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10kV 电力电缆线路电缆隧道敷设设计要求

张掖市光明电力工程设计所2021-09-13 13:53:16

1、概述

随着社会的发展,电力的使用是我们生活必不可少的,而电缆隧道又与电有着密不可分的联系。电缆隧道是指用于容纳大量敷设在电缆支架上的电缆的走廊或隧道式构筑物。电缆隧道除了让隧道能更好地保护电缆,还能够使人们对电缆的检查和维修都很方便。

电缆隧道敷设的优点:

维护、检修及更换电缆方便,能可靠地防止外力破坏,敷设时受外界条件影响小,能容纳大规模、多电压等级的电缆,寻找故障点、修复、恢复送电快;

电缆隧道敷设的缺点

建设隧道工作量大,工程难度大,投资大、工期长,附属设施多。


▲图 电缆隧道

由于特殊的使用功能,电缆隧道一般空间狭长,出入口少。电缆隧道是一种封闭狭长的构筑物,一般由砖、石等不燃材料砌筑而成,空间狭长。为了施工、检修、巡视的方便,隧道内一般留有人行的检修道,相隔几十米设置一个检修出入口与地面相通。隧道两侧设有数层电缆支架,放置较多电缆。在敷设电缆时,隧道内部还设置用来对电缆层间进行防火分隔和封堵电缆孔洞的耐火隔板、阻止火焰穿透和蔓延的防火网、在重要回路的相关部位设置的防火墙和在竖井中设置的阻火隔层等防火分隔物,但这些防火分隔物在火灾发生时,会不同程度地阻碍灭火行动。

电缆隧道内没有其他可燃物,火灾一般都是由于电缆着火燃烧引起。电缆的绝缘层均为可燃材料,使用和维护不当都可能造成火灾。电缆隧道一般设置有移动式灭火器和固定灭火系统。


▲图 电缆隧道



2、分类

电缆隧道的形式和类别多种多样,不同的隧道形式其运行特点不同,重要性也不同。

2.1  按用途分类

(1) 专用隧道

是专供电力电缆敷设的隧道。

(2) 共同沟

也称综合管沟,是地下城市管道综合走廊,它是在地底设置专供各种公用事业摆放各种管线的隧道。

(3) 合用隧道

指电力电缆和公路、铁路等市政交通设施共同使用的隧道。


2.2 按电压等级分类

(1) 高压隧道

指电缆隧道内电缆电压等级都在110 kV及以上。

(2) 低压隧道

指电缆隧道内电缆电压等级都在110 kV以下。本期主要针对10kV电缆隧道的介绍。

(3) 高低压混用隧道

指电缆隧道内电缆电压等级没有严格的规定。


2.3  按接入方式分类

电缆隧道的接入方式指的是隧道两侧电力线路接入的形式。主要包括三种形式:

(1) 两端均为变电站。

(2) 一端为变电站,另一端为架空线接入。

(3) 两端均为架空线接入。 


2.4 按开挖方式分类

配电线路隧道根据开挖工艺方式一般分明开挖隧道与浅埋暗挖隧道(一般采取顶管施工方法、盾构施工方法)。

(1) 明开挖隧道

明开挖隧道指的是先将隧道部位的岩(土)体全部挖除,然后修建洞身、洞门,再进行回填的电缆隧道。

▲图 明开挖隧道


(2) 浅埋暗挖隧道。

浅埋暗挖隧道是在距离地表较近的地下进行各种类型地下洞室暗挖施工形成的电缆隧道。对含水的砂层、流塑状或软塑状淤泥质黠土,应慎重选用。


▲图 浅埋暗挖隧道



3、设计原则

电缆隧道选型应满足电缆敷设、运行使用、故障检修等电力设施专业性能要求。电缆隧道结构设计需要满足使用年限及耐久性要求;作用及作用效应分析;结构的极限状态设计;结构及构件的构造、连接措施;结构防水、施工条件等要求。电缆隧道内应设置照明系统、排水系统、通风系统、通信电话、标志(警示)装置等附属设施。具体要求及标准应满足相关规程、规范、技术导则要求。

