装配式电力工井的应用

桥桥

工井

混凝土

预制

基坑

钢筋

施工

电力

浇筑

现浇

钢模

关键词：电力工井 预制 装配式
概述：针对目前施工场地现浇的钢筋混凝土电力井施工周期长、材料浪费、受天气和施工场地影响等问题，提出采用预制装配式电力井，该电力井在工厂进行加工完成后，直接运送至施工现场，可以很好的解决施工周期长、材料浪费、环境影响等问题。与传统的现浇电缆井进行经济和环境影响比较，预制装配式电力井优势相对突出。通过实践和应用，该预制装配式电力井在工期紧、施工场地有限、天气多变等条件下能高效的完成施工工作量，最大限度的降低施工工期和施工成本。
1. 创新背景
1.1. 基本情况
淮南PPP项目南纬十三路道路建设工程，计划建设工期为2年。南纬十三路位于淮南市田家庵区和大通区境内，平行于商合杭高铁铁路线，道路西起南经十一路，终点与新206国道相接，全长7372米，为城市一级主干道，设计行车速度60km/h，道路标准宽60米。本单位主要负责电力排管工程、照明工程、智能交通工程施工内容。其中南纬十三路共有10kV直通电力工井105座，内尺寸3.0m*1.6m*1.9m（长*宽*深）。
电力排管工程是市政道路施工过程中比较重要的工程。其中传统的电力工井主要是在施工现场进行支木模板、绑扎钢筋、混凝土浇筑等一系列工序，在施工过程中速度的快慢，会直接影响着下一步施工进度、施工难度及施工成本。对于道路较长、施工周期较紧、梅雨季节、环保要求严等情况下，使用传统的电力井施工方法，很容易造成耗时、耗力、耗财，同时也在很大程度上影响其他施工单位的施工进度，增加不必要的矛盾和纠纷。为解决以上问题，急需一种能够在保证安全和质量的前提下，可以有效的加快施工进度、节约成本的工井制作方法。
1.2. 创新目的
对于道路长、工期紧、天气多变、环保要求严等情况下，使用传统的电力井施工方法，很容易造成耗时、耗力、纠纷等问题。因此如果通过装配式电力工井的应用可以很好的解决这类问题，对于道路建设工作有着重要意义。
2. 核心技术
2.1. 创新点
2.1.1. 装配式电力工井的作业标准化
预制井不再使用传统的木模，因为木模在施工过程中来回运输很麻烦，还会造成很多的损耗，还可能出现涨模、跑模的情况，后果不堪设想，也存在很多不环保的问题。如果在加工厂直接预制工井使用不易破损的钢模，可以有效的提高模板的重复利用率且不存在来回运输模板，也不存在环保问题，做出的井的尺寸与图纸完全一致，减少了人工误差。
2.1.2. 降低成本
传统现浇钢混电力井，使用的商品混凝土多采用混凝土搅拌车运输，运送费用较大，且在浇筑过程中，分多次浇筑，不可避免的造成材料的浪费。相比之下预制井在工厂直接制作，混凝土现场进行配合比，不存在运输费用，所需人工少、材料用量可控，可以较明显的节约人工和材料成本。
2.1.3. 提高质量
传统的现浇混凝土井的质量主要由施工人员控制，要想提高施工质量，就需要加大监督力度，相对于预制井作为定型产品，材料用量、质量等方面都有较好的把控，混凝土质量更有把握。
2.1.4. 缩短工期
传统现浇混凝土井，如遇工期要求紧又遇到天气不好，很容易造成工期延误，导致很多不必要的损失。相比之下预制井在加工过程中，不需要受天气的影响、可以持续不断的进行预制，达到一定数量，及时搬运至施工场地，就地回填即可，可以最大限度的缩短工期。
2.2. 工艺流程
我项目部制作的装配式电力工井，于今年5月份制作成功，并用于淮南山南新区南纬十三路10kV电力排管工程中，试用效果良好。现根据南纬十三路预制电缆井的工艺详见下图。

