电缆隧道输电工程勘察探讨

赵德成

(河北省电力勘测设计研究院，河北 石家庄 050031)

电缆隧道输电工程勘察探讨

赵德成

(河北省电力勘测设计研究院，河北 石家庄 050031)

随着城市输电线路走廊的限制，电缆隧道输电方式逐渐成为发展趋势，但目前没有相关的电力勘察行业规范标准。本文通过电缆隧道的勘察工程实践，从勘察角度对电缆隧道的特征、勘察重点、勘察阶段划分、参照标准和勘察方法、设计和施工要求及存在的问题等内容进行了探讨。

输电线路；电缆隧道；岩土工程勘察。

随着城市建设的不断发展，电力需求日益增多。城市由于景观、安全、环保、规划等要求，电力输送走廊日益稀缺，电力线路走廊的限制愈加严格，甚至已有的架空线路亦要改造入地，输电线路逐渐由地上架空转为地下电缆输送方式无疑既是较好的解决办法，也是今后的发展方向。地下电力输送方式有多种，如直埋、电缆沟、排管及电缆隧道等，而地下电缆隧道较其它方式无论从散热条件、输送容量等均更有利，且具有充分利用地下较深的空间、节约土地、检修方便等有利因素，目前成为城市输送电力的主要方式。本人就北方某城市的几个电缆隧道岩土工程勘察中积累的一些经验和存在的问题谈一谈个人体会。

1 电缆隧道的特征

隧道属于地下工程，所处的环境与地面工程不同，是由周围岩土体与支护结构构成的长期稳定的洞室结构体系。电缆隧道一般由工作间和区间隧道两部分有机地结合在一起，用以布设输电线缆和通行维护等。考虑容量和经济性等因素，一般一条隧道布设多条线缆甚至不同电压等级线缆等。多沿道路在其侧下方通行，其埋深要考虑地质条件、水文地质、地下建构筑物、地下埋设物及规划要求等各种因素，一般埋设于地面5m～6m之下，有的达到10m～20m左右。隧道截面结构要考虑地质条件、施工工艺、电缆敷设方式、容量等因素来考虑，目前常用的截面形状有马蹄形、矩形。顶部荷载较大时多选择马蹄形，经济性略高。矩形经济性较好，但承受上部荷载较马蹄形略低。另外，采用盾构法、顶管法施工的还可选择圆形，一般情况下，接线间、检修间空间一般要大一些。隧道截面积从已完成的工程来看，一般有2.2m×3.5m，3.1m×4.5m，4.8m×4.0m几种形式，如采用盾构机顶管法施工，还有直径大于5.5m和3.5m的圆形。

2 隧道结构与周围岩土的关系

电缆隧道周围与岩土紧密有机地结合在一起，相互作用，持力层的选择并不是主要考虑的因素，勘察重点发生了变化。电缆隧道结构的荷载效应以永久荷载为主，主要为岩土压力和地下水压力。地层岩土既对隧道结构施加荷载，又承担荷载，其本身具有一定的自稳能力。岩土对隧道结构提供作用力，约束隧道结构的变形，隧道结构对岩土提供抗力，两者相互作用，形成统一的受力体，承载能力往往不是勘察重点，重点是地层岩土的变形稳定问题、地下结构设计所需的岩土设计参数。

隧道施工的开挖掘进会破坏岩土体原有的应力平衡状态，引起周围岩土体应力的重新分布和固结，从而导致岩土体出现变形位移，处理不好会影响到地面建构筑物和地下各种管线的运行安全，因此，对变形敏感的建构筑物或地下管线应做好保护措施，同时选择合适的路径、埋深和施工方案，尽可能降低对地层的扰动，减小对地上环境的影响。隧道施工方法的选择主要由岩土工程条件、水文地质条件、环境因素等多种因素决定，在诸多工法中选择合理、经济、安全有效的方法，对明挖方法还应采取安全稳定的基坑边坡支护方案。

3 勘察阶段的划分及工作内容

电缆隧道勘察阶段划分与一般地上工程类似，进行分阶段勘察，这既符合基本建设程序，也是自然地质条件的复杂性和多变性决定的，需要循序渐进、逐步深入的认识过程，通过分阶段勘察可以使工作具有针对性，减少盲目性。电缆隧道勘察与设计阶段的划分一致，一般为可行性研究阶段、初步设计阶段、施工图阶段，在地质条件复杂地段必要时增加施工勘察阶段。不同勘察阶段工作主要内容见表1。

