电力隧道设计概述.课件.ppt
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1、北京电力隧道设计概述 北京电力经济技术研究院2015年01月主要内容 2.2.明挖法电缆隧道设计明挖法电缆隧道设计 5.5.盾构法在电缆隧道中的运用盾构法在电缆隧道中的运用北京电缆隧道设计型式北京电缆隧道设计型式 4.4.盾构法电缆隧道设计盾构法电缆隧道设计 3.3.暗挖法电缆隧道设计暗挖法电缆隧道设计 北京电缆隧道设计型式 北京电缆隧道建设主要工法 根据首都建设标准和北京电网规划设计技术原则,110kV及以上电压等级电缆应该采用隧道敷设方式。隧道建设工法主要包括明开挖、浅埋暗挖法、顶管和盾构。北京电缆隧道设计型式(1)2.0m2.1m单孔 隧道容量:220kV-11000mm2电缆2回;11
2、0kV电缆4回;10kV电缆18回,具体敷设数量 相关部门根据有关规定应适当 控制;光缆若干条。北京电缆隧道设计型式 (2)2.0m2.1m双孔 容量为单孔的两倍 北京电缆隧道设计型式(3)2.0m2.3m单孔 隧道容量:220kV-11000mm2电缆2回 110kV电缆4回;10kV电缆18回,具体敷设数量 相关部门根据有关规定应适当 控制;光缆若干条;北京电缆隧道设计型式(4)2.0m2.3m双孔 容量为相应单孔的两倍 北京电缆隧道设计型式(5)2.6m2.4m单孔 隧道容量:220kV-12500mm2电缆2回;110kV电缆4回;10kV电缆8回,具体敷设数量 相关部门根据有关规定应
3、适当 控制;光缆若干条;北京电缆隧道设计型式(6)2.6m2.4m单孔 隧道容量:220kV-12500mm2电缆2回;220kV-11000mm2电缆2回;110kV电缆2回;10kV电缆8回,具体敷设数量 相关部门根据有关规定应适当 控制;光缆若干条;北京电缆隧道设计型式(7)2.6m2.4m双孔 容量为相应单孔的两倍 北京电缆隧道设计型式(8)2.6m2.9m单孔 隧道容量:220kV-12500mm2电缆2回;110kV电缆4回;10kV电缆16回,具体敷设数量 相关部门根据有关规定应适当 控制;光缆若干条;北京电缆隧道设计型式(9)2.6m2.9m单孔 隧道容量:220kV-1250
4、0mm2电缆2回;220kV-11000mm2电缆2回;110kV电缆2回;10kV电缆8回,具体敷设数量 相关部门根据有关规定应适当 控制;光缆若干条;北京电缆隧道设计型式(10)2.6m2.9m双孔 容量为相应单孔的两倍 北京电缆隧道设计型式(11)直径3.0m隧道 隧道容量:110kV电缆6回 10kV电缆12回 光缆若干条北京电缆隧道设计型式(12)直径3.5m盾构 隧道容量:220kV-12500mm2电缆2回;220kV-11000mm2电缆2回;110kV电缆2回;10kV电缆6回,具体敷设数量 相关部门根据有关规定应适当 控制;光缆若干条;明开挖电缆隧道设计l明开挖隧道设计 明
5、开挖隧道主要采用现浇钢筋混凝土平面框架结构,施工工艺流程主要包括基坑(槽)开挖铺设垫层浇筑隧道回填土,由于工艺流程、隧道位置所处环境相对简单,结构设计也相对简单,和一般的明开挖地下工程类似,主要包括平、纵断面设计、荷载统计、结构计算、结构钢筋配置。一、平纵断面设计(1)平面设计:明开挖隧道一般都处于空旷的郊区,地面上建构筑物稀少,或处于市区内,与新规划道路同期明开挖电缆隧道设计l明开挖隧道设计修建,因此,进行平面选线时,需要考虑的问题较少,可比较容易的确定线路路由。(2)纵断面设计:明开挖隧道所处的场地,地下市政管线和构筑物均较少,因此,进行纵断面设计时高程控制点就较少,一般只需考虑电缆本身敷
