電力隧道結構設計論文

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1電力隧道研究現狀

在我國，如何提高城市道路的上下公共空間，一直是制約我國城市發展的重點，為了能夠更好的對城市進行發展，我國的一些專家學者通過對國外發達城市的發展進行研究，認為城市道路的地下空間作為城市的發展空間之一，對于城市的發展具有重要的影響，因此，需要充分的利用城市道路的地下空間。在我國，比較常見的一種應用是將其作為城市生命管線設施的共同溝，這樣不僅能夠解決當前我國存在的土地資源問題，同時，還能保證各種傳輸管道的安全性。地下電力隧道的建設對于地面之上的市民生活影響非常小，因此，能夠保證城市的正常運行。然而，這項技術在我國目前的施工中還存在著很多的問題，因此，需要盡快對其進行研究，尋找控制施工質量的方法和措施。

2電力隧道結構設計

2．1電力隧道地層荷載研究

當前，作用在隧道結構上的荷載主要為以下三種:主要荷載、特殊荷載和附加荷載。主要荷載指的是一種具有長期作用的荷載，包含地層的壓力和自身的重力等，而附加荷載指的是不經常作用的一種荷載，其包含施工荷載等，主要是由一些施工操作過程中出現的問題而造成的。最后是特殊荷載，其指的是一些由于特殊的原因，像自然災害等造成的荷載。以上所說的荷載是所有的隧道建設過程中都存在的，除此之外，還有像地層的壓力等都會對隧道形成一定的荷載。為了能夠更好的解決這些問題，人們隨著對這些問題認識的深入，逐漸發現這些問題主要是由周邊的圍巖和支護結構兩個部分造成的，兩者之間存在著相互作用。而對于周邊圍巖主要有兩個作用:一個是作用在結構上，承擔一定的荷載;另一個作用是作為結構的一部分。根據當前國際上比較流行的模型設計，可以將地下結構的設計模型分為以下幾種:首先是經驗設計法，這種方法主要是利用過去的設計經驗，然后比對當前的建筑工程進行相應的隧道建設，另一種是約束法，其主要是根據現場的數據測量，將測量數據作為基礎進行地下隧道的設計，第三種是作用和反作用模型，在這種模型中，通過彈性地基圓環計算公式等，對需要進行建設的隧道結構進行計算，得到最佳的設計方案，最后一種是連續介質模型，這種模型中包含了解析法和數值法兩種，通過這兩種計算方法的結合，得到最佳的隧道設計方案。本文主要介紹的是荷載—結構模型的設計方法，在這種方法中，將支護和圍巖分開進行考慮，其中，作為承載主體的是支護結構，而地層僅僅是在地下結構上產生一定的荷載，然后通過一定的計算方法，在荷載作用的基礎上，形成一定的內力和變形。在進行設計時，將圍巖按照一定的標準進行分級，然后通過彈性支撐實現對支護結構的變形約束，而對于圍巖的承載能力，則需要在圍巖的壓力和彈性支撐約束能力確定后再進行考慮。在這種模型中，圍巖所能承載的能力越大，支護結構所需要承擔的壓力則越小，相應的，彈性約束支護結構的變形反彈力就越大，總的來說，支護結構的作用就顯得越小。

2．2電力隧道斷面的選擇

電力隧道在進行建設時，會涉及到各種各樣的地形，因此，會出現各種不同的電力隧道斷面，每種斷面的用途和優勢各有不同，為了選擇最合適的隧道斷面設計方法，需要對各種電力隧道斷面進行數據測量和整合，從而找到最佳的受力情況。電力隧道斷面的形式主要分為七種，分別是直墻無仰拱形式和直墻仰拱形式等，為了能夠得到不同斷面的數據，需要利用AB-SYS14．0軟件對電力隧道進行相應的模擬，然后根據荷載的計算方法得到相應的隧道斷面圖。通過對電力隧道斷面進行對比，我們可以找到最佳的斷面。根據數據顯示發現，圓形斷面和上下層斷面形式具有更小的彎矩，因此，在建設過程中出現的變形較小，具有較大的安全性，更加適合于淺埋暗挖電力隧道的建設，因此，在進行該種隧道的建設時，需要優先考慮這種斷面，能夠增加電力隧道運行過程中的安全性。此外，在電力隧道的運行過程中，容易對電纜進行維修工作，在電纜出現故障時，能夠更加便捷的進行維護，保障了電力的正常傳輸。

2．3平面線路的規劃

電力隧道線路的規劃需要根據中心城區的電網分布情況等進行確定，尤其是對于中心城區的電力隧道受地下建筑等的影響較大，在進行電力隧道的建設時，需要同各個相關部門進行協商，尋找合適的線路走向。在路徑規劃基礎上，隧道內電纜的合理布置也尤為重要。電力隧道在進行選擇時，一般會沿著城市中路幅寬且長度較長的主要干道，這樣在電力隧道內的電纜出現問題時，能夠更加方便的進行維修。如在西藏路電力隧道中，北起新疆路，南至復興中路的電力隧道，有一段隧道會穿越南京路地下行人通道和蘇州河，然后通過一些著名的建筑物，對于頂管軸線的平面直徑最小要求在300m以上。通過這些事例可以發現，電力隧道在建設過程中會受到較多的阻礙，這時，可以通過設立一些工作井來減小建設過程中隧道的轉彎半徑，從而滿足線路的走向改變。為了減小建設過程中的難度，需要遵循以下幾點原則:首先，在進行線路的選擇時，需要將規劃的道路網作為基礎，然后選擇合適的隧道走向，在走向選擇完成后，將其進行統一的建設和規劃。其次，電力隧道應盡量選擇在市政道路的下方一側，且方向一致，在進行建設時需要距離道路5m～10m，這樣能夠保證工作井的位置同高層的建筑物之間存在一定距離，保護建筑物的安全。最后，隧道的建設是一項非常耗費財力的工程，因此，在進行線路的選擇時，需要選擇盡量簡短的路徑，這樣既能保證線路沿著直線進行，同時，還能保證電力隧道周邊建筑物的安全，降低建設成本。

2．4電力隧道設計的新技術研究

隨著電力隧道的作用被發現，其在建設中的設計受到越來越多的關注，各種新技術層出不窮，當前，雙孔電力隧道以其斷面的巨大優勢，使用越來越廣泛。通過對其模擬數據的分析可以發現，其結構更加適合電力設施的運行，在進行開挖過程中，地層的變化和地表的沉降均能滿足該技術的應用。其中，整體式的雙孔電力隧道能夠更加充分的利用進站道路地下空間，從而使地下的建筑物不再需要進行遷改，這樣大大節約了工程的投資，也保證了設備運輸的安全性。

3結語

隨著城市供電要求不斷增加，地下電力傳輸以及相應的變配電設施逐漸完善，電力隧道的建設將會面臨新的問題。本文根據作者多年的研究，對當前電力隧道建設過程中的各種難點進行了總結，并對一些新的技術進行了簡要的介紹。

作者:王旭江 郭志剛 單位:中國能源建設集團山西省電力勘測設計院有限公司