表1 电缆隧道勘察阶段划分及工作内容

施工勘察有时非常必要。在某电缆隧道一个区段施工中，在隧道埋深范围既存在基岩地层又存在第四系地层，属土岩结构，土岩界面变化较大，与勘察结果有差异，影响施工措施的采用和提前谋划。为更详细查明土岩界面变化，专门进行了施工勘察，查明了地层界线，有效地指导施工，提高了工作效率。

4 勘察工作方法及手段

现有的电力行业勘察设计规程规范中没有有关电缆隧道方面勘察的相关规定，从已完成的几个电缆隧道工程来看，其功能主要以挂线和人工通行、维护为主。隧道本身的重要性、结构形式、大小、埋深及通行情况等与城市地下铁道交通相比而言，存在相似性、但等级应该要偏低。作为勘察依据的标准，主要执行和参照《岩土工程勘察规范》(GB50021)、《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》(50307)和市政、公路、铁路等行业相关要求，根据电缆隧道的特点，适当调整勘测工作量及手段。在具体勘察工作中，按阶段需考虑以下主要问题：

充分理解消化设计意图。了解线路的走向路径，途径区域，初拟洞顶洞底埋深，隧道的结构、宽度，荷载及变形要求，拟采用的施工方法等，使勘测方案具有针对性，目的明确。勘察手段以钻探和原位测试为主，物探作为辅助手段。

可研阶段以搜集资料、现场踏勘和调查为主，主要搜集沿线建筑、地下管线分布情况等环境因素资料和区域地质、水文地质及勘察资料。在缺少资料地段，进行适当的勘察工作，一般勘探点间距根据地形地貌地质条件控制在500m～1500m之间，根据设计初步拟考虑的隧道底埋深考虑勘探深度。初步查明沿线路径范围内的岩土工程条件及水文地质条件，了解地上附着物、地下埋设物等分布情况，为设计考虑隧道的纵向及竖向布置提供基础资料，为施工方法选择和结构设计及经济比较提供依据。

初步设计阶段线路隧道路径、具体结构、埋深及荷载等基本已确定，此阶段应按场地复杂程度布置勘察工作，同时对沿线建筑物的基础形式、地下埋设物及施工经验等进行较为详细的调查，勘探点间距以100m～200m为宜，对地质条件简单地段可适当放宽，对复杂地段应适当加密勘探点。初步查明拟选路径的工程地质条件、水文地质条件、环境地质条件，提供设计需要的地层分布情况及所需计算参数。

施工图勘察时，路径走向已确定，隧道具体设计方案已定，此时，勘探点间距宜按场地复杂程度考虑，复杂场地可按小于30m，中等复杂场地30m～50m，简单场地50m～100m，对地层存在突变、分布特征复杂的地段应加密勘探点。勘探点的布置及深度除应考虑穿越路口、河道，与重要设施交叉，近距离建筑物等因素外，还应考虑采用明挖或暗挖、顶管等不同施工工法采取的支护措施所需的特殊地质要求而单独布置勘探点。对地下水浅埋的情况，除需查明地下水特征，满足设计要求外，须考虑适宜的降水方案措施，保证施工正常开展和周围建筑物变形不受降水影响。本阶段对沿线岩土及水文地质条件应进行全面、系统的评价，当地质条件复杂或设计有要求时应分段进行评价，要满足设计和施工两方面的勘察要求。

应用物理探测手段在电缆隧道勘察中是十分必要的，对通过调查搜资难以全面了解的地下管网及埋设物的分布，可通过物探手段进一步查明，以指导施工，预防事故的发生。通过物探手段可查明地层的宏观分布规律，特别是隧道空间范围的物理特性差别明显的土岩地层界面，岩石类别，对隧道竖向布置及施工手段的选择具有重要指导作用。根据工程应用效果，地质雷达是相对较好的选择。

5 电缆隧道勘察应重点关注的问题

勘探时应特别重点关注的问题主要有如下几个方面。①地下水文地质条件。工程实践表明，在岩土工程事故中，多数与对地下水重视程度不足或处理不当密切相关，可见地下水在地下岩土工程中的重要性。因此，查明地下水的类型、分布、范围、埋深(标高)、流向、补径排条件、变化规律及水质等，对隧道抗浮设计、防腐、施工方案选择、降排水措施等有重要意义；②地层岩性特征及分布规律、自稳性、可挖性分级。特别是隧道通过岩土交界区域，出现软土、软(硬)夹层及地层变化较大或突变地段，应作为勘察重点，必须查明，指导设计施工；③提供地层的热物理参数，该参数作为隧道通风负荷、散热设计的基础数据不应遗漏。合理的选择岩土热物理指标对保证地下隧道良好的使用功能、降低造价和运行管理有着不可忽视的影响，施工图阶段宜通过试验取得，使设计更合理；④目前常采用的施工方法有浅埋暗挖法、明挖法、盾构、顶管及盖挖法等，根据沿线工程地质条件、水文地质条件和环境条件提出适宜的施工方法意见或建议，针对不同的施工方法提供具有针对性的岩土工程设计参数，支护及降排水措施建议，供设计及施工方参考；⑤查明沿线地下埋设物如通讯、供排水管道、天然气管道等地下设施分布情况、埋深、范围及归属，地下不明气体等环境问题，可结合地质雷达手段予以进一步查明，以免出现不必要的事故；⑥勘探点布置(施勘时)，宜将点位布置在洞室轴线外侧且交叉布置，且应分布在隧道侧壁的外侧。钻孔施工结束应将钻孔填好封闭，以免导致钻孔联通地下水，从而对施工或后期运行产生比不利影响；⑦进行动态勘察设计。在施工过程中，遇到问题应及时解决，必要时进行施工勘察，验证设计参数，动态调整施工方法，及时解决施工中遇到的疑难问题。

