中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司 410014
【摘 要】溧阳抽水蓄能电站高压电缆竖井高97m。电缆竖井整体处于岩脉中，围岩条件差，电缆竖井开挖支护难度大。为增加竖井围岩的稳定性，竖井采用圆型断面设计，支护采用锚喷支护与钢筋混凝土衬砌的联合支护型式。为加快竖井的工期，竖井内部结构采用预制结构，衬砌采用滑模施工等措施，在保证竖井结构安全的基础上，有效地解决了施工工期紧张的问题。溧阳工程电缆竖井设计具有广泛的代表性，对其它工程高压电缆竖井设计具有较好的参考与借鉴作用。
【关键词】高压电缆竖井；岩脉；体型设计；支护设计；结构设计
Design of HV Cable Shaft of Liyang Pumped Storage Power Station
KANG Fenhong
（Powerchina Zhongnan Engineering Corporation Limited，Changsha Hunan 410014）
Abstract：The HV cable shaft of Liyang pumped storage power station has a height of 97 meters.The excavating and supporting of the shaft is difficult as the condition of the surrounding rock is poor when the whole cable shaft lies in dikes.In order to increase the stability of the surrounding rock，the cable shaft is designed with circular section，and combined supporting which contains bolting and shotcrete lining and reinforced concrete Lining is used.The measures such as application of prefabricated structure and slip form construction are taken in order to shorten the construction period of the shaft，which can solve the problem of the shortage of construction period effectively on the basis of safety.The HV cable shaft of Liyang pumped storage power station is broadly representative which can provide good reference for other project.
Key words：HV cable shaft；dike；shape design；support design；structure design
0引言
溧阳抽水蓄能电站高压电缆为2回500kV出线，从地下主变洞下游侧通过392m高压电缆平洞和97m的高压电缆竖井与地面GIS开关站电缆室相连。如图1所示。
图1 高压电缆平洞及竖井平面布置图
地面开关站场地地形较平缓。南侧为山坡茶地，高程90.00m~95.00m，地表为残积物。其余为阶梯状旱地，高程85.00m~90.00m，地表为冲洪积物。覆盖层厚度变化较大，层底高程69.00m ~82.95m。下伏基岩为燕山期安山斑岩。结合前期地质钻探和电缆平洞施工揭露情况，开关站区域及其西北方向均为○40安山斑岩岩脉，电缆竖井整体处于该岩脉中。先导孔施工情况表明，上部（约高程40m以上）岩脉为全风化、强烈蚀变，下部（约高程40m以下）岩脉以弱蚀变为主。
溧阳高压电缆竖井围岩条件差，从竖井受力条件分析，竖井体型设计由方型调整为圆型。由于竖井地质提条件差，施工难度大，导致施工工期较紧，竖井内部结构由现浇构件调整为预制构件。具体设计如下。
1 断面体型设计
电缆竖井为主变洞与地面开关站之间的电缆联系通道，由于受竖井围岩条件的影响，电缆竖井衬砌结构型式分为矩型和圆型。围岩条件较好的Ⅰ、Ⅱ类围岩竖井，衬砌型式可采用矩型断面，矩型断面便于竖井内部的结构布置；围岩条件相对较差的以Ⅲ、Ⅳ类围岩竖井，衬砌型式建议采用圆型断面，这样有利于竖井的开挖成型和围岩稳定。
