留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

电缆通道本体结构失效及加固修复技术

李明 贺雷 马保松 王天宇 朱子豪

李明, 贺雷, 马保松, 王天宇, 朱子豪. 电缆通道本体结构失效及加固修复技术[J]. 地质科技通报, 2020, 39(5): 31-37. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0505
引用本文: 李明, 贺雷, 马保松, 王天宇, 朱子豪. 电缆通道本体结构失效及加固修复技术[J]. 地质科技通报, 2020, 39(5): 31-37. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0505
Li Ming, He Lei, Ma Baosong, Wang Tianyu, Zhu Zihao. Structure failure and rehabilitation technologies of the cable tunnel[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2020, 39(5): 31-37. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0505
Citation: Li Ming, He Lei, Ma Baosong, Wang Tianyu, Zhu Zihao. Structure failure and rehabilitation technologies of the cable tunnel[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2020, 39(5): 31-37. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0505

电缆通道本体结构失效及加固修复技术

doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0505
基金项目: 

国家重点研发计划"公共安全风险防控与应急技术装备"重点专项 2017YFC0805000

详细信息
    作者简介:

    李明(1978-), 男, 高级工程师, 主要从事电网工程及技术研发和管控等工作。E-mail:ming-li@sgcc.com.cn

    通讯作者:

    王天宇(1994-), 男, 现正攻读地质工程专业博士学位, 主要从事非开挖工程管道修复的研究工作。E-mail:cugwty@163.com

  • 中图分类号: TU81

Structure failure and rehabilitation technologies of the cable tunnel

  • 摘要: 我国城市地下电缆通道结构,在其设计寿命周期内容易受到复杂的环境和人类工程活动的影响而发生失效破坏,并造成巨大的社会经济损失和影响,因此需要针对其结构的破坏规律和加固修复方法展开研究,进而有效避免工程灾害的发生。为了探究电缆通道的结构失效问题及其加固修复方法,参考地下管道结构特点,采用工程实例与数值模拟相结合的方法,研究了电缆通道本体结构破坏的类型、分级,结构的应力应变分布及其裂缝的分布规律。工程实例表明其结构损伤形式通常有8种,4个级别;数值模拟结果显示该类结构损伤大都集中在结构失效的危险区域。从适用范围、修复效果和成本等方面对相关的结构加固修复方法——明挖修复、注浆加固修复和非开挖喷涂修复方法进行了对比和分析,对比结果表明非开挖喷涂修复方法适用性较强,施工便捷,安全高效。通过结合对结构破坏和加固修复方法的研究,可以为解决我国的地下电缆通道中可能存在的结构失效问题提供参考。

     

  • 图 1  典型电缆通道截面示意图

    a.日本新丰洲-新京叶变电站电缆通道截面图; b.伦敦St.Wood-Elstree电缆通道截面图; c.拱形电缆通道截面图

    Figure 1.  Diagrams of typical cable channel section

    图 2  地下电缆通道结构破坏现象

    a.地下通道裂缝; b.环向裂缝; c.斜向裂缝; d, e.通道结构渗漏积水

    Figure 2.  Structural failure of underground cable tunnel

    图 3  广州天河区管道结构破坏图

    a.渗漏; b.腐蚀; c.破裂; d.脱节; e.变形; f.错口; g.沉积; h.异物穿入

    Figure 3.  Structural failure of underground pipes in Tianhe District, Guangzhou

    图 4  广州天河区管道结构破坏类型及数量统计

    Figure 4.  Statistics of type and number of underground pipe structural failure in Tianhe district, Guangzhou

    图 5  广州天河区地下管道结构破坏分级统计

    Figure 5.  Classification of underground pipe structural failure in Tianhe district, Guangzhou

    图 6  不同模型的结构应力和应变云图

    Ⅰ.埋地圆形通道结构应力和应变云图; Ⅱ.埋地矩形通道结构应力和应变云图; Ⅲ.埋地拱形通道结构应力和应变云图

    Figure 6.  Nephogram of stress and strain of different models

    图 7  管道三边荷载管身裂缝图

    Figure 7.  Cracks on the pipe wall under the three-side load

    图 8  地下通道结构渗漏以及注浆加固

    Figure 8.  Structural leakage and grouting reinforcement of underground tunnel

    图 9  喷涂+刮抹法修复

    Figure 9.  Spraying and screeding method

    图 10  内壁喷涂法

    Figure 10.  Spraying wall method

    图 11  离心喷涂修复方法原理(a)和现场图(b)

    Figure 11.  Principle (a) and site picture (b) of the trenchless centrifugal spraying methods

    表  1  不同结构模型的几何结构参数

    Table  1.   Geometric structure parameters of different models

    几何参数 横截面尺寸 纵向长度/m 参考标准
    圆形通道结构 外径/m 1.2 1 GB50332,GB50838
    壁厚/m 0.2
    矩形通道结构 长度/m 6.4 3
    宽度/m 3.5
    单舱宽度/m 3.2
    壁厚/m 0.2
    拱形通道结构 长度/m 1.2 1
    宽度/m 1.2
    上拱外径/m 1.2
    壁厚/m 0.2
    下载: 导出CSV

    表  2  素填土性能参数

    Table  2.   Property parameters of the plain fill

    密度/(kg·cm-3) 弹性模量/MPa 泊松比 摩擦角φ/(°) 膨胀角/(°) 屈服强度/MPa 黏聚力/kPa
    1 720 7.77 0.39 8 0 0.01 10
    下载: 导出CSV