6 勘察现状及存在的问题

电缆隧道无论是结构型式、受力状态、施工方法、对环境的要求及对环境的影响方面，存在极大的差别，在电力勘察中属于比较新的工程类型。与架空输电工程相比，对沿线地质条件的要求有了根本性的变化，从而也对岩土工程勘察的任务目的、勘察重点及分析评价提出了新的要求。

对从事电力勘察工作的岩土工程师来说，对地上的勘察及施工均有比较深入的了解，积累了丰富的勘察实践经验。电缆隧道属于近些年发展起来的新型的电力工程，涉及到比较特殊的结构形式和施工方法。目前，岩土工程师对相关的知识掌握不多，对设计要求及施工中的关键问题了解不够，缺乏足够的认识和丰富的经验。因此，在勘察过程中有可能抓不住重点，遗漏了必须查明的重要问题，达不到设计及施工要求。因此，需要岩土工程师加强学习，吸收其它行业类似地下工程的工作方法，在实际勘察中深刻理解设计和施工要求，制定合理可行的勘察方案，逐渐总结积累经验，探索出电缆隧道成熟的勘察工作模式，指导以后的工作。

电缆隧道不同的结构形式和施工方法对岩土工程勘察要求不同，依据的勘察规程规范标准也不一样。目前相关电力勘察方面还没有专门的规程规范可以遵循，在实际勘察实施过程中主要依据和参照《岩土工程勘察规范》(GB50021)、《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》(GB50307)、市政、公路、铁路等国标和其他行业的勘察规范的内容要求。国标由于考虑全国不同地域及多行业的情况，规定比较宽泛笼统，可操作性较差。而其他行业标准是按自身行业特点考虑的，与电缆隧道的结构型式不一定一致，其规模、重要性等级划分也不同，导致电缆隧道勘察缺乏有力的依据，要么浪费工作量，要么深度不够。另外，在施工中一旦出现纠纷或异议，往往很难找到有力的支持。因此，随着以后城市发展，电缆隧道工程的增多，需要从电缆隧道的勘察目的方法手段技术要求等进行研究和总结，尽早编制电缆隧道勘察方面的行业标准，使勘察工作有据可依，针对性强，以适应新的输电建设步伐。

7 结语

电缆隧道将逐渐成为城市输送电力的主要方式，作为新型的电力地下工程，不但勘察经验少，而且涉及的岩土工程问题较地上工程更为复杂，需要在实践中加强学习，不断摸索，总结积累经验，尽快提高地下工程的勘察水平。建议尽快编制电缆隧道勘察方面的行业标准，使输电隧道勘察工作有据可依。

[1]GB50021—2001，岩土工程勘测规范(2009年版)[S]．

[2]GB50307—1999，地下铁道、轻轨交通岩土规程勘察规范[S]．

[3]钱七虎，等．岩土工程师手册[K]．北京：人民交通出版社，2010．

Discussion on Geotechnical Investigation of Cable Tunnel in Transmission Line Project

ZHAO De-cheng
(Hebei Electric Power Design ＆ Research Institude, Shijiazhuang 050031, China)

With the city limits of transmission line corridor，Cable tunnel transmission has become the trend of development，But there is no industry standard of electric power survey。In this paper, Through the engineering practice of cable tunnel，From the angle of reconnaissance，Discussion on the characteristics of cable tunnel、Survey focus、 Exploration stage division、 Reference industry standard and survey method、Demands of design and construction、Existing problems etc.

transmission line; cable tunnel; geotechnical investigation.

P642

B

1671-9913(2012)02-0011-04

2012-04-25

赵德成(1968- )，男，河北石家庄人。注册土木(岩土)工程师，注册咨询工程师(投资)，高级工程师。