由于主要功能为高压电缆的布置通道，敷设高压电缆需设置安装平台和交通楼梯与电梯，因此电缆竖井内设置混凝土隔墙，竖井内隔墙厚度一般300mm～400mm，将电缆竖井分为电梯间、楼梯间和安装、检修平台间，部分电站电缆竖井内还设置专门的排风竖井通道等。从布置角度来看，高压电缆竖井断面体型为矩型布置相对容易，圆型断面布置相对要复杂些，结构比较异型。如图2、图3所示。
溧阳竖井设计采用方型断面。但竖井在反拉井施工完成后，2012年12月5日下午，竖井下部突然出现大量渗水，同时，有大量灰色稀泥夹碎块流出，随后有块体零星掉落。12月7日上午，竖井井口塌陷，下部已基本无渗水。分析电缆竖井塌方原因，由于反拉井形成后，井壁局部接近砂岩，在砂岩中丰富的地下水作用下，局部井壁塌方，从而导致井口塌陷。为竖井施工安全，高压电缆竖井设计断面由方型调整为圆型。
图2 高压电缆竖井方型平面图 图3 高压电缆竖井圆型平面图
2开挖支护与排水设计
矩型竖井主要指竖井断面体型为矩型，围岩条件较好的Ⅰ、Ⅱ类围岩条件可不考虑衬砌结构，如三板溪水电站竖井无衬砌结构，井壁仅锚喷支护。圆型竖井主要指竖井断面体型为圆型，围岩条件较好的Ⅰ、Ⅱ类围岩条件可不考虑衬砌结构，如天荒坪抽水蓄能电站竖井无衬砌结构，井壁仅锚喷支护。溧阳电缆竖井由于围岩条件差，支护设计采用锚喷支护+Ⅰ20b型钢拱架+钢筋混凝土衬砌的联合支护型式。系统砂浆锚杆φ25@1.2m×1.2m，L=4.5m，Ⅰ20b型钢拱架间距0.6m，喷混凝土厚300mm，挂网钢筋φ8@200mm×200m，钢筋混凝土衬砌厚0.7m。如图4所示。
图4 高压电缆竖井开挖支护图 图5 高压电缆竖井排水图
地下水的影响是高压电缆竖井围岩稳定的主要因素，因此，竖井排水系统设计主要采取沿井壁布置直径120mm，间排距4.8m，孔深3m排水孔、环向及纵向采用DN100HDPE双壁波纹排水管对地下水进行引排至竖井下部排水沟内。如图5所示。
3结构设计
根据电缆竖井电缆敷设要求，电缆竖井内一般每隔3m设置一层楼板作为安装、检修平台，楼梯按3m层高控制，电梯门洞按6m一个门洞进行布置。但也有向家坝水电站、泰安抽水蓄能电站等工程根据工程实际情况作了适当调整。
安装、检修平台间楼板一般结构采用梁板结构，楼梯间、电梯间采用混凝土墙结构。当竖井结构不高，工期不作控制条件时，采用现浇楼板结构还比较合适。结构简单，耐久性、安全性较好。如图6所示。
图6 现浇结构示意图 图7 预制结构示意图
当竖井结构较高，工期比较紧，竖井井壁及井内隔墙混凝土采用整体滑模施工，楼梯踏步及板、梁结构采用场外先预制、后安装的施工方式，也在向家坝、溧阳等工程得到运用。采用该方式有以下明显的优点：①滑模施工可最大限度地减少了混凝土施工缝，保证混凝土浇筑的连续性、整体性，能提高混凝土的施工质量；②滑模施工减少了施工工序，能提高施工进度及功效；③楼梯踏步及板、梁结构采用先预制、后安装方式可大大缩短施工工期。
但采用滑模、预制件结构方式，楼梯踏步及板、梁结构需通过吊装固定和连接在与竖井井壁、井内隔墙壁内预埋的钢板焊接的钢牛腿结构上，如见下图所示。采用该方式尽管有以上优点，但楼梯踏步及板、梁结构吊装、焊接量大，连接件防锈处理要求较高，运行期需经常进行维护、保养。因此，从结构的耐久性及安全性来看，不及现浇结构好。如图7所示。溧阳工程由于竖井地质条件差导致施工工期较紧，因此内部结构设计采用预制结构。
4结论与建议
通过对溧阳工程高压竖井设计的实施效果来看。可以得出如下的几条结论和建议。
（1）溧阳工程竖井尽管地质条件十分差，但在施工过程中未出现塌方现象。因此，对围岩地质条件较差的竖井体型采用圆型结构是合适的，对围岩稳定有利。
（2）高压电缆竖井内部结构采用现浇结构和预制结构都是可行的，各有优缺点。溧阳工程为加快电缆竖井的工期采用预制结构的型式从实施效果来看达到了预期的目的。
（3）溧阳高压电缆竖井设计从断面体型、支护参数及结构设计等方面进行对比分析研究，为今后其它工程电缆竖井设计提供较好的参考与借鉴作用。
参考文献：
[1]董鑫，巨克成，吴恒辉.泰安抽水蓄能电站工程220KV出线竖井混凝土施工.青海水力发电，2005，31（3）：66～69.
[2]何满潮，孙晓明.中国煤矿软岩巷道工程支护设计与施工指南[M].北京：科技出版社，2004.
论文作者:康粉红
论文发表刊物:《低碳地产》2015年第10期
论文发表时间:2016/8/18
标签：竖井论文; 电缆论文; 围岩论文; 溧阳论文; 结构论文; 高压论文; 断面论文; 《低碳地产》2015年第10期论文;