镇江南徐变电站电力电缆隧道结构设计.pdf
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1、江苏建筑 2 0 1 2年第 2期 ( 总第 1 4 7期 ) 41 镇江南徐变电站电力电缆隧道结构设计 杨 明 ( 南京 市市 政设计 研 究院有 限责 任公 司 , 江苏 南京2 1 0 0 0 8 ) 【 摘 要 随着城市经济的快速发展和用电负荷的逐年增加, 现有的输电设施已不能满足经济发展需求。大直径电缆隧道 是解决城市 内大容量电力输送的有效形式。结合 工程实 际, 介 绍 了电力 电缆 隧道 结构设计 中的若干 1-3 题 , 可供设计人 员参 考。 关键词】 地下工程; 电力电缆隧道; 基础; 主体结构; 分析与设计 中图分类 - v 5 5 文献标识码】 B 【 文章 - 1
2、0 0 5 - 6 2 7 0 ( 2 0 1 2 ) 0 2 - 0 0 4 1 - 04 S t r u c t u r a l De s i g n o f P o we r C a b l e T u n n e l o f N a n x u S u b s t a t i o n i n Z h e n j i a n g YANG Mi n g ( N a n j i n g M u n i c i p a l D e s i g n a n d R e s e a r c h I n s t i t u t e C o , L t d , N a n j i n g J i a
3、 n g s u 2 1 0 0 0 8 C h i n a ) Ab s t r a c t : El e c t ri c i t y l o a d i n c r e a s e d y e a r b y y e a r w i t h t h e r a p i d d e v e l o p me n t o f c i t y e c o n o my , S O t h a t t h e e x i s t i n g t r a n s mi s s i o n f a c i l i t i e s c a n n o t me e t t h e n e e d s
4、o f e c o n o mi c d e v e l o p me n t L a r g e - d i a me t e r c a b l e t u n n e l i s a e f - f e c t i v e f o r m t o s o l v e t h e c i t y h i g h - c a p a c i t y p o w e r t r a n s mi s s i o n J o i n i n g w i t h t h e a c t u a l w o r k , s e v e r a l p r o b l e ms i n s t r u
5、 c t u r al d e s i g n o f p o we r c ab l e t u n n e l are d i s c u s s e d S o me s u g g e s t i o n s are g i v e n t o p r o v i d e a r e f e r e n c e for d e s i g n e r s Ke y wo r d s : t u n n e l e n g i n e e ri n g ; p o w e r c abl e t u n n e l ; f o u n d a t i o n ; ma i n s t r
6、 u c t u r e ; a n aly s i s a n d d e s i gn 0引 言 地下 空间 是地球上十分宝贵 的资源 。目前国内外大 中 城市用地 普遍 十分短缺 ,合理开发和综合利用城市地下空 间 , 可缓解城市发展与土地资源紧张的矛盾 , 提高土地利用 率 。 对于扩大城市生存发展空间具 有重要 的现实意义 I1 。 电缆隧道建设是 城市地下空 间开发利用 的一 种形式 。 目前电缆 敷设 采取 的形式主要有直埋 、 排管 、 电缆沟 以及 电 力隧道。相对 于直埋 、 排管与电缆 沟 , 电缆隧道敷设 电缆具 有较大的优势。 一方 面, 电缆隧道较灵 活的地下埋设深
7、度可 以有效解决城市电力通道资 源稀缺 的问题 ; 另一方 面 , 电缆 隧道内独立、安全 可控 的运行环境可 以保障 电力 电缆设施 的本体安全 , 满足电力电缆的设计 输送 容量要求闭 。 1 工 程 概 况 镇 江南徐 变电站 电力 电缆隧道工程 起于镇江市七里 甸镇南徐 大道 以北 的镇 江南徐 2 2 0 k V变 电站 止于南徐大 道 以南 、 长 山灌渠 以东的 电缆终端塔 全长 1 1 1 5 7 1 8 m0 其 中穿越南徐大道部分采用顶管施 工 , 顶管埋 深约 8 m。 其他 部分采用电缆隧道 , 明挖顺做法施工 , 隧道埋深约 2 I l l 。 2 工 程 地 质 概