3.1 设计原则

电缆隧道选型应满足电缆敷设、运行、检修等要求。电缆隧道结构设计需满足安全、使用年限、强度、稳定性、耐久性、抗震和防水等要求。

(1)电缆隧道总体设计应符合城市总体规划、路网规划及土地使用计划的要求,协调好与地面建筑物、地下构筑物、公用管线的关系,减少动拆迁和对周边环境的影响。

(2)电缆隧道路径的确定,应考虑平纵断面位置、出入口、工作井地质、水文以及严重不良地质等因素,提出合理方案。

(3) 电缆隧道平、纵断面图中应标明影响隧道建设的地上和地下各种障碍设施。

(4)电缆隧道横断面设计应根据建设规模、电压等级、结构型式、防灾和施工工法特点等要求确定,并应与隧道的平面、纵断面设计相协调。

(5)电缆隧道纵坡设计应满足排水要求,当坡度超过10度时,应在人员通道部位设防滑地坪或台阶。

(6)电缆隧道覆土厚度以及与其平行或交叉管线的净距,应根据地下管线规划、地质条件、结构安全、施工工艺等综合确定,必要时应采取相应的防护措施。

(7)电缆隧道应按照重要电力设施标准建设,宜采用钢筋混凝土结构;主体结构设计使用年限不应低于1∞年;防水等级不应低于二级。

(8)电缆支架沿隧道侧墙布置,沿电缆敷设方向应平}I荫,各支架的同层横档宜在同一水平面上。

(9) 电缆隧道宜在变电站、电缆终端站以及路径上方每2.0km 适当位置设置出人口,出人口下方应设置方便运行人员上下的楼梯。


3.2 明挖隧道技术要点

明挖隧道适用于覆盖层薄、周边建筑物稀少、地面交通车辆不多、地下各种管线少、周围环境要求不高的地区。

(1) 明挖隧道设计应尽量浅埋。

(2)  当有地下水时,应采取必要的降、排水措施,宜采用无水作业。

(3)  埋深较大或地质较差时,应采取安全有效的基坑支护措施。

(4) 应充分考虑拆(搬)迁、环境影响、施工措施等因素与暗挖隧道做经济技术比选。


3.3 暗挖隧道技术要点点

暗挖隧道适用于城市繁华地段、不适用明挖隧道的地区,分为矿山法、顶管法、盾构法三种施工方法。

(1)矿山法隧道主要适用于带土、粉土、砂土、卵石、岩石等地层。对于高水位地层,采取堵水或降水、排水等措施后也适用。

 1)一般不适用沿海地区淤泥质软土地层。

 2) 当有地下水时,需采取必要的降、排、堵水措施。

 3) 工作井应采取安全有效的基坑支护措施。

 4)工程设计及施工须按照"管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测、速反馈进行控制

 5) 对穿越建(构筑物、市政设施地段须加强地层沉降和变形控制。

(2)顶管法隧道按开挖方式主要分为挤压式、人工顶管、泥水平衡式、土压平衡式四种施工方式。

挤压式顶管适用于软薪土,且覆土要求比较深,通常不需要辅助施工措施。人工顶管法常用管径为φ800-φ3000mm ,与其他顶管相比,其施工成本一般较低、顶进过程中遇有障碍物容易处理。泥水平衡式、土压平衡式顶管掘进机构造基本与盾构掘进机相同,适用的地层条件虽然没有人工顶管广泛,但由于其在含水地层中施工沿线不需降水(仅在工作井范围内降水) 、地层变形影响最小、容易实现长距离顶进、施工安全等优点,已成为城市地下管线顶管施工中首选的施工方法。

 1) 长距离顶进及曲线复杂的工程应开展顶进方案及管节结构专项设计。

 2)  顶管方式选择应经过综合经济比较后,择优选取。

 3) 平面、纵断面设计应尽量平缓,隧道断面尽量保持一致。

 4) 工作井应采取安全有效的基坑支护措施。

 5)  对穿越建(构)筑物、市政设施地段须严格控制地层沉降和变形。

(3)盾构法隧道按机械原理一般分为泥水盾构和土压平衡盾构。泥水盾构常用于冲积黠土和洪积砂土地层,对于淤泥质土层、松动的砂土层、砂砾层、卵石砂砾层等也有运用。土压平衡盾构适应于在软弱的冲积土层中使用,在砾石层中或砂土层中加入适当的泥土后,也能发挥其特点。