    表  3  结构裂缝数量统计表

    Table  3.   Statistics of the structural crack

    裂缝位置/(°) 裂缝数量/条 裂缝平均宽度/cm
    360(a1) 13 >2
    21 33 <0.5
    45 21 <1
    90(b1) 9 >2
    168 28 <0.5
    180(c1) 7 >2
    192 25 <0.5
    270(d1) 10 >2
    315 17 <1
    339 29 <0.5
    其他 10 <0.5
    下载: 导出CSV

    表  4  几种加固修复工法对比分析

    Table  4.   Contrastive analysis of different rehabilitation methods

    对比项目 明挖法 注浆加固法 非开挖喷涂法
    适用性 ☆☆ ☆☆☆
    修复速度 ☆☆☆ ☆☆
    安全性 ☆☆☆
    成本 ☆☆ ☆☆☆
    注:☆表示在对比项目中的评价,越多的☆表示适用性越广,速度越快,安全性越强以及成本越经济
    下载: 导出CSV
  • [1] 马保松.非开挖工程学[M].北京:人民交通出版社, 2008.
    [2] 王恒栋.我国城市地下综合管廊工程建设中的若干问题[J].隧道建设, 2017, 37(5):523-528. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=sdjs201705001
    [3] 马保松.非开挖管道修复更新技术[M].北京:人民交通出版社, 2014.
    [4] 林礼健, 陈志忠, 陈孝湘.顶管法电缆隧道结构渗漏成因及其防治措施研究[J].施工技术, 2016(增刊2):144-148.
    [5] 张海丰, 周维, 张鹏, 等.管土相互作用土箱模型实验设计[J].地质科技情报, 2016, 35(4):219-222. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dzkjqb201604034
    [6] 法伊比索维奇.柏林380 kV架空电缆输电线[J].水电科技进展, 2000, 6(1):58-60.
    [7] 戚国彬.日本东京一条500 kV地下电缆简介[J].供用电, 1998, 5(3):3-5.
    [8] 吉田昭太郎, 王秋如.日本275~500 kV交联聚乙烯电缆系统的展望[J].电线电缆, 1992, 1(3):34-40. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=QK000000301437
    [9] 何宇红.三中至八一变110 kV电缆的隧道设计与敷设[J].广西电力技术, 2000, 23(1):61-62. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=gxdljs200001020
    [10] 周健.广州城区电力电缆通道建设发展综述[J].低碳世界, 2015, 5(33):17-19.
    [11] 黄效喜, 蔡钧, 杨文威, 等.上海世博会电力电缆通道工程的规划及科研[J].特种机构, 2009, 26(6):3-6.
    [12] 王明敏, 杨家熙.对沉降明挖隧道的结构安全评估及修复措施[J].中国西部科技, 2014, 13(7):54-57. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=zgxbkj201407025
    [13] 蒋雅君, 许阳, 陈鹏, 等.电力电缆隧道结构病害及检测评估方法探讨[J].地下空间与工程学报, 2019, 15(1):311-318. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dxkj201901040
    [14] 刘青, 王金双, 李宁, 等.关于电力隧道结构检测及修复工作的探讨[J].高电压技术, 2020, 45(增刊2):130-133.
    [15] 杨军.电缆沟常见问题分析[J].电力安全技术, 2009, 20(3):50-52.
    [16] 陈孝湘, 李广福, 吴勤斌.电力电缆隧道结构常见病害分类及防治[J].电力勘测设计, 2015, 38(2):10-14. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dlkc201502008
    [17] 孙耀祖.原位浇筑法管道和检查井非开挖修复技术研究及应用[D].武汉: 中国地质大学(武汉), 2017.
    [18] 王娟娟, 袁伟衡, 刘月, 等.北京市既有电力隧道发展现状与常见灾害分析[J].工程安全, 2016, 34(11):75. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=gczl201611022
    [19] 许州, 王天宇, 杨善, 等.CCTV用于成都市锦兴路排水管道检测与评估[J].中国给水排水, 2016, 32(14):114-118. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=zgjsps201614027
    [20] 何春良, 曾正, 马保松, 等.用于混凝土管道结构性修复设计的围土荷载模型[J].地质科技情报, 2019, 38(5):269-274. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dzkjqb201905029
    [21] 建设部.GB 50332-2002给水排水工程管道结构设计规范[S].北京: 中国建筑工业出版社, 2003.
    [22] 建设部.GB 50838-2015城市综合管廊工程技术规范[S].北京: 中国计划出版社, 2015.
    [23] Wang J H.Lifecycle cost and performance analysis for repair of concrete tunnels[M].[S.l.]: Elsevier Ltd., 2018.
    [24] Wang Q, Qu L, Guo H, et al.Grouting reinforcement technique of Qingdao Jiaozhou Bay Subsea Tunnel[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2011, 30(4):790-802. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=yslxygcxb201104017
    [25] 胡成洪, 夏举飞, 赵雅宏.非开挖技术在天然气管道修复中的应用[J].地质科技情报, 2018, 37(5):254-259. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dzkjqb201805035
    [26] Gerasimova V.Underground engineering and trenchless technologies at the defense of environment[J].Procedia engineering, 2016, 165:1395-1401. doi: 10.1016/j.proeng.2016.11.870
    [27] 周维, 孔耀祖.离心喷涂修复技术承担全球最大的检查井非开挖修复工程[J].非开挖技术, 2015, 18(3):51-54.
    [28] Yu W, Wu G, An B.Investigations of support failure and combined support for soft and fractured coal-rock tunnel in tectonic belt[J].Geotechnical and Geological Engineering, 2018, 36(6):3911-3929. doi: 10.1007/s10706-018-0582-z
    [29] 国家电网公司.2014QGDW电力电缆及通道运维规程[S].北京: 中国电力出版社, 2014.
  • 加载中
图(11) / 表(4)
计量
  • 文章访问数:  466
  • PDF下载量:  1100
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2019-09-10

目录

    /

    返回文章
    返回