预制电缆井工艺流程图

2.3. 操作要点
2.3.1. 准备工作
（1）施工机具设备：成套的钢模、大型挖掘机1台，水准仪（DSZ2）1台，切割机（40型）1台，箍筋机（HL-20型）2台，调直机1台，铁锹2把，汽油发电机1台，振捣器等。
（2）材料准备：组织采购钢筋、井盖等材料，并做好原料抽检试验工作。
（3）组织安排：对所有参与的施工人员进行施工安全和技术交底，让所有参加的人员清楚自己的工作内容及相关安全注意事项。
2.3.2. 钢模的组装和注意事项
（1）钢模分内外模：外模尺寸2.1m*3.5m（宽*长），内模尺寸1.6m*3.0m（宽*长），积水坑井圈直径400mm，井盖井圈直径900mm，共两套，井身侧面预留孔洞尺寸1.0m*1.5m（高*长），共两套。
（2）工井预制场地选择在电动葫芦门式起重机（型号MH2.8t-10m A3）的可操作范围内，为后期混凝土浇筑提供便利。场地要求平整，可以用细沙等材料与地面进行隔离，防止后期吊装工井时，井身与地面粘连。
（3）根据施工工艺，合理组装钢模。钢模安装之前应进行除锈，涂刷隔离剂。
（4）严格控制好钢模板之间的拼接及安装质量，确保拼缝宽度满足要求。
（5）穿墙螺栓安装必须紧固牢靠，安装到位。
（6）控制好钢模的平整度、垂直度。

预制电缆井用的成套钢模板图

2.3.3. 钢筋绑扎
（1）钢筋绑扎具体要求详见设计图纸。
（2）在各部位钢筋绑扎时，先形成少量的钢筋骨架，之后绑扎其余钢筋，支撑钢筋布局应该合理。在进行钢筋制作安装过程中应保证钢筋间距允许偏差为±10mm。为保证混凝土保护层的厚度，允许偏差应控制在±5mm，应在钢筋骨架和模板之间错开放置适当数量的与井体同强度的砂浆垫块，相邻垫块之间间距控制在1.0至1.5m。工井开洞处钢筋必须加固。

钢筋绑扎图

2.3.4. 混凝土浇筑
混凝土浇筑前应严格检查预留孔的位置。混凝土振捣采用插入式振捣器振捣，振捣器插入时应避开钢筋，但应防止混凝土振捣不匀和振捣过密而产生混凝土离析现象的发生。混凝土在振捣时应注意和随时检查钢筋受力情况。
混凝土浇筑完成后应及时养护，养护方法可采用自然养护和塑料薄膜覆盖法。在养护过程中，对混凝土表面浇水湿润，严禁用水泵喷射而破坏混凝土。养护时应确保混凝土表面湿润，当日平均气温低于5度，不得浇水。养护期间，不得在混凝土表面加压、冲击和污染。钢模拆除应按照顺序拆除：后安装的先拆除，先安装的后拆除，先拆除外墙外侧模板，再拆除内侧模板。钢模板拆除后要及时做好钢模板的保护和清理工作。

混凝土浇筑图

2.3.5. 基坑开挖、回填
基坑开挖过程中根据施工图纸和水准仪等仪器进行测量定位，且基坑大小根据工井尺寸，适当预留空隙，挖出的土方不要堆积在井周边，防止塌方，多余的土方及时清运，整体来说相比传统现浇混凝土井的基坑开挖小很多，不需要留出人工作业面。