8、 况 根据 镇 江南徐变 电站 电力 电缆隧道岩土工程勘察报 告 , 隧道沿 线地区地势 略有起 伏 , 地 面高程一般 为 6 3 0 m 1 1 8 0 f f l , 地 形由于人类活动的影响 已遭破坏 , 地貌单元在 1 S 9至 1 S 1 6号孔 的区域为丘 陵 其他 区域 为冲积平原 。土 层分布 、 土性特征 、 埋藏情况和地 质特征如表 1 所示 。 沿线地下水类 型主要有孔 隙潜水 、上层滞水和基 岩裂 隙水 。 地下水对混凝 土结 构无腐蚀性 , 对钢筋混凝土结构中 钢筋在长期浸水条件下无腐 蚀性 。在 干湿交替条件下具 弱 腐蚀性 。 对钢结构具弱腐蚀性 。 地下水位以
9、上的场地土对混 凝土结构及钢筋混凝土结构中钢 筋无腐蚀性 。对钢结构具 强腐蚀性 。 本工程在冲积平原区域分布有淤泥层 。地基承载力 特征值仅为 4 0 k P a , 工程性状 较差 , 对地基基础设计和施工 造成一定 的不 良影响。 3 结 构 设 计 3 1 设计原则 ( 1 ) 结构设计遵循 有关的设计规 范和规程 , 根据构筑 物 使用要求和受力特点 , 选择合理 的结构形式和计算方法。 ( 2 ) 结构设计应满 足电缆设计要 求 , 并 根据构筑 物所处 位置 的工程地质 、水文条件 、周边环境条件及 构筑物的大 小 、 埋 深 。 本着安全 、 经济 、 方便施工的原则 选择 适
10、当的结构 形式和施工方法 。 收稿日 2 0 1 2 - 0 2 1 0 作者简介】 杨 明 , ( 19 8 0 一 ) , 南 京 市 市 政 设 计 研 究 院 有 限 责 任 公 司 , 工 程 师 , 主 要 从 事 结 构 设 计 工 作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 2 江苏建筑 2 0 1 2年第 2 期 ( 总第 1 4 7期 ) 表 1 工程地质分布情况 ( 3 ) 电力电缆隧道 的设 计使用年 限为 1 0 0年 , 结构安全 等级为二 级 , 重要 性系数 1 0 , 混凝 土结构的耐久 性满足二 类环境类别要求 , 地下工程
11、防水等级为二级。 ( 4 ) 本工 程所处 的建 筑场地为 I 类 和 类 , 构筑物抗震 设 防烈度为 7度 , 设计基本地震加速度值 为 0 1 5 g , 设计地 震 分组为第一组 , 抗震设防类别为标准设防类。 ( 5 ) 沉井及电缆隧道箱涵不计侧 壁摩 阻力 的抗 浮安全系 数1 0 5 。 ( 6 ) 钢筋混凝土构筑物的最大裂缝宽度限值 0 2 mm。 3 2基础设计 电缆隧道基 础一般为 “ 超补偿式 基础” , 多采 用筏板基 础 ,地 基承载力 一般均能满足要求 。地下结构 因为 防水要 求 , 对沉降值和不均匀沉降差要求 比较严。 当路 面有埋设管 道要求 时 , 顶板埋
12、深大 , 覆土荷载大 , 或基础 下部存在淤泥 质粉质 粘土等深 厚软土时 , 回弹再压缩沉降值 比较可观。 根据本 工程 构筑 物的特 点 以及 地基 土组 成和工 程性 状 , 构筑物在丘陵 区域采用天然地基设计方案。 在 冲积平原 区域, 当基础底面以下淤泥层的厚度较薄时, 采用换填垫 层的浅层处理方案,当基础底面以下淤泥层的厚度较大 时, 采用复合地基方案。鉴于淤泥层的有机质含量较高, 局部富含腐 植物接近泥炭质土 进行地基处理时不采用水 泥土搅 拌法 , 而采用预制短桩进行加 固的复合桩基方案。 3 3主体结构设计 3 3 1 内力计算 电缆隧道采用壁 式框架结构 ,隧道净高 2 5
13、 5 i n 净宽 3 5 i n , 顶板 、 侧 壁厚 O 3 m, 底板厚 O 3 5 i n 底板外延 0 2 m。 电缆隧道标 准断面见图 1 。 图 1 电缆 隧 道 标 准 断 面 图 本工程计算 分析采用结构分 析通用程序 S A P 8 4进行 取单位宽度 的结构按底板支撑在弹性地基上的平面结构计 算 。壁板 和顶、底板 均采用三维框架单 元 F R A ME进行模 拟 。S A P 8 4计算软件框架单元 的理论模型是 T i mo s h e n k o梁 与拉 、 压杆 的组合 , 它允许有轴 向拉压变形 、 轴 向扭转 变形 和具有剪切作用的弯曲变形 。 每个端点可以
14、有六个 自由度3 】。 图 1 断面的计算结果见图 2 。 图 2电缆隧道标准断面弯矩设 计值 k N i n 3 - 3 2 裂缝 计算 根据 地下工程 防水技术规范 , 地下工 程迎水面钢筋 保护层厚度不应小于 5 0 m m 且裂缝宽度不得大于 O 2 mm。 这 就会导 致大 多数情况 下截 面配筋 由裂缝 宽度验 算所 控 制 因此裂缝宽度的验算公式对工程配筋 的影响 比较大 。 对于钢筋混凝土构件的裂缝 有各种不 同的裂缝计算 理论及包含各种不 同变量的 、各种不同形式 的裂缝计算公 式 实质上可以概括 为 3 种裂缝计算理论 : 粘结一 滑移理论 、 无滑移理论和综合裂缝理论 。
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