 1) 对富水地层、软弱地层、地层沉降要求较高的地段优先采用。

 2)  平面、纵断面设计应尽量平缓,隧道断面尽量保持一致。

 3)  综合考虑地质、水文、环境等因素,合理选择盾构机型。

 4) 工作井应采取安全有效的基坑支护措施。

 5)  对穿越建(构)筑物、市政设施地段须严格控制地层沉降和变形。


3.4 隧道节点技术要点

隧道节点包括三通、四通,以及人员出人、电缆放线、通风、排水、照明、低压供电等功能性井室。需根据电缆隧道路径情况、各种功能要求和隧道施工工法等因素合理设计。

(1)在环境条件允许的情况下应将检查井、三通井、四通井、人孔井放线井、通风井、排水井等与施工工作井结合布设。

(2)一般情况下井室宜布置在隧道线位正上方。如条件限制,可将井室布置在隧道线位两侧,通过联络通道与隧道连通。

(3)电缆隧道工作井井室高度不宜超过5.0m ,超过时应设置多层工作井或过搜平台,并设置盖板,多层工作井每层设固定式或移动式爬梯。

(4)隧道工作井上方人孔内径不应小于800mm ,在电缆隧道交叉处设置的人孔不应垂直设在交叉处的正上方,应错开布置。

(5)电缆隧道三通井、四通井应满足最高电压等级电缆线路的弯曲半径要求,井室顶板内表面应高于电缆隧道内顶0.5m ,并应预埋电缆吊架,在最大容量电缆敷设后各个方向通行高度不低于1. 5m 。



4、使用范围

电缆隧道敷设适用于规划集中出线或走廊内电缆线路20根及以上、重要变电站、发电厂集中出线区域、局部电力走廊紧张且回路集中区域。

电缆隧道能满足不同电压等级的电缆敷设。不同电压等级的电缆在隧道内应顺序布置,高电压电缆宜布置在隧道下侧,同方向双回电源应布置在隧道两侧。

电缆隧道地上部分不宜建设永久建筑物,隧道穿越其他构筑物时,应征得相应管理部门的同意。

电缆隧道的照明、火灾自动报警、通信、通风、防水、排水等系统的设计应在施工图中统一考虑。

明开挖隧道,适用于建设场地比较开阔,且地下管线对本工程施工影响较小的区域,并应充分考虑施工对环境的影响。应对影响范围内的市政管线及周边建(构)筑物提出保护措施。

▲图 明挖隧道断面示意图


▲图 直线井示意图


▲图 转弯井示意图


浅埋暗挖隧道,适用于地面交通运输繁忙、地下管线密布、对地面沉陷要求严格的城市中不能开槽施工的区域,要求地层为含水量小的土层和破碎软岩层。

▲图 浅埋暗挖隧道断面示意图


▲图 直线井示意图


▲图 转弯井示意图



5、敷设要求

电缆隧道根据施工方式不同,分为明挖电缆隧道和暗挖电缆隧道。

(1)变形缝的设置应符合下列要求:

1)明挖整体浇注式结构沿线应设置变形缝。

2)不同工法结构形式隧道衔接处、与变电站接口处、工艺井室外侧1m处、荷载和工程地质等条件发生显著改变处均设置变形缝。

3)明挖结构变形缝缝距不宜超过30m,缝宽宜为30mm,变形缝应贯通全截面,变形缝处结构厚度不应小于250mm,并设置防水措施。

(2)明挖结构现浇钢筋混凝土及钢筋混凝土结构的横向施工缝的位置及间距应综合考虑结构形式、受力要求、气象条件及变形缝间距等因素,参照类似工程的经验确定。施工缝间各结构段的混凝土宜间隔浇注。

