摘要：本文阐述了预制混凝土电力隧道应用研究的背景，对预制混凝土电力管沟与电力隧道传统的施工工艺――明挖现浇混凝土隧道进行了经济技术对比分析，阐述了预制混凝土电力管沟施工工艺的优越性，详细分析了预制混凝土电力管沟施工的技术特点及工程造价，可望为日后该施工工艺在电力隧道中推广应用奠定一定的理论基础。
关键词：电力隧道 预制 混凝土管沟
Abstract: this paper expounds the application of the precast concrete power tunnel the research background, the power of the precast concrete environment and power tunnel construction technology of traditional-Ming dig cast-in-situ concrete tunnel on the economic and technical analysis, the paper expounds the construction technology of the precast concrete power the superiority of the environment, and detailed analysis of the precast concrete construction technical characteristics of electric power environment and engineering cost to the construction technology for future application in power in a tunnel, and lays a theoretical foundation.
Key words: the power of the precast concrete tunnel environment
中图分类号：TU528 文献标识码：A 文章编号：
近年来，随着大型城市负荷密度快速增长，电网建设中电缆隧道建设的比重有快速增长的趋势，为了更好地适应城市建设，有必要探讨电力隧道建设中的新工艺、新材料、新技术的应用。在城市现代化快速发展的进程中，地下工程技术飞速发展，各种地下建（构）筑物越来越多，地下空间日益紧张，电力隧道作为地下工程的重要分支，不可避免的受到地下空间紧张及环保要求的影响，以往采用的明挖现浇混凝土电力管构的施工方法逐渐在某些条件下具有一定的局限性：传统现浇结构仅局限于明挖场地较开阔的区段，并且施工工期相对较长、施工质量不易保证，而预制混凝土结构以其工艺先进、施工速度快、施工安全、质量可靠、对周边环境干扰少等优点正在推广应用。
1. 国内外预制混凝土管沟应用现状
预制混凝土隧道（管沟）在工程界应用较多，断面大至40m，小到0.2m。断面较大的隧道主要为沉管隧道，多为矩形断面，用于水下铺设公路、铁路隧道；断面较小的隧道又称之为管沟，分圆形断面和矩形断面。圆形断面主要为管道，应用广泛，直径200mm～3000mm，多用于给排水工程中；矩形断面较少，一般应用于通行地道中。
1.1 预制混凝土圆管
在城市环境中，小断面预制混凝土圆管被广泛应用，主要在给排水工程中，直径一般在3m以下，大于3m的混凝土圆管，由于运输条件限制，应用较少。
1.2预制混凝土矩形管沟
预制混凝土矩形管沟在国外已有相当长的发展历史，国外已开展了系统而深入的预制管沟相关研究。日本作为当今世界预制管沟建设与研究水平发展最完善的国家之一，在上世纪70、80年代即涌现了大量的相关研究成果。中国由于经济起步较晚，一直处于落后于发达国家的状况。由于经济持续快速的发展，最近两年来国内矩形管沟的发展较为迅速。当前上海世博会园区中，西环路长度451m的矩形管沟标准段管节为工厂预制，现场拼装，是国内首次进行的预制拼装矩形管沟施工。
2、预制圆管、矩形管沟与明开现浇管沟对比分析
北京城市明开电力隧道根据目前的电缆排布基本有以下几种断面形式，圆形管道，内径3m，内径3.5m；矩形沟道，2.0m×2.1m，2.6m×2.4m。圆形管道为预制，管节长度一般2m；矩形沟道分现浇和预制两种形式，明开现浇矩形沟道是常规工艺，技术成熟，预制矩形管沟为新工艺，目前应用较少。
2.1技术对比
