专题城市电缆隧道渗水分析及防水措施

城市电缆隧道渗水分析及防水措施 2016 年 5 月 目目 录录 1 工程概况 1 1 1 变电站建设规模 1 1 2 电缆隧道建设规模 1 1 3 电缆登塔 杆 规模 1 1 4 气象条件 1 1 5 地质情况 1 2 城市电缆隧道渗水分析 2 2 1 隧道渗漏水问题 2 2 2 水理分析 2 2 3 设计原则 3 3 城市隧道防水措施 4 3 1 以堵水为主 4 3 2 以渗流原理为主 4 4 设计经验 4 5 专题结论 5 1 1 工程概况工程概况 1 1 变电站建设规模变电站建设规模 50MVA 主变压器 3 台 110kV 进出线 4 回 10kV 出线 36 回 1 2 电缆隧道建设规模电缆隧道建设规模 电缆隧道总长度 1 5km 按放置电缆规模 共设计 I 型主隧道 II 型 III 型分支隧道三种断面电缆隧道 其中 I 型电缆隧道长度 0 5km II 型电缆 隧道长度 0 5km III 型电缆隧道长度 0 5km I 型电缆隧道长度 0 5km 其中 0 3km 地面为草坪 0 2km 地面为城市道 路 I 型出线电缆隧道按放置 4 回 110kV 电缆线路 36 回 10kV 电缆线路 4 条 ADSS 光缆设计 II 型电缆隧道长度 0 5km 其中 0 3km 地面为草坪 0 2km 地面为城市 道路 其中隧道 草坪 过河 1 处 河道宽度 0 02km 河道深 2 0m II 型 出线电缆隧道按放置 2 回 110kV 电缆线路 16 回 10kV 电缆线路 2 条 ADSS 光缆设计 III 型电缆隧道长度 0 5km 其中 0 3km 地面为草坪 0 2km 地面为城市 道路 其中隧道 城市道路 与供水管交叉 1 处 供水管直径 1 2m 管顶 深 2 0m II 型出线电缆隧道按放置 20 回 10kV 电缆线路 2 条 ADSS 光缆 设计 1 3 电缆登塔 杆 规模电缆登塔 杆 规模 电缆终端塔 杆 呼高为 21m 24m 27m 三种杆型 hv 160m hp 200m 电缆终端距 II 型电缆隧道 30m 按放置 2 回 110kV 电缆线路 1 条 ADSS 光缆设计 设计导线安全系数为 8 地线安全系数为 11 1 4 气象条件气象条件 设计基本风速 27m s 设计覆冰厚度 10mm 最高气温 40 最低气温 25 设计最高环境温度 40 2 1 5 地质情况 地质勘察报告 第 层填土 层厚 0 5 0 6m 稍湿 结构疏松 土质 不均 第 二层粉土 层厚 1 7 6 0m 稍湿 稍密 具中压缩性 承载力 特征值 120kPa 第 层砾石 湿 饱和 稍密 偶见漂石 主要成分为砂岩 灰岩 沙土填充 承载力特征值 200kPa 第 层泥岩 块状构造 裂隙发 育 轻微风化 最大揭露深度 6 3m 承载力特征值 800kPa I型 III型隧道地下水位埋深2 5米 标准冻土深度为1 0m II型隧道地下水位埋深1 2米 标准冻土深度为1 0m 明挖隧道 暗挖隧道 复合式衬砌结构 3 暗挖隧道穿河示意图 2 城市电缆隧道渗水分析城市电缆隧道渗水分析 2 12 1 隧道渗漏水问题隧道渗漏水问题 建设部曾对全国10个省市210个地下工程进行过调查 发现渗漏水工程 占57 个别工程出现险情 存在的安全隐患令人担忧 隧道渗漏水问题一直是工程界棘手的难题 我们必须结合隧道围岩地下水的 水理特性 采取适当的防排措施 确保城市地下隧道的安全 2 2 水理分析水理分析 许多隧道涌水量偏大的主要原因 1 隧道沿线地层波浪起伏 透水含水层厚度大 有的地方直接出露 地表 因此部分地段透水层不可避免切入隧道埋设区 有的地段因断层及裂 隙发育 隔水层与透水层直接连通 隧道实际上置于丰水区 而这些区段虽 分别进行防水处理 采用地表注浆 壁后注浆 但因目前施工技术限制 考 虑地下水体的安全卫生及经济条件 不便进行化学注浆等特殊防水处理 致 使个别地段仍有渗水 2 