥梁设计规范》、JTGD60—2004《公路桥涵设计通用规范》对于车辆荷载的规定-公路Ⅰ级、公路Ⅱ级进行结构设计。

公路Ⅰ、Ⅱ级汽车的轮压荷载及主要技术指标见图1和图2。

图1　车辆荷载布置

图2　车辆荷载横向布置

2　工井的主要受力结构形式图

在计算时需要考虑公路不同等级的荷载在土中最不利压力的计算，见表1和图3。

表1　公路Ⅰ、Ⅱ级荷载在土中的垂直压力计算公式

图3　汽车荷载在土中的压力分布

1）当单辆行车时

2）当有两辆汽车并列时，相邻两车的轮距取1.3 m，其交叉点深度

以下的算例中取α=30°经过计算公路Ⅰ、Ⅱ级行车后轮压扩散点深度

汽车荷载的垂直压力应考虑动力系数可按表2采用。

表2　汽车荷载的动力系数β

3　受力形式的分析

在计算时首先要进行地耐力的计算，在进行地耐力计算时应该考虑公路Ⅰ、Ⅱ级荷载在土中的垂直压力。在天津地区的地耐力为100kN/m2。计算公式参考表1中的两列车并排的情况下的第一列的情况。同时也要考虑到结构体的自重和将来远期运行的电缆及附件的重量和顶部覆土的综合情况。然后需要进行结构体的抗浮验算。如果在抗浮验算通不过的情况下可以考虑增加结构体的自重和增加上部覆土重量的情况来解决。

3.1配筋计算

力学模型是以JTGD30—2004《公路路基设计规范》5.4.2-3的进行计算展开。

汽车行驶的方向对于工井的受力也有很大的影响，在计算配筋时应该综合考虑。在经过反复计算后确定如下车辆垂直通过汽车顶板时的受力为最大即为方案A的情况下作用力较大，而且根据规范其中动力系数应该考虑，见图4。

图4　两种轮压布置比选

土的侧压力计算采用主动土压力计算公式。荷载的受力情况主要为上部的轮压，两侧的土压和车辆对侧墙的冲击荷载。工井的顶板与侧墙一般情况下为整体现浇，计算时可以考虑成顶板与侧墙部分按照刚接考虑。

现以埋深为0.6 m的深度进行考虑计算压强，见图5。

图5　压强布置

经过几种工况形式的工况组合计算最后组合见图6。

图6　正常使用极限弯矩布置

根据此工况进行配筋计算的同时还要满足最小配筋率的要求。

3.2裂缝宽度的考虑

在计算时还应进行裂缝宽度验算，因为考虑到裂缝宽度会引起工井的防水问题及钢材的防锈的问题。防水问题直接会导致运行的安全运行，维护可靠。

裂缝宽度验算应采用准永久组合。裂缝宽度应主要考虑的位置为顶板支座处、顶板跨中处、侧墙支座处、侧墙跨中处，底板跨中的裂缝宽度。

计算模型同配筋计算模型近似一致。采用的计算公式为GB50010—2010《混凝土结构设计规范》7.1.2中进行计算，与规范表3.4.5进行对比分析。对于天津地区一般情况下钢筋混凝土结构满足二类b的情况即可：裂缝控制等级为三级，满足0.20mm的要求。

裂缝宽度如果不满足的情况下可以采取的措施为：

1）加大截面厚度（配筋面积保持不变）；

2）增加纵向受拉钢筋根数（加大配筋面积）。

综上所述，OPC可能通过抑制PI3K/AKT途径的活化而诱导死亡的自噬流，可以降低喉癌TU686细胞的增殖活力。结合前期研究成果，即OPC通过自噬途径促进顺铂对喉癌TU686细胞的凋亡作用，从细胞自噬流角度说明OPC对喉癌TU686细胞的抑癌机制，并深入研究了在TU686细胞中，OPC介导的自噬流通畅的调控机制与分子途径。本研究为天然化合物介导喉鳞状细胞癌自噬流的研究进行了勇敢的尝试，为探索喉癌临床治疗策略提供新的方向。但本研究也存在一定的局限与不足之处，OPC在TU686细胞中引起的自噬流与喉癌细胞迁移、侵袭和耐药性等生物学特性之间的关系，也是下一步研究的重点。