预制管沟与明开现浇整体式管沟施工时，占地、开槽、放坡（护坡）及回填等环节基本相同，而在主体结构施工环节中，二者的施工工艺截然不同，工期差别明显。预制管沟的主体结构大部分在工厂内加工，然后现场进行拼装，主体结构预制可以和其它施工环节同时进行；而明开现浇整体式管沟的主体结构施工则全部在现场完成，并且各个施工环节必须依次进行。
2.1.1 预制混凝土圆管
预制混凝土圆管优点是加工工艺成熟，工序相对简单，缺点是断面利用率较低，与矩形管沟相比，在敷设同样多电缆的前提下，断面要求较大，因此自重较重，管节长度较短。φ2500mm及以下的混凝土管关节长度一般为3m，φ3000mm的混凝土管管节长度一般为2.5m。
内径3m的混凝土管，北京混凝土预制厂有模具和生产能力，技术成熟，但模具数量较少，生产周期长；内径3.5m混凝土管，北京目前没有模具，但有生产能力，需加工模具。
2.1.2 预制混凝土矩形管沟
考虑到电力隧道自身的特点，隧道内需安装电缆支架，圆形断面利用率较低，因此，电缆隧道若采用预制矩形管沟则可以减小截面尺寸，从而可以减少自重，加大单管节长度，方便运输等。但预制混凝土矩形管沟目前在市政工程中应用较少，加工工艺相对较不成熟。
2.1.3 明开现浇混凝土管沟
明开现浇混凝土管沟，目前在北京电力隧道中应用广泛，施工工艺成熟。
2.1.4综合技术对比
详见表2-1：
2.2经济对比
各种工法开槽及土方均相差不大，预埋件及支架差别也不大，不同的是混凝土本身、接缝防水和施工机械投入，故仅对不同部分进行经济比较。以220kV沟道进行比较，预制矩形管沟2.6m×2.4m，壁厚300mm，采用C40混凝土，抗渗等级P6；预制圆管内径3.5m，壁厚320mm，采用C40混凝土，抗渗等级P6；明开现浇矩形管沟2.6m×2.4m，壁厚300mm，采用C30混凝土，抗渗等级P6。
2.2.1土建成本对比
由上表可知，预制圆管较明开现浇管沟总造价高20%左右；预制矩形管沟较明开现浇管沟总造价高19%左右。
3、结论及建议
3.1结论
根据国内外预制管沟的现况和技术发展，得出以下结论：
1．适合电力隧道断面的预制管沟，国外国内均有应用，但不广泛，技术相对成熟，没有明显的技术障碍；
2. 圆形断面应用较广泛，但超过3m直径的管沟应用较少；
3. 矩形断面或圆形断面在特殊部位（转弯及工艺井处）仍需现浇混凝土过渡；
4. 预制管沟推广应用的瓶颈在于尚未形成统一标准规格的定型产品，单独定制钢模板加工费用较高，故存在由此造成成本过高的缺点。
综合以上结论，预制混凝土管沟具有以下优点：
1．预制管沟施工现场文明、有序而整洁，其场外施工为工厂作业，施工机械噪音低；
2．预制管沟外观好、混凝土质量好、防水好，断面利用率高；
3．预制管沟比明开现浇整体式管沟有明显的施工工期优势，预制管沟比明开现浇管沟缩短近45%的工期。
4. 对于土建成本来说，预制圆管大于预制矩形管沟大于明开现浇矩形管沟。但预制管沟的成本与沟道的规模有关，沟道越长、模具及预制的成本越低，管沟的综合造价就越合理。
5．预制管沟现场施工周期的缩短使降水时间减少，从而有效降低降水费用，并带动了土建成本的降低。
7.2 建议
预制混凝土管沟和明开现浇混凝土管沟除了本体结构施工工艺不同外，在占地、开槽、护坡、回填等其它工艺上基本相同。因此，针对北京城市电力隧道，凡具备明开条件的建设场地内，均可采用预制管沟工法。
预制管沟与明开现浇管沟相比有很多优点，但预制管沟在土建成本上要较现浇管沟高，并且，凡遇井室处均需现浇处理。因此，如果，工程规模较大，且多为直线，工期要求较紧，应优先采用预制管沟工艺施工。预制管沟中，矩形管沟较圆管空间利用率大，土建成本低，因此，如若选用预制管沟工艺施工，应优先采用预制混凝土矩形管沟。
参考文献
公路隧道设计规范北京：人民交通出版社，2004
关宝树。隧道工程设计要点集 北京：人民交通出版社，2003
《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204―2002) 北京：中国建筑工业出版社，2002
《给水排水管道工程施工及验收规范》(GB50268―97)北京：中国建筑工业出版社，1997
《北京市电力公司电力隧道建设技术标准》（QGDW 02 1 3101―2010）北京市电力公司，2010
作者简介：李继波（1981-），男，北京，毕业于北京交通大学，研究生学历，工程师，现从事电力隧道设计及研究工作。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。