预制工井吊装入基坑图

基坑回填夯实图

基坑回填前应将基坑底的垃圾等杂物清理干净，基坑回填前，必须清理到基础底面标高，将回落的松散垃圾、砂浆、石子等杂物清理干净。回填土应分层摊铺。每层铺土厚度应根据土质、密实度确定。土方回填采用人工打夯，人工打夯分层进行，每层不大于200mm。
3. 应用效果
3.1. 经济效益分析
首先从经济效益角度进行分析，结合本项目情况，根据淮南山南新区南纬十三路105套10kV直通电力工井进行简单的方案比选。
3.1.1. 现浇式电力井
（1）挖掘机1500元/台班，考虑到人工支模板需要的作业和放坡，一个台班大约可挖5个工井，105座工井需要21个台班完成，机械费为1500*21=31500元
工井体积即余方弃置量3.5*2.1*2.5=18.4m3，渣土车运费23元/方，运费合计;18.4*23*105=44436元
开挖时基坑两侧需要再次单独放坡，为后期工人上下搬运东西提供方便。1座工井需要辅助人工1个工，人工费300元/工日，人工费为300*105=31500元
由于天气原因，开挖后的基坑少量土方坍塌，需要用挖机二次清理；或者基坑积水需要人工及时抽水等额外费用。共105座井，每10座井就要处理一次，一次平均1000元，合计105/10*1000=10500元。
小计：31500+44436+31500+10500=11.8万元
（2）1座工井的材料用到的钢筋、混凝土、井盖等总材料费用约：
1.5*5500+7*550+2*700=13500元
由于现浇混凝土都是商品混凝土，罐车多次运输、多次分段浇筑，每座工井浇筑完成大约要浪费1m3的C30混凝土，混凝土550元/m3，混凝土费用为105*550=57750元
小计：13500*105+57750=147.5万元
（3）1座工井的模板安装拆除、钢管固定、钢筋加工绑扎、混凝土浇筑等工序总人工费用：=9*3*320+4*3*320+2*1*250=12980元
在加工棚将加工好的钢筋需要人工及时运输到施工现场，1座工井需要2个人共半个工日的时间进行运输，人工费240元/工日，共105座井，合计人工费为105*240=25200元
小计=12980*105+25200=138.8万元
综上所述，若采用现浇式电力井施工方法，费用共计约298.1万元共计：11.8+147.5+138.8=298.1万元
3.1.2. 预制式电力井
（1）一套钢模的费用：2t*8500元/t=17000元,两套共3.4万元
（2）挖掘机1500元/台班，预制工井运至施工现场后直接放入挖好的基坑即可，所以基坑开挖不需要考虑过大的施工作业面和放坡系数，确保基坑不会坍塌即可，相比现场浇筑工井的基坑开挖要小很多且不受天气影响。一个台班大约可挖10个工井，105座工井需要10.5个台班完成，机械费为1500*10.5=15750元
工井体积即余方弃置量3.5*2.1*2.5=18.4m3，渣土车运费23元/方，运费合计;18.4*23*105=44436元
小计：15750+44436=6.0万元
（3）1座工井的材料用到的钢筋、混凝土、井盖等总材料费用约：
1.5*5500+7*550+2*700=13500元
由于预制井用的混凝土都是现场搅拌，通过电动葫芦门式起重机短距离运输，浪费情况较少。
小计：13500*105=141.8万元
（4）1座工井的模板安装拆除、钢筋加工绑扎、混凝土浇筑等工序总人工费用：=4*3*320+4*3*320=7680元
预制工井的场地就是钢筋加工棚，不存在钢筋需要人工及时运输的情况。
小计=7680*105=80.6万元
（5）工井在加工厂，所以需要吊车运输费用，合计1600元/台班，一天大约吊运8座工井,共105座工井，机械费用合计：105/8*1600=21000元
综上所述，若采用预制式电力井施工方法，费用共计约233.9万元共计：1.7*2+6.0+141.8+80.6+2.1=233.9万元

施工方案比选表

经过比选我们发现此次万众创新使用的装配式电力工井比施工场地现浇钢混井要节约成本，且明显缩短了工期，且受施工现场环境影响小，明显提高了生产效率。
3.2. 其它效益分析
装配式电力工井的应用，可以较好的解决环保问题，土方开挖作业面的减少，减少了尘土飞扬的情况；基坑开挖的作业面减少后，也避免了超挖红线的风险，减少了征地赔偿和纠纷情况发生，同时也降低了了人工下基坑作业的危险因素；减少了传统的模板使用过后乱丢情况，很好的做到了文明施工；在多家施工单位的交叉作业过程中，预制工井的应用使得工期明显缩短，避免了很多不要的矛盾和纠纷。
4. 完成单位人员及联系方式
完成单位：中铁四局集团电气化工程有限公司
完成人:张定宇、楚桥桥、黄俊龙、张大兵、陈玉兰
联系人：楚桥桥15755151546
联系方式：15755151546(手机)、1838027779（QQ）