(3)矩形隧道结构顶、底板与侧墙连接处应设置腋角,内配置八字斜筋的直径宜与侧墙的受力筋相同,间距可为侧墙受力筋间距的两倍(即间隔配置)。当底板与侧墙连接处由于电缆支架的安装需要无法设置腋角时,应适当增大拐角处的钢筋量。

(4)严寒地区隧道结构应位于当地冻土层以下,否则混凝土结构应该考虑冻融环境的作用,并进行相应的抗冻设计。

(5)明挖电缆隧道穿越重要市政工程处,必须考虑特殊的辅助施工措施,应确保被穿越物的安全。

(6)环境监控、通信等系统本典型设计不做施工设计,随电缆敷设时自行配置。隧道每隔200m设置阻火分隔区,每一阻火分隔区内宜设置温度及火情检测器,在隧道发生异常情况时,应能及时将信息传至值班室,并启动相应消防设备。并在隧道进出口处及接头区内,宜设置消防器具、黄沙箱等一般消防设备。温度过高时应启动通风设施,火情检测信号动作时应关闭通风设施。

(7)电缆支架主要有角钢支架和复合材料支架两种,本模块设计图纸以镀锌角钢支架为例。



6、附属设施

6.1 照明系统

电缆隧道内应设置照明设备,满足正常及事故工况的照明,照明灯具应为节能、防潮、防爆型,外壳应接地。平均照度值不应小于15 1x;疏散照明的照度值不应小于0.5 1x。安全出口标识灯宜安装在隧道上方,并指明出口方向。照明回路宜采用双电源供电,照明回路开关应采用双控开关,开关应选用防水、防尘型,其安装位置距底板宜为1.3m。照明回路分支导线截面不应小于2.5mm2中性线(N线)及保护地线(PE线)截面应与相线截面相同。

▲图 双电源供电系统装示意图


6.2 环境监控系统

隧道内宜配置环境监控系统,采用在线实时监控模式,对电缆隧道集中监控。宜具有以下功能:

1)实时监测隧道环境温度,进行火灾监控、报警。

2)实时监测可燃气体、氧气及有害气体浓度。

3)实时监控电缆隧道内积水水位。


6.3 通信系统

应为固定式通信系统,电话应与值班室接通、信号应与通信网络接通。隧道人员进出口或每一防火分区内应设置一个通信点。


6.4 排水系统

电缆隧道的纵向排水坡度不得小于0.5%;应结合隧道通风口、出入口、隧道纵坡最低处等设置集水井,采用潜水排水泵提升至就近市政排水系统,排水泵出水管路上应设止回阀,以防止倒灌。

▲图 排水井示意图


▲图 隧道固定式潜水泵安装示意图


6.5 通风系统

电缆隧道内可以采用自然通风或机械通风方式。自然通风方式要求通风区域较短,且进、排风口高差5m以上。机械通风风速不应大于5m/s。进、排风孔处应设置防止小动物进入隧道的金属网格。电缆隧道通风量应同时满足:

1)消除余热通风量,宜按隧道最大电缆通过能力计算。

2)人员检修新风量,宜按每人30m3/h计。

3)事故通风量,宜按最小换气次数6次/h。当采用其他辅助降温设施时,设备容量的选取应考虑及时排除电缆发热量,同时满足人员检修时新风量和事故通风量的要求。

▲图 通风系统示意图


▲图 通风口示意图


6.6 安全要求

电缆隧道应设置安全孔,安全孔的设置应满足下列规定:

1)对于长度大于200m电缆隧道,沿隧道纵长不应少于2个安全孔;可采用机械通风装置,但装置应在出现火灾时能可靠地自动关闭;隧道首末端无安全门时,宜在不大于5m处设置安全孔。

2)安全孔直径不小于800mm,并在安全孔内设置爬梯,安全孔井盖应采用双层结构,材质应满足载荷及环境要求,以及防盗、防水、防滑、防位移、防坠落等要求,同一地区的井盖尺寸、外观标识等应保持一致。

3)在公共区域露出地面的安全孔设置部位,宜避开公路,其外观宜与周围环境景观相协调。


6.7 标识(警示)装置

电缆隧道路径沿途、通风井和人孔井应设置电力标识。



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