过河电缆隧道最小安全埋置深度 .pdfVIP

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浅析过河电缆隧道最小安全埋置深度

摘要:本文以实际某工程为例,对过河电缆隧道最小安全埋置深

度进行了研究,希望本文的研究可为实际的电缆隧道过河工程的应

用提供帮助

关键词:过河电缆;隧道;最小安全埋置深度

中图分类号:u227.6文献标识码:a

引言:在实际工程之中常常会遇到电缆过河的问题,而过河电缆

往往采用隧道的方式实现。在工程设计中过河电缆隧道的埋置深度

是一个非常重要的指标[1],它受到很多因素的影响,例如:水流

冲刷、河道清淤疏浚、管身的抗浮能力等。本文以实际某工程为例,

对过河电缆最小安全埋置深度进行了研究。

一、过河电缆隧道最小安全埋置的计算

一般来说,过河电缆隧道最小安全埋置深度,主要包含以下三个

方面的计算因素,水流冲刷深度,河道清淤疏浚深度,隧道抗浮稳

定深度[2],以下将对这三个深度的计算方式进行分析。

(一)河道清淤疏浚深度的计算

一般来说,河道清淤疏浚深度往往与对清淤河道的断面状况、水

流情况、水质、淤泥成份等因素有关,且也与河道的防洪标准有关。

例如:100a一遇的河流的清淤标准常常是负0.5米,而30a一遇的

河流的清淤标准常常是负0.3米[3]。

(二)河道水流冲刷深度的确定

河道水流的冲刷深度常常根据河道的过水断面型式,根据主槽和

滩地分别进行计算。一般在滩地较小的河流,往往是滩地高程与主

槽底高程相差不大。常常是按主槽行洪的单河槽计算,一般来说,

主河槽冲刷计算公式为[4]:

其中q为防汛等级百年一遇,h为相应水位,b为行洪宽度,v为

断面流速,d为床滩及河床的砂砾平均粒径尺寸,h0为平均水深。

(三)隧道抗浮稳定安全系数的计算

一般来说,过河隧道由多节混凝土隧道构成,这个电缆过河隧道

往往位于河床以下的饱和土层之中,常常受到三个方向的力,上部

的水体作用力,上部的土体作用力,水的浮力。因此,计算隧道抗

浮稳定深度往往需要对这三个力进行等效计算,本文采取的方式

是:在隧道中长线上截取一个单位长度,通过计算单位长度上的平

衡力,再依据工程预设的最小埋置深度,计算隧道抗浮稳定安全系

数,通过安全系数评定预设的最小埋置深度是否合适。具体计算过

程如下:

这里以最常见的隧道管道的规格,对管道上部土体有效重量进行

估算,计算方式为:

而同样,普通规格隧道管道的单位长度管体自重为:

普通规格隧道管道的单位长度管体环所受浮力为:

在以上各个公式之中,管片外径用r表示,管片内径为r;管片

重度为;水的重度为。而一般清淤的季节往往实在冬季,而在冬季

多数河道处于无明水的状态,因此土柱上水体常常忽略不计,常常

取h=0。

由力的平衡可知,过河电缆隧道的抗浮安全稳定系数常常由下式

进行计算:

式中k为抗浮安全系数。

二、案例分析

某变电站进行工程改造,而变电站的电缆要穿越一个河流,该河

流的抗洪标准为100a一遇,校核防洪标准为200a一遇。过河电缆

隧道的工程方式采用非开挖顶管方式穿越,因此,隧道的断面为圆

形,隧道的内径尺寸为3.5m,壁厚为0.32m,隧道长度为978m,纵

坡2.15%。电缆隧道的设计使用年限为:100年,安全等级为1级。

本文采用之前的理论计算公式,对过河电缆最小安全埋置深度进行

了计算,具体过程如下:

(一)河道清淤疏浚深度的确定

这里的河流抗洪标准为100a一遇。因此,对于穿越处河道规划

清淤底高程有明确的标准。这里采用的标准是穿越处河道规划清淤

底高程为-0.5m,清淤底宽130m。

(二)河道水流冲刷深度的确定

本工程的电缆管线穿越河流断面处洪水成果见表1所示。

表1伊河断面设计洪水成果

管线穿越伊河处冲刷深度

河床泥沙的起动是受水流强度条件制约的,当水流强度增大到一

定程度,静止状态的泥沙才可能起动。案例中电缆管线隧道的防洪

标准为100年一遇,对应平均流速2.65m/s。

水管线的地质条件为床滩及河床由平均粒径为20mm的卵石组成,

层厚约6m。根据沙莫夫公式计算泥沙颗粒起动时的垂线平均流速如

下:

100年一遇平均流速大于对应频率的起动流速,应考虑冲刷影响。

冲刷终止时的平均水深计算如下:

平均冲刷深度,从工程安全角度以及河床形态考虑,河堤外侧冲

刷深度为2m,河堤内冲刷深度为2.5m。

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