變電站電纜隧道維修加固方案的探討

車建濤，王旭澤，王蓉蓉，漸明柱，鄭 研

（1.國網大連供電公司，遼寧 大連 116011；2.中鐵隧道勘測設計院有限公司，天津 300133）

變電站電纜隧道維修加固方案的探討

車建濤1，王旭澤1，王蓉蓉2，漸明柱2，鄭 研1

（1.國網大連供電公司，遼寧 大連 116011；2.中鐵隧道勘測設計院有限公司，天津 300133）

通過對大連220kV華昌變電站電纜隧道出現滲漏水及底板隆起現象進行調查、分析后，提出了更換底板和破除底板后套襯的維修加固方案。實踐證明，兩種方案都是可行的，可為同類的隧道病害整治提供參考。

電纜隧道；維修加固；底板鑿除；套襯；電纜移位

電纜隧道作為電纜敷設的一種形式，具有容量大、方便檢修維護等優點，因此在電網建設中被越來越多應用到實際工程。在隧道建成投運后，隨著時間的推移，隧道出現影響正常運行檢修或結構安全等病害，如何治理電纜隧道病害是亟待解決的問題。許多學者對鐵路、公路等隧道病害已經做了深入研究，有許多工程經驗可以參考［1－3］。大連華昌變電站電纜隧道具有周邊環境復雜、空間狹小、施工過程中需要電纜帶電運行等特點，是以往類似隧道整治工程中比較少見的。本文提出該電纜隧道的整治方案，為同類隧道病害整治提供相關經驗。

1 工程概況及病害調查

經過10多年的運行使用，大連華昌變電站電纜隧道出現了嚴重的底鼓、襯砌裂縫等病害，經過檢測和分析后決定在隧道局部病害嚴重段（約250 m處）采用底板鉆孔注漿后鑿除更換的整治方案，施工完成后發現更換底板段整治效果較好，但未更換底板段有病害加重趨勢，存在嚴重的安全隱患。因此，為徹底解決隧道的病害問題，隧道進行了第2次維修整治，隧道全線采用電纜臨時移位、底板鉆孔注漿后鑿除、加設鋼筋混凝土內襯的整治方案。目前該工程已竣工，隧道結構穩定，電纜運行正常，整治效果較好，較徹底地解決了隧道的病害問題。

1.1 工程概況

大連華昌變電站電纜隧道全長1 560 m，于2002年投資修建，2004年6月投入運行，主要用于送電電纜敷設。隧道標準斷面凈寬2.0 m，凈高2.3 m，采用鉆爆法施工，拱、墻采用單層250 mm厚C20噴射混凝土襯砌，底板采用400 mm，厚C20現澆混凝土襯砌。隧道拱頂覆土厚度5～14 m，沿線穿越溝谷、坡地，洞身為素填土、強－中風化板巖，地質條件復雜。其斷面形式如圖1所示。

自運行以來，隧道襯砌多處出現裂縫、滲漏水、底板隆起、斷裂嚴重，危害隧道內電纜安全。

1.2 病害調查［4］

a.底板隆起

隧道多段底板嚴重起鼓變形，人行道板斷裂。病害影響電纜隧道的正常使用，并影響結構的安全性，如圖2所示。

圖1 整治前隧道斷面

圖2 底板病害

b.隧道混凝土襯砌層內普遍存在疏松離析情況，襯砌層實際有效厚度普遍低于設計值，內部配筋無法得到混凝土的有效保護，嚴重影響結構的安全性和耐久性，如圖3所示。

c.現場采用地質雷達法對電力隧道進行支護檢測，沿隧道軸線方向在右拱腰（1.8 m）、左拱腰（1.8 m）、拱頂、仰拱共布置4條測線。根據檢測結果統計，隧道拱頂處有4處背后空洞、11處不密實；左拱腰處有8處不密實；右拱腰處有1處背后空洞、12處不密實；底板處有15處背后空洞、24處不密實。

圖3 底板疏松

d.隧道2004年6月竣工，為直墻式單層襯砌結構，采用噴混凝土支護，故裂縫、漏水采用人工目測分格素描的方法進行檢查。結果發現，襯砌裂縫多，滲漏水嚴重，病害情況詳見表1、圖4。

表1 隧道裂縫、滲漏水統計

圖4 裂縫檢測

由于地下水量大，水泵故障多，長期處于積水狀態，部分地段隧道被全部淹沒，隧道的2個最低點的集水坑需要全天24 h不間斷抽水，嚴重影響隧道的正常運營和日常檢修維護，如圖5所示。

