吴勇
上海电力设计院有限公司 上海市 200025
摘要：架空线在电网结构拓张、电能传输、城市发展等方面发挥着重要作用，但随着城市发展，城市架空线的安全性和可观度难以适用城市规划的要求，同时，城市电缆以其独特的优越性逐渐取代城市架空线。由于大量的城市电缆对地下空间的要求较高，所以本文针对充分利用城市地下空间，根据相关设计规范和现场勘测，改造现状地下管廊，包括土建加固设计、电缆支架设计，电缆路径规划等方面，最后通过REVIT软件建立该电缆工程三维模型。通过改造工程，城市地下空间得到了充分的应用，同时减少城市电缆建设投资，获得了较优的经济效益和社会效益。
0 绪论
随着城市化进程的不断推进，考虑到城市发展规划、供电安全性以及供电可靠性等因素，城市架空线正逐步被电缆所取代。城市电缆的优点主要有：1）易于城市精细化管理；2）供电可靠性高，受环境影响较小；3）不占用地面以上空间；4）电能传输能力较强。但是，与架空线相比，城市电缆也存在不足之处，如：电缆初期投资费用较高；运行状态监测、维护比较困难；城市地下管道设施错综复杂，施工较为困难。为了平衡城市电缆敷设的优缺点，需合理充分的利用城市地下空间。
“713”人防工程位于上海市肇嘉浜路中间绿化带下方，西起徐家汇，东至大木桥路，建造于1972年，目前处于空置状态。为了提高电缆工程的经济效益和社会效益，拟对其修缮改造后作地下管廊使用。常规利用综合管廊敷设电缆时，在管廊内侧墙体上开孔安装电缆支架和U形环，但经过现场勘探，现状人防工程虽然无明显不均匀沉降现象，但仍存在拱圈混凝土铁胀开裂、砖墙粉刷开裂脱落、变形缝处铁胀开裂等损坏现象。主体结构承载力满足要求，但该构筑物存在通风不畅、积水淤堵、混凝土构件铁胀开裂等损坏现象，影响结构耐久性，且难以实现在墙体进行开孔等改造。
人防改造工程涉及土建加固，通风，排水，消防，照明，接地，弱电系统，支架布置，排管接入管廊及电缆敷设设计。经改造后的地下管廊满足电缆敷设
1.土建加固
由于现状人防通道主体采用砖混结构，基础为混凝土地板，两侧为实心砖墙，顶部为混凝土拱圈。若直接对其进行改造具有较大的危险性，电缆支架无法固定在通道两侧，所以本文通过设计钢架结构对其进行加固处理，如图1所示。实地勘测人防通道之后，沿人防通道内壁设计拱形钢架结构，拱形钢架与内壁接触，起支撑加固作用，每隔一米放置一个拱形钢架，钢架之间通过X型衔接进行连接和固定，如图2所示，同时在钢架上安装电缆支架。考虑到人防通道阴暗潮湿的特点，钢材采用镀锌工艺。
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2．竖井布置
考虑到人防通道的电缆进出线，以及现状电缆通道与人防通道的深度差，需在人防通道上新建竖井和端口井，可参考《电力工程电缆设计规范》。
1）竖井
竖井布置在人防通道中间段，目的是连接人防通道与相关变电站/用户。考虑到后期电缆规划情况，本文设计竖井采用2个一组，单个竖井尺寸为3.2*2米（内径），深度根据所在段人防通道确定。竖井任意侧壁均能开孔（2*5孔，孔径?180），单个竖井能满足10回电缆进入改造人防通道，2个竖井能满足20回电缆进入改造人防通道，图3和图4分别为竖井的平面和断面布置图。
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2）端口井
端口井布置在人防通道两端，为了衔接现状电缆排管通道和人防通道，考虑到人防通道可放置电缆的总数量，其设计尺寸为10*2米（内径），深度根据所在段人防通道确定。端口井的端部开孔（3*7孔，孔径?180），满足21回电缆进入管廊，图5和图6分别为端口井的平面和断面布置图。
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其中，开孔形式如下：
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3．支架布置