隧道沿线的施工措施井 出线井 安全出口穿过含水层 这些井 壁支护外围将含水层与隔水层连通 使隧道外围的地下水与含水层贯通 虽 然施工时采用了高压旋喷帷幕防水 但若井底封闭不好和帷幕产生缺陷 局 部地段也会产生漏水 4 3 隧道变形缝 施工缝漏浆 制水条 带 安装不到位 混凝土结 构收缩 隧道建成后变形缝 施工缝漏水 混凝土结构裂缝漏水 以及埋件 孔隙渗水及疏水管涌水 变形缝防水图 止水带固定钢筋 由于上述主要因素 形成个别地段涌水较大 电缆隧道集水井平面图 2 3 设计原则设计原则 隧道设计根据水文地质条件及施工特点 采用分区排水方案 分别设置 相应的水仓及水泵 按抗渗等级进行支护厚度和强度设计 在一衬和二衬之 间铺设防水卷材 在混凝土中添加防水剂 三级工程防水 每1km 隧道允许 5 渗水量5m3 d 电缆隧道混凝土采用 C30 防水混凝土 电缆隧道内表面采用清水混凝土 不进行粉刷 电缆隧道外表面采用水泥基渗透型防水涂料 防水涂料的主要性能和粉 刷施工的技术要求应按照 地下工程防水技术规范 和 地下防水工程质量 验收规范 中的条款执行 电缆隧道防水做法如下 1 电缆隧道底部浇筑前采用刷基层处理剂一遍 上涂三遍水泥基渗 透结晶型防水涂料 2 电缆隧道外侧面采用刷基层处理剂一遍 上涂三遍水泥基渗透结 晶型防水涂料 再粘贴一层 30mm 厚聚苯乙烯泡沫塑料板进行保护 3 电缆隧道顶部在结构层硬化后采用刷基层处理剂一遍 上涂三遍 水泥基渗透结晶型防水涂料 然后干铺 350 号石油沥青油毡一层 变形缝处采用天然橡胶止水带 遇水膨胀橡胶止水条 双组份聚硫密封 膏和聚乙烯泡沫塑料板 变形缝所用的材料应符合 地下工程防水技术规定 的有关要求 每条止水带应封闭 连续 无需现场接头 如必须接头需现场 热接 安装应位置准确 平整牢固 不得有裂口和脱胶现象 3 城市隧道防水措施城市隧道防水措施 3 1 以堵水为主以堵水为主 当前我国地下隧道工程的普通防水措施主要采用堵 疏 排相结合的防 排措施 见图 一衬堵水层采用喷射混凝土 格栅混凝土 锚网喷射混凝 土支护 使用数年后仍有透水 堵水效果不理想 这种混合型防水技术对于 野外隧道和自流排水隧道尚能满足要求 城市地下水不允许大量抽排 以减 少地层变形和塌陷 保持地表的稳定 保证建筑物的安全 城市地下隧道防水应以 堵水 方案为主导思想 拒水于工程之外 疏 6 排只能作为 堵水缺陷 和防渗透水的补充 应使地下隧道形成全封闭式水 密型 管道 防水效应 见图 隧道防水结构方案图 隧道在渗透场内全封闭水密型防水图 3 2 以渗流原理为主 地下水的运动非常复杂 目前还不能准确掌握其运动规律和计算方法 因此 在工程结构计算中地下水的作用通常被简化为静水压力作用 这对于 埋置较浅和在相对透水层中的隧道比较适用 但对于埋置较深和在相对隔水 层中以堵水为主的隧道 地下水运动主要表现为对防水结构的渗透作用 应 按渗透场地下层流流态的达西定律计算 渗流分析 7 4 设计经验设计经验 对城市地下隧道除采用普通防水措施外 还应注重以下事项 1 采用波浪隔水结构 防止与含水层穿通 通过含水层与隔水层的 工程结构体 在含水层与隔水层之间的隔水层内设置波浪 锯齿 型混凝土 外型结构 虽然施工难度大些 但可增加流体阻力 防止工程主体与含水层 贯通 2 按照具体情况采用适当的防水措施 防水设计应做得比较详尽 不同区段和不同结构体应采用不同的防水方法 加强丰水区段一衬支护的防 水质量等级 一般一衬应以浇灌较 高标号混凝土或格栅喷射混凝土为主 将水堵于隧道以外 一衬加强后 可适当降低二衬支护的强度 隧道底板防 水等级应与拱墙相同 3 排水仓间距的设置 在有可能的情况下 应考虑水仓之间的互救措 施 一个排水仓的排水设施损坏受灾被淹时 被淹极限高度等于设备启动电 源高度时 洪水应流入相邻水仓 自动启动水泵排出 4 三分材料 七分工法 这条公认的准则 工程建设中应倍加重视 防水成效好坏 施工工艺 工序及其质量直接关系到工程结构的防水效果 防水结