6、设需求和电力隧道排水要求进行纵断面设计,相对较简单。二、边坡支护设计1、自然放坡(适用于场地空旷开阔地段)2、锚喷护壁(小放坡+土质较好地段)3、护坡桩(不具备放坡条件及周围有建(构)筑物段)明开挖电缆隧道设计l明开挖隧道设计三、结构设计1、荷载统计2、结构计算3、结构设计暗挖电缆隧道设计 浅埋暗挖工法指应用岩体力学理论,以及维护和利用围岩的自身承载能力为基点,采用锚管和喷射混凝土为主要支护手段,及时进行地层支护,控制围岩的变形和松弛,使围岩成为支护体系的组成部分,并通过对围岩和支护的量测、监控来指导隧道工程设计施工的方法。浅埋暗挖隧道设计主要包括:平纵断面设计、结构模型选择、隧道结构设计、竖
7、井结构设计、荷载统计、结构计算、结构防水设计、施工工序设计、地下水处理、地层预加固设计、监控量测设计、评估隧道对邻近建筑物的影响、隧道施工引起的地面沉降和对周围地下管线的影响。暗挖电缆隧道设计 由于浅埋暗挖工艺的特殊性,受工期、造价等因素的制约,竖井间距约100米左右工程造价相对经济,因此其平面设计是工程设计里较为复杂的一项。设计前期,在确定了设计起点和终点之后,就要确定线路走向问题,一般都要初步确定几个方案,然后综合考虑地上建筑、地下管线、交通导改、主要市政设施(包括地铁、铁路、河湖、高速路等)、水文地质、施工扰民等经济和技术等各方面因素进行对比分析,最终确定线路走向。l 平面设计暗挖电缆隧
8、道设计 由于目前道路上现状市政管线众多,因此,申报规划意见书时,要征求各种建构筑物产权单位的穿越意见,根据咨询意见,反复修改调整线路位置,最终确定出经济、合理可行的方案。l 纵断面设计 纵断设计主要受周围环境、地下管线、水文地质等条件限制。浅埋暗挖工法对地质条件要求较高,因此要详细分析地形和地质调查和分析,不同工程设计阶段,制定不同的目标、选取不同的内容、采取不同的方法、制定不同的范围,严格根据围岩等级和物理力学参数确定纵断。暗挖电缆隧道设计 浅埋暗挖要求无水条件施工,排列纵断面时,也要综合比较降水和止水的技术、经济方案,最终确定沟道穿越土层。近年来,北京轨道交通飞速发展,地铁线路越来越多,因
9、此,电力隧道修建时不可避免的要与地铁纵向交叉穿越,由于地铁对安全的要求非常高,对沉降要求非常严格,因此,穿越地铁时,电力隧道需根据地铁的要求进行专向设计。另外,目前其它市政管线也在大力的修建,电力隧道穿越其它市政管线时也需要考虑特殊的设计措施。暗挖电缆隧道设计l 荷载统计 浅埋暗挖工法要维护和利用围岩的自承载能力,使围岩成为支护体系的组成部分,因此围岩的初始应力场、锚洞的围岩的拉线状态、支护后围岩的应力状态、开挖后围岩的特征曲线均需要详细分析,工程设计中结构荷载和沟道所处的地形、地质水文条件、埋置深度、施工工序、相邻沟道间距以及地面荷载等因素有关,对于地质复杂的隧道,必要时需要通过实地量测确定
10、。暗挖电缆隧道设计l 结构设计 浅埋暗挖结构设计主要采用工程类比法,结构采用初衬和二衬结合的复合衬砌,设计要综合考虑地质条件、断面尺寸、支护结构、施工工序等,并充分利用围岩的自承载能力,合理考虑围岩、初衬和二衬的应力分配关系,保证衬砌结构足够的强度和稳定性。1、隧道结构设计 隧道结构设计主要包括初期支护设计及二次衬砌结构设计。暗挖电缆隧道设计l 结构设计(1)初期支护结构及设计参数需要根据工程前期大量的资料确定初期支护结构的组成、厚度、钢拱架的钢筋组合方式及计算、喷射混凝土的种类、混凝土中外加剂配置参数等相关技术参数及适用范围。(2)二次衬砌结构及设计参数需要根据经验及理论计算确定二次衬砌结构