改造人防通道与现状电缆通道衔接之后，需根据荷载情况，进行改造人防通道内支架布置。支架布置要求可参照《电力工程电缆设计规范》。本文以10千伏电缆为例，电缆型号为YJV-8.7/10kV-3×400mm2，其参数如表1所示：
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以10千伏电缆参数计算每根电缆支架上承受的垂直荷载为：电缆重量+接头重量+附加集中荷载+部分金具附件重量；水平荷载同垂直荷载。支架荷载图7所示，水平荷载=垂直荷载=300kg:
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图7 单根支架荷载
根据相关综合管廊设计原则，管廊内支架的长度为450-550mm；管廊内人行通道需满足1m；支架的层间距需大于350mm，设4档支架；底层支架离地的距离需大于100mm；支架跨距为800mm，其支架布置形式如图8所示。
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图8 支架布置型式图
其中， U型环布置形式如下：
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图9 U型环布置形式
根据底板顶板拉环荷载情况，如图10所示，在竖井上下各设计3个U型环，单个U型环受水平荷载和垂直荷载合力为5t。
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图10 U型环荷载
此外，在施工时，每档支架都需布置临时吊环。电缆支架临时固定荷载为(电缆20kg+工器具及附件20kg）40kg*20*2=1.6t。
4. 电气设计
在电缆敷设设计时，应根据相关规程规范，并结合现场实际勘探情况，充分考虑最大化利用改造人防通道，结合后期电网规划，保证通道内部电缆敷设的可行性和有序性。
综合管廊电气设计应考虑电缆敷设路径、敷设方式、电缆固定、电缆防火等问题，参照《综合管廊电力舱设计技术导则》。
5. 接地及附属设计
电力舱应设置接地装置及接地引出点，接地引出点设置间距应不大于500m。综合管廊中其他设备设施有特殊要求，需要与电力舱接地隔离的，应设置与电力舱相对独立的接地网。可参照《电力电缆隧道设计规程》。
综合管廊内的接地系统应形成环形接地网，接地电阻不应大于1欧姆。应按GB/T50065-2001校验接触电位差和跨步电位差。
综合管廊的接地网宜采用热镀锌扁钢，且截面面积不应小于60mm*6mm。接地网宜采用焊接搭接，不得采用螺栓搭接。电力舱内的高压电缆接头、接地箱的接地应以独立的接地线与专用接地汇流排或接地干线可靠连接。电力舱内的电缆支架、金属构件、电缆金属套、金属管道以及电气设备金属外壳均应与接地网连通。
此外，该人防通道还需进行防火处理：改造人防通道内部采用防火隔断、水喷雾。每200m设置防火分隔，结合接头位置在30m处设立水喷雾； 消防处理：根据管廊规范要求，在管廊内设有电力、电缆舱室需设置火灾自动灭火系统，受断面的限制，消防系统拟采用高压细水雾灭火系统及手提式磷酸铵盐干粉灭火器；通风设计：由人防隧道改造成综合管廊，综合管廊各舱室平时通风采用机械进、机械排风，每段通风区间800多米。综合舱火灾后通风：及时可靠地关闭相应的通风设施，确保发生火灾的防火分区及其相邻分区的密闭；待确认火灾熄灭并冷却后，应启动火灾后通风系统排除火灾后残余的有毒烟气，以便工作人员灾后进入管廊进行清理工作。可参照《城市综合管廊工程技术规范》。
6．结论
为顺应城市架空线入地潮流，合理充利用城市地下空间，本文以“713”人防改造工程为例，重点叙述了人防改造工程的关键技术，包括土建加固、竖井设计、支架布置以及接地设计等，此外本文还建立人防改造工程的三维模型，如附图1和附图2所示，为用户提供更直观的视觉效果。本文设计成果符合综合管廊设计规范，为以后的综合管廊工程提供参考。
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