3.3顶板部分挠度的计算

顶板的挠度在计算时也应计算考虑。如果挠度不满足规范规定限值的情况下将会造成路面的沉陷。根据GB50010—2010表3.4.4的规定钢筋混凝土受弯构件的最大挠度计算应按照荷载的准永久组合考虑。其计算公式按照规范7.2.2-2进行考虑，最后进行挠度部分的考虑即可。

如果挠度不满足的话，可以考虑适当增加结构板的刚度和增加配筋量。

3.4正常使用极限状态抗裂验算

如果极限状态下抗裂验算不满足要求的话，可以考虑局部加腋或或增加墙厚度的情况以此进行处理。

3.5最佳工井埋深

经过多次计算分析得出，在公路荷载为Ⅰ、Ⅱ级的情况下最佳的工作井埋深为0.8～1.0 m左右，可以达到受力及其他构造计算和经济性较为合理的要求。但是如果电缆工井布置在绿化带或者人行道附近时，则满足埋深为400mm的情况即可。

4　工作井的防水问题

4.1主体部分的防水考虑

根据GB50108—2008《地下工程防水设计规范》的要求，3.1.4地下工程迎水面主体结构应采用防水混凝土并应根据防水等级的要求采取其他防水措施。工井的使用年限一般情况下满足30 a即可，根据工井的使用情况判断，防水等级按照三级防水进行考虑，防水等级采用P6的情况较为合理。

从建筑做法上来说，在外墙面应该涂刷1∶2的防水砂浆层20mm。结构层的厚度满足防水要求。根据GB50108—20084.1.7规范的要求，防水主体结构层厚度为250 mm；裂缝宽度不得＞0.2 mm并不得贯通；钢筋保护层厚度应根据结构的耐久性和工程环境选用，墙、顶板为30mm，底板为40mm。

从材料上来说用于防水混凝土的水泥应符合下列规定：

1）水泥品种宜采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥，采用其他品种水泥时应经试验确定；

2）在受侵蚀性介质作用时，应按介质的性质选用相应的水泥品种；

3）不得使用过期或受潮结块的水泥并不得将不同品种或强度等级的水泥混合使用。

4.2接口处防水的处理

根据施工后现场反应的情况，在当地水位较高的地方，经常会出现工作井内部积水的情况。根据反馈回来的情况，判断主要的问题出现在排管的接口处与工作井连接口处连接不严密，造成出现漏水的情况。而主体结构进水的概率和可能性不是很大，对于该种情况建议在接口处采用以下两种方式进行，见图7和图8。

图7　接口处防水方式一

图8　接口处防水方式二

该两种方式的有效结合可以较好的处理工井内的防水问题。

工井与管材连接时，连接应牢固，不得扭曲变形和错位，连接时一定要牢固。接口处可以加橡胶止水带或无纺布进行包裹，然后抹防水涂料。同时还应满足以下方面：

1）金属止水环应与主管或套管满焊密实，采用套管式穿墙防水构造时，翼环与套管应满焊密实，并应在施工前将套管内表面清理干净；

2）相邻穿墙管间的间距应＞300mm；

3)穿墙管线较多时，宜相对集中并应采用穿墙盒方法，穿墙盒的封口钢板应与墙上的预埋角钢焊严并应从钢板上的预留浇注孔注入柔性密封材料或细石混凝土。

4.3墙体施工缝的考虑

在电缆排管工程中，工井结构为现场整体浇筑，只设一道水平施工缝，它的位置不宜低于底板与墙身交接处500mm。墙体有顶留孔洞时，施工缝距孔洞边缘不应＜300mm。

对水平施工缝，在开始浇捣新的混凝土前，应将原有的混凝土上面的杂质除去、洗净，然后涂纯水泥浆二遍，再铺10mm厚的水泥砂浆（用原混凝土配合比，去掉石子），过0.5h左右再继续浇捣新混凝土，要控制砂浆的铺设不能过厚，以免形成一个强度较弱的接缝，引起渗漏，甚至开裂，还要做好养护的工作。

5　结语

通过工井的结构设计和防水问题的探讨，认识到只有设计合理、施工正确和符合要求的材料保障，才能保证工井在电力运行中正常工作。

[1]浙江大学.建筑结构静力计算实用手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.

□DOI编码：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，工程师，天津电力设计院，从事电力工程的结构设计工作。