11、的组成、厚度等相关技术参数及适用范围。暗挖电缆隧道设计l 结构设计2.检查室设计 需要确定检查室设计的原则、支撑设计参数等。3.竖井结构设计 需要确定竖井设计的构造、结构参数等。4.结构计算 由于地下工程长期处于“经验设计”,因此,针对具体工程进行结构计算时,需要进行类别设计,确定结构计算的原则,然后根据地勘资料,根据工程所处的环境确定计算模型和计算参数,然后进行结构计算。暗挖电缆隧道设计l 结构设计(1)结构强度检算 主要包括结构内力计算等。(2)结构配筋计算 根据结构计算内力如何进行配筋等。(3)裂缝宽度验算 结构裂缝允许宽度、结构裂缝验算等。暗挖电缆隧道设计l 防水设计 需要确定结构防水
12、设计的原则、方法等。(1)混凝土结构自防水 主要包括混凝土结构自防水的要求、材料、组成等。(2)附加防水层 主要包括附加防水层的规格、要求等。(3)细部构造防水 主要包括变形缝、施工缝的防水要求、措施等。暗挖电缆隧道设计l 施工设计 1.竖井施工设计 包括竖井施工设计的原则、方法和相关注意事项。2.马头门施工设计 包括马头门施工设计的原则、方法和相关注意事项。3.隧道施工设计 包括隧道施工设计的原则、方法和隧道施工工序设计及相关注意事项。其中,施工工序设计是施工设计的一个重要环节,需要根据隧道断面的大小,地质、水文情况确定安全合理的施工工序。暗挖电缆隧道设计l 施工设计 4.监控量测设计 包括
13、监控量测设计的原则、方法和相关注意事项。监控量测是目前新奥法隧道信息化设计的重要环节,高质量的监控量测设计,可以及时准确的获得施工现场的土质参数,进而反馈修改设计。5.环境风险源专项设计 包括环境风险源专项设计的原则、方法和专项要求等。暗挖电缆隧道设计l 地层预加固设计 1.地下水处治 包括地下水处理的原则、方法及适用范围。地下水处理是地下工程施工的难点所在,地下水处理的好坏直接关系到工程质量和施工安全。地下水处理要根据水层的性质,地下水所处土层的土质等多方面因素综合考虑。2.地层注浆 包括地层注浆加固的原则、方法、主要技术参数及应用范围。暗挖电缆隧道设计l 地层预加固设计 3.超前小导管及管
14、棚 包括超前小导管及管棚加固的原则、方法、主要技术参数及应用范围。4.旋喷加固 包括旋喷加固的原则、方法、主要技术参数及应用范围。5.地层冻结 包括地层冻结加固的原则、方法、主要技术参数及应用范围。暗挖电缆隧道设计l 对建筑物和市政管线影响 需要建立场地工程地质及周围环境的三维模型,采用有限元计算和数值模拟方法互相对比验证,评估隧道对建筑物的影响、隧道施工安全分析以及隧道施工引起的地面沉降和对周围地下管线的影响。盾构法电缆隧道设计 盾构指用盾构机械一边防止围岩坍塌,一边进行土层开挖、推进,并在盾构机械尾部进行隧道衬砌拼装的修建隧道方法。盾构工法源起欧洲、发展于日本。由于其机械化程度高、施工速度
15、快、对地层扰动小以及安全性高,现广泛应用于城市、过江跨海隧道的施工。领域遍布公路、铁路、地铁以及各种地下管线,其中地下管线所占的比例最高。国内最初采用盾构工法的是地铁隧道的施工,后逐步应用于大直径的过江跨海隧道工程中,但小直径的地下管线施工目前国内应用较少,相关设计经验不足,难度大。盾构法电缆隧道设计 正常盾构的转弯能力有限(曲率半径一般在200m以上),坡度也有限制(一般控制在3%以内)。在平纵断的设计时没有暗挖和明开灵活,特别是涉及到需要躲避管线、地铁、危险地质的情况,需要在整条线路上进行规划调整。如果无法满足则需要设计并定制特殊盾构。l 平纵段设计l 盾构选型 目前应用最多的为泥水平衡式
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