圖5 隧道內存有積水

2 第1次病害整治

隧道主要病害為隧道底板隆起，最大隆起達13 cm，隧道底板已產生受力破壞，部分威脅電纜運營安全。另襯砌存在多條裂縫，裂縫寬度0～5 mm不等，結構多處存在滲水現象；地質雷達顯示部分地段隧道背后存在空洞和不密實現象。

2.1 底板病害整治

對底板隆起及斷裂嚴重段（共6段，約250 m）：對既有底板中間部分進行拆除，清除軟弱層施作仰拱，澆筑300 mm／350 mm厚C30防水混凝土，后施工防水涂料和仰拱回填。最后恢復既有底板和人行道板［5－6］。

具體實施方法如下。

a.運營電纜保護和隧道加固

為防止施工過程中人員、機械設備及火花觸碰到電纜及電纜支架，保障電纜的正常運營，在施工前用防火板對運營電纜進行遮擋保護。為防止隧道整病害治理過程中因隧道底板被割除而產生收斂變形，在底板破除前在底板上10 cm高處架設工字鋼，支撐于隧道兩側下邊墻，并用膨脹螺絲進行固定好。同時在隧道兩側打設鎖角錨管進行注漿加固，鎖角錨管起到鎖定原格柵作用，注漿采用水泥水玻璃雙液漿，起到止水加固作用，為后續底板開挖做保證，如圖6（a）所示。

b.隧道底板結構破除并向下開挖

進行隧道人行道板和底板中部結構破除。隧道底板中部結構混凝土為噴射混凝土，破除需用風鎬進行破除，破除后將原隧道已變形的底板結構中的格柵割除，并在割除的格柵頭上焊上1 cm厚的鋼板，為后續底板恢復作準備。每次破除距離不超過3 m。隧道仰拱開挖時先豎向開挖隧道中間部分，開挖至基底標高后，在兩側既有底板下方水平向掏挖兩側部分，開挖后，在保留的原隧道底板下部，用工字鋼豎向支撐，以防隧道整體下沉，如圖6（b）所示。

為了確保圍巖穩定，確保施工質量，應保證不帶水施工。根據隧道原地質勘察報告，本隧道標高內無地下水，但施工過程中資料和評估報告中均顯示隧道底板存在較豐富的地下水，主要為基巖裂隙水。施工中采用“堵排結合”的方式，在隧道底板范圍內打設超前導管注漿堵水、結合內設截水溝、排水井等方式隧道內降水。

c.仰拱模筑施工

圖6 第1次整治施工工序

仰拱開挖完成后人工清除仰拱底部浮碴、積水等雜物，使圍巖表面外露，確保無水施工。墊層施工完成后及時進行鋼筋綁扎，并澆筑混凝土。仰拱混凝土采用型鋼支架＋組合鋼模板底板襯砌體系，輸送泵灌注混凝土。仰拱防水砼經驗收后再進行2 mm厚水泥滲透結晶型防水涂料鋪設，如圖6（c）所示。

d.仰拱回填，澆筑人行道結構，如圖6（d）、（e）所示。

2.2 滲漏水病害整治

對于隧道拱墻滲水或滴水的病害，采用封堵，涂刷水泥基滲透結晶型防水材料A、B、C、D料進行整治。

具體實施方法如下。

a.配備高壓水槍，徹底清除裂紋附近的泥沙、石膏等雜物，露出新鮮混凝土面。用機械或手工方法在滲漏點處開鑿內大外小倒梯形槽或U型槽口，并清洗孔內殘渣；順沿裂隙走向刻U型槽，槽寬3～5 cm，深3～5 cm，并清洗槽縫。

b.待鑿槽混凝土濕飽和后，填塞水灰比為0.25∶1的水泥基滲透結晶型防水材料A料至擠壓縫密實。

c.待A料終凝后，將裂縫兩邊各25 cm范圍內涂刷水灰比0.4∶1的水泥基滲透結晶型防水材料B料2遍，在1層終凝后，再涂刷下1層，后1層涂刷方向應與前1層相互垂直。

d.待水泥基滲透結晶型防水材料B料終凝后，在其上面涂刷1層1∶1的水泥基滲透結晶型防水材料B＆C料即可。

2.3 背后空洞及不密實病害整治

針對拱部及邊墻結構背后空洞及不密實區，對隧道空洞不密實區沿隧道拱部及邊墻設置注漿孔，環向間距0.8 m，縱向間距3 m，梅花型布置，注漿管采用?32 mm鋼焊管，注漿深度為0.5 m，漿液采用水泥漿。

3 第2次病害整治

圖7 第2次整治施工工序

第1次整治僅對底板病害嚴重的地段進行了更換底板，該范圍內整治施工完成后，效果顯著。但施工完成后，發現在改造里程范圍以外，多處隧道底板有病害加重趨勢，亟須處理。為徹底解決隧道病害問題，最后決定對隧道進行第2次整治，破除底板混凝土，全線隧道增設鋼筋混凝土內襯，采用全包防水，并補充施作防排水系統［5－6］。

3.1 施工工序

a.隧道加固和既有電纜防護同2.1（a），見圖7（a）。

b.分段鑿除隧道底板混凝土和鋼筋，向下開挖至底板底部。同2.1（b），見圖7（b）。

c.施作底部防水層及保護墊層，澆筑底板混凝土。施作防水板后要立即施作保護層，綁扎底板鋼筋，鋼筋驗收后，支立模板，澆筑底板混凝土，見圖7（c）。

d.電纜移位。隧道底板更換完畢后，電纜自下而上逐條停電，將既有電纜移位至隧道中部位置底板上，且采用槽盒加以保護［7］，保護后恢復送電運行。槽盒由6層180槽鋼搭接而成，配以8 mm鐵板，且逐層加蓋防火隔板，加M12螺栓緊固，見圖7（d）。

e.施作拱墻防水層，澆筑拱墻混凝土。隧道二襯直線段采用襯砌模板臺車施工，拐彎段采用型鋼支架扣鋼模板組合方式施工，見圖7（e）。

二襯結構混凝土強度達到設計強度及時進行后背填充注漿。

f.施作內部結構?；謴碗娎|支架和電纜，澆筑人行道結構，全隧道安裝調試照明設備及視頻監控設備，見圖7（f）。

3.2 整治效果

該整治工程已竣工，收到了較好的整治效果，隧道結構穩定，隧道內無漏水，有少量滲水，空間安排合理，滿足電纜運行和人員檢修需要，電纜運行正常，如圖8所示。

圖8 整治后隧道內景

4 結論

a.該工程目前已竣工，實踐證明，該隧道病害整治工程采用的2種病害處理方案是可行的，較好地解決了隧道病害問題，可為類似工程提供相關經驗。

b.第1種整治方案的優點是造價低，電纜不用移位，缺點是病害治理不徹底。該方案對病害較嚴重的底板進行了更換，較大程度消除了安全隱患，但拱部和側墻只進行了裂縫封堵和空洞注漿，這種做法有效期較短。第2種整治方案的優點是病害治理較徹底，缺點是造價高，需對電纜進行臨時斷電和移位，并需要外部過渡工程配合，施工工序復雜，施工周期長。

c.該隧道整治的關鍵是對水的處理，保證無水施工是工程順利進行的必要條件。該隧道出現嚴重病害的原因之一就是在開始的勘察設計階段，未重視地下水的處理。

d.因該隧道埋深較深，水壓較大，增設襯砌厚度有限，該隧道采用了增設鋼筋混凝土內襯的方案。如隧道受力較小或襯砌厚度可加大，可考慮素混凝土或其他內襯型式，其他類似工程可對此做進一步研究。

［1］鐘祖良，劉新榮，王道良，等.桃樹埡隧道底鼓發生機理與防治技術研究［J］.巖土工程學報，2012，34（3）：471－476.

［2］趙 權.巷道底鼓機理及防治措施［J］.煤炭技術，2007，26（8）：49－51.

［3］王立川，肖小文，林 輝.某鐵路隧道底部結構隆起病害成因分析及治理對策探討［J］.隧道建設，2014，34（9）：823－836.

［4］關寶樹.隧道工程維修管理要點集［M］.北京：人民交通出版社，2004.

［5］方利成，杜 彬.隧道工程病害防治圖集［M］.北京：中國電力出版社，2001.

［6］楊新安，黃宏偉.隧道病害與整治［M］.上海：同濟大學出版社，2003.

［7］申德昌，徐 瑛.對電力系統電纜防火問題的探討［J］.東北電力技術，2001，22（4）：38－41.

Discussion on Reinforcement Plan of Cable Tunnel Connected with Substation

CHE Jian?tao1，WANG Xu?ze1，WANG Rong?rong2，JIAN Ming?zhu2，ZHENG Yan1
（1.State Grid Dalian Power Electric Supply Company，Dalian，Liaoning 116011，China；2.China Railway Tunnel Survey＆Design Institute Co.，Ltd.，Tianjin 300133，China）

Phenomenon of floor structure heaving and lining cracks for a operating cable tunnel in Dalian 220kV Huachang substation is analyzed.Maintenance and reinforcement plan of loor replace and the reinforced concrete lined are proposed.Practical experience proves that two proposals are feasible which can provide relevant experience for the same kind of tunnel disease control.

Cable tunnel；Maintenance and reinforcement；Floor chisel；Lining；Cable isplacement

TM63；U455.4

A

1004－7913（2016）07－0034－05

車建濤（1972—），男，碩士，高級工程師，主要從事電力電纜運行管理工作。

2016－04－21）